Sveučilište u ZagrebuPrirodoslovno-matematički fakultet

143963 Animalna fiziologija

5. Živčani sustav

Prof.dr.sc. Dubravka Hranilović

Biološki odsjekZavod za animalnu fiziologiju

Rooseveltov trg 6Zagreb

dubravka.hranilovic@biol.pmf.hr

V Živčani sustav

bakterije jednostanični organizmi

biljke gljive životinje

zajednički predak

prave stanice

višestaničnost

mišići, živčani sustav

razvoj živčanog sustava i mišića ⇒ kretanje ⇒ skupljanje hrane, reprodukcija i obrana

složenost pokreta zajednički predak

mrežasti živčani sustav ganglij grupiranje ganglija u "mozak"

mozak i leđna moždina

Evolucija i razvoj živčanog sustava

1) strukturna jedinica: neuron

• soma

• dendriti

• akson

2) funkcionalna jedinica: refleksni luk

• primanje podražaja obrada informacije odgovor na podražaj

jednostanična veza

monosinaptički refleksni luk

polisinaptički refleksni luk

3) s kompleksnošću organizma raste broj neurona

veći broj interneurona ⇒ veća bihevioralna kompleksnost

mrežasti živčani sustav • živčane mreže • signali u svim smjerovima • sinapse na mjestima križanja

4) neuroni se nakupljaju u središnji živčani sustav

gangliji • nakupine tijela neurona oko živčanih izdanaka (neuropil)

organiziranost - nakupljanje ganglija u upravljački centar - cefalizacija

ganglij

živčana vrpca

- distribucija ganglija oko središnje osi tijela - segmentiranost

središnji živčani sustav

Razvoj središnjeg živčanog sustava kralježnjaka

dan 1: oplodnja dan 2: dioba dan 15 zametni disk 18 dana neuralna ploča

21 dan neuralna ploča neuralni utor

22 dana neuralni utor se zatvara

neuralna cijev

ventrikul

23 dana prednji neuralni nabor

neuralna cijev

24 dana

neuralna cijev

prednji mozak u razvoju

srce u razvoju

prednji mozak

neuralna cijev

srednji mozak

stražnji mozak

glava

tijelo

28. dan

Razvoj mozga kralježnjaka:

neuralna cijev primarni zametni mjehurići

sekundarni zametni mjehurići

važne strukture u zrelom mozgu

prednji mozak

srednji mozak

stražnji mozak

leđna moždina

(veliki mozak)

(most, mali mozak)

(produljena moždina)

6) veličina pojedine regije mozga ovisi o njenoj važnosti

RIBA VODOZEMAC

PTICA SISAVAC

5) nove strukture mozga se dodaju na stare

7) regije mozga su organizirane u topološke mape

Strukturna organizacija živčanog sustava

Strukturna podjela živčanog sustava

prema strukturi:

• multipolarni

• bipolarni

• unipolarni

1) NEURONI

CNS PNS - nakupine tijela neurona: jezgre gangliji - snopovi aksona: traktovi živci

• OLIGODENDROGLIJA (Schwannove stanice): mijelinske ovojnice • ASTROGLIJA: komunikacija između neurona i krvnih žila, obnavljanje

oštećenih neurona, stvaranje ožiljka, uklanjanje i oslobađanje neurotransmitora

• MIKROGLIJA: fagocitoza ostataka nakon ozljede

2) GLIJA:

Mozak: DIJELOVI MOZGA GLAVNE STRUKTURE

VELIKI MOZAK KORA

BAZALNI GANGLIJI

LIMBIČKI SUSTAV

MEĐUMOZAK TALAMUS

HIPOTALAMUS

SREDNJI MOZAK TECTUM

TEGMENTUM

STRAŽNJI MOZAK MALI MOZAK

PONS

PRODULJENA MOŽDINA

PREDNJI MOZAK

Veliki mozak

Međumozak

Prednji mozak

Pons

Produljena moždina

Mali mozak

Srednji mozak

Stražnji mozak

MOŽDANO DEBLO

Leđna moždina

Hipotalamus

Talamus

Kora velikog mozga

PRODULJENA MOŽDINA (Medulla oblongata): regulacija autonomnih funkcija (disanje, krvni tlak, otkucaji srca) i refleksnih radnji (povraćanje, kašljanje, kihanje, gutanje)

