Fizjologia
1.
Pobudliwość i pobudzenie są to cechy żywych komórek.
Pobudzenie jest to zmiana właściwości błony komórkowej lub metabolizmu komórkowego pod wpływem czynników działających z zewnątrz komórki, czyli pod wpływem bodźców. W warunkach fizjologicznych bodźcami działającymi na przeważającą liczbę komórek w organizmie są substancje chemiczne. Komórki tworzące w organizmie narządy odbiorcze, czyli receptory, odbierają również bodźce fizyczne w różnej postaci np. energia cieplna, energia mechaniczna. Każdy bodziec fizyczny lub chemiczny, działający w dostatecznie dużym natężeniu na komórkę , może wywołać ich pobudzenie. Bodźce fizjologiczne są to takie bodźce, które nie uszkadzają komórki i wywołują całkowicie odwracalne procesy.
Pobudliwość jest to zdolność reagowania na bodziec. Do pobudliwych tkanek zalicza się te które szybko odpowiadają na bodźce. Substancje chemiczne występujące w płynie zewnątrzkomórkowym, wiążą się z receptorami w błonie komórkowej, otwierają kanały dla prądów jonowych lub aktywują enzymy w niej zawarte. Komórki jednych tkanek reagują szybko na bodziec, w ułamkach sekundy, otwieraniem się kanałów jonowych , natomiast zmiana metabolizmu w innych tkankach wymaga dłuższego czasu. Z tego względu do pobudliwych zalicza się te tkanki, które szybko odpowiadają na bodźce. Są to tkanki zbudowane z komórek nerwowych i ich wypustek oraz z komórek mięśniowych: mięsni poprzecznie prążkowanych, mięśni gładkich i mięśnia sercowego.
2.
Potencjał spoczynkowy - to różnica potencjałów (napięcie) między obiema stronami błony plazmatycznej niepobudzonej komórki pobudliwej. Wszystkie napięcia na błonie wyraża się jako różnice potencjału wnętrza komórki do potencjału po stronie zewnętrznej. Potencjały spoczynkowe mają wartości ujemne, które w komórkach nerwowych wahają się między -65 mV a -90 mV. Powstanie potencjału spoczynkowego jest spowodowane przede wszystkim tendencją jonów potasu do przepływania zgodnie z gradientem stężenia tych jonów z wnętrza na zewnątrz błony komórkowej. Powoduje to pozostanie niewielkiego nadmiaru ładunków ujemnych po wewnętrznej stronie błony. Inne jony (np. sodu) jedynie w niewielkim stopniu wpływają na wartości potencjału spoczynkowego. Siła elektrochemiczna, powodująca ruch jonu poprzez błonę komórkową, jest różnicą między potencjałem spoczynkowym a potencjałem równowagi dla danego jonu. Potencjał równowagi jonu jest to taki potencjał, przy którym wpływ tego rodzaju jonów z komórki jest równy ich wpływowi do jej wnętrza
Potencjał czynnościowy - 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. Potencjał czynnościowy trwa nie więcej niż 1 ms i osiąga maksymalnie wartości około +30 mV. Hiperpolaryzacja następcza trwa kilka milisekund.
3.
Polaryzacja - to najprostsza forma odbioru bodźca. Jest to różnica potencjałów pomiędzy wnętrzem komórki w stanie spoczynku a potencjałem na zewnątrz błony komórkowej. Polaryzacja powstaje w skutek niejednolitego rozmieszczenia jonów po obu stronach błony komórkowej.
Depolaryzacja - zmniejszenie elektroujemnego potencjału elektrycznego błony komórkowej spowodowane napływem przez kanały jonowe w błonie komórkowej jonów sodu do cytoplazmy komórki (potencjał zmienia się średnio od -80 mV do +10 mV). Prowadzi do pobudzenia komórki nerwowej lub mięśniowej. Jeżeli wartość potencjału przekroczy wartość progową to dojdzie do przekazania informacji.
