BIOVETENSKAPERNAS GRUNDER II

(1)

www.helsinki.fi/yliopisto

BIOVETENSKAPERNAS GRUNDER II

Nervsystemet Campbell 48-49

23.1.2018 Biovetenskapernas grunder II

(2)

www.helsinki.fi/yliopisto 23.1.2018 Biovetenskapernas grunder II

De inresekretoriska körtlarna

(3)

(4)

(5)

Föreläsningens mål

• Nervsystemets uppbyggnad i stora drag

• Jonkanaler

• Bildning av membranpotential och synapspotentialer

• Aktiopotentialens skeden

• Synapsens uppbyggnad och funktion

• Nervkretsar

(6)

Nervsystemets huvudsakliga uppgifter

• 1. Tar emot sensorisk information

• 2. Behandlar information.

3. Förändrar information till motoriska kommandon.

4. Reglerar och styr

livsfunktioner och motoriska funktioner.

• 5. Lagrar information och jämförlagrad information med ny information ->

inlärning.

(7)

• Delas in I det centrala och perifera nervsystemet

• Centrala nervsystemet: Hjärna och ryggmärg

• Perifera nervsystemet: Nerver som för information till och från det centrala nervsystemet.

• I hjärnan finns ca 100 miljoner nervceller

• Varje nervcell kan vara I kontakt med tusentals andra nervceller

Nervsystemet

(8)

HERMOSTO

ääreishermosto keskushermosto aivot

selkäydin aivohermot (12x)

selkäydinhermot (31 paria)

gangliat l. tumakkeet ääreishermot

aistin- reseptorit esim. ihossa

hermo- punokset esim.

ruuansula-

tuskanavassa

(9)

Nervceller

• Elektriskt excitabla

• Funktionen baserar sig på jongradienter, cellmembranet och styrda jonkanaler.

• Jonkanalerna är selektivt permeabla och kan

aktiveras av receptorstyrt.

(10)

Nervcellens uppbyggnad

• Största delen av

organellerna i somat

• De flesta nervceller har dendriter

• Aksonen är typiskt

längre än dendriten och förmedlar information till nästa nervcell.

• Många aksoner har en myelinskida

• Elektriskt excitabla

(11)

Interneuroner

(12)

Motoneuroner

(13)

Sensoriska neuroner

(14)

Nervcellen

Vilopotentialen

(15)

Vilopotentialen

• Nervcellernas elektriska signallering är beroende på en slags arbetspotential, vilopotentialen.

• Vilopotentialen uppkommer pga jonernas

osymetriska fördelning över cellmembranen.

Detta förutsätter att membranet är selektivt permeabelt för vissa joner också i vila.

• Spänningsskillnaden hos cellmembranen

(permeabla i huvudsak för K+) på nervceller

varierar mellan -50 och -80mV.

(16)

Cellmembranen, ett selektivt

permeabelt membran

(17)

•Den konsentrationsdrivna

förflyttningen av laddningar (K+) över ett selektivt permeabelt membran skapar en potentialskillnad som motverkar jonernas rörelse

•Då elektriska och kemiska kraften är lika stora råder vilopotentialen

jämviktspotentialen

(K+!)

K+

Cl-

K+

Cl-

(18)

jämviktspotentialer

(19)

-90mV +60mV

(20)

Membranpotentialen råder vid

cellmembranet

(21)

Vilopotentialen, repetition

(22)

Elektrofysiologiska mätnigar

(23)

Graderade potentialer vs

aktionspotentialer

(24)

• Nervcellernas signallering grundar sig på elektriska signaler som löper längs med nervfibrerna.

• För nervceller gäller fysikens grundlagar. T.ex. löper informationen snabbare i en tjock kabel än i en tunn.

Så löper informationen också snabbare i en isolerad kabel (myeliniserade nervfibrer) än i en oisolerad.

