MUDr. K. Kapounková , Ph.D.
Neurofyziologie
STAVBA NEURONU
GLIE
SYNAPSE
NEUROMEDIÁTORY
NS
Seskupování neuronu:
CORTEX neurony v kůře mozku vytváří vrstvy, konkrétně 6 vrstev a neurony v mozečku vytváří
vrstvy 3
NUCLEI v subkortikálním regionu - thalamus, mozkový kmen a mícha, ...
- formují těla neuronů nepravidelné shluky = jádra)
GANGLIA
-shluky těl neuronů venku z CNS (spinální a vegetativní ganglia)
strukturálně se skládá z neuronů (nervových buněk) a glií (podpůrných buněk)
Gliové buňky
-na jeden neuron připadá ca 10 glií
- na rozdíl od neuronů se dělí
rozdělení v CNS:
1. oligodendrocyty (produkují myelinové obaly v CNS -elektrická izolace od okolí
2. astrocyty (jejich výběžky se dotýkají kapilár a pia mater-kontrolují složení iontů a další
chemické složení v prostředí neuronů, zajišťují energetický metabolismus neuronů,
formují jizvy, jsou součástí hematoencephalické bariéry)
3. ependymové buňky (vystýlají mozkové komory a centrální míšní kanál)
4. mikroglie (chrání CNS před virusy a mikroorganismy - fungují jako makrofágy- roztroušeny
všude v CNS)
poskytují metabolickou a mechanickou podporu pro neurony
Schwannovy buňky
-obdoba oligodendrocytů v PNS, tj. produkují myelinové pochvy v PNS
Nervová buňka - neuron
 Dendrity = recepční část
– přijímá informace a
převádí je do dalších částí
nervové buňky
 Tělo – nervové buňky
(tvoří se v něm například
mediátor, důležitý pro
přenos informace v
synapsi)
 Axon (neurit) - část
převodní, končí v
synaptickém zakončení
- obalen Schwannovou
buňkou a myelinovou
pochvou
Základní funkční a stavební jednotka – neuron
telodendrie
Vznik, vývoj a zánik neuronů
genetická kontrola
 Charakteristika živé hmoty: v čase vzniká, roste, vyvíjí se a zaniká
 Realizace formou morfologických a funkčních změn
 Vše probíhá :
- v přesném pořadí
- daném rozsahu
- odpovídajícím čase
- na příslušném místě
 Genom zygoty se přenáší do somatických buněk nezměněn
 Důležitou úlohu hrají regulační geny: spouští transkripci různých dalších genů pomocí
transkripčních faktorů
zygota Nervová buňka
Tvorba nervových buněk
 Nejintenzivnější – prenatální období
 Trvá celý život
 Určité fáze vývoje – strukturální a funkční změny
 Předchůdce neuronů = neuroblasty
 Zralé neurony = vysoce specializované buňky
 Ztráta schopnosti množení – G0 fáze buněčného
cyklu
 Po vzniku – období diferenciace a zrání
neurogeneze
Struktura těla
neuronu
 Plazmatická membrána
 Jádro a jadérko
 Jaderná membrána
 Neuroplazma
 Organely ( mitochondrie, endoplazmatické retikulum, ribozomy, Golgiho aparát,
lysozomy, peroxizomy- obsahují oxidativní enzymy peroxidázu a katalázu)
 Neurony jsou bohaté na mitochondrie
 Specifická existence- Nisslova substance ( = polyribozomy- produkující neuronové
proteiny)
• Vysoce specializované bb., celkový počet v řádu trilionů ( 10
12
)
• Základní funkce : příjem, vedení, přenos a zpracování informací
• Vysoká látková přeměna – metabolismus ( zdroj glukóza, přísun kyslíku)
Tvar perikarya
Cajalovy horizontální bb
Kůra mozku
Purkyňovy bb
Mozeček
Neurony spinál. ganglií
Pyramidové bb
Kůra mozku
Motorické neurony
Mícha
Základní funkce neuronu
 Trofická – nutná pro funkční schopnost neuronu
 Specifická- schopnost přenášet vzruchy ( funkce membrány)
 Sekreční- uvolňování mediátorů
 Neurosubstance – 3 skupiny ( neurotransmitery, neuromodulátory,
neurohormony)
Kromě mediátorů se tvoří i neuromodulátory ( synapse, změna citlivosti postsynaptického
útvaru k vlastnímu mediátoru – endorfiny, enkefaliny, substance P, prostaglandiny)
Dělení neuronů z funkčního hlediska
 Aferentní ( dostředivé) neurony
Senzitivní a viscerosenzitivní ( vegetativní)neurony
 Eferentní ( odstředivé) neurony
Motorické a visceromotorické
(vegetativní)neurony, sekreční neurony
 Interneurony
Propojovací, integrační, asociační a regulační
funkce. V mozku, míše nervových uzlinách
CNS
CNS
Motorické neurony
 Zajišťují pohyb ( motoriku – hybnost), informace prostřednictvím motorických drah k
příčně pruhovaným svalům
 Jsou eferentní
Korové motoneurony: v mozkové kůře čelního laloku, povely k volní činnosti