Repolaryzacja - to proces odwrotny do depolaryzacji, zespół zjawisk fizykochemicznych następujący po przejściu impulsu nerwowego, przywracający polaryzację błony komórkowej czyli różnicę potencjału elektrycznego (potencjał spoczynkowy) między zewnętrzną a wewnętrzną powierzchnią błony komórkowej, wewnątrz komórki ładunek staje się ujemny, na zewnątrz dodatni; istotny jest w tym procesie ruch jonów sodu z wnętrza komórki na zewnątrz, a jonów potasu w przeciwnym kierunku.
Hiperpolaryzacja - stan nadmiernej polaryzacji błony komórkowej w następstwie zwiększenia elektroujemności wewnątrz komórki; trwa stosunkowo krótko. Błona komórkowa osiąga wtedy potencjał ok. -80 mV. Podczas hiperpolaryzacji komórka nie jest zdolna do przewodzenia impulsu, przekazywania informacji.
4.
Chronaksja - to czas, w którym nastąpi pobudzenie włókna, jeżeli przyłożone zostanie napięcie dwukrotnie większe od reobazy. Chronaksja służy do określania stopnia pobudliwości włókien nerwowych (w zależności od rodzaju włókna waha się w przedziale 0,1-0,5ms[2] Do pomiaru chronaksji używa się chronaksometrów.
Reobaza - to najniższe napięcie, przy którym zostaje wywołany potencjał czynnościowy, niezależnie od czasu trwania bodźca którym drażnimy.
Czas użyteczny - to najkrótszy czas potrzebny do pobudzenia włókna nerwowego przy użyciu bodźca o wysokim napięciu (np. 5V)
5.
Potencjał iglicowy - potencjał wyzwalający się przy pewnym progu, który osiąga depolaryzacja błony komórkowej pod wpływem transmitera wydzielającego się na synapsach pobudzających.
Potencjał następczy - późna faza → potencjału czynnościowego dzielona na p. n. depolaryzacyjny (końcowa, trwająca ok. 4 ms, faza repolaryzacji błony komórkowej, okres, gdy potencjał błony przyjmuje wartości między potencjałem progowym a spoczynkowym) oraz p. n. hiperpolaryzacyjny, okres przejściowej hiperpolaryzacji błony pojawiający się po potencjale iglicowym.
6.
Przekaźnictwo synaptyczne - przekazywanie stanu czynnego poprzez synapsę z komórki nerwowej na inną komórkę pobudliwą (mięśniową, gruczołową lub drugą komórkę nerwową); gł. chem. (przez mediatory) lub elektryczne.
Elektryczne - w tych synapsach neurony prawie się stykają (gł. połączenia typu "neksus"). Kolbka presynaptyczna oddalona jest od kolbki postsynaptycznej o 2 nm. Możliwa jest wędrówka jonów z jednej komórki do drugiej - przekazywanie dwukierunkowe. Impuls jest bardzo szybko przekazywany. Występują w mięśniach, siatkówce oka, części korowej mózgu oraz niektórych częściach serca.
Chemiczne - w tych synapsach komórki są od siebie oddalone o ok. 20 nm., między nimi powstaje szczelina synaptyczna. Zakończenie neuronu presynaptycznego tworzy kolbkę synaptyczną, w której są wytwarzane neuroprzekaźniki (mediatory - przekazywane w pęcherzykach synaptycznych), które łączą się z receptorem, powodując depolaryzację błony postsynaptycznej. Występują tam, gdzie niepotrzebne jest szybkie przekazywanie impulsu, np. w narządach wewnętrznych.
7.
Transmitery synaptyczne - wywołują impuls nerwowy w elemencie postsynaptycznym, podlegają zmęczeniu, przewodzą jednokierunkowo, niesymetryczne w budowie, występuje w CUN i obwodowym
układzie nerwowym; Mediatorem pobudzającym jest np. acetylocholina,
noradrenalina, dopomina, adrenalina, histamina, serotonina.; proces
ten jest uzależniony od Ca2+. Mediator po egzocytozie z błony presynaptycznej szybko dyfunduje przez szczelinę i łączy się z błoną postsynaptyczna .
