Nowe techniki i technologie dla medycyny - biofizyka.p.lodz.pl · układ nerwowy dzielimy na:...
Transcript of Nowe techniki i technologie dla medycyny - biofizyka.p.lodz.pl · układ nerwowy dzielimy na:...
Dr inż. Marta Kamińska
Wy
kła
d 4
Zakład B
iofizyki IIMN
ow
e t
ec
hn
iki
i te
ch
no
log
ie d
la m
ed
yc
yn
y
Wy
kła
d 4
Zakład B
iofizyki IIM
Uk
ład
ne
rwo
wy
Uk
ład
ne
rwo
wy
za
pe
wn
ia ł
ąc
zn
oś
ć o
rga
niz
mu
ze
św
iate
m
ze
wn
ętr
zn
ym
, z
ez
pa
la u
kła
dy
w j
ed
ną
ca
łoś
ć,
zp
raw
ują
c
jed
no
cz
eś
nie
na
d n
im k
on
tro
lę.
Wy
kła
d 4
Zakład B
iofizyki IIM
Uk
ład
ne
rwo
wy
Układ nerw
owy człowieka łączy narządy czuciowe (receptory) z
mięśniami i gru
czołami (efektory). Z chwilą pobudzenia receptora
następuje w
łaściw
a reakcja odpowiedniego efektora.
Układ nerw
owy spełnia dwie podstawowe funkcje: przewodzenia
impulsów i integrację czynności poszczególnych części ciała.
Wy
kła
d 4
Zakład B
iofizyki IIM
Po
dz
iał
uk
ład
u n
erw
ow
eg
o
Istnieją dwa podziały układ
u nerwoweg
o:
topograficzny i czyn
nościowy
W podziale topograficznym układ
nerwowy dzielim
y na:
•układ
nerwowy ośrodko
wy
•układ
nerwowy obwodowy
W podziale czynnościowym układ
nerwowy dzielim
y na:
•układ
nerwowy somatyczny, którego efektorami są m
ięśnie poprzecznie
prążkowan
e
•układ
nerwowy au
tonomiczny, którego efektorami są m
ięśnie gładkie,
mięsień
sercowy i gruczoły
Wy
kła
d 4
Zakład B
iofizyki IIM
Uk
ład
ne
rwo
wy
oś
rod
ko
wy
Do ośrodko
weg
o układ
u nerwoweg
o zalicza się
mózgowie i rdzeń kręgowy.
Rdzeń kręgowyjest otoczony i osłonięty przez kan
ał
kostny łukó
w rdzeniowych kręgów. Spełnia dwie
zasadnicze funkcje: przew
odzi impulsy z mózgu i do
mózgu oraz jest ośrodkiem
odruchów.
Mózg jest rozszerzonym
przed
nim
końcem rdzenia.
Średnia m
asa m
ózgowia u m
ężczyzn wyn
osi 1375-1405g
a u kobiet 245-1275 g. Różnice w m
asie wyn
ikają z
mniejszej przeciętnej m
asy ko
biet.
(1) -mózg,
(2) -Ośrodko
wy
układ nerwowy,
(3) -rdzeń kręgowy.
Wy
kła
d 4
Zakład B
iofizyki IIM
Uk
ład
ne
rwo
wy
oś
rod
ko
wy
Mó
zg
ow
ie
A -płat czołowy, B -płat skroniowy, C -bruzda Rolanda, D -płat
ciem
ieniowy, E -płat potyliczny, F -móżdżek
Wy
kła
d 4
Zakład B
iofizyki IIM
Układ
nerwowy obwodowy
Z m
ózgu i rdzenia wychodzą parzyste nerwy
mózgowe i rdzeniowe, które łączą wszystkie
receptory i efektory z m
ózgiem i rdzeniem
tworząc układ nerw
owy obwodowy.
