Fyziologie smyslů Ing. Hana Holcova Polanská, Ph.D. Created in BioRender.com bit) Receptory C reste d in BioRender.com bito Receptory —> membránové receptory (z vnějšího prostředí) —> cytosolové receptory (pronikne-li signál membránou) —> jaderné receptory (pronikne-li signál membránou) Created in BioRender.com bío 3 68^^74081548594883390294 Receptory potenciálu Receptory Receptorové buňky v membráně specializované bílkoviny —> funkční jednotka = SENZOR C reste d in BioRender.com bio 6 Receptor • 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 7 Přídatné struktury receptoru = optický systém oka = orgány středního a vnitřního ucha = hlenová vrstva na povrchu čichového epitelu f u n kce —> ochranná —> transformace/koncentrace signálu —> převod do/k/na citlivé části receptorových buněk Receptory Receptory Receptory m-m- zmena vlastnosti proteinů C ľ c ľ tí? d i n BioRender.com bio 11 Receptory m-m- zmena vlastnosti proteinů změna prostupnosti iontových kanálů Created in BioRender.com bio 12 Receptory zmena vlastnosti proteinů změna prostupnosti iontových kanálů Created in BioRender.com bio 13 Receptory zmena vlastnosti proteinů změna prostupnosti iontových kanálů zmena membránového potenciálu Created in BioRender.com bio 14 Receptory 0 12 cas (ms) Podnět intenzita = amplituda akčního potenciálu (A) , Vlnová délka , • <-► • A AI Amplituda (výkon) w t Čas v <-► vy Jeden kmit (frekvence je počet kmitu za sekundu) Podnět intenzita = amplituda akčního potenciálu dlouhodobé působení = ADAPTACE modalita podnětu = výběr specifických receptorů + specifické dostředivé neurony 17 Akční potenciál podnětu receptorová buňka (čichové buňky, taktilní buňky) —> dosažení prahové hodnoty ■> synaptický přenos —> mediator —>> následný neuron 31 **4 +20 až 30 mV překmit do kladného napětí OmV I \ V-\ f klidový potenciál klidový potenciál Signál nervové dráhy zpracování informace + přepojení do jiných systémů p££gp-|-Qp (oko a okohybné svaly) nespecifické senzorické dráhy mozková kůra 19 Fotoreceptory = tyčinky a čípky (3 části) (vrstvy/disky plazmatické membrány zevni segment se sv^locitnou látkou) vnitřní segment (bunečné organely) synaptické zakončení (spojení s dalšími bunkami 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 (440 nm, 535 nm, 565 nm) = vnímání barev 21 Fotoreceptory - rodopsin TMA - membrána v klidovém stavu (~ -40 mV), rodopsin (-cis forma) • SVĚTLO - rodopsin: all-trans forma H3C CH3 11-cis-retinal světlo O^H enzym H3C CH3 CH3 O CH all-trans-retinal 22 Fotoreceptory - rodopsin • SVĚTLO - rodopsin: -cis forma —>> all-trans forma —> uvolnění opsinu —> změna akčního potenciálu —> přenos signálu na neuron (—>► do mozku a zpracování obrazu) 23 Click with the mouse or tablet to draw with pen 3 How Rods Respon httos ://www. voutube .com/watch ?v= Fm45A4vi mvo InteractiveBiology ►--- Making Biology Fun Mechanoreceptora převod mechanických podnětů na bioenergetický sig nejčastější —> kůže (tlak) —> svaly, šlachy, klouby (hluboké čití) —> močový měchýř (tlak) + receptory sluchu, polohy hlavy Mechanoreceptora = mechanicky řízené iontové kanály —> záklopky připojeny vláknem k cytoskelety —deformace buňky —> vlákno —> otevření/uzavření iontového kanálu deformace Mechanoreceptora Sluchové a vestibulární ústrojí buňky se STEREOCILIEMI —>> napojeny na iontové kanály na membráně ■» změna prostupnosti iontových kanálů —» výpustem transmiteru = přenos signálu Chemoreceptory chuť, čich, složení vnitřního prostředí odpověď na přítomnost látek v okolí (specifické receptory v membráně) —> nervový signál - specializovaný senzorický receptor chemická látka —> senzor —> změna prostupnosti iontových kanálů na membráně —vypuštění transmiterů = přenos signálu 28 Termoreceptory termoaktivní Ca2+ kanál pomalá adaptace —> termocitlivé iontové kanály pro Ca2+ —» vznik receptorového potenciálu • lepší lokalizace při působení i tlakového podnětu 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 receptoru • pod 10 °C = zástava tvorby a šíření vzruchů —^znecitlivení t zmena teploty 29 Created in BioRender.com bito Senzorické vjemy 30 Senzorické vjemy = vstup aferentní informace do vědomí Není odrazem podnětu ale je výsledkem procesu výběru informací! (Za všechno může mozek!) 