Alfa-motoneurony : přední rohy míšní, prostřednictvím nervosvalových plotének spojeny
s extrafuzálními vlákny kosterních svalů, řízení pohybu svalů
Gamma-motoneurony: inervace intrafuzálních svalových vřetének, řídí délku a napětí
těchto proprioreceptorů, optimalizují činnost svalů
Motorická jednotka = motoneuron + všechna příčně pruhovaná svalovina kterou inervuje
Malá motorická jednotka
U svalů zajišťujících jemné pohyby (
okohybné svaly, svaly hlasivek)
velká motorická jednotka
Svaly vykonávající hrubé pohyby ( svaly
zad, stehna)
Senzitivní neurony
 Informace z periferie ( receptory v kůži), smyslových orgánů, …
 Aferentní neurony
 Informace zrakové, sluchové, čichové a chuťové – senzorické neurony
 Těla neuronů uložena i mimo CNS – v senzitivních nervových uzlinách – gangliích
 Specializované bb ve smyslových orgánech – receptorové bb – schopné zachytit různé
formy podnětů ( teplo, chlad, světlo, tlak, vibrace ( a převést do elektrické řeči neuronů
= transdukce, pak tato informace je dále vedena = transmise a třetí děj který se děje je
modulace = soubor dějů, kdy dojde ke změně funkce receptorových buněk ( zvyšuje se
nebo snižuje citlivost smyslů)
 Nociceptory = senzitivní neurony schopné rozpoznat reálně nebo potencionálně
poškozující podnět ( drážděny mechanicky, chemicky i tepelně), info do CNS = počitek
bolest. Mozkové analgetické systémy ( celé sítě neuronů)- opioidní a neopioidní
systémy
transdukce transmise modulace
Vegetativní neurony
 Vůlí neřídíme
Mohou být :
 eferentní ( odstředivé):
1, sekreční vegetativní neurony ( řídí produkci žláz – sliny, pankreatické
šťávy,..)
2, visceromotorické vegetativní neurony ( ovládají činnost hladké a
srdeční svaloviny)
 aferentní (dostředivé):
1, viscerosenzitivní neurony
 Z morfologického a funkčního hlediska existuje jiné dělení:
1, neurony sympatiku
2, neurony parasympatiku
3, neurony enterického nervového systému
Mohou být centrální i periferní.
Centrální v mozku a míše, periferní v
autonomních nervových gangliích
Zrcadlové neurony
 Teprve nedávno objevený typ neuronů
 V mozkové kůře
 Aktivace pozorováním jiného člověka
 Různé typy – selektivně pouze při přípravě, v průběhu
činnosti nebo výhradně na konci, existují ale i ty které se
aktivují po celou dobu činnosti
 Vytváří celé systémy
 Do činnosti zasahují i paměťové stopy
 Význam pro učení a trénink ( sport, hudební nástroj)
 Při pasivním pozorování činnosti jiného je náš mozek
mnohem aktivnější než se předpokládalo
 Činnost probíhá automaticky, bez našeho vědomí
obaly axonů (neuritů)
Schwannovy b. (v PNS)
Myelin
Oligodendrocyty (v CNS)
Rychlost vedení nervovými vlákny
 Vlákna typu A
myelinizovaná, nejrychlejší
Aα – rychlost vedení 70 – 120 m/s : hluboké čití a motorika
Aβ – rychlost 30 – 70 m/s: informace senzitivní o dotyku a tlaku
Aγ – rychlost 15 – 30 m/s: γ motoneurony ( svalová vřeténka)
Aδ – rychlost 12 – 30 m/s: senzitivní informace o chladu a bolesti
 Vlákna typu B
myelinizovaná, výběžky pregangliových autonomních neuronů, 3 – 15 m/s
 Vlákna typu C
nemyelinizovaná, rychlost nepřesahuje 2m/s, postgangliová autonomní vlákna a
senzitivní vlákna ( bolest a termické čití)
Wallerova degenerace x Wallerova regenerace
neurony
 Některé neurony po vzniku migrují ( podíl na tom podpůrné bb – velká neznámá)
 Rozvíjející se mozek – nutné stimuly, činnost, podněty - nová synaptická propojení (
funkční)
Dospělé neurony se nemohou dělit ale existuje určitá možnost jejich regenerace
(v dospělém mozku objeveny speciální kmenové buňky)
vyvíjející se neurony Vysílání výběžků neuronová síť
neuronová síť „ hrubá stavba“ proces učení „ konečná stavba „
Kritická období vývoje
 Procesy , kterými se NS učí - mnoho
Neuronová síť
genetika učení
Funkční
rozvoj
Základní
architektura
Dělení synapsí
 Interneuronové
- mezi dvěma neurony
- axo- dendritická, axo-somatická, axo-axonální spojení
➢ Neuroreceptorové
- Ve smyslových orgánech
➢ Neuroefektorové
- Axon a efektorová buňka
presynaptický postsynaptický
Senzorická b.
