Program: 1. Wst ę p. Historia bada ń układu nerwowego. Poziomy organizacji układu nerwowego.

1. Neurobiologia Program: 1. Wstęp. Historia badań układu nerwowego. Poziomy organizacji układu nerwowego. 2. Komórki mózgu – neuron i glej. 3. Siły chemiczne i elektryczne, równanie Nernsta. 4. Potencjał czynnościowy, teoria Hodgkina i Huxleya, prądy w komórkach nerwowych. 5. Propagacja impulsu - teoria kablowa. 6. Synapsy elektryczne i chemiczne. Złącze nerwowo – mięśniowe. Hipoteza kwantowa. 7. Procesy obliczeniowe w dendrytach. Model Ralla. 8. Zmysły – prawo energii własnych, receptory, transdukcja, kodowanie bodźca. 9. Zmysły chemiczne – smak. Kodowanie informacji smakowej. 10. Dualna natura węchu. Receptory węchowe, mapy zapachów. Feromony. 11. Czucie somatyczne, receptory skóry, czucie głębokie. 12. Obwody rdzenia kręgowego. Teoria bramkowania bólu. Reprezentacja czuciowa w korze mózgowej. 13. Propriocepcja i kinestezja. 14. Zmysł równowagi.Odruch przedsionkowo – oczny. 15. Słuch - dźwięki słyszalne, budowa i działanie ucha. Rezonansowa teoria Helmholtza, teoria fali biegnącej, wzmacniacz ślimakowy. 16. Widzenie - spektrum EM, fotoreceptory, obwody siatkówki. Elektroretinogram (ERG), i elektrookulogram (EOG). Widzenie barwne. Drogi wzrokowe. Kolumny orientacji przestrzennej. Rozpoznawanie twarzy. Problem scalania. Gdzie powstaje świadomość? Program: ·        Zjawiska progowe w komórkach nerwów i mięśni. Przewodnictwo jonowe i powstawanie różnicy potencjałów w poprzek błony aktywnej. Teoria Hodgkina Huxleya. ·        Propagacja pobudzenia elektrycznego. Przewodnictwo skokowe. Przewodnictwo synaptyczne i potencjały postsynaptyczne. Synapsy elektryczne. Transmisja w zespołach neuronów. ·        Zjawiska elektryczne w komórkach mięśniowych. Sterowanie mięśniami. ·        Zjawiska elektryczne w narządach zmysłów. Aktywna transdukcja bodźca. Mechanizmy zapewniającą wysoką czułość i rozdzielczość percepcji. ·        Przewodnictwo objętościowe. Właściwości elektryczne tkanki i ich wpływ na potencjały mierzone w różnych reżimach eksperymentalnych. Rodzaje elektrod. ·        Sterowanie i regulacja w organizmach żywych. ·        Elementy analizy sygnałów stochastycznych. ·        Powstawanie, rejestracja, metody analizy sygnałów elektrycznych i magnetycznych: elektroencefalogramów (EEG), potencjałów wywołanych (EP), lokalnych potencjałów polowych (LFP), elektromiogramów (EMG), elektroretinogramów (ERG), elektrookulogramów (EOG), elektrodermogramów (EDG), elektrogastrogramów (EGG), magnetoencefalogramów (MEG), magnetokardiogramów (MKG)

2. Proponowane podręczniki: G. Shepherd, Neurobiology E. Kandel, Principles of Neural Science D. Johnston i S. Wu Foudations of Cellular Neurophysiology P. Nunez, Electric fields of the brain. W.J. Freeman, Mass action in the nervous system. A.Longstaff, Neurobiologia. Krótkie wykłady, PWN G.G. Matthews, Neurobiologia. Od cząsteczek i komórek do układów, PZWL

3. Edwin Smith Surgical Papyrus – 1700 BC (‘yś) - mózg

4. Michał Anioł. Stworzenie Adama (Fresk. Kaplica Sykstyńska, Watykan, Rzym). 1510.

5. Meshberger, Frank Lynn. "An Interpretation of Michelangelo's Creation of Adam Based on Neuroanatomy", JAMA. 1990 Oct 10; 264(14):1837-41.

6. Kroki w poznaniu mózgu

7. Kroki w poznaniu mózgu - cd

8. Kroki w poznaniu mózgu - cd Behavioural neuroscience: Rat navigation guided by remote control. Sanjiv K. Talwar, Shaohua Xu, Emerson S. Hawley, Shennan A. Weiss, Karen A. Moxon and John K. Chapin Nature 417, 37-38(2 May 2002) Sztuczna siatkówka –http://artificialretina.energy.gov/

9. Poziomy organizacji układu nerwowego

10. Cel wykładu Zrozumienie działania mózgu (naszego zachowania) wymaga zrozumienia mechanizmów na wielu poziomach organizacji i zrozumienia zależności pomiędzy tymi poziomami.