31 Chuť • chemoreceptory • jazyk, patro, hltan, horní část jícnu • chuťové pohárky - buňky žijí jen cca 2 týdny (receptorové buňky, podpůrné buňky) • 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 VIL, 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 • aferentní vlákna chuťových pohárků = výběžky VIL, IX. a X. hlavového nervu —> VII. = n. facialis (lícní nerv) —>• IX. = n. glossopharingeus (jazykohltanový nerv) —>• X. = n. vagus (bloudivý nerv) —» chuťová centra mozkového kmene projekce i do talamu a mozkové kůry + retikulární formace mozkového kmene a lymbický systém (hypotalamus) = emoce 36 Cich • nej vyšší senzorický vstup (potrava, rozmnožování) • čichový epitel - velmi malá plocha = receptorové buňky (bipolární neuron schopný regenerace) + podpůrné buňky + hlenové buňky čichové dráhy z bul bus olfactorius —> různé oddíly mozku • korová projekce + projekce do lymbického systému = emoční zabarvení čichových vjemů Cich bulbus olfactoríus podpůrné a lenové buňka - bipolární neuron Zrak x x x vnímaní -elektromagnetického vlnění 400-750 nm -jasu -kontrastu (rozdíl barevného odstínu sousedních ploch) vznik vjemu = podráždění receptoru sítnice obraz na sítnici - převrácený, zmenšený 45 Zrak optický aparát oka V V I - cocka - duhovka, zornice sítnice přídatné orgány oka - ocni vička - slzné žlázy - okohybné svaly ochranný tukový polštá Zrak ČOČKA • výživa difúzne z komorové tekutiny —» centrální část stárne (ztráta pružnosti) -> vznik PRESBYOPIE (brýle „na blízko") • schopnost akomodace (úprava lomivosti) - ciliární svaly (stah řízen parasympatikem) vady čočky • myopie = obraz vzniká před sítnicí - brýle s rozptylkou (čočka) • hypermetropie = obraz vzniká za sítnicí - 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 51 SÍTNICE vnitřní vrstva • čípky • tyčinky • bipolární neurony • gangliové buňky < zraková dráha tyčinky + čípky Zrak bipolární neurony gangliové neurony zrakový nerv —talamus —> týl n ľ Oblast mozkové kůry (+ vlákna do jader mozkového kmene, mozečku, retikulární formace) • axony gangliových buněk - křížení = chiasma opticum -každá mozková hemisféra - informace ze stejnolehlé poloviny oka C reste d in BioRender.com bio 53 Zrak C reste d in BioRender.com bio Zrak čípky - v centrálních partiích sítnice V/ X ■ / i I I I /\ O I - prime spojeni do vyssich oddílu mozku - 3 druhy - barevné vidění - 1 čípek = 1 bipolární neuron tyčinky - citlivější -vidění v horších světelných podmínkách - konvergence = neurony své dráhy sdílejí —>► sčítání signálu —> vyšší citlivost 57 Šedý zákal - katarakta Zelený zákal - glaukom KRATKOZRAKOST Krátkozrakost - myopie Přední komora Bělima Rohovka Cévnatka Dalekokozrakost - hyperopie Barvoslepost normální vidění, achromatomalie a achromazie Barvoslepost - anomální trichromazie a) protanopie - chybí senzory pro červenou barvu b) deuteranopie - chybí senzory pro zelenou barvu c) tritanopie - chybí senzory pro modrou barvu PROTANOPIA TRITANOPIA Barvoslepost pseudoizochromaticke tabulky Able-bodied DeuteranQDe simulation ProtanoDesimulation Barvoslepost pseudoizochromatické tabulky Barvoslepost pseudoizochromatické tabulky Sluch • nepřetržitě monitoruje okolí i vlastní zvukové