CNS + PNS organisation + Sinnesysiologi detta bör ni behärska

Transkript

1 CNS + PNS organisation + Sinnesysiologi detta bör ni behärska Uppbyggnad CNS PNS ANS - sympatikus-parasympatikus uppbyggnad Somatiska delen av PNS sensoriska nervbanor motoriska nervbanor celler i nervsystemet synapsen Aktivitet aktionspotential myelinisering Allmänt sinnesfysiologi Begreppet receptor klassificering av sinnesreceptorer efter modalitet transduktion adaptation Somatic and Special senes Synen receptorer: fotoreceptorer vertebratögat; uppbyggnad ögats olika delar och delarnas funktion näthinnans uppbyggnad tappar och stavar; egenskaper mörkerseende accomodation Hörsel och Balans receptorer: hårceller (mekanoreceptorer) uppbyggnad hos däggdjursörat; funktionen hos de olika delarna uppbyggnad av snäckans inre balansorganens uppbyggnad Smak och lukt Sinnesreceptorerna och deras funktion

2 CNS + PNS Organisation hjälp till föreläsningsanteckningar Nomenklatur CNS centrala nervsystemet (hjärna + ryggmärg) PNS perifera nervsystemet; ANS + somatiska (alla NS delar utanför CNS) ANS autonoma nervsystemetsympaticus (S) + parasympaticus: (PS) reglerar vicerala organ SNS somatiska nervsystemet reglerar skelettmuskulatur Motorisk nervbana (efferent): används ofta om alla "utåtgående" nervbanor som transporterar signaler från CNS till olika organ. Sensorisk nervbana: inåtgående nervbana, transporterar signaler från sinnesorgan/sinnesreceptorer till CNS Somatiska motorneuron: Transporterar signaler från CNS till skelettmuskulatur. Autonoma nervsystemet: signaler från CNS till vicerala organ, består av två antagonistiska delar sympaticus parasympatikus Celler Nervcellen skickar signaler i en riktning Dendriter: utskott hos nervcellen som tar emot inkommande signaler många - en nervcell kan ta emot signaler från flera celler en - nervcellen kan bara ta emot signal från en annan nervcell Axon: utskott hos nervcellen som skickar ut signaler de flesta nervceller har endast ett axon läng: μm - 1 meter i en bunt med flera axon = nerv Schwannceller: Isolerar axoner i PNS genom att bilda myelin (upprepade cirkulära fosfolipidlager) runt axonet. Ökar axonets ledningshastighet 50-75ggr Membranpotentialen Alla celler i kroppen har en membranpotential som uppstår eftersom jonpermeabiliteten över membranet är begränsad. Membranpotentialen kan förändras genom att jonkanaler i nervcellens membran öppnas eller stängs Jonkanaler En öppen jonkanal släpper igenom joner åt något håll bland annat beroende på jonens koncentrationsgradient och den elektriska gradienten. Vilomembranpotentialen hos en nervcell ligger på -70mV Det betyder att insidan av cellen är mer negativ än utsidan Olika typer av jonkanaler Läckage-kanaler Spänningsreglerade kanaler (kanalen öppnas/stängs då membranpotentialen ändras) Ligandberoende kanal kemisk jonkanal (en specifik molekyl kan öppna/stänga en kanal, ex neurotransmittor) Mekanisk kanal (mekaniska stimuli öppnar/stänger jonkanal, ex beröring, vibrationer såsom ljudvågor eller sträckning av vävnad)

