Struktura přednášky —Vymezení neurověd —Historie neurověd —Základní stavba a funkce nervové soustavy — makroskopická, mikroskopická úroveň — — — — Předmět oboru Zařazení oboru NEUROVĚDA —Definice: vědecké studium nervového systému —Cíl: porozumět biologickému podkladu psychické činnosti a chování — —Větev biologických věd, mnoho vlivů z jiných disciplín —Multidisciplinární vědní obor — —Neurobiologie, neurologie, neurochirurgie —Neuropsychologie – psychická činnost a chování ve vztahu ke struktuře a funkci mozku. Psychologická diagnosticka a rehabilitace neurologických onemocnění. Psychologie, filosofie, matematika, fyzika, chemie, informatika, kybernetika… Neurovědy, nikoliv jedna neurověda Neuropsychologie - diagnostika a psychologická léčba (rehabilitace, neuropsychoterapie, podpůrná psychoterapie) jedinců s poruchou mozku, kognitivním deficitem. Neurověda – v současnosti jedna z nejrychleji se rozvíjejících vědních disciplín • Neurobiologie – termín zaměnitelný s neurovědami, ale biologie, nikoliv ostatní vědy •Neurologie – diagnostika a konzervativní léčba poruch nervového systému •Neurochirurgie – chirurgická léčba poruch nervového systému ZÁKLADNÍ HIERARCHICKÉ ÚROVNĚ —Molekulární úroveň (vč. genetické) —Buněčná (celulární) úroveň —Úroveň systémů (stavební a funkční) —Behaviorální úroveň dna_500.jpg neurotransmitter_home.gif mirror_neuron.jpg _44389464_limbic_system203.jpg imagesCAQ19TKX.jpg imagesCAOHYPPG.jpg Úroveň mikroskopická, makroskopická Neurohormonální podklady chování a naopak Hierarchické úrovně v příkladech otázek —Které neurotransmitery se podílejí na vzniku deprese? — —Jaká je stavba a funkce neuronu? — —Jaká je stavba a funkce limbického systému? — —Jak se v chování člověka projeví léze ve frontálním laloku? Větev neurovědy Hlavní témata Základní experimentální metody Molekulární a celulární Glie, neurony, iontové kanály, synapse, akční potenciál, neurotransmitery, neuroimunologie aj. Histologické a imunologické metody Behaviorální Biologická psychologie, cirkadiánní rytmicita, fotorecepce, neuroendokrinologie, homeostáza, dimorfické sex.chování, motorické řízení, zpracování senzorických informací, aj. Animální modely, fMRI, PET, EEG, Immunohistochemie aj. Systémová Primarní senzorický kortex, percepce a integrace senzorické informace, nocicepce, barevné vidění, čich, chuť spontánní a provokovaná aktivita, , motorický systém, spánek, homeostáza, arousal, pozornost Studium genomu, mikrostimulace, fMRI, sledování potenciálů z lokálních polí, zvířecí modely aj. Vývojová Růst axonů, kmenové buňky, proliferace a diferenciace neuronů, růstové faktory, apoptoza, tvorba synapsí, poranění a regenenrace Proteinová chemie, studium genomu, modely – drápatka, octomilka Kognitivní Pozornost, kognitivní řízení, jazyk, rozhodování, emoce, paměť, motivace, percepce, motorické učení, sexuální a sociální chování, Experimentální kognitivní psychologie, psychometrie, EEG, MEG, fMRI, PET, SPECT, Teoretická a počítačová cable theory, Hodgkin–Huxley model, neural networks, voltage-gated currents, Hebbian learning Metody počítačové vědy Onemocnění a stárnutí Demence, deprese, schizofrenie, amnézie, addikce, neurologická onemocnění Klinické testy, neurofarmakologie, stimulace mozku, neurochirurgie, gery Nervové inženýrství Neuroprosthetic, brain-computer interface Neurolingvistika Jazyk, Brocova oblast, generativní gramatika, osvojení jazyka, syntax Neurovědná studia Rozhraní neurověda a – filozofie, společnost, kultura, media, umění, společenské vědy, mezioborový výzkum, apod. Neolit —Trepanace lebky — — 1080345--Obrazek--1-300x236p0.jpg První historická doložitelná známka vztahování se člověka k lidskému mozku. Chirurgický výkon spočívající ve vyvrtání otvoru do lebky. Trepanace se objevuje nezávisle po celém světě. Sloužila k léčbě kraniálního tlaku, bolestí hlavy, „duševních nemocí“…. Starověký Egypt — —Sídlem duše je srdce —Mumifikovány orgány nezbytné — pro posmrtný život (srdce, játra, plíce) —Mozek nedůležitý – vyňat — — Egyptian-Mummy-Saqqata-731679.jpg Dnes nám připadá samozřejmé považovat mozek za sídlo duševní činnost, ale nebylo tomu tak vždy. Mozek nebyl ve starověku pokládán za důležitý, snad proto, že se po smrti na vzduchu rychle rozkládal. Antické Řecko —Platon (4. st. př.n.l.) – 3 části duše – rozum(hlava), vůle a cit (srdce, plíce), žádostivost (játra, střeva) —Aristoteles (4. st. př.n.l.)– srdce jako centrum rozumu a zdroj tělesného tepla. Mozek jako chladící systém. — —Galenos (2. st. n.l.) —Pitvy na zvířatech —Mozek rozhání animální duchy z mozkových komor dutými trubicemi (nervy) do těla —Ovlivnil medicínu na dalších 1500 let — Platon – rozum nesmrtelný, zbylé smrtelné Aristoteles pitval mnoho zvířat. Na embryu kuřete si všiml, že srdce je prvním orgánem, které jeví známky aktivity. Považoval ho za hybatele života a zdroj tělesného tepla a inteligence. Pokládal člověka za rozumnějšího než zvířata, neboť má větší mozek, který více ochlazuje jeho vášně. Galenos – rozpracoval hippokratovu humorální typologii (role Hippokrata - duševní a tělesné nemoci mají tělesnou, materiální příčinu – nejsou způsobeny bohy nebo duchy). Ještě v 19. století medici četli jeho spisy. Pitval ovce, prasata, opice…. Byl lékař gladiátorů a všímal si, že zranění hlavy gladiátorů se projevuje snížením jejich duševních schopností. Pitvy lidského těla byly v Řecku i rané křesťanské Evropě zapovězeny. V helénistickém Řecku toto tabu porušil Herofilos a Erasistratos . Jejich cenné příspěvky do anatomie a fyziologie nervového sytému se prakticky nedochovali a dozvídáme se o nich ze sekundárních pramenů. Tyto poznaty byly znovu-obevovvány o 1000 let později. Od 12. století ojedinělé pitvy pro vybranou společnost jako divadelní představení poukazující na Boží prozřetelnost. Andreas Vesalius systematické pitvy lidského těla – 1543 – O uspořádání lidského těla. Galen se domníval, že mozeček řídí pohyb a kůra zpracovává smysly – neboť mozeček je hustější. Uhádl to. To, že je duše lokalizovaná v mozkových komorách byl převládající názor až do 17. století a myslel si to kupř. i Leonardo da Vinci. René Descartes (1596 – 1660) —Dualismus — —Šišinka – místo spojení duše a těla — 490PX-~1.JPG V renesanci byla duše lokalizovaná v mozkových komorách (Leonardo da Vinci). Velmi vlivná byla Descartova filosofie a jeho dualismus – představa, že duše (rational soul) a tělo jsou diskrétní a odlišné entity. Místo interakce těla a duše umístil do šišinky. Šišinka, neboli epifýza, pineální žláza Dualismus – duše (res cognitas) a tělo (res extensa) jsou diskrétní a odlišné entity . Descart vybral šišinku, neboť jde o nepárový orgán (většina dalších orgánů je párová) a to proto, že naše zkušenost světa sebe samých je jednotná. Descartes nevěřil, že zvířata mají racionální mysl, ačkoliv dnes víme, že mají také šišinku. Nyní víme, že šišinka je hlavní žláza, která produkuje Melatonin a hraje důležitou roli v řízení cyklu spánek/bdění. V průběhu 17. století, začalo mnoho vědců, lékařů a filosofů věřit, že mozek, nikoliv duše (soul), odpovídá za mnoho kognitivních funkcí. Oxfordská skupina —Studium mozku jako experimentální věda. Substrátem duševní činnosti nejsou mozkové komory, ale mozek. — —Thomas Willis (1621-1675) —Zakladatel termínu neurologie. —Willisův cévní okruh — —Christopher Wren (1632–1723) — —Cerebri anatome (1664) – Anatomie mozku a nervů — — — christopher_wren_thomas_willis.jpg Velmi důležité období. Namísto zmateného studia mozku přísně experimentální věda. Protestanská anglie. Baštou vzdělání Oxford. Richard Lower pitval. Mozek nakládali do alkoholu, takže se rychle nerozkládal. Willis prvně popsal cévní zásobení mozku. Zajímal se o duševní a neurologické poruchy – popsal záchvaty epilepsie a migrény. Christopher Wren byl renesanční člověk - nadaný kreslíř, geniální architekt (katedrála sv. Pavla v Londýně). Vyráběl teleskopy. Jeho kresby jsou natolik přesné, že je lze najít i v současných učebnicích. Mapování lidského těla jde