projevy • výška tónu dána frekvencí (jak rychle kmitá) • síla zvuku dána amplitudou (ä) , Vlnová délka , • <-► • ■ i '< -4-► Jeden kmit (frekvence je počet kmitů za sekundu) i Sluch PINNA or AURICLE catch«« sound waves, and pastes them along deeper Into the ear ušní boltec EXTERNAL ACOUSTIC MEATUS auditory canal vnější zvukovod Sluch —^ tekutina ve scala vestibularis —> tekutina v ductus cochlearis (scala media) —> rozkmitání bazilární membrány* —>> tekutina ve scala tympan i —> okrouhlé okénko (= místo vyrovnávání tlakových změn) 76 Sluch ORGAN OF CORTI Sluch * vibrace bazilární membrány - posun receptorových vláskových buněk proti tektoriální membráně —>► pohyb mechanicky řízených iontových kanálu —> změna prostupnosti membrány —>► bazálni pól vláskové buňky —> poten —> vlákna nervus cochlearis —> CNS C reste d in BioRender.com bito 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 synapsis axony prvního nervu sluchové dráhy) —>> stereocilie —> ohyb —cytoskelet spojen s mechanicky řízenými iontovými kanály —> změna permeability membrány —>► změna membránového potenciálu —> ... 82 Rovnováha VESTIBULÁRNÍ SYSTÉM • mecha noreceptory • 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 • rozšířeny V ampulu (vláskové receptorové buňky) • vyplněny endolymfou • propojeny společným prostorem saculu a utriculu 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 utri cul u • gravitační vlivy • úklon hlavy dopředu, dozadu, ke stranám buňky saculu • gravitační vlivy • pohyb nahoru, dolu Dotek a tlak Mecha noreceptory - 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) 89 Dotek a tlak Ruffiniho tělísko Meissnerovo tělísko Krauseho tělísko Paciniho tělísko volné nervové zakončení C reste d in BioRender.com bio 90 Dotek a tlak umožňuje vnímat • jemné/silné tlakové změny • rozlišit tvrdé/měkké • určit tvar, vlastnosti povrchu 91 Bolest • reakce na podnět, který by mohl zničit tkáň = obranný reflex • receptory ve všech tkáních (mozek výjimka) = zakončení nemyelinizovaných (volná) nervových vláken (A5 a C-vlákna) - citlivost lOOOkrát nižší jak u tlakových čidel 92 Bolest • informace z A5 ^vláken —>► specifickými drahami —> thalamus a somato-senzorická oblast kůry = ostrá, lokalizovaná, „rychlá bolest" • informace z C-vláken - pomalejší —>► nespecifické dráhy retikulární formace = tupá, hůře lokalizovatelná bolest —>► emoční motiv k odstranění podnětu+ lymbický systém (emoce) Bolest .EMOCE ■ IX ■ . ■ V V / XI ■ XV X X XXI I . ■ • silný pozitivně emoční náboj - sníženi vnímaní bolesti • negativní emoční náboj - zvýšení vnímání bolesti 94 Bolest z vnitřních orgánů • špatně lokalizovatelná • často projekce do kůže —nervová vlákna ze stejného nervového segmentu 95 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 vydaní. 4. české vydaní. Praha: Grada Publishing, 2016. ISBN 978-80-247-4271-7. MOUREK, Jindřich. Fyziologie: učebnice pro studenty zdravotnických oborů. 2., dopl. vyd. Praha: Grada, 2012. Sestra (Grada). ISBN 978-80-247-3918-2. ROKYTA, Richard. Fyziologie. Třetí, přepracované vydání (první vydání v nakladatelství Galén). Praha: Galén, 2016. ISBN 978-80-7492-238-1. CrashCourse: Anatomy & Physiology [online], [cit. 2021-09-20]. Dostupné z: https://thecrashcourse.tumblr.com/downloads/anatomyphvsiologv Interactive Biology: 031 How Rods and Cones respond to Light. In: Youtube [online], [cit. 2019-10-15]. Dostupné z https://www.voutube.com/watch?v=Fm45A4vimvo&list=PL25AE732D9E27096D&index=31&ab channel=lnt eractiveBiology Paroc: Obecné informace o zvuku. In: Paroccz [online], [cit. 2018-09-17]. Dostupné z: https://www.paroc.cz/knowhow/zvuk/obecne-informace-o-zvuku Obrázky zpracované v https://BioRender.com/ Crested in BioRender.com bito 96