Tema 1: Kanaler och nervfunktion (10 p)

Transkript

1 Nervsystemet TENTAMEN VT Tema 1: Kanaler och nervfunktion (10 p) I nervsystemet sker signalering över stora avstånd genom nervimpulser (aktionspotentialer) i nervcellernas axoner. Förutsättningen för att en impuls skall kunna uppstå är att det finns en potentialskillnad över cellmembranen i vila. För uppkomst av både vilomembranpotential och aktionspotential är förekomsten av olika jonkanaler i nevronets cellmembran nödvändiga. Både vilomembranpotential och aktionspotentialer kan i princip genererade på olika sätt med avseende på de kanaler som deltager och du har i ett forskningsprojekt upptäckt celler som sannolikt genererar aktionspotentialer med hjälp av Cl - -kanaler. 1. Redogör kortfattat för vilken typ av molekyl jonkanaler består av och ange den molekylära uppbyggnaden av jonkanaler. (2 p) Jonkanaler är uppbyggda proteiner (glyco-) ofta bestående av en eller flera subenheter (molekylvikt till D). De delar som ligger i lipidfasen är hydrofoba medan de delar som ligger mot extra- respektive intracellulärvätskan är hydrofila. Den intramembranösa delen av kanalen är uppbyggd av sk α-helix medan de delar som vetter mot vätskefaserna består av hydrofila aminosyreloopar. 2. Ange de två drivande krafter som påverkar joners passage genom jonkanaler. (1 p) Kraften pga koncentrationsgradienten dvs skillnanden i jonkoncentration mellan de två sidorna av membranen samt den elektriska kraften dvs spänningskillnaden mellan mambransidorna 3. Du mäter en vilomembranpotential som är ca 70 mv och finner att koncentrationen av K + och Na + joner är ungefär desamma som du lärt dig under neurokursen.. Redogör för vilken typ av jonkanal som sannolikt är viktig för vilomembranpotentialens uppkomst samt ange egenskaperna för en sådan kanal. (2 p) Sk K + läckkanaler dvs kanaler permeabla för K +. Dessa kanaler är öppna i vila. Brukar anges som icke gatade kanaler. 4. Antag nu att du i ditt forskningsprojekt, med patch clamp-teknik, uptäcker att organismens celler har ett relativt högt Cl - innehåll (50 mm). Den extracellulära Cl - koncentrationen antages vara densamma som för vanliga vertebrata celler dvs ca 150 mm. (E Cl = -28 mv) Samtidigt finner du att vissa celler i organismen har Cl - - kanaler som verkar vara spänningsberoende, dvs de öppnas när cellen hyperpolariseras för att sedan ganska raskt inaktiveras. Försök nu konstruera den typ av aktionspotential som uppstår om du i en experimentell situation hyperpolariserar cellen ca 20 mv. Vi antager att tröskeln för öppnandet av Cl - - kanalerna sker vid en hyper-polarisering av ca 10 mv. Cellens vilomembranpotential antages vara 70 mv. Försök också uppskatta ungefär den impulsamplitud som du skulle förvänta dig att finna. (Cellen antas ha mycket få spänningskänsliga Na+ kanaler.) (3 p) De aktionspotentialer som kommer att uppstå är depolariserande. Eftersom jämviktspotentialen för Cl - vid de angivna koncentrationerna är 28 mv kommer potentialen att gå mot detta värde när Cl - -kanalerna öppnas. Sannolikt kommer potentialen inte ända upp eftersom de inaktiveras så snart de börjat öppnas. Antag att de når 38 mv. Amplituden kommer då att bli från tröskel 80 till 38 dvs 42 mv. Repolariseringen kan som vanligt skötas av K + läckkanalerna som är öppna och där K + vid -38 mv går in i cellen.

2 Nervsystemet TENTAMEN VT Forts Tema 1: Kanaler och nervfunktion 5. Vid hög frekvens av de aktuella aktionspotentialerna skulle sannolikt Cl - -halten i cellen ändras. Ange hur. (1 p) Cl - -flödet vid 90 mv är riktat ut från cellen. Cellens Cl - - koncentration kommer alltså att minska. 6. Vilken typ av transportmekanism skulle vara lämplig för att kompensera för förändringar i Cl - -koncentrationen?.(1 p) Olika möjligheter för organismen kan tänkas utifrån kända typer. En pumpmekanism för Cl - in i cellen i utbyte mot tex HCO 3. Andra möjligheter med symportar i kombination med Na + och K + underförutsättning av liknande koncentrationer i dessa celler jämfört med normala vertebratceller. (Vettiga svar ger poäng). Tema 2: Synaptisk överföring (13 p) Nervceller kommunicerar med varandra vid specialiserade områden som kallas synapser. En typ av synaps kallas elektrisk och fungerar tack vare kanaler som förbinder nervcellerna. 1. Vad kallas dessa kanaler och hur är de uppbyggda? (2 p) The channels are called gap junctions. Each gap junction consists of two integral membrane proteins called connexons. Each connexon is formed by six subunits called connexins. A gap junction is formed by the coming together of two connexons, one in the membrane of the presynaptic cell the other in the membrane of the postsynaptic cell. The pores of the two connexons connect to one another creating electrical continuity between the two cells. 2. Nämn två funktionella skillnader mellan en elektrisk och en kemisk synaps (se nedan). (2 p) In the elctrical synapse transmission can be bidirectional, in other words the current can flow in either direction across the gap junction. In the chemical synapse the signal is unidirectional, it always proceed from the presynaptic neuron to the postsynaptic neuron. Another difference is that passive current flows across the gap junction almost instantaneous making transmission at the electrical synapse much faster than at the chemical synapse. De flesta synapser är kemiska. Vid dessa frisätts neurotransmittorer från speciella vesiklar i den presynaptiska terminalen. Många neuron kan frisätta olika typer av neurotransmittorer från samma nervterminal. Den vanligaste kombinationen av neurotransmittorer är en lågmolekylär eller klassisk neurotransmittor (t. ex. acetylkolin, GABA, dopamin, serotonin) och en neuropeptid. 3. Var i nervcellen syntetiseras dessa två typer av neurotransmittorer? (2 p) The synthesis of classic (low molecular weight) neurotransmitters occurs within the presynaptic terminal. The enzymes needed for transmitter synthesis are produced in the cell body and reach the nerve terminal via slow axonal transport. Neuropeptides synthesis is much like the synthesis of proteins and occurs in the cell body. A pre-propeptide is synthetised in the endoplasmic reticulum, transferred as a propeptide to the Golgi apparatus, packaged into vesicles in the trans-golgi network and transferred by fast axonal transport along the axon to the nerveterminal.

