Szczypta (al)chemii i nauk pokrewnych

... dla humanistów

Wojciech Grochala

Uniwersytet Warszawski Centrum Nowych Technologii

Wykład X – Chemia mózgu

Gdzie dusza? W sercu!

Egipt

Wojciech Grochala

Wykład X – Chemia mózgu

• część duszy: Ib (serce) • tworzone z kropli krwi z

matczynego serca w chwili poczęcia (ojciec?)

• źródło emocji, myśli, woli i zamiarów

• skrzętnie balsamowane (mózg via nos)

• Arystoteles • w 1963r. opóźniano pierwszą

transplantację serca z powodów etycznych (stan wiedzy lekarzy & społecz.)

• US: południowcy (B&W)

Ceremonia Ważenia Serca (Anubis, Maat, Ammit)

Pióro Prawdy Maat

Gdzie dusza? W sercu!

Egipt

Wojciech Grochala

Wykład X – Chemia mózgu

• część duszy: Ib (serce) • tworzone z kropli krwi z

matczynego serca w chwili poczęcia (ojciec?)

• źródło emocji, myśli, woli i zamiarów

• skrzętnie balsamowane (mózg via nos)

• Arystoteles • w 1963r. opóźniano pierwszą

transplantację serca z powodów etycznych (stan wiedzy lekarzy & społecz.)

• US: południowcy (B&W)

Ceremonia Ważenia Serca (Anubis, Maat, Ammit)

Pióro Prawdy Maat

give me your brain, darling

Gdzie dusza? W szyszynce!

Grecja Kartezjusz (XVII w.)

Wojciech Grochala

Herophilos IV-III BC

Dlaczego nie w przysadce mózgowej?

Wykład X – Chemia mózgu

Sz: pozostałość po oku ciemieniowym

Galen II w. AD

Gdzie dusza? W szyszynce!

Grecja Kartezjusz (XVII w.)

Wojciech Grochala

Herophilos IV-III BC

Dlaczego nie w przysadce mózgowej?

Wykład X – Chemia mózgu

Sz: pozostałość po oku ciemieniowym

Galen II w. AD

Dlaczego szyszynka?

SEN (Hypnos) & ŚMIERĆ (Tanatos)

Wojciech Grochala

Wykład X – Chemia mózgu

Tanatos, bliźniak snu

• Pojedyńczy organ (vs. sym. dwustronna ciała)

• Pierwszy gruczoł formujący się w płodzie

• Widoczny w 3-cim tyg.! • Najlepiej ukrwiony • Indie: jedna z siedmiu czakr

• Produkuje MELATONINĘ

(hormon snu) używając innego neurotransmitera SEROTONINY (A. Lerner 1958)

• Kontroluje przysadkę!

Melatonina

“Chce mi się” spać

Wojciech Grochala

Wykład X – Chemia mózgu

• U zwierząt, roślin, grzybów, bakterii (!) sen+kolor

• Syntezowana TYLKO w ciemności z użyciem enzymu AANAT

• spanie w jaskiniach, jetleg

Nie mylić z melaniną i melaminą!

Melatonina

“Chce mi się” spać

Wojciech Grochala

Wykład X – Chemia mózgu

• U zwierząt, roślin, grzybów, bakterii (!) sen+kolor

• Syntezowana TYLKO w ciemności z użyciem enzymu AANAT

• spanie w jaskiniach, jetleg

Nie mylić z melaniną i melaminą!

Jak dziala melatonina?

Niech żyje biologia!

Wojciech Grochala

Wykład X – Chemia mózgu

Leki nasenne

Niech żyje farmacja?!

Wojciech Grochala

Wykład X – Chemia mózgu

Szyszynka c.d.

“Wolna Wola”

Wojciech Grochala

Wykład X – Chemia mózgu

• wydzielanie szyszynki przebiega zgodnie z dobowym rytmem zmian oświetlenia i wpływa na rytmiczność funkcji fizjologicznych wł. LIBIDO (krótkie dni)

• (460-480 nm, nieb.) kolor okularów… • wywiera hamujący wpływ na wydzielanie

hormonów gonadotropowych, zapobiegając przedwczesnemu dojrzewaniu płciowemu

• zaburzenia w pracy tego gruczołu powodują zachwianie rytmu dobowego oraz zmiany w rozwoju grucz. płciowych

• wydziela subst. psychodeliczną DMT

“nie potrafię zasnąć przy zapalonej lampce”

Serotonina

Biosynteza hormonów

Wojciech Grochala

Wykład X – Chemia mózgu

aminokwas

hormon szczęścia

hormon snu szczelina synaptyczna

• poziom rośnie w ciągu dnia • reguluje apetyt, temp. ciała, ciśn.

krwi i jej krzepnięcie • powoduje skurcz mięśni gładkich

(naczyń krwionośnych, oskrzeli, macicy i jelit)

• wpływa na potrzeby seksualne i zachowania impulsywne

• niski poziom: agresywność, zmęczenie, zwiększ. wrażliwość na ból, zaburzenia depresyjne