historicky ruku v ruce s mapováním vnějšího světa, objevováním kontinentů…. Frenologie —Franz Joseph Gall (1758-1828) —Duševní schopnosti jsou lokalizované v mozku —Charakterové, morální a intelektové schopnosti jsou vrozené —27 mozkových orgánů s různými funkcemi —Charakter je měřitelný na povrchu hlavy podle tvaru lebky — —Cesare Lombroso (1835 – 1909) —Vrozené kriminálníky lze rozpoznat podle tělesných defektů — —Pseudověda, ale důležitý obrat k současnému pojetí funkční lokalizace Phrenos znamená řecky mozek (srovnej schizofrenie – rozštěpení mysly). Gall byl německý lékař. Frenologie byla populární v 19. století, zvláště 1820-1840. Poté její popularita fluktuovala Na počátku 20. století definitivně opuštěna, ale například ještě ve 30. letech 20. století byla používána Belgickými kolonisty ve Rwandě k ospravedlnění nadvlády . Tvrdil, že existuje 27 mozkových orgánů, které mají různé funkce, a že vývoj těchto mozkových oblastí ovlivňuje tvar lebky, který lze na povrchu měřit. Na vrchu hlavy lokalizoval dobrotivost – pokud je jedinec velmi dobrotivý, je tato část mozku a lebka nad ní nadměrně vyvinuta. Tak lze například změřit, nakolik je jedinec religiózní nebo nakolik má sklon k vraždě. Cesare Lombroso byl italský kriminolog, který věřil, že kriminalita je vrozená, a že tyto vrozené kriminálníky lze rozpoznat podle tělesných defektů, právě kupříkladu pomocí frenologie. Frenologie 481px-PhrenologyPix.jpg callipers.jpg Lebka byla měřena posuvným měřidlem. 19. století: funkční lokalizace —Jean Pierre Flourens (1794-1867) – přetínal nervové svazky v mozcích holubů a pozoroval důsledky (mozeček – koordinace pohybů) — — Paurl Broca – 1861 — exprese řeči — —Carl Wernicke - 1874 — percepce řeči — — d_10_cr_lan_2a.jpg Ztrátu funkce ve vztahu k mozkové lézi pozoroval již v 19. století francouzský fyziolog Maria Jean-Pierre Flourens. Přetínal nervové svazky v mozcích holubů, poté pozoroval důsledky, zhoršení nervových funkcí. Mozeček - koordinace Brocova oblast – řídí pohyby svalů při řeči (svaly hrtanu) – jsou důležité i další části motorické kůry (jazyk, mimika,dýchání atp.) Brocova – expresivní afázie – pac. rozumí, ale produkce řeči dělá velké potíže či není možná Wernickeova afázie – pac. mluví fluentně, ale řeč postrádá smysl, nerozumí slyšenému 19. Století: buněčná úroveň —1791 Luigi Galvani – elektrická stimulace žabích stehen — —1838 buněčná teorie, zdokonalen mikroskop, Golgiho metoda à základy studia mikrostruktury — mozku — —Santiago Ramón y Cajal — pionýrské práce mikroskopické struktury — mozku, zakladatel moderních neurověd, — 1906 Nobelova cena — 512px-PurkinjeCell.jpg Galvani - Byl prvním fyziologem, který zkoumal elektrické jevy při pohybech svalů. V roce 1771 (podle jiných zdrojů r. 1780) objevil, že svaly mrtvých žab se po zásahu jiskry statické elektřiny stahují (kontraxe). Později zjistil, že svaly se stahuji i tehdy, když se jich dotýká bimetalickým obloukem. Tento fyziologický jev dostal název „galvanismus“. Galvani se domníval, že objevil zvláštní druh elektřiny - „živočišnou elektřinu”, elektrické fluidum, které nervy roznášejí do svalů, přičemž svaly samotné tuto elektřinu i generují. První začal zkoumat mozkovou tkáň pod mikroskopem pražský profesor fyziologie Jan Evangelista Purkyně (1787 – 1869) roku 1832, který použil speciálního nože pro přípravu tenkých řezů tkání (mikrotom). Cajal – španělský histolog. Nobelovu cenu získal s italským histologem Golgim. Buněčná teorie - V roce 1838 botanik Matthias Jakob Schleiden a fyziolog Theodor Schwann objevili, že rostlinné i živočišné buňky mají jádro. Toto poznání je vedlo k názoru, že všechny živé soustavy jsou složeny z buněk. Nejdříve v roce 1838 Schleiden a následně v roce 1839 Schwann publikovali své poznatky a prvně formulovali buněčnou teorii ve smyslu, že veškeré živé organizmy jsou tvořeny jednou či více buňkami, a že je základní strukturní jednotkou všech organismů. Samotné základy buněčné teorie nejsou podloženy jen jejich prací, ale zakládají se na předchozích pracích Purkyněho a dalších. Golgiho metoda - způsob přípravy mikroskopického preparátu nervové tkáně sloučeninou stříbra (s barvením dvojchromanem draselným a dusičnanem stříbrným). Zobrazí jeho složitou strukturu. Hartz – zavedl 1891 pojem neuron, 1897 Sherrington zavedl pojem synapse 1906- dostal Cajal (1852–1934) s Golgim nobelovu cenu za fyziologii a medicínu EEG - elektroencefalografie Na obrázku jsou Purkyněho buňky v cerrebelu holuba. Doplnit Broca, Brodmana? Brodmanova mapa — —1909 —Cytoarchitektonická mapa —Používá se k lokalizaci dodnes —Např. BA 17 – primární — zraková kůra brodmanncolor.gif Německý anatom Korbinian Brodman Založena na rozdílech mikroskopické architektury, na rozdílech typů nervových buněk v histologických řezech Hranice jsou však mnohem méně určité a rozsah těchto polí u každého jedince jiný Kůra je individuální jako otisky prstů! Jedná se o HORIZONTÁLNÍ lokalizaci, vertikální je v 6ti vrstvách kůry (korové sloupce, viditelné na MRI, asi 0,5cm). Určil 50 takových oblastí, Dnes víme, že mozek primátů a lidí lze rodělit do více áreí, číslo 200 se patrně blíží pravdě. 20.-21. století: prudký rozvoj —Rozvoj neurověd v první polovině akcelerovaly dvě světové války (pozorování ztracených funkcí v závislosti na lokalizaci mozkové léze u vojáků se zraněním hlavy; Alexander Lurija). — Koncem 20. století obor velmi akceleruje s vědecko- technickou revolucí v molekulární biologii, elektrofyziologii a s objevením zobrazovacích metod (CT, MR aj.) —Neurovědy v současnosti velmi dynamický neustále se rozvíjející obor. — Něco do té doby nemožného (dříve studie na zvířatech a studie přirozených lézí). Zobrazovací metody umožňující zaživa zobrazit mozek a studovat jeho činnost. Můžeme probandy požádat, aby dělali nějaký konkrétní úkol, nebo mysleli na konkrétní věci a sledovat, která oblast mozku jsou funkčně aktivní. Mnoho otázek zůstává nezodpovězeno (jak vzniká vědomí?) RTG byl objeven v roce 1895. 1929 - Hans Berger objevil EEG (CT, MR sedmdesátá léta 20. století). CT umožňuje vyšetřit mozek po vrstvách, na základě RTG záření z různých směrů. MR to samé, jen podrobnější. fMRI Magnetická rezonance – poprvé vyzkoušena na člověku 1977. Kde byla psychologie před objevením zobrazovacích metod? (Sloužila k topologické diagnostice, tedy určení mozkové léze na základě klinických příznaků. 20. století: nové možnosti glioblastoma_-_mr_sagittal_with_contrast.jpg imagesCAODOOMH.jpg fMRI MRI s kontrastem fluorescenční mikroskopie Fmri, mri (functional magnetic resonanace imaging) s kontrastem (glioblastoma multiforma), fluerescenční mikroskopie. MR – excitace atomů vodíku v silném magnetickém poli. fMRI – vyšší krevní průtok (okysličený hemoglobin má jiné magnetické vlastnosti než neokysličený). Fluorescenční mikroskopie umožňuje zobrazit určité látky obsažené v buňkách často v minimálním množství. Metoda je založena na skutečnosti, že některé chemické látky (fluorochromy) po dopadu světla o kratší vlnové délce září světlem o delší vlnové délce - tedy světlem jiné barvy. Tento jev se nazývá fluorescence. Je projevem intramolekulové energetické změny vzbuzené v látce absorbovaným zářením. Makroskopická úroveň I. Funkce nervové soustavy —Komplexní velmi různorodé funkce —Hlavní řídící, kontrolní, informační, koordinační, integrační systém těla —Příjem a zpracování informací ze zevního a vnitřního prostředí a vytváření účelné reakce na ně, kontrola a řízení činnosti ostatních orgánů těla, kontrola a řízení chování, kognice, emotivity —Mnoho funkčních systémů (vnímání, poznávání, myšlení, paměť, řeč, motorika, motivace, emoce, spánek a bdění, reprodukce……..) —Organizovaný, hierarchický a integrovaný celek Není jedna nebo několik málo funkcí jako u jiných orgánů (např. u plic či srdce). Nevíme přesně, kolik je takových funkčních systémů, ale velmi mnoho. Organizovaný – NS je pevně vnitřně uspořádán – funkce jsou anatomicky vázány, hierarchický – nadřízené části řídí podřízené části, integrovaný činnost jednotlivých systémů je vzájemně propojena. CNS vs. PNS —Centrální nervový systém — - mozek — - páteřní (hřbetní) mícha — (medulla spinalis) — —Periferní nervový systém — - autonomní (vegetativní) — nervová soustava — - mozkomíšní (cerebrospinální) nervy — - hlavové nervy — - míšní nervy 363px-Nervous_system_diagram.png Přesah do psychoterapie – autonomní sexuální vzrušení u znásilněných žen (výčitky, že byly vzrušeny). The autonomic nervous system (ANS or visceral nervous system) is the part of the peripheral nervous system that acts as a control system functioning largely below the level of consciousness, and controls visceral functions.