3 Nervsystemet TENTAMEN VT När en aktionspotential når den presynaptiska terminalen öppnas spänningsberoende kalciumkanaler. Den följande ökningen av intracellulärt Ca2+ leder till att membranerna hos neurotransmittorvesiklarna och den presynaptiska terminalen sammansmälter och neurotransmittor frisätts. Samtidigt återskapas vesiklar genom en specifik mekanism. 4. Vad heter denna mekanism och vilka proteiner involveras i processen? (2 p) The mechanism is called endocytosis. In the initial phase of endocytosis, the protein clathrin is assembled to form coated pits which induce membrane budding. Another protein, called dynamin, is responsible for the final "pinchingoff" of the membrane. Acetylkolin kan binda till och aktivera två olika typer av receptorer: den nikotinerga receptorn och den muskarina receptorn. Aktivering av dessa två receptorer i den postsynaptiska cellen kan öppna olika jonkanaler genom olika mekanismer. 5. Beskriv dessa mekanismer. (3 p) The nicotinic acetylicholine receptor is the prototypical ligand-gated ion channel. Two molecules of ACh bind to the two α subunits of the receptor-channel complex. This causes a conformational change which results in the opening of a channel selective for Na + and K +. Na + flows across the channel in the cytoplasm thereby causing an EPSP. The muscarinic receptor is a G-protein coupled receptor. Activation of the receptor causes activation of a G-protein which dissociates into α subunit and βγ dimer. The βγ dimer can interact with a specific type of K + channel and activate it. An alternative mechanism is that the activated G-protein stimulates adenylyl cyclase which increases the levels of camp thereby activating a camp-dependent protein kinase. The kinase, in turn, can phosphorylate various ion channels and modulate their activity. 6. Acetylkolinesterasinhibitorer är bland de mest effektiva gifter som finns. Hur fungerar de? (2 p) Acetylcholinesterase inhibitors, which include "nerve gases" such as tabun, sarin and soman, but also insecticide such as malathion, act by preventing the hydrolysis of ACh by acetylcholinesterase at sites of cholinergic transmission. Transmitter thus accumulate, and the action of ACh that is liberated by cholinergic impulses or that spontaneously leaks from the nerve ending is enhanced. Acetylcholinesterase inhibition in the neuromuscular junction promotes a persistent depolarization of the motor end-plate which ultimately leads to neuromuscular paralysis.

4 Nervsystemet TENTAMEN VT Tema 3: Smärta (8 p) En av de vanligaste orsakerna till läkarbesök är smärta. Givetvis kan smärta uppkomma och vidmakthållas på många olika sätt, men i kliniskt arbete brukar man kunna dela upp smärta i ett antal olika huvudtyper. Vilken typ av smärta som en viss patient lider av har oerhört stor betydelse för valet av behandling. 1. Välj två typer av smärta och förklara kortfattat vad som skiljer dem åt! (Ej de två typerna nedan.) (2 p) För full poäng krävs omnämnande av två av följande med korrekta förklaringar: -Nociceptiv smärta orsakas av aktivering av smärtreceptorer. -Neurogen smärta beror på skador i nervsystemet. -Idiopatisk smärta är av okänt ursprung (beror ej på någon av ovanstående mekanismer). -Psykogen smärta ses ibland vid allvarliga psykiska sjukdomar såsom psykoser och djupa depressioner. 2. Berätta om refererad och projicerad smärta och varför dessa begrepp är viktiga att känna till. (2 p) I båda fallen upplevs smärtan såsom kommande från en annan kroppsdel än den som faktiskt är upphov till smärtan. Detta har självklart diagnostisk betydelse. -Vid refererad smärta beror fellokaliseringen på konvergens av flera olika primära neuron på samma sekundära neuron i ryggmärgen eller på spridning av impulser via den sk Lissauerska banan. Exempel är smärta i armen eller halsen vid ischemisk hjärtsjukdom eller smärta i lår/knä vid sjukdomar i höftleden. -Projicerad smärta: Oavsett var längs en nerv som den aktiveras så upplevs smärtan såsom kommande från den struktur i periferin som nerven innerverar. Ett trivialt exempel är slag mot n. ulnaris vid armbågen, då smärtan ofta förläggs till handens ulnara delar. Studenter som sammanblandat refererad och projicerad smärta men i övrigt givit korrekta förklaringar har fått en poäng. 3. Berätta (rita gärna) om de bansystem som är viktiga för perception av smärta. (4 p). För full poäng krävs omnämnande av såväl afferenta som efferenta bansystem med kortfattad förklaring av deras funktionella roll. Om efferenta smärtkontrollsystem utelämnats medför detta 2p avdrag. 1p avdrag vid omnämnande av efferenter utan närmare förklaring av deras funktionella betydelse.

5 Nervsystemet TENTAMEN VT Tema 4: Synfunktioner (11 p) Du har tagit fram din gamla frimärkssamling och sitter och skärskådar ett märke (Gustav V, 55 öre ljusblått, ganska ovanligt). 1. Beskriv mekanismen för ackommodation till seende på nära håll. (2 p) Kontraktion av m. ciliaris --> avslappning av linsens upphämgningstrådar --> linsen antar mer sfärisk form --> större brytkraft. 2. Vilken del av näthinnan använder du sannolikt vid denna uppgift? Varför? (1 p) Fovea centralis. Upplösningen är här störst eftersom de receptoriska fälten är små (få receptorer/gangliecell). Dessutom färgseende. 3. Bilden på näthinnan ska nu omvandlas till nervimpulser i synnerven. Beskriv hur detta går till (i rimlig detalj). (4 p) Ljusinfall mot rhodopsin --> ned brytning till retinal och opsin --> aktivering av transducin (G-protein) --> aktivering av fosfodiesteras --> halten av cgmp ned -- > stängning av Na+-kanaler (avbrytande av moörkerström) --> hyperpolarisering av receptorcellen --> minskad frisättning av glutamat. För on-bipolärer: minskad hämning av biplären (depolarisation) --> frisättning av glutamat --> aktivering av gangliecellen (aktionspotentialer) --> nervimpiulser i synnerven. För off-bipolärer: minskad aktivering av bipolären --> hämning av aktionspotentialer från ganliecellen. 4. Synimpulserna fortleds i första hand till primära syncortex för att sedan analyseras i "högre" barkområden. Vilken informationsväg och vilka barkområden bör vara aktuella vid igenkännandet av Gustav V? (2 p) 4. Den ventrala vägen (ventral stream): P-ganglieceller --> parvocellulära lager i LGN --> V1 --> V2 --> V4 (bl a) --> nedre temporalloben. 5. Antag att ett annat frimärke lossnar på din albumsida och börjar glida nedför sidan. Informationsväg och aktuella barkområden i detta fall? (2 p) 5. Den dorsala vägen (dorsal stream): M-ganglieceller --> magnocellulära lager i LGN --> V1 (med riktningskolumner) --> V2 --> V3, V5 Tema 5: Den motoriska enheten (6 p) Centrala nervsystemet samspelar ständigt med periferin både avseende sensoriska och motoriska mekanismer. Förståelsen av hur detta samspel är uppbyggt och fungerar är givetvis av stor vikt såväl för forskaren som för den yrkesverksamme läkaren. Denna fråga fokuserar på kopplingen nervcell - muskel. 1. Definiera begreppet motorisk enhet. (1 p) Ett alfamotorneuron och de muskelfibrer det innerverar 2. Storleken på de motoriska enheterna skiljer sig åt. Vad har detta för funktionell betydelse? (1 p) De små motoriska enheterna (med få muskelfibrer) används för rörelser med hög precision (finmotorik). De stora används för grova rörelser med stor kraft. 3. Kraften i den motoriska enheten kan kontrolleras på två olika sätt. Vilka? (2 p) Frekvens (summation av enstaka muskelkontraktioner ger ökad kraft; 1 p) och Rekrytering (olika motoriska enheter aktiveras av olika stimuleringsstyrka; 1 p) 4. Vad är EMG? Uppkomstmekanismer? (2 p) Elektromyografi visar den elektriska aktiviteten (ej kraften) i en muskel (1 p). Aktiviteten kommer från aktionspotentialer som leds från motorändplattan ut till de kontraktila elementen (1 p).

