osmiePREZENTACJA
WITAMY W NEURONACH
WSTĘP:
- powitanie
- temat prezentacji, o czym będziemy mówić
- przedstawienie konspektu
- podział komórek występujących w układzie nerwowym na NEURONY i GLEJ
NEURON:
- istota
Zdolność do otrzymywania informacji i przekazywania jej innym komórkom nerwowym
- przybliżona liczba
Ok. 100 miliardów = 12-15 mld w korze mózgowej, 1 mld w rdzeniu kręgowym i AŻ 70 mld w móżdżku
- budowa
Neurony składa się głównie z dendrytów, somy = ciała komórki, aksonu i zakończeń presynaptycznych.
Dendryty – (z greck. oznacza drzewo) są to rozgałęziające się wypustki, które zwężają się ku końcowi. Powierzchnia dendrytu poryta jest receptorami synaptycznym, które odbierają informacje z innych neuronów. Im większa jest powierzchnia dendrytu tym więcej informacji może on przyjąć. Kształty dendrytów są bardzo różne i zależne od neuronu, natomiast wygląd związany jest ze sposobem, w jakim przetwarza on informacje dopływające do neuronu.
Ciało komórkowe – (soma, z greck. oznacza ciało) zawiera jądro, rybosomy, mitochondria. Właśnie w ciele komórkowym zachodzi większość procesów metabolicznych.
Akson – ( z greck. oznacza oś) jest cienkim włóknem o stałej średnicy w większości przypadków dłuższym od dendrytów. Akson przewodzi informacje, przesyłając impuls do innych neuronów, czy też do mięsni lub gruczołów. Aksony kręgowców pokryte są materiałem izolacyjnym, zwanym osłonką mielinową. Akson ma wiele rozgałęzień, każde z nich na końcu rozszerza się tworząc zakończenie presynaptyczne (kolbka końcowa). Jest to miejsce, z którego uwalniane są związki chemiczne (neuroprzekaźniki), przechodzące przez szczelinę (synapsę) oddzielającą jeden neuron od drugiego. WAŻNE! Neuron może mieć dowolną liczbę dendrytów, ale tylko 1 akson!
- rodzaje
Ze względu na kierunek przekazywania sygnału wyróżniamy: NEURONY AFERENTNE (czuciowe) – przewodzą informacje do danej struktury, biegną od receptora do ośrodka (np. z receptorów skóry do rdzenia kręgowego), NEURONY EFERENTNE (ruchowe) – przewodzą informacje od danej struktury, biegną od ośrodka do efektora (np. z rdzenia kręgowego do mięśni) oraz NEURONY POŚREDNICZĄCE (interneurony) – przekazują informacje w obrębie jednej struktury, występują między aferentnymi i eferentnymi (np. wszystkie neurony występujące we wzgórzu).
GLEJ:
- istota
Z grec. KLEJ, dawno sądzono, że to jego funkcja w układzie nerwowym. Choć nie przesyła informacji na długie dystanse jak neurony, pełni za to wiele innych ważnych funkcji.
- przybliżona liczba
Komórka glejowa jest 10x mniejsza od neuronu, a ponieważ jest ich 10x więcej niż komórek nerwowych (czyli ok. 1 bilion), to objętościowo zajmują mniej więcej taką samą powierzchnię jak neurony!
- funkcje
Komórki glejowe nie przekazują impulsów nerwowych tak, jak to czynią neurony, choć są do tego niezbędne. Biorą udział m.in. we współtworzeniu bariery krew-mózg, w syntezie niektórych neuroprzekaźników, w procesach związanych z wydzielaniem i wychwytywaniem neuroprzekaźników, tworzą osłonki mielinowe aksonów, uczestniczą w odżywianiu neuronów, oraz pełnią funkcje obronne. Komórki glejowe biegną wzdłuż nerwów. Zbyt duża ilość może doprowadzić do śmierci!