^[1] The ANS affects heart rate, digestion, respiration rate, salivation, perspiration, diameter of the pupils, micturition (urination), and sexual arousal. Whereas most of its actions are involuntary, some, such as breathing, work in tandem with the conscious mind. Mozek —uložen v dutině lebeční (mozkovna) —v dospělosti průměr 1490 g (2% — tělesné hmotnosti) —U žen 1130 cm² u mužů 1260 cm² - nesouvisí s počtem neuronů šedé hmoty ani s výkonem v kognitivních testech —povrch zbrázděný (2,5 m²)- brázdy (rýhy, sulci) a závity (gyri), — podoba „svraštělého vlašského ořechu“ —struktura „cottage chease“, tofu nebo vychladlého pudinku —chráněn lebkou, mozkovými plenami, mozkomíšním mokem — — brain.jpg Velikost mozku neurčuje inteligenci (mozek velryby váží až 7 kg (jen 0,06% hmotnosti) u psa je to 0,5% hnotnosti, mozek slona 5 kg) Variabilita velikosti u mužů a žen, ale průměrně o 100g menší Většina struktur párových, až na pár výjimek (např. epifýza). K ochraně mozku v širším smyslu přispívají již svrchní vrstvy těla (vlasy, kůže, podkoží) Kostěný obal tvoří mozková část lebky (neurocranium), které dále můžeme dělit na klenbu lební a bázi lební. Mozek je svraštěný a jeho plocha zabírá 2,5 čtverečních metrů (způsob jak zvýšit jeho kapacitu, nikoliv na úkor velikosti (porod!). Mozek krysy je hladký. Velice hluboké sulci, které rozdělují jednotlivé laloky se nazývají fisury. Dominance hemisféry – dříve se mělo za to, že určité funkce (např. řeč) jsou funkčně lateralizované. Ať je člověk pravák, nebo levák, 95% lidí, má levostrannou dominanci. Toto paradigma bylo překonáno. Dnes víme, že pravá hemisféra má mnoho funkcí ve vztahu k řeči. Hemisféry Corpus callosum —Dvě hemisféry – pravá (dexter, dx.), levá (sinister, sin.) —Zkřížené vedení nervových drah. Řízení pohybu a zpracování informace kontralaterálně. —Funkční lateralizace —Dominantní hemisféra? —Spojené corpus callosum (trámec, vazník mozkový) —Corpus callosum – zajišťuje komunikaci a integraci činnosti hemisfér —Hlavní komisura —Pacienti – split brain — corpus_callosum_3D.jpg Hemisféra řídí pohyb a zpracovává informace z opačné (kontralaterální) strany těla. Poškození levé části přináší často depresi, zatímco poškození pravé části mánii. •L hemisféra •Orientována na slovní materiál •Rychlejší poznávání písmen, slov aj., •Čtení znakové řeči aktivuje spíše L hemisféru •PET studie •P hemisféra •Práce s nonverbálním materiálem •Poškození P hemisféry vede k zhoršení orientace při řízení auta, potíže s lokalizací předmětů ve známém prostředí •Někteří výzkumníci tvrdí, že rozdíly mezi hemisférami nevyplývají z povahy podnětu, ale ze způsobu zpracování •L hemisféra – pracuje analyticky (počítání, analogie, řešení problémů..) •P hemisféra – pracuje globálně (hudba, umění, kreativita…) Lebka člověka —mozková část lebky (neurocranium) x obličejová — - klenba lební, — - spodina (baze) lební — —Kost čelní, —temenní (2x), týlní, —spánkové (2x), —klínová, čichová — 552px-Human_skull_side_bones_svg.png Mozková a obličejová část lebky…. Klínová – sphenoidale Čichová – ethmoidale 1 kost týlní (os occipitale): Tvoří významnou část spodiny lebeční. Nachází se v ní velký týlní otvor (foramen occipitale magnum, který spojuje lebeční dutinu s páteřním kanálem (prochází zde prodloužená mícha). Samotné skloubení (atlantooccipitální) zajistí dva kondyly (condili occipitales), pod kterými skrz canalis nervi hypoglossi prochází XII hlavový nerv. Dobře hmatný je tzv: zevní týlní výběžek (protuberantia occipitalis externa), který bývá u mužských lebek výraznější. Zde a na přilehlé čáře (linea nuchalis superior) se upíná kápový sval (m.trapesius). 1 kost klínová (os sphenoidale): je nepárová kost ve středu báze lebeční. Na vnitřní lebeční bázi (basis cranii interna) vytváří její tělo tzv: turecké sedlo (sella turcica) v kterém je umístěn Podvěsek mozkový (hypophisis). Kost klínová má navíc tzv. malá a velká křídla. Malá křídla pak společně s tělem kosti klínové uzavírají zrakový kanál (canalis opticus), skrz který prochází zrakový nerv (nervus opticus). 1 kost čichová (os ethmoidale): Do jedné její části - lamina cribrosa - vstupuje čichový nerv n.olfactorius, která sem vysílá velice jemná vlákna. Proto při nárazu na týlní krajinu, který je většinou doprovázen prudkým pohybem mozku, dochází i k přetrhání těchto vláken, a tak i k částečné, nebo úplné ztřátě čichu. Navíc skrz lamina cribrosa je propojen mozek s nosní dutinou, což je možná cesta pro prostup zánětu. 1 kost čelní (os frontale): je kostěným podkladem čela a spodní část kosti tvoří strop obou očnic. Je pneumatizovaná, tedy je v ní vytvořen otvor, který se nazývá sinus frontalis. Jde o jednu ze součástí vedlejších nosních dutin tzn., že i sem může pestoupit zánět z nosní dutiny (cavitas nasi) a indukovat vznik sinusitis. 2 kosti temenní (os parietale): párová kost tvaru čtyřhranné misky, opatřena liniemi úponu pro jeden ze žvýkacích svalů musculus temporalis, tedy linea temporalis superior (vrchní) a linea temporalis inferior (spodní). Okraje se spojují s okolními kostmi v hlavních lebečních švech. S kostí čelní vytváří šev korunový (sutura coronalis), s kostí týlní šev lambdový (sutura lambdoidea). Obě kosti temenní se spojují švem šípovým (sutura sagittalis). 2 kosti spánkové (os temporale): je párová kost složitého tvaru. Součástí kosti spánkové jsou: kost skalní / pyramida (os petrosum/pars pyramidalis), výběžek bradavkový (procesus mastoideus), výběžek bodcovitý (proc. styloideus), kost bubínková (pars tympanica), kloubní jamka mandibuly a výběžek lícní. Uvnitř pars pyramidalis je uloženo střední ucho. Mozkové pleny (meninges) — epidurální prostor —Tvrdá plena mozková — (dura mater) — subdurální prostor —Pavoučnice — (arachnoidea) — subarachnoidální prostor —Měkká plena mozková — (pia mater) r7_meningitis.jpg Mozkové pleny - tenké vazivové vrstvy, které obalují mozek a míchu. Dura mater – tuhý vazivový vak, naléhá přímo na vnitřní plochu mozkovny Arachnoidea - Je to tenká průsvitná vrstva vaziva, která neobsahuje žádné cévy. Svůj název dostala podle toho, že svou strukturou připomíná pavučinu. Nachází se v lebečním prostoru mezi tvrdou plenou mozkovou (dura mater) a omozečnicí (pia mater). Spolu s druhou jmenovanou tvoří tzv. leptomeninx. Mezi omozečnicí a pavučnicí je tzv. subarachnoidní prostor vyplněný cévami a mozkomíšním mokem, který se tam dostává ze čtvrté komory sadou drobných otvorů a následně odtud (skrz arachnoidální klky) odtéká do žilního systému.