AFY401 - Block 1 - Hjärnan och sinnesfunktioner PDF

**Block 1 - Hjärnan och sinnesfunktioner** **F1 - Neuroanatomi** *(Ingela Hammar)* **Centrala nervsystemet (CNS)** Det centrala nervsystemet delas in i flera delar: 1\. Storhjärnan (**cerebrum**) 2\. Lillhjärnan (**cerebellum**) 3\. Hjärnstammen (**truncus cerebri**) 4\. Ryggmärgen (**medulla...

**Block 1 - Hjärnan och sinnesfunktioner** **F1 - Neuroanatomi** *(Ingela Hammar)* **Centrala nervsystemet (CNS)** Det centrala nervsystemet delas in i flera delar: 1\. Storhjärnan (**cerebrum**) 2\. Lillhjärnan (**cerebellum**) 3\. Hjärnstammen (**truncus cerebri**) 4\. Ryggmärgen (**medulla spinalis**) - Nervsystemet är ett stort och långt organ där olika delar har specialiserade uppgifter och som därför behöver kommunicera med varandra för att producera exempelvis tal. - Viktigt med snabb och precis Informationsspridning. - De olika delarna inom CNS kommunicerar med varandra via såväl lokala **interneuron** (neuron = nervcell) som **projektionsneuron** med långa axon (nervtrådar)  **CNS skyddas av ben och hjärnhinnor** Hjärnhinnor = meningier: - **Dura mater** (hårda modern), styv och hård - **Arachnoidea** (spindelhinnan) - **Pia mater** (mjuka modern) **Subarachoidalutrymmet**: spatium (mellanrum) under arachnoidean. Mellan arachnoidean och pia mater löper blodkärl som försörjer hjärnvävnaden med syre och näringsämnen **Hjärnan och ryggmärgen omges av cerebrospinalvätska (CSF; likvor)** - CSF bildas i hålrum (ventriklar) inne i storhjärnan. Det finns fyra ventriklar. Volym totalt cirka 140 ml - CSF är en klar vätska som innehåller NaCl (koksalt) och små mängder protein, glukos och kalium men däremot inga celler - CSF dräneras ut genom speciella öppningar och omger sedan hjärnan och ryggmärgen. - Hela CNS omges alltså av vätska. - Mer än så blir överkurs. **Storhjärnan/Cerebrum 1**  - Hjärnan delas in i två halvor, två halvklot, två hemisfärer, de sitter ihop i mitten med en spricka som kallas för **fissura longitudinalis cerebri** som delar upp de. - Om man tittiar på cerebrum från sidan kan förutom att den faller i två hemisfärer så kan delas in i klyftor, i fyra lober. - **Lobus frontalis:** sitter längst fram, planerar och skickar signaler på att utföra vår motorik, här t.ex. kommer kommandot på att utföra rörelser som att t.ex. räcka upp handen. Även tal styrs härifrån och koppling till andningen. Även social kompetens som t.ex att det är fult att peka. - **Lobus parietalis:** Här skapar vi vår upplevelser av känslor och beröring, känna kläderna på kroppen, hur ni sitter, om ni vibrerar, om det gör ont, osv. Bedövningsmedel förhindrar upplevelsen av att det gör ont. Samverkar med lobus frontalis. - **Lobus temporalis:** Hörsel, känna igen röster, melodi. Även minne och inlärning - **Lobus occipitalis:** Syn, där skapar vi upplevelser och tolkar det vi ser. Skador i näthinnan eller på occipitalis (hjärnblind) kan göra att vi blir blinda. **Storhjärnan/Cerebrum 2** - Ås: **gyrus** - Fåra: **sulcus** - Varje gyrus och sulcus har ett namn! **Gyrus/gyri och sulcus/sulci** - **Sulcus centralis** = centralfåran, "dalen" hjälper till att göra frontallob och parietallob två delar, djup veck - **Gyrus precentralis** (motorik) åsen framför centralfåran - **Gyrus postcentralis** (sensorik) - **Sulcus lateralis**  **Storhjärnan/Cerebrum 3** - Insula: Ö-loben "den femte loben" - Ligger djupt under sulcus lateralis, dold av temporalloben och frontalloben - Liten yta (mindre än 2% av hjärnbarken) - Associerad med många olika funktioner (smärtupplevelse, talproduktion, sociala emotioner, sensorik (smak, lukt, hörsel, beröring) mm. Sätter valören på vilken känslomässig aspekt lägger jag på en upplevelse. Är smärtan behaglig eller obehaglig **Broddmanareor** - Olika funktioner såsom tal, språkförståelse, motorik, syn etc kan förläggas till olika delar av hjärnan. Dessa funktionella areor kallas Broddmanareor. Varje area har ett nummer. Dessa utgör en funktionell karta över cortex. Notera att de inte är begränsade till enstaka gyri eller sulci. - Olika funktioner finns på olika ställen, bryr sig ej om var det finns en gyrus eller sulcus. Sådana areor kallas för broddmanareor med olika nummer, BA. - BA 44 producerar tal, BA 17 skapar synupplevelsen - Funktionell karta som ej är begränsad till en specifik **Förbindelser mellan hjärnhalvorna** - Hjärnhalvorna förbinds med nervbanor, commissurer för att kunna kommunicera med varandra. - Den största heter **Corpus Callosum**. **Grå och vit substans**  - Grå substans=nervcellskroppar - Vit substans= axon/nervtrådar - Grå substans: \- bark/cortex, längst ut \- kärnor/nuclei, öar av grå substans, ger ingen upplevelse. Ryggmärgen har ingen cortex, har all grå substans centralt och vit substans runtomkring. **Hippocampus (temporalloben)** Hippocampus: struktur i temporalloben associerad med minne och inlärning.  **Amygdala (temporalloben)** - Amygdala -- viktig för rädslebetingning och rädsleminne - Belägen i temporalloben intill hippocampus - Amygdala och hippocampus interagerar med varandra **Basala ganglierna** - Basala ganglierna består av ett flertal nuclei/kärnor: Striatum, Globus pallidus, Substantia nigra - Dessa är viktiga för **viljemässig motorik**. - Substantia nigra är en viktig del av basala ganglierna. Brist på signalsubstansen dopamin i S.nigra kan leda till Parkinsons sjukdom. Dopamin används för att utföra rörelser också, får man inget okej från basala ganglierna så kommer man ej igång kan inte utföra rörelsen, parkinsons. - Innan man utför rörelsen, dvs när man planerar rörelsen så skickas de till basala ganglierna först, som kollar av att rörelsen blir rätt och att vi får lov att göra den **Diencephalon** - Diencephalon är belägen nedanför corpus callosum. - Här ligger bland annat **thalamus**, **hypothalamus** (viscerala och autonoma funktioner såsom hunger, törst, temperaturreglering) och **glandula pinealis** (epithalamus; tallkottkörteln; producerar hormonet melatonin, dygnsrytm). - Biten som gör att de två hemisfärer sitter ihop **Lillhjärnan (cerebellum)** - Cerebellum är lokaliserad under cerebrum och bakom hjärnstammen. - Cerebellum delas i två hemisfärer som förbinds via en mittstruktur, **vermis**. - Cerebellum har lober, gyri och sulci - Cerebellum innehåller 80% av hjärnans neuron men utgör bara 10% av dess yta - Har ingen medveten upplevelse, den måste skapas i cortex i cerebrum. - Korrigerar rotationer, t.ex. lyfta 1,5 L mjölk har planerat att lyfta den med en viss kraft, lyfter den några centimeter, uppfattar att den är tom, cerebellum rättar till kraften. Korrigerar det som är panerad i cortex om det sket sig. **Hjärnstammen (truncus cerebri)** - Hjärnstammen består av flera delar (mesencephalon, pons, medulla oblongata) - Härifrån utgår många basala funktioner och reflexer, det vi ej kan styra - hjärtrytm - andning - sväljning / kräkning - System som genom att frisätta monoaminer(signalsubstanser) påverkar exempelvis vakenhet/arousal och smärthämning **Ryggmärgen (medulla spinalis)** - Ryggmärgen börjar vid foramen magnum och sträcker sig ner genom kotkanalen till första ländkotan. - Ryggkanalen fortsätter nedanför första ländkotan men består där av nervtrådar och cerebrospinalvätska. - **Ryggmärgen omges av hjärnhinnor och av CSF.** - grå och vit substans slutar i höjd med den först ländkotan. Duramater och vävnaden under fortsätter. Medan pia mater slutar där ryggmärgen faktiskt tar slut, slutar där CNS tar slut. - dura mater, arachodines och subaromidal vätska, i slutet, där tar man ett prov - Mycket vit substans i ryggmärgen **Ryggmärgen 2** - Ryggmärgen saknar cortex. - Ytterst löper axon (vit substans) - Grå substans (nervcellskroppar) lokaliserade centralt - Signalerna kommer in via afferenter, dorsal sidan och ut via efferenter, ventralsidan. Afferenter är nervtrådar på väg in. **Ryggmärgen 3**  - Nervtrådar löper in och ut parvis (en på vardera sidan) i varje segment. - In (afferens): ryggsidan, dorsalhornet - Ut (efferens): buksidan, ventral hornet - **Dorsalrotsganglion:** nervcellskroppar för perifera afferenter **Spinalnerver** - Från ryggmärgen löper 31 par spinalnerver ut; 8 cervikala, 12 thorakala, 5 lumbala, 5 sakrala och 1 coccygeal. - Spinalnerverna utgörs av par, med en spinalnerv på vardera kroppshalva - afferenter och efferenter kan bara löpa in och ut mellan kotorna **Dermatom** - Dermatom: ett område på huden som innerveras av en spinalnerv - Bältros/Diskbråckssmärta **Perifera nerver 1** - I en perifer nerv löper både afferenter (in till CNS) och efferenter (ut från CNS). - Nervfibrer kan vara både myeliniserade och omyeliniserade, påverkar nervhastigehten, mycket myelin ger stor hastighet, signalerna går jättesnabbt. - Olika sorters information förmedlas i olika klasser av axon som skiljer sig med avseende på anatomiska égenskaper (diameter, myelin) vilket ger olika fysiologiska egenskaper - Aβ - beröring, tryck hudsträckning - Aδ - smärta, temperatur - C - smärta, temperatur, klåda, beröring **Kranialnerver** - Samma sak som spinalnerver, men går ut från truncus cerebri. Befinner sig inuti kraniet - Perifera nerver som utgår från hjärnstammen (ej från ryggmärgen!) - kontrollerar ansiktets/halsens motorik - bearbetar sensorisk information från huvud/halsområdet - Motorisk efferens (ögon- , ansikts/hals- och tungmuskulatur) - Sensorisk afferens (från ansiktet, munhåla, svalg, lukt och smak, mag-tarmkanal, luftvägar balansorgan, näthinna, hörselorgan) **Kranialnervskärnorna** - Kranialnerverna, nummer I -- XII, utgår från kärnor i hjärnstammen. - Löper ut parigt på var sin sida. - Innehåller både motorisk efferent (t ex ögon- , ansikts- och tungmuskulatur) och sensorisk afferens ( t ex från munhåla, svalg, lukt och smak, balansorgan) **Tractus spinothalamicus**  (**Ascenderande** (uppåtstigande) bansystem) - Bansystem är de vägarna där axoner går från en del av nervsystemet till en annan del. De flesta heter nått med tractus. Namnet inkluderar namnet på den anatomiska platsen de börjar och slutar på. - **Tractus spinothalamicus** -- korsar medellinjen segmentellt på ryggmärgsnivå. Så startar från ryggmärgen till thalamus - Aktivering av smärtreceptorer höger kroppshalva leds till vänster hjärnhalva och tvärtom. - Omkoppling i thalamus. - Tractus spinothalamicus -- vidarebefordrar information om smärta och temperatur - All information från vänsterkroppshalva landar i högra hjärnhalvan och tvärtom, dvs någonstans måste de korsa medellinje, tractus spinothamicus krosar alltid i ryggmärgen. Ej viktigt var de korsar över. **Tractus corticospinalis** (**Descenderande** ( nedåtstigande) bansystem) - Tractus corticospinalis löper från motoriska cortex i frontalloben till ryggmärgen. - Tractus corticobulbaris löper från motoriska kortex till kranial-nervskärnor som styr ansiktets Motorik. - Viljemässiga motoriken, planerar rörelsen och skickar kommandot att göra den. - Nervbana som löper från cortex i frontalloben till ryggmärgen **Dorsalkolumnsbanan** (**Ascenderande** bansystem) - Dorsalkolumnsbanan förmedlar information från mekaniska hudreceptorer (beröring) - Korsar medellinjen på hjärnstamsnivå - Dorsalkolumnsbanan förmedlar beröring/sensorik; stereognosi (kanter, känna av vad det är för figur), ledvinklar, balansreglering, vibration. **Spinocerebellulära bansystem (behöver ej kunna)** Detta