Modulatory synaptyczne - substancje chemiczne wytwarzane przez neurony, gromadzone w pęcherzykach synaptycznych i uwalniane do szczeliny synaptycznej (synapsy chemiczne), gdzie wzmacniają lub hamują działanie neuroprzekaźnika wydzielanego przez ten sam neuron; w świetle koncepcji kotransmisji (neuroprzekaźniki) odróżnianie n. od neuroprzekaźników jest umowne, substancje przekaźnikowe wytwarzane przez neurony mogą zamiennie odgrywać takie role w różnych synapsach.
8.
Hamowanie presynaptyczne - mechanizm zatrzymywania przekazu informacji z jednej komórki nerwowej na drugą w obrębie → synapsy, w następstwie zablokowania czynności jej błony presynaptycznej poprzez neuroprzekaźniki wydzielane przez inny akson, kończący się w pobliżu hamowanej błony presynaptycznej (synapsa akso-aksonalna).
9.
Hamowanie centralne (doświadczenie Sieczanowa) - Sieczanow stwierdził że u żaby ważnym miejscem powstawania wewnętrznego hamowania odruchów mózgowo - rdzeniowych są płaty oczne.
Hamowanie rdzeniowe - odruchy rdzeniowe przebiegają przy udziale neuronów pośredniczących, pobudzających i hamujących. Zależnie od przewagi czynnościowej jednych bądź drugich neuronów zmienia się intensywność, zakres i czas odpowiedzi odruchowej. Wpływy pobudzającej i hamującej rozprzestrzeniają się w rdzeniu kręgowym na poziomie wejścia do rdzenia neuronu czuciowego podrażnionego działaniem bodźca.
10.
U zwierząt niższych (płazy) cała niemal aktywność odruchowa kierowana jest przez mechanizmy rdzeniowe. Świadczą o tym proste doświadczenia. Żaba po usunięciu półkul mózgowych porusza się w sposób nie odbiegający zasadniczo od tego w jaki poruszała się przed wykonaniem zabiegu. Natychmiast po przerwaniu łączności rdzenia kręgowego z mózgiem pojawiają się objawy tzw. Wstrząsu rdzeniowego. Polega ona na czasowym zaniku wszystkich odruchów rdzeniowych, ponieważ wstrząs wywołany przez odcięcie mózgowia wpływa hamująco na czynność rdzenia
12.
Okres utajonego pobudzenia (latencja) czas upływający od momentu zadziałania bodźca na komórkę lub organizm do wystąpienia reakcji.
13.
Zjawisko wyzwalania reakcji w odpowiedzi na słabe bodźce (podprogowe) działające z dużą częstotliwością lub jednocześnie w wielu miejscach, zwykle w odniesieniu do komórki nerwowej, której pobudzenie mogą wywołać bodźce podprogowe, indywidualnie nieskuteczne, jeśli: 1) działają z dużą częstotliwością (sumowanie bodźców w czasie) tak, że zmiany potencjału błonowego wywoływane przez bodziec wcześniejszy, zanim nie wygasną, zwiększane są przez bodziec następny, w efekcie końcowym zmiany potencjału błony mogą osiągnąć wartość krytyczną i wyzwolić potencjał iglicowy (patrz też potencjał czynnościowy) lub 2) działają na komórkę w kilku synapsach (sumowanie bodźców w przestrzeni) i wyzwalane przez nie zmiany potencjału błonowego dodając się mogą doprowadzić do potencjału krytycznego uruchamiającego potencjał czynnościowy.
14.
Zwierzęta stało cieplne giną w takim skurczu tężcowym wskutek uduszenia. Występuje bowiem równoczesny skurcz mięśni wydechowych i wdechowych co uniemożliwia wykonanie ruchów oddechowych. U żaby i innych zwierząt zmiennocieplnych u których oddychanie skórne odgrywa dużą rolę w skurczy tężcowym skurcz nie następuje, a po kilku godzinach reakcje ruchowe powracają do normy.
15.
Napięcie mięśniowe, tonus mięśniowy, stałe czynnościowe napięcie mięśni szkieletowych (tkanka mięśniowa), warunkujące zachowanie postawy ciała i rysów twarzy, szybkie przejście od stanu spoczynkowego do skurczu mięśnia, wzajemne współdziałanie mięśni w czasie wykonywanie różnych czynności.