6 Nervsystemet TENTAMEN VT Tema 6: Reglering av motorik på olika nivåer: Frukostbrickan på Mors dag. (12 p) Du skall överraska din mor på Mors dag med frukost på sängen. Du måste då bl a lyckas med att balansera frukostbrickan upp för trappan till andra våningen där mors sovrum är beläget. Kontrollen av din motorik i denna situation, liksom i övrigt, involverar ett flertal olika regioner/delsystem inom CNS. Man brukar tala om att det motoriska systemet är hierarkiskt organiserat. 1. Beskriv kort denna hierarkiska organisation. Rita gärna en schematisk figur. (2 p). Figur med motorcortex, hjärnstam, ryggmärg, basala ganglier, cerebellum, - med pilar som visar de olika hierarkiska nivåerna: 1.5 p. För full poäng (2p) krävs en kort förklarande text. 2. Redogör för den huvudsakliga, generella funktionen hos var och en av de olika regionerna/delsystemen vid kontrollen av motoriken. (5 p) De olika regionerna med resp huvudfunktion: Motorcortex: Primära motorcortex utförande av viljemässiga rörelser; Mediala preomotorcortex (=supplementära motorarean) programmering av komplexa rörelsesekvenser; Laterala premotorcortex planering av rörelser. Hjärnstammen: motoriska program för bl a andning, sväljning, tuggörelser. Viktiga centra för balansmotoriken. Ryggmärgen: motoriska program för lokomotionen; reflexer, t ex flexorreflexen, sträckreflexen; motorneuron utflöde till muskulaturen. Basala ganglierna: selektion av rätt motoriskt program, genom disinhibition. Cerebellum: koordination av olika typer av rörelser; korrektion och anpassning genom jämförelse mellan efference copy -signaler och sensoriskt feedback från rörelsen. (för full poäng krävs att alla fem regionerna och deras funktion kort beskrivits). 3. När du nu skall gå upp för trappan med frukostbrickan, kommer du givetvis att behöva utnyttja ditt balanskontrollsystem i hög grad: Du kommer att behöva anpassa dina rörelser på väg upp för trappan så att du bibehåller balansen hela tiden. Du utnyttjar då två principiellt olika reglermekanismer för balanskontrollen. Beskriv dessa mekanismer och deras funktionella betydelse (med exempel). (2 p) Feed-forward-mekanism: Anticipatorisk då man kan förutsäga situationen och förprogrammera en postural anpassning. Feed-back-mekanism: Utnyttjas vid plötslig, oförutsedd störning av balansen; Baseras på sensorisk återkoppling. (1p per mekanism). 4. När du nått upp för trappan kommer din (ostyrige) bror bakifrån och ställer plötsligt en blomvas på brickan. Du är oförberedd på detta, men lyckas ändå hålla kvar brickan utan att något trillar av. Här utnyttjar CNS en snabb, automatisk reflex. Vilken reflexmekanism är detta, hur fungerar den och vilken är dess funktionella betydelse? (3 p) Den monosynaptiska sträckreflexen (1p); Funktion: muskelspolens 1a-afferenter sträcks vid den plötsligt ökade belastningen och exciterar då motorneuron till samma muskel ökad kontraktionskraft (även inhibition av antagonisten via inhibitoriskt interneuron) (1p); Betydelse: Automatisk kompensation för förändrad belastning (1p).

7 Nervsystemet TENTAMEN VT Tema 7: Sympatiska nervsystemet (6 p) 1. Beskriv huvuddragen i sympatiska nervsystemets anatomiska organisation. (2 p) Preganglionära neuron i ryggmärgens sidohorn inom Th 1-12, L 1-3. Omkoppling till postganglionära neuron i sympatiska gränssträngen samt i viscerala o.a. ganglier samt till binjuremärgen. 2. Ange vilka två biogena aminer som frisätts vid signalering till effektororganen samt vilka huvudtyper av receptorer de verkar på. (3 p) Adrenalin och noradrenalin. Alfa 1 o. 2 receptorer; beta 1 o. 2 receptorer. 3. Ge ett exempel på där aktiviteten i sympatiska nervsystemet påverkas från högre delar av CNS (t ex hypothalamus). (1 p) Vid rädslereaktion (amygdala --> hypothalamus --> symp); vid temperaturreglering (värmeregleringscentrum i hypothalamus --> symp). Tema 8: Högre CNS-funktioner (8 p) Det centrala nervsystemet har en viktig uppgift i att reglera och anpassa människans aktiveringsnivå, både över dygnet och i förhållande till enskilda situationer. 1. Vilken eller vilka generella funktioner tros sömn ha för människan? (2 p) Restorativ och energikonserverande funktion, stimulerar immunsystemet och har betydelse för minnesfunktioner. Sömnen bidrar till att återställa CNS bränslenivåer, gör anabola hormoner aktiva och trycker ner katabola funktioner. Så många positiva effekter att det är svårt att veta vilken som är viktigast. 2. Beskriv en kognitiv funktion för vilken normal sömn är viktig. (1 p) Minne (konsolidering av minne), uppmärksamhet, reaktionsförmåga, exekutiva funktioner (dvs att planera, organisera, monitorer och korrigera beteenden) 3. Fysiologiska funktioner liksom en organisms generella aktivitetsnivå förändras över dygnet i så kallade cirkadiska rytmer. Vilken kärna i hypothalamus spelar den överordnade rollen som biologisk klocka? (1 p) Nucleus suprachiasmaticus 4. I hypothalamus finns en hel rad andra kärnor. Ge exempel på funktioner som styrs/regleras från hypothalmus. (2 p) Dygnsrytm, överordn. kontroll av ANS, överordn. kontroll av endokrina system, kroppstemperatur, vatten- och saltbalans, födointag, basalt sexuellt beteende, agrressivt beteende. 5. För att ett stimulus skall följas av ett aktivt beteende, till exempel flykt, behöver det uppmärksammas och värderas. Till exempel kan rörelser frysas samtidigt som situationen analyseras. Vilken subkortikal kärna är särskilt viktig i utvärderingen av emotionella stimuli? (1 p) Amygdala 6. Ett stimulus kan efter upprepad exponering leda till så kallad habituering. Beskriv kort innebörden av begreppet habituering. (1 p) Minskad reaktion/aktivet till ofarligt stimulus efter upprepad stimulering