3 Aktionspotentialen Axontröskeln: "trigger-zone"finns i det område där cellkroppen övergår i axonet Retningströskel: För däggdjursnervcell ca -55mV. Om om en retning av en nervcell "når upp" till -55mV när den är framme vid axontröskeln, öppnas spänningsberoende jonkanaler och en aktionspotential kan avfyras. Aktionspotentialen är alltid lika stor, lyder under "allt eller intet" principen. Avfyras fullt ut, eller inte alls. Ledning av aktionspotential *Laddningsförändringar i det första segmentet (då Na + rusar in genom de spänningsberoende kanalerna) får spänningsberoende jonkanaler i nästa segment att öppnas. Na + strömmar in, vilket i sin tur påverkar kanalerna i kommande segment osv osv *Strömmen går inte bakåt igen eftersom de jonkanalerna i det förra segmentet fortfarande inte är redo att öppna igen. Saltatorisk ledning Myeliniserade neuron har sina spänningsberoende jonkanaler lokaliserade till noderna mellan Schwanncellerna. Laddningsförändringarna transporteras via Schwanncellernas membran mellan noderna. Denna ledning av aktionspotentialen är mycket snabbare än den hos omyeliniserade neuron. Synapsen Det ställe där en nervcell skickar över information till en mottagarcell. Mottagarcellen kan vara en nervcell eller en effektorcell (ex. muskelcell) elektrisk synaps (gap-junction) kemisk synaps (bl a i hjärtmuskulatur, glatt muskulatur och CNS) neurotransmittor släpps ut mha exocytos Elektrisk synaps Här fortsätter den elektriska signalen direkt från neuron-1 till neuron 2/effektorn som om synapsen inte fanns där. Detta är möjligt tack vare sk. gap-junctions ; där små tunnlar, connexoner (proteiner som sticker ut från vardera cellen och möts på mitten), förbinder cellerna med varandra. Dessa tunnlar är mycket smala och tillåter endast små vattenlösliga partiklar, som laddade joner, att passera. Denna typ av synaps är direkt. Den förmedlar en signal från nervcell 1 till nervcell 2 utan tidsfördröjning. Kemisk synaps Översätter en nervignal (aktionspotential) till en kemisk transmittorsubstans som släpps ut i den synaptiska klyftan. Denna transmittor bär signalen över synapsen och öppnar (oftast) en ligandberoende jonkanal hos den mottagande cellen. Majoriteten av synapser inom nervsystemet är av denna typ. Nedbrytning/Diffusion av transmittorsubstans Transmittorsubstansens stimulering av mottagarcellen upphör då; Diffusion: Transmittorn diffunderar iväg från den synaptiska klyftan Enzymatisk nedbrytning: Ett enzym bryter ner transmittorn Återupptag: Det neuron som släppte transmittorn tar upp det igen

4 SINNESRECEPTION- via en afferent nervbana Hjälp till föreläsningsanteckningar Våra sinnen Nervsystemets första utpost mot omgivningen. Det är de som tar emot information om förändringar i miljön inom och utanför organismen och som sedan för informationen vidare till ryggmärgen eller hjärnan. Varje sinne har sinnesreceptorer som omvandlar ett stimulus till det enda språk nervsystemet förstår ELEKTRISKA. Sinnesreceptorn är en transformator som gör om olika energier till elektriska signaler; sk transduktion. Vår uppfattning om världen omkring oss är begränsad till registrering av de stimuli som våra receptorer är känsliga för Vi har inga receptorer för ultraviolett eller polariserat ljus (det finns hos honungsbiet) Vi saknar receptorer för ultraljud (finns hos t ex fladdermöss) Vi saknar speciella värmereceptorer som gör att man kan känna var ett varmblodigt bytesdjurfinns i mörker (vissa ormar har den typen av receptorer). Vi saknar receptorer för olika typer av strålning Det är svårt att föreställa sig att det runt omkring oss hela tiden finns företeelser som vi inte har en aning om eftersom vi saknar receptorer med rätt känslighet. Hur översätter sinnesreceptorn ett stimulus till en elektrisk signal Ett stimulus ändrar sinnesreceptorns membranpermeabilitet varvid en graderad receptorpotential bildas. Om stimulit är intensivt nog kommer receptorpotentialen att bli tillräckligt stor så att en aktionspotential kan bildas i det sensoriska neuronets axon. Sinnesreceptortyper De flesta receptorerna har ett stimulus de är extra känsliga för. Denna egenskap kan användas för klassificering Kemoreceptorer: Är känsliga för specifika substanser som är lösta i den omgivande vätskan. Exempel: smak, lukt Mekanoreceptorer: Är känsliga för olika former av mekanisk energi (tryck, läge). Exempel: tryck, beröring, hörsel, balans, sträckreceptorer i muskler., baroreceptorer för BT. Fotoreceptorer: Är känsliga för ljus av olika våglängd (fotoner). Exempel: syn Termoreceptorer: Är känsliga för värme och kyla. Exempel: värme och köldreceptorer i huden Nociceptorer: Är känsliga för skadad vävnad (smärtreceptorer). Exempel: fria nervändar i huden; smärta Elektroreceptorer Exteroreceptorer känsliga för elektriska fält Magnetoreceptorer Känsliga för magnetfält en annan klassificering är om sinnesreceptorerna riktar sig mot förändringar i miljön utanför organismen eller inuti. Interoreceptorer: Viktiga för upprätthållandet av homeostasis. Exempelvis övervakning av blodtryck, ph, syrereceptorer.