kommer vi prata om sen: Till cerebellum information från a\) Cortex (planerad rörelse) b\) Ryggmärgen (vad vi faktiskt gjorde) Från cerebellum kan sedan ett korrigerande kommando utgå som korrigerar rörelsen **Nervcellen (neuron)** - En nervcell består av en cellkropp (**soma**) och av utskott (**dendriter**). - Nervcellen kommunicerar med andra nervceller via en lång nervfiber, **axon**. - Kontakt mellan nervceller kallas **synaps**. **F2 - Nervcellsfysiologi (Kommunikation mellan nervceller)** *(Bengt Gustafsson)* - **Presynaps**: Frisättning av transmittor när en nervimpuls/aktionspotential kommer fram. En **postsynaptisk** cell är en cell som mottar signaler. **Viktigt för tenta:** - **Bioelektricitet** - **Jongradient** - **Aktionspotential**: Egenskaper, stimulering, registrering - **Synaptisk transmission:** Transmittorfrisättning **Mellan nervceller (i synapserna ) är det kemisk transmission** - Transmittorerna som sprider eller hämmar signalerna är främst glutamat och GABA - **Excitatorisk transmittor:** underlättar initieringen av aktionspotentialer i den postsynaptiska cellen - **glutamat**. - **Inhibitorisk transmittor:** hämmar initieringen av aktionspotentialer i den postsynaptiska cellen - **GABA** - **Dvs Glutamat driver och GABA hämmar** - Varje nervcell har ett axon som förgrenar sig och bildar tiotusentals kopplingar, synapser, till andra nervceller och varje given nervcell mottar tiotusentals synapser från andra nervceller. **Bioelektricitet/membranfysiologi** - För en nervcell som inte är utsatt för en synaptisk aktivering är **vilomembranpotential**, ca --70 mV. Man sätter alltså den extracellulära potentialen som noll. - Nervcellers elektriska aktivitet, som aktionspotential, synaptiska potentialer, receptorpotentialer, är en variation i storleken av denna membranpotential. - Alltså finns lika många positiva och negativa joner på utsidan och insidan. Men endast vid själva membranytan finns ett mycket litet överskott av positiva och ett motsvarande underskott precis vid insidan, som ger en elektrisk potentialskillnad över membranet - **VIKTIGT** att komma ihåg: Själva vätskan intra och extracellulärt är neutral, den positiva/negativa gradienten ligger vid själva membranet, kant till kant. - Extra- och intracellulärvätskan är en utspädd elekrolytlösning - Intracellulärt (-laddning intracellulärt) - K+och Aminosyror\--joner. - Extracellulärt (+laddning extracellulärt): - Na+, Cl\--joner. *Det är dock främst flöden av Na, K och Cl-jonerna som ligger bakom membranets bioelektricitet då negativt laddade aminosyror har väldigt svårt att ta sig över membranet.* **Membranpotential** - Membranpotential sker när natrium och kalium joner är olika fördelade över membranet mha Na-K pumpar. - Na-K-pumpar är ATP-drivna och ger en aktiv jontransport som skapar och bibehåller intracellulärt en mycket hög K+-jonkoncentration och en låg Na+-jonkoncentration. - Denna pump är i stort sett elektroneutral, dvs pumpar lika mycket Na+-joner ut ur cellen som K+-joner in i cellen. Den skapar alltså i sig inte någon membranpotential. - Pumpen är i stort sett neutral, pumpar in lika mycket som den pumpar ut. Skapar ej en membranpotential utan den skapas av jonerna som försöker passivt diffundera ut genom jonkanalerna som finns öppna. **Koncentrationsfördelning av joner extra- och intracellulärt** (Ska kunna siffrorna ungefär) ------------ ------- ------- -------- **Na^+^** 15mM 145mM +60mV **K^+^** 150mM 4mM -90mV **Cl** 10mM 110mM -76mV **Ca^2+^** 1,5mM 1mM +125mV ------------ ------- ------- -------- - Dessa värden skiljer sig från vävnad till vävnad men det ser generellt ut såhär för dem flesta celler.Viktigt att kunna detta för demonstrationsfrågor och seminariet!!! **Hur uppstår då en membranpotential?** - Den uppstår för att balansera de passiva (ej energikrävande) jonflödena av främst natrium och kaliumjoner över cellmembranet som har uppkommit pga de koncentrationsdifferenser över membranet för dessa joner som Na-K-pumpen skapat. - Sker sekundärt. Det finns spänningsreglerade jonkanaler (passiva kanaler) som är selektiva i att den ena endast släpper igenom Na och den andra endast K. Som sagt är de spänningsreglerade menandes att dem endast öppnar vid en tillräckligt hög/låg spänning. 1. Vilopotential, upprätthållen av Na/K-pumpen 2. Signal kommer till dendriterna. Detta får stimulanskänsliga (ej spänningskänsliga) natrium-jonkanaler att öppna sig och en allt mer positiv spänning att bildas. 3. Först när spänningen höjts till ungefär -55mV så öppnar sig dem spänningskänsliga natrium-jonkanaler och orsakar en väldigt stark depolarisation och spänningen ökar kraftigt till ungefär +40mV. 4. Spänningen vandrar nerför axonen som en puls. 5. När spänningen nått sin topp så stänger sig natrium-kanalerna och kaliumkanalerna öppnar sig. Detta orsakar en väldigt kraftig repolarisation, så kraftig att spänningen t.o.m sjunker under -70mV pga den starka utströmningen av kaliumjoner. detta kallas hyperpolarisation. 6. Refraktionsperiod: Na/K återställer -70mV-vilopotentialen. **Elektrokemisk jämvikt** (gäller för varje enskilt jonslag) - Vi tittar bara på kalium (inga andra joner). 1. Först finns ingen membranpotential 2. Sen diffunderas kalium ut mycket mer än det som släpps in, då får vi underskott av positva laddningar på insidan 3. Kaliumjonerna måste motverka detta och difundera in, till slut hamnar vi i en situation att vi får en så stor membrapotential att vi får lika mycket kalium som diffunderar in som det diffunderar ut - Det passiva flödet av en jon över membranet bestäms av både koncentrationsgradienten och den elektriska gradienten över membranet. - Om dessa gradienter ger passiva flöden av en jon som är lika stora, men motriktade, befinner sig jonen i **elektrokemisk jämvikt**  **Jämviktspotential** - **Jämviktspotentialen** för en jon är den membranpotential vid vilken en jon befinner sig i elektrokemisk jämvikt - Jämviktspotentialen för K-joner blir då = - 90 mV - Det passiva flödet av K-joner försöker alltså hela tiden driva membranpotentialen mot --90 mV - **Drivande kraft** = Skillnaden mellan jämviktspotential för en jon och den verkliga membranpotential. **Elektrokemisk jämvikt --jämviktspotential för Na+-jonen** - Vid en membranpotential på + 60 mV är det elektrokemisk jämvikt för Na-joner (dvs detta är jämviktspotentialen) - Dvs, inget passivt nettoflöde för Na-joner över membranet - Det passiva (diffusions) flödet av Na-joner försöker hela tiden driva membranpotentialen mot + 60  - **-90mV:** Elektrokemisk jämvikt för K-joner, membran/jämviktspotential är -90mV. - **+60mV:** Elektrokemis jämvikt för Na-joner, membran/jämviktspotential är +60mV. **Passiva jonflöden av natrium och kalium utan membranpotential - 70mV** - I vila är det en högre genomsläpplighet (permeabilitet) för K-joner än för Na-joner pga det finns fler öppna jonkanaler för K-joner än för Na-joner, vilket ger ett högre nettoflöde av K-joner än för Na-joner om det ej finns någon membranpotential - Då uppstår det en membranpotential som reducerar den drivande kraften för K-joner och ökar den drivande kraften för Na-joner så att dessa blir lika (men åt motsatt håll) så att det inte blir något totalt nettoflöde av positiva joner över membranet. - **Passivt nettoflöde för en jon = drivande kraft x permeabilitet** - Natrium, stor drivkraft x låg permeabilitet - Kalium, liten drivkraft x hög permeabilitet - Genom att då ändra permeabiliteterna för Na och för K (genom att jonkanaler öppnas eller stängs) kan membranpotentialen anta vilket värde som helst mellan - 90 mV och + 60 mV --fysiologiska ändringar av membranpotential. - **Varför ligger vilomembranpotentialen (-70mV) nära kaliums elektrokemiska jömvik (-90mV)?** En av orsakerna är att i vila är permeabiliteten för Natrium låg och för Kalium är permeabiliteten hög. Detta medför att membranpotentialen drivs mot ett värde väldigt nära jämviktspotentialen för kalium för att få balans mellan det passiva utflödet av kalium och det passiva inflödet av natrium. **Vad bestämmer fördelningen av en jon som saknar ATP-driven transport?** - I detta exempel med klorid kommer membranpotentialen dra ut klorid ur cellen tills dess inflödet (pga konc. diff.) matchar utflödet pga membranpotentialen 1. Om en cell utsätts för syrgasbrist kmr ATP minska, Na-K-pumpen minskar oxå i aktivitet 2. Na ökar, K minskar intracellulärt 3. Jämviktspotentialen för K blir mindre negativ, membranpotentialen blir mindre negativ, då går Cl in i cellen, drar med sig vatten, och cellen sväller. **Kalciumjoner -- Ca2+** - Finns ATP-driven aktiv pumpning: Ca-buffrar ut i cytoplasman och Na flöder in - Dvs kalcium är en väldigt viktig second messenger - Kalcium ATP-driven aktiv pump: ser till att kalicum pumpas in vid behov - Kalciumexchanger: släpper ut klacium samidgt som natrium pumpas in **JONKANALER** - Består av subenheter, har 4-5 olika typer av subenehter som kan kombineras på olika sätt. **Reglering** - Dynamisk jämvikt mellan öppet och stängt tillstånd där hastigheten i övergången från det ena till det andra tillståndet kan regleras i vissa kanaler av: - membranpotentialens storlek - i andra kanaler av inbindning av en transmittormolekyl - i ytterligare andra av cytoplasmatisk Ca2+-koncentration - eller mekanisk deformation av membranet etc - Exempel på kanaler: Spänningskänsliga kanaler, Ligand-känsliga kanaler, Ca-känsliga kanaler, Mekaniskt känsliga kanaler, Läck-kanaler, etc **Läck-kanaler** - Kaliumkanaler som ansvarar för den höga K-permeabiliteten i vila - Finns många olika typer läck-kanaler **Ligand-känsliga jonkanaler** - Jonkanaler inblandade i jonotrop synaptisk transmission - **Desensitisering;** jonkanalen stänger sig vid bibehållen närvaro av transmittor **Ca2+-känsliga jonkanaler** - öppning/stängning beror av den intracellulära Ca2+-jonkoncentrationen. Vid normal koncentration (ca 0.1 μM) är de stängda men öppnas när Ca2+-koncentrationen ökar. **TRP-kanalfamiljen** - TRP-kanalfamiljen: Känner av olika förändringar i miljön - Generellt kan sägas att dessa jonkanaler känner av olika aspekter av den lokala miljön; t ex temperatur, pH, osmotiskt tryck, hypoxi, NAD, substanser som frisätts vid vävnadsskada och inflammation som bradykinin och leukotriener. **Spänningskänsliga jonkanaler (viktig - har dykt upp på tentor)**  - Spänningskänslig Na-jonkanal --viktig för aktionspotentialen 1. **Inaktivering** = stängning av kanal trots bibehållen depolarisering 2. **Aktivering** = öppning av kanal vid depolarisering 3. **De-aktivering** =stängning av aktiverad kanal efter repolarisering 4. **De-inaktivering** = återgång av inaktiverad kanal till vanligt de-aktiverat tillstånd efter repolarisering **Aktionspotentialen- egenskaper** - **Na-K-pump:** Nervceller har ATP-drivna Na/K-pumpar i cellmembranet som ger membranet en skiftning i Na+och K+ membranposition. 3st Na+pumpas UT ur membranet medans 2st K+ pumpas IN. Det sker alltså en skillnad i laddning över membanet, det är nu cellen är i viloläge och spänningen = - 70mV då fler positiva joner är utanför cellen än innanför. 1. **Tröskel:** Depolariseringen måste nå en viss tröskelnivå för att en AP skall utlösas. 