Biológia nervového systému a zmyslových orgánov

Fyziologia nervového systému

• Nervový systém je zodpovedný za komunikáciu s vonkajším prostredím a za jednotu organizmu.
• Zahŕňa schopnosť učenia sa a pamäti na základe skúseností.
• Základné funkcie nervového systému sú komunikácia s vonkajším svetom, spätná väzba, jednotnosť organizmu, pamäť a schopnosť učenia sa.

Základné bunky nervového systému

• Receptory/senzory: prijímajú podnety.
• Interneuróny: spracúvajú prijaté informácie, zabezpečujú kontakt a prenášajú informácie v sieti nervového systému.
• Nervové bunky: vydávajú príkazy.
• Gliové bunky (glia): podporné bunky, sú dôležité pre funkciu a štruktúru nervového systému, zahŕňajú astrocyty, oligodendrocyty a mikrogliové bunky. Satelitné bunky sú tiež podporné bunky, ale sú súčasťou periférneho nervového systému.

Nervová bunka - neurón

• Dendrity: recepčná časť neurónu, prijímajú informácie a prenášajú ich do ďalších častí neurónu.
• Telo neurónu: spracúva informácie, tvorí sa v ňom napríklad mediátor, dôležitý pre prenos informácií v synapse.
• Axon (neurit): prevodná časť, končí v synaptickom zakončení a je obalený Schwannovou bunkou a myelinovou pošvou.

Delenie nervového systému

• Centrálny nervový systém (CNS): mozog a miecha.
• Periférny nervový systém (PNS): nervy, ktoré vedú senzorické informácie do CNS (dostredivé dráhy) a z CNS (odstredivé dráhy).
• Riadenie hladkého a kostrového svalstva, srdcového svalu a žliaz: prebieha prostredníctvom dráh z CNS.

Gliové bunky

• V centrálnom nervovom systéme je ich až 10-krát viac ako neurónov.
• Sú zodpovedné hlavne za štruktúru a podporu nervovej siete.
• Niektoré gliové bunky majú schopnosť fagocytózy (odstraňovanie odumretých buniek a zvyškov).
• V periférnom nervovom systéme sú gliové bunky Schwannove a satelitné bunky, ktoré sú zodpovedné za produkciu myelínu.

Synapsie

• Sú funkčné kontakty medzi membránami dvoch buniek (aspoň jedna z nich musí byť nervového pôvodu).
• Sprostredkujú trofické vplyvy a prenos nervových vzruchov.
• Vzruch obvykle prechádza z axonu na dendrit (synapsie axo-dendritické) alebo na telo nervovej bunky (synapsie axo-somatické).

Chemická synapsia

• Synaptický prenos je sprostredkovaný chemickou cestou pomocou mediátorov.
• Synapsiu tvoria presynaptické štruktúry (váčiky s mediátorom), synaptická štrbina a postsynaptické štruktúry (receptory).
• Mediátory sa viažu na receptory.
• Delenie synapsií: excitačné a inhibičné.
• Príklady mediátorov: acetylcholín, noradrenalín, dopamín, serotonín, kyselina gama-aminomáselná (GABA), glycín, glutamát.

Elektrická synapsia

• Prechod elektricky aktívnych častíc je rýchly.
• Priliehajúce membrány musia byť veľmi blízko pri sebe.
• Vyskytujú sa hlavne u rýb, u ľudí napr. medzi axonami nervových buniek čuchového ústrojenstva.

Vzruch a jeho šírenie

• Podprahové podnety nevyvolávajú zjavnú odpoveď nervového tkaniva.
• Vzruch je dej spôsobený aktivnými zmenami v membráne nervovej bunky.
• Po aktivácii sa otvoria sodíkové kanály, Na+ vstupuje do bunky a dochádza k depolarizácii.
• Otvorenie draslíkových kanálov zabezpečí, aby sa elektrochemický gradient dostal späť do pôvodného stavu.
• Pôvodná rovnováha Na+-K+ sa nastavuje sodík-draslíkovou pumpou.

Vedenie vzruchu

• Nemyelinizovaný axon: Vzruch sa šíri pozdĺž axonu relatívne pomaly.
• Myelinizovaný axon: Vzruch sa šíri skokmi cez Ranvierové zárezy, čo vedie k rýchlejšiemu vedeniu.

