Fiziologia Neuronului și a Sistemului Nervos (1) PDF

FIZIOLOGIA NEURONULUI ȘI A SISTEMULUI NERVOS (1) Departamentul Stiinte Functionale Disciplina Fiziologie BFKTR  FUNCŢIILE GENERALE ALE SISTEMULUI NERVOS DETECŢIA SENZORIALĂ – procesul prin care neuronii traduc diverse forme de ener...

FIZIOLOGIA NEURONULUI ȘI A SISTEMULUI NERVOS (1) Departamentul Stiinte Functionale Disciplina Fiziologie BFKTR  FUNCŢIILE GENERALE ALE SISTEMULUI NERVOS DETECŢIA SENZORIALĂ – procesul prin care neuronii traduc diverse forme de energie în semnale neuronale PROCESAREA INFORMAŢIILOR – transmisia informaţiei în reţeaua neuronală – stocarea informaţiei = memoria – utilizarea informaţiei senzoriale pentru percepţie – procesele de gândire, învăţarea – planificarea şi implementarea comenzilor motorii COMPORTAMENTUL – totalitatea răspunsurilor organismului faţă de mediul său – poate fi: - un act intern (cunoaşterea) - un act motor (motilitatea sau răspunsul SNV)  COMPONENTELE CELULARE ALE SISTEMULUI NERVOS NEURONII – Celulele înalt diferenţiate, excitabile – Rol în: - recepţionarea - generarea IMPULSULUI NERVOS - transmiterea CELULELE GLIALE – Rol: - trofic - de susţinere pentru neuroni - de protecţie  NEURONUL DEFINIŢIE – este unitatea celulară structurală şi funcţională a sistemului nervos  NEURONUL STRUCTURĂ Corpul celular Nucleul cu un nucleol Citoplasma Prelungirile: Dendritele: − prelungirile scurte − Rol: recepţionarea impulsurilor nervoase − conducere celulipetă Axonul: − prelungirea unică a neuronului − conducerea impulsului este celulifugă  NEVROGLIA DEFINIŢIE: – componenta non-neuronală a sistemului nervos central şi periferic CARACTERISTICI: – nu generează, nu conduce impulsul nervos – nu formează sinapse – are capacitate de diviziune – sunt de 10 x mai numeroase decât neuronii – interdependenţă strânsă între neuroni şi celulele gliale CLASIFICARE: Macroglia − Astroglia − Oligodendroglia − Celulele ependimare − Celulele epiteliale coroidiene Microglia  POTENŢIALUL DE REPAUS NEURONAL Definiţie: diferenţa de potenţial în condiţii de repaus dintre: − Suprafața internă – electric negativă − Suprafața externă – electric pozitivă Valoare: - 60 mV → - 90 mV Factor determinant: repartiţia inegală a sarcinilor electrice de o parte şi de alta a membranei determinată de diferenţele de concentrație intracelulară şi extracelulară a ionilor: Na+, K+ şi Cl-  POTENŢIALUL DE ACŢIUNE NEURONAL DEFINIŢIE: modificarea rapid reversibilă a diferenţei de potenţial sub acţiunea unui stimul prag − la locul excitaţiei → membrana: − electric pozitivă la INTERIOR − electric negativă la EXTERIOR − manifestare a excitabilităţii neuronale → respectă legea “Totul sau nimic” VALOARE: +20 mV, +30 mV (amplitudine.:120 mV)  FAZELE POTENŢIALULUI DE ACŢIUNE NEURONAL 1. PREPOTENŢIALUL depolarizarea membranei până la valoarea prag (-55 mV) prin sumarea temporo - spaţială a potenţialelor locale corespunde cu permeabilizare parţială a membranei pentru Na+ sub acţiunea excitantului cu intensitate prag 2. POTENŢIALUL VÂRF (SPIKE) are două faze: depolarizarea repolarizarea  FAZELE POTENŢIALULUI DE ACŢIUNE NEURONAL DEPOLARIZAREA (-55 mV → +30 mV) creşterea bruscă a permeabilităţii membranei pentru Na+ (600 x) prin canale ionice de Na+ voltaj-dependente  influx de Na+ declanşarea unui circuit feedback pozitiv al influxului de Na+ prin care depolarizarea creşte influxul de Na+  activarea rapidă şi progresivă