• Den viktigaste komponenten i signalledningen är fibrernas och cellernas membran. Energin för signaltransporten fås från den elektrisk-kemiska gradienten över cellmembranen,

membranpotentialen

Aktionspotentialen

(25)

• När cellmembranen når

”thresshold” aktiveras spänningskänsliga natriumkanaler.

• Den ökade

depolarisationen aktiverar ytterligare Na+ kanaler och signalen sprids framåt.

• Depolarisationen aktiverar också spänningskänsliga K+ kanaler

• Cellen repolariseras

Aktionspotentialen

(26)

Skillnaden mellan

spänningskänsliga och

ligandaktiverade jonkanaler

(27)

(28)

(29)

Kuva 8-12

(30)

(31)

Aktionspotentialens beroende av Na+ ja K+ konduktanser

(32)

refraktärtid

(33)

Aktionspotentialens spridning

Aktionspotentialens

spridning

(34)

Myelininskidans betydelse

(35)

Synapsernas funktion

• Kommunikation mellan nervceller sker via synapser

• Inhibitoriska eller excitatoriska

• Signalleringen elektrisk eller kemisk

• Största delen av de droger som påverkar på det

centrala nervsystemet påverkar synapsernas

funktion.

(36)

Elektriska synapser

• Aktiospotentialen i den presynaptiska ändan depolariserar direktden postsynaptiska cellen.

• Gap junctions

• Litet synaptiskt lagg

• Synkronisering av

cellgrupper (tex hjärtat)

(37)

Kemiska synapsens funktion

• Aktionspotentialen når axonändan

• spänningskänsliga Ca kanaler öppnas

• Kalcium får transmitterämnesvesiklerna att fogas med cellmembranen

• Transmitterämne frigörs och diffunderar över den synaptiska klyftan

• Receptorerna aktiveras

• EPSP eller IPSP bildas

• Om den mottagande cellens synapspotential blir tillräckligt depolariserande genereras en eller flere aktionspotentialer

• Transmitterämnet avlägsnas från synaptiska klyftan

(38)

(39)

Ändringar i membranpotentialen

• Nerv och muskelceller är excitabila (rätbara)

• Cellerna har en vilopotential

• Kemiskt eller elektriskt reglerade jonkanaler kan skifta potentialen åt positivt eller negativt håll

• Postsynaptiska potentialer (PSP)

(40)

(41)

Excitatorisk postsynaptisk potential EPSP

• Strävar till att depolarisera cellmembranen

• Beror på tex ökad Na+ eller Ca2+ konduktans

• Glutamat kan aktivera ionotropiska eller

metabotropiska receptorer vilket leder till en ökad

Na+ konduktans.

(42)

(43)

Inhibitorisk postsynaptisk potential IPSP

• Försvårar depolarisation

• Beror på ändringar i K+ eller Cl- jonernas konduktans över cellmembranen.

• Tex GABA aktiverar ionotropiska receptorer som

släpper igenom Cl-

(44)

(45)

PSP:na varierar i storlek

• Tex:

• Hur många kanaler öppnas

• Hur mycket inhibition och excitation

• Hur många synapser inverkar

• Då den postysynaptiska potentialen når en viss nivå

(ca -40 mV) aktiveras en aktionspotential.

(46)

(47)

Hyperpolarizations

Graded potential hyperpolarizations Graded potential depolarizations 5

Time (msec) Resting

potential

4 3 1 2

0 Threshold

–100 –50 0

M e m b ra n e p o te n ti a l (m V )

Stimuli +50

Depolarizations 5 Time (msec) Resting

potential

4 3 1 2

0 Threshold

–100 –50 0

M e m b ra n e p o te n ti a l (m V )

Stimuli +50

Action potential

5 Time (msec) Resting

potential

4 3 1 2 0 Threshold

–100 –50 0

M e m b ra n e p o te n ti a l (m V )

Stronger depolarizing stimulus

+50 Action

potential

6

(48)

PSP SUMMERING

(49)

(50)

Nervsystemenas organisation

(51)

SELKÄRANKAISTEN HERMOSTO ääreishermosto keskushermosto

aivot

selkäydin aivohermot (12x)

selkäydinhermot (31 paria)

gangliat l. tumakkeet ääreishermot

aistin- reseptorit esim. ihossa

hermo- punokset esim.

ruuansula-

tuskanavassa

(52)

Enkel reflexbåge

(53)

Hjärnkamrarna, vit substans,

grå substans

(54)

Gliaceller

(55)

Gliaceller

(56)

Perifera nervsystemet

(57)

Hit!