Napięcie mięśniowe jest wywołane na drodze odruchowej (pętla gamma) i kontrolowane przez ośrodkowy układ nerwowy w tym szczególnie przez móżdżek, jądra podkorowe (układ piramidowy, drżączka porażna) i korę mózgową.
Stan napięcia mięśni gładkich narządów wewnętrznych jest regulowany przez zmiany częstości impulsów w unerwieniu współczulnym i przywspółczulnym (autonomiczny układ nerwowy), zmiany stopnia mechanicznego rozciągnięcia narządów i przez czynniki humoralne.
16.
Receptory - narządy odbiorcze tj. struktury zdolne do odbierania bodźców.
A. układ somatyczny
a) eksteroreceptory - zlokalizowane w powłokach ciała (skóra, błona śluzowa). Odbierają bodźce ze środowiska zewnętrznego;
- mechanoreceptory : bodźce dotykowe
- termoreceptory : bodźce cieplne
- nocyreceptory : bodźce bólowe
b) proprioreceptory - dla których bodźcami są zmiany zachodzące w narządzie ruchu; odbierają bodźce czucia głębokiego (ruchu, ułożenia i wibracji). Zlokalizowane są w narządach układu ruchu, tj. w okostnej, torebkach stawowych, więzadłach, mięśniach, ścięgnach i powięziach. Do proprioreceptorów zaliczamy również błędnik, który informuje o ułożeniu głowy i jej ruchach.
B. układ autonomiczny
- interoreceptory (enteroreceptory, wisceroreceptory) - odbierają bodźce z narządów wewnętrznych, naczyń krwionośnych.
C. receptory związane ze zmysłami - telereceptory
17.
Odruch - w fizjologii automatyczna reakcja na bodziec zewnętrzny lub wewnętrzny, zachodząca przy udziale ośrodkowego układu nerwowego. Droga nerwowa od receptora, będącego źródłem odruchu, do narządu wykonawczego (efektora) nosi nazwę łuku odruchowego. Łuk odruchowy od receptora biegnie neuronem czuciowym (aferentnym) do ośrodkowego układu nerwowego, stamtąd neuronem ruchowym (eferentnym) biegnie do efektora. Najprostsze odruchy składają się tylko z dwóch neuronów, połączonych jedną synapsą (odruch monosynaptyczny), ale przeważnie składają się z większej liczby neuronów. Te dodatkowe neurony nazywają się pośredniczymi (interneuronami). Wyróżnia się odruchy proste, np. kolanowe i bardziej złożone, np. kończyny górnej albo ruch źrenicy.
18.
To droga jaką przebywa impuls nerwowy od receptora bodźca poprzez neuron czuciowy, kojarzeniowy oraz ruchowy do efektora. Łuk odruchowy składa się z: receptora, dośrodkowej drogi doprowadzającej do neuronów czuciowych, ośrodka nerwowego, drogi odprowadzającej do efektora. W łuku odruchowym impuls nerwowy z receptora zawsze wędruje neuronem czuciowym do ośrodkowego układu nerwowego. Łuk nerwowy jest podłożem fizjologicznym reakcji na bodźce.
Łuk odruchowy ma bardzo ważne znaczenie dla organizmu umożliwia bowiem szybką reakcję obronną - reakcję autonomiczną, która nie angażuje naszej woli (odruch bezwarunkowy). Ten proces odbywa się na poziomie rdzenia kręgowego bez udziału mózgu.
Rodzaje łuków odruchowych:
łuk odruchowy monosynaptyczny
łuk odruchowy bisynaptyczny
łuk odruchowy polisynaptyczny
19.
Ze względu na obecność osłonki mielinowej włókna nerwowe dzielimy na:
włókna zmielinizowane- otoczone osłonka mielinową
włókna niezmielinizowane- pozbawione osłonki mielinowej.
Ze względu na kierunek przewodzenia impulsów nerwowych włókna nerwowe dzielimy na:
aferentne- wstępujące, przewodzące impulsy z obwodu dośrodkowo do ośrodka nerwowego
eferentne- zstępujące, przewodzące impulsy nerwowe z ośrodka nerwowego odśrodkowo na obwód.
