Click here to load reader

Biologiczne mechanizmy zachowania - zpf. · PDF fileBiologiczne mechanizmy zachowania Przekaźnictwo chemiczne w mózgu mgr Monika Mazurek IPs UJ . Odkrycie synaps Ramon y Cajal (koniec

  • View
    217

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Biologiczne mechanizmy zachowania - zpf. · PDF fileBiologiczne mechanizmy zachowania...

Biologiczne mechanizmy zachowania

Przekanictwo chemiczne w mzgu

mgr Monika Mazurek IPs UJ

Odkrycie synaps

Ramon y Cajal (koniec XIX wieku) neurony nie cz si midzy sob, midzy nimi jest drobna szczelina.

Charles Scott Sherrington (1906) szczeglny rodzaj komunikacji w szczelinie. Zaproponowa pojcie SYNAPSY.

Sherrington (1906)

Studiowanie odruchw PROSTY UK ODRUCHOWY

Sherrington (1906)

Dlaczego komunikacja synaptyczna jest wyjtkowa?

- Szybko inicjowania odruchw - wolniejsza ni przewodzenie informacji przez akson (15 m/s do 40 m/s)

- Kilka sabszych bodcw zadziaa silniej ni jeden bodziec (sumowanie)

- Gdy jedne synapsy s pobudzone inne rozlunione

Sherrington (1906)

Odruchy s wolniejsze ni przewodzenie informacji przez akson: OPNIENIE SYNAPTYCZNE

UKUCIE APY receptor czuciowy rdze krgowy receptor ruchowy ZGICIE APY

Sherrington (1906)

SUMOWANIE CZASOWE efekty naoonych po sobie bodcw mog si sumowa

Pojedyncze ukucie apy: brak reakcji Kilka uku: reakcja Kilka szybkich uku: wyrana reakcja Po jednym ukuciu pobudzenie neuronu

postsynaptycznego byo za niskie Po kilku ukuciach sumowanie, wyzwolenie

potencjau czynnociowego w neuronie postsynaptycznym

John Eccles (1964)

Pierwszy opis zjawisk synaptycznych na poziomie molekularnym

- mikroelektroda w neuronie suca do pomiaru zmian potencjau bonowego

- stymulacja aksonw z elektrodami i obserwacja neuronu

- lokalna depolaryzacja bony neuronu postsynaptycznego

Potencjay postsynaptyczne

Potencjay postsynaptyczne mog mie charakter:

- Depolaryzacji (potencja pobudzajcy)

- Polaryzacji (potencja hamujcy)

Potencjay czynnociowe zawsze depolaryzacja

Potencjay postsynaptyczne (stopniowane)

Depolaryzacja postsynaptyczny potencja pobudzajcy (EPSP, excitatory postsynaptic potential)

Hiperpolaryzacja postsynaptyczny potencja hamujcy (IPSP, inhibitory postsynaptic potential)

EPSP

Lokalna depolaryzacja

Przyblia potencja bonowy do progu wytworzenia potencjau czynnociowego

Wywoany jest pobudzeniem kilku synaps

Niewielki do 8mV

Opnienie synaptyczne (0,5-1ms)

Zanikaj wykadniczo w przestrzeni

Kocowy efekt sumowania wzgrek aksonalny

EPSP

Otwarcie kanaw sodowych, wzrasta przepyw jonw sodu przez bon

Zdarzenie podprogowe inaczej ni potencja czynnociowy

Kolejne EPSP mog si sumowa, przekraczajc prg potencjau czynnociowego (zalene od iloci EPSP, czasu nastpowania po sobie EPSP, progu komrki)

EPSP

IPSP

Chwilowa hiperpolaryzacja bony

- wiksza przepuszczalno dla jonw K+

- wiksza przepuszczalno dla jonw Cl-

Oddala potencja bony komrkowej od progu wytworzenia potencjau czynnociowego

IPSP

Oddziaywanie synapsy wybirczo otwiera kanay dla potasu, ktry wypywa z komrki lub chloru, ktry napywa do komrki

Potencja postsynaptyczny hamujcy aktywny mechanizm, nie doprowadza do pobudzenia

IPSP i EPSP

neurotransmiter pobudzajcy

neurotransmiter hamujcy

zakoczenie presynaptyczne

zakoczenie presynaptyczne

receptor Bona

postsynaptyczna

Bona postsynaptyczna

receptor szczelina synaptyczna

szczelina synaptyczna

Wkno hamujce

Sumowanie przestrzenne

Kilka synaps z rnych miejsc sumuje oddziaywanie na neuron

Kucie w ap raz brak reakcji

Kucie w ap raz w dwch miejscach - reakcja

EPSP I IPSP

Neuron rzadko wystawiony na dziaanie jednego mechanizmu

Wiele synaps niektre pobudzajce, inne hamujce

Docierajce EPSP i IPSP konkuruj ze sob, od neuronu postsynaptycznego zaley czy potencja czynnociowy wytworzy si czy nie

Czynno spontaniczna okresowe wyzwalanie potencjau czynnociowego pod nieobecno stymulacji

Pobudzenie neuronu

WSZYSTKO ALBO NIC dostatecznie silny bodziec wywoa zawsze t sam reakcj; zbyt saby - nawet jej nie zapocztkuje.

