Sinnesorganen 1. Innehåll. Vilka är våra sinnen?

Transkript

1 Sinnesorganen 1 SJSE11 MÄNNISKAN: BIOLOGI OCH HÄLSA DOCENT ULRICA ENGLUND JOHANSSON Innehåll Sinnesorganen 1 - Vilka är våra sinnen? - Vad är ett sinne? - Sinnesreceptorer - Sinnenas principer - Gemensamma drag - Syn, Smak, Lukt, Hörsel, Balans Sinnesorganen 2 och Huden - Huden - Somatosensorik Vilka är våra sinnen? Syn Smak Lukt Hörsel Känsel Balans 1

2 Olika världar Vad är ett sinne? Sinnena ger kontakt med omvärlden! Sensorisk information handlar om att samla in data, både från kroppens yttre miljö (exteroception), om inre miljö (interoception) och om kroppsdelars rörelse och läge (proprioception). Kräver ett för omvandling av fysiska/kemiska verkligheten till perceptionen av densamma Skydd vid fara (ex gifter (lukt och smak), smärta, reflexer) Sinnesreceptorer som vidarebefordrar information till CNS där informationen bearbetas för lämplig respons Sensoriska receptorer 1. Mekanoreceptorer 2. Termoreceptorer 3. Kemoreceptorer 4. Fotoreceptorer 5. Nociceptorer 2

3 Sinnesreceptorer 1. Mekanoreceptorer = bildar elektriska impulser vid mekanisk påverkan (t ex hoptryckning eller ut-tänjning). Registrerar bland annat ljud, kroppsläge, blodtryck och beröring. 2. Termoreceptorer = stimuleras av temperaturförändringar och finns framför allt i hud och hypothalamus. Vissa registrerar kyla, andra värme. 3. Kemoreceptorer = stimuleras av förändringar i den kemiska miljön. Vissa registrerar blodets innehåll av syre, koldioxid eller väte, medan andra reagerar på lukteller smakämnen. Sinnesreceptorer 4. Fotoreceptorer (elektromagnetiska receptorer) = tappar och stavar i ögonbottnarna. Stimuleras av elektromagnetisk strålning. 5. Nociceptorer (smärtreceptorer) = stimuleras av vävnadsskada eller förändringar som hotar att ge upphov till vävnadsskada. Stor mängd av nociceptorer finns i t ex huden, ledkapslar, benhinnor och blodkärlsväggar. Sinnenas principer Transduktion via förändring i membranpotential, afferent fiber till CNS Sensoriskt stimuli har: Modalitet, intensitet, duration, lokalisation Adaptation (beröring (kläder), ljus/mörker, stark lukt) Receptivt fält (ex känsel, jmf fingrar med rygg) Temporal (tid) och spatial (rum) integration (ex lokalisera ljud) Kontrasthöjning (inaktivering av intilliggande neuron, näthinnan) Selektivitet (olika fotoreceptorer) 3

4 Sinnena gemensamma drag Sinne Receptor Stimuli Detekterar Skada Syn Fotoreceptor Elektromagnetisk strålning ( nm våglängder) Olika färg, ljus/mörker Lukt Kemoreceptorer Kemiska substanser Olika dofter Anosmi Synnedsättning -> blindhet Smak Kemoreceptorer Kemiska substanser Olika smaker Ageusi Hörsel Mekanoreceptorer Ljudvågor ( Hz) Olika ljud Hörselnedsättning -> dövhet Balans Mekanoreceptorer Linjär acceleration/deceleration eller rotatorisk alt. bromsning av acceleration Känsel Mekano-, termooch nocireceptorer Tryck, vibration, smärta, klåda, temperatur Kroppsposition, rotation, upp eller ned Tryck, vibration, smärta, klåda, temperatur Yrsel Partiellt känselbortfall- > parestesi Synsinnet Synsinnet Omvandlar elektromagnetisk strålning till en elektrisk signal Vårt öga är byggt som en kamera. Kamera = Ögat Bländaren = Pupillen Linserna = Hornhinnan, linsen, glaskroppen Filmen = Näthinnan Näthinnan innehåller 130 miljoner synceller (75% av alla sinnesceller i kroppen) och av alla sinnesintryck så står synen för ca 80% 4