^[1] Pia mater – je tenká blána, naléhá přímo na povrch mozku. Vstupuje do všech žlábků, rýh, prohlubní. Meningitida neboli zánět mozkových blan je závažné infekční onemocnění, při kterém dochází k zánětu mozkových obalů (tzv. meningů). Klíšťová encefalitida (též klíšťový zánět mozku) je infekční virové onemocnění napadající mozek a mozkové blány. Přenos původců ze skupiny Flaviridae se uskutečňuje klíšťaty nebo alimentární cestou. Hnisavá meningitida Může být způsobena prakticky jakoukoli pro člověka nebezpečnou baktérií, která například při poranění hlavy nebo při těžkém zánětu v blízkém okolí mozku (např. zánětu středního ucha) pronikne k mozkovým obalům. Za normálních okolností však hnisavou meningitidu působí jen několik bakterií. Neisseria meningitidis - ta působí meningitidu hlavně u mladých lidí. Je velmi nebezpečná, snadno proniká do krve a způsobuje otravu krve (sepsi) v důsledku čehož často končí smrtelně. Streptococcus pneumoniae Haemophilus influenzae - častý původce meningitid u malých dětí [editovat] Projevy hnisavé meningitidy Jsou dány zejména podrážděním mozkových obalů, patří mezi ně nevolnost neboli nausea podrážděnost a zmatenost bolest hlavy zvýšená citlivost na světlo tzv. fotofobie daná podrážděním optického nervu meningeální příznaky - zánět mozkových obalů se šíří obaly míšní, které jsou vystaveny mechanické námaze při pohybech páteře. To se projeví zvýšenou bolestivostí při některých pohybech, například ztuhlostí šíje při předklonu hlavy. speciálním příznakem, který provází meningitidu doprovázející sepsi u infekce Neisseria meningitidis je výskyt drobných fialových skvr zejména na kůži končetin - ty jsou projevem ucpávání drobných kapilár. Hemoragické cévní mozkové příhody — epidurální hematom subdurální hematom subarachnoidální krvácení — (SAK) epidural.gif 756148-828005-131.jpg 521px-SubarachnoidP.png Subdurální hematom je druh traumatického poranění mozku, spočívající v krevní kolekci mezi tvrdou plenou mozkovou (dura mater) a pavučnicí (arachnoidea). Subdurální hematom mívá spíše poloměsíčitý tvar (na rozdíl od epidurálního hematomu, které má tvar spíše čočkovitý). Rozlišujeme tři typy subdurálního hematomu: akutní - manifestace do 24–48 hodin po úrazu subakutní - manifestace do 3 týdnů po úrazu chronický - manifestace za týdny až měsíce^[1] Epidurální hematom - Následkem většího epidurálního hematomu může být útlak některé části mozku, který se může projevit například poruchou vědomí, parézou či poruchou řeči, nebo může dojít k posunu některých částí mozku, k tzv. herniaci. Díky přítomnosti hematomu uvnitř lebky narůstá intrakraniální tlak (tlak uvnitř lebky), a tím se zhoršuje prokrvení mozku. Patří do kategorie tzv. sekundárních poranění mozku - jedná se o poranění, která vznikají jako opožděný následek traumatu. Dochází k němu při 1-3 % poranění hlavy, 15-20 % osob na jeho následky umírá^[^zdroj?^]. subarachnoidální krvácení (zkr. SAK) – krvácení do subarachnoidálního prostoru, druh intrakraniálního krvácení. Primární s. k. vzniká nejč. jako důsledek prasknutí tepenného aneurysmatu, který se vyskytuje často v místě větvení tepen, např. v oblasti Willisova okruhu. Vzácněji pochází z hemangiomu, mykotických zánětů tepen aj. podpůrnou roli může mít hypertenze či hemoragická diatéza. Vzniká náhle, spontánně, někdy po fyzické námaze. Někdy mohou předcházet menší bolesti hlavy. Hlavním projevem je obv. velká bolest hlavy, často okcipitálně lokalizovaná, a různé neurologické projevy. Bývají meningeální příznaky bez horečky, zvracení, závratě, poruchy vědomí, křeče, v nejtěžších případech poruchy vitálních funkcí při narůstající intrakraniální hypertenzi. Současně vzniklá vazokonstrikce může přispívat k ischemii různých oblastí mozku. Při lumbální punkci je patrný vyšší tlak, v likvoru je nejprve krev, později má xantochromatózní charakter. Základními vyšetřeními je CT a angiografie. Terapie spočívá v naprostém klidu, kontrole krevního tlaku a péči o vnitřní prostředí, podávání silných analgetik, nimodipinu aj. Mozkomíšní mok —nadnáší mozek, chrání před otřesy, imunitní obrana —čirá, bezbarvá, slabě alkalická tekutina (100-180 ml) —subarachnoidální prostor, 4 mozkové komory, centrální kanálek míchy Obsahuje bílé krvinky (leukocyty). Na imunitní obraně se dále podílejí mikroglie. Cerebrospinální likvor. Obnoví se 4-6 za den. Vzniká v ependymových buňkách (glie) v choroideálním plexu v postraních komorách (I. a II.). Neustále proudí díky drobným výběžkům pavoučnice (arachnoideální klky). Ty jeho přebytky také vstřebávají do žilní krve. Mozkové komory Lateral_ventricle.gif Hydrocefalus —Patologické hromadění mozkomíšního moku v CNS, rozšíření mozkových komor —Poruchy tvorby, vstřebávání či oběhu mozkomíšního moku — hydrocephalus-normal-non-normal-ct-scans_large.gif CT mozku – hydrocefalus, normální nález determine-hydrocephalus-life-expectancy-200X200.jpg Vrozený hydrocefalus hydrocephalus.jpg Triáda klinických příznaků - poruchy paměti, rovnováhy, inkontinence. Reverzibilní demence (kompenzovatelná shuntem, ETV). Spíše obraz mírného až středního kognitivního deficitu. 2007 – 44letý francouzký muž, státní zaměstnanec, manželku a dvě děti, přišel k lékaři, že mu lehce slábne levá noha. IQ=75 – podprůměrné, ale nikoliv na úrovni MR. Cévní zásobení mozku —Okysličená krev je přiváděna dvěma vnitřními karotickými tepnami (Arteriae carotides internae) a dvěma páteřními tepnami (Arteriae vertebrales). Ty se na spodině mozku spojují ve Willisův okruh. Z něho se oddělují další tepny, které přímo zásobí mozek. —Odkysličená krev je odváděna žilami, které se stékají a vyprazdňují do tzv. mozkových splavů - sinů. Ty jsou na sebe napojeny a krev z nich vytéká dvěma vnitřními jugulárními žilami. —Mozková tkáň je velmi citlivá na dodávky kyslíkem. Po několika minutách zástavy oběhu dochází k odumírání neuronů a nenávratným poškozením. —průtok krve 12-14 % celkového minutového objemu. Mozek v klidu spotřebovává 20% z celkového kyslíku spotřebovaného organismem. PreAng1.jpg angiografie - aneurysma Cévní zásobení zajišťuje přívod kyslíku nezbytných pro výživu a správnou funkci Důležitost rychlosti první pomoci. 2% hmotnosti, 12-14% celkového minutového objemu průtoku krve. Krevní zásobení Tak jako v případě každého jiného orgánu, je i k mozku krev přiváděna tepnami a odváděna žilami. Mozek je tedy zásoben tepnami, dvěma vnitřními karotickými tepnami (Arteriae carotides internae) a dvěma páteřními tepnami (Arteriae vertebrales). Karotické tepny vstupují do lebky na její bazi, přibližně čtyři centimetry od ústí zevního zvukovodu. Páteřní arterie vstupují do lebky skrz velký otvor (Foramen magnum) na bázi týlní kosti spodiny lební, stejným otvorem, kde přechází mícha v mozkový kmen. Všechny čtyři tepny se na spodině mozku navzájem spojují a vytváří okruh, který se nazývá Willisův. Z tohoto okruhu se pak oddělují další tepny, které přímo zásobují mozek. Žíly mozku se postupně z drobných žil stékají a vyprazdňují do tzv. mozkových splavů - sinů. Ty jsou na sebe napojeny a krev z nich vytéká dvěma vnitřními jugulárními žilami, které ústí z lebky v její spodině nedaleko vstupu karotických arterií. Mozkem v klidu protéká 15-20% z celkového objemu krve v krevním oběhu, tj. veškerá krev těla proteče mozkem za sedm minut. Mozek přitom v klidu spotřebovává 20% z celkového kyslíku spotřebovaného organismem. To ukazuje na jeho vysokou metabolickou aktivitu (více o tomto tématu je možné nalézt v sekci Výživa mozku). Při mozkové mrtvici se může uplatnit více mechanismů poškození mozku. Jedním z nich je ucpání některé z tepen mozku v odstupu nebo po odstupu z Willisova okruhu. Toto ucpání může být způsobeno vznikem sraženiny, tzv. trombu, přímo na stěně dané drobné tepénky, která je poškozená kornatěním (aterosklerózou). Také může být tato sraženina zavlečena z jiného místa krevního řečiště krevním proudem některou z velkých přívodných tepen, tzv. embolus. Anoxie – nepovedené sebevraždy. Cévní mozkové příhody. Prostorová orientace v mozku — —Zadní část – mozeček — (cerebellum) — Mediální část mozku 18008.jpg brad-pitt.jpg Prostorová orientace v mozku — —základní směry — —dorzální – ventrální —rostrální (anteriorní) – — kaudální (posteriorní) — —mediální - laterální brad-pitt3.jpg Prostorová orientace v mozku kouk2.png Prostorová orientace v mozku kouk1.png Prostorová orientace - mícha Šedá – bílá hmota mozková —Šedá hmota – těla neuronů —Bílá hmota – nervové dráhy (axony) Okem není rozdíl příliš vidět. Buněčná (celulární) a molekulární úroveň Buněčná úroveň NS —NS složená pouze ze dvou typů buněk – neurony a glie. Společně formují jednotlivé části mozku. —Neurony – vytvářejí a rozvádějí informaci. Tvoří mnohostranně propojené trojrozměrné funkční sítě elektrochemické komunikace. —Glie – podpůrné buňky — — — — — — — Neurony – nervové