Stavba neuronu a fyziologie vzruchu

Stavba neuronu, podpůrné buňky nervové tkáně, části nervové soustavy, reflexní oblouk, podmíněný a nepodmíněný reflex.

Klidový, akční, synaptický potenciál; sodíkodraselná pumpa.

Typy nervových soustav živočichů.

Stavba neuronu

  • Neuron = nervová buňka, základní funkční a stavební jednotka, tvoří nervové obvody (neuronové sítě) – tvoří oddíly (například reflexní oblouk)
    • Celkem asi 25 – 30 mld
    • Funkce – tvorba a přenos nervových signálů
    • Neuron není schopen dělit se a rozmnožovat, přeťatý neurit se však může regenerovat
    • Kontakt mezi neurony je zprostředkován synapsemi
    • Stavba:
      • Buněčné tělo (soma) – obsahuje jádro a cytoplazmu s hlavními buněčnými organelami
      • Dendrity – krátké výběžky buněčného těla, vedou vzruch do buňky (přijímají signály z jiných neuronů nebo smyslových buněk)
      • Neurit (axon) – delší výběžek specializovaný k vedení vzruchů z buňky (= odstředivé vlákno), vede vzruch na delší vzdálenosti (až 1 metr), obalen Myelinovou pochvou – tvořena Schwannovými buňkami, (urychlují přenos akčního potenciálu), není celistvá – Renvierovy zářezy
      • Iniciální segment – spojuje tělo buňky s axonem, vznikají zde akční potenciály
      • Nervová zakončení – knoflíkový tvar = „synaptický knoflík“, výstupní části specializované k uvolnění mediátorů
      • Akční potenciál – vzruch elektrický impulz se šíří po neuronu
      • Synaptický potenciál – mezi neurony ve formě chemického impulzu

Podpůrné buňky nervové tkáně

  • Neuroglie – podpůrné buňky, nevedou vzruchy, mají vyživovací funkci a tvoří vystýlku
  • Typy:
    • Ependym
      • Vystýlají mozkové dutiny
      • Vystýlají míšní dutiny
      • Způsobují vznik a pohyb mozkomíšního moku
    • Makroglie
      • Výživa neuronů
      • Hojí rány – gliové jizvy (ložiska s odumřelými buňkami)
    • Oligodendrocyt
      • Tvorba myelinových pochev
    • Mikroglie
      • Schopnost proliferace – bujení, novotvoření
      • Funkce makrofágů – fagocytóza

