Wykład 1
Opona twarda - Opona twarda jest zbudowana ze zbitej tkanki łącznej, w której wyróżnić można dwie blaszki: zewnętrzną i wewnętrzną.
Pajęczynówka - Pajęczynówka otacza oponę miękką, między nimi znajduje się przestrzeń podpajęczynówkowa wypełniona płynem mózgowo-rdzeniowym. Obie opony są połączone delikatnymi pasemkami tkanki łącznej, tworząc w ten sposób system szczelin. Zarówno naczyniówka jak i pajęczynówka pełnią (jako jedyne) funkcje odżywcze w stosunku do struktur nerwowych, a poza tym tworzą układ krążenia płynu mózgowo-rdzeniowego.
Opona miękka - naczyniówka jest bardzo silnie unaczyniona, wnika we wszystkie zagłębienia i bruzdy mózgu, móżdżku, a także wnika do komór mózgu, gdzie tworzy sploty naczyniówkowe (biorące udział w produkcji płynu mózgowo-rdzeniowego).
Płyn mózgowo-rdzeniowy - bezbarwna ciecz wypełniająca komory mózgu i przestrzeń podpajęczynówkową (opony mózgowo-rdzeniowe) mózgu i rdzenia. Jego skład jest zbliżony do osocza krwi. Płyn chroni ośrodkowy układ nerwowy przed urazami mechanicznymi np. amortyzuje wstrząsy. Mózg unosi się w tym płynie. Wodogłowie powstaje na skutek zablokowania przepływu płynu mózgowo-rdzeniowego
Bariera krew-mózg - naturalna ochrona, utrudniająca przedostawanie się szkodliwych substancji z krwi do mózgu. Pod względem anatomicznym zbudowana jest ze śródbłonka naczyń krwionośnych i tkanki glejowej, znajdujących się w ośrodkowym układzie nerwowym. Przez barierę krew-mózg łatwo przechodzą produkty odżywcze, tlen i dwutlenek węgla, natomiast przenikanie innych substancji (także niektórych leków i hormonów) z krwi do komórek nerwowych jest w mniejszym lub większym stopniu utrudnione.
Masa mózgu (w gramach)
Dorosły człowiek 1300
Noworodek 400
Wieloryb 7800
Delfin 1500
Hipopotam 580
Kot 30
Żółw 1
Obwodowy układ nerwowy
Nerwy czaszkowe - 12 par (Nerw wzrokowy należy do układu centralnego)
Nerwy rdzeniowe - 31 par
Funkcje somatyczne i autonomiczne
Komórki układu nerwowego
NEURONY - podstawowe morfologiczne i czynnościowe komórki układu nerwowego, złożone z bańkowatego ciałka komórki i odchodzących od niego drzewkowatych wypustek (dendrytów) oraz pojedynczego neurytu (aksonu), przystosowana do wytwarzania, przetwarzania i przewodzenia (na drodze dendryt-akson) impulsów nerwowych; komórka nerwowa, neurocyt.
Komórki pobudliwe elektrycznie
Podział anatomiczny
Neurony projekcyjne (aksony wychodzą ze struktury, w której jest ciało komórki)
Interneurony - neurony pośredniczące, neurony wstawkowe, interneurony, neurony, zwykle o krótkich aksonach i charakterze hamującym ,przekazujące informację między dwoma innymi neuronami.
GLEJ - zespół komórek tworzących zrąb dla neuronów; ma dla nich znaczenie odżywcze i ochronne; swoiste komórki t.g. tworzą wokół włókien nerwowych tzw. osłonki mielinowe.
Komórki pomocnicze, podporowe, nie pobudliwe elektrycznie
Astrocyty - otaczają wypustkami synapsy, przewężenia Ranviera, naczynia krwionośne i wyściółkę komór mózgowych ,wytwarzają i wydzielają na zewnątrz białka substancji międzykomórkowej i czynniki wzrostowe. Magazynują jony potasu uwalniane z neuronów podczas neurotransmisji, Wychwytują z przestrzeni synaptycznej glutaminian
Oligodendrocyty - komórki gleju formujące osłonki mielinowe w centralnym układzie nerwowym
Mikroglej (nie ma pochodzenia neuralnego) - drobne komórki centralnego układu nerwowego, które są zdolne do fagocytozy; uzupełnia ubytki neuronów.
Neuron piramidowy to komórka pobudzeniowa
Soma - ciało
Zawiera jądro i organelle
Centrum biosyntetyczne neuronu.
Ciałka Nissla to szorstkie retikulum endoplazmatyczne, czyli mnóstwo rybosomów, które syntetyzuja białka.
Zawiera liczne wiązki włókienek białkowych, które utrzymują kształt komórki (cytoszkielet).
Skupienia ciał komórkowych w CUN(centralny układ nerwowy) nazywa się jądrami ,a w OUN(ośrodkowy układ nerwowy) - zwojami
Rozwój mózgu
Neurogeneza zachodzi pomiędzy 7 a 18 tygodniem ciąży
W piątym miesiącu życia większość neuronów jest utworzona i tak pozostaje aż do śmierci, z wyjątkiem obszarów neurogenezy (opuszka węchowa, hipokamp)
Chociaż neurony są gotowe, jest bardzo mało synaps
Większość synaps powstaje w pierwszych dwóch latach życia, także większość wzrostu dendrytów zachodzi po urodzeniu. W tym okresie jest nadprodukcja synaps, zostają tylko najlepsze, czyli te, które utworzą trwałe połączenia, reszta zanika.
Najpierw powstaja ośrodki sterujące funkcjami wegetatywnymi, potem percepcyjnym i inteletktualnymi
Rozwój po urodzeniu (postnatalny)
Poród
Struktury podkorowe, tyłomózgowie i układ autonomiczny są gotowe
3-6 miesięcy
Dojrzewanie aktywności potylicznej, skroniowej i ciemieniowej
8-10 miesięcy
Rośnie aktywność w czole, pojawia się więcej trwałych połączeń pomiędzy różnymi obszarami
9-24 miesiecy
Dalsze dojrzewanie kory czołowej, synaptogeneza
Rozwój postnatalny
2-5 lat
Rośnie metabolizm mózgu
Stabilizacja synaps, usuwanie połączeń nieużywanych i wzmacnianie używanych
5-12 lat
Dojrzewanie pól asocjacyjnych, zwłaszcza obszaru ciemieniowo-potyliczno-skroniowego, ważnego dla czytania; zaczyna dojrzewać kora przedczołowa
12-25 lat
Koniec dojrzewania kory przedczołowej
Struktura mózgu konstruowana jest w pięciu fazach:
podział komórek nerwowych
migracja komórek nerwowych
różnicowanie komórek nerwowych
rozwój połączeń komórek nerwowych
kształtowanie ostatecznego wzorca struktury neuronalnej
Szlaki migracji komórek piramidowch i interneuronów nie są identyczne
Komórki piramidowe - większość pochodzi z neuroepitelium strefy okołokomorowej i na swojej drodze do kory mózgu wykorzystuje wypustki komórek radialnego gleju.
Interneurony - wiekszość pochodzi z wyniosłości zwojowej brzusznego kresomózgowia i migruje do kory mózgu stycznie do jej powierzchni.
Glej - wiekszość pochodzi ze strefy okołokomorowej.
Gładkomózgowie - mutacja w genie Lis1
Polimikrogyria - nieprawidłowa migracja neuronów do kory
Kora ma zawoje, ale są znacznie cieńsze niż w normie i jest ich dużo więcej
Liczba komórek w korze jest zredukowana
Niedorozwój umysłowy, problemy z mowa i połykaniem, drgawki
Przyczyny różnorodne - genetyczne, wirusowe, niedokrwienie
Morfogeny - geny kontorlujące powstawanie organu Pax6 - oko
Wykład 2
Etapy neurotransmisji
1.Synteza neuroprzekaźnika
2. Transport do pęcherzyków
3. Depolaryzacja błony PRE i wniknięcie Ca2+
4. Egzocytoza(proces uwalniania metabolitów powstających wewnątrz komórki)
5. Związanie neuroprzekaźnika z receptorem
6. Rozkład enzymatyczny lub wychwyt zwrotny neuroprzekaźnika
Unieczynnienie transmitera
Rozkład enzymatyczny
Wychwyt zwrotny (transporter)
Dyfuzja (samorzutne wyrównywanie się stężeń składników w układzie wieloskładnikowym, wywołane bezładnym ruchem cieplnym cząstek)
Najważniejsze Neuroprzekaźniki:
HAMUJACY
GABA (kwas gamma amino masłowy) - 10 - 20 % synaps
POBUDZAJĄCY
Glutaminian - Ok. 70 % synaps
Typy synaps - asymetryczne (pobudzające) i symetryczne (hamulcowe)
Receptory neuroprzekaźników
Jonotropowe - szybkie
kanały jonowe
Metabotropowe - wolne
receptory sprzężone z białkami G, które aktywują wtórne przekaźniki sygnału, które wpływają na kanały jonowe od środka neuronu
Agonista - pobudza receptor
Antagonista - blokuje receptor
Najważniejsze neuroprzekaźniki mózgu
Kwas glutaminowy (glutaminian)
Kwa gamma-amino-masłowy (GABA)
Acetylocholina - neurotransmiter motoneuronów, synapsa nerwowo-mięśniowa
Podstawowe przekazywanie informacji w układzie nerwowym opiera się na receptorach jonotropowych (szybkość)
-rec. NMDA
- rec. AMPA
- rec. GABA
-rec. Nikotynowy dla acetylocholiny (cholinergiczny nikotynowy) w synapsach motoneuronów na mięśniach
GLUTAMINIAN (KWAS GLUTAMINOWY) - Główny neuroprzekaźnik w centralnym układzie nerwowym. Odpowiedzialny za szybką transmisję sygnału. Obsługuje wszystkie synapsy wstępujących dróg czuciowych, połączenia wewnątrz kory mózgowej, drogi zstępujące do motoneuronów. Działa poprzez kilka typów receptorów
RECEPTOR NMDA
receptor jonotropowy dla glutaminianu
do otwarcia kanału kationowego potrzebne przyłączenie agonisty i pewna depolaryzacja błony postsynaptycznej
pełni rolę detektora koincydencji pre- i postsynaptycznej aktywności neuronów
podczas rozwoju mózgu receptory NMDA niezbędne są do zajścia zmian plastycznych
Receptor AMPA
Receptor najważniejszy dla szybkiego przekazywania informacji
Połączenie glutaminianu z receptorem AMPA otwiera kanał dla jonów sodu i powoduje depolaryzację błony neuronu
Szybko ulega desensytyzacji
Bardzo szybko przemieszcza sie w synapsie (eksternalizacja, internalizacja)
Ekscytotoksyczność
Nadmiar glutaminianu powoduje zbyt silną aktywację jego jonotropowych receptorów.
