Obecná fyziologie smyslů Co se děje na membránách. Receptorové buňky jsou brány, kterými vstupují signály do NS Exteroreceptory x interoreceptory Transdukce Transformace Receptorová buňka převádí energii podnětu na změnu iontové propustnosti. Receptorová buňka převádí energii podnětu na změnu iontové propustnosti. Vlastnosti membrány jsou klíčem pro transdukci. Intenzita podnětu a intenzita odpovědi. Logaritmická závislost je dobrý kompromis mezi potřebou citlivosti a rozsahem. Trvání podnětu a trvání odpovědi. Většina exteroreceptorů se v různé míře adaptuje. Laterální inhibice: vyšší rozlišovací schopnost zesílení kontrastů Smyslové dráhy • Paralelní dráhy • Specializace analyzátorů smyslové dráhy • Úloha mozku integrovat do celku a interpretovat (zkušenost) Chemorecepce Vyzkoušené molekulární schéma Obecná chemorecepce buněk Pro smyslovou recepci musí být signál doveden na kanál Chuť Různě složité transdukční cesty 5 základních chutí. Čich Specifita srovnatelná s imunitní Cis/trans rozlišení Čichový lalok koncového mozku Mapa vůní – vzorec aktivovaných glomerulů Konvergence neprostorového parametru na prostorový Drosophila savec Mechanorecepce Bolest, dotek, Propriorecepce, Zvuk, gravitace, Pohyb, Vlhkost ? Magnetické pole? Jednotné molekulární schéma Somatosensorické vnímání Periferní detektor směru pohybu Somatosensorické vnímání Smysl pro rovnováhu – Statocysta nebo kanálek Vlásková buňka – specialista na jemný pohyb Vlásková buňka – specialista na jemný pohyb Proudový smysl Kanálek přepažený kupulou s receptory Ryba animace Vestibulární aparát a sluchový orgán Evoluce smyslových polí tvořených vláskovými buňkami. Sluchový aparát savců Sluchový aparát savců Vnitřní ucho Animace ear. http://highered.mcgraw- hill.com/olc/dl/120108/bio _e.swf Tektoriální membrána Zvukové vlny způsobí posuny tektoriální a basilární membrány a tím i ohýbání vlásků. Výška tónu se promítá do prostorově lokalizovaného maxima. Vyostření maxima – laterální inhibice Fotorecepce RGB čípky, ale jen RG ve fovei. Tyčinky jsou velmi štíhlé 2-5mm, čípky v periferii 5-8 mm, ve fovei ale pouze 1,5 mm. Receptory Periferní spoje a dráhy Fototransdukce světelného kvanta na změnu potenciálu Fotorepce a chemorecepce – podobný princip Animace rhodopsin. Cis trans animace Zpracování začíná už v sítnici. Laterální inhibice První analýza kontrastů Laterální inhibice: Na sekundárních neuronech je zesílen kontrast. Změna velikosti a struktury receptivního pole. Bipolární buňky jsou první rysové analyzátory Proč ty šedé flíčky? Barevné vidění založeno na různě absorbujících pigmentech. Trichromatické teorie, Young-Helmhotz Oponentní kódování, Hering Why trade one three-dimensional color space (red, green, blue) for another three-dimensional color space (R/G, B/Y, Bl/Wh)? Prostorové vidění (co je blíže a co dál) založeno na schopnosti měřit odlišnosti v zobrazení pravé a levé sítnice. Další metody konstrukce prostoru. http://sites.sinauer.com/wolfe3e/chap6/moncuesF.htm Jsou stejně malí, ale nevypadají… Zraková dráha Z primární zrakové kůry dvě cesty: Kde dráha a Co dráha „Grandmother’s cells“ Na tvář selektivní buňky • Iluze osvětlení – světelná stálost Hnědá čokoláda za jasného dne odráží méně světla než papír za šera, ale stejně ji vnímáme jako tmavou. Automatické předpoklady našeho vnímání http://sites.sinauer.com/wolfe3e/chap5/illusion sF.htm Biologické rytmy Rytmické děje jsou přirozenou součástí funkce organizmu. Předpovídají pravidelné změny bez ohledu na přechodné výkyvy denní nebo sezónní. Rytmické děje jsou přirozenou součástí funkce organizmu. Bez vnějších korelátů: nervové vzruchy, srdeční rytmus, dechový rytmus... Rytmické děje jsou přirozenou