Upload
others
View
9
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Neurofiziologie -cursNoțiuni introductive- organizarea sistemului nervos (SN)
Generarea, transmiterea şi procesarea semnalului in sistemul nervos
Fiziologia senzorială
Excitabilitate- noțiuni generale
Medical Physiology- W.F.Boron
Target Audience. We wrote Medical Physiology primarily as an introductory text for medical students, although it should also be valuable for students in the allied health professions...
Noţiuni introductive
Organizarea morfofuncţională a sistemului nervos
Macroscopică
Microscopică
Funcţională
Organizare morfofuncţională a SNMacroscopică
-sistem nervos central
-sistem nervos periferic
Microscopică
-celule: neuroni
-celule: celule gliale sinapse
Somatic Vegetativ(autonom)
-teoria neuronală – H. von Waldeyer.1891
-bariera hemato-encefalică-relații metabolice
Aspectul macroscopic
Gigandet X, et al. Estimating the Confidence Level of White Matter Connections Obtained with MRI Tractography. PLoS ONE 3(12): . (2008)
Lungimea totală a capilarelor cerebrale- 400 mile
Distanța neuron-capilar - 20 µm
Circulația cerebrală -bariera hemato-encefalică
- bariera hemato lichidiană
Organizare morfofuncţională a SN
-14.000 gene exprimate în dezvoltarea și funcționarea creierului
-Genomul uman- cca. 22.000 gene
Suportul genetic al SN
Fiziologia celulelor nervoase
Funcții principale ale neuronului
-metabolism energetic
-sinteza moleculară
-transport-anterograd -retrograd
-generarea și conducerea potențialului de acțiune
Excitabilitate - capacitatea
(condiţia) unui sistem viu de a
capta semnale specifice, ca formă
de actualizare a informaţiei,
necesară organizării lui întru
adaptabilitate şi continuitate.
Excitabilitate- noțiuni generale
Câmpul electromagnetic este realitatea fizică cu care suntem în contact permanent şi nemijlocit, deşi nu avem simţuri pentru a o percepe. În odaia în care stăm, în parcurile în care ne plimbăm, în noi înşine, totul este plin de câmp electromagnetic, în fiecare moment, datorită câmpului electromagnetic, fiecare cută a fiinţei noastre este pătrunsă de toate melodiile care se cântă pe Pământ, ba şi de şoapte din afara lui, rostite poate cu miliarde de ani în urmă. A.Ţugulea- Câmpul electromagnetic? Ed. Agir, 2011
La nivelul cel mai
elementar, noi nu
suntem o reacţie
chimică ci o sarcină electrică...
Hans Berger
de la telepatie la EEG -1926
Mecanisme celulare şi
moleculare ale
excitabilităţii
Interacţiunea
stimul - receptor - răspuns
chimic
fizic
stimul
R e
c e
p t
o r
P r
o c
e s
o r
?răspuns
Molecule
hidrofobe Subst.
steroidice
O2
CO2N2
Apă
Glicerol
Uree
ZaharozăGlucoză
Na+, H+, K+
Ca2+, Mg2+
HCO3-, Cl-
Molecule
mici
nepolare
Molecule
mari
nepolare
Ioni
In timp ce curentul electric într-un fir metalic este generat de prin fluxul de electroni, curenții electrici membranari sunt generaţi de ionii anorganici
principali ai lichidelor biologice: Ca2+, Na+, K+, Cl− și HCO3−.La nivel molecular, curentul electric care traversează membrana celulară se propagă prin: canale ionice, transportori ionici electrogenici
•și pompe ionice electrogenice.