8 Nervsystemet TENTAMEN HT Tema 1: Nervcellsmembranen (13 p) Nervceller har som alla andra celler ett cellmembran som avgränsar cellens inre mot det extracellulära spatiet. Nervcellens membran är fundamental för de funktioner som förknippas med neuron. Membranen består förutom av bilipidlagret också av ett stort antal varierande proteiner som är viktiga för neuronets funktionella egenskaper. Dessa funktioner innefattar uppkomst och upprätthållande av en potentialskillnad över membranet, impulsbildning, synaptisk funktion. 1. Man brukar ange att en membran har konduktans (alternativt resistans) och kapacitans (dvs membranet kan uppfattas som en kondensator). Vad innebär dessa begrepp och vilka membrankomponenter är ansvariga för dessa två egenskaper? (3 p) Jonkanaler ansvarar för konduktans dvs de är strukturer genom vilka joner kan passera och således leda ström. Kondensatoregenskapen (kaapacitans) är betingad av lipidfasen dvs förmågan att separera laddningar. 2. Du har på labbet tillgång till utrustning som gör att du kan mäta membranpotentialskillnaden mellan utsidan av cellen och insidan av en cell. Oavsett vilket värde du kan registrera, resonera hur en potentialskillnad kan tänkas uppkomma om samma slags joner finns på de bägge sidorna men i olika koncentration. (2 p) En potentialskillnad kan uppkomma genom i princip två faktorer: 1) att det finns en skillnad i koncentration mellan in- och utsidan av membranet av en speciell jon (tex K +, Na +, Cl - ) samtidigt som det finns en möjlighet för jonen att passera membranen genom tex en jonkanal (i fallet K + en K + -kanal). 3. Vilka krafter kan generellt verka på joner? (2 p) 3. En jon är en laddad partikel vilket innebär att förutom den kraft som skapas genom koncentrationsgradienten (diffusion) kan också det elektriska fältet skapa en kraft som påverkar jonen. 4. En typ av protein som finns i nervcellmembran (liksom i de flesta cellmembran) är sk jonpumpar. Vad karakteriserar en sådan pump och varför är det så viktigt att de finns i alla nervcellmembran? (3 p) 4. Ett exempel är den så kallade Na + -K + pumpen som transporterar Na + ut ur cellen och K + in i cellen mot deras respektive koncentrationsgradienter. Den är energikrävande och drivs med adenosintrifosfat (ATP). I många fall är den elektrogen (3 Na + ut 2 K + in). Pumpen stimuleras av en förhöjd Na + koncentration i cellen och av ett förhöjt K + utanför cellen. I de flesta membransystem är jonkanalerna (speciellt K + läckkanalerna) inte idealt permeabla utan läcker huvudsakligen K + men också lite Na + vilket innebär att cellen på sikt skulle ackumulera Na + -joner och vilomembran-potentialen skulle försvinna. Pumpen kompenserar för detta Na + läckage. 5. I samband med transmittorfrisättning är det av vikt att transmittorsubstansen kan elimineras så snabbt som möjligt. Detta sker bland annat genom enzymatisk nedbrytning i synaptiska spatiet men också genom sk upptagsmekanismer. Dessa har fått ökad betydelse inte minst när det gäller att utveckla nya farmaka. Ge exempel på en upptagsmekanism, vad karakteriserar den och hur drivs den? (3p) Upptagsfunktioner är speciella membranproteiner som brukar kallas symportar dvs koncentrations och spänningsgradienten för en viss jon, vanligen Na +, skapar den drivande kraften för att samtidigt ta med sig en annan molekyl. Exempel på molekyler som kan tas upp på detta sätt är GABA och glutamat, två vanliga transmittorsubstanser. (Glykos tas upp på samma sätt). Eftersom Na + joner på detta sätt läcker in i cellen måste Na + -K + -pumpen transportera ut Na + - jonerna igen. Dessa symportar brukar då kallas för sekundär aktiv transport.

9 Nervsystemet TENTAMEN HT Tema 2: Synaps (12 p) 1. I den presynaptiska delen av en kemisk synaps genomgår synapsvesiklerna en sk. "cykel" som återupprepas om och om igen (dvs de cirkulerar runt, runt). Beskriv kortfattat de olika huvudstegen I denna cykel (rita gärna) (4 p) För 4 p krävs att följande steg på något vis är beskrivna: 1 fusion med plasmamembranet; 2 lateral migration/diffusion av vesikelmembranet; 3 endocytos via klatrin/dynamin; 4 transport av den återbildade vesikeln tillbaka till frisättningsområdet. 2.Vid sjukdomarna botulism och stelkramp (=tetanus) är ett av stegen ovan blockerade. Beskriv vilket steg och varför (dvs vilken är den bakomliggande mekanismen som leder till blockaden). (2 p) 2. För 2 p krävs dels att det framgår att det är fusionen som är blockerad samt att detta beror på att Botulinus och Tetanus-toxiner verkar som proteaser som klipper av sk SNARE proteiner (synaptobrevin/vamp, syntaxin, SNAP-25, samtliga nödvändiga för fusionen). 3. Vid den postsynaptiska delen av en kemisk synaps kan olika neurotransmittorer aktivera av jonotropa receptorer och då generera "excitatory" eller "inhibitory" postsynaptiska potentialer (EPSPs eller IPSPs). Vilken faktor bestämmer om en jonotrop receptor kan generera EPSPs eller IPSPs (2 p) 3. Ionotropic receptors can be divided into two groups: one which is permeable to positively charged ions (mainly Na+ and K+) and whose activation results in membrane depolarization (EPSPs) via increase in Na+ influx; the other which is permeable to Cl- and whose activation results in hyperpolarization or repolarization (IPSPs) via increase in Cl- influx. 4. Det svar som genereras vid aktivering av en jonotrop receptor sker inom 1-2 msec. Svaret vid aktiveringen av metabotropa receptorer är betydligt långsammare. Vilket viktig klass av proteiner aktiveras via metabotropa receptorer och hur fungerar de? (2 p) 5. Beskriv de olika stegen som startar med stimulering av en metabotrop receptor och resulterar i aktivering av ett protein kinas.(2 p). 4 & 5. Activation of a metabotropic receptor results in the activation of a G- protein. The binding of the neurotransmitter to the receptor changes the confromation of the G protein, followed by dissociation into an alpha-gtp and a beta-gamma dimer. Both alpha-gtp and a beta-gamma dimer can regulate ion channels or enzymes. Following activation of specific enzymes such as adenylyl cyclase or phopholipase C second messenger molecules are generated which can in turn activate protein kinases (e.g. camp-dependent proten kinase, protein kinase C, etc.)