buňky —Základní stavební a funkční jednotka NS —100 miliard (100 000 000 000) neuronů —Hustě propojeny mezi sebou – — biliony (100 000 000 000 000) synapsí —Nemnoží se (mitózou), s věkem jejich počet klesá, určitá možnost neurogeneze v dospělosti (kmenové buňky) — photo-neuron Nejvíce neuronů má člověk po narození, v některých částech dojde postnatálně až k 70% ztrátě Neuoronová doktrína (Cajal) – Golgi, se kterým dostal nobelovu cenu se domníval, že nerová soustava je pevně spojená neuronová síť. Počet synapsí je roven asi počtu galaxií ve vesmíru. Tím, že se nedělí, ani neformují tumory. Mozková tkáň se stárnutím atrofuje – demence vs. stáří. Neurogeneze např. v hipokampu, jeden z mechanismů neuroplasticity (jiný funkční restrukturalizace – Luria). Poškozená tkáň je vyplněna gliální jizvou, zdravé části mozku na podkladě zkušenosti (rehabilitace, tréninku) přejímají ztracené funkce. Neurony - typy —4 druhy neuronů —Senzitivní, senzorické neurony – dostředivé (aferentní) —Motorické neurony – odstředivé (eferentní) —Autonomní (vegetativní) neurony – viscerosenzitivní, visceromotorické, sekreční —Interneurony – nervové spoje v rámci CNS — Senzitivní neurony převádějí smyslové informace do CNS (z periferie do centra) -Senzitivní neurony jsou spojené z hloubkovým a povrchovým čitím - senzorické neurony jsou spojeny s ohraničenými smyslovými orgány. Motorické neurony – vedou informace z mozku nebo páteřní míchy ke kosterním svalům, tedy z centra do periferie. Autonomní neurony, nemůžeme ovládat vůlí. Vedou k vnitřním orgánům a tkáním (srdce, plíce, žaludek, střeva, cévy). Viscerosenzitivní vedou informace z vnitřních orgánů do mozku či páteřní míchy (aferentně). Sekreřní a visceromotorické vedou eferentně k hladké svalovině nebo žláze. Interneurony – mají funkci integrační a spojovací Neurony - typy —několik tisíc různých typů —nejvíce různorodé buňky v těle —liší se v rozloze, podobě a orientace dendritického stromu —liší se velikostí a proporcemi – motoneuron vs. interneuron —základní stavba všech neuronů obdobná neuron_types Rozhloha, podoba a orientace dendritického stromu, jsou jedním ze základních rozlišovacích znaků neuronu. Až 150 různých druhů neuronů a jedná se tedy o nejvíce různorodé buňky v těle. Pokud rozříznete játra, nenajdete tolik různých typů buněk. Mozek je tedy orgán s největší diverzitou, než kterýkoliv jiný orgán v těle. Motoneuron – pokud by tělo mělo velikost tenisáku, dendritiy by vyplnili obývací pokoj a axon by přesáhl délku 1,5km (při průměru 13mm) . Ischiatický nerv, který vede k palci nohy má až jeden metr délky. STAVBA NEURONU Neuron.gif Tělo: Je centrální částí neuronu.Neuron má podobně jako jiné buňky klasické buněčné organely (buněčné jádro (obsahuje genetickou informaci), mitochondrie, ribozomy apod.) a je specificky sestaven k vedení elektrického vzruchu. Má různý tvar (oválný, kulatý, pyramidovitý, vřetenovitý). Dendrity (z řeckého dendron strom) jsou stromečkovitě větvící se výběžky těla neuronu, které vedou elektrické impulsy směrem k buněčnému tělu – dostředivě (aferentně). Mohou být hladké, ale většinou je plocha zvětšena drobnými výčnělky dendritickými trny. Rozloha, podoba a orientace dendritického stromu, jsou jedním ze základních rozlišovacích znaků neuronu. Axon – jsou různě dlouhé výběžky neuronu. Odstupuje z tzv. axonového hrbolku na těle neuronu. Iniciální segment – první oddíl axonu. Větví se až na konci v terminální (koncové) části a vstupují do synapsí. Jsou buď nahé, nebo obalené obalem Myelynovou pochvou – izolují navzájem nervová vlákna, zvyšují rychlost šíření signálu. Vzruh se šíří saltatorně, mezi Ranvierovými zářezy (které vznikají jako volné prostory mezi dvěma gliovými buňkami) v nemyelizovaných částech axonu se šíří plynule. Internodium je část axonu pokrytá myelinovou pochvou. Roztroušená skleróza – autoimunitní onemocnění spočívající v napadání imunitního systému obalů nervové buňky, ty nevedou správně informaci, či ji vedou zpomaleně nebo vůbec – neuron nakonec odumírá. Sherington na synapsi přišel čistě teoreticky, neboť rychlost neuronálního přenosu ve stehně byla rychlejší než v mozku, z čehož usoudil, že tam musí být díry, které přenos zpomalují. Synapse byly mikroskopicky pozorovány až v 50. letech 20. století Multiple sclerosis – autoimunitní onemocnění, které napadá myelinové pochvy axonů. Poté umírá axon a nakonec i neuron. Internodium, ranvierovy zážezy, axoterminála, synapse Vedení elektrického signálu —Informace je v NS kódována a přenášena elektrickým signálem (a chemickými přenašeči). —Dendrity přijímají informaci a vedou elektrické signály směrem k buněčnému tělu – dostředivě (aferentně) s úbytkem (dekrementem). —Axon předává informaci a vede elektrický signál směrem od buněčného těla odstředivě (eferentně) bez úbytku (dekrementu). —Elektrický signál je veden podle pravidla „vše nebo nic“. Intenzitu signálu neovlivňuje, zda je slabší nebo silnější (je pokaždé stejný), ale frekvence vzruchů. —Charakter signálu je dán stimulací odlišných neuronů, přenosem specifickými drahami a interpretací v odlišných částech mozku. Viz Galvani. Podle toho, kolik přijmou v receptorech neurotransmiterů, podle toho je postsynaptický potenciál odstupňovaný. Dendrity nejsou mytizované, takže dochází k úbytku potenciálu. Synaptická štěrbina Neuron – žluté a oranžové tečky na dendritech jsou místy synaptickcých spojení (mohou být stovky až tisíce) Neurony se nedotýkají, ale jsou spojeny prostřednictvím synaptické štěrbiny (synapse) Synaptická štěrbina – chemický transport informace synapse.gif —Elektrický impuls dospěje k terminálnímu butonu, otevírají se Ca²+ kanály, vezikuly se posouvají směrem k presynaptické membráně a vylívají svůj obsah (neurotransmitery) do synaptické štěrbiny. — —Neurotransmitery se váží na příslušné receptory na postsynaptické membráně. Zde se otevírají nebo zavírají specifické iontové kanálky, které mění polaritu membrány (excitace nebo inhibice). — — — — Chemický přenos pomalejší, ale stále velmi rychlý (0,3-0,5ms). Když akční potenciál dopěje k terminálnímu zakončení, dojde k posunutí vezikul směrem k membráně a vylití neurotransmiterů do synaptické štěrbiny. Synapse jsou dynamický útvar – mohou zanikat a poměrně rychle vznikat (učení, paměť). Synapse je dynamická struktura – podléhá neustálým změnám i přestavbě. Mohou poměrně rychle (v rámci desítek sekund až minut) vznikat a zanikat. Funkce synapse může být modulována učením a trénováním. Čím více namáháme mozek, tím je efektivnější. Receptory jsou dynamické systémy – v závislosti na dostatku nebo přemíře mediátoru může adaptivně reagovat snížením nebo zvýšením počtu receptorů nebo jejich reaktivitou. I na této molekulární úrovni může být ovlivněno chování a cítění člověka (serotonin – deprese) •Typy synapse •Interneuronová •Mezi neuronem a efektorem (sval nebo žláza) •Mezi neuronem a receptorem Synapse - obrázky synapse.jpg Synapse – počítačový 3D model Synapse (axonální terminální zakončení + dendritický trn) pod mikroskopem NEUROTRANSMITERY (NT) —neuropřenašeče, neuromediátory… —Známo je kolem 700 NT, chemicky různé složení —Některé NT mají fci i jako hormony v CNS i mimo —Neuromodulátory: produkované neurony a gliemi, modulují činnost neuronů a synaptického přenosu inf. — —Základní NT: —Aktivační mediátory – glutamát —Inhibiční mediátory – GABA — Neurotransmitery – nízkomolekulární látky Glutamát – až ¾ excitačního přenosu v mozku, GABA více než 30% neuronů mozku a míchy Gaba a glutamát tvoří až 90% neurotransmiterů NEUROTRANSMITERY —amynokyselyny a jejich deriváty —GABA, glycin, L-glutamát, L-aspartát… —biogenní aminy —dopamin (DA), noradrenalin (NA), adrenalin (A), serotonin (5-HT)… —některé neuropeptidy —substance P, enkefaliny, endorfiny, somatostatin, bradykinin, angiotenzin… —jiné —acetylcholyn, ACh, adenosin, NO, CO, melatonin… Jiné=jiná chemická struktura Noredranaline: also underlies the fight-or-flight response, directly increasing heart rate, triggering the