Neurobiology Introduction to neurosciences for Cognitive MSs Fony

Neurobiology Introduction to neurosciences for Cognitive MSs.

Fonyó & Ligeti – Az orvosi élettan tankönyve 2. 3. & 6. fejezetek

Edwin Smith surgical papirus

Anatómiai- és Funkcionális Neuroanatómia

Az idegrendszer felépítése - bevezető Enterális idegrendszer © 2004 John Wiley & Sons, Inc. Huffman: PSYCHOLOGY IN ACTION, 7 E

Részei Agy: nagyagy (telencephalon, cerebrum): két félteke, agykéreg Köztiagy (diencephalon): hypothalamus, thalamus Agytörzs: Középagy (mesencephalon): tectum, ikertestek, agykocsányok nyúltvelőből (medulla oblongata) híd (pons) Formatio reticularis Kisagy (cerebellum): két félteke, kisagykéreg, kisagymagvak, kisagykarok Gerincvelő Környéki ir: idegek és dúcok/ganglionok. autonóm szomatikus enterális

Anatómiai síkok és irányok

Agy és agykéreg

Agytörzs középagy Híd nyúltagy

Agykéreg: 4 lebeny Frontális (homlok) Temporális (halánték) Parietális (fali) Occipitális (nyakszirti)

Agykéreg frontális lebeny – motoros aktivitás, tervezés & mozgás, beszélt nyelv, affektív tényezők temporalis lebeny – hallás, nyelv, (Wernicke' s area), látás asszociatív részei parietális lebeny – szomatoszenzoros terület, tér érzékelés occipitalis lebeny - látás

Agykéreg- cortex szürke fehér Fig. 2. 23

Broadmann áreák Fig. 3. 7

Funkcionális specializáció Motoros Szenzoros Szomatoszenzoros Halló Látó Asszociációs

Motoros kéreg – homloklebeny

Szomatoszenzoros kéreg- fali lebeny

Hallókéreg- halántéklebeny

Látókéreg- nyakszirti lebeny Fig. 2. 29

Asszociációs kéreg Nem szenzoros, Nem motoros Magasabb funkciók, pld beszéd.

Az idegszövet sejtjei Neuron Glia: Oligodendroglia Asztroglia Mikroglia Speciális sejtek

A neuron ca 1012 neuron/agy

Neuronok, membránok, elektromos potenciálok https: //youtu. be/q. Pix_X-9 t 7 E

Elektromos jelek Kívülről érkező információ elektromos jellé alakítása Alapja: sejtmembrán elektromos tulajdonságainak változása membránpotenciál változás Elektrotónusos potenciál Akciós potenciál

Idegsejtmembrán Lipid kettős réteg Integráns és perifériás membránfehérjék Ami átmehet: gázok lipidoldékony molekulák vízmolekulák Ami nem: hidrofil semleges molekulák ionok Többi: transzporttal – lehetőségek: ioncsatornák passzív karrierek (transzporter) primer pumpák

Transzmembrán transzport

Hogyan alakul ki a nyugalmi potenciál Potenciálkülönbség intra- és extracelluláris tér között Amit figyelembe kell venni egy félig áteresztő membrán esetén: Ozmózisnyomás Diffúziós potenciál Elektrokémiai potenciál

Ozmózisnyomás – egy ionra nézve Ozmózis: A csupán tömegáramlást akadályozó szemipermeábilis hártyával elválasztott folyadékterekben lévő oldott anyagok koncentrációja hosszabb-rövidebb idő alatt kiegyenlítődik. Az oldott anyag mozgását a kémiai potenciál különbsége biztosítja. Ez a mozgás akkor válik igazán fontossá, ha csak a víz tud a szemipermeábilis hártyán átlépni, az oldott anyag nem. Ezt a térfogat-, és nyomásváltozással járó folyamatot ozmózisnak nevezzük.