10 Nervsystemet TENTAMEN HT Tema 3: Nervsystemets utveckling (4 p) 1. Ur vilket anlag utvecklas nervsystemet och hur går den initiala differentieringen till? (2 p) NS utvecklas ur ektodermet. I första skedet sker en s.k. neuralisering av ektodermet utmed medellinjen och därmed uppstår neuralplattan [som därefter utvecklas till en fåra som med start mitt på successivt sluts till ett rör]. För 2 poäng krävs resonemang om de faktorer som inducerar bildningen (Spearman s knuta-notochord; induktion via dessa, ffa molekyler ur TGF-beta och FGF-familjerna samt Shh s) och hur den demarkeras från omgivande ektoderm [BMP signaleringen blockeras av noggin och chordin] för att undgå epitelialisering. 2. Förklara vad som avses med programmerad celldöd under utvecklingen av nervsystemet. I din förklaring skall också minst ett neurotrofin namnges och genom vilken mekanism nervcellerna dör. (2 p) För att uppnå en optimal innervationsgrad har naturen valt en strategi där ett tämligen stort överskott på nervceller bildas under den tidiga utvecklingen. Det antal nervceller som till slut blir kvar för innervationen av t.ex. en muskel (=målvävnad) beror på tillgången av neurotrofa molekyler (neurotrofiner) producerade av målvävnadens celler. Normalt räcker inte denna produktion till för att vidmakthålla alla nervceller som söker innervation, varför bristen på neurotrofin bestämmer det slutliga antalet nervceller. Under denna fas av nervsystemsutvecklingen är nervcellerna beroende av neurtrofin för sin överlevnad. Neurotrofiner som nerve growth factor (NGF), brain-derived neurotrofic factor (BDNF), neurotrofin-3 (NT3) och neurotrofin-4 (NT4) signalerar over tyrosinkinasreceptorer (trk s) och denna signalering är nödvändig för att motverka induktion av cellernas nedärvda självmordsmaskineri: apoptosen. Tema 4: Allmän sinnesfysiologi (6 p) Sinnesorganens allmänna uppgift kan sägas vara att omvandla stimuli (påverkan av olika slag) till elektriska impulser. Omvandlingsfunktionen (transduktionsmekanismen) är olika i olika sinnesorgan beroende på typen av stimulus. 1. Ange för en mekanoreceptor (t ex i huden) hur mekaniskt tryck ger upphov till aktionspotentialer i den afferenta nervtråden. (3 p) Mekanisk påverkan --> öppning av mekanokänsliga jonkanaler --> inströmning av Na+ (och Ca2+) --> depolarisering, dvs en receptorpotential --> elektroton spridning till närmaste nod --> öppning av spänningskänsliga Na+-kanaler -- aktionpotentialer. 2. Ange för en kemoreceptor (t ex en luktsinnescell) hur bindning av en odorant (luktämne) ger upphov till aktionspotentialer i den afferenta nervtråden. (3 p) För lukt: Bindining av odorant till en specifik receptor --> aktivering av Golf -- >aktivering av adenylatcyklas --> ökning av camp --> öppning av kanaler för Ca2+ och Na+ --> depolarisering som sprids till axon hillock hos luktneuronet --> aktionspotentialer För smak: smakämnen kan påverka jonkanaler direkt så att en depolarisering uppkommer --> frisättning av transmittorsubstans --> aktivering av smaknervtrådar.

11 Nervsystemet TENTAMEN HT Tema 5: Smärta (6 p) Estrid, 78 år gammal, har tidigare varit relativt frisk och medicinerar bara med diuretika för mild hypertoni. En vinterdag på väg till butiken halkar Estrid och ramlar på trottoaren, oförmögen att ta sig upp. Förbipasserande alerta individer finner henne vid medvetande men med smärtor från höft och knä på höger sida, varför man snabbt larmar ambulans. Vid ankomst till akutmottagningen konstaterar tjänstgörande ortoped att Estrid förefaller oskadad frånsett en svullnad lateralt högt uppe på högra låret samt att hon pga smärtor från höft och knä inte alls kan röra det högra benet. 1. För att kunna ge en korrekt smärtbehandling (vilket Estrid förstås behöver innan röntgenundersökning) måste man veta vilken typ av smärta patienten lider av. Vilken typ anser du att det sannolikt rör sig om i Estrids fall? (1 p) Nociceptiv smärta. 2. I Estrids fall konstaterar man med hjälp av slätröntgen en höftfraktur. Berätta översiktligt om de mekanismer i området för en vävnadsskada som gör att vi uppfattar smärta! (3 p) Nociceptiv smärta beror på aktivering av specifika smärtreceptorer. Dessa kan aktiveras av direkt mekanisk stimulering men också av en mängd kemiska mediatorer som frisätts i skadeområdet. Bland dessa återfinns prostaglandiner och leukotriener (som bidrar till aktivering, sensitisering och vasodilatation i skadeområdet). Aktivitet i afferenta nervtrådar kommer också via sk axonreflexer att leda till frisättning av bla substans P och CGRP, vilka bidrar till den inflammation som uppkommer runt en skada. Fortledning av smärtimpulser sker via A-delta och C-fibrer. 3. Förutom smärtor i skadeområdet (höften) hade Estrid också smärtor i resten av låret och på knäet. Dessa kroppsdelar såg oskadade ut vid röntgenundersökningen. Hur tror du att dessa smärtor uppkom (hon slog sig inte på knäet vid fallet)? (2 p) Vid patologiska processer i höftregionen förekommer ibland sk refererad smärta i knäregionen. Denna ska skiljas från projicerad smärta som ses vid nervskador (i och för sig kan man ju tänka sig en nervskada i samband med fallet, men detta hör inte till vanligheterna, varför vi bortser från denna möjlighet här). Refererad smärta anses bero på konvergens av flera nervtrådar på samma sekundära neuron i ryggmärgens bakhorn, alternativt på spridning av impulser via den sk Lissauerska banan.

