Undervisningsplan FORÅR februar Introduktion til faget Hana Malá februar Hjernens opbygning og funktion Hana Malá

Transkript

1 Undervisningsplan FORÅR februar Introduktion til faget Hana Malá februar Hjernens opbygning og funktion Hana Malá februar Nyt fra forskningen Hana Malá februar Plasticitet Jesper Mogensen marts Sansning Hana Malá marts Hukommelse Thomas Alrik Sørensen 18. marts Påskeuge ingen undervisning marts Opmærksomhed Thomas Alrik Sørensen april Sprog Hana Malá april Følelser Hana Malá april Bevidsthed Thomas Alrik Sørensen april Nyt fra forskningen Hana Malá april Afslutning og opsamling Hana Malá

2 Hjernen og neuropsykologi Hold 2004 II. Hjernens opbygning og funktion ved Hana Malá Tirsdage, , CSS,

3 Program Neuron... Og dets spændinger og potentialer Synapse Signalstoffer Hjernen hvordan finder vi rundt i den Lapper og deres funktioner Dybereliggende strukturer Afbryd endeligt med spørgsmål undervejs

4 Den menneskelige hjerne

5 Hjernen kan ses gennem mange forskellige briller Med det blotte øje > MAKROSKOPISK Under mikrokopet > MIKROSKOPISK

6 Byggesten 125 mld hjerneceller

7 Netværk

8 Neuroner kan ikke klare det hele selv Nerveceller = Neuroner - Modtager og videresender det elektriske signal Glia celler - Har en støttende funktion

9 Hjernens volumen udgøres primært af gliaceller Gliaceller har en nærende funktion (astrocyter) Gliaceller står for oprydning (microglia) Gliaceller muliggør hurtigere spredning af signalet (oligodendrocyter og Swanske celler) Samarbejde ml. neuronerne og gliaceller

10 Neuronerne er ellers ganske almindelige celler Neuronerne har de samme indre organer = organeller og grundlæggende karakteristika som alle andre celler hos dyrearter SPECIELLE EGENSKABER: - Har specialiserede proteiner som fungerer som indre skelet - Har dendriter, som er specialiseret i at modtage signaler fra andre neuroner - Har et axon, som er specialiseret i at sende signaler videre til andre neuroner

11 NEURONERNE SER MEGET FORSKELLIGE UD Antal og distribution af dendritter er afhængig af hvilken rolle et givet neuron har i systemet Axonerne kan være korte (lokal neurale ruter) eller lange (projicerende neuroner på tværs af hjernestrukturer)

12 Hvordan spredes signalet? Zonen hvor det neurale signal overføres mellem neuronerne kaldes SYNAPSE. SENDER SIGNALET MODTAGER SIGNALET Presynaptic neuron Postsynaptic neuron SENDER SIGNALET

13 Neuroner genererer aktionspotentiale (AP) Når et neuron er i sin hvile-tilstand, er cellens indre (intracellulært rum) ladet negativt mens det ydre (ekstracelullært rum) er ladet positivt

14 HVILETILSTAND Denne negative spænding, som typisk er mellem - 40 to - 90 mv kaldes for resting membrane potential (hvilepotentiale). Eftersom der er tale om negativ ladning, er neuronet POLARISERET i sin hviletilstand

15 Hvilepotentialet ændres Hvilepotentiale ændres i respons på forskellige typer stimuli. DEPOLARISERING: cellens indre bliver mere positiv end hvilepotentialet HYPERPOLARISERING: cellens ydre bliver mere negativ end hvilepotentialet Artificial stimulation

16 HVILEPOTENTIALET ÆNDRES Forskellige typer af stimulation ændrer neuronernes hvilepotentiale: Lokale (passive) signaler Spredende (aktive) signaler Postsynaptiske potentiale Aktionspotentiale Receptor potentiale

17 AKTIONSPOTENTIALET (AP) Hvis depolariseringen når en given tærskelværdi, udløses aktionspotentialet Når tærsklen er nået, AP spredes på all-or-none vis AP spreder sig gennem axonet og er nødvendig for at information overføres til det postsynaptiske neuron

18 AKTIONSPOTENTIALET - faser (A) Rising phase: membranen bliver hurtigt depolariseret Overshoot phase: membranen bliver midlertidigt positiv i forhold til det ekstracelullære rum Falling phase: membranen bliver hurtigt negativ igen (repolarisering) Undershoot phase: kort periode af hyperpolarisering