5 Ögats anatomi yttre Ögongloben har formen av ett lätt tillplattat klot med diameter ca 2,5 cm Skydd mot främmande partiklar Mekaniskt (ögonfransar, ögonbryn) Tårvätska (IgA, lysosomer) Hornhinnan (cornea, täcker iris och pupillen), senhinna (sclera, det vita), iris (regnbågshinnan), pupill Ögats anatomi muskler Sex olika muskler Rörelser uppåt, nedåt, medialt och lateralt Kranialnerver III, IV, och VI Ögats anatomi inre delar Regnbågshinnan (iris) reglerar pupillens storlek (parasym. NS ökar och symp NS minskar) Hornhinnan och senhinnan omger glaskroppen (geléaktig, 99% vatten, högt tryck, stötdämpning) Kammarvätska prod i bakre kammaren (2-3 ml/dag) -> främre via pupillen -> främre kammaren-> dräneras via Schlemms kanal till vensystemet Linsen reglerar ljusets brytning m h a zonaltrådar och ciliarmuskeln Åderhinnan blodförsörjning Gula fläcken (fovea), Blinda fläcken, Synnerven 5

6 Pupillen reglerar ljusinsläpp Iris- regnbågshinnan Melanocyter i iris producerar melanin som ger ögonen dess färg Blå ögon har lite melanin Bruna ögon har mkt melanin Linsen och bildprojektion - ackommodering Långt avstånd (smal lins) Nära avstånd (tjock lins) Ackommodering sämre vid hög ålder 6

7 Brytningsindex- LUFT Tydligt seende i luft (1.00) Suddigt seende i vatten (1.33) Näthinnan Synligt ljus Näthinnans uppbyggnad 10 lager Pigmentepitel: bryter ned diskarna, lagrar vitamin A, absorberar ljus Fotoreceptorerna: sinnesreceptorerna Bipolära celler: interneuron Ganglieceller: afferent nervcell Synnerven: gangliecellernas axon GULA fläcken (fovea, tappar) BLINDA fläcken (synnervens utträde) 21 7

8 Stavar och tappar distribution i näthinnan Centralt: mest tappar Perifert: mest stavar Fokusera ljuset perifert i näthinnan Optic disc= synnervens utträde 22 Stavar och tappar Yttre segment: innehåller fotopigment i disksegment Inre segment: del av vanlig cell Retinal i rodopsin ändrar konformation vid ljusstimuli Ljusstimuli leder till hyperpolarisering Natrium och kalciumkanaler stängs -> hyperpolarisering!!! 8

9 Stavar och tappar - skillnader STAVAR 120 miljoner Perifera näthinnan Ett synpigment (rodopsin, 500 nm)) Ljus-mörkerseende Stjärnor på natten (fixera blicken bredvid stjärnan TAPPAR 6 miljoner Centralt (Gula fläcken) Tre olika synpigment (Tre olika opsin, 430, 540 och 575 nm) Färgseende (färgblindhet) Hög upplösning 25 Ljus- respektive mörkeradaptation Ljusadaptation Från mörker till ljus (ex starkt solljus) Snabb anpassning, tapparna fungerar bra Stavarnas pigment bryts snabbt ned (fungerar ej) Mörkeradaptation Från ljus till mörker Långsamt, upptill 45 min för anpassning I mörker är alla katter grå Ackumulering av rodopsin 27 9

10 Tvärtom? Ackumulering av rodopsin 29 En man? 10

11 Kontrastfärger Tvärtom? Synfält och synbanor Banor n opticus (II) Tractus opticus Synnervskorset Projektionsområden Syncortex (mönster, rörelser) (retinotopisk ordning) Parietal-, temporallob (ex färg, ansikten) Hypothalamus 11