12 Nervsystemet TENTAMEN HT Tema 6: Hörsel (6 p) Ludwig van Beethoven ( ) föddes som ett normalhörande barn. Omkring 1797 drabbades han emellertid av en hörselnedsättning som efter 20 år ledde till svår hörselnedsättning. När han spelade piano kunde han höra via en pinne som han placerade mellan pianot och mitten av sin panna. Hans audiogram visade nedsatt hörsel med 60 db vid låga frekveneser, men han hade normala otoakustiska emissioner (dvs aktivitet från de yttre hårcellerna). Rinnes prov visade sig vara negativt från både vänstra och högra örat. 1. Hade Beethoven problem med luftledd eller benledd ljudöverföring? Motivera svaret. Vad är en sannolik orsak till den försämrade funktionen? (3 p) Ljudöverföringen via trumhinnan och hörselbenen (luftledningen) är försämrad. Sannolika orsaker till den försämrade funktionen kan vara otoskleros, infektion i mellanörat, tumör etc. 2. Förklara varför han kunde höra pianot med en pinne. (1 p) Han kunde höra pianot med en pinne via benledning. Signalen från benlett ljud når innerörat genom skallbenen och kan ge upphov till ett flöde i innerörats vätskesystem och därigenom stimulera hårceller. 3. Vilka förändringar kan man förvänta sig att han hade i hörselcortex? Motivera svaret. (2p) I hörselcortex finns det en tonotpisk organisation. Eftersom Beethoven hade nedsatt hörsel vid låga frekvenser kan man tänka sig att kolumner för låga frekvenser har minskat och kolumner för högre frekenser har ökat (plasticitet).

13 Nervsystemet TENTAMEN HT Tema 7: Spinala reflexer (8 p) Den monosynaptiska sträckreflexen kan användas diagnostiskt av läkaren. 1. Hur förändras reflexen vid en central skada? (1 p) Oftast ses en stegrad reflex. Mekanismen är inte helt klarlagd, men troligtvis beror stegringen på att en central hämning försvagas. (Initialt kan en minskad reflex noteras på grund av s.k. spinal chock). 2. Hur förändras reflexen vid en perifer skada? (1 p) Försvagad reflex. Reflexen utnyttjas även vid viljemässig rörelse, som en servomekanism. 3. Hur går detta till? Rita och berätta. 3 p) CNS aktiverar γ-motorneuron (och α-motorneuron) till en muskel för att ställa in önskad vinkel i leden. Om vinkeln avviker från den önskade kommer Iaafferenter att reagera. Om exempelvis leden är mer sträckt än önskat kommer muskelspolen (i flexorn) att vara sträckt, vilket leder till att Ia afferenter ökar sin aktivitet. Denna aktivitet leder till att α-motorneuronet stimuleras (monosynaptiskt) och aktiverar muskeln. När en den önskade vinkeln uppnåtts har systemet nått jämvikt. Varje avvikelse från den förbestämda vinkeln kommer att aktivera systemet för att uppnå jämvikt. En annan reflex är den polysynaptiska flexorreflexen. 4. Vilket stimulus utlöser denna reflex? (1 p) Smärta. 5. Vilka neuron är involverade i denna reflex och den korsade extensorreflexen? Rita och berätta. (2 p) Smärtfibrer (Aδ) går till ryggmärgen och aktiverar ett antal interneuron. Flexorn på den ipsilaterala sidan aktiveras via excitatoriska interneuron (flexorreflexen), medan extensorn hämmas via inhibitoriska interneuron. Detta leder till att extremiteten dras bort från det ställe som utlöste smärtan. Samtidigt påverkas kontralaterala sidan av korsande interneuron. Extensorn aktiveras via excitatoriska interneuron (korsade extensorreflexan), medan flexorn hämmas av inhiberande interneuron. Denna reflex samverkar med flexorreflexen till att dra bort den skadade kroppsdelen från det smärtutlösande stället.

14 Nervsystemet TENTAMEN HT Tema 8: På löparbanan (10 p) Det kan tyckas som en enkel och automatisk motorisk uppgift att springa, men för att kunna genomföra löpningen måste centrala nervsystemet klara av att kontrollera flera olika delmoment i rörelsen, vilket innebär att flera olika strukturer är involverade. Du skall här kort beskriva respektive strukturs principiella funktion och bidrag till genomförandet av löpningen. 1.Vid varje typ av viljemässig rörelse är storhjärnans cortex inblandad. Ange de olika motoriska cortexområdena och beskriv deras respektive principiella funktion. (2 p) Primära motorcortex (M1) Utförande av en viljemässig rörelse; (0,5 p) Mediala premotorcortex (=supplementära motorarean, SMA, M2) Programmering av sekvenser av rörelser; (0,5 p) Lateral premotorcortex Planering, förberedelse av rörelsen; (0,5 p) Posteriora parietalloben Styr rörelser som kräver interaktion med omgivningen, ger visuell information till riktade rörelser. (0,5 p) 2. Löpningen är ju ett rytmiskt rörelsemönster; man kan här anta att ett nedärvt centralt program (nätverk) utnyttjas. Vilket är detta och var inom CNS är det beläget? (1 p) Det centrala programmet för lokomotionen (0,5 p) beläget i ryggmärgen (0,5 p). 3. Hur väljer CNS ut vilket/vilka centrala program nätverk som skall utnyttjas under rörelsen? Redogör för vilken struktur som ansvarar för denna funktion, samt den principiella mekanismen bakom denna selektionsprocess. (4 p) Basala ganglierna (1 p). Motorcortex aktiverar den mottagande delen av basala ganglierna (striatum), vilken i sin tur då hämmar utflödesdelen (Globus pallidus interna, substantia nigra pars reticulata) (1 p). Detta leder då till att det hämmande utflödet tillfälligt upphör (disinhibition), hämningen lyfts bort från det motorcentrum som selekteras att bli aktivt (1,5 p). Genom att den somatotopiska organisationen bibehålles genom basala ganglierna kommer det rätta motorcentrat att selekteras (0,5 p). 4. Under löpningen har även cerebellum (lillhjärnan) en viktig kontrollerande funktion. Beskriv kort denna viktiga funktion hos cerebellum och ange vilka komponenter av löprörelsen som inte skulle fungera utan cerebellums medverkan. (3 p) Cerebellums funktion är att korrigera och anpassa rörelsen till varierande yttre betingelser (1 p). De komponenter som fr a inte skulle fungera är den kontinuerliga anpassningen till de sensoriska återkopplingssignalerna (1 p), samt kontrollen av balansen (1 p).