Zbyt wiele jonów wapnia wpływa do neuronu.
Wysokie stężenie jonów w komórce powoduje napływ do niej cząsteczek wody, to daje pęcznienie komórki i rozpoczyna jej umieranie
GABA kwas gamma- amino-masłowy
Neurony GABA-ergiczne to najczęściej interneurony. Tworzą synapsy symetryczne - mają słabo wykształcone zagęszczenie postsynaptyczne. Neurony GABA-ergiczne synchronizuja wyładowania oscylacyjne w różnych strukturach mózgu. Mogą między sobą tworzyć synapsy elektryczne
Receptory GABAb
Receptor metabotropowyare , działaja na kanał potasowy, otwierając go, co hyperpolaryzuje neuron. To przeszkadza otwieraniu kanałów sodowych, powstawaniu potencjału czynnościowego, otwieraniu się kanałów wapniowych zależnych od napięcia i hamuje uwalnianie neurotransmitera.
Często wystepują presynaptycznie - regulacja uwalniania neurotransmitera.
Glicyna
Neuroprzekaźnik hamujący głównie w brzusznej części rdzenia kręgowego. Otwiera kanał chlorkowy. Jej antagonistą jest strychnina - hamowanie hamowania
Neuromodulacja
Wpływ sygnału na na zdolność neuronu do modyfikacji odpowiedzi na ten sam lub inne sygnały w dłuższym czasie
rozproszone, długoaksonowe układy neuromodulujące (acetylocholina, serotonina, noradrenalina, dopamina)
neuropeptydy
Rozsiane układy modulacyjne mózgu
Są tworzone przez niewielkie grupy neuronów (kilka - kilkadziesiąt tysięcy w grupie)
ich ciała są położone w centralnych partiach mózgu, głównie w pniu mózgu
Każdy z tych neuronów może wpływać na duży obszar mózgu (ok. 100 000 kom. Postsynaptycznych)
Często wystepuje transmisja objętościowa
Neuromodulatory
Przeciwciało na enzym syntetyzujący acetylocholinę
Zylakowatości (brak strony postsynaptycznej)
Transmisja objętościowa (ale także normalne synapsy)
Acetylocholina
Wzbudzenie, uwaga, koncentracja, inteligencja, pamięć, uczenie się, synchronizacja oscylacyjnych wyładowań neuronów.
Ruch (złącze nerwowo - mięśniowe, receptor nikotynowy)
Układ przywspółczulny (źrenica, receptor muskarynowy)
SKOPOLAMINA - antagonista receptora muskarynowego, lek antycholinergiczny,
Powoduje delirium, halucynacje, zamroczenie, utrata woli, rozszerzenie źrenic, wytrzeszcz.
W połączeniu z morfiną - amnezja i przedsenne otępienie. Próby używania jako „serum prawdy”
Choroba alzheimera
Powoduje spadek poziomu acetylocholiny w korze i zanik neuronów cholinergicznych w jądrze podstawnym
Powoduje zanik pamięci
Leki podnoszące poziom acetylocholiny (inhibitory esterazy acetylocholinowej) polepszaja pamięć u chorych
Możliwa szczepionka
Aminy biogenne
Aminy katecholowe (Noradrenalina, adrenalina, dopamina)
Amina indolowa - serotonina
noradrenalina (NE, NA, norepinefryna)
Transmiter centralnego układu nerwowego i neuronów zazwojowych ,układu współczulnego. Hormon stresu uwalniany przez nadnercza - nie przechodzi przez barierę krew-mózg.
W centralnym układzie nerwowym produkowana w miejscu sinawym, po 12 000 neuronów w każdym
W układzie współczulnym - przyspiesza pracę serca, podwyższa ciśnienie krwi.
Działanie układu współczulnego
Reakcja “Fight or flight “ w odpowiedzi na działającą na obwodzie noradrenaline i adrenalinę (pobudzenie “od pasa w górę”, hamowanie “od pasa w dół”)
Noradrenalina działa poprzez recptory typu alfa lub beta. To receptory metabotropowe
adrenalina (epinefryna)
produkowana głównie w rdzeniu nadnerczy skąd adrenalina wydzielana jest endokrynnie, ale synteza zachodzi również w neuronach noradrenergicznych pnia mózgu.
Noradrenalina
Centralny układ nerwowy
Neurony miejsca sinawego są niezwykle rozgałęzione. Jeden może utworzyć ¼ miliona synaps.
Rola we wzbudzeniu, przyspieszeniu przetwarzania informacji w mózgu, plastyczności, pamięci, uzależnieniach
Noradrenalina, acetylocholina i pamięć
wzbudzenie emocjonalne powoduje lepsze zapamiętywanie
wzbudzeniem tym steruje ciało migdałowate
wstrzyknięcie antagonistów receptorów beta-noradrenergicznych i muskarynowych do ciała migdałowatego likwiduje wpływ emocji na zapamiętywanie (szczur). U ludzi podawanie obwodowo antagonistów receptora beta noradrenergicznego działa podobnie, a podanie noradrenaliny polepsza pamięć emocjonalną
Dopamina
W centralnym układzie nerwowym wyróżniamy 3 drogi dopaminergiczne:
czarnoprążkowiowa (nigrostriatalna) - nakrywka i istota czarna śródmózgowia przez podwzgórze do prążkowia (jądro ogoniaste - łupina - gałka blada) - zaburzenia przekładają się na sferę ruchową; brak dopaminy powoduje spowolnienie ruchów, drżenia i sztywność mięśni.
mezolimbiczno-kortykalna - z brzusznej części nakrywki przez jądro półleżące (nucleus accumbens) do amygdala, hipokampa i kory czołowej - układ nagrody związany z motywacją, odczuwaniem przyjemności, a także z uzależnieniami.
guzowo-lejkowa - z jądra łukowatego do wyniosłości pośrodkowej
Działa przez 5 typów receptorów metabotropowych, należących do 2 rodzin.
Wpływ na psychikę - uczenie się i pamięć, nastrój, rozkosz i ból, uzależnienia,
Nadmierna aktywność układu dopaminegicznego może być przyczyną schizofrenii;
substancje dopaminergiczne indukują psychozy
substancje dopaminolityczne hamują psychozy.
Wpływ na motorykę - kontrola ruchu (choroba Parkinsona).
Dopamina i narkotyki
Amfetamina - podwyższa poziom dopaminy i noradrenaliny.
Kokaina - wiąże się do transportera dopaminy na dużo dłużej niż dopamina, w wyniku czego poziom dopaminy w synapsie rośnie, co powoduje uczucie przyjemności i podniecenia
Serotonina (5 hydroksy-tryptamina, 5-HT)
najbardziej rozbudowany system monooaminergiczny w mózgu
nastrój
plastyczność
wzbudzenie
Serotonina ( 5-HT)
- biosynteza
Tryptofan jest aminokwasem egzogennym, musi być dostarczony w diecie.
Serotonina ( 5-HT)
Neurony produkujące serotoninę znajdują się w jądrach szwu, grupach neuronów położonych w linii środkowej tworu siatkowatego pnia mózgu i ciągnących się od rdzenia przedłużonego, przez most do śródmózgowia.
Można je podzielić na 3 grupy:
przednia - wysyła włókna do kory mózgu, hipokampa, przegrody, prążkowia i gałki bladej, wzgórza i ciała migdałowatego
środkowa - do pnia mózgu i móżdżku
tylna - do rdzenia kręgowego
Serotonina ( 5-HT)
działa przez 15 typów receptorów
13 podtypów sklonowano u ludzi + jeden specyficzny dla gryzoni
11 receptorów metabotropowych
1 kanał jonowy (!!!)
1 o nie znanym charakterze
Serotonina i halucynogeny
ecstasy - zwieksza wydzielanie serotoniny, ma działanie halucynogenne, wywołuje euforię i hyperaktywność
LSD - cząsteczka podobna do serotoniny
picie alkoholu nasila działanie serotoniny, zwłaszcza na receptory pobudzające transmisję dopaminergiczną w strukturach limbicznych.
LEKI W PSYCHIARTII
Leki hamujące usunięcie noradrenaliny i serotoniny poprzez wychwyt zwrotny - np. imipramina, podwyższają ich poziom w synapsie.
Bardziej selektywny Prozac - hamuje wychwyt zwrotny serotoniny
Kokaina blokuje wychwyt zwrotny dopaminy, przez co pozostaje ona dłużej w przestrzeni synaptycznej
Leki hamujące enzymatyczny rozkład noradrenaliny, dopaminy i serotoniny - inhibitory MAO (np. deprenyl).
AMPT hamuje przekształcenie tyrozyny w L-DOPA, prekursora dopaminy
Leki obniżające poziom NE i 5HT mają działanie depresyjne (np.rezerpina-hamuje transport neuroprzekaźnika do pęcherzyków)
Leki psychiatrii
Leki blokujące receptory dopaminy - neuroleptyki - chlorpromazyna, haloperidol.
Memantyna - słaby antagonista receptora NMDA. W terapii choroby Alzheimera chroni przed nadmiernym pobudzeniem, polepsza stosunek sygnału do szumu
LEKI W NEUROLOGII
L-dopa w chorobie Parkinsona (wzmaga syntezę dopaminy)
Agonista receptorów serotoniny - sumatryptan (imigran) w migrenie
Agoniści receptora noradrenergicznego alfa2 w ADHD i syndromie Tourette'a
Inhibitory esterazy acetylocholinowej w chorobie Alzheimera
Neuropeptydy:
są syntetyzowane w ciele komórki nerwowej (nie w zakończeniach)
wymagany jest czas na ich transport do zakończenia PRE (400 mm/24 godz.)
nie ma mechanizmu wychwytu zwrotnego ze szczeliny synaptycznej i nie ma recyklizacji pęcherzyków
produkty proteolizy neuroprzekaźników mogą być neuroaktywne
Neuropeptydy działają dłużej niż klasyczne neuroprzekaźniki
NEUROPEPTYDY
wazopresyna i oksytocyna - oksytocyna powoduje skurcz mięśni macicy i wydzielanie mleka; u samic myszy poprawia pamięć przestrzenną, a u samców pamięć socjalną; wazopresyna jest również podejrzewana o udział w uczeniu się i pamięci
PEPTYDY OPIOIDOWE
- endorfiny (endogenne morfiny)
Endorfiny
Poszukiwanie receptorów dla morfiny spowodowało znalezienie naturalnie występujących peptydów morfinopodobnych (enkefaliny, ednorfiny, dynorfiny, endomorfiny)
endorfiny działają poprzez receptory metabotropowe
Endorfiny - działanie przeciwbólowe
Na poziomie rdzenia - ból powoduje uwolnienie z neuronów czuciowych transmitera nazywanego substancją P. Endrofiny, na drodze hamowania presynaptycznego, hamują wydzielanie substancji P.
na poziomie mózgu - działają na odpowiedzialną za czucie bólu istotę szarą okołowodociągową.