a canalelor de Na+ voltaj-dependente apariţia unui overshoot: de la 0 mV → +30 mV  FAZELE POTENŢIALULUI DE ACŢIUNE NEURONAL REPOLARIZAREA (+30 mV → -70 mV) revenirea potenţialului la valoarea de repaus oprirea influxului de Na+ prin inactivarea bruscă a canalelor de Na+ voltaj-dependente creşterea lentă a efluxului de K+ prin canale voltaj-dependente − debutează cu o întârziere de 0,3 msec din momentul atingerii potenţialului prag − atinge valoarea maximă (300 x) în momentul inactivării canalelor de Na+  FAZELE POTENŢIALULUI DE ACŢIUNE NEURONAL 3. POSTPOTENŢIALUL POZITIV (hiperpolarizarea) efluxul de K+ asigură restabilirea potenţialului de repaus  numărul de sarcini (+) care au intrat în celulă odată cu Na+ va fi egal cu numărul de sarcini (+) care părăsesc celula odată cu K+ efluxul de K+ scade lent determinând o uşoară hiperpolarizare a membranei (-80 mV)  activarea pompei Na+/K+ care restabileşte echilibrul electrochimic  FIBRA NERVOASĂ AMIELINICĂ Conducerea excitației prin fibra nervoasă variază dependent de: − Grosime − Structură − Temperatură Fibra nervoasă amielnică la animalele inferioare, conduce excitația cu 0,1-3m/s: − La cefalopode (calamar)-viteza de conducere: 25m/s→ axoni giganți amielinici (diam.: 0,5-1mm) − Viteza de conducere este direct proporțională cu diametrul fibrei − Conducerea excitației se realizează din aproape în aproape, prin curenți de depolarizare – curenți Hermann − Fibrele amielinice la om se întâlnesc în SNVS  CONDUCEREA EXCITAŢIEI PRIN FIBRELE AMIELINICE sunt fibre nervoase de tip C - subţiri (diametrul 0,5 – 1 m) şi cu viteza de conducere mică (0,5 – 2 m/sec) ETAPE 1. DEPOLARIZAREA LOCALIZATĂ apare la nivelul conului axonal care devine zonă activă − electric pozitivă la interior − electric negativă la exterior  CONDUCEREA EXCITAŢIEI PRIN FIBRELE AMIELINICE 2. APARIŢIA CURENŢILOR ELECTRICI LOCALI HERMANN între zona activă şi zonele adiacente  sarcinile pozitive înlocuiesc sarcinile negative, atât la exteriorul cât şi la interiorul membranei − zona activă se repolarizează şi se află în perioada refractară asigurând conducerea unidirecţională a excitaţiei − zona adiacentă atinge pragul pentru generarea unui nou PA CURENŢI LOCALI HERMANN  CONDUCEREA EXCITAŢIEI PRIN FIBRELE AMIELINICE 3. PROPAGAREA CURENŢILOR LOCALI HERMANN curenţii locali HERMANN se propagă din aproape în aproape pe distanţe de 16 - 60 mm (lungimea de undă a influxului nervos)  atingerea potenţialului prag generează un PA autopropagat viteza de conducere este redusă  există un număr mare de canale de “scurgere” de Na+/K+ consumul energetic este mare (Nr.  de pompe Na+/K+ activate)  FIBRA NERVOASĂ MIELINICĂ − Prezintă fibre nervoase de tip A - groase (diametru de 3 - 20 m) şi viteză de conducere mare (5 - 120 m/sec) − Prezintă fibre nervoase de tip B - subţiri (diametru 1-3 m) şi viteză de conducere mică (3 - 15 m/sec) − La om, fibrele motorii - viteza de conducere: 100m/s → dacă acești axoni ar fi amielinici → grosimea acestor axoni?  