19 IONER (LADEDE PARTIKLER) Ioner spiller en vigtig rolle Na+ K+ Ca+ Cl- Cations Anion IONER bevæger sig ind og ud af cellen 3 faktorer påvirker denne proces: 1. Koncentrationsgradient 2. Spændingsgradient 3. Membranens struktur (membranen er gennemtrængelig kun for nogle ioner)

20 KONCENTRATIONSGRADIENT -Gennem diffusion -Kræver ikke energi -Der er tendens i væsken til at koncentrationen af ioner er lige. Derfor vil de sprede sig fra områder med høj koncentration til steder hvor koncentrationen er lav

21 SPÆNDINGSGRADIENT - Et mål for relativ koncentration af elektrisk ladning - Opstår pga. af ioner, som er ladet enten positivt (kationer) eller negativt (anioner) - Ioner vil have en tendens til at bevæge sig hen imod områder med lavere elektrisk spænding (f.eks. Kationer vil bevæge sig hen imod områder, som er mere negativt ladet og omvendt)

22 Membranens struktur Neuronernes membran er selektivt gennemtrængelig. Dette betyder, at ikke alle ioner kan frit krydse den. Under normale omstændigheder er det kun K+ ioner, der kan passere den.

23 MEMBRANENS PERMEABILITET (GENNEMTRÆNGELIGHED) Hvordan er ioner distribueret på hver sin side af membranen? Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ K+ K+ Na+ Na+ K+ Na+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ Na+ Na+ K+ K+ Na+ K+ Na+ K+ Ekstracellulært rum Intracellulært rum

24 MEMBRANENS PERMEABILITET - skyldes tilstedeværelse af ionkanaler, som tillader bestemte ioner at krydse membranen i retning af koncentrationsgradienten - Koncentrationsgradient opretholdes takket være aktive transportører, som aktivt flytter ionerne ind og ud af cellen imod deres koncentrationsgradient

25 Aktiv iontransport over membranen Na+/K+ pumpe

26 TILBAGE TIL AKTIONSPOTENTIALET Hastighed med hvilken membranen depolariseres og repolariseres afgøres af tilstedeværelsen af spændingsafhængige ionkanaler I hviletilstand er spændingsafhængige ionkanaler lukkede, men de åbnes når membranen bliver depolariseret over tærsklen 2 typer af spændingsafhængige ionkanaler deltager: Na+ og K+ kanaler. De fungerer forskelligt mht. hvornår de åbnes og lukkes

27 SPREDNING AF AP I IKKE MYELINISEREDE AXONER

28 HURTIG SPREDNING OVER LANGE AFSTANDE? Hvis axonet er meget langt (f.eks. 1 meter), ville det tage al for lang tid at sprede signalet helt til den presynaptiske terminal. Løsning: Saltatorisk spredning

29 TILBAGE TIL SYNAPSER 2 typer: ELEKTRISKE SYNAPSER KEMISKE SYNAPSER

30 TILBAGE TIL SYNAPSER ELEKTRISK SYNAPSE Presynaptisk element kommer med elektrisk strøm Postsynaptisk element er det neuron hvor i strømmen går og fortsætter med at sprede sig De to neuroner forbindes gennem gap junctions - Extraordinær hurtig informationsoverførsel (uden den forsinkelse, der karakteriser kemiske synapser) - En af funktionerne af disse synapser er at synkronisere elektrisk aktivitet blandt populationer af neuroner

31 TILBAGE TIL SYNAPSER KEMISK SYNAPSE - Har synaptiske vesikler, som indeholder signalstoffer (neurotransmittorer) - Neurotransmittorer frigøres i den synaptiske kløft - I kløften vil de binde sig til receptorer som er tilstede på den postsynaptiske membran - Relativt langsom informationsoverførsel

32 SYNAPTISK TRANSMISSION

33 NETVÆRK og synaptiske kontaktmønstre

34 SIGNAL STOFFER = NEUROTRANSMITTORER Flere forskellige stoffer kan fungere som neurotransmittorer Neuroaktive peptider (f.eks. Substans P) Aminosyrer (Glutamat, Glycin, GABA) Aminer (Dopamin, Noradrenalin, Serotonin) Småmolekylære signalstoffer (Acetylcholin, ATP)

35 PROJEKTIONSRUTER FOR DA og 5-HT

36 PROJEKTIONSRUTER FOR NA og 5-HT

37 PROJEKTIONSRUTER FOR DA og NA

38 TAK FOR I DAG!