součástí funkce organizmu. Bez vnějších korelátů: nervové vzruchy, srdeční rytmus, dechový rytmus... Negativní zpětná vazba je zdrojem kmitů – regulace homeostázy. Rytmické děje jsou přirozenou součástí funkce organizmu. Bez vnějších korelátů: nervové vzruchy, srdeční rytmus, dechový rytmus... Negativní zpětná vazba je zdrojem kmitů. Rytmicita s vazbou na prostředí Cirkadiánní = asi 24 hod perioda S vnějšími koreláty: Synchronizátory: Silné, slabé 24 hodinové, lunární, anuální Jak se měří? Běhací kolo (mlýnek) Suprachiasmatické jádro a řízení motorické aktivity Molekulární hodiny a zpětnovazebná smyčka synchronizovaná světlem. Centrální a periferní oscilátory Synchronizace světlem monitorovaným zrakem nebo i mimo zrakovou dráhu (pineální orgán) Orientovat se podle Slunce, znamená znát přesný čas. Solární kompas využívali mořeplavci a využívají živočichové Chronobiologie Chronopatologie Pracovní výkon, učení soustředění, ale i účinnost léků závislá na denní době. Při konfliktu hodin nebezpečí poruch spánku (jet lag), příjmu potravy (obezita, diabetes), onkologických poruch… Příklady testovacích otázek ke zkoušce z Fyziologie živočichů http://www.sci.muni.cz/ksfz/texty/fyztest.htm Základní studijní literatura: skripta Srovnávací fyziologie živočichů 1. Vysvětlete existenci klidového membránového potenciálu. Zmiňte roli K+ a Na+. Příklad správné odpovědi na plný počet bodů: Hlavní roli mají ionty Na+, K+, Cl- a intracelulární fixní anionty bílkovin. Klidový potenciál je asi –90mV. Příčiny vzniku: A) Elektrogenní Na/K pumpa čerpá 2 K+ dovnitř buňky a 3 Na+ ven. B) Propustnost membrány – Sodíková propustnost je nízká, zavřené kanály nedovolují Na+ vracet se do buňky. Elektrická i koncentrační síla působí vysokou hnací sílu sodíku. Draslíková propustnost je vysoká, jeho elektrická a protichůdná koncentrační síla se vyrovnávají – je blízko svému rovnovážnému potenciálu. 2. Popište děje při přenosu vzruchu mezi dvěma neurony přes synaptické spojení. Příklad správné odpovědi na plný počet bodů: AP dorazí na synaptický knoflík. Depolarizace způsobí otevření napěťově vrátkovaných Ca kanálů. Nárůst intracelulárního Ca2+ vyvolá přesun a exocytózu vezikul s mediátorem do štěrbiny synapse. Mediátor se naváže na receptory postsynaptické membrány. Zde se otevřou kationtové kanály (přímo nebo přes kaskádu G-protein – adenylát cykláza – cAMP). Vzniklá depolarizace zvyšuje pravděpodobnost vzniku nového AP na iniciálním segmentu. Mediátor je ze štěrbiny odstraněn enzymaticky nebo endocytózou. 3. Jaké jsou možné adaptační strategie živočichů na změnu vnějších podmínek? Charakterizujte je. Příklad správné odpovědi na plný počet bodů: A) Uteč. Např. migrace, diapauza, encystace. Zejména malé organizmy (relativně velký povrch) s měkkým tělem nemající izolační nebo regulační mechanizmy nemohou aktivně žít v nevhodném prostředí. B) Akceptuj. Zejména středně velcí s exoskeletem nemohou příliš regulovat vnitřní prostředí, ale mohou přežívat mimo optimum. C) Vyreguluj. Velcí živočichové mohou udržet konstantní optimální vnitřní prostředí. 4. Které hormony mohou ovlivňovat energetický metabolizmus. Jmenujte hlavní z nich, zmiňte místo sekrece a způsob působení. Příklad správné odpovědi na plný počet bodů: A) Trijodtyronin a Tyroxin ze štítné žlázy zvyšují oxidační děje v mitochodriích a tak i metabolizmus, proteosyntézu, zrání, růst. B) Somatotropin (růstový h.) z adenohypofýzy zvyšuje využívání lipidů a růst. C) Somatostatin z D buněk pankreasu snižuje využívání živin (tlumí sekreci inzulínu a glukagonu, resorpci ve střevě). D) Katecholaminy ze dřeně nadledvin mobilizují energetické rezervy, zvyšují svalový výkon. Podobně E) kortizol z kůry nadledvin.