- rodzaje
Astrocyty – największe komórki glejowe, kształtem przypominających gwiazdę, owijają się wokół zakończeń synaptycznych kilku aksonów. Astrocyty pomagają aksonom zsynchronizować ich działania i umożliwiają im przewodzenie informacji falami. Ich funkcja to podtrzymywanie fizyczne i odżywianie neuronów, biorą tez udział w oczyszczaniu układu nerwowego, a w szczególności usuwają pozostałości po obumarłych neuronach.
Mikroglej – składnik układu odpornościowego, aktywny podczas stanów zapalnych, również usuwa resztki po obumarłych neuronach
Oligodendrocyty – wytwarzają mielinę przylegającą do aksonów, długich wypustek neuronów w ośrodkowym układzie nerwowym
Komórki Schwanna – wytwarzają mielinę w neuronach obwodowego układu nerwowego
Glej promienisty – kieruje migracją neuronów, a także ich dendrytów i aksonów w trakcie rozwoju zarodkowego.
- bariera krew-mózg
- artykuł „Ukryty na widoku” z Psychologia dziś 3/2011
Całe stulecie neurony były bezsprzecznymi gwiazdami wśród komórek mózgowych. Zachwyceni ich strukturą i właściwościami naukowcy lekceważyli glej. Dziś już wiedzą, jak bardzo się mylili.
Był rok 1999. Razem z Beth Stevens pracowaliśmy w zaciemnionym laboratorium w gmachu National Institutes of Health. Przygotowywaliśmy się do przepuszczenia prądu elektrycznego o umiarkowanym natężeniu przez neurony płodu myszy, pochodzące z naszej hodowli komórek. Dodany do nich wcześniej barwnik fluorescencyjny teraz miał nam zdradzić, które komórki są aktywne.
Przede wszystkim jednak chcieliśmy sprawdzić, czy zostaną pobudzone także inne komórki powszechnie obecne w układzie nerwowym – tzw. komórki Schwanna. Tak naprawdę nie spodziewaliśmy się z ich strony żadnej reakcji, ponieważ – w przeciwieństwie do neuronów – nie przesyłają one impulsów elektrycznych.
Włączyłem prąd. Komórki nerwowe natychmiast się rozświetliły. Jednak nagle zabłysły również komórki Schwanna! Tak jakby odpowiadały na zaczepkę.
Współczesne badania pokazują też i takie funkcje, jakich dotychczas nikt się po komórkach glejowych nie spodziewał. W dorosłym mózgu ssaków, w tym ludzi, istnieje pewna mała liczba komórek prekursorowych oligodendrocytów, których znaczenie i funkcje pozostają nieznane, aczkolwiek zaobserwowano, że przy działaniu czynników uszkadzających istniejące dotychczas oligodendrocyty, komórki prekursorowe "aktywują się" i rozwijają się z nich nowe oligodendrocyty, chociaż w przypadku poważnych uszkodzeń taki mechanizm nie jest efektywny w "naprawianiu" oligodendrocytów. W 2008 roku odkryto w mózgu szczura, że niektóre z tych komórek prekursorowych zawierają w swojej błonie komórkowej napięciowo zależne kanały sodowe i potasowe, zaś ich błona komórkowa jest wrażliwa na depolaryzację i otrzymuje synapsy pobudzające i hamujące z aksonów komórek nerwowych. Ta grupa komórek jest w stanie generować potencjał czynnościowy podobnie, jak to czynią komórki nerwowe, podczas gdy komórki glejowe nie posiadają takich zdolności.