MALI MOZAK (Cerebellum): motorička koordinacija, učenje motoričkih vještina (inf. iz centra za ravnotežu, proprioreceptora, vidnog i slušnog sustava)

PONS: relejna stanica (spaja mali mozak i produljenu moždinu s velikim mozgom)

Stražnji mozak

Srednji mozak

TECTUM:

- sisavci (gornji kolikul vidno lociranje podražaja i usmjeravanje pogleda; donji kolikul obrada slušnih informacija)

-ostali kralježnjaci integracija vidnih, slušnih i taktilnih signala; organiziran u mape

TEGMENTUM: uloga u regulaciji pokreta

Međumozak

HIPOTALAMUS: kontrola autonomnog živčanog sustava, endokrinog sustava, motiviranog ponašanja

TALAMUS: koordinacijski centar za senzoričke i motoričke informacije (veza s korom velikog mozga)

LIMBIČKI SUSTAV: emocije

BAZALNI GANGLIJI: kontrola pokreta

MIRISNA LUKOVICA (olfaktorni bulbus)

sisavci, ptice, gmazovi kontrola motivacije

limbička kora

Veliki mozak

neokorteks

sisavci kreiranje percepcije

KORA: interpretacija primljenih informacija i organizacija odgovora

štakor mačka slon čovjek

Kora velikog mozga

DESNA POLUTKA

LIJEVA POLUTKA

longitudinalna fisura

I

II

III

IV

V

VI

6 slojeva stanica 2 polutke

Kranijalni živci

12 parova

Ventralnirog

Receptor

Spinalnikanal

Dorzalnirog

Dorzalniganglij

Motoričkineuron

Simpatičkiganglij AŽS

Interneuron

Sivatvar Dorzalni

izdanak

Osjetilnineuron

Ventralniizdanak

Bijelatvar

Leđna moždina

Spinalni živci:

spinalni živci: 31 par

dermatomi

Dorzalniganglij

Leđna moždina

Zaštitneovojnice

Kralježnica

Hrskavičnidisk

Spinalni živac

Simpatički ganglij

• segmenti: cervikalni torakalni lumbalni sakralni

Zaštita CNS-a:

KRALJEŽNICA LUBANJA

1) kost

2) Moždane ovojnice (meninge) RIBE: 1; VODOZEMCI, GMAZOVI PTICE: 2; SISAVCI:3

lubanja

dura mater

arahnoidna (paučinasta) ovojnica

pia mater subarahnoidni prostor ispunjen likvorom

3) Likvor (cerebro-spinalna tekućina):

a) između moždanih ovojnica b) u moždanim šupljinama (ventrikuli)

3) u spinalnom kanalu

• izvanstanična tekućina neurona • amortizacija udaraca • smanjuje težinu mozga

4) Krvno-moždana barijera

• između moždanih krvnih žila i likvora

• endotelne stanice s čvrstim spojevima + astrocitni izdanci

• prijelaz tvari samo preko prenosioca: kontrola sastava likvora pravilan prijenos informacija

prednja srednja stražnja

cerebralna arterija

Funkcionalna organizacija živčanog sustava

Mozak Leđna moždinaSredišnjiživčanisustav

Periferniživčanisustav

Motoričkisustav

Osjetilnisustav

Somatskiživčanisustav

Autonomniživčanisustav

Simpatičkisustav

Parasimpatičkisustav

Receptori

Vanjski iunutarnjiporažaji

Skeletnimišići

A F E R E N T N I

E F E R E N T N I

Funkcionalna podjela živčanog sustava

Neuroni prema funkciji: senzorički neuroni

bipolarni (retina)

dendrit

akson

unipolarni (koža)

interneuroni

zvjezdaste st. (talamus)

piramidne st. (kora)