release of glucose from energy stores, and increasing blood flow to skeletal muscle Noardrenalin a adrenalin se podílejí jako hormon na stresové odpovědi. – jako NT nacházíme v mozkovém kmeni, adrenalin je vzácnější. Noradrenalin ovlivňuje cyklus spánek bdění, pozornost, náladu Vybrané neurotransmitery —Serotonin — - ragulace nálady, agresivity, spánku, příjmu potravy, vnímání bolesti, sexuální aktivity — - deprese —Dopamin — - řízení motoriky, pozornosti, integraci psychických funkcí — - schizofrenie, Parkinsonova nemoc —Acetylcholin — - intelektové aktivity, učení, vytváření paměťových stop, řízení spánku, hybnosti, vnímání bolesti, agresivní chování — - Alzheimerova nemoc —Endorfin — - endogenní opiát, modifikuje a tlumí vnímání bolesti — - uvolňuje se v rámci stresové reakce, působením bolesti, při fyzické aktivitě, při intenzivních prožitcích (radosti, štěstí, zamilovanosti) — Serotonin - významná část v limbickém systému, využívají se antidepresiva, které působí na serotoninový systém pro analgetický účinek (tlumí bolest fyzickou i psychickou) Dopamin – je uvolňován z dopaminergních neuronů. Nepatří mezi nejpočetnější, ale jsou velmi významné., Acetylcholin – první historicky rozpoznaný neuropřenašeč, až 1/10 všech neuronů. Je produkován cholinergnními neurony. Endorfin – také enkefalin Odstraňování neurotransmiterů —Chemický přenos musí být deaktivován. Pokud by nebyly neurotransmitery ze synapse odstraněny, postsynaptické receptory by byly neustále stimulovány. — —Biologickou degenerací – štěpením pomocí specifických enzymů (např. MAO, COMT ) —Zpětným vychytáváním (reuptake) —Astrocyty —Difůze Chemický přenos musí být deaktivován - spuštěn a ihned zastaven! Jinak by receptory neustále vysílali informaci k iontovým kanálů, a ovlivňovali membránových potenciál. MAOIs - Because of potentially lethal dietary and drug interactions, monoamine oxidase inhibitors have historically been reserved as a last line of treatment, used only when other classes of antidepressant drugs. Monoamynoxydáza. COMT – katechol O methyl transferáza. SSRI Astrocyty, difůze Odstraňování neurotransmiterů reuptake2.gif Zpětné vychytávání (reuptake) nerve-6.gif Biologická degenerace (MAO, COMT) Plazmatická membrána neuronu —Ohraničuje buňku neuronu, odděluje ji od vnějšího prostředí —Zajišťuje kontakt s mimobuněčným prostředím —Je polopropustná —Iontové membránové kanály – zajišťují přechod určitých iontů přes membránu pasivně difůzí ve směru koncentračního gradientu. Jejich otevírání může být řízeno (elektrickým impulsem, chemicky, mechanicky). —Transmembránové pumpy (sodíko-draslíková pumpa) – zajišťují přechod iontů přes membránu aktivně za spotřeby energie (ATP) proti směru koncentračního gradientu. —Receptory — Udržuje celistvost a do určité míry tvar buňky (je propojena se strukturami cykloskeletu). Udržuje složení nitrobuněčného prostředí, přijímá a vydává látky Iont - elektricky nabité částice atomární velikosti (atomy, molekuly, někdy také skupiny atomů či molekul Iontové kanálky jsou buď otevřené stále, nebo se otevírají působením elektrického impulsu (napěťově řízené), účinkem chemických látek (neuromediátorů, hormonů, druhých poslů) (chemicky řízené) nebo jsou regulovány mechanicky (mechanicky řízené). Iontové membránové kanálky (jsou jakési buňečné póry tvořené bílkovinami), umožňující přechod iontů přes membránu. Přenos elektrického signálu —Jak je přenášen elektrický signál? — —Klidový membránový potenciál - membrána neuronu je v klidu polarizovaná (uvnitř neuronu převažuje záporný náboj, vně neuronu kladný náboj) (-60 až -90mV) — —Akční potenciál (vzruch) — - je podstatou přenosu informací — - šíří se po membráně neuronu — - tři fáze depolarizace, repolarizace, hyperpolarizace — — — - otevření rychlých sodíkových kanálů vede k depolarizaci (změně polarity membrány, vnitřní strana nabita kladně, vně záporně) (+30mV) — - otevření pomalých draslíkových kanálů vede k repolarizaci (návratu membrány do klidového stavu) až hyperpolarizaci — - klidové rozmístění iontů obnovuje činnost sodíko-draslíkových pump — — — Působením mechanického, elektrického nebo chemického podnětu (u některých neuronů i automaticky) lze vyvolat změnu membránového potenciálu. Napěťově řízené kanálky. •Po proběhnutí AP se neuron vrací zpět do klidu •Přechod přes synapse •Sumace vzruchů na neuronu •Absolutní, relativní refrakterní fáze. Klidový membránový potenciál Jakákoliv porucha v těchto mechanismech může způsobit abnormální dráždivost těchto neuronů – epilepsii. AKČNÍ POTENCIÁL —Klidový potenciál —Depolarizace —Repolarizace —Hyperpolarizace — —Absolutní refrakterní fáze —Relativní refrakterní fáze — — — Obrázek převzat z Wikipedia Rychlost šíření akčního potenciálu závisí na obalech nervového vlákna - nemyelinizovaná vlákna vedou vzruchy rychlostí max. 2 m/s, naproti tomu tlustá myelinizovaná vlákna dokážou vést vzruchy rychlostí až 120 m/s. Absolutní refrakterní fáze – začíná depolarizací a končí v pvrvní polovině repolarizace. V této době není neuron drážditelný žádným způsobem. Relativní refrakterní fáze – bezrpostředně navazuje a končí začátkem hyperpolarizace. Nový AP mohou vyvolat pouze podněty nadprahové hodnoty. Postsynpatická membrána —Na postsynaptické membráně se mění polarizace membrány buď směrem k depolarizaci (excitační postsynaptický potenciál - EPSP) nebo směrem k hyperpolarizaci (inhibiční postsynaptický potenciál - IPSP) —Pokud sumace EPSP (a IPSP) dosáhne prahové hodnoty, vzniká akční potenciál a vzruch se šíří dále po axonu Neuron.gif EPSP a IPSP se sčítají jednak časově jednak prostorově. EPSP, které jsou blíže iniciálnímu segmentu mají větší vliv, než ty, které se nacházejí dále (neboť signál se po dendritu šíří s dekrementem). Podpůrné (gliové) buňky —glie, neuroglie —během ontogenetického vývoje vznikají ze stejných prekurzorních buněk (neuroblast) jako neurony —10-100 x více než neuronů, více než ½ mozkové tkáně —mohou se dělit (mitóza) —v šedé i bílé hmotě —mnohostranné funkce: stavební, ochranné, nutriční. Gliové buňky vznikají ze stejných prekurzorních buněk jako neurony. Gliové buňky jsou podpůrné buňky a najdeme je jak v šedé hmotě, tak bílé hmotě mozkové. Dříve se mělo za to, že gliové buňky jen drží mozek pohromadě, že by se jinak rozpadl, že je to takové lepidlo – z toho vznikl tento název. Dnes víme, že glie mají spoustu funkcí, a že by bez nich neurony nemohli normálně fungovat. Mitóza – mohou z nich vznikat mozkové nádory (astrocytomy, glioblastomy) Mnohostranné funkce, jsou aktivní součástí mozku, bez kterých by funkce neuronu nebyla možná Podpůrné (gliové) buňky PODPRN~1.PNG OLIGODENDROGLIE —Výběžky obaluje axony —Vytváří myelinovou pochvu v CNS (na periferii Schwannova b.) — —1 buňka oligodendroglie —2 vrstvičky myelinové pochvy —3 cytoplazma výběžku oligodendrocytu —4 Ranvierovy zářezy —5 axony nervových buněk Jedna olygodendroglie může obalovat i více axonů. Spirálovitě obtáčí axon 10-150 vrstvami. ASTROCYTY —Zajišťují výživu nervovým buňkám – spojeny s kapilárami —Spolu s kapilárami tvoří základ hematoencefalické bariéry —Nahrazují poškozenou nervovou tkáň gliální jizvou —Kontrolují koncentraci iontů v mezibuněčném prostoru —Podílejí se na strukturaci nervové soustavy —Recyklují neurotransmitery Astrocytre.jpg Isolated Astrocyte shown with confocal microscopy Mnoho funkcí, mnohem menší než neurony Mají hvězdicovitý tvar. Prostřednictvím chobotnicovitých výběžků jsou astroglie v těsném kontaktu s krevními kapilárami i neurony a zajišťují přenos látek (např. hlavní zdroj energie – glukózu) z krve k neuronům a zpět. Během ont. vývoje vytvářejí jakési lešení, po kterém se pnou neurony. Hematoencefalická bariéra odděluje krev a mozkovou tkáň – chrání tak mozek před reálně nebo potenciálně škodlivé látky. Znesnadňuje prostupnost některých léků – např. cytostatik (chemoterapeutik), proto mnoho mozkových nádorů nelze léčit chemoterapeutickou léčbou. Mikroglie, ependymové buňky —MIKROGLIE — - nejmenší glie — - poskytují