12 Synens funktioner dygnsrytm, reflexer, balans Komplex bearbetning av synintryck Avståndsbedömning Stereoseende Hjärnan drar slutsatser om yttervärlden, den skapar inte bilder. Bilder förklarar ingenting. Vart? Rörelse? Form? Färg? Ansiktsområde Synen- sjukdomar, skador och lokalisering av hjärnskada Sjukdomar och skador Näthinneavlossning, degenerativa sjukdomar, kararakt, glaukom, åldersrelaterad makula degeneration, diabetesretinopati etc Strålningsskador (ex. laser, starkt solljus) Diagnostik Pupillreflexen Synfältbortfall 12

13 De kemiska sinnena- Smak och Lukt Varför ska vi kunna smaka? Sensorer som hjälper oss hitta föda/undvika faror Eat it or mate it Skydd mot faror ex bittert (gift) Inte för mycket surt stör syra/bas balansen i kroppen Sött ofta kolkydrater Varför ska vi kunna smaka- forts? Stimulerar till olika beteenden Smak, tillsammans med lukt och syn viktiga för matsmältning - Frisättning av tarmenzymer - Insöndring av insulin - Peristaltik?? Smakupplevelse = avsmakning (signaler till CNS och autonoma NS) och lukt (signaler till limbiska systemet) 13

14 Smaksinnet Bittert (kombination av receptorer) Surt (H + -jonkanaler) Salt (Na + -jonkanaler) Receptorer: tunga, svalg och gom Sött (kombination av receptorer) Umami (glutamat) Smaksinnets anatomi Smaklökar 5000 smaklökar Kemoreceptorerna nybildas var 14:e dag Smaklökar består av mer än 20 celler, vilka är av tre olika typer: Receptorcellerna Stödjecellerna Basalcellerna 14

15 Innervering och Smakcentra (insula) Info till CNS via KN VII, IX och X Info till CNS via KN VII, IX och X Luktsinnet Varför ska vi kunna lukta? Ej så välutvecklat jmf med andra djur Kemiska molekyler fastnar i slemhinnan Skydd mot giftiga ämnen (aggressiva dofter) Kan urskilja olika dofter- betydligt mer komplext än smaksinnet!!! Notera kemiska föreningar på avstånd Hos många djur det viktigaste sinnet Viktig del för smakupplevelsen 15

16 Luktsinnets anatomi Kemiska substanser lösta i gas Luktmolekyler fångas upp av slemhinnan, binder till cilier på receptorerna 3% av våra gener (ca 1000 st) används till att producera doftreceptorer (nobelpris 2004!!!) 5-10 miljoner luktreceptorer Luktsinnets anatomi 5-10 miljoner luktreceptorer Varje celltyp kan bara detekterna EN molekyl Vi kan känna igen dofter Nybildning av luktreceptorer Lukt= luktar illa! Doft= doftar gott! (Stor industri kring dofter) Luktsinnets anatomi Varje luktreceptorcell har bara en typ av luktreceptor, och var och en av dessa kan känna av ett begränsat antal doftämnen. Signaltranduktionen sker via G-protein och camp, vilket får jonkanaler att öppna sig. 3% av våra gener används till att producera doftreceptorer (nobelpris 2004!!!) 16

17 Luktcentra i cortex och ålder Undersidan av frontalloben Information till limbiska systemet DIREKT koppling (känslor) Luktupplevelser ger ofta stark känslomässig koppling och minnen Fungerande luktsinne viktigt för aptiten Sämre med åldern Nedsatt luktsinne- hyposmi, anosmi Hörselsinnet Hörselsinnet Omvandlar ljudvågor till en elektrisk signal Hz Amplitud och frekvens Gas till vätskefas från ytteröra till inneröra Musik, tal, oljud o s v. 17