transp. pasiv
transport membranar
difuzie
simpla
mediată
de canalemediată de
transportori
mediată de
pompe
transport activ
bistrat
lipidic
canal
proteic transportori
Gradient de
concentraţie
adaptat după MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL. 2008
Canale de Na+ voltaj- dependente
Structura canal de Na voltaj dependent
identificat 1970
PP
Curent de poarta
_ _ SCTXTTX
+ +
+ +
+ +
+
+ +
+ +
+ +
+
__ __
LA
Senzor de voltaj
Bis
trat
lip
idic
BTX
Poarta
Po
r
Extracelular_ _ SCTXSCTXTTXTTX
+ +
+ +
+ +
++
+ +
++
+ +
+ +
+ +
+ +
+
__ __
LALA
Senzor de voltaj
Bis
trat
lip
idic
BTXBTX
Poarta
Po
r
Extracelular
poartă de
inactivare
poartă de
activare
extracelular
membrană
celulară+
Canale de Na+ voltaj- dependente
REPAUS (închis)
+
INACTIVAT (închis)
ACTIVAT (deschis)
+
Saxitoxină
Novocaina
TEA
TTX
Variaţia PA indusă de blocanti
Mordecai P. Blaustein. Cell. Physiol.and Neurophysio. Ed. Elsevier 2012
Canale ionice – Ach
Schema generala a receptorului de NMDA
N-metil-D-aspartat; PCP- fenciclidina; MK-801 - dizocilpina
Ka
ina
t
20
0 n
M,
CA
3
CONTROL CRIZĂ CRIZĂ EVOCATĂ SPONTANĂ
Bic
ucu
lin
ă
20
M
, C
A3
B
A
Echilibrul excitatie inhibitie/relația agonist-antagonist
Legenda pt. relația agonist-antagonist
A. Administrarea de Kainat (agonist glutamat-
ergic) induce după cca. 10 min activitate
electrică epileptiformă (aee), inițial, după
stimulare electrică, ulterior, în mod spontan.
B. Administrarea de Bicuculină (antagonist
GABAergic), induce după cca. 10 min activitate
electrică epileptiformă (aee), inițial, după
stimulare electrică, ulterior, în mod spontan.
Inregistrările aee au fost realizate pe secțiuni de
creier animal, perfuzate cu lichid cefalorahidian
artificial, in care au fost administrate kainat și
bicuculină.
membrană
celulară
poartăproteină
fibrilară
situs de
ancorareextrcelular
intracelular
Când celula este alungită, proteina fibrilară
fixată pe situsul de ancorare deschide
poarta canalelor ionice
membrană
celulară
extrcelular
intracelular
membrană celulară
intracelularsitus de ancorare
proteină fibrilară
Când distanța dintre două celule învecinate
crește, proteina fibrilară fixată pe situsul de
ancorare dintr-o celulă, deschide poarta
canalelor ionice din celula învecinată
Canale voltaj-dependente- Canale pentru Na+
- distribuţie – 30-10000/µm²- 10 gene pt. Na V
-subunitatea α - (α1- α9/ Nav 1- 9)
-subunitatea β
-1800-2000 aa- formează porul canalului
- controlează transportul ionic- ancorează canalul în membrana
celulară
- structură
NNN
CCC
SSSiiitttuuusss dddeee llleeegggaaarrreee aaa CCCaaa222+++
EEExxxtttrrraaaccceeelll
IIInnntttrrraaaccceeelll...
SSSiiitttuuusssuuulll AAATTTPPP---aaazzzeeeiii
CCCaaalllmmmoooddduuullliiinnnăăă
AAA
SSSiiitttuuusssuuulll dddeee llleeegggaaarrreee aaa AAATTTPPP
Pompa de Ca
Permeabilitatea membranei
celulare depinde de:
-interacţiunea ionilor cu apa
-bistratul lipidic membranar
-canale ionice
K+ansă de selecţiefiltru de selecţie
OO
O OO
O
Filtrul de selecţie
vestibul
por
citosol
ΦNa = 0,095 nm
ΦK = 0,133 nm
timp (ms)
+20
- 60
Pm
(m
V)
Variaţia potenţialului de membrană în raport cu
activitatea celulei nervoase
repolarizaredepolarizare
hiperpolarizare
depolarizare
repolarizare
Nerst
Vm = lnzXF
RT [X]i
[X]o
Potenţial de acţiune
50
0
m
V PA
Na+
K+
Aquaporina
-excitabilitate
Funcțiile transportului ionic
-reglare metabolică
-cuplare metab.-excitabilitate
-metab. neurotransmițători
-presiune osmotică,
volum celular
Transport ionic membranarConcluzii
Interrelaţii excitabilitate-metabolism