Fyziologie smyslů Receptory podnět biologický signál Receptory ➔ membránové receptory (z vnějšího prostředí) ➔ cytosolové receptory (pronikne-li signál membránou) ➔ jaderné receptory (pronikne-li signál membránou) Receptory energie podnětu změna akčního potenciálu Receptorové buňky v membráně specializované bílkoviny ➔ funkční jednotka = SENZOR Přídatné struktury receptorů = optický systém oka = orgány středního a vnitřního ucha = hlenová vrstva na povrchu čichového epitelu Přídatné struktury funkce ➔ ochranná ➔ transformace/koncentrace signálu ➔ převod do/k/na citlivé části receptorových buněk Receptory Receptory Podnět intenzita = amplituda akčního potenciálu ● relativně nižší při vyšší intenzitě podnětu ● dlouhodobé působení = ADAPTACE ● modalita podnětu = výběr specifických receptorů + specifické dostředivé neurony Akční potenciál podnětu receptorová buňka (čichové buňky, taktilní buňky) → dosažení prahové hodnoty → synaptický přenos → mediátor → následný neuron Signál nespecifické senzorické dráhy nervové dráhy zpracování informace + přepojení do jiných systémů (oko a okohybné svaly) mozková kůra RECEPTOR Senzorické vjemy = vstup aferentní informace do vědomí Není odrazem podnětu ale je výsledkem procesu výběru informací! Receptory FOTORECEPTORY – detekce světelného vlnění MECHANORECEPTORY – detekce zvukových vln a tlaku na kůži a vnitřním uchu CHEMORECEPTORY – detekce molekul v jídle, ve vnějším a vnitřním prostředí Fotoreceptory buňky = tyčinky a čípky → 3 části: zevní segment vnitřní segment synaptické zakončení (vrstvy/disky plazmatické membrány se světlocitnou látkou) (buněčné organely) (spojení s dalšími buňkami sítnice) Fotoreceptory - rodopsin ● světlocitná látka ● bílkovina OPSIN + izomer vit. A: 11-cis retinal • tyčinky – 1 druh opsinu = intenzita světla • čípky – 3 druhy opsinu – citlivost k různým vlnovým délkám (= vnímání barev) Fotoreceptory TMA – membrána DEpolarizována (= -40 mV) → otevřené Na+ kanály díky cGMP → tok K+ vnitřním segmentem → presynaptický útvar – aktivace Ca2+ kanálů → rodopsin (-cis forma) → světlo → -trans forma → G protein → aktivace cGMP-fosfodiesterázy → Fotoreceptory → štěpení → uzavření Na+ kanálů → HYPERpolarizace → snížení výdeje transmiteru → změna membránového potenciálu další buňky zrakové dráhy → -trans forma → rodopsinkináza → konverze na -cis formu → vazba na opsin Mechanoreceptory ● převod mechanických podnětů na bioenergetický signál ● nejčastější ➔ kůže (tlak) ➔ svaly, šlachy, klouby (hluboké čití) ➔ močový měchýř (tlak) + receptory sluchu, polohy hlavy Mechanoreceptory = mechanicky řízené iontové kanály → záklopky připojeny vláknem k cytoskelety → deformace buňky → vlákno → otevření/uzavření iontového kanálu Mechanoreceptory Sluchové a vestibulární ústrojí ● buňky se STEREOCILIEMI → napojeny na iontové kanály → DEpolarizace - HYPERpolarizace membrány → vypuštění transmiterů = přenos signálu Chemoreceptory ● chuť, čich, složení vnitřního prostředí ● odpověď na přítomnost látek v okolí (specifické receptory v membráně) → nervový signál – specializovaný senzorický receptor Chemoreceptory chemická látka → senzor → druhý posel → změna prostupnosti iontových kanálů na membráně → receptorový potenciál (DEpolarizace - HYPERpolarizace) → presynaptický oddíl buňky → změna výdeje mediátoru Chemoreceptory druhý posel ➔ zesílení signálu ➔ odlišení částí membrány ➔ místo vazby molekuly ➔ generování změn potenciálu Receptorový potenciál NENÍ ovlivněn změnami iontového složení Termoreceptory ● pomalá adaptace → termocitlivé iontové kanály pro Ca2+ → vznik receptorového potenciálu ● lepší