Zmysy chemiczne Kategorie czucia chemicznego Oglne czucie chemiczne

  • Slides: 28
Download presentation
Zmysły chemiczne Kategorie czucia chemicznego: - Ogólne czucie chemiczne (wszystkie komórki czułe na konkretne

Zmysły chemiczne Kategorie czucia chemicznego: - Ogólne czucie chemiczne (wszystkie komórki czułe na konkretne cząsteczki lub substancje chemiczne) - Receptory wewnętrzne (komórki wyspecjalizowane w monitorowaniu składu chemicznego ciała istotnego dla przeżycia) - Smak (komórki w jamie ustnej, czułe na substancje chemiczne) - Węch (komórki czułe na cząsteczki chemiczne unoszone w powietrzu) Threadfins rodzina Polynemidae

Narząd smaku Brodawki z kubkami smakowymi na języku wraz z unerwiającymi je nerwami. Rodzaje

Narząd smaku Brodawki z kubkami smakowymi na języku wraz z unerwiającymi je nerwami. Rodzaje brodawek z kubkami smakowymi: okolone, liściaste, grzybowate. Każdy rodzaj dominuje w wybranych miejscach na języku, jak pokazują strzałki.

Kubki smakowe zawieraja receptory smakowe (ok. 100 w kubku) i komórki wspomagające.

Kubki smakowe zawieraja receptory smakowe (ok. 100 w kubku) i komórki wspomagające.

Cztery smaki Wrażenia smakowe można podzielić na cztery rodzaje smaku: słodki, słony, kwaśny i

Cztery smaki Wrażenia smakowe można podzielić na cztery rodzaje smaku: słodki, słony, kwaśny i gorzki. Podsumowanie mechanizmów transdukcji w receptorach smaku. Jony wodorowe (dla smaku kwaśnego) i sodowe (dla smaku słonego) bezpośrednio oddziałują z kanałami jonowymi zmieniając potencjał błonowy komórek receptorowych. Dla smaku słodkiego i gorzkiego istnieją białkowe miejsca receptorowe połączone z białkiem G. Kompleks cząsteczka substancji smakowej –miejsce receptorowe aktywuje białko G rozpoczynając kaskadę procesów prowadzących do zmiany przepuszczalności błony.

Umami Prof. Kikunae Ikeda III wydanie, 1992: „. . . Monosodim glutamate may represent

Umami Prof. Kikunae Ikeda III wydanie, 1992: „. . . Monosodim glutamate may represent a fifth category, but this is controversial”. IV wydanie, 2000: „. . . Some consider the taste of monosodim glutamate to represent a fifth category of taste stimuli, umami. ” Nature, 444, 287 (16 November 2006): „The sense of taste comprises at least five distinct qualities: sweet, bitter, sour, salty, and umami, the taste of glutamate. „

Drogi smakowe Droga smakowa: - język - nerw VII, IX - jądra pasma samotnego

Drogi smakowe Droga smakowa: - język - nerw VII, IX - jądra pasma samotnego (rdzeń kręgowy) - jądro brzuszno – tylne przyśrodkowe (wzgórze) - kora smakowa - zakręt zaśrodkowy, wyspa – bruzda boczna (kora mózgowa)

Kodowanie informacji smakowej wzorzec (pattern) aktywności smak w populacji włókien aferentnych (across fiber patterns)

Kodowanie informacji smakowej wzorzec (pattern) aktywności smak w populacji włókien aferentnych (across fiber patterns) węch smak czucie Wrażenie smakowe Odpowiedzi pojedynczych włókien nerwowych chorda tympani u świnki morskiej na wybrane substancje. Każde włókno odpowiada najlepiej na jeden smak ale może tez odpowiadać na inne smaki

Labelled line vs. across - fibre „Recent molecular and functional studies in mice have

Labelled line vs. across - fibre „Recent molecular and functional studies in mice have demonstrated that different TRCs define the different taste modalities, and that activation of a single type of TRC is sufficient to encode taste quality, strongly supporting the labelled-line model. ” Jayaram Chandrashekar, Mark A. Hoon, Nicholas J. P. Ryba and Charles S. Zuker The receptors and cells for mammalian taste. Nature 444, 288 -294 (16 November 2006)

Rozpoznawanie smaku jest jednym z najbardziej złożonych ludzkich zachowań Z: Gordon M. Shepherd Smell

Rozpoznawanie smaku jest jednym z najbardziej złożonych ludzkich zachowań Z: Gordon M. Shepherd Smell images and the flavour system in the human brain Nature 444, 316 -321(16 November 2006)

Wdech i wydech Węch ma dualną naturę – odbiera sygnały z zewnątrz (orthonasal) oraz