(58)

Sensoriska och motoriska banor

(59)

Autonoma nervsystemet upprätthåller

homeostatiska mekanismer

(60)

Autonomiska nervsystemet

• Sympatiska

• Fight or flight

(61)

Sympatiska ganglier

(62)

Autonoma

nervsystemet

• Parasympatiska

• Rest and digest

(63)

Transmitterämnen i det perifera

nervsystemet

(64)

Nervsystemets utveckling

(65)

Centrala nervsystemet

• Stora hjärnan= cerebrum

• Mellanhjärnan = diencephalon

• talamus, hypotalamus

• Mitthjärnan = mesencephalon

• Substantia -nigra, -rubra

• Hjärnbryggan = pons

• Förlängda märgen = medulla oblongata

• Lilla hjärnan= cerebellum

• Ryggmärgen

• Centrala nervsystemet skyddas av

• ben

• hjärnhinnor

(66)

Centrala nervsystemet, hjärnstammen

• Upprätthållning av homeostasi

• Koordination av rörelser

• Förmedling av information

(67)

Centrala nervsystemet, formatio

reticularis

(68)

Centrala nervsystemet, Lilla hjärnan

• Koordination av rörelse och balans

• Information från muskler, senor, ögon och

balansorgan

• Error checking

• Deltar i inlärning av

motoriska färdigheter

(69)

Centrala nervsystemet, mellanhjärnan

• Thalamus och hypothalamus

§ Thalamus:

förmedlingscentral till hjärnbarken

§ Hypothalamus:

Upprätthållning av

homeostasen, registrering

av kroppens behov. Deltar

i dygnsrytmsregleringen.

(70)

www.helsinki.fi/yliopisto 23.1.2018 70 Biotieteellinen tiedekunta / Henkilön nimi /

Esityksen nimi

Reglering av dygnsrytm

(71)

Hjärnkamrarna

(72)

Stora hjärnan (cerebrum) och hjärnbarken (cortex) :

• Består av hjärnbarken vit substans och grå substans (samt basalganglier).

• Delas I två lober som förenas genom corpus calosum.

• Fungerar kontralateralt

(73)

Hjärnbarken styr viljestyrda rörelser och sköter om kognitiva funktioner

• Pannloben

• Motoriskt område: viljestyrda rörelser

• Reglerar bla irritation, ilska, rädsla, att vara ledsen eller deprimerad (höger lob) och styr över känslor med positiv klang som entusiasm, intresse,

nyfikenhet, glädje och lycka (vänster lob).

• Störningar i pannloben påverkar vårt beteende och vårt sinne (Phineas Gage, lobotomi, mm)

• tinningloben

• hörselområde: prat tolkas och förstås

• Skador leder till sensorisk afasi

(74)

(75)

Hjärnbarken fortsätter..

• Hjässloben

• Sensoriska hjärnbarken

• Känsel, öga-handkoordination, rumsuppfattning och objektigenkänning

• Nackloben

• tal, syn och en liten del av balansen

(76)

Hjärnbarken

(77)

(78)

(79)

Esityksen nimi

Språk och prat

(80)

Esityksen nimi

Lateralisering

(81)

Esityksen nimi

Känslor (limbiska systemet)

(82)

Hippocampus, minne och

inlärning

(83)

Minne och inlärning, händelser på cellnivå

• Synaptiska kontakter förstärks eller försvagas

• Beror på aktivitet,

”tränade” synapser förstärks

• Modeller: Långtids

potentiering (LTP) samt

långtids depression (LTD)

(84)