lokalizace při působení i tlakového podnětu Termoreceptory Dva druhy ● chladové – aktivita při 23–28 °C ● tepelné – aktivita při 38–43 °C – rychlá změna – rozezná 0,1 °C – pomalá – větší rozdíl teplot a víc receptorů ● pod 10 °C = zástava tvorby a šíření vzruchů →znecitlivění Chuť ● chemoreceptory ● jazyk, patro, hltan, horní číst jícnu ● chuťové pohárky – buňky žijí jen cca 2 týdny ● receptorové buňky ● podpůrné buňky Chuť Chuť Chuť pouze u látek rozpustných ve vodě ● sladká – molekuly na bílkovinné senzory membrány ● slaná – prostup Na+ do buněk ● kyselá a hořká – prostup H+ iontů membránou dlouhodobé působení podnětu → adaptace Chuť ● aferentní vlákna chuťových pohárků = výběžky VII., IX. a X. hlavového nervu → chuťová centra mozkového kmene ● projekce i do talamu a mozkové kůry + retikulární formace mozkového kmene a lymbický systém (hypotalamus) = emoce Chuť Chuť Čich ● nejvyšší senzorický vstup (potrava, rozmnožování) ● čichový epitel – velmi malá plocha = receptorové buňky (bipolární neuron schopný regenerace) + podpůrné buňky + hlenové buňky Čich Čich Čich čichové dráhy z bulbus olfactorius → různé oddíly mozku ● korová projekce + projekce do lymbického systému = emoční zabarvení čichových vjemů Čich Čich Čich Zrak ● vnímání – elektromagnetického záření 400-750 nm – jasu – kontrastu (rozdíl barevného odstínu sousedních ploch) ● vznik vjemu = podráždění receptorů sítnice ● obraz na sítnici – převrácený, zmenšený Zrak ● optický aparát oka – čočka – duhovka, zornice ● sítnice ● přídatné orgány oka – oční víčka – slzné žlázy – okohybné svaly, ochranný tukový polštář Zrak Zrak Zrak Zrak ČOČKA ● výživa difuzně z komorové tekutiny → centrální část stárne (ztráta pružnosti) → vznik PRESBYOPIE (brýle „na blízko“) ● schopnost akomodace (úprava lomivosti) – ciliární svaly (stah řízen parasympatikem) Zrak ČOČKA - vady ● myopie = obraz vzniká před sítnicé – brýle s rozptylkou (čočka) ● hypermetropye = obraz vzniká za sítnicé – brýle se spojkou ● katarakta = šedý zákal, ztráta průhlednosti čočky Zrak DUHOVKA ● pigment = neprostupná pro světlo ZORNICE ● paprsčitý a kruhovitý sval = změna velikosti ● spánek – zúžená, bezvědomí – rozšířená Zrak SÍTNICE ● vnitřní vrstva – tyčinky, čípky – bipolární neurony – gangliové buňky Zrak SÍTNICE ● čípky – v centrálních partiích sítnice – 3 druhy – barevné vidění ● tyčinky – citlivější – vidění v horších světelných podmínkách Zrak zraková dráha ● tyčinky + čípky → bipolární neurony → gangliové neurony → zrakový nerv → talamus → týlní oblast mozkové kůry (+ vlákna do jader mozkového kmene, mozečku, retikulární formace) Zrak Zrak zraková dráha ● axony gangliových buněk – křížení = chiasma opticum – každá mozková hemisféra – informace ze stejnolehlé poloviny oka Zrak Zrak Zrak ● čípky – přímé spojení do vyšších oddílů mozku – 1 čipek = 1 bipolární neuron ● tyčinky – konvergence = neurony své dráhy sdílejí → sčítání signálu → vyšší citlivost Zrak Zrak Sluch ● nepřetržitě monitoruje okolí i vlastní zvukové projevy ● výška tónu dána frekvencí (jak rychle kmitá) ● síla zvuku dána amplitudou Sluch Sluch zvukové vlny → ušní boltec → zevní zvukovod → membrána bubínku → sluchové kůstky → oválné okénko Sluch Sluch Sluch Sluch Sluch Sluch Sluch → tekutina ve scala vestibularis → tekutina v ductus cochlearis (scala media) → rozkmitání bazilární membrány* → tekutina ve scala tympani → okrouhlé okénko (= místo vyrovnávání tlakových změn) Sluch Sluch Sluch * vibrace bazilární membrány – posun receptorových vláskových buněk proti tektoriální membráně → pohyb mechanicky řízených iontových kanálů → změna prostupnosti