11. Podział układu nerwowego Struktura układu nerwowego podzielona jest na: Centralny Układ Nerwowy - mózg - rdzeń kręgowy Obwodowy Układ Nerwowy -nerwy korpusu i kończyn niosące informacje od/do mózgu W układzie nerwowym można wyróżnić dwie funkcjonalne części: -układ somatyczny - kieruje pracą mięśni szkieletowych, gruczołów skórnych i komórek barwnikowych skóry. -układ autonomiczny - unerwia narządy wewnętrzne Obwodowy układ nerwowym można podzielić ze względu na kierunek przekazywania impulsów: -cześć sensoryczna -część motoryczna

13. Brainstem – pień mózgu Midbrain – śródmózgowie Pons – most Medulla oblongata – rdzeń przedłużony

14. Cerebellum - móżdżek

15. Diencephalon - międzymózgowie Thalamus - wzgórze

16. Diencephalon - międzymózgowie Hypothalamus - podwzgórze

17. Limbic system – system limbiczny Hippocampus - hipokamp

18. Lateral ventricle – komora boczna

19. Basal Ganglia – zwoje podstawy Caudate – jądro ogoniaste

20. Basal Ganglia – zwoje podstawy Caudate – jądro ogoniaste Putamen – skorupa Striatum – prążkowie = jądro ogoniaste + skorupa

21. Amygdala – ciało migdałowate

22. Cerebral Cortex – kora mózgowa White matter – isotota biała

23. Frontal lobe – płat czołowy Temporal lobe – płat skroniowy Parietal lobe – płat ciemieniowy Occipital lobe – płat potyliczny Cerebral Cortex – kora mózgowa Grey matter – isotota szara

24. Doktryna neuronu Motoneuron rdzenia kręgowego obserwowany pod (ulepszonym) mikroskopem przez Deitersa w 1865. Widoczne dendryty (przedłużenia protoplazmatyczne), ciało neuronu i akson (cylinder osiowy – axis cylinder) Komórki móżdżku obserwowane pod mikroskopem przez Purkinjego, 1837

25. Doktryna neuronu - cd Camillo Golgi (1843 - 1926) w laboratorium Preparat metodą Golgiego wykonany obecnie Golgi argumentował, że ilość połączeń między neuronami jest tak wielka, że prawa transmisji sygnałów pomiędzy komórkami nie mogą być określone. Wynika stąd, że sieć neuronów ma postać ciągłą (teoria siatkowata). Preparat wykonany przez Golgiego

26. Doktryna neuronu - cd Santiago Ramon y Cajal (1852 – 1934) Cajal ulepszył metodę barwienia Golgiego, co pozwoliło mu zaobserwować więcej szczegółów. Nie znalazł potwierdzenia teorii siatkowatej i zaproponował że układ nerwowy zbudowany jest z osobnych komórek nerwowych. Struktura siatkówki. Rysunek Cajala (1900)

27. Doktryna neuronu - cd Wilhelm Waldeyer, niemiecki profesor anatomii i patologii, opublikował w 1891 artykuł z tezą, że teoria komórkowa stosuje się również do układu nerwowego. Waldeyer wprowadził termin ‘neuron’. Jego teoria została ogólnie zaakceptowana i nazwana ‘doktryną neuronu’. Heinrich Wilhelm von Waldeyer-Hartz (1836-1921)

28. Nagroda Nobla z fizjologii i medycyny - 1906

29. Komórka nerwowa - neuron

30. Średnica włosa 0,02 mm do 0,08 mm. Komórka nerwowa - neuron Średnica aksonu (0,004 mm) do 100 micronów (.1 mm) Neurony jednobiegunowe Neuron dwubiegunowy Neurony wielobiegunowe Długość aksonu (1 mm) do ponad 1m U ludzi: Ok. 1011neuronów w mózgu Każdy neuron ok. 104połączeń Średnia długość aksonu w korze ok. 2 cm. Całkowita długość aksonów A = 2*109 m Odległość Ziemia – Księżyc L = 4*108 m A/L = 5

31. Komórka nerwowa - terminologia Neurony posiadające długi akson, który tworzy połączenie z innym rejonem układu nerwowego nazywają się neuronami projekcyjnymi, neuronami głównymi i komórkami przekaźnikowymi. Neurony wewnętrzne lub interneurony znajdują się w całości wewnątrz jednego obszaru układu nerwowego. Neurony wewnętrzne mogą nie posiadać aksonu.

32. Dendryty - terminologia Neurony posiadają zazwyczaj jeden akson oraz wiele dendrytów. Wyróżniamy dendryty wierzchołkowe (apical) i podstawne (basal).

33. Druga składowa układu nerwowego - komórki gleju

34. Komórki glejowe Komórki glejowe są drugim głównym składnikiem układu nerwowego. W niektórych obszarach są 10 razy liczniejsze niż neurony. Najważniejszą rolą komórek glejowych jest kontrolowanie otoczenia neuronów. Są one zaangażowane w wiele różnych funkcji.

35. Rodzaje i funkcje gleju • Astrocyty:największe i najliczniejsze. Ich funkcja to podtrzymywanie fizyczne i odżywianie neuronów, regulacja zawartości przestrzeni zewnątrzkomórkowej - buforowanie jonów, regulacja neuroprzekaźnictwa (pochłanianie neurotransmitera i zapobieganie dyfuzji poza szczelinę synaptyczną), bariera krew – mózg (?). • Microglia:składniki układu odpornościowego, aktywne podczas stanów zapalnych, usuwają ‘zmarłe’ neurony. • Oligodendrocyty:wytwarzają mielinę w neuronach centralnego układu nerwowego. • Komórki satelitarne (Satellite Cells):podtrzymywanie fizyczne neuronów w obwodowym układzie nerwowym • Komórki Schwanna:wytwarzają mielinę w neuronach obwodowego układu nerwowego. Stwardnienie rozsiane (łac.sclerosis multiplex, SM) - demielinizacja włókien nerwowych w obrębie mózgu i rdzenia kręgowego