Egzamin:

17 czerwca 2005 (Piątek)

Inst. Zool. DSW: 1130–1230 i 1230–1330

M. Borna sala 503: 1215-1315

„Przydział” na odpowiednie sale ~ 13 czerwca 2005 (ma drzwiach ZFZ)

Wejście na wyklad TYLKO z indeksem (no i zaliczonymi ćwiczeniaMI), 50 pytań

Wyniki, wywieszone na drzwiach ZFZ, powinny być 20 czerwca (poniedziałek).

Rytmy biologiczneRytmy biologiczne

Rytm biologiczny - zjawisko polegające na występowaniu w organizmach żywych - roślin, zwierząt i ludzi - pewnych przemian o charakterze cyklicznym, związanych z działaniem swoistych oscylatorów, zwanych zegarami biologicznymi.

Zegar okołodobowy

Zegar okołodobowy

melanopsyna w neuronach zwojowych

j. przykomorowe

szyszynka (2)

Podwzgórze: jądra nadskrzyżowania (SCN)

melatonina

-+

Szyszynkagady

płazy

ptaki

ssaki

Melatonina

j. przykomorowe 2cAMP (PKA)

pole magnetyczne hamuje konwersję

Światło – SCN

-

-

Melatonina obniża (-) lub stymuluje (+):

- gonadotropin (-)

- T3, T4 (-)

- prolaktyny (+)

- sen (+)

Wpływa na rozwój nowotworów:

- NSCLC (-)

- hepatoma (-)

- rak piersi (-)+ środki antykoncepcyjne (+)

Melatonina

1. Receptory związane z białkami G (obniżenie stężenia cAMP)

2. Kalmodulina – hamuje jej aktywność (co pociąga zahamowanie Ca2+-kalmodulinozależnych białek: CPKII, NOS, CA)

3. Receptory jądrowe (RZR i RZR – hamuje ekspresję PER1

Choroba afektywna sezonowa (depresja sezonowa)

Rozbieżność między długością dnia, a dobowym wzorcem aktywności.

Tycie, apatia, zmęczenie

Cykle sezonowe:

- migracje

- sen zimowy

- rozród

- cykl miesięczny kobiet

Życie osobnicze – „zegar mitotyczny” (telomery?)

Rytm okołodobowy:

- temperatura ciała

- ciśnienie krwi

- wydzielanie kortyzolu

- perystaltyka i wydalanie

24 godzinny rytm aktywności komórkowej – niezależny od SCN

Wątroba, serce, nerki, mięśnie szkieletowe – własny genetyczny rytm dostrajany przez inne bodźce niż światło.

Zaburzenia przy zmianie stref czasowych – niezgodność oscylatorów komórkowych w SCN i narządach peryferyjnych

A

AA AA

AA

a

b

a

b

A

AA

A

A A

AB

B

BB

B

B

B

B

B

B

BBB

B

Około 24 godzin

jądro

światło

1. CLOCK i BMAL1 stymulują transkrypcję PER i TIM.

4. Rano zaczyna się transkrypcja TIM i PER

2. PER i TIM akumulują w cytoplazmie (TIM stabilizuje PER). 

czas

3. Dimer TIM/PER wchodzi „pod wieczór” do jądra i oddziaływując z CLOCK i BMAL1 hamuje transkrypcję TIM i PER i aktywuje transkrypcję CLOCK.

5. Światło degraduje TIM, a produkt genu doubletime (DBT), fosforyluje i degraduje PER („przesuniecie zegara do tyłu”)

Człowiek (inne ssaki?)

Homologiem DBT jest CKI (CKI fosforyluje i degraduje ludzkie homologi PER - hPER)

hPER2 jest związany z Familial Advanced Sleep Phase Syndrome (FASPS) (sen od około 19:30 do ca 4:30 rano) mutacja w regionie wiążącym kinazę kazeinową I epsilon (CKI) prowadzi do spadku fosforylacji hPER2

Różnice:

dimer CLOCK i BMAL1 włączają transkrypcję genów:- Per (hamowana przez melatoninę)

- Cry (kryptochrom) – homolog Tim- genów efektorowych (np. kodujących albo

uwalniających wazopresynę, ACTH) - hamujących transkrypcje Bmal1

PER i CRY dimeryzują w cytoplazmie, wchodzą do jądra i wyłączają swoją transkrypcję (wyłączają też gen hamujący Bmal1)

Stężenia BMAL1 i PER/CRY oscylują w przeciwnych fazach (jak CLOCK i PER/TIM u Drosophila).

Sen

ACh, karbachol

ośrodek synchronizacji EEG

Peptyd nasenny (?)