2. **Allt-eller-intet:** APns amplitud är oberoende av stimuleringens styrka. Dvs, APn är " allt eller intet" 3. **Refraktäritet:** en temporär höjning av tröskeln just efter en AP. Beror främst på en kvardröjande inaktivering av Na-kanalerna - Hypocalcemisk tetani (kramp) - varför andas i en påse? Om man hyperventilerar, andas man ut mycket koldioxid, vilket gör att blodet blir alkaliskt, dvs minskat H+ i blodet. Då binder Ca++-joner in till plasmaproteiner (i stället för H+), och det blir sänkt Ca++ i blodet, **hypocalcemi**. Denna sänkning undviks om man andas i en påse, dvs återvinner den utandade koldioxiden - Membranpotentialen är väldigt känslig för ändringar i extracellulärt kalium. - **Hyperkalemi** = Ökad extracellulär kaliumkonc. 🡪 Depolarisering - **Hypokalemi** = Minskad extracellulär kaliumkonc. 🡪 Hyperpolarisering 4. **Fortledning:** Det sker en passiv (elektroton) spridning av depolarisering runt en lokalt inducerad depolarisering vilket sedan medför en ytterligarre aktionspotential. Avtar till nära noll på några mm, beroende av ett axons tjocklek. Så passiv spridning av en lokal depolarisering given av en AP når tröskelnivån i framförliggande, ännu ej aktiverat område, och ger en ny AP längre fram. - Fortledningshastighet beror på hur snabbt detta område kan depolariseras till tröskelnivån. **Vilka faktorer är det som bestämmer fortledningsahastigeten?** **Bestäms av 2 faktorer:** 1. Det elektriska motståndet mot strömspridning längs axonet 2. Den membranyta (eller kapacitans) som skall laddas upp (depolariseras). **Omyeliniserade axon** - Na-kanalerna är spridda över hela axonmembranet - Den aktiva depolariseringen (öppning av spänningskänsliga natriumjonkanaler) sker längs hela membranet - Fortledningshastighet i ett omyeliniserat axon \< 1m/s - Låg hastighet beroende på liten tvärsnittsdiameter (dålig strömspridning) och på hög membrankapacitans (saknar myelin) **Myeliniserade axon** - Na-kanalerna är koncentrerade till de Ranvierska noderna - Den aktiva depolariseringen sker bara i noderna vilket gör att fortledningen sägs vara saltatorisk (hoppande). - Hög hastighet beroende på stor tvärsnittsdiameter (bra strömspridning) men framför allt på låg membrankapacitans (pga myelin) **Blockad av fortledning med lokalbedövningsmedel - xylocain** - Dessa medel binder sig till de spänningskänsliga Na-kanalerna, och blockerar dessa. - Behöver blockera ca 2-3 noder för att stoppa fortledning **Axon** - Pga den effektivare strömspridningen i tjockare axon, krävs lägre ström för att nå tröskeln ju tjockare axonet är, dvs det krävs mycket kraftig stimulering för att på detta sätt aktivera tunna omyeliniserade axon. - Ju tjockare axon desto lägre strömtröskel och snabbare fortledningshastighet **Funktionell indelning av axon** - Aα - motorneuronaxon - Aβ - lågtröskliga beröring - Aγ - motorneuron till muskelspolar - Aδ - smärt/temperatur - C - smärta, beröring **Synaptisk transmission är av två principiellt olika slag, jonotrop vs metabotrop** - **Jonotrop:** Transmittor binder direkt till receptor-jonkanal; ofta en lågaffinitetsreceptor - Glutamat och GABA är de transmittorer som står för det mesta av jonotrop transmission men även andra transmittorer som acetylkolin (via sin nikotinreceptor), ATP kan ha jonotropa effekter - **Metabotorp:** Transmittor (modulator) binder till G-proteinkopplad receptor, högaffinitetsreceptorer. Volymtransmission, dvs transmittorn (modulatorn) sprider sig över en större volym innan bindning till receptorn - Acetylkolin (via sin muskarinreceptor), noradrenalin, dopamin, serotonin, histamin,ett stort antal neuropeptider, fungerar som metabotropt verkande transmittorer. Även glutamat och GABA har metabotropa receptorer **Metabotrop transmission - finns i två varianter** - Denna G-proteinaktivering kan alltså direkt eller indirekt påverka spänningskänsliga, ligandkänsliga, Ca-känsliga jonkanaler genom att t ex modulera deras aktiveringsegenskaper, och/eller påverka genexpression **Transmittorfrisättning** 1. APn invaderar den presynaptiska terminalen 2. APn (depolarisering) öppnar spänningskänsliga Ca2+\--kanaler 3. Ca2+ som kommit in i terminalen triggar vesikelfusion med det presynaptiska membranet 4. Detta leder till en exocytos som frisätter transmittormolekyler till det synaptiska mellanrummet 5. Transmittormolekyler binder till postsynaptiska receptorer och aktiverar (öppnar) jonkanaler 6. Detta resulterar i antingen en lokal depolarisering eller hyperpolarisering beroende på vilken jonkanal som kontrolleras av transmittorn. Strömflöde sprider denna membranpotentialändring mot nervcellskroppen (och intialsegmentet) - I en synaps finns vanligen bara 1 aktiv zon där frisättning (exocytos) sker. De spänningskänsliga kalciumkanalerna är centrerade i denna aktiva zon. **Reglering av presynaptisk frisättningssannolikhet** - De jonotropa receptorkanalerna i presynapsen är ofta Ca-permeabla, ger ett Ca-inflöde direkt och/eller indirekt (via depolarisering av axonterminalen) som faciliterar (underlättar) frisättning - De metabotropa ger ofta direkt G-proteinverkan på de spänningskänsliga Ca-kanalerna, ger ofta minskad frisättning genom hämning av Ca-inflödet **The tripartite synapse - Gliotransmission** - **Astrocyterna** detekterar synaptisk aktivitet, och ger återkoppling till nervcellerna som en funktion av denna aktivitet. **Vad bestämmer nervcellens retbarhet - intrinsic excitability** - Finns i nervcellskroppens och dendritmembranet ett antal jonkanaler, mestadels spänningskänsliga och/eller kalciumkänsliga, som reglerar hur lätt den inkommande, mestadels jonotropt medierade, synaptiska strömmen har att generera aktionspotentialer i den postsynaptiska celllen **Extracellulär vätska**  **Bioelektricitet** - Ges av joner som Natrium (Na+), Kalium (K+), Kalcium (Ca2+) och Klorid (Cl-)som strömmar igenom membranet via jonkanaler (som är specifika för de olika jonerna) - Dessa jonkanaler kan också öppnas eller stängas av en mängd olika stimuli, specifika för olika typer av jonkanaler. **Flexor reflex** - AP = aktionspotential = nervimpuls (depolarisering som fortleds i axonet) - Synaptisk överföring = AP öppnar kalciumkanaler, ökat kalcium ger frisättande av transmittor, som öppnar jonkanaler i nästa nervcell, ger depolarisering och ny AP.  **F3 - Somatosensorik (Hudens anatomi och fysiologi)** *(Line Löken)* **"Hudsinnet" - exempel** - **Steregnosi:** förmågan att identifiera föremål med hudkänseln - **Emotioner:** vid beröring ger ett mycket emotionellt värde, finns specialicerade receptorer som tolkar beröringen **Allmän sinnesfysiologi** - Stimuleringens energi skall omvandlas till elektriska impulser (AP) i en afferent nerv ledande till CNS - Retningen av receptorn måste vara ett **adekvat** (lämplig) **stimulus** - Mekanoreceptorer - Kemoreceptorer - Termoreceptorer - Nociceptorer - T.ex. ta någon i handen: 1. Någon förändring sker: Tryck om huden och receptorer tar emot stimulus (receptorer) 2. Får koding i form av aktionspotential som fortleds genom olika nervtrådar med olika hastightet (nervtrådar) 3. Får perception = får upplevelse, bearbetning av signalen i hjärnan, våra forväntningar (CNS) 4. Får en reaktion **Sinnesfysiologi** - OM man når över tröskelvärdet som den specifika receptorn har då får man en aktionspotential - En kraftigare stimuleirng ger fler impulser, dvs en ökad impulsfrekvens. Ökad stimuleringsintensitet ger större amplitud på receptorpotentialen. I nervtråden kommer en ökad stimuleringsstyrka att ses som en ökad impulsfrekvens. En kraftig stimulering kommer även att påverka fler sensoriska nervtrådar. - Hjärnan ska tolka hur många aktionspotentialer som kommer, varifrån, hur ofta, vilket bansystem, etc. - **Adaptation** = konstant stimulering ger minskad receptorpotential. - T.ex. vid tryck mot en hand finns olika receptorer som talar om olika saker. Receptorer i huden delas in efter sin adaptationsförmåga: - Vissa receptorer talar om när det först händer och sen tystnar; mycket snabbt adapterande - Vissa receptorer talar om att något händer nu och tystnar efter ett tag; snabbt adapterande - Andra receptorer talar om att det är konstant; långsamt adapterande **The basics** - Receptorer kan vara enkla strukturer till mycket specialiserade. Receptorernas roll är att känna en förändring och signalera till CNS. - Receptorns membran-potential förändras genom att permeabiliteten i jonkanaler påverkas - Lokal depolarisering = **receptorpotential.** Receptorpotentialen sprids längs med membranet och om tröskel nås fyras en AP **Människans hudkänsel** - **Aβ - Mekanoreceptorer:** har tjockt myelin, snabba - **Aδ och C - tempertur och nociceptorer:** har ej lika tjocka myelinlager men ändå snabba, förmedlar info om bl.a temperatur. 1. **Tjocka myeliniserade:** Beröringsreceptorer 2. **Tunna myeliniserade:** Temperatur (kyla) och Nociepetion (smärta) receptorer 3. **Omyeliniserade:** Tempratur (värme och kyla), Nociepetion (smärta, klåda), Beröring (C-taktil, ct) **Axoner från hudreceptorer**  - **Ranviers noden:** området mellan myelinlagren, där sitter natriumkanaler - C fibrer har lite mer specifika natriumkanaler som kan vara relevanta för smärta **Var finns axonernas cellkroppar?** 1. Receptor som svarar väldigt bra på vibration, får en signal 2. Signalen tar sig från receptorn, aktivering sker, går över som aktionspotential 3. Fortleds inåt i spinalganglion, där ligger nervcellskropparna för perifera nervsystemet 4. Kommer in dorsalkoumnen, tar **baksträngsbanan** upp til hjärnan, omkopplas vidare. **Hudreceptorer** - **Merkels disk:** finns överallt i båda hudtyperna, talar om man har tryck på huden - **Fria nervändarna:** ligger ytligt, informerar om tempraturförändringar, pH, något skarpt som kan skada huden, inga av de beröringsnerver har fria nervändar - **Meissners corpuscle:** ligger bara i glabrösa huden; finns i läpparna, handflatan, fotsulan, etc. - **Hårfolikelreceptorerna:** bara i behårad hud - **Pacinian corpusklar:** reagerar på vibration - **Ruffini ändar:** finns i båda hudtyperna, känner av utsträckning i olika riktningar **Hur fungerar mekanoreceptor?** - Mekanoreceptorer aktiveras när vi har en mekanism påverkan på huden (tryck, vibration, hudsträckning) - Detta leder till en skillnad i spänning, öppnar mekaniskt känsliga jonkanaler och Na+ strömmar in (ger en så kallad receptorpotential). Spridning till första noden och eventuell aktionspotential. **Mekanoreceptorer**  - Huden delas in i 2 funktionellt skilda typer (samt i förhållande till adaptation): 1. **Glabrös hud:** ohårig hud 2. **Behårad hud** - Alla har gemensamt att de har tjocka myelinserade Aβ fibrer som signalerar snabbt - **Receptivt fält:** område som innerveras av en neuron - **Merkels disk receptorer:** små receptiva fält, små känselkroppar, täcker ett litet område, hela huden är full med sådana receptorer. - **Ruffini ändarna:** känsliga, har stort område som de känner av, stimulerar en och samma känselkropp även om det inträffar lite långre bort - **Pacinian korpusuklar:** reagerar på vibrerande stimulering, har också stor känselområde, stimulerar en och samma känslekropp även om det ligger lite längre bort - Några kommer bara skicka enstaka aktionspotential, tala om när nåt vibrerar i huden, andra är långsammare eller snabbare och talar om att det fortfarande pågår - För att uppleva nåt så måste fler än en nervtråd sitmuleras **Varför flera typer av mekanoreceptorer?