Upload
lephuc
View
217
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
Wykład 5
ewolucja układu nerwowego
rozwój mózgowia
dr Marek Binder
Zakład Psychofizjologii
ewolucja układu nerwowego
• po co nam układ nerwowy?
• zdolne do ruchu larwy osłonic mają prymitywne mózgi, które zanikają po przyczepieniu się do podłoża 2
• gąbki – komórki wydzielają GABA i Glu na zewnątrz natomiast inne komórki mają receptory i odbierają sygnały do skurczów i rozkurczów
3
• gąbki szklane – komórki generują impulsy elektryczne, które zatrzymują ruch wici powodujących przepływ wody
4
stułbia
• sieć nerwowa –niezorganizowana i luźno połączona sieć komórek nerwowych rozproszona po całym ciele
5
urbilateria• przodek zwierząt o
dwubocznej symetrii (kręgowców, mięczaków i owadów) – zaczątki układu nerwowego rozwijały się wokół otworu gębowego i pierwotnych oczu
• budowa segmentowa, która jest widoczna także u ludzi
6
strunowce
• strunowce – pierwsze struktury mózgu
• u pierwszych strunowców –tylko cewka nerwowa i zgrubienie w części głowowej, pęcherzyk mózgowy
• 500 mln lat temu mutacja u pierwszych strunowców spowodowała zduplikowanie całego genomu, co dało przestrzeń na mutacje
minóg
7
płazy
• 360 mln lat temu -pojawienie się kory nowej po wyjściu na ląd
8
pierwsze ssaki
• duża proporcja mózg/ciało w porównaniu np. z dinozaurami
• stałocieplność• rozbudowana opuszka
węchowa i kora czuciowa
• po wejściu na drzewa rozwój obszarów wzrokowych
9
szympansy
• rozwój układu wzrokowego (kora) – większy niż u ludzi
• rozbudowane życie społeczne człowiekowatych przyczyniło się do rozwoju struktur korowych (przede wszystkim okolic przedczołowych)
• wspólny przodek człowieka i małp żył ok. 14 mln lat temu, szympansów i ludzi 5-8 mln lat temu
10
człowiek
• ludzki mózg zaczął zwiększać objętość ok. 2,5 miliona lat temu
• przyczyny są nieznane– mutacja osłabiająca mięśnie
szczęki, dzięki czemu czaszka mogła się powiększyć
• dzięki wynalezieniu narzędzi i ognia bogatsza dieta – więcej energii na „opalanie” mózgu i skrócenie jelit
• powstanie człowieka współczesnego ok. 200 tys. lat temu
11
12
mózg człowieka
• w ciągu ostatnich 15 tys. lat ludzki mózg skurczył się ok. 3-4%– bardziej efektywny
mózg?– D. Geary: a może rozwój
cywilizacji umożliwiła przetrwanie mniej inteligentnym?
• neandertalczycy mieli większe mózgi niż my, ale ich wytwory pokazują, że byli mniej twórczy niż homo sapiens
13
rewolucja górnego paleolitu
15
• ok. 40.000 lat temu nastąpił gwałtowny rozwój złożoności wytworów człowieka
kultura mustierska300.000 – 40.000 lat temu
kultura szatelperońska42.000 – 37.000 lat temu
kultura oryniacka40.000-20.000lat temu
gdyby dinozaury przetrwały …
• istnieją przesłanki, że dinozaury ewoluowały w podobnym kierunku co ssaki - troodon
– przodkowie ptaków chodzili po drzewach
– większe mózgi, chwytne kończyny górne, dwunożność
– dinozauroidy
• a może im się jednak udało?
16
rozwój mózgu
• poziom makro
– rozwój struktur mózgu
• poziom mikro
– zmiany na poziomie neuronów i ich sieci
17
Rozwój makro• ciąża
– okres zarodkowy 1 trymestr
– okres płodowy 2-3 trymestr
• zaczątki układu nerwowego - gastrula
– płytka nerwowa wyodrębniająca się z ektodermy
– płytka ulega wpukleniu tworząc rynienkę nerwową
– neurulacja: rynienka nerwowa ulega zamknięciu tworząc cewę nerwową (zawiązek ośrodkowego układu nerwowego)
– w trakcie neurulacji powstaje grzebień nerwowy, stanowiący zaczątek obwodowego układu nerwowego
18
b
19
20
wydrębnianie się mózgowia
• ok. 4 tygodnia następuje całkowite zamknięcie cewy
21
pęcherzykimózgowe
• (A) faza pęcherzyków pierwotnych
• (B) faza pęcherzyków wtórnych
• (C) mózgowie pod koniec drugiego trymestru
22
podobieństwo płodów ssaków
• gdzie jest płód świni a gdzie płód ludzki?23
24
specyfika rozwoju człowieka• z powodu wielkości mózgu człowiek rodzi się „za
wcześnie” w stosunku do innych hominidów
– poród jest dużo trudniejszy u ludzi niż u innych zwierząt
– wydłużony okres zależności od otoczenia
– bardzo długotrwałe dojrzewanie
– neotenia
25
pęcherzyki mózgowe
26
Etapy rozwoju mózgowia
1. Proliferacja
2. Różnicowanie
3. Migracja
4. Synaptogeneza
5. Mielinizacja
27
proliferacja i różnicowanie
28
migracja neuronów - glej radialny
30
tworzenie się połączeń nerwowych
• migracja aksonów
• rosnący akson ma na swoim szczycie stożek wzrostu wyposażony w filopodia
• na stożku wzrostu znajdują się receptory substancji sterujących jego wzrostem
– gradient stężeń – sygnalizatory chemiczne
– oddziaływanie z cząsteczkami CAM (adhezyjnymi)
31
Eksperyment Sperry’ego: Po przecięciu nerwu wzrokowego i odwróceniu oka, aksony nerwu wzrokowego odrastały do swoich początkowych punktów docelowych, a nie do
punktów odpowiadających zmienionej orientacji oka.
33
34
synaptogeneza
• ważną rolę w tworzeniu się połączeń odgrywają czynniki troficzne (neurotrofiny), np. NGF, BDNF, wydzielane przez neurony docelowe
• zasada „use it or lose it”neurony wytwarzające połączenia nieaktywne ulegają apoptozie (tj. programowanej śmierci – inne zjawisko niż nekroza); ale ilość synaps rośnie!
• już w okresie ciąży oraz po urodzeniu wymiera prawie połowa neuronów utworzonych w czasie ciąży
35
wpływ doświadczenia
• powstawanie kolumn dominacji ocznej u małp
36
rozwój po urodzeniu
• zmiany objętości struktur mózgu oraz istoty białej
37
mielinizacja
• tworzenie się osłonki mielinowej wokół aksonów
• przyspiesza transmisję sygnałów
• trwa do końca drugiej dekady życia (a nawet dłużej)
38
na zakończenie
• mózg rozwija się przez całe życie, adaptując się do zmiennych warunków otoczenia (pamięć, uczenie się, reakcja na uszkodzenia tkanki nerwowej)
• mówimy zatem o plastyczności układu nerwowego
– tworzenie się nowych połączeń
– modulacja siły połączeń
– powstawanie nowych neuronów
39