Senzitivní
neuron
Stavba chemické synapse
Presynaptická část
- Synaptické vezikuly s přenašečem
Velké synaptické vezikuly
- Neuropeptidové mediátory
- Syntéza jen v těle neuronu
Malé synaptické vezikuly
- Mediátory nepeptidové povahy( acetylcholin,
GABA)
- Vznikají nejen v těle neuronu, ale i v zakončení
Synaptická štěrbina ( šířka 30 – 40 nm)
Postsynaptický útvar
- Obsahuje receptory ( struktury bílkovinné povahy)
Neuronální membrána
 Na povrchu neuronů
 Vymezuje a odděluje nervovou b. od okolí
 Zajišťuje a ohraničuje integritu buňky
 Podílí se na příjmu a výdeji látek
 Má úlohu při vzniku elektrických potenciálů
 polopropustná
 Slouží k rozpoznávání informačních molekul ( mediátorů, růstových faktorů,
hormonů)
 Stavba : dvojvrstva fosfolipidů se zanořenými bílkovinami ( transportéry látek,
iontové kanály, receptory)
Plazmatická membrána axonu = axolema
Cytoplazma axonu = axoplazma
Membránové transportní mechanismy
Primární aktivní transport
Sekundární aktivní transport
i facilitovaná difuze
Endocytóza a exocytóza
 Pokud nelze využít jiný typ přenosu přes membránu
 Pokud buňka přijímá části bakterií a buněk nebo celé bakterie – fagocytóza
 Příjem tekutých kapének = pinocytóza
Membránové receptory
 Schopnost se integrovat s
různými chemickými
látkami ( ligandy)
 Při spojení dojde ke
změně prostorového
uspořádání (
konformace) receptoru
 Spustí se další děje (
probíhá v řádu
milisekund)
Existují i cytoplazmatické receptory – dělí se podle chemického složení
Receptor + ligand
Změna konformace receptoru
Specifická reakce neuronu
interakce
Receptorové skupiny
 Skupina receptorů spojená s iontovými
kanály
 Skupina receptorů spřažená s G-
proteinem
 Skupina receptorů s vlastní
enzymatickou aktivitou
Regulace membránových receptorů
Příklad receptoru spřaženého s
G proteinem
Aktivace efektoru
– bývá to enzym
Membránové potenciály
 V každém okamžiku neurony zpracovávají množství informací – pomocí elektrických
impulsů
 Existují 3 typy elektrických potenciálů
 V klidovém stavu je plazmatická membrána neuronů polarizovaná = klidový
membránový potenciál ( převažuje zevně, kladný náboj, uvnitř záporný), hodnota :
-60 až -90 mV – má 3 zdroje ( K ionty jdoucí z buňky a přináší kladný náboj, proteiny v
cytoplazmě, které nemohou unikat a nesou záporný náboj + CL záporné ionty, NA/K
ATPáza, která vyměňuje sodné a draselné ionty)
 Akční potenciál – představuje jednu jednotku informace, z místa vzniku se šíří po
membráně, dochází ke změně propustnosti membrány pro různé ionty až dojde ke
zvratu polarizace membrány
Hybnou silou je nerovnoměrné rozložení nabitých částic uvnitř a vně
neuronu = koncentrační gradient mezi vnitřkem a vnějškem nervové buňky
EEG
záznam
(měření elektrické
aktivity)
Neurokrinie
Neurony produkují řadu chemických látek
- mediátory uvolňované do synaptických štěrbin
- látky, které jdou přímo do krve- hormonální povahy = NEUROKRINIE
ADH
Oxytoxin
Regulační hormony hypotalamu : liberiny a statiny
Neuromediátory
 Akční potenciál
 Vezikuly s mediátorem do synaptické štěrbin
 Reakce s membránovými receptory na
postsynaptické membráně
 Popsáno několik desítek mediátorů
 Účinek: inhibiční nebo excitační
 Existují transmitery, které mohou reagovat
s více receptory - vyvolají různé účinky
 Nervová buňka tvoří obvykle jen
jeden mediátor
 Chemické složení : organická i anorganická látka ( NO)
Dělení podle chemického složení
 Biogenní aminy: dopamin, NA, A, histamin, serotonin, tryptamin, taurin
 Aminokyseliny: GABA, kyselina asparágová, kyselina glutamová, glycin