Każdy ból powoduje uwolnienie endorfin
Endorfiny
Na ogół konsekwencją działania endorfin jest hamowanie neuronów
efekt pobudzający występuje , kiedy endorfiny hamują neuron, który tonicznie hamuje inny neuron; a zatem pobudzenie jest wynikiem rozhamowania, czyli “hamowania hamowania”.
W ten sposób endorfiny odblokowują neurony noradrenergiczne, dopaminergiczne, serotonergiczne
ANALGEZJA POSTRESOWA
Wiele form analgezji postresowej opiera się na aktywacji endorfin (podanie antagonisty receptora opioidowego, naloksonu, hamuje taką analgezję) - Compulsive trauma reenactment
Endorfiny - emocje
Układ limbiczny ma bardzo wysokie stężenie receptorów opioidowych. Wiele zachowań emocjonalnych jest hamowanych przez opioidy (separation calls)
Runners high - euforyczne stany po wysiłku fizycznym wiążą się z podwyższonym poziomem endorfin w mózgu. Może to jednak być wtórna odpowiedź na występujący przy wysiłku stres
Kanabinoidy
Anandamid - naturalny kanabinoid w mózgu, jest neurotransmiterem
W mózgu anandamid łączy się z receptorami kanabinoidowymi (CB), metabotropowymi. Najwięcej jest ich w jądrach podstawnych, istocie czarnej i w układzie limbicznym
regulują sen
antagonista receptora (anty-marihuana) poprawia pamięć krótkotrwałą.
Być może zablokowanie pamięci krótkotrwałej w hipokampie jest warunkiem dobrego snu?
wywołują spadek aktywności motorycznej , analgezję i hypotermię
działanie endogennych kanabinoidów jest hamujace
Kanabinoidy i ból
Komóki RVM (jądro w rdzeniu przedłużonym) regulują dopływ sygnałów bólowych do wyższych środków mózgu. Kanabinoidy regulują aktywność tych neuronów.
Wykład 3
Komorowa teoria funkcjonowania mózgu:
Pierwsza komora kontroluje percepcje
Druga komora kontroluje poznanie
Trzecia komora kontroluje pamięć
Pola kory mózgowej wg Brodmanna (1900) określone na podstawie budowy Cyto- i mieloarchitektonicznej. Po rozprostowaniu kora ma powierzchnię Ok.. 0,5 - 1 m2
Kolumny kory mózgowej
Kolumna to cylindryczny segment kory, rozciągający się przez wszystkie warstwy, w którym neurony odpowiadają wybiórczo na określoną cechę bodźca czuciowego
Pole recepcyjne
Obszar powierzchni receptorowej z której informacje odbiera jeden neuron
REPREZENTACJA
Topograficzne odwzorowanie obwodowych receptorów zmysłowych w mózgu
Metody anatomiczne
Barwienia
Badania połączeń wykorzystujące transport aksonalny barwnika
Immunocytochemia
Transport aksonalny znaczników wirusowych
CAT - tomografia (RTG z komputerową analizą danych)
Radioaktywna deoksyglukoza
Pochodna glukozy, najważniejszego substratu energetycznego mózgu
Modyfikacja strukturalna pozwala na to, że deoksyglukoza może wejść do komórki i ulec fosforylacji, ale nie może być dalej metabolizowana ani nie może wyjść z komórki. Gromadzi się w miejscach o dużej aktywności i pozwala na mapowanie aktywności funkcjonalnej mózgu
Znakowana izotopem 3H albo 14 C nadaje się do autoradiografii, 18Fluorem - do PET
PET:
Porównuje lokalny przepływ krwi w warunkach doświadczalnych i kontrolnych - wynik z odjęcia obrazów
Uśrednia sygnał na przestrzeni 40 - 50 s
Rozdzielczość ok. 1- 0,5 mm
PET - za i przeciw
Przyzwoita rozdzielczość przestrzenna
Może mierzyć metabolizm neurotransmiterów i leków lub ich wiązanie do receptorów
Metoda diagnozowania nowotworów
Metoda wspomagająca diagnozę chorób neurologicznych (Alzheimer, Parkinson)
Inwazyjna (iniekcja izotopu)
Bardzo droga (cyklotron)
Słaba rozdzielczość czasowa
Magnetyczny Rezonans Jądrowy - MRI (Magnetic Resonance Imaging)
fMRI ( zmiany przepływu krwi - aktywacja funkcjonalna mózgu)
Stosunek oksyhemoglobiny do deoksyhemoglobiny
Kiedy wzrasta stosunek oksyhemoglobiny do deoksyhemoglobiny, rośnie sygnał - BOLD fMRI
Diffusion tensor imaging
Wiązki zmielinizowanych włókien powodują, że dyfuzja cząsteczek wody jest asymetryczna. To daje wykrywalną zmianę w rejestrowanym sygnale.
Magnetoencefalografia - nieinwazyjna technika lokalizująca i charakteryzująca aktywność elektryczną mózgu dzięki pomiarowi związanych z nią pól magnetycznych emanujących z mózgu
Biomagnetometr umieszczony w izolowanym elektrycznie pokoju waży 8 ton. W termosie umieszczonym nad głową są cewki bezustannie kąpane w ciekłym helu (-268 stopni).
Magnetoencefalografia - Pole magnetyczne emanujące z mózgu indukuje w tych cewkach prąd, który z kolei wytwarza pole magnetyczne w urządzeniu SQUID (superconducting quantum interference device)
Z mózgu emanują bardzo małe sygnały magnetyczne (femtotesla, czyli 10-15 Tesla).
Pole magnetyczne Ziemi jest miliard razy większe.
MEG pozwala na mapowanie aktywności funkcjonalnej mózgu w czasie rzeczywistym. Rozdzielczość przestrzenna pobodna jak fMRI, czyli ok. 2 mm
TMS (transcranial magnetic stimulation) przezczaszkowa stymulacja magnetyczna
Pole magnetyczne może swobodnie przechodzić przez czaszkę
Przykładając do czaszki urządzenie wytwarzające puls pola magnetycznego, można lokalnie zmienić aktywność elektryczną mózgu
Co TMS pobudza
Komórki nerwowe ulegają depolaryzacji na skutek zmiany pola magnetycznego, która wywoła zmianę prądu płynącego przez błony komórek. Im szybsza zmiana, tym lepszy efekt. Jeśli np. akson leży wzdłuż linii sił pola elektrycznego, nie uzyska się żadnego efektu .
TMS
Mapowanie połączeń w mózgu - efekty widać nie tylko w strukturze stymulowanej ale także do obszarach do których ta struktura wysyła połączenia
Możliwość wyciszenia lub pobudzenia badanej okolicy kory mózgowej
Np.TSM można spowodować, że badani nie dostrzegają bodźców wzrokowych albo mają zakłóconą mowę
TMS - PARAMETRY
Rodzaje wykorzystywanych impulsów
impulsy pojedyncze (stosowanie pojedynczych impulsów pozwala wnioskować o pobudliwości kory mózgowej, przewodzeniu na drogach eferentnych czy przez spoidło wielkie; mapowanie funkcji kory )
pary impulsów (parami bodźców bada się interakcje hamujące i pobudzające w obrębie kory mózgowej)
ciągi impulsów - rTSM (repetitive Tanscranial Magnetic Stimulation) (powtarzane impulsy magnetyczne wpływają na pobudliwość kory mózgowej, różnie w zależności od ich częstotliwości)
Mała częstotliwość Ⴓ 1Hz - efekt hamujący korę mózgu
(1 Hz = 1 puls magnetyczny na sekundę)
Duża częstotliwość < 1Hz - efekt pobudzający korę mózgu
( np. 10 Hz = 10 impulsów magnetycznych na sekundę)
Pobudzenie pojedynczym impulsem - diagnostyka układu ruchowego
Pobudliwość kory ruchowej
Integralność funkcjonalna kory mózgowej
Przewodnictwo wzdłuż drogi ruchowej
Przewodnictwo międzypółkulowe
Pobudzenie pojedynczym impulsem
Kiedy wywiera efekt - pobudzenie pojedynczym impulsem kory wzrokowej w reprezentacji centralnego widzenia najbardziej zaburzało rozpoznawanie liter, kiedy impuls był podawany 80 -100 ms po prezentacji litery.
r(epetitive)TMS
Im większa częstotliwość i intensywność stymulacji, tym bardziej zakłóci ona normalne funkcjonowanie kory
Ale po zakończeniu stymulacji następuje modulacja aktywności kory mózgowej. Częstotliwości mniejsze niż jeden Hz hamują aktywność mózgu, a większe wzbudzają ją. Nie bardzo wiadomo, dlaczego.
Siła impulsów - do 2 Tesli
Stosowane częstotliwości - od 1 do 50 Hz
TMS i depresja
Stymulacja płatów czołowych potrafi zmienić nastrój - stymulacja nad prawą brwią - euforyczne szczęście; nad lewą - apatię i smutek
Możliwość zastosowania w leczeniu depresji zamiast elektrowstrząsów (2004, podwójnie zaślepiona próba wykazała, że TMS jest równie skuteczny jak Prozac)
TMS jest zarejestrowaną metodą leczenia depresji w wielu krajach (EU, Kanada, Australia)
Parametry stymulacji, które pomagają pacjentom u zdrowych wywołują smutek!!
TSM, pamięć i poprawa zdolności umysłowych
Snyder, 2003 - 15 min stymulacji czoła polepsza rysowanie i rozwiązywanie łamigłówek (4 na 11 osób)
Klimesch (2003) stymulacja niektórych okolic mózgu rTSM w rtymie afla +1 Hz przed wykonaniem zadania mentalnego polepsza o 15 % wykonanie
Roth, 2004 - brak wpływu rTMS (25 min, lewa kora prefrontalna) na zapamiętywanie
TMS
Możliwa supresja halucynacji słuchowych (ważne w schizofrenii)
Możliwa supresja bólów neuropatycznych
Zapobieganie migrenie
Wykład 4
Pranie mózgów
„osoby, które go przesłuchiwały, były zdumione i przerażone nie tylko tym, co mówił, ale naturalnością, z jaką wygłaszał swoje sądy. Jego mowa brzmiała jak nagranie płytowe, które ktoś kazał odtwarzać w całości wciąż od nowa, bez żadnych zmian i pauz. Sprawiał wrażenie, że znajduje się pod dziwnym, nienaturalnym przymusem, który każe mu wielokrotnie odtwarzać cały ciąg myślowy od początku do końca, nawet gdy wykazano mu już niedorzeczność jego rozumowania. Był pozbawiony wolnej woli, nie mógł się odnaleźć w sytuacji, do której go nie zaprogramowano. Musiał zdać się na instynkty. To była dyscyplina partyjna rozciągnięta na sferę umysłu i zawierająca elementy transu”
Edward Hunter, CIA, Brainwashing.