15 Nervsystemet TENTAMEN HT Tema 9: Reglerfunktioner i hypothalamus (6 p) Hypothalamus är säte för ett antal livsviktiga reglerfunktioner, av vilka en del utgör exempel på homeostasmekanismer. Välj ut tre reglerfunktioner och beskriv i rimlig detalj hur regleringen går till. 1. Överordnad reglering av ANS. Inkommande information med emotionellt innehåll går via amygdala till kärnor i hypothalamus som aktiverar den sympatiska delen av ANS. Leder till blekhet, hjärtklappning, svettning mm. 2. Överordnad endokrin kontroll. Hormonhalten i blodet känns av både i hypofysens farmlob och i hypothalamus. T ex en för hög halt av ett hormon leder till miskad frisättning av releasing factor --> mindre frisättning av överordnat hormon --> minskad hormonfrisättning. 3. Reglering av kroppskärnans temperatur. Centrala termoreceptorer i främre hypothalamus känner av den centrala blodtemperaturen. Om denna stiger aktiveras ANS --> dilatation av hudblodkärl, svettning --> värmeavgivande till omgivningen --> minskad central blodtemperatur. 4. Reglering av vatten och saltbalans. Osmoreceptorer i hypothalamus känner av extracellulärvätskans osmolaritet (tonicitet). Vid vattenförlust --> ökad frisättning av ADH --> minskad urinproduktion --> vattenbesparing. Även aktivering av törstupplevelse --> vattenintag. 5. Reglering av födointag. "Mättnadscentrum" i hypothalamus känner av blodglukoshalt, insulinhalt, CCK-halt. Hämning av "hungercentrum" --> stopp för födointag. Även tänjningsreceptorer i magsäcken är av betydelse. 6. Reglering av affektivt (aggressivt beteende). Två "centra" tycks finnas. Aktivering av det ena ger "rage" (ilskebeteende)(i djurförsök "sham rage"). Aktivering av det andra centret (eller cortex piriformis i temporalloben) har en hämmande effekt. Även reglering av dygnsrytm ger poäng om ngn mekanism är beskriven.

16 Nervsystemet TENTAMEN HT Tema 10: Högre CNS-funktioner (7 p) Information från omvärlden bearbetas på många olika sätt med hjälp av bl a kognitiva processer, där betydelsefull information kan prioriteras och bearbetas. T ex kan vi se att perceptionsprocessen är selektiv till sin natur och att bearbetningen kan styras via uppmärksamhet. En anledning till denna starka styrning av informationsflödet är den enorma informationsmängden till de sensoriska receptorerna. 1. Ge ett exempel på hur informationsflödet kan påverkas på ett mycket tidigt stadium, ex via en perifer neural krets eller via en stödstruktur hos ett sinnessorgan. (1 p) Fenomen som lateral inhibition, feedback inhibition osv, att blunda, sammandragning av mellanöremuskler mm. 2. Ge ett exempel på en subkortikal struktur som är involverad i styrning av uppmärksamhet. (1 p) Colliculus superior, pulvinarkärnan i thalamus eller nucleus reticularis. 3. Ögonrörelser kan ses som en indikator av uppmärksamhet hos försöksdjur. I vilken del av kortex kan neuron särskilt observeras som ökar sin aktivitet när ett försöksdjur fixerar ett objekt av intresse? (1 p) Posteriora) parietala cortex. 4. Värdering av information, t ex sensorisk stimulering, kan leda till habituering eller sensitisering. Som en del in en inlärningsprocess påverkar detta de beteendekonsekvenser ett visst stimulus har. Beskriv innebörden i begreppen habituering och sensitisering (2 p) Habituering: Minskad respons till ett ofarligt stimlus efter upprepad stimulering. Sensitisering: Ökad respons till olika typer av stimuli efter ett kraftigt eller skadligt stimulus. 5. När ett objekt har uppmärksammats och identifierats skall ett eventuellt beteendesvar planeras och utföras på ett adekvat sätt. Purves beskriver hur identifering respektive planering kan ses som huvuduppgifter för två olika delar av kortex. Vilka? (2 p) Temporalloberna (för identifiering), frontalloberna (för planering).

17 Nervsystemet TENTAMEN VT Tema 1: Nervcellens elektriska egenskaper (10 p) I nervsystemet sker signalering över stora avstånd genom nervimpulser (aktionspotentialer) i nervcellernas axoner. Förutsättningen för att en impuls skall kunna uppstå är att det finns en potentialskillnad över cellmembranen i vila. För uppkomst av både vilomembranpotential och aktionspotential är förekomsten av olika jonkanaler i neuronets cellmembran nödvändiga. Jonkanaler är också avgörande för uppkomst av sinnesintryck genom att deltaga i den primära omvandlingen från ett stimulus till elektrisk signal. 1. Redogör kortfattat för vilken typ av molekyl jonkanaler består av och ange den molekylära uppbyggnaden av jonkanaler.(2 p) Jonkanaler är uppbyggda proteiner (glyco-) ofta bestående av en eller flera subenheter (molekylvikt till D). De delar som ligger i lipidfasen är hydrofoba medan de delar som ligger mot extra- respektive intracellulärvätskan är hydrofila. Den intramembranösa delen av kanalen är uppbyggd av sk α-helix medan de delar som vetter mot vätskefaserna består av hydrofila aminosyreloopar. 2. Vilken principiell strukturell skillnad föreligger mellan Na + -kanaler och K + -kanaler? (1 p) Na + -kanaler består av en enhet som i sig rymmer 4 liknande strukturer medan K + -kanaler är uppbyggda av 4 lika men separata subenheter. Detta förhållande ligger sannolikt bakom de funktionella skillnaderna mellan de två kanalerna. 3. En del av kanalen är direkt ansvarig för att kanalen öppnas ( gating ). Vilka olika sätt finns att öppna en kanal dvs vilka gatingmekanismer finns? (2 p) a) Elektriskt gatade (aktiverade) kanaler dvs förändringar i det elektriska fältet över membranen leder till att kanalen öppnas. b) Kemiskt gatade kanaler. Kallas också ligandaktiverade (- gatade ) c) Mekaniskt gatade kanaler d) Temperatur gatade kanaler; värme, kyla. 4. Vilomembranpotentialen är som bekant beroende av sk K + -läckkanaler. Antag att kanalerna är ideala och enbart permeabla för K + -joner. Hur mycket skulle vilomembranpotentialen förändrats om du ökar den extracellulära K + -koncentrationen från den normala 5 mm till 50 mm? (2 p) Membranpotentialen förändras ca 60 mv för varje 10-faldig ökning av koncentrationen (ses lätt utifrån Nernst formel). 5. Antag att K + läckkanalerna inte är ideala utan också släpper igenom tex Na + -joner. Hur mycket skulle då vilomembranpotentialen förändrats? Du behöver bara ange förändringen kvalitativt. (1 p) Om läckkanalerna också är permeabla för Na + -joner kommer inte membranpotentialen att ändras enligt Nernst vid låga extracellulära K + - koncentrationer. Detta innebär också att skillnaden i membranpotential vid en 10-faldig ökning av K + inte leder till 60 mv skillnad utan kanske mv. 6. En kanaltyp som t.ex. är ansvarig för uppkomst av en receptorpotential i en sinnescell är permeabel för Na + och K + i förhållandet 1:1. Diskutera hur stor en receptorpotential i en sådan cell maximalt kan bli. (2 p) Om permeabilitetsförhållandet är 1:1 kommer enligt Goldmans ekvation den logaritminska termen att bli förhållandet mellan summan av Na + och K + - koncentrationerna på insidan och utsidan av cellmembranen. Detta förhållande är ca 1 vilket innebär att potentialen högst kan nå upp till 0 mv [ 10 log(1)=0]. (en vettig diskussion utan värden ger också poäng!)