Wy
kła
d 4
Zakład B
iofizyki IIM
Po
dz
iał
uk
ład
u n
erw
ow
eg
o
Istnieją dwa podziały układ
u nerwoweg
o:
topograficzny i czyn
nościowy
W podziale topograficznym układ
nerwowy dzielim
y na:
•układ
nerwowy ośrodko
wy
•układ
nerwowy obwodowy
W podziale czynnościowym układ
nerwowy dzielim
y na:
•układ
nerwowy somatyczny, którego efektorami są m
ięśnie poprzecznie
prążkowan
e
•układ
nerwowy au
tonomiczny, którego efektorami są m
ięśnie gładkie,
mięsień
sercowy i gruczoły
Wy
kła
d 4
Zakład B
iofizyki IIM
Uk
ład
ne
rwo
wy
zo
ma
tyc
zn
y
W obrębie somatyczneg
o układ
u nerwoweg
o wyróżnia się:
•układ
piramidowykierujący wykonyw
aniem ruchów świadomych
•układ
pozapiramidowy
kierujący
wykonyw
aniem
ruchów
zautomatyzowan
ych i reg
ulujący nap
ięcie mięśni. Bierze on udział
w
utrzyman
iu prawidłowej postaw
y ciała.
Wy
kła
d 4
Zakład B
iofizyki IIM
Uk
ład
ne
rwo
wy
au
ton
om
icz
ny
Układ
ten
skład
a się z:
•układ
u sympatycznego (współczulneg
o)
•układ
u parasympatycznego (przyw
spółczulneg
o)
Serce, płuca, przew
ód poka
rmowy i inne narządy wew
nętrzne są unerwione
przez specjalny zespół nerwów obwodowych, noszących wspólną nazwę
autonomicznego układu nerw
owego
Układ
nerwowy
autonomiczny
różni się
od reszty układ
u nerwoweg
o.Nie
podlega
pełnej ko
ntroli
mózgu;
nie możemy
bowiem dow
olnie zm
ieniać
szyb
kości tętna
serca
albo ruchów mięśni, żołądka
czy
jelit. Inną
ważną
cechą tego układ
u jest podwójne unerwienie każdeg
o narząd
u w
ewnętrzneg
o
przez włókn
a sympatyczne i parasym
patyczne. Oba te układ
y działają zw
ykle
antagonistycznie. Jeśli jeden
wzm
aga aktyw
ność to drugi zm
niejsza ją.
Wy
kła
d 4
Zakład B
iofizyki IIM
Tk
an
ka
ne
rwo
wa
Podstawową jednostką strukturalną i funkcjonalną tkanki nerw
owejjest
komórka nerwowa –neuron.
W organizmie ludzkim
występuje ok. 14-15 m
iliardów neu
ronów
rozm
ieszczonych w ośrodko
wym
i obwodowym
układ
zie nerwowym
. Oprócz
komórek nerwowych w skład
tkanki nerwowej wchodzą:
•w ośrodko
wym
układ
zie nerwowym
–ko
mórki glejowe, wyo
drębnione w
oddzielny rodzaj tkan
ki zwan
ej tkanką glejową,
•w obwodowym
układ
zie nerwowym
–ko
mórki zw
anelemocytami
(komórki Schwan
na) tworzące neu
rolemę.
Wy
kła
d 4
Zakład B
iofizyki IIM
Ko
mó
rka
ne
rwo
wa
Przeciętny neuron m
a około 0,1 m
m średnicy, ale m
oże m
ieć
długość nawet kilku m
etrów. Tradycyjny neuron dzieli się na
trzy części: ciało komórki(p
erykarion), dendryty, akson
(neuryt)
Wy
kła
d 4
Zakład B
iofizyki IIM
Ko
mó
rka
ne
rwo
wa
Charak
terystycznym
i składnikam
i cytoplazm
y ko
mórki nerwowej są
ziarnistości zawierające RNA, zw
ane tigro
idem, których ilość
zmniejsza się wskutek długotrwałej prac ko
mórki, oraz włókien
ka
nerwowe, inaczej neu
rofibryle. Tworzą one w perykarionie
sieć a w
wyp
ustkach komórki nerwowej układ
ają się w postaci równoległej
wiązki.