la animalele superioare → FIBRA MIELINICĂ − Conducerea excitației se face saltator, din nod în nod  CONDUCEREA EXCITAŢIEI PRIN FIBRELE MIELINICE ETAPE 1. DEPOLARIZAREA LOCALIZATĂ apare la nivelul conului axonal care devine zonă activă − electric pozitivă la interior − electric negativă la exterior  CONDUCEREA EXCITAŢIEI PRIN FIBRELE MIELINICE 2. PROPAGAREA EXCITAŢIEI este “saltatorie” de la un nod Ranvier la altul depolarizarea unui nod Ranvier determină: − propagarea electrotonică a depolarizării (curenţi ionici Stämpfli)  difuziunea Na+ prin axoplasmă până la următorul nod Ranvier − atingerea potenţialului prag  generarea unui PA autopropagat la nivelul următorului nod Ranvier 19  CONDUCEREA EXCITAŢIEI PRIN FIBRELE MIELINICE Viteza de conducere este mare: − teaca de mielină are rol de izolator electric − există un număr mare de canale de Na+ voltaj - dependente la nivelul nodului Ranvier − direct proporţională cu diametrul axonului mielinizat şi distanţa dintre noduri Consumul energetic este redus (Nr. pompe Na+/K+ activate) EXEMPLU: Cea mai groasă fibră nervoasă motorie mielinizată cu diametrul de 20 m va avea o viteză de conducere de 120 m/sec V (m/s) = 6  diametru axon (m)  TRANSMITEREA SINAPTICĂ DEFINIŢIE: − SINAPSA = ansamblul joncţional interneuronal care asigură transmiterea unidirecţională a imp. nervos excitator sau inhibitor CLASIFICARE: în raport cu: a. Natura segmentului de contact postsinaptic: − Sinapse interneuronale → axo-dendritice, axo-somatice, axo axonice − Sinapse neuromusculare → placa motorie b. Mecanismul prin care se face transmiterea sinaptică: − Sinapse chimice − Sinapse electrice c. Tipul de răspuns → pentru sinapsele chimice: − Sinapse excitatorii → permit propagarea potenţialului de acţiune − Sinapse inhibitorii → opresc propagarea potenţialului de acţiune  COMPONENTELE SINAPSEI Componenta presinaptică = terminaţia butonată a axonului − Vezicule mediator chimic Fanta sinaptica Membrana postsinaptică − Receptori mediator chimic  SECVENŢA FENOMENELOR TRANSMITERII SINAPTICE 1. Invazia butonului sinaptic de către influxul nervos 2. Eliberarea mediatorului în fanta sinaptică 3. Propagarea transsinaptică a influxului nervos 4. Acțiunea mediatorului chimic asupra receptorilor specifici ORGANIZAREA SISTEMULUI NERVOS  ORGANIZAREA SISTEMULUI NERVOS SISTEMUL NERVOS PERIFERIC Componenta senzorială: − Receptorii senzoriali − Neuronii primari aferenţi − Rol: detectează evenimentele din mediu Componenta motorie: − Neuronii motori somatici localizaţi în MĂDUVA SPINĂRII − NEURONII VEGETATIVI localizaţi în TRUNCHIUL CEREBRAL − Rol: generează mişcări sau secreţii glandulare  ORGANIZAREA SISTEMULUI NERVOS SISTEMUL NERVOS CENTRAL (SNC): Măduva spinării: organizare segmentară, metamerică conectată cu receptori şi efectori prin nervii spinali Creier - subdivizat în 5 zone 1. Mielencefal (bulb) 2. Metencefal (punte, cerebel) 3. Mezencefal 4. Diencefal (talamus, hipotalamus) 5. Telencefal (ganglioni bazali, cortex cerebral) Principalele componente anatomice ale creierului - secțiune mediosagitală  ORGANIZAREA STRUCTURALĂ ŞI FUNCŢIONALĂ A SCOARŢEI CEREBRALE Scoarța cerebrală este situată la suprafaţa emisferelor cerebrale. Clasificarea: se poate face după următoarele criterii: Filogenetic şi histologic: − Arhicortex (alocortex) − Paleocortex (juxta-alocortex) − Neocortex (isocortex) Anatomic: − Lobi − Circumvoluţii (girusuri) Particularităţilor structurale şi funcţionale zonale: − 47 de câmpuri sau arii brodmann Neurofiziologic: − Arii senzitivo-senzoriale − Arii motorii − Arii de asociaţie ORGANIZAREA STRUCTURALĂ ŞI FUNCŢIONALĂ A SCOARŢEI CEREBRALE  ORGANIZAREA STRUCTURALĂ ŞI FUNCŢIONALĂ A SCOARŢEI CEREBRALE La om ariile simetrice au funcții asemănătoare, dar ariile cu funcție integrativă superioară sunt asimetrice pe baza unui determinism