membrány → bazální pól vláskové buňky → potenciál → vlákna nervus cochlearis → CNS Sluch Sluch nervová vlákna zachovávají ve sluchové dráze prostorovou orientaci → projekce do sluchové kůry (komplexní podnět) → prostorová orientace zvuku Sluch sluchový vjem → podráždění vláskových buněk Cortiho orgánu chvěním bazilární membrány (vnitřní vláskové buňky spojeny synapsí s axony prvního nervu sluchové dráhy) → stereocilie → ohyb → cytoskelet spojen s mechanicky řízenými iontovými kanály → změna permeability membrány → změna membránového potenciálu → ... Rovnováha VESTIBULÁRNÍ SYSTÉM ● mechanoreceptory ● vláskové buňky – v ampulách polokruhovitých kanálků – ve váčcích otolitového orgánu ● aktivovány – poloha hlavy – lineární a úhlové zrychlení Rovnováha Polokruhovité kanálky ● 3 na sebe kolmé roviny ● rozšýřeny v ampulu (vláskové receptorové buňky) ● vyplněny endolymfou ● propojeny společným prostorem saculu a utriculu Rovnováha Rovnováha Úhlové zrychlení ● otočení hlavy → pohyb stěn kanálku vůči endolymfě – na začátku opoždění endolymfy – na konci setrvačnost ● největší pohyb v kanálku s nejpodobnější rovinou pohybu Rovnováha Lineární zrychlení a změna polohy vůči gravitaci ● otolitový orgán (saculus, utriculus) – utriculus - hrizontálně – saculus – vertikálně, sagitálně ● vláskové buňky – krystalky uhličitanu vápenatého (otolit) Rovnováha buňky utriculu ● gravitační vlivy ● úklon hlavy dopředu, dozadu, ke stranám buňky saculu ● gravitační vlivy ● pohyb nahoru, dolu Rovnováha informace → aferentní nervová vlákna → vestibulární jádra mozkového kmene + proprioreceptory krku – informace o poloze hlavy vůči krku → porovnání → určení polohy celého těla Dotek a tlak ● mechanoreceptory – rychle se adaptující (odpověď na začátek a konec podnětu) = fázické receptory – pomalu adaptující (odpovídá trvalou aktivitou) = tonické receptory ● různé typy – liší se stavbou přídatných struktur (Meissnerovo tělísko, Merkelův disk, Paciniho tělísko, receptor chlupového folikulu, Ruffiniho tělísko, volná nervová zakončení) Dotek a tlak umožňuje vnímat ● jemné/silné tlakové změny ● rozlišit tvrdé/měkké ● určit tvar, vlastnosti povrchu Bolest ● reakce na podnět, který by mohl zničit tkáň = obranný reflex ● receptory ve všech tkáních (mozek výjimka) = zakončení nemyelinizovaných (volná) nervových vláken (A a C-vlákna)δ – citlivost 1000krát nižší jak u tlakových čidel Bolest informace z A vlákenδ → specifickými drahami → thalamus a somatosenzorická oblast kůry = ostrá, lokalizvaná, „rychlá bolest“ Bolest Informace z C-vláken – pommalejší → nespecifické dráhy retikulární formace = tupá, hůře lokalizovatelná bolest → emoční motiv k odstranění podnětu + lymbický systém – emoce Bolest EMOCE ● silný pozitivně emoční náboj – snížení vnímání bolesti ● negativní emoční náboj – zvýšení vnímání bolesti Bolest z vnitřních orgánů – špatně lokalizovatelná ● často projekce do kůže → nervová vlákna ze stejného nervového segmentu Zdroje ● LANGMEIER, Miloš. Základy lékařské fyziologie. 1. vyd. Praha: Grada, 2009. ISBN 978-80-247-2526-0. ● SILBERNAGL, Stefan a Agamemnon DESPOPOULOS. Atlas fyziologie člověka: překlad 8. německého vydání. 4. české vydání. Přeložil Kateřina JANDOVÁ, přeložil Miloš LANGMEIER, přeložil Otomar KITTNAR, přeložil Eduard KURIŠČÁK, přeložil Pavla MLČKOVÁ, přeložil Martina NEDBALOVÁ, přeložil Vladimír RILJAK, přeložil Michal WITTNER. Praha: Grada Publishing, 2016. ISBN 978-80- 247-4271-7. ● CrashCourse: Anatomy & Physiology. In: Youtube [online]. [cit. 2016-10-12]. Dostupné z: https://www.youtube.com/channel/UCX6b17PVsYBQ0ip5 gyeme-Q Děkuji za pozornost