Ion koncentráció gradiensek Ionok esetében – ha a membrán két oldala között feszültségkülönbség van, ionáramlás történik a polaritásnak megfelelően Az ionáram függ (Ohm törvénye alapján): I = V*G I – áram, (p. A) V – feszültség, (m. V) G – konduktancia, (pikosiemens, p. S)

Két folyamat egyensúlya - elektrokémiai potenciál, egyensúlyi potenciál Ha 1 iont nézünk – K+ Bent: Nagy koncentrációjú KCl Kint: alacsony koncentrációjú KCl Tegyük fel, hogy csak K+-ra áteresztő a membrán Kezdő lépés Nernst-egyenlet: Diffúzió után egyensúly R az egyetemes gázállandó T a hőmérséklet (K) z az ion valenciája(töltése) F a Faraday-féle szám E: adott ion elektrokémiai potenciálja [ion]: ionkoncentráció

Szivárgás A membránpotenciál egyetlen ionra nézve se egyenlő az adott ion egyensúlyi potenciáljával (vagyis nem pont akkora a potenciálkülönbség, hogy ne legyen ionmozgás) Ionáram iránya: I = (Em-Eion)*G az ionok megpróbálnak átjutni a membránon K+ próbál kijutni Na+ próbál bejutni Cl- próbál bent bejutni szivárgás

Nyugalmi membránpotenciál – Em Nernst-egyenlet – egy ion Goldman-Hodgekin-Katz (GHK) egyenlet – figyelembe veszi a membrán egyes ionokra vonatkozó permeabilitását Közel a K egyensúlyi potenciáljához – a sejtmembrán K-ra ~20 szor permeábilisebb, mint Nara

GHK egyenlet demo http: //www. nernstgoldman. physiology. arizona. edu/

Elektromos jelek Kívülről érkező információ elektromos jellé alakítása Alapja: sejtmembrán elektromos tulajdonságainak változása membránpotenciál változás Elektrotónusos potenciál Akciós potenciál

Elektromos jelek - Elektrotónusos potenciálok Kiváltja: inger (receptor) receptorpotenciál, transmitter posztszinaptikus potenciál Az elektrotónusos potenciálváltozás amplitúdója arányos a kiváltó inger intenzitásával /transzmitter mennyiségével - gradált Lehet depolarizáló vagy hiperpolarizáló membrán időkonstansa: az az időtartam, amely alatt a membrán potenciál eléri a végleges változás 1/e-ed részét τ=R • C R – ellenállás, C – kapacitás membrán térkonstansa: az a távolság, amely alatt a kiváltott hiper v. depolarizáció az eredeti 1/e-ed részére csökken - lokális, exponenciális csökkenés λ = rm / ri rm – membrán ellenállás, ri – axonális ellenállás Nincs refrakter peiródus Passzív, egyirányú membránpotenciál változás - feszültségfüggő Na+ csatornák nem nyitnak

Summation of EPSPs and IPSPs Szinapszisok egér hippocampus neuronon - Szinapszisok száma emberi neocortexben ~ 30. 000 / neuron

AP demo https: //phet. colorado. edu/sims/html/neuron/latest/neuron_en. html

Akciós potenciál ion fázisai 5 lépésben

Repolarizáció, Refrakter periódus K+ csatornák aktivációja okozza, habár nem esszenciálisak, sokkal gyorsabb repolarizációt biztosítanak, és így végbe mehet a neuronok gyors tüzelése A Na+/K+ pumpa a hosszútávú elektrokémiai gradiens fenntartásában játszik szerepet, nem a repolarizációban. Az abszolút reftrakter fázisban a Na+ csatornák inaktiváltak A relatív refrakter fázis alatt némely Na+ csatorna már aktiválható, de a megnövekedett K+ konduktancia a depolarizáció ellen dolgozik.

Az akcióspotenciál csúcsát meghatározza: Az egyensúlyi Na+ potenciál A Na+ csatornák inaktivált ideje – hamarabb záródnak, minthogy elérnénk a Na+ egyensúlyi potenciálját

AP csökkenés nélkül terjed Az AP haladásakor más területeken is AP-t eredményez A konduktancia gyorsaságát jellemzi • méret • mielinizáció Perifériás idegrendszer – Schwannsejtek KIR – Oligodendrociták

Mielinhüvely Neuronok axonjait öleli körül – módosult plazmamembrán Feladatai: Gyorsítja és hatékonyabbá teszi a neurotranszmissziót Szigeteli egymástól az idegsejteket

Impulzus haladása https: //youtu. be/OZG 8 M_ld. A 1 M

Szinaptikus transzmisszió és agyi neurokémia