• mutacje w genie kodującym receptor 5-HT2A zwiększają ryzyko popełnienia samobójstwa 2x u osób z takim genotypem

Szczęście vs. stres

System kija i marchewki

Wojciech Grochala

Wykład X – Chemia mózgu

• najwyższy poziom serotoniny u noworodków; • okresowo spada podczas dojrzewania (“młodzieńczy

bunt”) po czym ponownie wzrasta; • u mężczyzn jest średnio o 20–30% niższy, niż u kobiet

(depresje); • niski poziom u osób autystycznych; • spożywanie czekolady pobudza syntezę serotoniny ;-) • produkowana także m.in. w błonie śluzowej jelit

Caenorhabditis elegans

• obniżony poziom serotoniny wywołuje poszukiwanie pożywienia, zahamowanie zalotów (obie płci) oraz składania jaj (u samic);

• wzrost poziomu oktopaminy wywołuje te same efekty;

zachowania służące

podtrzymaniu gatunku są nagradzane

Więcej regulatorów!

Złożoność bodźców; zabezpieczenie

Wojciech Grochala

Wykład X – Chemia mózgu

Anxiety

Energy

Obsessions & compulsions

Attention, motivation Pleasure, reward

I jeszcze więcej!

Mamma mia!

Wojciech Grochala

Wykład X – Chemia mózgu

Podwzgórze

Tarczyca

Szyszynka

Przysadka m.

I więceeeeeeej!

Aaaaaaaaaa……!

Wojciech Grochala

Wykład X – Chemia mózgu

Różne typy receptorów:

skala stężeniowa różne reakcje

przerzutka rowerowa

Gdzie ta dusza?

Jednak w przysadce mózgowej!

Wojciech Grochala

Grochala z Warszawy XX/XXI w. AD

Wykład X – Chemia mózgu

W żadnym narządzie parzystym! Przysadka: 0.5–0.7 g

Gdzie ta dusza?

Jednak w przysadce mózgowej!

Wojciech Grochala

Grochala z Warszawy XX/XXI w. AD

Wykład X – Chemia mózgu

W żadnym narządzie parzystym! Przysadka: 0.5–0.7 g

Układ dokrewny: więcej amin!

Sygnalizacja dla mózgu i ciała

Wojciech Grochala

Wykład X – Chemia mózgu

serotonina dopamina norepinefryna (noradrenalina)

tyroksyna epinefryna (adrenalina) Inne typy sygnalizacji: sterydy, peptydy

LEK na astmę: izoprenalina również w roślinach

No i co z tego?

Aspekty PRAWNE, itd.

Wojciech Grochala

Wykład X – Chemia mózgu

Zwiększona akt. dopaminergiczna w szlaku mezolimbicznym mózgu (recep. D2): psychoza i schizofrenia

Niedobór dopaminy: choroba Parkinsona

Inne objawy: ADHD & uzależnienia

Odpowiedź na silny stres: fight-or-flight (przeżycie jednostki)

Joseph Wesbecker vs. Eli Lilly & Co.

depresja chroniczna

Aminy a sprawa polska

Polak = RAPTUS

Wojciech Grochala

Wykład X – Chemia mózgu

epinefryna (adrenalina)

również w roślinach

Napoleon Cybulski 1854–1919

• współodkrywca adrenaliny (ekstrakt z nadnerczy) • jeden z twórców endokrynologii • współodkrywca prądów czynnościowych mózgu

(1890) • pionier elektroencefalografii • pomiary szybkości przepływu krwi w tętnicach • badania nad hipnotyzmem • założyciel pierwszego w Krakowie gimnazjum

żeńskiego

Neurotransmitery

Kontrola/feedback – przystosow.

Wojciech Grochala

Wykład X – Chemia mózgu

oksytocyna adrenalina kortyzol

złożoność wiek ewolucyjny ?

Prostota i wyrafinowanie

Endorfiny (endo-mo-rfiny)

Co to jest Szczęście?

Wojciech Grochala

Wykład X – Chemia mózgu

• Neuropeptydy • Moderacja bólu • Uczucie euforii • ↑ orgazm,

akupunktura

• Endo-narkotyk (uzależn.) • Syndrom depersonalizacji lub

odrealnienia • Doświadczenia “poza ciałem”

Morfeusz

Sadyzm / masochizm

Co z hormonami???

Wojciech Grochala

Wykład X – Chemia mózgu

? kozioł ofiarny - testosteron

Ośrodkowy układ nerwowy

Naj, naj, naj…

Wojciech Grochala

Wykład X – Chemia mózgu

Ochrona kośćcem Ochrona poziomu O2

Psychopatia (osobowość dyssocjalna): • podkategoria związana z nabytym,

zwłaszcza w okresie płodowym, okołoporodowym lub we wczesnym dzieciństwie, uszkodzeniem ośrodkowego układu nerwowego

• osobowość nieprawidłową o podłożu organicznym: encefalopatia lub charakteropatia

• niski poziom empatii, wysoki poziom narcyzmu

• zwiększona częstość popełniania przestępstw 1986 Konektom

Neurony & jony

Dbaj o -ONY…!