genetic, emisfera stângă este mai frecvent dominantă în integrarea unor funcţii asociative psihice specific umane: EMISFERA DOMINANTĂ (MAJORĂ) − Perceperea şi înţelegerea vorbirii auzite şi scrise (componentă senzitivă) − Exprimarea verbală prin grai sau în scris (componentă motorie) EMISFERA NEDOMINANTĂ (MINORĂ) − Integrarea schemei corporale − Recunoaşterea spaţială − Ideaţia neverbală ORGANIZAREA STRUCTURALĂ ŞI FUNCŢIONALĂ A SCOARŢEI CEREBRALE  ARCUL REFLEX ELEMENTAR SOMATIC Structura arcului reflex elementar somatic − Receptorii − Calea aferentă − Centrii nervoşi − Calea eferentă − Organele efectoare  REFLEXELE MEDULARE SOMATICE După numărul de sinapse de pe traseul arcului reflex: − MONOSINAPTICE o singură sinapsă între neuronul senzitiv situat în ganglionul spinal şi neuronul motor situat la nivelul coarnelor anterioare − POLISINAPTICE prezintă pe traseul medular un număr variabil de neuroni intercalari activatori şi inhibitori  TIPURI DE REFLEXE MEDULARE Fig. 1 : Reflexul de flexie - apărare TIPURI DE REFLEXE MEDULARE Fig. 3 : Reflexul de extensie încrucișat Fig. 4: Reflexul rotulian  REFLEXE SOMATICE MONOSINAPTICE PROPRIOCEPTIVE Caracteristici funcţionale: − rapide, cu perioadă de latenţă foarte scurtă (1- 3 msec.) − fără postdescărcare − limitate ca suprafaţă − nefatigabile Clasificare: − Reflexul miotatic de întindere (de extensie) − Reflexul miotatic inversat − Reflexele osteotendinoase (ROT)  REFLEXELE OSTEOTENDINOASE (ROT) = contracţii musculare obţinute prin percuţia tendonului muscular şi excitarea organului tendinos Golgi ca receptor de întindere Cele mai importante reflexele osteo-tendinoase sunt: − Stilo-radial (C5-C6) − Bicipital (C5-C6) − Tricipital (C7-C8) − Rotulian (L2-L4) − Achilian (L5-S2)  REFLEXELE POLISINAPTICE - EXTEROCEPTIVE Caracteristici funcţionale: − Perioadă de laţenţă lungă (minim 12 msec) − Presupun fenomene complexe de iradiere, sumaţie, recrutare, postdescărcare, inducţie reciprocă − Sunt extinse ca suprafaţă − Sunt fatigabile Clasificarea principalelor reflexe: − Nociceptiv − Cutanate − Segmentare  REFLEXELE POLISINAPTICE - EXTEROCEPTIVE REFLEXELE CUTANATE − contracţia reflexă a muschiului declanşată de excitarea superficială a pielii Clasificare: − Cutanat abdominal − Reflexul cremasteriac − Reflexul cutanat plantar - semnul Babinski  REFLEXELE POLISINAPTICE - EXTEROCEPTIVE Reflexe intersegmentare: − sunt reflexele polisinaptice cele mai complexe − cuprind mulţi centrii medulari situaţi la diverse nivele Clasificarea reflexelor exteroceptive − Reflexul de păşire - stă la baza locomoţiei (mers, alergare) prin declanşarea succesivă şi alternanţa ritmică a reflexelor de flexie şi extensie la nivelul membrelor inferioare − Reflexul coordonare a mişcărilor mâinilor cu cele ale picioarelor în timpul locomoţiei − Reflexul de ştergere − Reflexul de scărpinare  FIZIOLOGIA TRUNCHIULUI CEREBRAL REFLEXE BULBARE REFLEXE PONTINE 1. Reflexele cardio-motorii şi 1. Reflexul lacrimal vaso–motorii 2. Reflexul salivator 2. Reflexele respiratorii 3. Reflexul corneean de clipire 3. Reflexele de tuse, strănut 4. Reflexul auditiv de clipire şi sughiţ 5. Reflexul auditivo - oculogir 4. Reflexul de deglutiţie 6. Reflexul oculo - cardiac 5. Reflexul de vomă 7. Reflexul masticator 6. Reflexul salivar 8. Reflexul de sugere 7. Sughiţul 9. Reflexul de mimică expresivă 10. Reflexul de respiraţie 11. Reflexul maseterin 12. Reflexul miotatic