Wy
kła
d 4
Zakład B
iofizyki IIM
Ko
mó
rka
ne
rwo
wa
Niektóre aksony mogą być otoczone białkowo-lipidową
substan
cją –mieliną, okryw
ającą akson seg
men
towo.
Zew
nętrznie w stosunku
do m
ielinyznajduje się osłonka
zbudowan
a z lemocytów(neu
rolema)
Wy
kła
d 4
Zakład B
iofizyki IIM
Ko
mó
rka
ne
rwo
wa
Podział czynnościowy ko
mórki nerwowej:
•dendryty
odbierają bodźce ze środowiska
albo od innej komórki,
•aksonrozprowad
za albo przew
odzi impuls nerwowy
•ciało komórki nerw
owejuczestniczy w m
etab
olizmie i wzroście
komórki nerwowej
Wy
kła
d 4
Zakład B
iofizyki IIM
Ko
mó
rka
ne
rwo
wa
Ze w
zględu na liczbę w
ypustek,
komórki nerw
owe dzielimy na:
•jednobiegunowe(unipolarne) –
słab
o
reprezentowan
e w organ
izmie;
występują w części ruchowej nerwu
trójdzielneg
o oraz w podwzgórzu
•dwubiegunowe(bipolarne) –
komórka ma dwie wyp
ustki, z których
jedna jest den
drytem a druga
neu
rytem; spotyka się je m.in. w
siatkó
wce oka
•wielobiegunowe(m
ultipolarne) –
najczęściej występujący typ
komórek
nerwowych; charakteryzuje się
posiadan
iem licznych den
drytów i
jedneg
o neu
rytu, m.in. stan
owią
wyp
ustki ruchowe rdzenia kręgoweg
o
dochodzące do m
ięśni ko
ńczyn
.
Wy
kła
d 4
Zakład B
iofizyki IIM
Ko
mó
rka
ne
rwo
wa
Pod w
zględem czynnościowym komórki nerw
owe
dzielimy na:
•czuciowe (dośrodko
we) –
biegną od recep
tora
•ruchowe (odśrodko
we) –
biegną od efektora
(narządu)
•pośred
niczące
(kojarzen
iowe, wstawko
we)
–występują pomiędzy
neu
ronam
i czuciowym
i i
ruchowym
i
Wy
kła
d 4
Zakład B
iofizyki IIM
Ko
mó
rka
ne
rwo
wa
Neuryty i dendryty kończące się w
znacznej odległości od
perykarionu, których długość u człowieka m
oże dochodzić do 1 m
,
nazywamy włóknami nerwowymi.
Włókn
a nerwowe
otoczone
osłonką mielinową
noszą
nazwę
włókien
rdzennych
lub m
ielinowych, w przeciwieństwie do w
łókien
nie
wyp
osażonych w mielinę, określanych jako
włókn
a bezrd
zenne
lub
bezmielinowe.
W ośrodko
wym
układ
zie
nerwowym
włókn
a są okryte
wyłącznie słonką
mielinową, tw
orząc jego substan
cję
białą,
oraz
występują w nerwie
wzroko
wym
. W nerwach mózgowych ( z wyjątkiem
nerwu wzroko
weg
o i
nerwów w
ęchowych –
ostatnie nie m
ają żadnych osłonek) oraz rdzeniowych
włókn
a nerwowe
są wyp
osażone
w osłonkę mielinową
a ponadto mają
osłonkę utw
orzoną z ko
mórek zw
anych lem
ocytami.
Wy
kła
d 4
Zakład B
iofizyki IIM
Sy
na
pz
y
Synapsa
(styk)
jest
okolicą,
gdzie
jedna
komórka
–presynaptyczna–wchodzi w bard
ziej lub m
niej ścisłe połączenie z
dru
gą komórką –
postsynaptyczną, na którą oddziaływuje.