Sposoby
Presja psychiczna, zastraszenie
Tortury
Izolacja
Bezsenność
Deprywacja zmysłowa
Deprywacji towarzyszą
Halucynacje
Histeria
Wzbudzenie ruchowe
Urojenia
Agresja
W 1962 profesor psychologii w Massachusetts Institute of Technology (MIT), Edgar Schein, zasugerował, że techniki fizyczne, psychologiczne i chemiczne można zastosować na więźniach, żeby celowo zmieniać ich zachowanie i nastawienie.
Doświadczenia na studentach
Studentom płacono 20 $ żeby siedzieli w malutkich celach nie mając nic do roboty. Doświadczenie planowano ciągnąc przez 6 tygodni, ale już po paru dniach studenci rezygnowali. Wielu miało dojmujące halucynacje. Dobrze zdeprywowanym studentom puszczano przez radio slogany propagandowe. Nawet kiepsko skonstruowane, słabe logicznie agitki, miały głęboki wpływ na badanych. Widać było istotny efekt zmiany nastawienia, który trwał jeszcze po wyjściu z izolacji, nawet do roku.
Section II: Monopolizacja percepcji
Cel: Skupinie uwagi na własnych, bezpośrednio dotykających kłopotach, wyeliminowanie wszystkich bodźców mogących konkurować z bodźcami dostarczonymi przez strażników, uniemożliwiając wszelkie działanie nie mające charakteru poddania się
Odmiany - izolacja, silne światło, zupełnie puste pomieszczenie, ograniczenie ruchu, nie urozmaicone jedzenie
Peter Suedfeld and Dr. Roderick Borrie of the University of British Columbia
Restricted Environmental Stimulation Therapy
(REST) or Floatation REST.
Nieruchome unoszenie się w basenie z woda o odp. gęstości i temperaturze ciała. Podczas pierwszych 40 min można odczuwać swędzenie. Ostatnie 20 min - często przejście fal EEG ze stanu beta lub alfa do teta, co normalnie dzieje się na krótko przed zaśnięciem. W basenie rytm teta może utrzymywać się przez kilka minut bez utraty świadomości. W tym stanie podobno można osiągnąć „zwiększoną kreatywność”
Deprywacja sensoryczna
Przecięcie nerwów czuciowych
Odcięcie dostępu bodźców do receptorów
David Hubel i Thornsten Wiesel - deprywacja jednooczna (zamknięcie jednego oka)
Neuroplastyczność
Plastyczność to własność układu nerwowego, która zapewnia jego zdolność do adaptacji, przystosowania, zmienności, samonaprawy oraz uczenia się i pamięci
Plastyczność
Jerzy Konorski (1948)
„Pierwszą własność, dzięki której komórki nerwowe reagują na nadchodzące impulsy określonym cyklem zmian, nazywamy pobudliwością.
Drugą własność, dzięki której w określonych układach neuronów powstają trwałe przekształcenia funkcjonalne w wyniku określonych bodźców lub ich kombinacji, będziemy nazywać plastycznością, a odpowiadające im zmiany, zmianami plastycznymi.”
Reguła Hebba
Jeśli neuron A w sposób częsty i powtarzalny powoduje pobudzenie i powstanie potencjału czynnościowego w neuronie B, nastąpią procesy wzrostowe lub metaboliczne w obu komórkach, tak że skuteczność pobudzenia neuronu B przez neuron A będzie zwiększona.
Konkurencja - co nieużywane będzie odłączane
Blokada receptorów
Zablokowanie receptorów neuroprzekaźników w korze mózgowej poprzez infuzję do kory antagonistów ich receptorów
Plastyczność kolumn domiancji ocznej jest zaburzona przez zablokowanie receptorów cholinergicznych, nordarenergicznych, serotonergicznych i dopaminogergicznych
Zmiana dominacji ocznej
Nie zachodzi we śnie
Nie zachodzi jeśli zablokowane są kanały sodowe w neuronach kory
Nie zachodzi, gdy nie działają niespecyficzne układy aktywujące
Nie zachodzi, gdy zablokowany jest receptor NMDA
Deprywacja jednooczna - podsumowanie
Te liczne dowody przemawiają za działaniem plastyczności wg. Reguły Hebba, tzn. takiej gdzie koniecznym warunkiem jest aktywność tzw. „strony postsynaptycznej”.
Uszkodzenie nerwu ruchowego może zmienić mapę kory ruchowej
U dorosłego szczura, przecięcie nerwu ruchowego wibrys powoduje, że pobudzenie kory ruchowej w miejscu normalnie wywołującym ruch wibrys, powoduje ruch łapy lub powiek
Kompetycja działa także pomiędzy modalnościami czuciowymi
Następna ważna zasada
Zachowanie Poziomu Pobudzenia
Plastyczność homeostatyczna
Kiedy neurony w hodowli są przez kilka dni zablokowane farmakologicznie i nie generują potencjałów czynnościowych, rośnie siła ich połączeń synaptycznych (miniaturowe potencjały synaptyczne mają większą amplitudę)
I odwrotnie, jeśli są stale pobudzane, siła ich synaps spada.
W ten sposób system dostraja się do panującego poziomu pobudzenia, ”zmienia bieg”
Podstawą zmiany jest wzrost liczby receptorów dla glutaminianu w błonie postsynaptycznej
Deprywacja wzrokowa szczura
Deprywacja wzrokowa człowieka
Spadek progu wywoływania fosfenów przy pomocy TMS
Wykład 5
Zachowania wrodzone i nabyte - porównanie
Wrodzone
Właściwe odpowiedzi na bodźce wyzwalające (umożliwiają przeżycie)
Sztywne wzorce zachowań, co może być niekorzystne, jeśli sygnał ze środowiska zostanie źle odczytany albo sytuacja zmieni się w trakcie reakcji
każdy etap reakcji zakodowany genetycznie
mały repertuar behawioralny
powolna ewolucja wzorców behawioralnych, akumulacja doświadczenia gatunku, obecna u wszystkich osobników.
Nabyte
metda prób i błędów jest niezbędna do wytworzenia właściwej odpowiedzi
reakcja może się szybko zmieniać
geny kodują zdolność do nabywania i przechowywania informacji ale nie samą informację
repertuar behawioralny jest znacznie szerszy
Modyfikacje zachownaia akumulują się podczas życia osobniczego ale znikaja wraz ze śmiercią osobnika, chyba że zostaną przekazane drogą kulturową.
PAMIĘĆ
trwała zmiana w układzie nerwowym, wywołana przez jego chwilowe pobudzenie i odczytywana jako reprezentacja pewnych doznań, przeżyć, elementów środowiska zewnętrznego i wewnętrznego.
Ślad pamięciowy (engram) - inaczej reprezentacja wewnętrzna - zespół neuronów kodujących określoną informację wraz z jej różnymi aspektami
Starożytni Grecy przywiązywali tak wielką wagę do roli pamięci w życiu, że oddawali jej cześć jako bogini - Mnemozynie. W mitologii greckiej córka Uranosa i Gai, złotowłosa tytanka Mnemosine, odkryła jak używać rozumu i nadała nazwy wszelkim rzeczom, aby można było mówić o świecie. Jej największym darem dla ludzi była pamięć
W szóstym wieku p.n.e. Parmenides uważał pamięć za mieszaninę światła i ciemności lub zimna i ciepła. Zakładał, że jeśli nic nie burzy tej mieszaniny, pamięć działa znakomicie, a jeśli coś ją zakłóca, zaczynamy zapominać
Arystoteles wiele z dzisiejszych funkcji mózgu związał z sercem. Twierdził na przykład, że o pamięci decyduje przepływ krwi (stymulowany pracą serca), a zapominanie jest skutkiem stopniowego spowalniania tego ruchu
Descartes akceptował główną myśl Galena, aczkolwiek uważał, że duch zwierzęcy rodzi się w szyszynce, po czym specjalnymi kanałami krąży w mózgu, aż dochodzi do tej jego części, gdzie wyzwalają się mechanizmy pamięciowe. Im bardziej czyste, "przejezdne" są te kanały, tym łatwiej popłynie w nich duch zwierzęcy.
William James (1842-1910) amerykański filozof, psycholog, psychofizjolog, psycholog religii, prekursor psychologii humanistycznej i fenomenologi, współtwórca pragmatyzmu
Pierwsze rozróżnienie pamięci krótkotrwałej i długotrwałej
Natura engramu
teoria rewerberacyjna, zakładająca, że engram jest samo-wzbudzającym się prądem elektrycznym płynącym w zamkniętym obwodzie nerwowym, podtrzymywanym przez energię chemiczną produkowaną w neuronach.
teoria chemiczna, zakładająca, że ślad pamięciowy tworzą substancje chemiczne wytwarzane w procesie uczenia i rozmieszczone w niewielkich ilościach w strategicznych miejscach w nerwowych obwodach pamięci.
teoria plastyczności synapsy - synapsy częściej używane, a zwłaszcza pobudzane równocześnie, powiększają się, a na szlakach neuronalnych pracujących intensywniej tworzą się nowe połączenia synaptyczne.
Natura engramu teoria rewerberacyjna
Engram to samopodtrzymujący się prąd płynący w zamkniętym obwodzie
Obecnie sądzi się, że tak właśnie wyglądają engramy pamięci krótkotrwałej. Wskazuje na to fakt, że gwałtowne zakłócenie czynności elektrycznej mózgu, np. po zastosowaniu elektrowstrząsu, niszczy pamięć krótkotrwałą. Dawniej sądzono, że i pamięć długotrwała może wykorzystywać engramy elektryczne ale Audrey Smith w końcu lat 50-tych stwierdził że, zamrożenie mózgu szczura do temperatury około 0 stopni C na 2 godziny (zero aktywności elektrycznej kory mózgowej) nie upośledza po reanimacji wyuczonych poprzednio zachowań zwierzęcia.