 Neuropeptidy: některé zastávají i roli hormonů ( v krvi jako hormony, na synapsích jako
mediátory(, endorfiny, enkefaliny, dynorfiny, statiny, liberiny, oxytocin, vasopresin ( ADH),
neurotemzin, sekretin, motilin
 Mediátory s jinou chemickou strukturou: acetylcholin, adenosin, oxid dusnatý,
prostaglandiny
acetylcholinGABA
Acetylcholin
 Produkován cholinergními neurony ( asi 1/10 všech neuronů)
 Působí na 2 typy receptorů:
- nikotinové: vegetativní ganglia, postsynaptická nervosvalová ploténka)
- muskarinové : patří mezi receptory spřažené s G-proteinem
( bb. Hladké a srdeční svaloviny)
 Úloha mnohostranná ( podílí se i na paměťových stopách
, vnímání bolesti, vliv na regulaci agresivního chování)
Adrenalin
 V mozkovém kmeni
 Produkován i dření nadledvin
 Vzácnější než noradrenalin či dopamin
 Interaguje s:
adrenoreceptory α
adrenoreceptory ß– obsazuje přednostněji
 Funguje jako stimulační mediátor
 Ovlivňuje bdělost, emocionalitu
 Látky, které zvyšují vyplavování adrenalinu z váčků = psychostimulancia ( amfetamin)
Dopamin
 Z dopaminergních neuronů
 Vliv na psychické funkce, řízení motoriky,
pozornost, myšlení, emotivitu
 Mozkový kmen, limbický systém, mozková kůra ( prefrontální čelní laloky) = mozkový dopaminový systém
odměny ( aktivace spojena s příjemnými pocity), podílí se i na rozvoji závislostí
 Přirozeným stimulátorem dopaminového systému je fyzická aktivita
❖ Poruchy koncentrace a neklidu – u ADHD
❖ Poruchy myšlení a emotivního prožívání – u s chizofrenie
❖ Poruchy hybnosti, svalového napětí, popřípadě třes – u Parkinsonovy choroby
Endogenní opiáty
 Pestrá a početná skupina mediátorů
 Struktura podobná morfinu
 Mnohostranné působení :
- analgetické
- tlumí aktivitu trávicího ústrojí ( vegetativní)
- hormonální ) stimuluje uvolňování prolaktinu)
- afektivní ( navozují euforii)
- stimulují chuť k jídlu, pocit žízně
- ovlivňují chování
 Součást neuronové sítě : opioidní analgetický systém mozku
GABA ( gama aminomáselná
kyselina)
 Jeden z nejčastějších mediátorů
 S glycinem nejdůležitější inhibiční neurotransmiter
 3 základní typy receptorů
 Blokáda GABA receptorů vede k nabuzení – poruchy spánku, neklid, nesoustředěnost,
hyperaktivita
 Všechny látky, které na receptory působí agonisticky vedou ke zklidnění, útlumu, spánku
Glycin
 Druhý nejvýznamější inhibiční mediátor
 Interaguje se specifickým glycinovým receptorem
 Funkce podobné GABA
Neuropeptidy
 Tvořeny v gliových buňkách i neuronech
 Zjištěno několik set druhů
 Tvořeny řetězci aminokyselin ( 2 – 90)
 Působí jako neurotransmitery, neuromodulátory nebo hormony
 Mediátory : termoregulace, řízení spánku, sexuální aktivity, hybnost, příjem potravy a
tekutin, vnímání bolesti, stresová reakce
 Neuromodulátory: trofický účinek na mozkovou tkáň
 Hormony: tachykininy, hypotalamické hormony, adenohypofyzární hormony, gastrin,
motilin
 V neuronech produkovány spolu s klasickými mediátory
Noradrenalin
 Excitační mediátor
 Zasahuje do cyklu bdění-spánek, ovlivňuje
pozornost, aktivitu a náladu
 Může se podílet i na deperesivním syndromu
 Váže se na stejné receptory jako adrenalin
Serotonin
 Vztah k psychickým funkcím
 Spolupodílí se na regulaci nálady, agresivity, spánku, příjmu potravy, vnímání bolesti, sexuálním chování
 Působí jako růstový neurotrofní faktor
 Spojován s depresí
Oxid dusnatý ( NO)
 Pestré funkce : regulace průsvitu cév, řídí apoptózu
 Neuromediátor
 Přechází volně přes membránu
 Ovlivňuje přenos senzitivních a motorických informací, úloha v procesech učení,
prožívání a chování