18 Hörselsinnet Människa: Hz Fladdermöss: Hz (ekolokalisering) Mygg (hanar): 500 Hz (honornas vingslagsfrekvens) Mal: < Hz Örats anatomi Ytteröra Mellanöra Inneröra Fångar upp ljudvågor Ljud från ytter- till inneröra Ljud till elektrisk signal Vax (cerebum)= skydd Skydd mot höga ljud (m. stapedius) Ovala fönstret Runda fönstret Hörselbenen Örontrumpeten m. tensor tympani och stapedius Hörselorganet Balansorganet Ljudets väg genom örat- gas till vätskefas 18

19 Hörselorganet (cochlea) 1. Ljudvåg ger rörelse av basilarmembran och hårceller 2. Hårcellens stereocilier trycks mot tektorialmembranet, böjs, mekaniskt känsliga jonkanaler öppnas. Kalium (endolymfa) in i cellen -> depolarisering 3. Spänningskänsliga Ca-kanaler öppnas-> glutamat Skydd vid högt ljud Minskning av vibrationerna i mellanörat m h a musklerna m tensor tympani och m stapedius Basilarmembranet och olika frekvenser 19

20 Lokalisering av ljud, olika frekvenser Lokalisering av ljusstimuli då det kommer att vara tidsoch intensitetsskillnad i signalen (till mediala oliva superior) beroende om informationen kommer fr höger eller vänster öra Olika frekvenser detekteras m h a basilarmembranets konstruktion, basal del styvare (höga frekvenser) och apikal del lösare (låga frekvenser). Varje ton stimulerar hårceller på speciell plats i basilarmembranet. Hörbara frekvenser Hz. Detektion av olika frekvenser - ålder Ungdomsskrämman Tinnitus Förmågan att höra höga frekvenser avtar med ålder ( Hz vid 60 år) Högt ljud kan skada hårcellerna, degenerativa sjukdomar Hörselcortex Tonotopisk organisation Primära hörselcortex i temporalloben 20

21 Balanssinnet Balans - samverkan av sensoriska system Balanssinnet Proprioception Synsinnet Hud-tryck Balanssystemet Syn Info Motor kommando Vestibular info Proprioception Hud-Tryck Info Biomekanik Yttre begränsningar Rörelser 21

22 Balansorganets anatomi - båggångarna Båggångarna (X, Y, Z) i innerörat känner av rotatorisk acceleration och deceleration (vrider på huvudet, karusell) Geléaktig cupula (endolymfa runt om) böjer hårcellens cilier vid rörelse -> aktionspotential Balansorganets anatomi - otolitorganen Otolitorganen (hinnsäckar: utriculus, sacculus) i innerörat känner av tyngdkraften (linjär acceleration och deceleration) Otoliter= kalciumkristaller Endolymfa kring otolitmembranet är lättare. Otolitmebranet glider utmed hårcellerna Balansorganets anatomi - otolitorganen Sacculus- registrerar vertikala rörelser såsom fritt fall, när man åker hiss, Utriculus- registrerar horisontell acceleration/uppbromsning som t ex vid bilåkning Geléaktigt membran, otolitmembranet böjer hårcellens stereocilier vid rörelse -> aktionspotential -> VIII 22

23 Balansorganets funktion Huvudvridningar i alla plan -> info Styr ögonens riktning (vestibulo-ockulära reflexen) Riktning av tyngdkraft, huvudets läge Muskelspänning i rygg och ben Vestibulära reflexer stabiliserar huvud och ögon Projektionsområden och Ålder Kranialnerv VIII (vestibulocochlearis) Vestibulariskärnorna Motoriska neuron i ryggmärgen Kranialnerver som styr ögonrörelser Autonoma nervsystemet (illamående) Yrsel p g a mediciner, degeneration i CNS, nedsatt rörlighet, dålig syn etc. 23