Audrey U. Smith (1959).
Natura engramu teoria chemiczna
Została oparta na wypławku, u którego Jamnes McConnel w latach 60 tych wytworzył odruchy warunkowe a następnie stwierdził, że inne wypławki które zjadły pokawałkowanego przemądrzalca uczą się lepiej.
Ungar - skotofobina - peptyd powodujący unikanie ciemnosci
Natura engramu - teoria plastyczności synapsy
W myśl teorii plastyczności synapsy częściej używane, a zwłaszcza pobudzane równocześnie, powiększają się, a na szlakach neuronalnych pracujących intensywniej tworzą się nowe połączenia synaptyczne.
Teoria sieciowa pamięci
Pamięć jest zawarta w sieciach neuronalnych, tworzonych przez połączone neurony kory mózgowej
Joaquim fuster
Jednoczesne pobudzenie różnych grup neuronów powoduje aktywację sieci, będącą reprezentacją zdarzeń lub sygnałów zewnętrznych i wewnętrznych.
Teoria sieciowa pamięci
Pamięć sieciowa jest zorganizowana hierarchicznie i topograficznie. Sieci mogą aktywować inne sieci. Obejmują duże obszary kory i mają różną trwałość. Praktycznie nieograniczona liczba kombinacji przestrzennych neuronów i sieci powoduje niepowtarzalność indywidualnych pamięci i osobowości. I dlatego pamięć długotrwała ma zasadniczo nieograniczoną pojemność
PAMIĘĆ JEST MODYFIKACJĄ SIECI
Wieloletni współpracownik i współautor badań dzięki którym Erik Kandel w 2000 zdobył
Nagrodę Nobla - APLYSIA CALIFORNICA (Zając morski)
Bardzo wiele wiedzy o mechanizmach pamięci zawdzięczamy morskiemu ślimakowi
Układ nerwowy tego mięczaka składa się "tylko" z około 20 000 stosunkowo dużych komórek nerwowych. Podobnie jak ślimaki winniczki aplysia wykonuje prosty odruch obronny. U winniczka jest to znane wszystkim z zabaw dziecinnych "chowanie rogów„.
Aplysia zaś reaguje na bodziec czuciowy (stymulacja neuronu czuciowego) skurczem skrzela (neuron sensoryczny pobudza neuron motoryczny i pojawia się skurcz).
Uczenie nieasocjacyjne
habituacja - zanik odpowiedzi na powtarzający się bodziec
sensytyzacja - uwrażliwienie
UCZENIE PROSTE - nieasocjacyjne ,habituacja
Aplyzja łatwo się uczy. Jeżeli niewinny bodziec czuciowy się powtarza, to aplyzja przestaje nań reagować - następuje habituacja
UCZENIE PROSTE sensytyzacja
Jeżeli niewinnemu bodźcowi czuciowemu towarzyszy niemiły szok elektryczny, to aplyzja reaguje silniej - pojawia się sensytyzacja.
Habituacja odruchu cofania skrzela
Habituacja na poziomie komórkowym. Kolejne pobudzenia neuronu presynaptycznego dają coraz mniejszą odpowiedź neuronu postsynaptycznego.
Uwrażliwienie (sensytyzacja) odruchu cofania skrzela
Uwrażliwienie wymaga wzmożenia transmisji synaptycznej
Od organizmu do pojedyńczych neuronów
Habituacja odruchu cofania skrzela
1). obserwowana behawioralnie (zmniejszenie odpowiedzi na stały, powtarzany bodziec, powrót odpowiedzi po odpoczynku, dyshabituacja na silny bodziec).
2). Lokalizacja zmiany wyładowań neuronów - rejestracja bioprądów z żywego ślimaka (brak zmian w impulsacji nerwu czuciowego, brak zmian w synapsach nerwowo-mięśniowych lub w samych mięśniach, widoczne zmiany w wyładowaniach motoneuronów). Korelacja behawioralnie obserwowanej habituacji ze zmniejszeniem amplitudy EPSP w motoneuronach.
3). Izolacja łuku odruchowego - skóra syfonu, nerw czuciowy, zwój nerwowy, nerw ruchowy, skrzele.
4). Izolacja samego zwoju - monosynaptyczna depresja
5). Hodowle neuronów czuciowych i ruchowych
Asocjacja
Uczenie się asocjacyjne - uczenie się relacji pomiędzy zdarzeniami
Jakikolwiek bodziec zmysłowy zastosowany, wiele razy, jednocześnie z bodźcem naturalnie wywołującym odruch, spowoduje reakcje odruchową.
Niezbędna jest koincydencja czasowa (współwystępowanie) bodźców
Odruch warunkowy
Warunkowanie Pawłowowskie (Klasyczne)
Bodziec warunkowy - CS conditioned stimululus
bodziec bezwarunkowy - USC - uncoditioned stimulus
UCZENIE ASOCJACYJNE
warunkowanie klasyczne (Pawłowowskie)
Odruchy warunkowe
Warunkowanie na śladzie (trace conditioning)
Warunkowanie wsteczne (warunkowe unikanie pokarmu)
Pseudowarunkowanie
Warunkowanie instrumentalne uczy o wpływie naszych działań na świat
Thorndike (1898) “puzzle box”
Konorski i Miller (1928) - na dźwięk dzwonka pies miał postawić łapę na karmniku
Skinner (1938) “Skinner box” szczur naciska pedał żeby dostać pokarm
UCZENIE ASOCJACYJNE warunkowanie operacyjne Skinnerowskie
Zachowanie dobrowolne, odpowiedź zadana, zwierzę uczy się asocjacji między bodźcem poprzedzającym, zachowaniem i skutkiem
Uczenie percepcyjne
Poprawa umiejętności odróżniania szczegółów prostych bodźców
Np. odróżnianie kolorów, ocena ciężaru, zauważanie detali, odróżnianie wysokości tonu
UCZENIE ZŁOŻONE - wpajanie
Pierwszy wielki przedmiot spotkany przez pisklę po wykluciu . będzie uważany za prawdziwą matkę, za którą trzeba podążać
UCZENIE SPOŁECZNE
Zapewne przypadkowo w latach 60 w W. Brytanii jakaś sikorka odkryła, że pod folią butelki znajduje się śmietana.
Inne sikorki nauczyły się tego szybko i w ciągu kilku lat musiano zacząć mleko dostarczać w kartonach
KLASYFIKACJA PAMIĘCI
ZE WZGLĘDU NA TRWAŁOŚĆ
Pamięć sensoryczna
Pamięć bezpośrednia (robocza, natychmiastowa)
Pamięć krótkotrwała
Pamięć długotrwała
Pamięć sensoryczna - Pamięć zmysłów
System pamięci, który:
ma krótki czas trwania (do ok. 0,5 sek.)
charakteryzuje się dużą pojemnością (niektórzy badacze podają, że magazynuje ona ok 99% nadchodzących informacji)
służy do tego, aby procesy percepcji mogły wydobyć maksimum potrzebnej informacji z nadchodzących bodźców
zlokalizowany jest w każdym zmyśle (oku, uchu…)
przechowuje nadchodzące informacje bez zniekształceń i przetworzenia.
Pamięć krótkotrwała i pamięć operacyjna (robocza, working memory)
Niezbędna do rozumienia mowy, czytania, wykonywania operacji arytmetycznych
czas trwania - sekundy - minuty
Alan Baddeley - pamięć operacyjna
(working memory)
Pamięć bezpośrednia
(robocza, natychmiastowa)
Pamięć trwająca do kilkunastu minut po poznaniu informacji. W tym czasie łatwo można odtworzyć informacje. W tym czasie impulsy elektryczne krążą w wieloneuronalnych łańcuchach zwrotnego pobudzenia m.in. wzgórza i kory mózgowej
Pamięć długotrwała
(ang. long-term memory, LTM)
Stanowi trwały magazyn zakodowanych śladów pamięciowych o nieograniczonej pojemności i czasie przechowywania.
Lucjusz Scypion pamiętał nazwiska wszystkich mieszkańców Rzymu, Cyrus potrafił wywołać każdego żołnierza swojej armii po imieniu, a Senece wystarczyło raz usłyszeć dwa tysiące słów, aby je zapamiętać i dokładnie powtórzyć.
Pamięć operacyjna
Bufor
Nie zostawia trwałego śladu
Nie podlega amnezji
Lokalizacja - płat czołowy
Nie jest niezbędna do powstania pamięci długotrwałej
Rodzaje pamięci deklaratywnej - Semantyczna
Rodzaj pamięci służący do łączenia w grupy informacji o podobnym charakterze, pamięć która dotyczy znaczeń. W skład pamięci semantycznej wchodzą różnorodne uogólnienia: pojęcia, prawa, kategorie klasyfikacyjne, zasady itd. Uogólnienia pozostają w stosunku do siebie w różnych relacjach, dzięki czemu istnieje system wiedzy o świecie. np. "Paryż jest stolicą Francji”. Działa ona prawdopodobnie w ten sposób, że w mózgu tworzone są zbiory informacji o podobnym charakterze, opatrzone pewnymi etykietami. Tak więc pamięć ta w dużej mierze powiązana jest z procesem kojarzenia różnych faktów. W pamięci semantycznej możliwe jest przechowywanie wiedzy abstrakcyjnej o świecie.
Rodzaje pamięci deklaratywnej -Autobiograficzna
Wg Endela Tulvinga pamięć ta odpowiedzialna jest za poczucie tożsamości i ciągłości psychicznej.
Pamięć odnosząca się do zdarzeń z własnej przeszłości.
Rodzaje pamięci deklaratywnej
Epizodyczna
Przechowuje epizody, czyli ślady pamięciowe na temat zdarzeń, posiadających swoją lokalizację przestrzenną i czasową. Przechowuje informacje wraz ze stemplem czasu - wiem mniej więcej czy dane zdarzenie miało miejsce dawno czy niedawno.