IMPULS NERWOWY:
- potencjał spoczynkowy
Potencjał spoczynkowy to różnica potencjałów (napięcie) między obiema stronami błony plazmatycznej niepobudzonej komórki pobudliwej. POMPY JONOWE - Aby utrzymać potencjał spoczynkowy na stałym poziomie błona komórkowa została wyposażona w pompy jonowe. Pompa sodowo-potasowa transportuje kationy K+ oraz Na+ przez błonę komórkową. Jony K+ zostają wpompowane do wnętrza komórki a jony Na+ są wyprowadzane na zewnątrz komórki. Statystycznie na każde dwa jony K+ wpompowane do wewnątrz, na zewnątrz wydalane są trzy jony Na+. Oznacza to że sumarycznie ładunek dodatni jest wypompowywany z komórki. Do pracy pompy jonowej wykorzystywana jest energia zmagazynowana w ATP. Pompę stanowią wyspecjalizowane białka rozpoznające wybrane jony i "przeciągające" je na drugą stronę komórki.
Jony przemieszczają się poprzez błonę także w wyniku dyfuzji poprzez kanały jonowe. Kierunek dyfuzji jest zawsze zgodny z gradientem stężenia jonów (oznacza to że jony przemieszczają się do obszaru o mniejszym stężeniu) natomiast wybrany rodzaj kanałów jonowych może zostać otwarty lub zamknięty.
- potencjał czynnościowy
Potencjał czynnościowy to przejściowa zmiana potencjału błonowego komórki, związana z przekazywaniem informacji. Bodźcem do powstania potencjału czynnościowego jest zmiana potencjału elektrycznego w środowisku zewnętrznym komórki. Wędrujący potencjał czynnościowy nazywany jest impulsem nerwowym. Faza depolaryzacji i repolaryzacji potencjału czynnościowego (iglica) trwa nie więcej niż 1 ms i osiąga maksymalnie wartości około +30 mV. Hiperpolaryzacja następcza może trwać kilkadziesiąt milisekund.
Generowaniem potencjałów czynnościowych rządzi zasada "wszystko albo nic": do zapoczątkowania potencjału czynnościowego niezbędny jest bodziec o intensywności wystarczającej do zdepolaryzowania neuronu powyżej określonej wartości progowej; wszystkie potencjały czynnościowe w danej komórce osiągają tę samą amplitudę.
W trakcie potencjału czynnościowego neurony stają się niepobudliwe, zaś później, podczas hiperpolaryzującego potencjału następczego ich pobudliwość jest zmniejszona. Zjawiska te nazywamy refrakcją bezwzględną i względną. Ze względu na okres refrakcji bezwzględnej oraz refrakcji względnej komórki nerwowe człowieka nie mogą generować potencjałów czynnościowych z dowolną częstotliwością. Jednak w najbardziej sprzyjających okolicznościach częstotliwość potencjałów czynnościowych może dojść do 100 impulsów na sekundę.
- osłonka mielinowa i przewodzenie skokowe
U kręgowców niektóre aksony posiadają osłonkę mielinową, będącą materiałem izolacyjnym złożonym z tłuszczów i białek, która zwiększa prędkość przewodzenia do więcej niż 100m/s. Co około 1mm w osłonce mielinowej występują przerwy, tak zwane węzły Ranviera, w których zachodzi przewodnictwo.
Przewodzenie skokowe to mechanizm przewodzenia potencjału iglicowego w aksonach z osłonką mielinową. Potencjał iglicowy powstający początkowo we wzgórku aksonu jest następnie wyzwalany w kolejnych przewężeniach Ranviera aksonu, stąd pobudzenie bardzo szybko przekazywane jest do końca aksonu.
- filmik HOUSE
- stwardnienie rozsiane
SM to schorzenie autoimmunologiczne oparte na autoagresji – komórki układu odpornościowego atakują zdrowe komórki innego układu w obrębie tego samego organizmu żywego. W tym przypadku celem ataku jest mielina – substancja tłuszczowa osłaniająca komórki nerwowe i ich wypustki, które przekazują impulsy w mózgu i rdzeniu kręgowym. W wyniku choroby komórki nerwowe tracą zdolność przekazywania bodźców, dlatego najczęstszymi objawami są: zaburzenia widzenia i słuchu, zaburzenia ruchu i czucia, zaburzenia równowagi, zespoły bólowe, objawy psychiatryczne z zaburzeniami nastroju i stanami depresyjnymi włącznie. Przyczyny prowadzące do tego schorzenia nie są do końca poznane. Lekarze wciąż szukają bardziej sprecyzowanych przesłanek do ustalenia impulsu wyzwalającego SM, niż pozwala na to kategoria choroby autoimmunologicznej. Mogłyby się to przyczynić do poprawy rokowań i jakości leczenia.