18 Nervsystemet TENTAMEN VT Tema 2: Synaps (11 p) Som jourhavande neurolog träffar du fyra patienter med svårigheter att röra sig. De olika patienternas symtom har olika orsaker som gör att du måste tänka igenom hur gliaceller, nervceller och synapser fungerar. Besvara för varje patient frågorna nedan: 1. Den första patienten lider av skador på myelinet i hjärnans vita substans orsakad av sjukdomen MS (multipel skleros). Beskriv hur myelinet är uppbyggt, vilken celltyp det bildas av och varför det behövs. Gör en enkel skiss. (3 p). Myelinet består av lipidmembran som är "rullade" kring axonet. De bildas i CNS av oligodendroglia och i PNS av Schwannceller. Oligodendrocyterna kan bilda processer som ger upphov till myelinskidor runt flera separata, närliggande axoner (medan Schwanncellerna endast försörjer ett axon). I "gapet" mellan två myelinskidor ligger Ranviers nod. Tydlig teckning bör ingå. Myelinet behövs för att isolera axonmembranet vilket gör att fortledningen förbättras. Aktionspotentialen "hoppar" mellan Ranviers noder, s k saltatorisk fortledning. 2. Den andra patienten har haft armen i kläm under flera timmar så att axonerna i en nerv varit hopklämda. Det har bromsat den axonala transporten från cellkroppar (i ryggmärgen) till synapserna i patientens armmuskler. Trots detta kan du konstatera att synapsernas funktion bara är delvis nedsatt. Använd din kunskap om de två olika huvudtyperna av synapsvesikler för att förklara varför. (3 p). Synapsvesikler ("små synapsvesikler") recirkuleras lokalt i nervterminalen. De transmittorer som frisätts av dessa syntetiseras även lokalt. Frisättning av dessa är således ej beroende av axonal transport. Large dense-cored vesikler (LDV/LDCV) tillverkas i cellkroppen och transporteras ned längs axonet med snabb axonal transport (tubulin/kinesinberoende). Avklämning kommer således att selektivt slå ut den senare typen. 3. Den tredje patienten har blivit förlamad efter att ha ätit ur en gammal konservburk. Han har fått sk botulism, dvs fått i sig botulinumtoxin. Beskriv hur detta toxin verkar (2 p). Botulinum-toxinet är ett proteas. Efter upptag i neuron, bryter proteaset specifikt ner SNARE proteiner; synaptobrevin, syntaxin el SNAP-25. Vart och ett av dessa är nödvändigt för att fusion av synapsvesikler skall kunna ske och toxin kommer därmed att blockera fusionssteget. 4. Den fjärde och sista patienten lider av den autoimmuna sjukdomen Myastenia gravis som drabbar synapserna mellan perifer nerv och muskel ("motorändplattan"). Beskriv kortfattat hur denna synaps fungerar. I svaret skall anges vilken transmittor som frisätts, vilken typ av postsynaptisk receptor som aktiveras och hur transmittorn inaktiveras (det sistnämnda är av betydelse för behandlingen). (3 p). Aktionspotentialen når nervterminalen som depolariseras vilket leder till öppning av Ca2+ kanaler. Ca2+ inducerar fusion av synapsvesikler som innehåller acetylkolin (ACh). ACh diffunderar över synapsklyftan, ner i de "veck" av det postsynaptiska membranet där jonotropa nikotinreceptorer sitter. Dessa receptorer aktiveras vilket ffa leder till Na+ inflöde och depolarisering av muskelmembranet.

19 Nervsystemet TENTAMEN VT Tema 3: Mekanokänsliga system (9 p) Sinnesorganen/sinnessystemen kan på basen av adekvat stimulus delas in i fyra grupper, av vilka en är mekanokänsliga system. I denna grupp finns en hel rad exempel, t ex tryck- och beröringssinnet i huden, hörsel- och balanssinnet, "muskelsinnet" (muskelspolar och Golgis senorgan), tänjningsreceptorer i viscera mm mm. I samtliga fall är den gemensamma nämnaren att mekanisk påverkan omvandlas till aktionspotentialer i den afferenta nervtråden 1. Redogör för detaljerna i omvandlingen av ett mekaniskt stimulus till nervimpuls i ett sensoriskt pseudounipolärt neuron som har en s.k. Pacinikropp i sin perifera ände. (3 p) Mekaniskt tryck fortplantas via Pacinikroppens lameller till nervändslutet och öppnar där mekanokänsliga jonkanaler (SA channels). Detta leder till en inströmning av ffa Na+-joner vilket ger upphov till en receptorpotential, vilken sprids elektrotont till den första noden i Aβ-fibern. Vid tillräckligt stor depolarisering öppnas spänningskänsliga Na+-kanaler (voltage-gated channels) och en aktionspotential uppstår, som sedan sprids saltatoriskt mot ryggmärgen. Impulsfrekvensen är proportionell mot receptorpotentialerns amplitud, som i sin tur är proportionell mot tryckets amplitud. 2. Redogör för hur vibrationer i basilarmembranen i scala media i innerörat ger upphov till nervimpulser i den afferenta nervtråden (n. acusticus). (3 p) Vibrationerna av basilarmembranen medför att denna rör sig upp och ned, liksom tectorialmembranen, och att hårcellernas stereocilier utsätts för en sidkraft (skjuvning). När cilierna rör sig i riktning mot den längsta cilien öppnas mekanokänsliga jonkanaler i ciliernas toppar med hjälp av s k tip-links. K+jonfördelningen är ungefär den samma intra- och extracellulärt, men pga den endocochleära potentialen föreligger en inåt riktad drivande kraft på K+jonerna. Inströmningen av K+-joner ger en depolarisation som öppnar spänningskänsliga Ca2+-kanaler nära hårcellens bas; Ca2+-inströmningen initierar transmittorfrisättning (glutamat), som binds till receptorer på det afferenta nervändslutet. Den resulterande depolarisationen ger sedan upphov till aktionspotentialer i hörselnervtråden. 3. Redogör för hur en lätt uttänjning av en muskel ger upphov till nervimpulser i en Iaafferent nervtråd. (3 p) Uttänjningen drabbar muskelspolarna och ger en uttänjning av fra deras ekvatoriella del. Här är Ia-afferenten omslingrad de intrafusala muskelfiberena och en tänjning av dessa ger en deformation också av Ia-ändslutet. I ändslutet finns mekanokänsliga jonkanaler som öppnas och scenariot är nu detsamma som i delfråga 1.