Reflex

• Jednotka nervového systému reagujúca na vonkajšie alebo vnútorné podnety.
• Je určený prenosom prostredníctvom reflexného oblúku (receptor, aferentná dráha, centrum v mieche, eferentná dráha a efektor).

Klasifikácia reflexov

• Podľa receptorov (exteroreceptivne, interoreceptivne, proprioreceptivne)
• Podľa centra (extracentrálne, centrálne)
• Podľa efektoru (somatické, autonomné)
• Podľa podmienok a pevnosti (nepodmienené, podmienené)

Podráždenie (excitačácia), útlm (inhibícia)

• Všeobecná vlastnosť živeho tkaniva, súvisí s aktivitou iontových kanálov v membráne.
• Podráždenie (excitačácia): depolarizácia membrány (zvýšené priepustnosti pre Na+, K+ a Cl-), následný vznik excitácie, teda aktivácia.
• Útlm (inhibícia): hyperpolarizácia membrány (zvýšené priepustnosti pre K+ a Cl-), následná inhibícia.

Metabolizmus nervového tkaniva

• Vysoká intenzita metabolizmu, glukózy ako hlavného energetického substrátu
• Výrazná proteosyntéza pre obnovu štruktúr nervovej bunky a prenos vzruchov
• Mimoriadna citlivosť na zásobenie kyslíkom
• Kontrola prísunu a odsunu metabolitov - hematoencefalická bariéra

CNS: Delenie

• Mozog
• Miecha
• Mozgovo-miešne nervy
• Autonómne nervy (vegetatívne)
• Hlavové nervy
• Miešne nervy

Funkcie miechy

• Dôležité reflexné centrum (pohyb končatín, trupu, bránice)
• Podieľa sa na riadení niektorých funkcií od vôle nezávislých (potenie, činnosť ciev)

Predĺžená miecha

• Priame pokračovanie chrbticovej miechy
• Spája miechu s vyššími oddielmi mozgu.
• Centrá regulujúce životne dôležité funkcie (srdcová činnosť, krvný tlak, dýchanie).
• Centrum obranných reflexov (kašľanie, kýchanie, vracanie).
• Koordinácia pohybu.

Most

• Spojovací informačný kanál.
• Umiestnený pod predĺženou miechou.

Mozgový kmeň

• Obsahuje centrá rozhodujúcich funkcií pre život

Mozog

• Dve hemisféry, sivá a biela hmota, centrá rovnováhy.
• Koordinuje a spresňuje pohyby a svalový tonus.

Stredný mozog

• U cicavcov: centrum zrakových a sluchových reflexov, vzpriamenie hlavy a tela, pripravenosť na útok a únik.

Mozgové etáže

• Šedá kôra hemisfér (myslenie, reč, cielený pohyb, čítanie, písanie, trvalá pamäť, centrá čuchu, smyslov)
• Systém limbického systému (emocie, pudy, inštinkt, zlosť, strach, dočasná pamäť)
• Hypotalamus (teplota, príjem potravy, hormóny, cyklus spánku)
• Šedá kôra mostu a mozgového kmeňa (srdce, pľúca, ostražitosť, bdelosť)

Mozog ako analyzátor

• Asociačné oblasti (motorická, senzorická, zmyslová)
• Prefrontálna oblasť - správanie jedinca
• Temporálna oblasť - učenie, pamäť
• Centra reči - Brocovo (expresivné), Wernickeovo (receptivné)
• Centrá jazyka a afázie

Talamus

• Súbor senzorických, asociačných a nešpecifických jadier.
• Prepojenie aferentacie smerujúcej do mozgovej kôry (senzitivní, zrakové, sluchové, chuťové).
• Kontrola stavu bdelosti.
• Podieľa sa na viacerých vegetatívnych reakciách (zmeny teploty, nálady).
• ovplyvňuje postoj a chôdzu

Hypotalamus

• Nadradená časť pre riadenie vnútorných orgánov. - Funkčne spojený s hypofýzou.
• Ovplyvňuje fyziologické procesy (príjem potravy, trávenie, metabolizmus a energetické procesy).
• Reguluje telesnú teplotu, činnosť srdca, obeh telových tekutín, smäd, sexuálne funkcie, sekréciu hormónov (ADH, oxytocín, liberíny).
• Riadenie funkcií vegetatívneho nervstva (termoregulácia).