5 Exteroreceptorer: Exempelvis; ljus, ljudvågor, kemikalier, beröring, temperatur. Proprioceptorer: Receptorer som informerar om läge hos och rörelse av organismen. Detekterar även rörelse av extremiteter. receptorer i muskler, leder, innerörat. En receptor kan alltså platsa i flera av dessa grupper samtidigt. Ex: en beröringsreceptor i huden är även en exteroreceptor samt en del av ett somatiskt sinnesorgan. Adaptation kan ske på olika nivåer; hos receptorn eller i CNS Om ett stimulus fortsätter och fortsätter kan receptorn efter ett tag sluta att skicka signaler till CNS Tonisk receptor adapteras långsamt och fortsätter att skicka signaler så länge ett stimulus finns kvar Phasisk receptor adapteras snabbt och slutar skicka signaler Smärta En skyddsmekanism för att förhindra allvarligare skada. Olikt de andra sinnena är smärtan kopplad till olika svar (undanryckning av kroppsdel) motoriska såväl som emotionella (rädsla, skräck, gråt). Olikt de andra sinnena kan smärtan också vara subjektivt påverkad (det gör ondare hos tandläkaren om man också ÄR rädd för att vara där). Kategorier av smärtreceptorer mekaniska nociceptorer: stimuleras av mekanisk skada skärsår, krosskador, nyp, slag thermala nociceptorer: stimuleras av extrema temperaturer, särskilt värme polymodala nociceptorer: stimuleras lika mycket av alla skadande stimuli inkluderat de kemikalier som utsöndras av skadad vävnad. Alla nociceptorer är nakna nervändar. På grund av sitt överlevnadsvärde kan nociceptorerna inte adapteras till följd av konstant eller upprepad stimulering. Förnimmelsen av ett stimulus Hur vi skall uppfatta ett stimulus är beroende av vilken del av hjärnan som nås av meddelandet. Det är således hjärnan som ser, hör, känner beröring inte den aktuella receptorn/sinnesorganet. Vad händer när signalen når CNS? Central behandling av sensorisk information gör oss medvetna om världen runt omkring oss. Thalamus spelar stor roll när det gäller att rikta vår uppmärksamhet mot ett stimulus av stort intresse för oss. Utvald information kommer att lagras i CNS för användning som referens. Ögat hos Vertebrater (kameraögon) Receptortyper tappar och stavar som omvandlar ljusenergi till nervimpulser Tappar: 1) är känsliga för färgat ljus 2) har en högre retningströskel än stavar, behöver mer ljus 3) finns olika typer som är känsliga för olika våglängdsintervall 4) finns i hög täthet i ögats bakre vägg och i fovean gula fläckens centrum hos människa: /mm 2. 5) återger bilder med stor skärpa Stavar: 1) återger i vitt och svart 2) har en lägre retningströskel än tappar, behöver bara lite ljus