** - Axon med små receptiva fält från receptorer som kontinuerligt signalerar beröring/tryck - Axon från vibrationskänsliga receptorer (när man stryker handen över sandpapper) **Hudkänsel - receptoriska fält** - **Receptorisktfält** = En receptor detekterar retningar inom ett bestämt område. - I tätt innerverad vävnad, där receptoriska fälten är små, är känsligheten störst - Nervceller i ryggmärg och hjärna har också receptoriska fält. I varje koppling integreras olika receptoriska fält. - Dessa fält är föränderliga (Plasticitet). Kan bli större och mer känsliga, t.ex. vid inflammation **Mikroneurografi -- en metod för att "tjuvlyssna" på hudnervtrådar** - **Adekvat stimulus:** Den typ av hudstimulering som axonets receptorer aktiveras bäst av. - **Receptivt fält:** "upptagningområdet" på hudytan. Det hudområde axonet aktiveras ifrån. **Ryggmärgsbanor** - **Baksträngsbanan - Aα och Aβ:** -- diskriminativ beröring, tryck, vibration. Intensitetskodning (äv. proprioception) - Upplevelser av var kroppen är i rummet går genom Aα och Aβ fibrer som går genom bakstängsbanan, kopplar om i medulla Oblongata och går vidare till thalamus för omkoppling och sist till hjärnbarken. - **Anterolaterala funikeln (Tractus spinothalamicus):** smärta, temperatur, lätt beröring- leder info från Aδoch C-fibrer. Dessa kopplar om i bakhornet, korsar över till andra sidan redan på ryggmärgsnivå. Efter omkoppling i thalamus når informationen hjärnbarken.  **Primära sensoriska cortex (SI) är somatotopiskt organiserad** - En **homunculus** = kroppskarta i somatosensoriska cortex (SI) - Det finns en skillnad i känslighet över kroppen (**tvåpunktsdiskrimination**) - Elektrisk stimulering här ger förnimmelser i motsatt kroppshalva. Skada på SI ger sensoriskt bortfall. - Integrerad bearbetning av sensorisk information sker i SII och i parietalloben. - Glabrösa huden har en ökad känslighet i dessa delar som är representerade uppe i cortex, utgör en stor del av kartan **Känsligheten skiljer sig** - vi har olika känselkroppar. Vi behöver lite tätt av känslekroppar för att hjärnan ska veta att det är två receptorer som aktiveras och att det är två punkter. - T.ex.om nån puttar med fingrar i ryggen och ska gissa hur många det är, så är man dålig på det i ryggen men bra vid fingertopparna. **Hudinformation sätts ihop med andra sensoriska system t.ex. i pariealkortex**  **Temperaturkänsel** Termoreceptorer - fria nervändslut. - Köldreceptorer innerveras av både Aδ och C fibrer. Köldreceptorer signalerar temperaturförändring mellan 15-35 grader samt över 45 grader - Värme endast C fibrer. Signalerar temperaturförändring mellan 30-45 grader **F4 - Speciell sensorik (Syn, Hörsel, Balans)** *(Sergei Perfiliev)* ***SYN*** **Ögats Anatomi** - **Lacrimal apparatur:** är själva tårsystemet som producerar, distribuerar och tar bort tårar. Tårarnas funktion är att minska friktion, ta bort skräp, förhindra infektion och förse ögat med näring och syre. Den består av: - **Lacrimal gland:** sitter i utkanten av ögat. Denna körtel är den som frisätter "tårlösningen" - **Lacrimal Gland ducts:** är kanalerna som som leder tårlösningen till ögat. - **Ocular conjunctiva:** är hinnan (bindhinna) på insidan av ögonlocken. Täcker även ögat. Har många blodkärl i sig. - **Lacrimal punctum:** När blinkning förekommer så leds vätskan över ögat och ner mot två små små hål i ögats motsatta ände som kallas lacrimal punctum. - **Lacrimal caruncle**: är den ovala utbuktningen som sitter mellan lacrimal punctum. - **Lacrimal sac:** från lacrimal punctum så leds vätskan från ögat till lacrimal sac i sin tur leds till: - **Nasolacrimal duct:** där det töms ner i näshålan. Detta är anledningen till att man blir snuvig vid gråtande. - Hur går det till? 1. Lacrimal gland utsöndrar tårar som leds till Lacrimal Gland ducts 2. Tårar går mot Lactimal punctum som är rännan som leder tårarna till Lacrimal sac 3. Tårarna leds sedan vidare till Nasolacrimal duct där det töms i näshålan - Övriga strukturer till ögat är: a. Ögonlocken b. Conjunctiva (hinnan på insidan av ögonlocken) c. Lacrimal-apparaten d. Extrinsic eye muscles (Ögonmusklerna) **Ögongloben**  Väggen i ögonloben består av 3 skikt: **1. Fibrös skiktet** = senhinnan (sclera; ögonvitan) + hornhinnan (cornea) - **Ögonvitan/Senhinnan:** är bindväv med många små kärl och nerver. Deras uppgift är att stödja, skydda och att fungera som en vidhäftning för muskler och har en struktur som hjälper till vid fokusering. - **Hornhinnan/cornea:** har inga blodkärl utan får all sin näring från tårarna. Cornea är dock rik på nerver. Har väldigt dålig läkningsförmåga pga detta. **2. Vascular skiktet** = åderhinnan (koroidea; hinnan mellan sklera och retina) + regnbågshinnan (iris) + ciliarkroppen (ciliary body, binder till linsen) - **Åderhinna/Koroidea:** består av ett nätverk av kärl som försörjer retina med blod. - **Regnbågshinnan/Iris**: betår av muskler som ligger runt pupillen. Dessa kan dras ihop eller vidgas så att storleken på pupillen justeras, detta resulterar i att mycket/lite ljus släpps in i ögat. - **Ciliarkroppen**: binder genom zonulatrådar till ögats lins och justerar dess tjocklek, detta är vad som ger oss egenskapen att kunna fokusera på föremål. Skiktets funktion är alltså att förse blodkärlsväggarna, reglera ljusinsläpp och justera linsen 3\. **Näthinnan (retina)** = består av ett pigmental och ett neuronal lager - **Pigment lager:** ljuset från åker igenom alla celler/neuron för att sedan absorberas av pigment-lagret och hindra det att åka längre - **Neuronlagret:** består av fotoreceptorer (tappar och stavar), bipolära celler och ganglionceller. **Ögats optiska system** - Ögats optiska system består av **hornhinnan**, **kammarvattnet**, **linsen** och **glaskroppen**. (DVS EJ BARA LINSEN) - deltar i fokusering av ljus på näthinnan! - **Refractive power =** är ögats förmåga att böja ljuset. (**Refraktion** är ljusstrålars brytning vid övergång mellan två ämnen med olika densitet). - **Ackommodation** = är förmågan att förändra brytkraften i ögats lins. Linsen ändrar buktighet och bryter ljuset, kan fokusera. **Näthinnan** - De enda celler som genererar aktionspotentialer är **ganglionceller**. - De enda celler som är känsliga för ljus är två typer av ljuskänsliga receptorer - tappar och stavar: - **Stavar:** är mycket ljuskänsliga men har dålig synskärpa och kan inte skilja på olika färger. - **Tappar:** är färgkänsliga men behöver bra ljus för hög synskärpa - I centrum av näthinnan finns **gula fläcken,** där finns en fördjupning som kallas **fovea** som består av endast tappar. Det är här man ser som skarpast. - Ganglionceller till vänster kan ej skilja två olika stimuli, till skillnad från centrala näthinnan som har en bra upplösning **Signal Amplification by the enzyme cascade** VAD HÄNDER NÄR EN FOTON TRÄFFAR NÄTHINNAN? - Transformering av ljusenergi till en elektrisk signal **(Stimulus transduktion)** sker genom en kedjereaktion. - Ljus hyperpolariserar fotoreceptorer (vilket är hämmande). Natriumkanalerna hyperpolariseras och stängs. - A single activated rhodopsin molecule activates hundreds more molecules which, in turn, each activate about a thousand more molecules **Dark and light adaptation** - Synreceptorerna har förmåga att ändra sin ljuskänslighet efter styrkan på belysningen i omgivningen - **Light adaptation -** the desensitization of photoreceptor after a significant part of pigment has been bleached by the bright light. - **Dark adaptation -** the recovery of sensitivity in the dark due to pigment regeneration after bleaching. - **Bleaching -** breakdown of rhodopsin into retinal and opsin by the light. Pigment loses the color and the ability to absorb the light - Mörk miljö till ljus miljö, stavarna har mycket pigment, då splittras pigmenten på en gång, genererar mycket energi. - I ljus miljö funkar ej stavarna, bara tappar **Receptivt Fält** - Det område (del av en receptiv yta) från vilken en sensorisk nervcell kan aktiveras kallas **receptivt fält** - Varje cell i näthinnan ser endast liten bråkdel av bilden **Retinala/Näthinnans Ganglionceller** - Ganglionceller är de enda neuroner som genererar aktionspotentialer och elektriska signaler! - Varje gangliecell svarar på stimuli på en liten cirkulär del av retina 1. Det är cirkulärt 2. Består av: a. ett receptivt fält centrum b. en antagonistisk omgivning - Antagonistic center-surround receptive field emphasizes the contrast at light-dark edges **Synfältet och Synbanorna** - **Synfältet:** Det område som kan observeras av synen i ett givet ögonblick - The visual signals from the left hemifields of both eyes are sent to the right hemisphere of the brain, while the signals from the right hemifields of both eyes are sent to the left hemisphere of the brain  **Signaler Från Receptorer Skickas Till Syncortex - Topografisk ordning** - Signaler från receptorer i ögonen skickas till syncortex i topografisk ordning - Intilliggande punkter av näthinnan skickar signalen punkt för punkt till närliggande punkter i V1 cortex, detta kallas för **Retinotopisk ordning (retinitopy)**. - Points A, B, and C on the cup create images at A, B, and C on the retina and cause activation at points A, B, and C on the lateral geniculate nucleus (LGN). The correspondence between points on the LGN and retina indicates that there is a retinotopic map on the LGN. - So the primary visual cortex contains a topographical map of the retina. **Hur det Visuella Systemet kodar Föremålets Form**  - Neuroner i primära synbarken svarar på linjer av speciell orientering inom synfältet - Vision is shaped by experience. Olika neuroner känner igen olika orientationer. **High Order Visual Processing** - Det finns minst 20 olika visuella områden var och en innehåller en retinotopisk karta - Varje kortikalt visuell område bearbetar och ser en olika visuell värld - Olika kortikala områden bearbetar olika aspekter av visuella objekt såsom textur, färg, lokala detaljer, avstånd, rörelse - **V4 - analysis of color:** ACHROMATOPSIA -- Cortical color blindness - **V5 (MT) -- analysis of motion:** AKINOTOPSIA - a loss of motion perception, ser ej rörelse, ser vatten som rinner från kranen som ett still vatten - **FFA - fusiform face area:** PROSOPAGNOSIA - face blindness - Where is Visual consciousness located? - Even if a person's eyes are closed or a person can no longer see because of damage to the eyes or to the LGN, it is still possible for a person to "experience seeing" if electrical stimulation is applied to his or her primary visual cortex V1 **Object Perception and Recognition** - Näthinnan och syncentrum omvandlar ljus, dvs. en optisk bild, till nervimpulser - \"if a man born blind can feel the differences between shapes such as spheres and cubes, could he similarly distinguish those objects by sight if given the ability to see?