imunitní ochranu — - makrofágy —EPENDYMOVÉ BUŇKY — - vnitřní výstelky komorového systému — - produkce mozkomíšního moku — - řasinky na povrchu napomáhají proudění moku Makrofágy – fagocytózou pohlcují cizorodé bakterie, viry, vlastní odumřelé, poškozené, rozpadlé, nebo nádorem změněným struktur Nádory CNS —GLIOMY —vznikají z glií —astrocytomy, oligodendrogliomy, ependymomy —zpravidla zhoubné (maligní) — —MENINGEOMY —vznikají z mozkových plen (meninges) —zpravidla nezhoubné (benigní) meningeom1.jpg sekundární mozkové nádory – metastáze jiného ložiska v těle. Také nádory míchy. Nádory hypofýzy a epihypofýzi. Expanse, vs. Infiltrace. Úvod do stavby a funkce ANATOMIE MOZKU —Mozek se skládá ze 4 základních částí: —mozkový kmen (truncus encephali) —mozeček (cerebellum) —mezimozek (diencephalon) —koncový mozek (telencephalon) — —Jiné dělení: —Telencefalon – mozková kůra, bazální ganglia, čichový mozek —Diencefalon – thalamus a hypothalamus —Mesencefalon – střední mozek —Metencefalon – most a mozeček —Myelencefalon – prodloužená mícha — MOZKOVÝ KMEN —Fylogeneticky nejstarší část mozku —Regulace základních životních funkcí —Nepodmíněné reflexi —Tvořen: —Prodlouženou míchou —Varolovým mostem —Středním mozkem —Všemi jeho částmi prochází retikulární formace — — Jeho poranění často smrtelné, jeho poškození často vede k závažným poruchám (kóma, locked in syndrom) MOZKOVÝ KMEN prodloužená mícha — —Funkce prodloužené míchy: —Nepodmíněné reflexy (obranné – kašel, kýchání, zvracení; slinění, sací, polykací, žvýkací reflex) —Základní vitální funkce (regulace dýchání, regulace krevního oběhu, trávení). —Prochází zde senzitivní a motorické dráhy do periferie a kříží se zde •Další funkce: •účast na mimických pohybech, fonaci a řeči •řízení postojové motoriky Reflex je základním funkčním prvkem nervové soustavy. Je to neměnná odpověď organismu na dráždění receptorů zprostředkovaná reflexním obloukem. Podmíněné reflexy jsou typem učení. Podmíněné reflexy vznikají takzvaným podmiňováním. PRODLOUŽENÁ MÍCHA – pokračování páteřní míchy – dlouhá cca 1,5 cm – centrum reflexní činnosti (dýchací reflexy – kašel, kýchání; srdeční reflexy – činnost srdce, krevní tlak; sací reflex, polykací reflex, zvracivý reflex, slinění atd.) – křížení nervových drah (levá strana mozku kontroluje pravou stranu těla a naopak) – centrální kanálek se rozšiřuje ve IV. komoru mozkovou, prodloužená mícha je její spodinou – šedá hmota – jádra hlavových nervů (IX.–XII.) – jádra spolu se síťovitě upravenou šedou hmotou jsou centra složitých reflexů – bílá hmota – soubory vzestupných a sestupných drah + další dráhy z polohových, pohybových a sluchových receptorů vnitřního ucha – poranění prodloužené míchy je většinou smrtelné Prodloužená mícha – vedou tudy senzitivní a motorické neurony do periferní části. —Prodloužená mícha (medulla oblongata) přechází v hřbetní míchu (medulla spinalis) otvorem v bazi lební (foramen magnum) Stlačování mozkového kmene, intrakraniálním tlakem (epidurální krvácení) MOZKOVÝ KMEN Varolův most —Důležitý spojovací článek mezi mozkovou kůrou a nižšími částmi CNS, zejména mozečkem — — Další funkce mostu: —zprostředkovává nepodmíněné reflexy – rohovkový (korneální), okulokardiální —uplatňuje se s v regulaci dýchání — B) MOST VAROLŮV – spojuje koncový mozek s mozečkem a míchou – šedá hmota mostu řídí slinné a slzní žlázy – jádra V.–VIII. mozkového nervu Pons Varoli Rohovkový reflex neboli korneální reflex je samovolné sevření víček při podráždění rohovky mechanickým nebo jiným podnětem. Jedná se o reflex, který způsobí zpomalení tepu při stlačení očních bulbů a je zprostředkován prodlouženou míchou. Může se použít v rámci první pomoci např. při fibrilacích srdce. MOZKOVÝ KMEN střední mozek —centrum nepodmíněných reflexů – —reflexy zrakové a sluchové —strážný neboli pohotovostní reflex —vzpřimovací reflex — —Další funkce středního mozku —účast na řízení motoriky —procházejí zde zrakové a sluchové dráhy — — •nejmenší oddíl mozku •přímým pokračováním mostu a navazuje na něj mezimozek U nižších obratlovců je střední mozek nejvyšší motorickou oblastí. jsou centrem nepodmíněných zrakových reflexů, tzn. pohybů očí, hlavy nebo i celého těla vyvolaných drážděním sítnic. Sjednocují i sluchovězrakové a vestibulovizuální přicházející signály jako jsou lokalizace zvuku, polohy a těla. významným centrem tzv. strážného, pohotovostního reflexu (startle reflex), což je soubor složitých nepodmíněných reflexů, které se vybavují náhlými podněty působícími především na zrak a sluch. Je aktivní ve spánku (strážní funkce) a při nadprahovém sluchovém podnětu aktivuje komplex činností, které vedou k probuzení. The startle reaction, also called the startle response, startle reflex or alarm reaction, is the response of mind and body to a sudden unexpected stimulus, such as a flash of light, a loud noise (acoustic startle reflex), or a quick movement near the face. In human beings, the reaction includes physical movement away from the stimulus, a contraction of the muscles of the arms and legs, and often blinking. It also includes blood pressure, respiration, and breathing changes. The muscle reactions generally resolve themselves in a matter of seconds. The other responses take somewhat longer. An exaggerated startle reaction is called hyperexplexia (also hyperekplexia). The exaggerated startle response is often seen in patients with Posttraumatic stress disorder (PTSD). Střední mozek je také důležitý při udržování vzpřímené polohy těla – tzv. vzpřimovací reflexy (dovolují obnovit normální vzpřímenou polohu těla např. po upadnutí nebo sezení). Colliculi superiores jsou centrem nepodmíněných zrakových reflexů, tzn. pohybů očí, hlavy nebo i celého těla vyvolaných drážděním sítnic. Sjednocují i sluchovězrakové a vestibulovizuální přicházející signály jako jsou lokalizace zvuku, polohy a těla. [editovat] Colliculi inferiores jsou centrem nepodmíněných sluchových reflexů, pohybů uší, hlavy nebo celého těla. Reflexy jsou vyvolány stimulací sluchového čidla. Podílejí se také na určení místa vzniku zvuku (lokalizaci zdroje). [editovat] Lamina quadrigemina (čtverhrbolí) je významným centrem tzv. strážného, pohotovostního reflexu (startle reflex), což je soubor složitých nepodmíněných reflexů, které se vybavují náhlými podněty působícími především na zrak a sluch. Je aktivní ve spánku (strážní funkce) a při nadprahovém sluchovém podnětu aktivuje komplex činností, které vedou k probuzení. Oddíl středního mozku ležící nejvíce nahoře (kraniálně) je odpovědný za vybavení zornicového reflexu. Střední mozek je také důležitý při udržování vzpřímené polohy těla – tzv. vzpřimovací reflexy (dovolují obnovit normální vzpřímenou polohu těla např. po upadnutí nebo sezení). Na průřezu středním mozkem rozlišujeme tyto struktury: Tektum (tectum) – je nejdále vzadu (dorzálně). Skládá se ze čtverhrbolí (lamina quadrigemina), tj. colliculi superiores a colliculi inferiores. Brachia kolikulů je spojují s převodními jádry mezimozku skrze corpus geniculatum laterale pro colliculi superiores a corpus geniculatum mediale pro colliculi inferiores. Tegmentum – leží pod tektem a vedou tudy vzestupné i sestupné dráhy spojující vyšší oddíly mozku s nižšími a s míchou. Jsou zde uložená jádra mozkových nervů. Přední (ventrální) část tegmenta je vedle substantia nigra důležitým zdrojem dopaminergních vláken (produkce dopaminu). Pedunculi cerebrales – tvoří přední (ventrální) část středního mozku. Vedou zde dráhy z mozkové kůry do mozkového kmene a míchy. C) STŘEDNÍ MOZEK – ovlivňuje činnost kosterního svalstva – zrakové reflexy – řídí pohybové reakce na zrakové a sluchové podněty, řídí souhru očí – stonky mozkové: – jádra III. a IV. mozkového nervu – sestupné nervové dráhy z MK k nižším motorickým ústředím – černé jádro – přepojovací stanice sestupných drah z bazálních ganglií a hypothalamu; zbarvení melaninem, produkce dopaminu – červené jádro – motorická mimopyramidová dráha; vlákna z mozečku, MK, do