Části nervové soustavy

  • Části:
    • CNS (Centrální nervový systém)
      • Složen z šedé hmoty (tvořená těly a dendrity neuronů) a bílé hmoty (tvořená axony)
      • Mozek
        • Mozek obratlovců v ontogenetickém vývoji vzniká z hlavové části nervové trubice
        • Vývoj mozku z nervové trubice:
          • Přední čichový mozek
          • Střední zrakový mozek
          • Zadní sluchový mozek
        • V dalším vývoji se přední část diferencovala:
          • Přední (koncový) mozek
          • Mezimozek
        • Střední část zůstala a zadní část se rozlišila:
          • Mozeček
          • Prodlouženou míchu
        • Uložen v dutině lební
        • Mozkový kmen je vývojově nejstarší část mozku a je tvořen prodlouženou míchou, Varolovým mostem a středním mozkem
        • Zevně je chráněn obaly; obal pro mozek tvoří tvrdá plena, která vystýlá dutinu lební a okolo míchy vytváří míšní vak
        • Mezi kostí a tvrdou plenou jsou cévy, tuk a vazivo
        • Pod tvrdou plenou jsou dvě měkké pleny:
          • Pavučnice – bezcévna
          • Omozečnice – bohatě propletená
        • Štěrbiny mezi oběma měkkými plenami jsou vyplněny mozkomíšním mokem, který chrání mozek a míchu před otřesy
      • Mícha
        • Provazec nervové tkáně uložený v páteřním kanálu, chráněna plenou míšní (cévnatá)
        • Sahá od týlního otvoru po druhý obratel bederní
        • Délka – 40 – 50 cm
        • Z míchy odstupuje 31 párů míšních nervů
        • Je centrem jednoduchých reflexů (např. obranný reflex, erekce)
        • Ve své činnosti je podřízena vyšším oddílům CNS
        • U člověka je hlavní motorickou drahou pyramidová dráha, začínající z velkých pyramidových buněk šedé mozkové kůry; Na hranici prodloužené míchy a míchy páteřní se většinou kříží tak, že vlákna jdoucí z pravé poloviny koncového mozku přecházejí do levé poloviny míchy a naopak
        • Ostatní sestupné motorické dráhy se nazývají mimopyramidové, podílejí se na udržení svalového napětí, rovnováhy těla a ovládají chůzi
        • Postranní provazce obsahují obojí typ drah
          • Šedá hmota míšní
            • Vybíhá v přední míšní rohy tvořené motoneurony, jejichž axony tvoří motorická vlákna míšních nervů – přední míšní kořeny
            • V zadních míšních rozích končí senzitivní vlákna míšních nervů – zadní míšní kořeny
            • Spojením předních a zadních míšních kořenů vznikají míšní nervy – 31 párů, vystupují meziobratlovými otvory
          • Bíla hmota míšní
            • Tvořena z různých typů vláken, jejich svazky se nazývají dráhy
            • Míšní dráhy se seskupují do 3 provazců v každé polovině míchy
            • Zadní provazce jsou složeny zdrah, které převádějí vzruchy z receptorů do vyšších oddílů nervové soustavy; označují se jako vzestupné (senzitivní), dostředivé dráhy
            • Přední provazce obsahují dráhy, přivádějící impulzy z mozkové kůry pro vědomé, chtěné pohyby končetin a trupu; označují se jako sestupné (motorické), odstředivé dráhy
          • Obvodové nervy
            • Spojují oběma směry CNS s orgány a tkáněmi celého těla
              • Nervy mozkomíšní
                • Tvoří svazečky z bílých (tj. myelinem opatřených) nervových vláken
                • Vlákna přicházejí z kůže či smyslových orgánů (vlákna dostředivá, senzitivní) nebo vedou do příčně pruhovaných svalů (vlákna motorická, odstředivá)
                • Nervy míšní (spinální)
                  • Začínají spojením předních motorických a zadních senzitivních kořenů míšních
                  • Jsou to nervy smíšené
                  • Páteřní kanál opouštějí otvory mezi obratli, je jich 31 párů
                • Nervy mozkové (hlavové)
                  • Jsou buď senzitivní nebo jen motorické či smíšené
                  • 12 párů (viz. obrázek dole)
                  • Jejich vlákna začínají (motorická, autonomní) nebo končí (senzitivní) u nervových buněk mozkového kmene (tzv. jader mozkových nervů)
                • Nervy vegetativní
                  • Větví se k hladkému svalstvu trávicí trubice, průdušnice, průdušek, ústrojí močového a pohlavního, cév, srdce a ke žlázám
                  • Ve svém průběhu jsou vždy přerušeny skupinkami nervových buněk, které se nazývají vegetativní uzliny (ganglia)
                  • Nervy sympatické
                    • Vystupují z míchy krční, hrudní a bederní spolu s míšními nervy
                    • Končí ve vegetativních uzlinách, kde začínají vlákna nová (většinou bez myelinu) a končí v příslušných orgánech
                    • Způsobují zvýšení krevního tlaku, zpomalení činnosti trávicího ústrojí, rozšíření zornic a zrychlení činnosti srdce
                  • Nervy parasympatické
                    • Vystupují z mozku společně s některými mozkovými nervy a křížovými míšními nervy
                    • Vstupují do malých parasympatických ganglií, která leží blízko cílových vnitřních orgánů
                    • Způsobují např. zpomalení činnosti srdce, snížení krevního tlaku, zrychlení činnosti trávicího ústrojí a zúžení zornic

Klidový potenciál

  • Uvnitř buňky je vodný roztok
  • Obsahuje ionty (K+, anionty bílkovin a PO43-)
  • Cytoplazmatická membrána je propustná pro K+
  • Vlivem koncentračního spádu (chemické síly) se dostává z buňky
  • Ale vlivem elektrické síly zůstává v její blízkosti
  • Vzniká rovnováha mezi elektrickou a chemickou silou
  • Nastává polarizace
  • Mezi vnitřkem a vnějškem je rozdíl potenciálů = napětí
  • V mikrovoltech
  • V okolí buňky jsou Na+
  • Membrána je pro ně nepropustná

Akční potenciál – vzruch

  • Přenos impulzu na neuronu
  • Signál změní propustnost membrány pro Na+
  • Otevírají se iontové kanály
  • Vlivem elektrické síly se Na+ dostane dovnitř
  • …. + věci z prezentace
  • Po krátkém období akčního potenciálu se začnou draslíkové ionty K+ pohybovat směrem opačným a opět obnoví polarizaci (dojde dokonce k hyperpolarizaci)
  • Do původního stavu ionty uvádí sodíkodraslíková pumpa, která za spotřeby ATP přenese sodíkové ionty ven a draslíkové ionty dovnitř
  • Její činnost není potřebná po každém akčním potenciálu, protože každý akční potenciál znamená přesun jen asi jedné 1/100000 iontů
  • Sodíkodraselná pumpa
    • Transmembránový protein pracující jako buněčná pumpa
    • Spotřebovává ATP, načež několikrát mění svou konformaci (prostorové uspořádání) a přesouvá ionty sodíku a draslíku přes buněčnou membránu, a to proti koncentračnímu gradientu
    • Zatímco sodík je tedy transportován ven z buňky, draslík je naopak pumpován dovnitř
    • Pravidelný cyklus fosforylace a defosforylace, trvající asi 10 ms