Fale mózgowe

fale beta – czuwanie, niska amplituda, duża częstotliwość ~ 13–30 Hz, brak synchronizacji

fale alfa – zamknięte oczy, relaks, niska amplituda, częstotliwość ~ 8–13 Hz

fale teta – zasypianie, średnia amplituda, częstotliwość ~ 3 – 7 Hz,

Źródło - hipokamp (konsolidacja pamięci)

Obserwowane w REM

Fale mózgowe – sen

fale delta – głęboki sen, duża amplituda, częstotliwość ~ 3 Hz,

Wysoka synchronizacja wyładowań neuronów

REM – ruch gałek ocznych, częstotliwość ~ 60–70 Hz,

REM (Rapid Eye Movement) – aktywna część układu limbicznego i ciała migdałowatego

Non-REM (NREM)

Fazy snu

- Narastająca synchronizacja

- REM (~10 min), co 90–110 minut (u człowieka) u kota co 25 minut

REM

REM (Rapid Eye Movement)

Non-REM (NREM)

SenREM – ssaki i ptaki

gatunek REM

Kot 42 15.5

Krowa 82 1.6

Opos 19 23.3

wiewiórka 17 22.9

Człowiek 66 6.6-10.6

czuwanie

- „przetwarzanie minionego dnia”? Raczej nie tylko – płody śpią REM około 60%!

Adaptacja do stałocieplności? Odżywianie i nawilżanie rogówki?

Brak ruchu podczas snu REM, narkolepsja, katapleksja

podwzgórze

jądro sinawe

MOST

RDZEŃ PRZEDŁÓŻONY

hipokretyna

+

Pobudzenie neuronów ruchowych

Ciało

migdałowate

Gly

-NA

-

+

Stymulanty:

- amfetamina (agonista receptorów NA) – pobudza drogę dopaminergiczną

- cylert – jak wyżej

- inhibitory oksydazy monoaminowej

- inhibitory fosfodiesterazy cAMP (kofeina)

Problemy z bezsennością ~ 20%

Depresanty:

- barbiturany – receptory GABAA (np. Veronal)

- pochodne benzodiazepiny – receptory GABAA(relanium, nitrazepam, flurazepam)

- kanabinoidy („relaksują”) – spadek: cAMP (CA), Ca2+, testosteronu, wzrost łaknienia (haszysz, marihuana)

- opioidy i opiaty – spadek cAMP (CA), zmiany stężenia Ca2+ (NMDA)( morfina, endorfina, -enkefalina, endomorfina)

Sny: głównie w REM, kora przedczołowej i miejsce sinawe wykazują niższy poziom aktywacji

Sny (Calvin Hall – 10 000 snów) - 64% - smutne, powodujące dyskomfort - 18% - radosne i podniecające- 1% - erotyczne2 przypadki ataku na osobę śniącą (morderstwo)

Pozbawienie REM – halucynacje, obsesje

Przedłużanie aktywności człowieka może się również odbywać przez oszczędność czasu zużywanego na sen (1/3 życia śpimy).

Crick i Mitchison – śnimy by zapomnieć, pozbyć się słabych asocjacji myślowych (czyli zazwyczaj błędnych)

Pamięć

proces kodowania, przechowywania i odtwarzania tych danych.

ślad pamięciowy (Engram) - zmiana w układzie nerwowym wywołana chwilowym pobudzeniem, utrzymująca się przez pewien

czas

Pamięć: przechowywanie i przywoływanie engramów.

Uczenie się – tworzenie nowych engramów, lub modyfikowanie starych (pod wpływem doświadczenia, lub przemyśleń)

Klasyfikacja pamięci

Ze względu na trwałość:

- ultrakrótka (bezpośrednia, natychmiastowa, operacyjna, robocza )

- krótkotrwała

- długotrwała

Ultrakrótka: ½ - 1 sekundy, związana z postrzeganiem. Podtrzymywanie: prądy krążące w obwodach neuronów. Zaburzana przez elektrowstrząsy.

Krótkotrwała: kilka sekund – kilkanaście minut. Pojemność: ~8 bitów. Podtrzymywanie: samopobudzające się obwody neuronalne (LTP).

Informacje mogą zostać zapamiętane w procesie konsolidacji przepisane do pamięci długotrwałej. Struktury: hipokamp i płaty skroniowe. Zaburzana przez elektrowstrząs.

Długotrwała: nieograniczony. Pojemność: ~ 200 mld bitów.

Przechowywana w specyficznych obwodach neuronalnych.

Nie można zapomnieć!!!!!!!!!!!!

Związana z ekspresją białek umożliwiających tworzenie nowych, specyficznych sieci neuronalnych. Elektrowstrząsy jej nie zaburzają.

Organizacja pamięci

wrażenie Engram

Pamięć robocza Decyzja

Kora przedczołowa

reakcja

Pamięć krótkotrwała

Hipokamp (?)

Pamięć długotrwała

Kora ciemieniowa (?)

Engram pamięci długotrwałej

Stres a pamięć emocjonalna

Bodziec

Odpowiedź emocjonalna, np. hormony stresowe

Magazyny pamięci

Reakcja obronna

Ciało migdałowate

GABA (-), Serotonina (+)