thalamu – čtverohrbolí: – šedá hmota – přední pár - zakončení části vláken zrakového nervu, koordinace pohybů očí, hlavy, těla – zadní pár - zakončení části vláken sluchové dráhy, sluchové reflexy MOZKOVÝ KMEN retikulární formace — —stavy bdění a spánku — — —Další fce: —Podílí se na hybnosti, vegetativní fce (centra řízení dýchání, krevního oběhu, srdeční činnosti), pohlavní fce, příjem potravy, modulace podmíněných reflexů 69_10_ws.jpg Obr. Vegetativní perzistentní stav, mluv s ní, bazální stimulace. Postižení kůry či talamu, zachovaná funkce mozkového kmene (fungují různé tělesné systémy – dýchání, trávení), ale chybí opověď na podnět a uvědomování. Můžou být otevřené oči, grimasy, pláč, chaotické pohyby, ale chybí volní motorika. Koma- stav bezvědomí, déle než 6 hodin, nereaguje na oslovení, bolestivé nebo světelné podněty, nemá normální spánkové rytmy, nepočíná volní pohyby – často postižení RAS Locked-in syndrome – poškození motorických drah na úrovni mozkového kmene, totální ztráta hybnosti (často až na pohyby očí, při zachování vědomí, korových funkcí a sebeuvědomování). In medicine, a coma (from the Greek κῶμα koma, meaning deep sleep) is a state of unconsciousness, lasting more than 6 hours^[1] in which a person cannot be awakened, fails to respond normally to painful stimuli, light or sound, lacks a normal sleep-wake cycle and does not initiate voluntary actions.^[1] A person in a state of coma is described as comatose. COMA: In order for a patient to maintain consciousness, two important neurological components must function impeccably. The first is the cerebral cortex which is the gray matter covering the outer layer of the brain, and the other is a structure located in the brainstem, called reticular activating system (RAS or ARAS).^[2] Injury to either or both of these components is sufficient to cause a patient to experience a coma. A persistent vegetative state is a condition of patients with severe brain damage who were in a coma, but progressed to a state of partial arousal rather than true awareness. It is a diagnosis of some uncertainty in that it deals with a syndrome. After four weeks in a vegetative state (VS), the patient is classified as in a persistent vegetative state. This diagnosis is classified as a permanent vegetative state (PVS) after approximately 1 year of being in a Persistent Vegetative State. Most PVS patients are unresponsive to external stimuli and their conditions are associated with different levels of consciousness. Some level of consciousness means a person can still respond, in varying degrees, to stimulation. A person in a coma, however, cannot. In addition, PVS patients often open their eyes in response to feeding, which has to be done by others; they are capable of swallowing, whereas patients in a coma subsist with their eyes closed (Emmett, 1989). PVS patients' eyes might be in a relatively fixed position, or track moving objects, or move in a disconjugate (i.e. completely unsynchronized) manner. They may experience sleep-wake cycles, or be in a state of chronic wakefulness. They may exhibit some behaviors that can be construed as arising from partial consciousness, such as grinding their teeth, swallowing, smiling, shedding tears, grunting, moaning, or screaming without any apparent external stimulus. Individuals in PVS are seldom on any life-sustaining equipment other than a feeding tube because the brainstem, the center of vegetative functions (such as heart rate and rhythm, respiration, and gastrointestinal activity) is relatively intact (Emmett, 1989). CEREBELLUM - mozeček —Funkce mozečku: —Koordinace pohybů a udržování rovnováhy — (zajišťuje plynulý, přiměřený a cílený pohyb – určení směru, délky, trvání a intenzity pohybu) —motorické podmíněné reflexy – zapojen do procesů procedurální paměti a učení —Podíl na emočních, motivačních, paměťových procesech — 18008.jpg •Vermis mozečku – mozečkový červ a jeho souvislost s duševními onemocněními. •Fylogeneticky nejednotná struktura •Archicerebellum ,nejstarší část •Paleocerebellum – spinální mozeček •Neocerebellum – korový mozeček – nejmladší část •Aktivní při orgasmu (taky účast kolem sylviova kanálku, střední mozek, mezimozek) •Fce archicerebella – udržování vzpřímené polohy těla, •Fce paleocerebella – regulace svalového napětí •Fce neocerebella – kontrola koordinace pohybů •Archicerebellum – vestibulární mozeček – nejstarší část •Paleocerebellum – spinální mozeček •Neocerebellum – korový mozeček – nejmladší část Toto uspořádání vytváří strukturu označovanou jako strom života (Arbor vitae). Při vážných zraněních mozečku zcela selhává motorika a člověk nemůže pohnout ani svalem. Toho mohou někdy využít policejní odstřelovači při likvidaci sebevražedných atentátníků či zločinců držících rukojmí. Působení alkoholu na tuto část mozku způsobuje poruchy rovnováhy a "motání se" opilců. DIENCEPHALON - mezimozek —Mezimozek obsahuje: Thalamus a metathalamus, Hypothalamus, Epithalamus, Subthalamus — —THALAMUS —Představuje hlavní přepojovací centrum z PNS do CNS — — —Další funkce thalamu —Ovlivnění stavu bdělosti —Účast na vegetativních reakcích a emocích —Ovlivnění stoje a chůze talamus znamená v řečtině pokoj nebo předsíň. Až na pár výjimek všechny informace, které směřují do kůry, projdou nejprve talamem. Hypotalamus udržuje homeostázu v těle (např. teplota, pokud klesne, hypotalamus zařídí, aby opět stoupla a naopak.). Máme v těle tyto homeostatické mechanismy a hypotalamus je jedna z hlavních částí, která ji udržuje. Seskupen do desítek thalamických jader. Třídí, moduluje a integruje informace, ale hlavně je přepojuje do dalších oblastí mozku (kůry, hypotalamu, mozkového kmene, limbického systému, mozečku) Rozhoduje, zda smyslové informace vpustí do vědomí, či budou zpracovány nevědomě. Poškození se projeví změnou smyslovosti až bolestí. V thalamu dochází k přepojování aferentací, které dále směřují do mozkové kůry – senzitivní, zrakové, sluchové a chuťové. Při poruchách thalamu dojde ke snížení prahu pro bolest, taková bolest se pak označuje jako thalamická a není dobře lékově zvládnutelná. Činnost thalamu je podřízena mozkové kůře. Kortikothalamické a thalamokortikální spoje ovlivňují bdělý stav člověka. Stimuly, které do thalamu míří z hypothalamu a zpětně i z limbické kůry, způsobí, že se thalamus podílí na některých vegetativních funkcích jako je zblednutí nebo zčervenání v obličeji, změny ve frekvenci tepu, dále na změnách nálady – veselosti, smutku, zlosti nebo rozmrzelosti. Tyto děje jsou v dospělosti tlumeny mozkovou kůrou, ale v plném rozsahu se projevují v dětském věku, kdy útlum není vyvinut nebo u lidí s poruchou funkce mozkové kůry. Thalamus se podílí také na ovlivnění stoje a chůze, prostřednictvím převodu vzruchů z mozečku do mozkové kůry. Při jeho poruše může vzniknout mírná mozečková ataxie. DIENCEPHALON - mezimozek —HYPOTHALAMUS — —Funkce hypothalamu: —Udržování homeostázy (např. termoregulace) —Sekrece hormonů (např. ADH, oxytocin) —Regulace činnosti hypofýzy — —Další funkce hypothalamu —Hlad, žízeň a příjem potravy —Sexuální funkce —Řízení vegetativního nervstva —Zprostředkování tělesného doprovodu emocí, modulace emocí —Řízení cirkadiánních rytmů Hypofýza Homeostáza – stálost vnitřního prostředí. TELENCEPHALON - koncový mozek —Vrcholné místo v řízení nervové činnosti —Mnohostranné mozkové funkce (kognice, emoce, řeč, tvořivost, zpracování senzorických informací, řízení motoriky….) —Anatomické a funkční dělení telencefala ANATOMICKY FUNKČNĚ Mozková kůra s corpus callosum Neocortex (neopallium) Bazální ganglia Bazální ganglia Čichový mozek Limbický systém – bazální ganglia (spodinové uzliny) – odděleny vrstvou bílé hmoty LALOKY HEMISFÉRY MOZKU —1 centrální (Rolandova) rýha —2 Sylviova (boční) rýha —3 sulcus parietooccipitalis —4 incisura praeoccipitalis — —Hnědá - frontální (čelní) lalok —Fialová - parietální (temení) lalok —Modrá - temporální (spánkový) lalok —Oranžová - okcipitální (týlní) lalok