Dlatego poza tezą o autoagresji mówi się także o wpływie:
podłoża genetycznego;
przebytych infekcji wirusowych i bakteryjnych;
czynników środowiskowych;
niedoboru witaminy D;
zaburzeń metabolizmu.
Najczęściej dotyka ludzi młodych, diagnozowana jest zazwyczaj między 20. a 40. rokiem życia, a rzadko przed 16. i po 50. Kobiety zapadają na nią 1,5–4 razy częściej. Większe jest także jej występowanie w obrębie rasy białej. Jest nieuleczalna i przewlekła, ale nie można się nią zarazić ani przekazać jej potomstwu, bo choć nie wyklucza się jej genetycznego podłoża, nie ma jeszcze na ten temat wiarygodnych danych popartych badaniami klinicznymi. Stwardnienie rozsiane bezpośrednio nie zagraża życiu, ponieważ ma przebieg fazowy lub postępujący, ale ponad połowa chorych umiera po latach na powikłania z nim związane. Jest podobne do cukrzycy czy astmy – nieleczone może być tragiczne w skutkach, ale przy odpowiednim leczeniu można żyć z nim wiele lat we względnie dobrej formie.
SYNAPSA:
- istota
Szczelina pomiędzy dwoma neuronami, gdzie zachodzi szczególny rodzaj komunikacji (najczęściej poprzez substancje chemiczne, ale zdarza się w niektórych przypadkach że jest to impuls elektryczny).
- właściwości
Istnieją trzy właściwości synaps: opóźnienie synaptyczne, sumowanie czasowe i przestrzenne oraz możliwość hamowania pobudzenia.
Opóźnienie synaptyczne wynika z tego, że zjawiska chemiczne są wolniejsze od zjawisk elektrycznych. W obrębie synapsy transmisja impulsu pomiędzy jednym a drugim neuronem jest znacznie wolniejsza od przewodzenia impulsu przez akson.
Synapsy hamowania to synapsy, w których pobudzenie biegnące z aksonu hiperpolaryzuje komórkę postsynaptyczną (czyli odbierającą informacje), zwiększając jej ujemny ładunek.
Sumowanie czasowe polega na tym, że efekty działania bodźców powtarzanych w krótkim czasie mogą się kumulować.
Sumowanie przestrzenne to sumowanie się oddziaływań na neuron kilku synaps zlokalizowanych w różnych miejscach.
- relacja między EPSP, IPSP a potencjałem czynnościowym
Im więcej EPSP , tym większe prawdopodobieństwo powstania potencjału czynnościowego. Analogicznie, im więcej IPSP, tym mniejsze prawdopodobieństwo powstania potencjału czynnościowego.
- decyzje neuronów
Docierające w danym momencie do neuronu EPSP i IPSP konkurują ze sobą, w efekcie czego powstaje złożony rezultat, niedający się do całkowicie sprowadzić do algebraicznej sumy IPSP i EPSP. Można powiedzieć, że sumowanie się EPSP i IPSP to podejmowanie decyzji przez neuron. To od niego zależy, czy wygeneruje potencjał czynnościowy, czy nie.
BIOCHEMIA:
- neuroprzekaźniki
Grupy neuroprzekaźników:
Gazy
Katecholaminy
Aminokwasy
Puryny
…
- substancje psychoaktywne
- zachowanie a neuroprzekaźniki
KRÓTKIE PODSUMOWANIE – fragmenty odcinka serialu „Było sobie życie”
QUIZ – 6 pytań