Pamięć deklaratywna -komponent epizodyczny i semantyczny może być wybiórczo zaburzony
PAMIĘĆ EPIZODYCZNA
Przyśrodkowy płat skroniowy - zapamiętywanie i przypominanie. Gdzie indziej ślady pamięci autobiograficznej, gdzie indziej innej pamięci epizodycznej (gdzie jest mydło)
Wybiórczy zanik pamieci epizodycznej - Pacjent GENE - (uszkodzone czoło, skroń, lewy hipokamp)
Ale zna szczegółowe instrukcje zmiany opony, nazwy techniczne, wiedzę o swojej przeszłości ma z relacji innych
Pacjent SS - opowiadanie o sobie ogólnikami. Epizody, która pamięta, zna z relacji innych
Pamięć epizodyczna może stać się pamięcią semantyczną
Wybiórcze zaburzenia pamięci semantycznej
Upośledzenie pamięci semantycznej a nie epizodycznej
Przednia część płata skroniowego - magazyn pamięci semantycznej
Pacjentka nie zna znaczenia słów, utraciła wiedzę książkową
Nie potrafi wymienić podstawowych cech przedmiotów i zwierząt
Ale własny ślub i chorobę ojca opisuje w szczegółach
DWA RODZAJE PAMIĘCI
Pamięć proceduralna (reflexive, implicit)
Ruchy, nawyki, procedury, proste warunkowanie,
adaptacje czuciowo-ruchowe
Istotne struktury to prążkowie i móżdżek
Pamięć proceduralna
Nowa, szeroka interpretacja - umiejętność podświadomego rejestrowania regularności, odczytywania wskazówek niewerbalnych,
Cognitive skills
Ludzie zapamiętują istotę zadania posługując się pamięcia delaratywna (podejdź do światła). Wymyślono zadanie, którego probabilistyczny charakter uniemożliwiał zapamiętanie deklaratywne.
Pamięć proceduralna
Test uczenia się probabilistycznego
W kolejnych próbach osobom badanym prezentowano 1,2 lub 3 z 4 rysunków z których każdy był z pewnym (nieznanym badanym) prawdopodobieństwem związany z wynikiem „słońce” lub „deszcz”. Ponieważ związek każdego z rysunków z wynikiem był tylko statystyczny i w dodatku skomplikowany przez prezentację kilku rysunków w jednej próbie, wykrycie wyniku w sposób świadomy (deklaratywny) było bardzo trudne. Osoby zdrowe oraz mające uszkodzenia płatów skroniowych po dłuższym treningu podawali dobre rozwiązania, bez świadomości procesu uczenia. Chorzy na chorobę Parkinsona i Huntingtona (obie choroby uszkadzają funkcje prążkowia) nie mogli tego zadania opanować
Pamięć emocjonalna
Ciało migdałowate (struktura układu limbicznego) łączy informację ze zmysłów z informacją o emocji lub afekcie, czyli informacje o zdarzeniach zewnętrznych z informacją o stanie wewnętrznym. Ciało migdałowate jest niezbędne do skojarzenia bodźca z nagrodą
Selektywne uszkodzenia bądź hipokampa bądź ciała migdałowatego dają selektywne zaburzenia odmiennych przejawów pamięci
Antonio Damasio
ZAPOMINANIE - KORZYŚCI Z ZAPOMINANIA
Zapominanie musi nieść za sobą jakieś korzyści, bo nie zostało wyeliminowane w procesie ewolucji
Zacieranie przykrych wspomnień, utrudniających funkcjonowanie
Ułatwienie orientacji w czasie
Adaptacja do zmienionych sytuacji, wymagających innych sposobów postępowania
Tworzenie miejsca dla nowych śladów pamięciowych
PACJENT H.M.
W wieku 27 lat operowany aby przerwać ataki epileptyczne (rok1953). Usunięto obustronnie
hipokamp, korę śródwęchową i zakręt parahipokampalny. Od tego czasu ma niepamięć nastepczą -
nie może nic zapamiętać. Amnezja wsteczna dotyczy kilku dni przed zabiegiem, pewne ubytki aż do 11 lat wstecz
Amnezja anterogradna po uszkodzeniu struktur przyśrodkowego płata skroniowego
wspólną cechą jest upośledzenie zdolności zapamiętywania, ale także pamięci niedawnych i odległych wydarzeń. Natomiast obecna jest bardzo krótka, chwilowa pamięć.
Clive Weaver - hipokamp zniszczony przez wirusa opryszczki
10.28 właśnie się obudziłem
10.38 obudziłem się
10.42 teraz się obudziłem
10. 54 jestem kompletnie obudzony
11.02 teraz właśnie obudziłem się
11.07 właśnie już się obudziłem
Richard Morris - hipokamp, uczenie przestrzeni i receptory NMDA
Podanie substancji blokującej receptory NMDA w hipokampie blokuje pamięć położenia platformy. Podobnie działa funkcjonalne wyłączenia hipokampa przez wstrzyknięcie do niego leku powodującego miejscowe znieczulenie.
Hipokamp i pamięć przestrzenna im większy hipokamp, tym większa pamięć przestrzenna
Ptaki chowające pokarm
Taksówkarze
Hipokamp
Hipokamp dostaje zintegrowane informacje sensoryczne z tzw. supramodalnych obszarów asocjacyjnych - kory orbitofrontalnej, bieguna płata skroniowego, zakrętu przyhipokampalnego. Obszary te dostają informacje z pól asocjacyjnych poszczególnych modalności i przekazują ją do hipokampa.
Najbardziej plastyczne miejsce mózgu
Stała neurogeneza w dorosłym mózgu
Jeśli nie w hipokampie, to gdzie?
Kora asocjacyjna różnych modalności „fizyczny zapis” bodźców
Kora przedczołowa - zakodowany, semantyczny zapis bodźców
Przechodzenie engramu z hipokampa do kory
Hipokamp jest niezbędny do wytworzenia śladu pamięci deklaratywnej
Po pewnym czasie i przy długotrwałym treningu (tygodnie) przestaje być potrzebny do przywołania tego wspomnienia
Dowody na to - doświadczenia z chirurgicznym usunięciem lub farmakologicznym (nowokaina) wyłączeniem hipokampa, mapowanie mózgu we wczesnych i późnych etapach pamięci
Także u ludzi tzw. demencja czołowa powodują utratę starych śladów pamięciowych
Im później po zapamiętaniu dano elektrowstrząs, tym mniejszy był jego efekt (Duncan, 1949)
K O N S O L I D A C J A
Pamięć krótkotrwała
Trwa przez sekundy i godziny
Wrażliwa na zakłócenia
Nie wymaga nowej syntezy RNA ani białek
Pamięć długotrwała
Trwa przez dni i miesiące
Nie ulega zakłóceniom
Wymaga nowej syntezy RNA i/lub białek
Pamięć długotrwała tworzy się na podstawie engramów pamięci krótkotrwałej w procesie konsolidacji
Pewne problemy z koncepcją konsolidacji to
Spontaniczny powrót pamięci
Nietrwałośc amnezji
Efekt przypominacza
Leki ułatwiające przypominanie
- Labilnośc po reaktywacji
Reconsolidacja???
Rekonsolidacja
Aktywacja śladu pamięciowego przy przypominaniu powoduje jego ponowna konsolidacje, podobna do pierwotnej. Wtedy różne czynniki ( np. blokery receptora NMDA, inhibitory syntez białka, neuromodulatory) mogą ja zakłócić lub zmienić
Wzmocnienie połączenia pomiędzy neuronami bez synaptogenezy
Funkcjonalne (odhamowanie)
Biochemiczne - zwiększenie wydzielania neurotransmitera, liczby i powinowactwa receptorów, w tym eksternalizacja (aktywacja milczących synaps) i internalizacja, spowolnienie procesu usuwania transmitera ze szczeliny synaptycznej, inne możliwości usprawnienie szlaku przekazywania sygnału
Dystrybucja - zmiana położenia synaps na neuronie postsynaptycznym
Struktura - zmiana wielkości i kształtu elementu synapsy prowadząca do jej sprawniejszego działania
Liczenie synaps w mikroskopie elektronowym
Długość szczeliny synaptycznej to 0,2-0,3 mikrona, na ogół szacunkowo wielkość synapsy przyjmuje się jako 0,5 mikrona.
Do liczenia synaps używamy powiększenia 10 000x, do pomiarów różnych struktur synapsy - 30 000x. Na zdjęciu preparatu kory mózgowej widać przy tym powiększeniu około 10 synaps. Przeanalizowanie 1000 zdjęć daje dane o 10 000 synaps, czyli tylu, ile może mieć 1 neuron kory
Synaptogeneza w pamięci
Istnieje pewna zmienność i wymiana zakończeń aksonów i kolców dendrytycznych
Wzrost kolców i liczby synaps widoczny pod wpływem stymulacji
Wpływ LTP i uczenia na liczbę synaps wydaje się przejściowy
Zmiany morfologii synapsy - wydłużenie PSD i fragmentacja PSD mogą być podstawą zmiany siły połączeń
Obserwowano także trwałe zmiany położenia synapsy
Wpływ stresu na hipokamp
Stres powoduje wydzielanie hormonów kortykosterydowych i noradrenaliny z nadnerczy
Te hormony przygotowują mięśnie serce i płuca do walki lub ucieczki, zwiększa się wydzielanie glukozy do krwioobiegu i napływ krwi do mózgu
A także stres aktywuje miejsce sinawe do wydzielania noradrenaliny
Nordarenalina działa na ciało migdałowate i polepsza zapamiętywanie bodźców emocjogennych
Przewlekłe działanie glukokortykoidów (przewlekły stres) osłabia pamięc i degraduje drzewka dendrytyczne neuronów hipokampa
U zwierząt długotrwały stres hamuje neurogenezę w hipokampie
Wykład 6
Geny człowieczeństwa
Objawy (fenotyp behawioralny) w rodzinie KE
Wyraźna nieudolność werbalna
Ubogie ruchy twarzy
Terapia mowy nie pomaga
Zestaw badań objął członków rodziny z normalna i zaburzona mową
Testy inteligencji werbalnej i niewerbalnej
Rozpoznawanie sensownych i nonsensownych wyrazów
Rozumienie złożonej gramatyki
Powtarzanie słów i nie-słów różnej długości
Nazywanie rysunków
Fluencja słowna
Tworzenie odmian i pochodnych gramatycznych
Tworzenie czasu przeszłego
Ruchy kończyn
Ruchy ust i twarzy
Objawy w rodzinie KE
Generacja słów mniej zaburzona niż w afazji
Jeśli maja odpowiedzieć jednym słowem, to są w normie
Zaburzenia rozumienia skomplikowanej składni
Zaburzenia gramatyki (czas, rodzaj), zdolności łączenia słów i zwrotów
Chorych i zdrowych członków rodziny kategorycznie odróżniają wyniki 2 testów
Powtarzanie słów i nie-słów
Praksja oralna (dowolna kontrola niezwiązanych z mową ruchów ust)
Dyspraksja werbalna
Zaburzenie umiejętności wykonywania skoordynowanych ruchów potrzebnych do mówienia
FOXP2
Mutacja w genie FOXP2 na chromosomie 7
Mutacja prowadzi do utraty funkcji 1 kopii genu. Druga, normalna kopia nie jest wystarczająca do prawidłowego rozwoju mózgu
FOXP2 nie jest specyficzny ani dla człowieka, ani dla mózgu
FOXP2 jest czynnikiem transkrypcyjnym (czyli kontroluje poziom ekspresji innych genów)
Ewolucja FOXP2
Gen bardzo podobny u wszystkich kręgowców
Tylko 3 aminokwasy są zmienione w ludzkiej formie genu w porównaniu z mysią. Dwóch z nich nie ma u szympansów, czyli istnieją od co najwyżej 4-6 milionów lat, co świadczy o pozytywnej selekcji. Są dowody na to, że te zmiany zaszły 100 - 200 tysięcy lat temu, mniej więcej wtedy, kiedy pojawił się język.