Predný mozog

• Najrozvinutejšia časť ústredného nervového systému.
• Z vnútra tvorený mozgovou kôrou (zoskupenie nervových buniek)
• Delenie mozgovej kôry na laloky (čelový, temenný, spánkový, záhlavový).

Mozog

• Povrch mozočku je veľký ako 3/4 plochy veľkého mozgu.
• Neurotransmitery: kyselina glutamová, kyselina asparagová, acetylcholín, GABA (kyselina gama-aminomáslová), taurin, glycín.
• Funkcie: udržovanie postoja a rovnováhy (archicerebellum), tonus kostrového svalstva (paleocerebellum), koordinácia pohybov (neocerebellum), účasť na psychických a kognitívnych funkciách.

Veľký mozog

• Anatomicky: mozgová kôra, corpus callosum, bazálne ganglia, čuchový mozog.
• Bazálne ganglia: súčasť extrapyramídového systému. Funkcie: koordinácia cielených a neúmyselných pohybov.
• Štartujú pohyb a modulujú informácie z mozgovej kôry.

Limbický systém

• Čuchový mozog a niektoré podkorové oblasti (septum, corpus amygdaloideum, epitalamus, hippokampus).
• Význam: podieľa sa na reakciách na zachovanie jedinca/rodu a motivačných prejavoch správania (príjem potravy, inštinktívne správanie, vyhľadanie pára, zvyšovanie hravosti).
• Hippokampus – vzťah k pozornosti, tvorbe pamäťových stop (podmienené reflexy), organizácia chovania v priestore.

Autonómne nervstvo

• Vegetatívne nervstvo – riadi vnútorné orgány.
• Vlákna vedúce k žľazám, hladkým svalom útrob, kože, myokardu.
• Delenie: centrálna (hypotalamus) a periférna (sympatikus, parasympatikus - hlavová, sakrálna časť) časť.

Hlavové nervy

• Čuchový
• Zrakový
• Okohybný
• Kladkový
• Odtahovací
• Trojklaný
• Lícny
• Sluchový a rovnovážny
• Jazykohltanový
• Blúdivý
• Priedatný
• Podjazykový

Citlivosť a vnímanie bolesti

• Tok vzruchov z vonkajšieho prostredia do vnútorného prostredníctva CNS.
• Hmat (mechanoreceptory, termoreceptory)
• Bolesť - ochrana

Plasticita nervového systému

• Nervové centrá majú viac neuronov a dráh, ako je nutné na uskutočnenie ich funkcie.
• Poškodené alebo eliminované centrum funkcie preberá iná štruktúra.
• Zastupujúca funkcia prebieha inými fyziologickými mechanizmami.

Pamäť

• Lokalizácia: amygdala, hippokampus, spodina čelných lalokov, talamus.
• Pamäťové stopy nazývame engramy.
• Delenie pamäti: krátkodobá, dlhodobá.
• Podľa obsahu: deklaratívna (pojmová, dejová, rozpoznávacia) a procedurálna (motorická, senzorická - vizuálna, akustická, hudebná).

Spánok a jeho funkcie

• Základná fyziologická potreba dospelého človeka (7-8 hodín).
• Fázy spánku: REM a non-REM.
• REM spánok: na EEG pomalé vlny s vysokou amplitudou, rýchle pohyby očí, sny, zášklby tela.
• Ostatné štadia spánku označujeme ako non-REM.

Senzorický systém

• Zrak
• Sluch
• Chuť
• Čuch
• Statokinetický systém
• Somatické senzory

Somatické senzory

• Všeobecné: prenášajú impulzy z kože, kostrových svalov a kĺbov.
• Špeciálne: počúvanie, rovnováha, zrak

Viscerálne senzory

• Prenášajú impulzy z vnútorných orgánov.