Wdech i wydech Węch ma dualną naturę – odbiera sygnały z zewnątrz (orthonasal) oraz z wnętrza ciała (retronasal). Orthonasal aktywuje się przy wdechu (przez nos) i odpowiada za odbiór zapachów z otoczenia. Retronasal aktywuje się podczas wydechu (przez nos) i odpowiada za odbiór zapachu z jamy ustnej. Składa się on na wrażenie smaku jedzenia. Z: Gordon M. Shepherd Smell images and the flavour system in the human brain Nature 444, 316 -321(16 November 2006)

Układ węchowy Nabłonek węchowy Receptory węchowe. Rzęski komórki receptora

Układ węchowy Nabłonek węchowy Receptory węchowe. Rzęski komórki receptora

Transdukcja w receptorach węchowych Transdukcja odbywa się w rzęskach. Miejsca receptorowe są związane z

Transdukcja w receptorach węchowych Transdukcja odbywa się w rzęskach. Miejsca receptorowe są związane z białkami G. Aktywacja białka G uruchamia cykl transdukcji zakończony otwarciem/zamknięciem kanałów jonowych. Nabłonek węchowy człowieka zawiera ok. 1000 różnych molekuł receptorowych. Mechanizm transdukcji Zapis patch-clamp aktywności komórki węchowej w trakcie 150 ms stymulacji zapachem (strzałka). IBMX, zwiększający stężenie c. AMP pobudza komórkę podobnie jak zapach, co świadczy o udziale cyklicznych nukleotydów w bramkowaniu kanałów jonowych w procesie transdukcji.

Odpowiedź receptorów węchowych Połączenia w opuszce węchowej: OSN – receptory węchowe, GL – kłębuszki,

Odpowiedź receptorów węchowych Połączenia w opuszce węchowej: OSN – receptory węchowe, GL – kłębuszki, T – komórki kępkowe (tufted cells), M – komórki mitralne (mitral cells), Gr komórki ziarniste (granule cells). Różne rodzaje odpowiedzi komórki węchowej i komórki mitralnej u salamandry.

Mapy zapachów Zapach, po części, jest kodowany jako przestrzenna rozkład aktywności w opuszce węchowej.

Mapy zapachów Zapach, po części, jest kodowany jako przestrzenna rozkład aktywności w opuszce węchowej. A. Mapowanie informacji z receptorów węchowych na opuszkę węchową. B. Mapy pobudzenia (f. MRI) opuszki węchowej u myszy przez aldehydową rodzinę zapachów.

Organizacja kłębuszków Model przetwarzania zapachów. Receptory węchowe (ON) o podobnej czułości na bodźce zapachowe

Organizacja kłębuszków Model przetwarzania zapachów. Receptory węchowe (ON) o podobnej czułości na bodźce zapachowe wysyłają aksony do tych samych kłębuszków. Konwergencja wejść w kłębuszkach oraz procesy wewnątrz- i miedzy-kłębuszkowe prowadzą do zawężenia odpowiedzi neuronów projekcyjnych (dolny rysunek) w stosunku do odpowiedzi receptorów węchowych.

System węchowy człowieka Komórki mitralne i kępkowe w opuszce węchowej wysyłają projekcje do kory

System węchowy człowieka Komórki mitralne i kępkowe w opuszce węchowej wysyłają projekcje do kory węchowej. Istnieje również równoległa droga do kory (accesory olfactory cortex AOB) z vomeronasal organ (VN 0). Kora węchowa podzielona jest na 5 obszarów, każdy posiada inne funkcje i projekcje. Anterior olfactory nucleus (AON) – centrum sumujące wejścia z dwóch opuszek, kora gruszkowa (piriform cortex PC) rozróżnianie zapachu, Olfactory tubercle otrzymuje wejścia dopaminergiczne ze śródmózgowia, ciało migdałowate (amygdala) otrzymuje wejścia z obu dróg węchowych, kora śródwęchowa (entorhinal cortex) otrzymuje wejścia węchowe i przekazuje je do hipokampa.

Feromony: (1) Wydzielane przez ciało (2) Rozpoznawane przez inne osobniki tego samego gatunku (komunikacja)

Feromony: (1) Wydzielane przez ciało (2) Rozpoznawane przez inne osobniki tego samego gatunku (komunikacja) (3) Wpływają na układ neuroendokrynologiczny (4) Wpływają na zachowanie/funkcje rozrodcze

Feromony Aktywacja mózgu mierzona metodą PET u kobiet i mężczyzn, pod wpływem wąchania hormonów.