Różnice dotyczą również szybkości z jaką przewodzone są impulsy, czasu trwania potencjału iglicowego, długości czasu refrakcji (braku wrażliwości na bodźce), uwalnianych na zakończeniach aksonów neurotransmiterów i substancji modulujących.
Biorąc pod uwagę zarówno morfologiczne jak i czynnościowe cechy włókien nerwowych podzielono je na kilka grup:
Grupa A- obejmuje czuciowe (aferentne) i somatyczne (eferentne) włókna zmielinizowane;
Grupa B- obejmuje zmielinizowane włókna układu autonomicznego uwalniające na swoich zakończeniach acetylocholinę;
Grupa Cs- obejmuje włókna niezmielinizowane uwalniające na swoich zakończeniach noradrenalinę;
Grupa Cdr- obejmuje aferentne włókna niezmielinizowane, wnikające w korzeniach grzbietowych do rdzenia kręgowego.
20.
Kurara jest nieszkodliwa po przyjęciu doustnym. Działa tylko i wyłącznie przy przedostaniu się do krwioobiegu (przy wstrzyknięciu lub podaniu dożylnym). Nie zatrzymuje również akcji serca -serce bije nawet po zatrzymania oddychania.
Kurara działa porażająco na mięśnie szkieletowe. Najpierw powoduje paraliż mięśni twarzy i szyi uniemożliwiając przełykanie czy ruch głową ,następnie porażane są mięśnie brzucha i przepony co w efekcie prowadzi do paraliżu płuc i śmierci w wyniku uduszenia. Horror zatrutego polega na tym , że jest on świadomy tego co się dzieje dopóki nie utraci przytomności. Odczuwa postępujący paraliż ale nie może nic zrobić -ani krzyknąć ani wykonać żadnego gestu. Dzięki takim właściwościom kurara była używana do polowania na małpy. Postrzelone tradycyjną bronią małpy (nawet śmiertelnie) pozostawały na drzewie -łapiąc się gałęzi -natomiast przy użyciu kurary, na skutek paraliżu od razu spadały z drzew.
Dawka śmiertelna wynosi 0,1 g/kg
Strychniną można się zatruć w wyniku połknięcia ,wstrzyknięcia, wchłonięcie przez skórę, kontakt z okiem, przez wdech, a także w skutek spożycia LSD, w którym podobno znajdują się małe ilości strychniny. Jeżeli jednak rzeczywiście tak jest, strychnina w LSD znalazła się za sprawą człowieka, gdyż oba te związki pochodzą z dwóch różnych roślin, które razem w środowisku nie koegzystują i niemożliwe jest aby strychnina była naturalnym produktem ubocznym wytwarzania LSD. Strychnina szybko wchłania się z przewodu pokarmowego do krwi i po 10-20 minutach (nawet po 60 minutach w przypadku doustnego spożycia, w zależności od tego czy żołądek był pusty czy pełny) zaczyna atakować układ nerwowy. Powoduje silne i bardzo bolesne skurcze wszystkich mięśni poczynając od mięśni szyi i twarzy, a następnie obejmuje kolejno nogi i ramiona. W trakcie trwania ataku skurcze cały czas nasilają się i nawet cichy dźwięk, błysk światła czy poruszenie mogą być przyczyną pogorszenia się stanu ofiary. Ciało zatrutego wygina się w tył i przód na postać łuku, aż w końcu podczas któregoś z napadów następuje śmierć na skutek uduszenia lub wyczerpania spowodowanego ciągłymi skurczami. Natychmiast występuje stężenie pośmiertne, unieruchamiając wykręcone ciało z wytrzeszczonymi oczami. Śmierć na skutek zatrucia strychniną jest śmiercią w męczarniach gdyż chory przez cały czas zachowuje przytomność umysłu, co więcej strychnina wywołuje uczucie strachu i niepokoju. Zgon następuje po kilkunastu minutach. Dawka śmiertelna wynosi od 30 mg-100 mg.