Vlastnosti senzorických zmyslov

• Stimul - zdroj energie
• Stimul ako fyzikálna energia - sensorický receptor - „menič“
• Stimul spúšťa akčný potenciál, vedie do CNS
• Integrácia v CNS - mozgová kôra (alebo podvedomie)
• Aferentný smer nervových impulzov do CNS
• Translácia - schopnosť vnímať a spracovať vzruchy (impulzy) CNS
• Vnímanie a percepcia - vaša realita

Špecializované zmysly

• Chuť, vôňa, zrak, sluch, statokinetický orgán
• Lokalizácia v oblasti hlavy
• Receptory - nepredstavujú voľné zakončenia neurónov (ale špecializované receptorové bunky)

Zrak

• Sietnica
• Optický nerv
• Talamus
• Zraková šedá kôra

Vnútorná vrstva - sietnica

• Pigmentovaná vrstva - melanocyty (absorbujú svetlo)
• Neuronová vrstva - ochrana nervových tkanív v oku
• Fotoreceptory (tyčinky a čapíky)
• Bipolarne bunky
• Ganglionárne bunky

Fotoreceptory

• Dva typy: tyčinky, čapíky
• Tyčinky: umožňujú vizualizáciu v šere, sú v periférnej časti sietnice
• Čapíky: farebné videnie, modré, zelené, červené čapíky, koncentrované vo fovea

Špecifiká sietnice

• Macula lutea - hlavne čapíky
• Fovea centralis - iba čapíky
• Oblasť najvyššej ostrosti
• Optický disk - slepé miesto

Oko ako optické zariadenie

• Reguluje vstup svetla do oka
• Svetelné lúče sa koncentrujú do jedného bodu sietnice
• Akomodácia - krivky šošovky sú pružné a umožňujú pohľad na blízke predmety

Sluz

• Vnímanie chemických látok rozpustených vo vode.
• Receptory sú v chuťových pohárikoch v papilách na jazyku.
• Chemická transdukcia a bunková biochemia.
• Transdukcia chuťových stimulov (posly).
• Chuťové dráhy (VII, IX a X) - talamus - mozgová kôra.

Čuch

• Fylogeneticky najstarší zmysel.
• Emocie a pamäť súvisia s čuchom.
• Receptory reagujú na prchavé látky v nosovej dutine.
• Čuchová dráha – priamy prenos do čuchového laloku bez prepojenia v thalamus.
• Následne do limbického systému.

Sluch (organum auditus)

• Zvuk - kmitanie pevných telies.
• Prenášanie vlnením v prostredí (charakterizované dĺžkou vlnenia, frekvenciou a amplitudou).
• Tóny - pravidelné vlnenie.
• Šumy - nepravidelné vlnenie.
• Ľudské ucho rozlišuje zvuky o frekvenciách od 16 Hz do 20 000 Hz.
• Infrazvuk - nižšia frekvencia
• Ultrazvuk - vyššia frekvencia

Vnútorné ucho

• Labyrint (kostný labyrint, blanitý labyrint) a slimák (cochlea)
• Cortiho orgán - sluchový orgán
• Vestibulárne ústrojenstvo (dva váčky a tri polokruhovité kanáliky)
• Tekutiny - Perilymfa, endolymfa

Statické čidlo

• Dva vačky (utriculus, sacculus), endolymfa, vlásky zmyslových buniek, otolity.
• Podieľa sa na vnímaní polohy hlavy v priestore.

Kinetické čidlo

• Tri polokruhovité kanáliky (uložené na seba kolmo).
• Endolymfa, vláskové bunky a rôsolovité membrány.
• Podieľa sa na vnímaní pohybu hlavy.

Motorický systém

• Mozgová kôra (premotorická kôra, motorická kôra) riadi pohyb.
• Ostatné časti mozgu (bazálne ganglia, talamus, Varolov most, predĺžená miecha, mozoček) sa podieľajú na riadení pohybu.
• Lokalizácia v mozgovej kôre.

Tento kvíz sa zameriava na základné pojmy a procesy v nervovom systéme a špecializovaných zmysloch. Otestujte svoje vedomosti o rôznych typoch senzorov, funkciách nervových buniek a prenosu nervových vzruchov. Zistite, ako fungujú hlavné zmyslové orgány a akú úlohu zohráva vestibulárne ústrojenstvo.