\" Nope, kommer inte vara så enkelt för personen. Dvs hjärnan uppfattar objekt genom erfarenhet. - FÖR ATT UPPFATTA VISUELL INFORMATION BEHÖVER MAN: 1. Ögat 2. Hjärnan 3. Erfarenhet **Sensory substitution** - Whether you are reading with your eyes or with your hands, the same part of the visual cortex is activated - Sensorisk cortex samarbetar med syncortex. - Sensory substitution - En sinnesintryck kan ersättas av en annan **Två separata visuella vägar för rörelse och perception** - Ventral ström svarar på frågan "Vad?" - The \"what\" allows us to see in color and recognize faces and objects. - Dorsal ström svarar på frågan "Var?" - The \"where\" is faster and less detail-oriented but helps us navigate our environment but is insensitive to color. ***HÖRSEL & BALANS*** **Auditory System** - **Ljud:** är mekaniska vågor av alternerande områden med högt och lågt tryck som produceras av vibration av objektet och propageras av molekylerna i mediet - **Hz** - enheten för frekvens. En hertz är en händelse per sekund - **En ton** (pitch.eng) - ett ljud med hörbar frekvens, tonhöjd - Det viktigaste uppdraget av hörselsystemet är frekvensanalys av det inkommande ljudet  **Örat delas upp i 3 delar** YTTERÖRAT: - **Öronmusslan:** Fångar upp ljud och leder ljudvågorna in till... - **Hörselgången:** som leder ljud vidare för att träffa trumhinnan. MELLANÖRAT - **Trumhinna:** Ljudvågorna träffar trumhinnan och får **hammaren**, **städet** och **stigbygeln** att röra på sig mekaniskt. - Denna mekaniska upplägg amplifierar ljudsignalerna genom en "**hävstångsmekanism**" pga storleksskillnaden mellan trumhinnan och stigbygeln INNERÖRAT (auris interna) - **Vestibule:** Stigbygelns fram och tillbaka-rörelser sker i kontakt med vestibule som får vätskan i snäckan (cochlea) och båggångarna att röra på sig, denna rörelse i snäckan och båggångarna resulterar i en signalering genom snäck(cochlea) och vestibulär-nerver som går till hjärnan. - Innerörat består av vindlande kanaler och hålrum som tillsammans bildar benlabyrinten - **Hinnlabyrinten =** tre båggångar + två hinnsäckar + snäckan - receptorer är samma i alla delar; **hårcell** **Frekvensanalys** - Frekvensanalys börjar på basilarmembranet - Olika frekvenser är kartade på olika ställen på basilarmembranet - Hårceller i innerörat omvandlar ljudvågorna till elektriska signaler - Cochlear amplifier - the outer hair cell (OHC) increases the amplitude of basilar membrane vibrations - mechanical amplification of sounds in cholera **Otoacoustic emission** - **Tinnitus:** ljud i öronen som inte har en yttre källa. - The cause: 1. May be induced with intense sound and increased neuronal discharge rates. 2. Ear infections, neurological damage (multiple sclerosis), foreign objects in the ear. 3. Injury-induced plasticity after stroke and trauma. 4. **Otoacoustic emissions** = low-level sounds generated by the ear as a natural by-product of the hearing process, very rare case. **Hörselsystemet är tonotopiskt organiserad** - **Tonotopi** -- systematisk organisering av karakteristiske frekvenser i auditorisk cortex - Primary Auditory Cortex Area A1 has a topographic organization, with lower frequencies mapping toward the front of the brain and higher frequencies toward the back, mirroring the organization of the basilar membrane along the cochlea. **Skador på hårcellerna** - Hårcellerna kan dö av olika gifter t.ex. överdos av antibiotika. - **Ototoxicity** - skada på sinnesorgan eller nerver i innerörat (eller balansorganet) - Läkemedel kan ge reversibla (tillfälliga) eller irreversibla (permanenta ototoxiska skador) **Vestibularisapparat** - består av tre båggångar och två hinnsäckar (utriculus och sacculus) - Kontrollerar huvud och kropp position vid accelererande rörelser - Båggångar aktiveras vid huvudets roterande acceleration - 2 vestibularis på båda sidor, samarbetar, ena aktiveras och den andra inhiberas  **Hinnsäckarna/Otolith organs = saccule and utricle/hinnsäckar** - Hinnsäckarna aktiveras vid rätlinjig acceleration och gravitationen och ger då information om huvudets läge i förhållande till lodlinjen. - Maculan i utriculus är orienteret horisontellt - Maculan i sacculus ligger vertikalt - Hur kontrollerar vestibularissystemet kroppsställningen? - The vestibular nuclei of the brain stem receive projections from the semicircular canals and otolith organs, but also visual, auditory, somatosensory, and proprioceptively related signals and a variety of other afferent signals, including from the cerebellum **F5 - Smärtfysiologi** *(Line Löken)* **Spinothalama banan**  - **Spinothalama banan** är banan som berör smärta. Kan dela upp smärta i emotionella och sensoriska aspekter - **Sensoriska vikten:** Vad är det som händer och vart gör det ont? - **Emotionell aspekt:** Är det smärtsamt? Känslomässig aspekt - **Kognitiv aspekt:** bedöma smärta, utvärdera den, hur känns det? - **Gyrus cinguli = ACC:** där upplevs det obehagliga, kan manipulera smärta genom att använda hypnos, ge olika smärtstimuli och hypnos till patienter och tala om att det ej kommer göra ont, kommer känna känslan men ej det onda. Kan hypnotisera folk att dämpa just gyrus cinguli, upplever ej att det är så ont men upplever fortfarande stimuli. - **Insula**: här blandas information från olika delar av kroppen över hur vi mår och känner oss, viktig för det emotionella aspekten, bearbetning snarare än själva identifikationen. - **Thalamus:** omkopplingsstation, händer också fler grejer **Nociception** - **Nociceptivt stimulus** (Nocera - att skada): en stimuli som skadar eller hotar att skada vävnader. - **Nociception:** är registreringen och bearbetningen av nociceptiva stimuli - **Nociceptor:** Receptor som registrerar nociceptiva stimuli (Besstår av fria nervändar). Finns i hud, slemhinnor, muskler, bindväv, ligament, ledkapslar, ben, blodkärl, viscera, tänder... De finns dock ej i CNS och ledbrosk. **Kongenital analgesi** - **Kongenital analgesi:** Ett syndrom som karakteriseras av okänslighet till smärta trots förmågan att urskilja noxiös från icke-noxiös stimulering. - Kan man vara utan nociceptorer och ändå känna smärta? - Har man avsaknad av nociceptorer så kan man skada sig själv utan att märka eller känna av det. Så Nociception hjälper oss att undvika att skada oss - livsviktig funktion - **Smärta:** En obehaglig sensorisk eller känslomässig upplevelse. Det finns många faktorer som påverkar hur mycket smärta vi upplever. - **Nociception:** Smärta som är triggad genom aktivering av nociceptorer. Det är alltså en konkret tröskel som måste uppnås innan nociception kan upplevas. **Erytromelalgi -- hyperaktiva nociceptorer** - De olika jonkanaler uttrycks i olika grad i olika delar av nervsystemet. - Nav1.7 gain-of-function: ett tillstånd där det finns en överaktivitet av vissa nociceptorer. Har en brännande känsla i framförallt händerna och fötterna **Nociception och smärta** - **Smärta:** An unpleasant sensory and emotional experience associated with, or resembling that associated with, actual or potential tissue damage. - Definitionen binder inte smärtan vid ett stimulus. Aktivitet som induceras i nociceptorn resulterar inte nödvändigtvis i smärta och är ej samma sak som smärta. Smärta är en subjektiv upplevelse. Mäts med visuell analog skala (VAS)/numeriskt (upplevelse för patienten över hur smärtsamt det är mellan t.ex. 0-10) - **Nociceptiv smärta:** Smärtupplevelse till följd av aktivering av nociceptorer, t.ex akut - **Neuropatisk smärta:** Smärta orsakad av sjukdom i somatosensoriska nervsystemet, t.ex. stroke i thalamus, i en del av smärtbanan, eller t.ex. börjat som en nervskada eller ryggmärgsskada, leder till tillstånd där det leder till ganska obehaglig smärta. - **Nociplastisk smärta:** Smärta som uppstår från förändringar i nociceptionen trots att inget tydligt visar på verklig eller hotande vävnadsskada. T.ex. "fibromyalgi"; blir extra känslig för smärtstimuli, vanligare hos kvinnor, svårt att få hjälp men på senare år har man börjat upptäcka att det kanske är hyperaktivitet av nociceptorer. **Nociceptorerna och akut smärta** - Vissa nociectporer är känsliga för isande kyla eller capsaicin (aktiva ämnet i chilipeppar); har man en hög mängd capsaicin på huden kan den skada lite av nervtrådarna, men inom mindre än 3 mån så växer de tillbaka (växer ej tillbaka i ryggmärgen däremot gör de det i perifera nervsystemet). Kan använda capsaicin för att förstöra nervtrådarna. - Vissa nociceptorer är känsliga för om pH blir surt, andra är mekaniskt känsliga. - Har nociceptorer som kan svara både på nåt kemiskt och värme, kan vara blandat. - Om inte den emotionella komponenten finns med så är det ej smärta **Inflammatoriska mediatorer påverkar nociceptorernas känslighet (perifer sensitisering)**  1. Om man har en vävnadsskada så bildas Prostaglandiner vilka stimulerar C-fibrer att frisätta substans P (SP). 2. SP stimulerar mastceller till frisättning av histamin (HI) vilket ger vasodilatation och ödem (plasmaläckage). 3. I plasma finns proteiner som omvandlas till bradykinin (BR, neuropeptid) och påverkar nervändsluten. 4. SP aktiverar makrofager och lymfocyter så att dessa frisätter cytokiner, t.ex Nerve Growth Factor (NGF). 5. NGF aktiverar nociceptorn direkt. - Vid artros så har man utvecklat antikroppar mot NGF som var bra på att motverka smärta, men fanns andra sidoeffekter, hittat ett sätt att stoppa prostaglandin frisättning. **Vävnadsskada** - Fosfolipider i cellmembran stimulerar bildningen av Arakidonsyra. Cox I finns redan och Cox II bildas i samband med infektion som stimulerar prostaglandiner. Har försökt hitta enzymer som inhiberar cox I och II för att ej frisätta prostaglandiner. **Omkoppling i ryggmärgen**  - Aα/Aβ går upp i baksträngen och går in till olika delar av ryggmärgen. - Aδ, C-fibrer signalerar till olika nerver, antingen interneuron (ligger i dorsalhornet) eller kontaktar direkt ett projektionsneuron (långa neuron som går uppåt i nervsystemet). Går via tractus spinothalamicus. Går in först genom doralrotsgaligon, går upp och ner i en Lissauers bana, kan röra sig några segment upp och ner ganska mycket innan de åker in igen i ryggmärgen. De korsar över direkt till skillnad från Aβ fibrer där korsningen sker där uppe. **Fellokalisering av smärta** - Kan ha olika sorters smärta som ej är så bra lokaliserade. - Refererad smärta: C-fibrer är ganska långsamma tills signalerna går upp till hjärnan, är ej lika bra på att tala om vart nåt är. Aδ, C-fibrer har neuron i ryggmärgen som samlar ihop info från olika nervtrådar. T.ex. så integreras smärtan från hjärtat och armen, så hjärnan kan ej veta vart signalen har kommit ifrån exakt då de delar på omkopplingsneuron i ryggmärgen. - Projicerad smärta: upplevs som att man har aktivering av själva receptorn men har ej det. **Projicerad smärta** - Smärta projiceras till områdets axoner men receptorn är inaktiverad. - Aktivitet i hudnervsaxon tolkas alltid av CNS som att receptorerna stiumulerats dvs upplevelsen "projiceras till" axonets innervationsområde - Detta gäller även om aktionspotentialerna inte uppstått genom receptoraktivering, t.ex. vid elektrisk stimulering eller tryck på axonet - Ett kliniskt ex.; Diskbråck  - **Projicerad smärta:** är ett exempel på smärta som inte är relaterad till aktivering av nociceptorer. (Projicera = föreställa) **Refererad smärta** - Det är ett välkänt fenomen vid smärta när smärtområdet inte stämmer överens med var sjukdomen eller skadan sitter. Denna typ är förknippad med inre organ. - Refererad smärta beror på att afferenter från två olika delar av kroppen går in till samma neuron i ryggmärgen. - Ett vanligt exempel är att man får ont i armen vid hjärtinfarkt. Aktivering av de nociceptiva afferenter i hjärtmuskulatur som kommer att löpa ihop med de nociceptiva afferenterna från den vänstra armen gör att patienten känner en smärta i armen trots att inga nociceptorer blev aktiverade