Syn
apsy zaw
ierają pęcherzyki syn
aptyczne, w
których znajduje się
neu
rohorm
on –
substan
cja
uczestnicząca w przew
odzeniu im
pulsów
nerwowych. Im
pulsy
przew
odzone
przez akson, docierając do synap
sy,
powodują
uwalnianie
z pęcherzykó
w
neu
rohorm
onu
do
przestrzeni
synaptycznej. Neu
rohorm
on pobudza błonę
postsynap
tyczną, wyw
ołując
zmianę jej polaryzacji.
Wy
kła
d 4
Zakład B
iofizyki IIM
Sy
na
pz
y
Przew
odzenie syn
aptyczne jest wolniejsze niż przew
odzenie wzdłużnerwu i
jest przen
oszone
tylko w jednym
kierunku
: z
organu czucioweg
o do
rdzenia kręgoweg
o i m
ózgu, natomiast w
neu
ronach ruchowych z m
ózgu i
rdzenia kręg
oweg
o do mięśni i gruczołów. Kontrola odbyw
a się
przez
aksony, ponieważ tylko zako
ńczen
ie aksonu jest zdolne
do wyd
zielan
ia
substan
cji chem
icznej pobudzającej następny neu
ron.
Każde
włókn
o
nerwowe
może
przew
odzić
impulsy
w obu
kierunkach. Jeśli jest elektrycznie stymulowan
e w jeg
o środko
wej
części to
powstają dwa impulsy rozchodzące się w
przeciwnych kierunkach. Jednak
pobudzenie przen
oszone
w kierunku
den
drytu zostaje
zatrzymane
po
osiągnięciu zakończen
ia.
Wy
kła
d 4
Zakład B
iofizyki IIM
Po
ten
cja
ł c
zy
nn
oś
cio
wy
Bodziec działający
na
błonę
komórkową
neu
ronu zm
ienia jej
właściwości, co wyw
ołuje potencjał czyn
nościowy. Do wnętrza
neu
ronu
nap
ływają
jony
Na+. Zjawisko
to określa się
jako
dep
olaryzację
błony
komórkowej. Jony Na+
początko
wo w
nikają w m
iejscu działan
ia bodźca. W
momen
cie
wyrównania ładunkó
w elektrycznych dep
olaryzacja
zaczyn
aprzesuwać się
na
sąsied
nie odcinki błony
komórkowej aż do zako
ńczen
ia
aksonu.
Impulsem nerw
owym jest
więc przesuwanie się fali
depolaryzacji
od miejsca zadziałan
ia bodźca
na
błonę
komórkową
do
zako
ńczeń
neu
ronu.
Wy
kła
d 4
Zakład B
iofizyki IIM
Po
ten
cja
ł c
zy
nn
oś
cio
wy
W p
owstaw
aniu i p
rzeb
iegu p
otencjału czynnościoweg
o zasad
nicze
znaczenie m
a tran
sport jonów Na+
i K+przez błonę ko
mórkową. Odbyw
a się o
zgodnie z gradientem stężeń.
Osiągnięcie
przez błonę
potencjału progoweg
o powoduje otw
arcie
szyb
kich kanałów sodowych w błonie ko
mórkowej.
Nap
ływ jonów Na+
odpowiada za fazę dep
olaryzacji. Z
chwilą osiągnięcia potencjałuiglicoweg
o
stopniowo zamykają się
kanały
sodowe
a otw
ierają kanały
potasowe.
Następuje odpływ dodatniego ład
unku
z komórki co pow
oduje rep
olaryzację
błony ko
mórkowej.
Wy
kła
d 4
Zakład B
iofizyki IIM
Ro
zc
ho
dz
en
ie z
ię i
mp
ulz
ów
Przekazyw
anie impulsów w włókn
ach
nag
ich odbyw
a się poprzez ciągłą
dep
olaryzację, która rozchodzi się z
małą prędko
ścią 0,5-2,0 m
/s
Wy
kła
d 4
Zakład B
iofizyki IIM
Ro
zc
ho
dz
en
ie z
ię i
mp
ulz
ów
W aksonach okrytych m
ielinąi
neu
rolemąim
puls rozchodzi się
skoko
wo i dzięki temu szybciej –
od
kilkunastu do 120 m
/s