Synaptický potenciál

  • Přenos signálu mezi neurony
  • Nedochází k převodu jednotlivých vzruchů, ale k přenosu dojde vždy až po sečtení vzruchů z několika axonů či po sečtení vzruchů z jednoho axonu, které následují rychle po sobě
  • Následně dochází k depolarizaci a buď k excitaci synapse (převede vzruch) či k inhibici synapse (hyperpolarizace a nepřevedení vzruchu)
  • Účinkem mediátorů (neurotransmiterů) tedy vznikají excitační či inhibiční potenciály
  • Tyto potenciály se následně sčítají a dle toho, zda převáží inhibiční či excitační vzruchy, dochází k centrálnímu podráždění či útlumu dále se vzruch šíří jako akční potenciál
  • Neurotransmitery – excitační (budivé) zvyšují propustnost pro ionty (acetylcholin, noradrenalin), inhibiční (tlumivé) – snižuji propustnost pro ionty (kyselina aminomáselná, glycin)

PRO POCHOPENÍ KLIDOVÉHO, AKČNÍHO I SYNAPTICKÉHO POTENCIÁLU DOPORUČUJU ZHLÉDNOUT VIDEA NA YOUTUBE

Reflex

  • činnost se uskutečňuje v soustavách neuronů uspořádaných do různě složitých nerv. obvodů
  • Nejjednodušší formou nerv. obvodu je reflexní oblouk
  • Reflex
    • základní funkční jednotka nervového řízení= nerv. děj, při kterém se přenáší signál z čidla nervovou dráhou k výkonnému orgánu
    • odpověď organismu na změny vnějšího a vnitřního prostředí
    • probíhá po reflexním oblouku, který má 5 částí :
  1. receptor– příjem podráždění
  2. dostředivý(= aferentní) nerv – vede vzruch do CNS
  3. CNS– zpracovává informaci
  4. odstředivý(= eferentní) nerv – z CNS
  5. efektor= výkonný orgán – odpověď na podráždění
  • podnět, na který reaguje smyslový orgán, převede ho na elektrický impulz, který se dostává do mozku nebo do míchy dostředivým vláknem do CNS, kde se vyhodnotí, vzniká odpověď, odstředivými vlákny se šíří do výkonného orgánu
  • dělení podle I.P.Pavlova:
  1. nepodmíněné
    • vrozené, reflexní oblouk je zaznamenán v genetickém kódu
    • centrum v míše a mozku mimo kůru
    • jejich výsledkem je nižší nervová činnost
    • např. zornicový, slinný, patelárníreflex, sací reflex, dýchací reflex, polykací, obranný reflex, reakce na bolest
  2. podmíněné
    • získané učením během života
    • centrum v mozkové kůře
    • vznik na zákl. spojení podmíň. podnětu (zvuk zvonku) s nepodm. reflexem (slinění)
    • př. současné a opakované zvonění při podávaní potravy – slinění i při pouhém zvonění
    • jejich dráha není trvalá, musí se upevňovat opakováním X vyhasnutí reflexu (zapom.)

Vznik a šíření nervového vzruchu

  • vznik vzruchu
    • v klidu dochází na membráně neuronu k nerovnoměrnému rozložení náboje, membrána propouští ven více kationtů K+ než dovnitř kationtů Na+, uvnitř je náboj záporný (díky úbytku K+ převažují anionty Cl-) a vně je náboj kladný (převažují kationty Na+), membrána je polarizovaná, mezi povrchem a vnitřkem nervové buňky vzniká elektrické napětí, tzv. klidový potenciál
    • dojde-li k podráždění neuronu, mění se propustnost membrány, ionty Na+ pronikají do neuronu, membrána je depolarizovaná, klidový potenciál se mění na akční potenciál, který se jako vzruch šíří neuronem
    • pro proběhnutí vzruchu neuronem se opět zvyšuje propustnost membrány pro K+, ty unikají z buňky a rozložení náboje je obnoveno, membrána je polarizována
    • princip sodíko-draselné pumpy
  • šíření vzruchu
    • vzruch je z jedné buňky do druhé šířen pomocí synapsí (míst kontaktů nervových buněk) – axon jednoho neuronu je napojen na tělo nebo výběžky dalších neuronů, synapsi tvoří zakončení axonu jednoho neuronu obsahující váčky s mediátorem (chemickým přenašečem), synaptická štěrbina a postsynaptická membrána (membrána cílového neuronu), dojde-li vzruch do zakončení axonu, mediátor se vyleje do synaptické štěrbiny, naváže se na receptory v postsynaptické membráně, dojde k podráždění a depolarizaci této membrány a vzruch se šíří dále, jakmile podráždění pomine, je mediátor zpravidla rozloŽen enzymy