där egentligen (lite likt projicerad smärta). **Nociceptiv reflex** - Ex. på när nocicepetionen ej behöver gå hela vägen upp till hjärnan är **reflexsystemet** då Aδ och C-fibrer är långsamma, sen tar det lite tid för hjärnan att bearbeta info, opraktisk - Vi har reflexer där nervfibern talar om att det t.ex. var smärtsamt mot benet, aktiverar **flexormuskler** (för att dra in muskeln) och samtidigt inhiberar **flexor extensor** (sträcka ut) - Ju starkare stimuli desto starkare sammandragning **Central sensitisering modulerar smärta** - Om man går med smärta ganska länge kan det leda till central sensitisering, du sensitiserar ryggmärgen och hjärnan, dvs CNS, gör den extra känslig för stimuli  - Under normala tillstånd, svarar nociceptorn på olika saker, AP går in till (i vissa fall) projektionsneuron. Samtidigt finns neuron som har med beröring och göra t.ex. fjäder händer bara i beröringsbanan ej i nociceptorn - Om man har en långvarig aktivering av nociceptorn, börjar synapsen som förmedlar info till nästa neuron att börja växa starkare, blir extra känslig, det som var nociceptivt och smärtsamt blir ännu mer smärtsamt. Det som ska ligga där och dämpa nervsystemet blir ej lika starkt nog. **Hyperalgesi** = Ökad smärta av ett normalt smärtsamt stimuli. - Under de processer när de växer sig starkare, så kan kretsarna växa i ryggmärgen, blockeringen som ligger från beröring till smärta försvinner. **Allodyni** = Smärta orsakad av ett stimuli som normalt inte är smärtsamt (t.ex. beröring vid solskada, inflammation) - Oftast sker hyperalgesi och allodyni samtidigt, kan göra lite åt hyperalgesia men svårt mot allodyni **Synapsen i dorsalhornet** - Synapsen i dorsalhornet är viktig för att transmissionen i denna synaps (omkopplingsneuron) kan uppregleras plastiskt. - Har olika transmittorer som glutamat och neuropeptider, bl.a. SP (substans P) uttrycks i samma nervfibrer - Glutamat-receptorer: AMPA och NMDA - Vid vanlig C-fiberuppkoppling så frisätts glutamat som binder in till AMPA-receptorn så att natrium strömmar in. Men vid intensiv aktivering så binder de även in till NMDA och då strömmar kalcium in. Denna uppreglering gör att vi kan uppleva kraftig smärta trots lite perifert stimuli. Detta kallas för hyperalgesi. Ibland uppstår fel i detta system och kronisk smärta uppstår - Upprepad aktivering av synapsen kan leda till Wind-up, synapsen blir lite uppvarvad - Hyperalgesi och allodyni ligger bakom det. **Wind-up**  - Kvarstående aktivering på segmentell nivå. Det postsynaptiska neuronet har en ökad retbarhet. Kalciumhalten är ökad i postsynapsen vilket i flera steg leder till ökad effektivitet hos den vanliga glutamatreceptorn (AMPA) - Efter att synapsens nociceptorer har blivit stimulerade kan det leda till ännu mer aktivering i receptorerna, mkt lite krävs för att sätta igång synapsen, får en ökad aktivitet - Blockering av NK-1 hindrar smärta för möss men funkar ej för människan. - **Wind-up** är en progressiv ökning av antalet AP som framkallas per stimulus som inträffar i dorsalhornsneuroner. **"Dubbla smärtupplevelsen"** - Om jag slår in knät, får snabbt känsla av smärta och sen en molande känsla av smärta - Detta beror på att vi har A-delta fibrer som är lite snabbare med att tala om den snabba skarpa känslan som också sätter igång reflexsystemet och sen kommer de långsamma C-fibrerna **Gate control teorin** - T.ex. om man gnuggar en kroppsdel som ömmar, massage, blåser på bränna, TENS etc. så aktiveras beröringsreceptorer - Aβ-fibrer går upp medan Aδ, C-fibrer går in i dorsalhornet. **Kontroll av signalöverföring i uppåtstigande banor.** - Kallas för **gate-control teori**. Detta innebär att beröring dämpar smärta. Aβ-axon (som inte signalerar för smärta) har interneuron som står i kontakt med Aδ och C-fibrer projektionsneuron i spinothalama banan. Detta gör att smärta och beröring kommer tävla om samma neuron och beröring kommer att hämma smärtsignaleringen. Denna inhibering sker i vissa lamina i dorsalhornet i ryggmärgen. - Därför kan det vara skönt att ta på ett brännskadat område eller blåsa på det eftersom att det för en stund lindrar smärtan. Hela den här mekanismen är dock en hypotes.  **Smärthämmande faktorer:** - **Hjärnbarksnivå:** Lugn, förtröstan, glädje, hypnos, suggestion, positiv förväntan - **Hjärnstamsnivå:** Akupunktur, lågfrekvent TENS, muskelarbete, opioider, antidepressiva - **Ryggmärgsnivå:** Högfrekvent TENS (stimulerar Aβ-fibrer eller beröringsfibrer), massage, vibration, värme, kyla, opioider - **Perifer nivå:** Prostaglandinsynteshämmare (NSAID), lokalbedövning, hämmare av fria syreradikaler (Paracetamol), opioider **Kontroll från nedåtstigande banor** - Elektrisk stimulering i PAG (består av ett skikt av grå substans i mitthjärnan, påverkas från bl.a. hypothalamus och amygdala och kan i sin tur påverka medulla oblongata) i hjärnstammen ger smärthämning (djurförsök) 1. Vid aktivering med elektrisk stimulering av PAG i hjärnstammen så uppstår en nedåtstigande impuls som ger en kraftig inhibition av nociceptiva neuron på bland annat dorsalhornet. 2. PAG signalerar till rafekärnor och har kontakt med serotoninerga neuron (neuron som använder sig av transmittorn serotonin) och skickar signal till inhibitoriska neuron i spinothalama banan som hämmar överföringen. 3. I dorsalhornet så använder det inhibitoriska interneuronet substansen enfelkin (ENK) som signalsubstans. Enfeklin tillhör opioider och är släkt med morfin, och därför är morfin smärtlindrande. Morfin fungerar alltså som agonist i detta system. **Smärtmodulering** - Opioider påverkar de nedåtstigande banorna. - Börjar med en tanke, signaler skickas från hypothalamus, osv.... - Förväntan och inlärning - effekt på smärtupplevelsen - PLACEBO - "Jag skall behaga" **Hur aktiveras PAG ?** - Uppåtstigande banor till PAG: Spino-mesencephala banor - Afferent aktivitet från **ergoreceptorer** (en typ av muskel-receptorer) under muskelarbete kan aktivera PAG - Opioider kan också aktivera PAG **TENS -- transkutan elektrisk nervstimulering** 1. Lågfrekvent stimulering med högre stimuleringsstyrka som aktiverar muskler för att genom muskelkontraktioner aktivera ergoreceptorer ("stimulerat muskelarbete") - aktiverar **PAG** 2. Högfrekvent stimulering med lägre stimuleringsstryka som aktiverar **beröringsafferenter**. ("Gate control hypothesis"?) **F6 - Mun- och näshålans anatomi: Lukt- och smaksinnets** **fysiologi** *(Ingela Hammar)* ***Smaksinnet*** - Smaklökarna är lokaliserade främst på tungan, mestadels i kryptor på tungans yta - En **smaklök** består av flera smakceller med apikala mikrovilli. Smakceller är ej nervceller, men kan kommunicera med de. - Embryonala smaklökar differentieras vid födseln till smakceller (TRCs). - Regenereras livet igenom från epiteliala progenitorer - Smakcellerna i smaklökarna kommunicerar med **gustatoriska afferenta axon** - Om ett läkemedel minskar salivproduktion, då sköljs ej bakterier och annat bort, fastnar i smaklökarna, försämrar smaksinnet. **Näshåla/munhåla anatomi** - Hos människa förekommer smaklökar också t.ex. i gommen (munhålans tak) och i svalget - Medicin som tas nasalt kan smaka! - Munhålan och näshålan kommunicerar i pharynx; längs bak i svalget, där finns också smaklökar **Smaklökar** - Receptorer för de fem grundsmakerna finns representerade över tungans yta - Bitter (bäst på att känna igen), salt (viktig för saltbalans, vi blir saltsugna baserat på vårt saltbehov), sött, umami (smaken av proteiner, aminosyran; glutamat), surt (vill ej ha frätande och surt för slemhinnorna i svalget och matstrupen. Om man suger på citron, får mycket saliv - tänk på läkemedel som stoppar saliv) **Fem grundsmaker** - Protein/aminosyror, sött, bittert, salt och surt: de fem grundsmaker - Fler smaker - kandidater; Fettsyror? (förstärker) Vatten? (kanske) Stärkelse? Metall? - "Acid-sensing taste receptor cells (**TRCs**) that were previously suggested as the sour taste sensors also mediate taste responses to water" - "Genetic silencing of these TRCs abolished water-evoked responses in taste nerves" **Smakreceptorer** - **G-proteiner:** Umami, sött, bittert. - Stora molekyler, binder på utsidan, aktiverar G-protein, får en intracellulär kaskad - **Jonkanaler:** Surt, salt (Na+/Cl-) **Samma receptor - multipla uppgifter** - **Smakreceptorer:** sitter i en smakcell i en smaklök kopplad till gustatorisk afferent. - Smakreceptorer kan också vara lokaliserade utanför tungan med annan funktion än att generera en smakupplevelse - Salt -- epithelial sodium channel **(ENaC):** viktig för transepitelial natriumtransport - Smakreceptorer (G-proteinkopplade): Uttrycks i magsäck, tarm och pancreas - viktiga för matsmältning/aptit/insulinproduktion. - Bittra ämnen kan bidra till fördröjd tömning av magsäck -- skydd mot absorption av toxiska substanser? - Bitterreceptorer i luftvägarna -- trigeminus -- apné- nysning/hosta. - Umamireceptorer på spermier -- reglering av akrosomreaktion? - Dvs kan ha samma receptor men till olika uppgifter. **Aktivering av smakceller** 1. Aktivering av en smakreceptor på en smakcell leder till frisättning av ATP. 2. ATP diffunderar till intilliggande cell som i sin tur frisätter en signalsubstans (serotonin; 5-HT) 3. Signalsubstansen aktiverar smakfibrerna (afferenter) - Finns 2 celltyper: receptor (typ II) celler och presynaptiska (typ III) celler - Receptor (typ II) cell aktiveras av en stimuli och frisätter ATP, och aktiverar sen en annan cell (mha ATP) som sen kommunicerar med gustatoriska afferenten - Oftast är det endast en typ av receptor i en smakcell, så i en smaklök finns alla smaker representerade men en smakcell representerar endast en smak. - Dock överlapp i vissa celler: ex. sött + umami ( förstärkning?) - Det sura har kanske en annan väg, alltså att receptorcellen känner av umami, salt, sött och bittert medan den presynaptiska cellen känner av det sura, men ej 100%  **Smaksinnets organisation** - En cell = en sorts smakreceptor - Information från celler med samma sorts smakreceptor löper i axon separata från de axon som förmedlar information från andra smakreceptorer - **Labelled line** (för att skilja på smaker) **Central modulering av smak** - Aktivering av söt smak och bitter smak samtidigt leder till att upplevelsen av den söta smaken reduceras - Aktivering av nervbanor som förmedlar bitter smak kan modulera aktiviteten i de nervbanor som förmedlar söt smak - Feedback från cortex (bitter) kan förstärka bitter smak och reducera söt smak - Feedback från amygdala kan förstärka aversionen mot bittra smaker - Dvs det är svårt att dölja den bittra smaken då den är mycket dominant även om i liten mängd. Bitterreceptorer är mycket känsliga och aktiveras av låga koncentrationer. **Centrala projektioner** - Smakfibrerna löper via (omkopplingskärnan) **thalamus** (N VII, N IX, N X) till **primära gustatoriska cortex** lokaliserat i parietalloben/insula. Här genereras upplevelsen av smak. Thalamus Cortical förbindelse. - Finns omkopplingskärna eller synaps - som bearbetar och modulerar signalerna - Insula ger en känslomässig dimension, lägger emotionella värdering av upplevelse. - All smak är inte smak! - Capsaicin (TRPV1) /menthol (TRPM8): temperaturkänsliga (smärt-) receptorer. Aktivering medieras av N. Trigeminus. - Capsaicin aktiverar värme smärtreceptorer (TRPV1). - Mentol aktiverar köldreceptorer (TRPM8). - Så de aktiverar temperatur och smärtreceptorer men ej smakreceptorer. - Gustatoriska cortex slår på hela tiden, men insula och dopamin kan dämpas om man äter för mycket, eller allt för illa. ***Luktsinnet*** - **Olfaktoriska receptorceller** är nervceller som kan nybildas (omsättning cirka 12 veckor). - Åldrande: Långsammare omsättning av olfaktoriskt epitel, leder till färre celler. - Dvs ju äldre vi blir desto sämre blir vi på att nybilda dessa celler. - I bulben sker sannolikt främst reduktion av antal synapser. Ingen neurogenes (dvs process där neuroner nybildas) i bulben hos människor (till skillnad från hos t.ex gnagare och primater) - Så luktceller är nervceller med axon som kommer gå från näsan genom benet in till CNS. Har förbindelse mellan näshålan och CNS. Detta ställer stora krav på immunförsvaret då näshålan är smutsig. **Aktivering av odorantreceptorer** - odorantreceptorer har en enda dendrit där cilir finns i änden - om man aktiverar en perifer lokal receptor så får vi en lokal receptorpotential - ÖVERKURS: (motsatsen till det Bengt har pratat om) här är det överskott av klor intracellulärt så därför åker de ut, får depolarisering. **Odorantreceptorer** - Varje odorantcell uttrycker endast **en typ av receptor**. - Receptorcellerna är utspridda i olfaktoriskt epitel - Stor individuell variation (större än smak) mellan både genetiska variationer och uttrycksfrekvens av enskild receptor  **Hur kan vi skilja mellan olika dofter?