FOXP2 u zwierząt
Jest w strukturach ważnych dla śpiewu. Ekspresja rośnie w okresie kiedy ptaki uczą się śpiewu, imitując osobniki tego samego gatunku.
Fenotyp neurologiczny
MRI (rezonans magnetyczny)
Znaleziono zmniejszenie objętości istoty szarej w jądrze ogoniastym (25%), korze dolnego zakrętu czołowego (pole Broca) i w móżdżku.
Zwiększenie objętości w polu Wernickego
fMRI (funkcjonalny rezonans magnetyczny)
Generacja i powtarzanie słów
Niższa aktywacja pola Broca i innych ośrodków związanych z mową, nadaktywacja obszarów normalnie nie związanych z mówieniem.
Struktury związane z mową
Uszkodzenie genu FOXP2 zaburza połączenia pomiędzy strukturami płata czołowego (pole Broca) a prążkowiem i móżdżkiem
Pole Broca związane jest nie tylko z mową. Także z imitacją, kontrolą ruchową oraz analizą muzyki
Koncepcje powstania ludzkiej mowy
Mowa wywodzi się od wokalizacji wydawanych przez zwierzęta
Mowa wywodzi się z gestów
Neuron w korze przedruchowej reaguje wtedy, kiedy małpa bierze rodzynek i kiedy Giacomo bierze rodzynek
ROZPOZNAWANIE CELU
Neuron reaguje na ruch ręki, jeśli jest przedmiot do schwycenia
Jeśli małpa wie, że za zasłoną jest przedmiot, neuron reaguje na celowy ruch ręki sięgającej za zasłonę
Jeśli wie, że za zasłoną nie ma przedmiotu, nie reaguje na ten ruch.
Pojmowanie intencji - zapis z neuronu lustrzanego dolnego płata ciemieniowego
Reakcja silna na chwytanie, żeby zjeść a słabsza na chwytanie żeby włożyć do pojemnika
To samo, kiedy małpa obserwowała ruchy badaczki.
Wzrost aktywności neuronów w korze przedruchowej obu półkul był najsilniejszy na sceny pokazujace działanie z intencją
Jak sprawdzić, czy pole Broca rzeczywiści jest ważne przy imitacji
TMS - przezczaszkowa stymulacja magnetyczna
Po rTMS (pole Broca lub kora potyliczna) badani naśladowali ruchy palca lub naciskali klawisze w zadany sposób. Imitacja ruchu zaburzona po wyhamowaniu pola Broca w obu półkulach.
Neurony lustrzane prawdopodobnie pełnia funkcje zaburzone u osób z autyzmem, ich dysfunkcja można tłumaczyć objawy autyzmu takie jak izolacja i brak empatii
Liczne badania (fMRI, MEG, EEG, elektromiografia) pokazują zaburzenia pracy neuronów lustrzanych w autyzmie, im większe tym silniejszy autyzm.
Duży mózg
To duży wysiłek energetyczny
Problem szybkości transferu informacji
Duży mózg za dużą szczękę
2004, Nature - mutacja w genie miozyny, jest u ludzi , nie ma jej u małp naczelnych
Ten rodzaj miozyny jest w mięśniach szczeki i żuchwy
Sugestia, że brak silnych mięsni uniemożliwił rozrost żuchwy a umożliwił rozrost mózgoczaszki
Mutacja nastąpiła ok. 2 mln lat temu, wtedy kiedy pojawiły się hominidy z większą czaszką robiące narzędzia
Gen mikrocefalina nadal ewoluuje u ludzi
Gen ASPM, również determinujący wielkość mózgu, ewoluuje bardzo szybko
Przez ostatnie 5 000 lat.
Geny specyficzne dla mózgu
Komórki mózgu wykazują ekspresję ok. 15 000 genów.
Około 200 ( wg. różnych autorów od 100 do 4000) genów ulega ekspresji tylko w mózgu
Tylko 2-4% genów specyficznych dla mózgu ma wyższą ekspresję u ludzi niż u szympansów
Wykład 7
Mechanizmy uzależnień
Kokaina
XVI wiek, Hiszpanie podbijają imperium Inków
Dr. J. L. Corning, 1886, "najbardziej zauważalny efekt . . . To niezwykły wzrost wytrzymałości, tak fizycznej jak mentalnej, pozwalający na odbywanie najtrudniejszych i najdłuższych przemarszów o bardzo małej ilości jedzenia.
Angelo Mariani, francuski aptekarz, wynalazca napoju(Wina kokainowego - Vin Mariani), wprowadził kokainę do Europy i cieszył się wielkim uznaniem
Papież Leon XII nosił zawsze piersiówkę z Vin Mariani i w uznaniu zasług przyznał Marianiemu złoty medal z własną podobizną co Mariani natychmiast wykorzystał w reklamie.
1986
Coca Cola - syrop, rozcieńczany do napoju
1906 - w USA weszło w życie prawo Pure Food and Drug Law i musiano wycofac kokę z Coca Coli
Freud zakończył Über Coca rekomendując podawanie kokainy w 7 okolicznościach
Do pobudzenia umysłu
Na niestrawnośc
Na pobudzenie apetytu przy chorobach wyniszczających
Jako lek na uzależnienie od morfiny i alkoholu
Na astmę
Jako afrodyzjak
7. Jako miejscowe znieczulenie
AMFETAMINA
Efekty krótkotrwałe to zwiększone pobudzenie, euforia, szybka mowa, zwiększona pewność siebie, łatwiejsze nawiązywanie więzi socjalnych. Nadużycie może powodować oczopląs, halucynacje, utratę snu REM.
Długotrwałe używanie może powodować bezsenność, stany przypominające schizofrenię, agresywność, uzależnienie, objawy odstawienia, podrażnienie, splątanie, panikę.
Szeroko stosowany dawniej lek - benzedryna
Szeroko stosowany teraz lek - Ritalin
Mechanizm działania kokainy i amfetaminy
1. Normalna transmisja dopaminowa: DA jest uwalniane z zakończenia presynaptycznego i szybko wychwytywane przez transporter
2. Kokaina blokuje transporter, więc uwolniona dopamina zostaje dłużej w synapsie
3. Amfetamina - odwraca działanie transportera-i zwiększa uwalnianie dopaminy a także hamuje jej rozkład
OPIUM (afeem, lekarstwo bogów)
Mak hodowano w Mezopotamii już 3500 lat temu. Aktywne składniki opium to MORFINA i KODEINA. Półsyntetyczna pochodna to HEROINA.
Heroina
Półsyntetyczny opioid, acetylowa pochodna morfiny, wykazująca od niej około 7-krotnie mocniejsze działanie przeciwbólowe. Dzięki grupom acetylowym heroina szybciej niż morfina przechodzi barierę krew-mózg. Jest bardzo silnym narkotycznym lekiem przeciwbólowym, który powoduje euforię i błogą apatię.
Uzależnienie psychiczne występuje już po jednej dawce i postępuje z każdą coraz bardziej. Odstawienie heroiny prowadzi do reakcji abstynencyjnej organizmu mogącej objawiać się: wymiotami, drżeniem mięśni, biegunką, bólem kości porównywanym do "łamania", depresją, zapaścią, a nawet śmiercią.
Opioidy
5% dochodu firmy BAYER w latach 1900-1910
Syntetyczne opioidy - metadon, fentanyl
LSD
Dietyloamid kwasu lizergowego (LSD, LSD-25, ang. D-Lysergic Acid Diethylamide, niem.Lyserg-Säure-Diäthylamid, stąd skrót LSD) - organiczny związek chemiczny o silnym działaniu halucynogennym
LSD jest krótkotrwałym antagonistą receptora serotoniny.
LSD działa na zasadzie sprzężenia zwrotnego, krótkotrwale obniża poziom serotoniny, co prowadzi w efekcie do jej nadprodukcji. Kiedy, po ok. 30-120 minutach, LSD w wyniku rozpadu przestaje oddziaływać z komórkami, następuje nagły wzrost przewodnictwa - impulsy między neuronami są silniejsze, co prowadzi do wykorzystywania połączeń, które w normalnym stanie (bez nadmiaru neuroprzekaźnika) nie byłyby wykorzystane, bądź miałyby mniejszy wpływ na reakcję mózgu
Marihuana
Aktywnym składnikiem jest THC. (delta-9-tetrahydrocannabinol)
Wiąże się do endogennych receptorów kannabinoidowych. Endogenne kannabinoidy nie są przechowywane w pęcherzykach synaptycznych. Długotrwałe używanie może dać uzależnienie
Ma efekty terapeutyczne, stosowana przy astmie i bólach nowotworowych
Etanol (alkohol etylowy)
Wpływa na receptory GABA potęgując ich działanie, tzn. wzmaga hamowanie
Przez co antagonizuje efekt glutaminianu na receptory NMDA
NIKOTYNA
DZIAŁA NA RECEPTORY CHOLINERGICZNE NIKOTYNOWE
UZALEŻNIENIE
Uzależnienie fizyczne to nabyta silna potrzeba stałego zażywania jakiejś substancji odczuwana jako szereg dolegliwości fizycznych (np. bóle, biegunki, uczucie zimna, wymioty, drżenia mięśni, bezsenność). Zaprzestanie jej zażywania (odstawienie) prowadzi do wystąpienia zespołu objawów, które określa się jako zespół abstynencyjny (zespół odstawienia).
Nikotyna - najpowszechniejsze uzależnienie fizjologiczne na świecie
Alkohol etylowy
Opioidy (heroina i morfina)
Barbiturany stosowane jako leki nasenne.
Uzależnienie psychiczne
To nabyta silna potrzeba stałego wykonywania jakiejś czynności lub zażywania jakiejś substancji, której niespełnienie jednak nie prowadzi do poważnych fizjologicznych następstw.