Feromony Aktywacja mózgu mierzona metodą PET u kobiet i mężczyzn, pod wpływem wąchania hormonów. AND – pochodna testosteronu. EST – pochodna estrogenu. Wyniki pokazują silne zróżnicowanie aktywowanych obszarów podwzgórza w zależności od płci. EST może wywołać aktywację kory w stężeniach nie węchowych, może on być więc nie związany z zapachem. Ivanka Savic, Hans Berglund, Balazs Gulyas, and Per Roland. Smelling of Odorous Sex Hormone-like Compounds Causes Sex-Differentiated Hypothalamic Activations in Humans, Neuron, Vol. 31, 661– 668, August 30, 2001

Czucie somatyczne Modalności czuciowe Energia bodźca - wibracja (dotyk) - chemiczna - ciśnienie (dotyk)

Czucie somatyczne Modalności czuciowe Energia bodźca - wibracja (dotyk) - chemiczna - ciśnienie (dotyk) - promieniowanie - temperatura - mechaniczna - ból

Receptory czuciowe skóry nieowłosionej

Receptory czuciowe skóry nieowłosionej

Receptory czuciowe skóry owłosionej

Receptory czuciowe skóry owłosionej

Średnice aksonów

Średnice aksonów

Wolne zakończenia nerwowe odpowiadają na: - bodźce mechaniczne (mechanoreceptory) - ciepło (termoreceptory) - zimno

Wolne zakończenia nerwowe odpowiadają na: - bodźce mechaniczne (mechanoreceptory) - ciepło (termoreceptory) - zimno (termoreceptory) - uszkadzający poziom informacji (nocyreceptory - receptory bólu) Aktywacja receptorów bólu zakończonych aksonami typu delta i C. Suma potencjałów czynnościowych (compound action potential) w nerwie obwodowym w wyniku pojedynczego wstrząsu elektrycznego przyłożonego do skóry. Bolesny bodziec powoduje szybki ‘kłujący’ ból i wolne ‘pieczenie’.

Wolne zakończenia nerwowe - termoreceptory Nocyreceptory sa wyspecjalizowaną grupą neuronów, a nie neuronami czuciowymi

Wolne zakończenia nerwowe - termoreceptory Nocyreceptory sa wyspecjalizowaną grupą neuronów, a nie neuronami czuciowymi o większej częstości generacji potencjałów czynnościowych Charakterystyka receptorów ciepła i zimna. Receptor zimna ma maksimum w temperaturze niższej, a ciepła – w wyższej od temperatury ciała.

Ciałko Paciniego Czułość ciałka Paciniego (_____) i ciałka Meissnera (……. ) na bodziec wibracyjny.

Ciałko Paciniego Czułość ciałka Paciniego (_____) i ciałka Meissnera (……. ) na bodziec wibracyjny. Ciałka Paciniego mogą przekazywać szybkie zmiany w dotyku lub nacisku. Analiza transdukcji w ciałku Paciniego. A – ciałko nienaruszone, B – ciałko pozbawione osłony. Osłona działa jak filtr mechaniczny.

Receptory dotyku Pola recepcyjne ciałka Meissnera i ciałka Paciniego. Kropkami oznaczono miejsca o najwyższej

Receptory dotyku Pola recepcyjne ciałka Meissnera i ciałka Paciniego. Kropkami oznaczono miejsca o najwyższej czułości. Do podstawowych własności receptorów czuciowych należą rozmiar pola recepcyjnego i szybkość adaptacji. Ciałka Meissnera i dyski Merkla, mające małe pola recepcyjne, dostarczają dokładnych informacji przestrzennych w zmyśle dotyku. Dyski Merkla są czułe na niższe częstości (5 -15 Hz), a ciałka Meissnera na wyższe (20 -50 Hz). Ciałka Meissnera wyczuwają brzegi obiektów i nieregularności na powierzchni. Dyski Merkla czują większe rozmiary ale dostarczają wyraźny obraz konturów. Ciałka Paciniego są najbardziej czułe, wyczuwają wibracje (60 -400 Hz) ale nie dają informacji o lokalizacji bodźca. Podobnie, informacje z zakończeń Ruffiniego dostarczają informacji o ogólnym kształcie dotykanych przedmiotów. Pole recepcyjne neuronu na drodze sensorycznej – wszystkie receptory sensoryczne wpływające na jego zachowanie. Dla receptorów skórnych pole recepcyjne to obszar skóry, z którego dochodzi pobudzenie do neuronu czuciowego.

Receptory dotyku – próg, intensywność, rozdzielczość przestrzenna Dyskryminacja siły bodźca dla wolno adaptacyjnych receptorów

Receptory dotyku – próg, intensywność, rozdzielczość przestrzenna Dyskryminacja siły bodźca dla wolno adaptacyjnych receptorów o małych polach recepcyjnych. N – odpowiedź nerwu, P – postrzegana siła bodźca dla wzrastającej wartości pobudzenia. Percepcja siły bodźca nie wynika wprost z częstości impulsów we włóknach nerwowych. Dyskryminacja przestrzenna nie zależy od rozmiarów pól recepcyjnych (pola recepcyjne mają podobne rozmiary na ciele, a rozdzielczość nie) lecz od gęstości receptorów o małych polach recepcyjnych.

Dyskryminacja dwupunktowa – minimalna odległość na której dwa bodźce postrzegane są jako osobne. Odległości

Dyskryminacja dwupunktowa – minimalna odległość na której dwa bodźce postrzegane są jako osobne. Odległości różowe pasują do średnicy pola recepcyjnego zaznaczonego na ciele.