 

Typy nervových soustav soustav živočichů

  • Bezobratlí
    • Difúzní (rozptýlená) – nejprimitivnější, tvořena po těle nepravidelně rozptýlenými vzájemně propojenými nervovými buňkami (dotýkají se svými výběžky), reakce na podněty z prostředí je všesměrná, nachází se u žahavců
    • U dalších typů nervových soustav se objevuje tzv. centralizace – seskupování nervových buněk, zhuštění nervové tkáně do zauzlin (ganglií)
      • Žebříčková – z centrálního ganglia vybíhají dva provazce, které jsou v každém tělním článku, jsou navzájem propojené nervovými spojkami (podélně konektivy, příčně komisurami, někdy jsou příčné komisury neúplné). V místech spojení komisur s konektivy dochází ke vzniku ganglií (někteří ploštěnci, primitivní stav u kroužkovců)
      • Gangliová – v podstatě podtyp žebříčkové soustavy, nervová hmota se koncentruje především do ganglií, jejich počet se rovněž redukuje, nervové buňky se seskupují v nervové pruhy a ganglia (částečně kroužkovci, někteří měkkýši, členovci)
    • k největšímu nahromadění nervové tkáně u bezobratlých dochází u hlavonožců. Jejich mozkové ganglium připomíná mozek obratlovců
    • u členovců vznikají:
      • nadhltanová zauzlina (neboli mozková) – centrum senzorické a řídící
      • podhltanová zauzlina (řídí ústní ústrojí)
    • u ostnokožců se nachází kruhovitá (radiální) nervová soustava – ze základního nervového prstence vybíhají paprsčité výběžky
  • Obratlovci
    • Nervová soustava obratlovců vzniká z ektodermu hřbetní části těla, embryonálně je umístěna nad strunou hřbetní
    • Trubicovitá nervová soustava – typická pro všechny strunatce (náznaky se objevují už u polostrunatců), tvoří ji:
      • Centrální nervový systém (CNS) – mozek, mícha
      • Obvodové nervy
    • U všech strunatců má v podstatě stejnou stavbu, liší se členitostí a velikostí jednotlivých částí mozku (v závislosti na stupni jejich vývoje)
    • Mozek obratlovců tvoří:
      • Prodloužená mícha – pokračování páteřní míchy, jsou v ní uloženy spojovací dráhy, centrum dýchání, oběhu tělních tekutin, aktivity a spánku
      • Mozeček – centrum pro koordinaci pohybu a polohy těla, největší je u plazů, ptáků a savců, kteří vykonávají rychlé a složité pohyby
      • Střední mozek – u vývojově nižších obratlovců je hlavním mozkovým centrem, u vývojově vyšších obratlovců je přepojovacím centrem zrakovým a sluchovým, u ryb centrem vjemů postranní čáry, u ptáků centrem zrakovým
      • Mezimozek – centrum vegetativních funkcí živočichů (reguluje přijímání potravy, tělesné teploty, ovulace, apod.), spodní část mezimozku je spojena s nejvýznamnější endokrinní žlázou – hypofýzou, která řídí činnost ostatních žláz s vnitřní sekrecí
      • Přední mozek – u vývojově nižších obratlovců je centrem čichu, u vývojově vyšších obratlovců je hlavním mozkovým centrem, je tvořen dvěma hemisférami (polokoulemi), které u plazů, ptáků a savců mají druhotnou kůru mozkovou, její plocha a kapacita se zvětšuje vytvářením vrás a závitů
    • Mícha
      • Uložená v páteřním kanálu
      • Má po celé délce jednotnou stavbu
      • Centrum jednodušších reflexů
      • Zajišťuje spojení mozku a periferních částí těla
      • Odstupují z ní párové míšní nervy
      • Vývojově nejstarší část nervového systému
    • Obvodové nervy
      • Periferní nervstvo spojující CNS s ostatními částmi těla, rozlišujeme:
        • Mozkomíšní nervy – z mozku vystupují párové mozkové nervy (dvanáct párů mozkových nervů u vyšších obratlovců, deset párů u nižších obratlovců), z míchy odstupují párové míšní nervy
        • Vegetativní nervy (autonomní) – řídí činnost vnitřních (útrobních) orgánů, tvoří je systém sympatiku a parasympatiku