6 3) finns i högst täthet i näthinnans periferi 4) saknas helt i gula fläcken Näthinnan Gula fläcken (fovea): Det område rakt bak på näthinnan där ljuset faller från det objekt man fokuserar med blicken, stimulering här ger en mycket hög upplösning av bilden. Näthinnans periferi: Hög täthet med stavar, Hög ljuskänslighet men sämre upplösning. Blinda fläcken: Det ställe där gangliecellernas axoner buntas ihop och bildar synnerven som går ut från ögat. I denna punkt finns inga tappar eller stavar. Ackomodation: Förändring av linsens ljusbrytande förmåga så att objekt både nära och långt från ögat kan ses skarpt. Att se i mörker anpassningar i djurvärlden Stora ögon med stora pupiller och en större näthinna kan samla upp mer av det befintliga ljuset Tätt med stavar som har en lägre retningströskel ökar ljuskänsligheten men leder till ett sämre färgseende eller inget alls samt en sämre upplösning. Tapetum lucidum Ett reflekterande lager bakom näthinnan som kastar tillbaka ljuset genom receptorlagret en gång till. Färgseende Stavar är känsliga för alla synliga våglängder av ljus därför återger stavarna bilder i en gråskala enbart beroende av olika intensitet, inte färger. Det finns olika typer av tappar, som står för färgseendet). Människan har 3 olika typer. Dessa brukar kallas röda, gröna och blå tappar. De röda absorberar mest ljus vid en våglängd på 575nm, de blå mest vid 430 nm och de gröna mest vid 540 nm. Vilken färg vi upplever avgörs då en jämförelse görs mellan hur stor del av de olika typerna av tappar som stimulerats av det aktuella ljuset. Denna jämförelse görs både av nervcellerna i näthinnan och i hjärnans syncentrum. Hörsel Både hörsel- och balanssinnet är hos vertebrater är placerade i örat, båda baserade på funktionen hos speciella hårceller (mekaniska sinnesreceptorer). Vissa strukturer i örat ger signaler om djurets position i förhållande till gravitationen och signaler om acceleration. Andra strukturer, hörselorganet, ger information om vibrerande stimuli i omgivningen, det som vi i dagligt tal kallar för ljud om de rör sig inom ett särskilt frekvensintervall. Hörselorganets uppbyggnad hos däggdjur Ytteröra - Mellanöra Inneröra Ytteröra Ljudvågor samlas upp av ytterörat och fortsätter in i hörselgången och fram till trumhinnan (här börjar mellanörat) i form av luftledda ljudvågor. Trumhinnan sötts i svängning av ljudvågorna Mellanörat Svängningarna fortplantar sig från trumhinnan till de tre hörselbenen: hammaren, städet och stigbygeln i nämnd ordning. Dessa ben är ordnade så att svängningarna förstärks (ca 90 ggr) innan stigbygeln som står i kontakt med ovala fönstret, ingången till innerörat. I mellanörat finns också den sk örontrumpeten som står i förbindelse med svalget och utjämnar tryckskillnader som uppstår mellanörats inre delar och omgivningen. Innerörat