Wojciech Grochala

Wykład X – Chemia mózgu

NaCl: • Na+ + Cl–

Magnez, wapń, sód, potas

Na+ Cl–

Cl– Na+

Prąd elektryczny – ruch jonów

Dlaczego nie elektrony…?

Wojciech Grochala

Wykład X – Chemia mózgu

Kanał potasowy

http://highered.mheducation.com/sites/0072495855/student_view0/chapter2/animation__how_the_sodium_potassium_pump_works.html SUPER VIDEO

Action (potential)!

CUD

Wojciech Grochala

Wykład X – Chemia mózgu

Kanały jonowe, c.d.

NN 1987 & 2003

Wojciech Grochala

Wykład X – Chemia mózgu

Roderick MacKinnon 1956–

Peter Agre 1949–

• +300 typów kanałów jonowych w żywej komórce (!) • 106 jonów na sekundę ( IMPULS nerwowy!) NAJ NAJ • transport często wbrew różnicy stężeń • toksyny drapieżców często paraliżują ich działanie

Sztuczne jonofory

Wszystkie jądrowce mają kanały jonowe! (wł. grzyby) Uszkodzenia: trauma, etc.

Charles John Pedersen Donald J. Cram Jean-Marie Lehn

Układy: nerwowy, mięśniowy, dokrewny

Uszkodzenia mózgu

Najciekawszy organ…

Wojciech Grochala

Oliver Sacks 1933–

Wykład X – Chemia mózgu

• Utrata pamięci (syndrom Korsakoffa, choroba alkoh.)

• Afazja (utrata mowy) i agnozja (utrata zdolności do rozpoznawania bodźców): wzrokowa, słuchowa, czuciowa

• Utrata propriocepcji (cz.ciała) • Utrata zdolności chodzenia w postawie

wyprostowanej • Autystyczni matematycy (liczby

pierwsze, zliczenie 3x37=111 zapałek) • Silny zmysł węchu po zażyciu

kombinacji różnych narkotyków (auto-exper.)

+zdolności lingwistyczne

Mózg seryjnego mordercy

http://murderpedia.org/

Wojciech Grochala

Większość molestowana jako dzieci (przemoc fiz. lub/i psych.) - trauma Orbitofrontal cortex (podejmowanie decyzji) mniejszy i mniej aktywny (brak moderacji zachowań związanych z przemocą, jedzeniem, piciem alkoholu i seksem) + kontrola mniejszego ciała migdałowatego (emocje, zachow. obronne i agresja, psychopatia) Symptomatyczna asymetria hipokampu (R > L); pochodna uszkodzenia (stres pourazowy, oksydacyjny, i in.) Silna aktywność nadnercza (kortyzol) Rasa biała (bez latyno) & czarna: +93% M > F (90-10%) Defekt genu monoamineoksydazy A (steruje zawartością serotoniny) Często wolny rytm serca Zach. agresywne w 65% dziedziczne

Wykład X – Chemia mózgu

Mózg seryjnego mordercy, c.d.

http://murderpedia.org/

Wojciech Grochala

Ucisk orbitofrontal cortex (guz) może wywołać podobne objawy!

Wykład X – Chemia mózgu

US

Intnl.

Make love, not war 2WW

Antonio Bustamante (mech.uszkodz.mózgu)

Zwykły pacjent

Bariera krew–mózg

Obrona + selekcja

Wojciech Grochala

Wykład X – Chemia mózgu

Vide: łożysko i płód: płeć mózgu – wykład XI

Paul Ehrlich 1854–1915

Edwin Goldmann 1862–1913

barwnik

Proteiny barierowe w nacz. krw. mózgu

Kilka otwartych kwestii

a TY – co myślisz?

Wojciech Grochala

Wykład X – Chemia mózgu

- Przeszczep… mózgu? (za życia dawcy!) Zbigniew Religa

1938–2009

Zabrze 1985

Christiaan Barnard 1922–2001

Kapsztad 1967

- Pobór serca gdy mózg uszkodzony (często na sztucznym płucu); przełom 2014 Australia - Przeszczepy szympans człowiek

- Śmierć kliniczna: akcja mózgu zatrzymana po 20-40 sek vs. letarg

- Kontrolowane zatrzymanie akcji serca: hipotermia (18–20 oC; do 30 min bez uszkodzeń mózgu)

James Hardy 1938–2009

Jackson MI 1964

X. Piotr Skarga Sł.boży 1536–1612

judaizm, jehowici, …

Zamiast zakończenia

Nie daj się zwieść pozorom!

Wojciech Grochala

Wykład X – Chemia mózgu

W latach 60. w eksperymentach na szczurach pokazano, że elektryczna stymulacja miejsc wytwarzania endorfin w mózgu budzi w zwierzętach doznania tak intensywnej ekstazy, że wolą paść z wyczerpania niż przerwać doświadczenia