Jego cechy to:
wzrost napędu związanego z poszukiwaniem środka uzależniającego
wzrost tolerancji na działanie środka (obniżenie efektu przyjemności, który on dostarcza)
kompulsywna konsumpcja środka kosztem swojego zdrowia oraz otoczenia
osłabienie woli
obsesja brania i natręctwa myślowe utrzymujące się i nawracające nawet po wieloletniej abstynencji
samooszukiwanie się usprawiedliwiające wykonywanie danej czynności (związane z psychologicznymi mechanizmami obronnymi)
fizyczne wyniszczenie, brak zainteresowania otoczeniem niezwiązanym ze środkiem i jego zdobywaniem
Tolerancja
Spadek wrażliwości na narkotyk, konieczność zwiększenia dawki
Warunkowa tolerancja
Dośw. Siegel et al. 1981. jedna grupa myszy dostawała przez 20 dni iniekcje alkoholu lub soli fizjologiczne w klatce testowej, a druga w klatce domowej. Tolerancja (na hypotermiczny efekt alkoholu) pojawiła się tylko kiedy zwierzęta były testowane w klatce, w której dostawały iniekcje
UKŁAD NAGRODY
Jest aktywowany przez naturalne sytuacje, ważne dla przetrwania gatunku
Związane z nimi sytuacje i bodźce nieważne
Przez substancje uzależniające przy nieobecności potrzeby biologicznej
- ulega zamianom pod wpływem zażywania narkotyków
Model zwierzęcy uzależnienia samopodawanie
samopodawanie związków chemicznych wywołujących tzw. preferencje miejsca u zwierząt doświadczalnych
Preferencja miejsca polega na tym, iż zwierzę po pewnym czasie preferuje klatkę z wodą zawierającą narkotyk względem klatki zawierającej czystą wodę. Wszystkie substancje o działaniu "nagradzającym", czyli narkotyki dają pozytywny wynik w tym teście.
Dopaminowa hipoteza nałogu
Dowody wskazujące na udział dopaminy w rozwoju nałogu
Chemiczne uszkodzenie neuronów wytwarzających dopaminę powoduje zanik samopodawania amfetaminy czy kokainy przez szczury
Wyjście z uzależnienia w przypadku wielu substancji (psychostymulanty, alkohol, nikotyna, opioidy) wiąże się ze spadkiem poziomu dopaminy w jadrze półleżącym
Wiekszość narkotyków powoduje wzrost poziomu dopaminy w jądrze półleżącym
Dopamina
Uwalniana w jądrze półleżącym nie tylko przez działanie narkotyków, ale i naturalnych nagród
Nagroda poziom dopaminy
Jedzenie, SEX 50-100%
ETANOL 125-200%
CANNABIS 125-175%
NICOTINE 225%
MORPHINE/HEROIN 150-300%
COCAINE 400%
AMPHETAMINE 1000%
Hipoteza Dopaminowa
Podawanie dopaminy systemowo lub do Jądra PÓŁLEŻĄCEGO może wytworzyć warunkową preferencję miejsca
Zwierzęta będą pracować żeby dostać iniekcje dopaminy do jądra półleżącego
Naturalne nargody lub związane z nimi bodźce warunkowe powoduja zwiekszone wydzielanie dopaminy w jądrze półleżącym
Czy dopamina to „molekuła przyjemności”?
Kilka doświadczeń pokazuje, że po uszkodzeniu układu dopaminergicznego można zobaczyć zwiększoną preferencję przyjemnych bodźców
Nagroda ma 2 komponenty „lubić” i „chcieć”
Dopamina ma większą rolę w „chcicy”
Dopaminowa hipoteza uzależnień
Substancje wywołujące nałóg mogą działać na układ dopaminowy pośrednio lub bezpośrednio
Bezposrednio- psychostymulanty, np. Kokaina, Amfetamina
Pośrednio -Nikotyna,Morfina/ Heroina, Alkohol, Barbiturany
Wyvell and Berridge (2001)
Szczury wytresowane żeby naciskać pedał po cukierki (warunkowanie instrumentalne)
Następnie trenowane ton CS+- słodka, CS- - nic (warunkowanie klasyczne, bez naciskania pedała)
Sensytyzacja wielkrotnymi dawkami amfetaminy, po czym wkładano do klatki treningowej, 10 dni później
Test- udostępniony pedał, ale nie podaje się cukierków
Normalne szczury naciskają pedał częściej podczas CS+ niż CS-.
Sensytyzowane szczury reagują dużo silniej na CS+ niż kontrole
Powtarzane podawanie narkotyku zmienia zachowanie, bodźce warunkowe dużo silniej kontrolują zachowanie
Mechanizm uzależnień
Nie homeostatyczne zmiany receptorów neurotransmiterów czy błony neuronów (uzależnienie fizyczne), ale powstawanie długotrwałej pamięci asocjacyjnej w szeregu obwodach neuronalnych dostających wejścia z dopaminergicznych neuronów śródmózgowia. Dopamina uwalniana a jądrze półleżącym łączy hedoniczne własności osiągnięcia celu z motywacją i jest kluczowa w tworzeniu asocjacji związanych z nagrodą.
Hipoteza Robinsona i Berrige'a
że nagroda posiada dwie fazy: fazę aktywną poszukiwania i oczekiwania przyjemności (np. zdobywanie jedzenia, podrywanie-flirt-seks) oraz fazę pasywną zaspokojenia (stan po najedzeniu się, stan po orgazmie).
Faza pierwsza związana jest z odruchami warunkowymi opartymi o układ dopaminergiczny podlegającymi warunkowaniu środowiskowemu oraz uczeniu asocjacyjnemu. Gdy środki uzależniające zażywane są w obecności bodźców warunkowych o pierwotnie obojętnym ładunku emocjonalnym, następuje uwrażliwienie na owe bodźce tych mechanizmów neuronalnych, które kierują pożądaniem.
Faza druga oparta jest o układ opioidowy i odruchy bezwarunkowe.
Faza druga podlega habituacji w OUN (ujemnemu sprzężeniu zwrotnemu), a faza pierwsza nie.
Narkotyki właściwie nie podlegają zjawisku habituacji w mózgu a dodatkowo mają zdumiewającą właściwość uczulania go na oczekiwanie przyjemności (nagrody), czego nie potrafi żadna fizjologiczna przyjemność.
OUN próbuje się bronić przed działaniem narkotyku obniżając przyjemność z konsumpcji poprzez fizjologiczne mechanizmy kompensujące (np. zmiany wrażliwości receptorów, produkcje enzymu rozkładającego monoaminy).
przez co dochodzi do coraz większej różnicy między przyjemnością oczekiwaną a uzyskiwaną. („błąd przewidywania nagrody”).
Następuje coraz silniejszy wzrost napięcia związany z oczekiwaniem nagrody - faza pierwsza, która paradoksalnie nie może zostać zaspokojona - faza druga. Wyuczenie takiego zachowania (poszukiwania narkotyku) i niemożność osiągnięcia fazy zaspokojenia prowadzi do obsesji brania i uzależnienia.
Uzależnienie jako „przeuczenie „ „overlearning”
Wytworzone wskutek plastyczności mózgu nowe połączenia neuronalne w OUN jak i nienormalna emocjonalna pamięć działania narkotyku pozostają do końca życia zwierzęcia jak również i człowieka.
Właśnie ta pamięć jest przyczyną częstych nawrotów osób uzależnionych. Jest ona odpowiedzialna za pobudzanie ciała migdałowatego i kory przedczołowej w mózgu osoby uzależnionej. Ośrodki te z kolei pobudzają jądro półleżące przegrody oraz obszar nakrywki brzusznej (VTA) wymuszając zachowania poszukiwawcze narkotyku właściwie z pominięciem woli uzależnionego. Zaleczanie uzależnienia polega zatem na wyuczaniu nowych odruchów i nawyków w procesie terapii
Rola kory przedczołowej
Powinna hamować aktywność jądra półleżącego. Uzależnienie powoduje „dewaluację” celów innych niż narkotyk w korze przedczołowej i zakłóca system wartości nadawany sytuacjom przez korę oczodołowo-czołową. Wytwarza się sensytyzacja. Drogi z kory przedczołowej do brzusznej nakrywki i jądra półleżącego są glutaminianoergiczne. Zablokowanie receptorów dla glutaminianu hamuje powstawanie sensytyzacji.
Nałóg powoduje wyniszczenie kory przedczołowej, możliwą utratę neuronów, zmianę wzorca wyładowań neuronów, receptory dopaminy typu D2 (hamujące) zaczynają przeważać nad D1 (pobudzeniowe) - stąd wyciszenie struktury mózgu istotnej przy podejmowaniu decyzji, prowadzące np. do niemożności wyhamowania uprzednio wyuczonej reakcji warunkowej
Nałóg jako wynaturzony rodzaj uczenia
Incentive-Sensitization Hypothesis (Hipoteza sensytyzacji zachęty): bodźce związane z braniem narkotyku w końcu sterują zachowaniem nałogowca
Na początku narkotyk jest brany dla swego przyjemnego wpływu
Z czasem rozwija się tolerancja efektów hedonicznych, ale za to następuje sensytyzacja bodźców związanych z braniem
Najróżniejsze bodźce moga aktywować obwody neuronalne które wywołują nieświadome reakcje warunkowe, które kolektywnie można nazwać głodem narkotykowym
Asocjacja (uczenie) zachodząca pomiędzy efektem narkotyku i związanymi z nim bodźcami jest wzmacniana przez hyperdopaminergiczny stan układu nagrody. On obejmuje sterowanie mózgiem. Bodźce prowadzą do zwiększonego brania, mimo że efekty przyjemnościowe narkotyku słabną.
Podsumowanie
1) Narkotyki gwałtownie zwiększają poziom dopaminy w strukturach mezolimbicznych
2) długotrwałe zażywanie powoduje zmiany w mózgu, w tym hyperaktywny układ dopaminergiczny
3) Dopamina jest najistotniejsza przy formowaniu się asocjacji pomiędzy bodźcami zewnętrznymi z zdarzeniami ważnymi biologicznie (przyjemność) i zachowaniami przygotowującymi do zdobycia narkotyku
4) Ten rodzaj uczenia zachodzi w obwodach neuronalnych łączące brzuszne pole nakrywki, jądro półleżące, korę przedczołową i ciało migdałowate.
5) Bodźce związane z błogostanem narkotykowym mogą wywierać bardo silny wpływ na zachowanie
NEUROPEPTYDY
5-hydroksy-tryptamina
SEROTONINA
5-hydroksy-tryptofan
tryptofan
SOMATOSTATYNA
SUBSTANCJA P
ENDORFINY
ENKEFALINY
DYNORFINY
HORMONY
OPIOIDY
TACHYKININY
CHOLECYSTOKININA
Wyszukiwarka