7 Består av benformationer som innehåller vätskefyllda kanaler. Den här vätskan rör sig av ljudvågor som fortplantats via mellanörat och ovala fönstret eller när huvudet rör sig i förhållande till gravitationen. Snäckan : Är den delen av innerörat som är engagerad i hörseln. Den består av en vätskefylld ihoprullad gång. Gången består av 3 rum: Scala vestibuli (övre kanalen), Scala media (snäckgången och Scala tympani (nedre kanalen). I scala media finns det Cortiska organet som innehåller de hårceller som fungerar som receptorer i hörselorganet. När ljudvågorna når det membran som kallas för ovala fönstret så sätts det i svängning. Ljudvågorna fortplantas vidare i innerörat men nu i den vätskefyllda snäckan där hårcellerna stimuleras. Hur kan det bli ljud av det här? Då basilarmembranet (med hårceller) i snäckan vibrerar så kommer hårcellerna att böjas mot ett tak som kallas Tectorialmembran som är stelare än basilarmembranet. När hårcellerna böjs kommer den mekaniska energin att påverka permeabiliteten i membranet hos sinnesreceptorn och en elektrisk signal genereras. Balans Båggångarna: Bengångar fyllda med vätska. Känner av rotation och acceleration. Varje öra innehåller 3 båggångar som är tredimensionellt arrangerade.vid basen av varje kanal finns en bildning där hårcellerna är samlade och inbäddade i en gelatinös bildning som svajar när vätskan rör sig i båggångarna då huvudet roterar. Otolitiska organet: Känner av huvudets position i förhållande till gravitationen (lutning av huvudet) samt linjär förflyttning. Hinnsäckarna ligger i benkamrar mellan snäckan och båggångarna: Även här är hårcellerna inbäddade i ett gelatinöst lager vars rörelse framkallar elektriska förändringar hos hårcellernas membran. Otoliter: små stenar av kalciumkarbonat som är inbäddade i det gelatinösa lagret gör detta avsevärt mycket tyngre än den omgivande vätskan. Proprioceptorer: Ett sjätte sinne som låter dig veta var du har armar och ben även med stängda ögon. Hit räknas de receptorer som finns i muskler, senor och leder som skickar signaler till CNS (cerebellum) om kontraktionsgrad hos en muskel, muskellängd mm. Samordning i cerebellum gör koordination av rörelser möjlig. Smak- och luktsinne Kemoreceptorer delvis med syftet att kvalitetsbedöma födan innan den äts. Ämnena som skall reagera med receptorerna måste vara lösta i vätska eller saliv för att kunna komma åt receptorn. Receptormenbranets permeabilitet påverkas när en speciell ligand binder till receptorn som nyckeln i ett lås. Smak Receptorerna är packade i "smaklökar" som finns över tungans yta, i svalget och i munhålan (hos terrestra vertebrater). De allra flesta finns på tungans ovansida. Varje smaklök innehåller ca 50 receptorer. Människa ca 9000 smaklökar totalt Gris ca Ödlor ca 550 Höns ca 24

8 Hos vattenlevande organismer finner man ofta kemoreceptorer över hela kroppsytan men även i munhåla svalg och på gälbågar. Varje receptor är ytförstorad med hjälp av mikrovilli som sticker ut ur smaklöken och på så vis blir bättre exponerad för lösta ämnen. Smakreceptorer har en livslängd på ca 10 dygn och ersätts sedan av nya. Ersättningsfrekvensen minskar vid högre ålder. Varje receptor är som regel mest känslig för en av följande smaker; SÖTT SURT SALT BESKT UMAMI De olika receptortypernas placering kan variera från individ till individ men verkar vara spridda över hela tungan Kan påverka smaksinet Lukt Mattemperatur Konsistens Psykologiska faktorer Lukt Sinnesreceptorerna är placerade i taket på näshålan. Tillsammans med den finns stödjeceller som producerar slem samt basalceller från vilka nya receptorceller bildas (ersätts varannan månad). Receptorerna är försedda med cilier längst ut. Här finns doftmolekylernas bindningsställen. Vi har ca st luktreceptorer Vi har olika typer av doftreceptorer. Ersättningshastigheten av gamla receptorer minskar med åldern. En doftmolekyl kan stimulera olika receptorer på olika sätt och doftvariationen blir därför mycket stor. Luktsinnet är det av sinnena som är starkast kopplat till minnet. Adapteras snabbt (inte receptorerna, de adapteras långsamt), förmodligen huvudsakligen inom CNS.