EPSP i IPSP

- im wicej EPSP, tym wiksze prawdopodobiestwo wygenerowania

potencjau czynnociowego; - im wicej IPSP, tym mniejsze prawdopodobiestwo wygenerowania

potencjau czynnociowego

- inne czynniki: wielko pojedynczego EPSP, skuteczno efektw sumowania, indywidualny prg pobudzenia neuronu

- komrki spontanicznie generujce potencja czynnociowy

- dyzinhibicja (hamowanie hamowania)

SYNAPSY

Synapsy mog by tworzone w kadym miejscu na komrce odbierajcej sygna

Lokalizacja stanowi podstaw ich klasyfikacji - wikszo tworzona jest na dendrytach

Synapsy chemiczne i synapsy elektryczne Kada synapsa moe by okrelana jako pobudzajca

lub hamujca - synapsy pobudzajce: pobudzanie pobudzenia lub

pobudzanie hamowania - synapsy hamujce: hamowanie pobudzenia lub

hamowanie hamowania (tzw. dyzinhibicja)

Otto Loewi (1920)

Nerwy wysyaj informacje za pomoc substancji chemicznych

- stymulacja nerwu bdnego serca aby (obnienie czstoci skurczw)

- pyn, w ktrym zanurzono serce przeniesiony do innego serca

- obnienie czstoci skurczw take tego serca

Otto Loewi (1920)

Lokalizacja synaps

-Aksodendrytyczne -Aksosomalne

Synapsy aksodendrytyczne

Mae przejrzyste pcherzyki synaptyczne zwierajce neuroprzekaniki wiele synaps zawiera wiele rnych pcherzykw

Liczne mitochondria w zakoczeniu aksonu Szczelina synaptyczna (30nm), zawiera filamenty

biakowe Bona komrkowa dendrytu w obszarze

tworzcym synaps jest pogrubiona i tworzy zagszczenie poststnaptyczne

Najczciej s synapsami pobudzajcymi

Synapsy aksosomalne

Szczelina synaptyczna (20nm)

Cienkie zagszczenie postsynaptyczne

Najczciej s synapsami hamujcymi

Podzia synaps ze wzgldu na rodzaj dziaania

Elektryczne

Chemiczne

Synapsy elektryczne

Poczenia szczelinowe koneksony

Konekson 6 podjednostek (koneksyn)

rednica kanaw 2-3nm

Stanowi jedynie niewielk pul synaps u dorosych osobnikw

KONEKSON

Cechy przekanictwa elektrycznego

Bardzo dua prdko

Wysoka wierno przekazu (bez znieksztace)

Dziaanie dwukierunkowe

Poczenia szczelinowe mog si zamyka

Brak neuromodulacji ograniczony wpyw na modyfikacj neuronu postsynaptycznego

Synapsy chemiczne

Przewaajca liczba synaps

Szczelina synaptyczna (20-500nm)

Uwalnianie neuroprzekanikw z pcherzyka synaptycznego

Receptory na bonie postsynaptyczej

Synapsy elektryczne i chemiczne

poczenie szczelinowe (2 nm)

neuron postsynaptyczny

koneksyna - biako bonowe tworzce kanay jonowe

bona postsynaptyczna

jony przepywaj przez Kanay biakowe bona

presynaptyczna

neuron presynaptyczny

synapsa elektryczna synapsa chemiczna

neuron presynaptyczny

neuron postsynaptyczny

neuromediator zostaje uwolniony pcherzyk synaptyczny

ulega fuzji

szczelina synaptyczna (20 nm)

jony przepywaj przez kanay na bonie postsynaptycznej

receptor na bonie postsynaptycznej bona

postsynaptyczna

bona presynaptyczna

Purves et al. ed. (2004) Neuroscience, Sinauer Associates, 3e

mikrotubule

cytoplazma

mitochondria

pcherzyk synaptyczny

Neuroprzekaniki

Zjawiska chemiczne w synapsie

1. Synteza neuroprzekanikw (mae w zakoczeniach presynaptycznych, biakowe w somie.

2. Neuroprzekaniki biakowe s transportowane do zakocze presynaptycznych.

3. Potencja czynnociowy: jony wapnia napywaj do komrki i uwalniaj neuroprzekanik do szczeliny.

4. Uwolniony neuroprzekanik przycza si do receptora neuronu postsynaptycznego

Zjawiska chemiczne w synapsie c.d.

5. Czsteczki odczaj si od receptora i zostaj przeksztacane w substancje nieaktywne

6. Niektre komrki neuroprzekanik z powrotem transportowany do neuronu presynaptycznego w celu ponownego uycia (wychwyt zwrotny)

Receptory postsynaptyczne

Jonotropowe

Metabotropowe

Receptory jonotropowe (bramkowane ligandem)

Przyczenie neuroprzekanika powoduje otwarcie kanau dla danych jonw

szybkie w dziaaniu (10 ms od przyczenia neurotransmitera do reakcji)

dziaaj krtko (20 ms) i lokalnie

przekazywanie informacji sensorycznych (wzrok, such) i sterowanie ruchami mini

SZYBKIE PRZEKANICTWO SYNAPTYCZNE

Receptory metabotropowe (zalene od biaka G)

powolne w dziaaniu (30 ms od przyczenia neuroprzekanika do reakcji)

Reakcja sekundy, minuty godziny mog powodowa dugotrwae zmiany w caej

komrce (majce miejsce dugo po zaprzestaniu dziaania neuroprzekanika)

biako G, wtrne przekaniki WOLNE PRZEKANICTWO SYNAPTYCZNE

Rnice indywidualne

Dla kadego neuroprzekanika mzg posiada rne rodzaje receptorw

Zmienno osobnicza w liczbie rodzajw receptorw

Inaktywacja neuroprzekanikw

Niemoliwa byaby szybka reakcja poststnaptycznej komorki na zmieniajcy si sygna presynaptyczny

Desensytyzacja receptorw (zmniejszenie wraliwoci synapsy na neuroprzekanik)

Neuroprzekanik czy neuromodulator

Neuroprzekanik:

- Przekanictwo szybkie

- Dziaa bezporednio

Neuromodulator:

Neuroprzekaniki gwnie biakowe