** - En doftmolekyl -- flera receptorer - En receptor -- flera doftmolekyler - En doft -- aktiverar en unik kombination av receptorer - Doftigenkänning - mönsterigenkänning - En molekyl kan aktivera flera receptorer (det är samma receptorer varje gång) **Olfaktoriska bulben** - I varje **bulb** finns många **glomeruli**. - Varje **glomerulus** innerveras av många **mitralceller** - Olika receptorers axon leder till olika ställen (**glomerulus**) i den olfaktoriska bulben - Mitralcellers dendriter når glomerulus för just de receptorerna den står för  **Luktnerven (n. Olfactorius)** - Sitter på hjärnans undersida; Bulbus olfactorius - Mitralceller är själva bulben (grå substans) och axoner är andra delen (vit substans) **Mitralceller projicerar direkt till piriformcortex** - Mitralcellernas aktionspotentialer aktiverar pyramidcellerna, mest effektivt om de synkroniseras under en kort tidsrymd ( \ - **Adaptation I** (kortvarig - känner igen från andetag till andetag)**:** - Korttids-depression - Sekunder (dvs inom fåtal andetag) - Detektion av förändring i realtid Detekterar den nya lukten, t.ex. om har känt på kanel lukt nyss och luktar på en blandning av kanel och kardemumma, kommer bara känna av kardemumma lukten. - **Adaptation II** (långvarig - Varar timmar eller dagar)**:** - Långvarig (timmar/dagar) - Synaptisk plasticitet - Minnesfunktion **Sociala kemosignaler hos människa - feromoner** - **Feromoner** detekteras i vomeronasala organet (detekterar sociala kemosignaler som t.ex. rädsla). Saknas hos människa -- oklar mekanism - Människan kan ändå detektera feromonsignaler (t ex tårvätska, menstruationscykler, rädsla mm) - don\'t know hooooooooooow.... - Axillar-svett (pre-munta; anxiety) jämfört med träningsutlöst svettning; Aktiverar områden som bearbetar bl.a. emotioner och social kommunikation/empati → kan människor lukta sig till rädsla/empati? **Handskakning och doftdetektion** - Människor vidrör ofta sitt ansikte och luktar på sin hand - Människor hälsar på varandra genom att skaka hand - Sätt att överföra sociala kemosignaler? - Efter det att vi hälsat/skakat hand med någon ökar tendensen att beröra vårt eget ansikte **Samverkan mellan lukt och smak** - Både lukt och smak går sen till amygdala (lära oss) och sen till insula (bra eller ej bra). - Går också till oribitofromtal/prefrontal cortex. **F7 - Muskelfysiologi och Motorik** *(Johan Wessberg)* **Skelettmuskel** - Alfa-motorneuron ligger i ryggmärgen och hjärnstammen - Den motoriska enheten: ett alfa-motorneuron + de muskelfibrer (=muskelceller) som detta innerverar - Synaps mellan nervcell och muskelcell: **motorändplatta**, där används **Acetylkolin (ACh)** som transmittorsubstans  - Muskelns uppbyggnad: - muskelfiber = muskelcell - myofibril - sarkomer - myosin (tjocka filament) - aktin (tunna filament) - Dessa filament sitter mellan vad som kallas för "Z-skivor". Mellan dessa skivor så överlappar filamenten varandra och själva området mellan skivorna kallas sarkomerer. Aktinet och myosinet kan då glida in och ut, på så sätt sträcks och komprimeras muskeln - Uppbyggs buntvis för att bilda större och större enheter. **Aktionspotential** 1. Alfa-motorneuron skickar nervimpulser till motorändplattan och då händer något i muskelcellerna, kan leda till depolarisering och AP. 2. Depolariseringen i motorändplattan leder till en aktionspotential i muskelfibern. 3. Aktionspotentialen i muskelfibern leder i sin tur till att kalcium frisätts inne i fibern (från det s.k. sarkoplasmatiska retiklet). - **Kalcium krävs för att myosin ska kunna binda till aktin, varvid kontraktionen startar** 4. ATP ger energi i kontraktionen, och krävs för att myosinet ska släppa från aktinet. - Myosin har utskott (myosinhuvuden) åt alla håll, som tar tag i aktinet och börjar dra. - Tjocka filamentet med ett myosinhuvud får tag i aktinet; det tunna filamentet och drar, tar tag i ett nytt ställe och drar, osv. Då åker muskeln ihop - För denna process krävs alltså **kalcium** för att myosin ska binda och det krävs även **ATP** för att få loss energi genom att ATP bryts till ett fosfat och ADP. - (OBS! Behöver ej kunna troponin och hur man tar bort filamenten från vägen, dvs inga detaljer) - Hur själva kontraktionen går till: 1. ATP klyvs till ADP och P men förblir associerad med myosinhuvudet 2. Myosinhuvudet släpper fosfatet och binder därmed hårdare till aktinfilamentet 3. Myosinhuvudet genomgår en stor konformationsändring 4. ADP frisätts och en ny ATP binder till myosinhuvudet, vilket får den att släppa tag i aktinet. - Finns inget ATP så stannar man i den kontraherade tillståndet eftersom ATP krävs för att myosin ska kunna släppa aktin. Detta är förklaringen till rigor mortis (likstelhet). - När vi rör muskeln utan att utöva en kraft sker det precis som ovan beskrivit men när vi ska utöva en kraft t.ex. lyfta något tungt kommer myosinhuvudet binda in och stå och dra lite och sedan ta ett nytt tag och sen dra lite igen. **Muskelstyrkan påverkas av olika faktorer** 1. **Muskelstyrkan påverkas av muskelns längd:** muskeln är starkast vid en viss längd, dvs då sakromeren har en viss längd, ett ställe där myosinhuvuden kan komma in så bra som möjligt, ett optimalt ställe där det överlappar optimalt 2. **Muskelstyrkan påverkas av hur fort muskeln drar ihop sig:** Ju snabbare muskeln förkortas, desto mindre kraft kan muskeln utveckla, kan gå olika fort vid muskelkontraktion, ju fortare dragning/kontraktion ju mindre kraft muskeln kan utveckla och desto svagare muskel. Ju fortare det går desto mindre tension. Dvs kraften minskar med ökad kontraktionshastighet. - **Koncentrisk kontraktion**: the muscle tension rises to meet the resistance then remains stable as the muscle shortens. Muskeln förkortas och blir svagare - **Isometrisk kontraktion:** ingen muskellängdsförändring sker (mycket starkare), eller en långsam rörelse, fler myosinhuvud som jobbar här än i koncentrisk aktion. Sker när man t.ex. håller i något och försöker lyfta det. - **Excentrisk kontraktion:** när muskeln förlängs, muskeln brukar ej jobba när den förlängs, men här handlar det om när muskeln förlängs trots att de jobbar, hur händer detta, borde ju bli kortare? När ett motstånd är för stort att muskeln ej klarar av det då dras muskeln ut, då blir kraften/tensionen ännu större. Muskeln här är som allra starkast då den jobbar mot ett så stort motstånd att den faktiskt dras ut. (t.ex. hoppa) Kan skada sig pga stor belastning. Belastningen den utsätts för gör att den blir ännu starkare. **Nervsystemet reglerar kontraktionskraften i muskeln genom summation och rekrytering** - Hur går det till när nervsystemet styr musklerna? 1. **Summation:** Hur ofta skickas AP? Ökad frekvens i aktionspotentialerna ger större kraft. När motorneuronet skickar en nervimpuls, blir ny AP i muskelcellen, sen får vi en kraft och så går det över då kalcium som frisläpptes kommer att sjunka snabbt igen. Om nervcellen skickar AP tätare i tiden då börjar det klättra upp till en högre nivå och går aldrig ner emellan, har och göra med kalciumkoncentration som kommer öka lite mer för varje gång, så den går upp men hinner inte åka tillbaka (finns kalcium hela tiden). Så finns kalcium och ATP då hålls det på hela tiden. Så ju oftare AP skickas desto större kraft. Först när summation sker aktiveras alla myosinhuvuden. 2. **Rekrytering:** välja vilka nervceller som ska användas, ju fler motorneuron som aktiveras desto starkare och större kraft (finns ju 0-100st att välja emellan). Det är att aktivering av ett större antal motoriska enheter ger större kraft. - Det finns olika typer av motoriska enheter eller muskelfibrer. Dessa aktiveras alltid i samma ordning, de mest uthålliga enheterna (Typ I) aktiveras först, därefter aktiveraas typ IIA som är lite starkare och sist aktiveras de mindre uthålliga men starkare motoriska enheterna (Typ IIX). Då det finns olika typer av motoriska enheter: - **Typ I:** uthålliga röda muskulaturen (röd = outtröttligt, använder mycket syre), det första som man använder vid rekrytering, ej så starka - **Typ IIA:** är ett slags mellanting av Typ I och Typ IIX - **Typ IIX:** ej uthålliga (håller i ca 1 min), använder sig av dålig aerobisk metabolism, är de starka vita muskelfibrerna (vit = utröttlig). Används vid kortvarig styrka och ger massa mjölksyra. - Dvs det finns 2 sätt att reglera muskelkraften: - antingen skicka AP tätare för att få mer kraft; summation - Rekrytering; du har 100 st neuron att jobba med, kan välja hur många **De motoriska systemen** - Framför centralfåran ligger det området som styr våra rörelser och motorik. - Allt som ska upp till hjärnan går vi thalamus - I det motoriska systemet är många delar involverade där många system samverkar. Det finns en hierarkisk organisation samtidigt som det är parallellkopplat. Det är många saker som sker samtidigt men cerebrum står överst. - Hjärna till hjärnstam till ryggmärg är den vanliga vägen som leder till rörelse. - Basala ganglier och cerebellum är hjälpsystem för att koordinera rörelser. **Proprioception** Finns ett muskelsinne = **proprioception** som består av dessa två delar: 1. **Muskelspole signalerar muskellängd:** - Muskelspole signalerar hela tiden hur långa musklerna är och hur vi ser ut. 2. **Golgis senorgan signalerar muskelkraft:** - Golgis senorgan sitter i övergången mellan muskelfibrer och senan. Har ett annat muskelsinne som signalerar hur mycket man ska dra och ta i **Reflexer** - Reflexer finns i ryggmärgen, det finns en förprogrammerad koppling mellan nåt av sinnessytemena och muskelkontraktion - **Reflexer =** kopplingar som ger omedelbart motoriskt svar på retning eller signal av ett sinnesorgan, stereotyp (= alltid samma) och är "förprogrammerad", dvs medfödd - Dock finns det många liknande 'motoriska svar' som är inlärda funktioner (inte förprogrammerade) **Sträckreflexen** - **Mono-synaptisk:** en enkel loop där en afferent nerv med sträckreceptor/mekanoreceptor i en skelettmuskel känner av förändringar i muskelns sträckning. Ia-afferenterna kopplas till samma muskels alfa-motorneuron. - Normalt sett en svag reflex. Hjärnan inhiberar via nedåtgående banor. Hade reflexen varit mycket stark då hade den hållit emot även om man bara sträcker sin hand lite för stark. Därför är sträckreflexen en svag reflex då hjärnan inhiberar reflexen så att den blir nedstängd. - Reflexer ska i normala fall vara nedtryckta, alltså ska de snabbt kunna stängas av eller inhiberas via descenderande bansystem. - Försvagade reflexer: tecken på skada på nerven - Förstärkta reflexer = **spasticitet.