W małych dawkach (2-3 mg) strychnina wykazuje pozytywne działanie, gdyż zwiększa percepcje wrażeń zmysłowych -wyostrza wzrok słuch , polepsza poczucie smaku, węch, uczula na dotyk, poprawia samopoczucie , uaktywnia fizycznie i psychicznie, pobudza seksualnie. Z tego względu była kiedyś podobnie jak i brucyna stosowana jako lek pobudzający . Stosowano ją w postaci azotanu , czy jeszcze wcześniej w postaci izowalerianu podawanego dożylnie. Jednak ze względu na to, że dawkowanie preparatów zwierających strychninę musiało być bardzo precyzyjne, a także krótko trwałe gdyż strychnina posiada zdolność kumulowania się w organiźmie obecnie nie jest już stosowana. Wydalenie strychniny z ustroju trwa 5 dni. W dzisiejszych czasach strychnina znajduje zastosowanie do tępienia nadprogramowej populacji susłów, szczurów, kretów, a także i ptaków Niegdyś była używana jako afrodyzjak .
Atropina znosi wpływ nerwu błędnego na serce, co wykorzystuje się w trakcie zabiegów chirurgicznych w celu zapobiegnięcia zatrzymaniu akcji serca wskutek pobudzenia tego nerwu (jest to najdłuższy nerw parasympatyczny ciągnący się od głowy do jamy brzusznej). Atropina obniża również wydzielanie soków żołądkowych, śliny i potu. Ponadto działa rozluźniająco na mięśnie przewodu pokarmowego, dróg żółciowych i moczowodów dlatego stosowana jest w stanach skurczowych układu pokramowego (kolki jelitowe, żółciowe, żołądkowe i nerkowe).Nawet mała ilość atropiny powoduje rozszerzenie źrenicy oka, co wykorzystywane jest jako reakcja biologiczna do rozpoznania atropiny . Poraża ona również akomodację oka (zdolność przystosowywania się oka do dobrego widzenia z różnych odległości -na przemian małych i dużych). Niegdyś wykorzystywało się te zdolności atropiny w badaniach okulistycznych ale czas działania atropiny na źrenicę oka jest bardzo długi . Utrzymuje się przez kilki dni i dlatego została ona wyparta przez inne leki. Atropinę podaję się również w przypadku zatruć inscektydami fosfoorganicznymi, niektórymi grzybami, a także glikozydami. Wykazuje ona także działanie uspokajające i przeciwwymiotne co wykorzystuje się w przypadku chorób lokomocyjnych. Stosuje się ją w postaci siarczanu.
Zatrucie atropiną objawia się częstoskurczem i światło wstrętem, suchością w ustach , podwyższeniem temperatury, skóra staje się sucha i zaczerwieniona. Toksyczne dawki atropiny hamują oddychanie, pobudzające centralny układ nerwowy , często wywołują halucynacje. Bardzo duże dawki wywołują śpiączkę. Zgon następuje w wyniku porażenia ośrodka oddechowego. Podobno murzyni, osoby stare i cukrzycy słabiej reagują na atropinę.
21.
Odruchy to reakcje czynnościowe układu nerwowego To reakcja efektora, czyli miejsca odbiory bodźca, na ten bodziec
Droga bodźca zamienionego na impuls, od miejsca jego działania do miejsca wykonania to łuk odruchowy.
Impuls odbierany jest przez receptory - wyspecjalizowane komórki nerwowe lub nagie włókna zmieniające bodziec na impuls. Ze względu na rodzaj odbieranej energii, receptory dzieli się na: fotoreceptory, telereceptory, mechanoreceptory i chemoreceptory.
Podział odruchów ze względu na strukturę łuku odruchowego:
bisynaptyczne - w łuku występują dwie synapsy, a więc trzy neurony, dodatkowo występuje neuron pośredniczący; większość odruchów rdzeniowych. Są to odruchy bezwarunkowe, wykonywane automatycznie, nie dochodzące do świadomości,
polisynaptyczne - w łuku występuje kilka synaps, a więc i kilka neuronów. Pozostałe odruchy rdzeniowe, warunkowe, dochodzące do świadomości.