** Inhibitionen från hjärnan kan minska, t.ex. efter stroke. Om man får en skada då kan man få spasticitet och förstärkta reflexer då inhibitionen har försvunnit - SENAN HAR EJ MED REFLEX ATT GÖRA 1. Slår på senan (har inget med senan och göra), bara ett handtag som man trycker på 2. Muskeln måste ta vägen någonstans, alla muskelspolar i muskeln kommer samtidigt känna av det, skickar impuls till ryggmärgen och hjärnan 3. När muskeln skickar signal till hjärnan går det samtidigt en signal till alfa-motorneuron i ryggmärgen och härifrån skickas en signal tillbaka till muskeln 4. Signalerar ner igen till muskeln och som drar ihop sig. **Flexorreflex och korsad extensorreflex: exempel på skyddsreflexer**  - Flexorreflex och korad extensorreflex är smärtutlösta reflexer - När vi känner smärta i handen (exempelvis skär oss eller bränner den) så drar man undan armen på ett väldigt stereotypiskt sätt. Det är signaler från ryggmärgen som styr. Ryggmärgen räknar då inte ut något i detalj men genererar den rörelsen med hela armen som kallas för **flexorreflex**. Dvs det är Smärtsignaler från handen som signalerar till musklerna att dra ihop sig. - Också förprogrammerad och stereotyp - Samtidigt som vi drar bort armen med den skadade handen så kommer den andra armen att sträckas ut. Detta för att vi ska hålla balansen bättre, så den hålls upp av andra armen (tänk på fyrfota djur). Detta kallas för **extensorreflex**. **Descenderande bansystem: Kortiko-spinala banan ("Pyramidbanan")** - Går från cortex till ryggmärgen - Får en "Pyramidkorsning" - Viktig för: - **ej väl inlärda rörelser**, om man måste fokusera på sin motorik - **handmotorik**, t.ex. när man rör det ena fingret mot det andra. Fraktionerad handmotorik= rör ett finger mot ett annat. - Denna bana är känd för sina unika direkta kopplingar från cortex till alfa-motorneuronen (men detta utgör bara någon procent av hela banan!) då många andra banor har massa neuronkopplingar emellan. - I ett experiment: Inget tum-fingergrepp efter skada på pyramidbanan **Descenderande (nedåtgående) bansystem: Hjärnstamsbanor** - Kallas även för hjärnstamsbanor eftersom många utgår härifrån. Får en signal från cortex som går via hjärnstammen - I hjärnstammen finns ett gäng med banor som är mycket viktiga för våra rörelser ner till vår ryggmärg och som hjälper till med olika typer av motorik. Dvs parallellela banor med olika funktioner:  - **Mediala banor:** - Finns flera stycken mediala banor: 1. Vestibulospinal tract 2. Reticulospinal tract 3. Tectopsinal tract - Går nära ryggraden/mittlinjen - viktiga för: - kroppshållning, balans - styrning av muskler nära medellinjen ("axiala" muskler) - **Laterala banor:** - Går mha hjärnstammen via rubrospinalabanan - viktiga för: - viljemässig motorik som är väl inlärd, som vi själva gör utan att behöva tänka mycket på det. **Motoriska kortexområden** - **Primär motor cortex är viktig för att utföra och planera våra rörelser**. Ligger framför sulcus centralis. - Skada på höger sida ger nedsatt förmåga av vänstra kroppsdelen att utföra rörelser och vice versa. (Men påverkar ej reflexer) - Finns bild på registrering av PET vid en viljemässiga rörelser (mäter lokalt blodflöde i hjärnan, isotopteknik) **Cerebellum: tre funktionella delar** - lillhjärnan har många nervceller för att kunna utföra motorik - Finns 3 olika funktioner i systemet: - Utförande - **Spinocerebellum**; viktig för motorik, signaler går via laterala descenderande banor - Planering - **Cerebrocerebellum** (lateral hemisfär); signaler härifrån går till motorkortex och premotor cortex. - Balans, ögonrörelser - **Vestibulocerebellum** - Cerebellum hjälper till att fintrimma motoriken. Vi kan utföra en rörelse utan cerebellum men den kommer att sakna precision. **Symtom på lillhjärneskada: Samlingsbegrepp ATAXI** - **Dysmetri** = fel storlek på rörelser, fel fart, felprogrammerade försöker. Man kan göra rörelser men de blir ej som man har tänkt sig, blir ej förlamad, men rörelsen blir ej perfekt. - **intentionstremor =** skakningar under rörelser - **svårt att ändra rörelseriktning (adiadochokinesi):** kan ej snabbt sätta ihop en rörelsemönster, har svårt att byta från dra till att ej dra fort. - **Ataxi** svårt att få ihop rörelsemönster och rätt storlek på rörelsen - Dvs skador på cerebellum leder till typiska symtom med samlingsnamnet; ATAXI. Man får dysmetri. Man försöker att korrigera felet men även det blir felaktigt kalkylerat och man får skakningar. Talet blir också påverkat och blir väldigt stötigt/hoppigt. Det kan även vara svårt att starta en rörelse eller att ändra riktning på den. **Basala ganglier** - (Thalamus;omkopplingscentral påverkar i sig inte motoriken men signaler går alltid igenom här) - Basala ganglier/striatum ligger djupt in i hjärnan, en på vardera sida. - Får dopamin (en signalsubstans som skickas mellan hjärnceller) från substantia nigra. - Några kända sjukdomar beror på basala ganglierna: - **Parkinsons sjukdom:** utvecklas när cellerna i basala ganglierna som tillverkar dopamin dör. Utvecklar: - hypokinesi (=rörelsefattigdom; man får svårt för att starta rörelser och när de väl kommer är de mycket små) - rigiditet/stelhet - tremor = skakningar, i vila - Man kan alltså inte röra på sig ordentligt när man vill och man utför många ofrivilliga rörelser. - Man tror att basala ganglierna kontrollerar när och hur rörelser ska komma - **Huntingtons sjukdom (chorea):** degenerativ genetisk sjukdom. Utvecklar: ofrivilliga rörelser och demens - **Athetos:** utför ofrivilliga långsamma rörelser - **Hemiballism:** (likt parkinsons) utför ofrivilliga rörelser av kroppsdelar - **Tics:** får muskelryckningar och utför upprepade ofrivilliga rörelser - **Tourettes syndrom:** är verbala tics, dvs ofrivilliga ljud som ibland kan vara hela ord och meningar **Motoriska kontrollstrategier: Balansen** 1. **Planering:** - Vi försöker alltid att korrigera balansen strax innan eller samtidigt som vi utför en rörelse. - Detta är komplicerat och kräver många motoriska kretsar och funktioner. - Fördelen med detta är att det är snabbt och ger stabilitet. - Nackdelen är att det ibland blir fel som exempelvis när en spårvagn startar 2. **Posturala motoriska svar:** - Signaler från sinnesorganen leder till muskelkontraktioner som upprätthåller balansen. - balansorganen, synen, proprioception - Till exempel så kontraheras vadet, lår och rygg när vi svajar framåt. - Nackdelen är att vi alltid är "ett steg efter", men det behövs ändå ifall vår planering inte blir rätt. - Även detta är en avancerad funktion och kan anpassas till omständigheterna (dvs. blir starkare eller svagare om den behövs/inte behövs; en av lillhjärnans funktioner) **F8 - Kognitiva Funktioner** *(Sergei Perfiliev)* **Kognitiva funktioner är grund av mänskligt beteende** - **Kognitiva funktioner** handlar om hur vår hjärna hanterar information. Det handlar bland annat om att minnas, planera, analysera, förstå och använda språk. Helt enkelt väldigt viktiga funktioner för att vi ska kunna klara oss i vardagen **= Exekutiva funktioner** - Med kognition avses förmågan att inhämta kunskap genom tänkande, erfarenhet och med hjälp av sinnesorgan - Kognitiv kontroll anses traditionellt vara kopplat till medvetandet och fri vilja - Det råder en flytande gräns mellan vår och djurens kognitiva förmåga, men förmågan att kommunicera mha språk, grafiska tecken och ritning är unikt mänskliga. - Det mänskliga nervsystemet skiljer sig också mycket från djurens i storlek. Människan har en stor hjärna, men det finns djur som har större hjärnor både i volym och vikt. Dock finns det en kvot mellan hjärnstorlek och kroppsstorlek, encephlizations kvoten, där katt används som nollpunkt. Denna kvot visar att människan har mycket större hjärna i förhållande till kroppsvikt än andra djur och vi har även största antalet nervceller. **Paradigmskifte - Ett revolutionärt byte av vetenskapliga tankemönster och förebilder** 1\. Hjärnan liknar inte digital dator. 2\. Hjärnan är en modifierbara dynamisk självorganiserande systemet. 3\. Kroppen och hjärnan samarbetar - kroppen kan modifiera kognition. 4\. Neuronala nätverk är den enda underliggande mekanismen för alla typer beteende från reflex till tänkande. 5\. Alla mentala fenomen är produkter av neural aktivitet. 6\. Medvetandet genereras för sent för att vara orsaken till beteendet. 7\. Fri vilja är en illusion. Vi är slavarna av våra neurala kretsar. **Behöver beteende medvetande?** - Artificiella neurala nätverk är enkel kopia av verkliga neurala nätverk - Artificiella intelligens (AI): Google's artificial neural network can also make art work - Artificial neurons, which loosely model the neurons in a biological brain. Each connection, like the synapses in a biological brain, can transmit a signal to other neurons. **Vad styr vårt beteende?** - Hjärnan är utrustad med neurala nätverk för automatisk styrning av olika typer av motoriska handlingar. - Varje beteende reaktioner har sin egen neuronala representation - Alla mentala fenomen är produkter av neural aktivitet. **Hur hjärnan skaffar sig nya beteendemekanismer? (nya nätverk)** - Hjärnan är ett plastiskt och kontinuerligt modifierbart system - Kognitiva förmågan uppkommer och utvecklas genom aktivt interaktion med omgivningen. Denna interaktion skaffar nya underliggande neuronala mekanismer för kognitiva förmågan - Tennis player, Braille readers, string players have increased representations of the trained arm/hand. - Practice makes brain - Plasticity is experience induced. - Our brain is an imprint of the environment that we actively dealt with: the flow of experience gradually sculpts our brain, our brain shapes our mind! - Istället för att beräkna och planera bildar hjärnan en separat mekanism för varje ny reaktion. **From sensation to perception** - **Sensations** - insamling av information från omgivningen, dvs. detektering av stimuli och kodning dess fysiska parametrar - **Perception (varseblivning)** - tolkning av information (making use of the information). Perception kan vara tvetydig - den speglar omvärlden, men påverkas av: tidigare erfarenheter, vakenhetsgrad, uppmärksamhet, stress och motivation - **Stimuli analys:** insamling, bearbetning (kodning), tolkning - **Sensation förvandlas till perception via praktisk erfarenhet.** - Perception kan vara tvetydig och förvirrande. Den kan modifieras av motivation och av personlig erfarenhet. "We do not see things as they are, we see them as we are." **Hjärnan är en modifierbar och dynamisk självorganiserande system** - INSIGHT DURING SLEEP ("unrest at rest" ) - Insight - a clear, deep, and sometimes sudden underst