Purkinjeove st. (mali mozak)

dendriti

dendriti

akson

akson

motorički neuroni dendriti

akson

motorički neuron (leđna moždina)

1) Senzorički sustav

FRONTALNI REŽANJ

središnja brazda

PARIJETALNI REŽANJ

OKCIPITALNI REŽANJ TEMPORALNI

REŽANJ

lateralna fisura vidne funkcije

taktilne funkcije motoričke i izvršne

funkcije

vidne, slušne,olfaktorne i gustatorne funkcije

FUNKCIONALNE REGIJE MOŽDANE KORE:

Primarna motorička kora

Predmotoričko područje

Prednja frontalna

kora

Brocino područje

Okusna i mirisna kora

Slušna kora

Wernicke-ovo područje

Vidna kora

Vidno asocijacijsko područje

Somestetsko asocijacijsko područje

Somatska osjetilna kora

senzorički homunkulus

• regije mozga organizirane su u topološke mape

• veličina pojedine regije mozga ovisi o njenoj važnosti za preživljavanje organizma

receptivno polje ~ 1/rezolucija

→ refleksni i voljni pokreti → držanje tijela i ravnoteža

a) Refleksni pokreti leđna moždina

2) Motorički sustav

2) DODATNA MOTORIČKA KORA planiranje kretnji

3) PREDMOTORIČKA KORA programiranje kretnji

4a) MOTORIČKA KORA nadgledanje pokretanja

5) LEĐNA MOŽDINA → pokretanje

6) PROPRIORECEPTORI snaga i brzina kontrakcije stupanj skraćivanja mišića

7) MALI MOZAK usporedba planiranih i izvršenih pokreta ⇒ KOREKCIJA

4c) MOŽDANO DEBLO držanje, ravnoteža

4b) MALI MOZAK i BAZALNI GANGLIJI preciznost i jačina pokreta

b) Voljni pokreti motorička kora – moždano deblo - leđna moždina 1) HIPOTALAMUS: motivacija za pokretanje

broj neurona ~ preciznost pokreta

motorički homunkulus

Kontrola tjelesnih funkcija potrebnih za opstanak organizma:

• hranjenje i probava

• pijenje, utrošak i zadržavanje tekućine

• uklanjanje otpadnih produkata iz organizma

• priprema tijela za borbu ili bijeg

• održavanje optimalnih uvjeta: temperatura 37 ºC tlak, 90 mmHg, pH 7.4, osmolarnost plazme 300 mOsm

3) Autonomni živčani sustav

Hipotalamus

Moždanodeblo

Leđnamoždina

Hipotalamus

Moždanodeblo

Leđnamoždina

Efektorskiorgan

Efektorskiorgan

središnji dijelovi

periferni dijelovi

autonomni refleksni luk : senzorički neuron ↑ (interneuron) predganglijski + postganglijski neuron ↓

Aferentnovlakno AŽS-a

Predganglijskoeferentno vlaknoAŽS-aPostganglijskoeferentno vlaknoAŽS-a

Mokraćni mjehur

Ventralnirog

Receptor

Spinalnikanal

Dorzalnirog

Dorzalniganglij

Motoričkineuron

Simpatičkiganglij AŽS

Interneuron

Sivatvar Dorzalni

izdanak

Osjetilnineuron

Ventralniizdanak

Bijelatvar

AUTONOMNI ŽIVČANI SUSTAV

simpatikus parasimpatikus

↓ ↓

"fight or flight" "rest and digest"

FUNKCIONALNE RAZLIKE:

SIMPATIKUS:

PREDGANGLIJSKI NEURONI

-tijela u torakalnom i lumbalnom dijelu leđne moždine

- aksoni kratki

POSTGANGLIJSKI NEURONI

-tijela u lancu ganglija (iznimka: celijačni ganglij)

- aksoni dugački

PARASIMPATIKUS:

PREDGANGLIJSKI NEURONI

-tijela u mozgu ili sakralnom dijelu leđne moždine

- aksoni dugi

POSTGANGLIJSKI NEURONI

-tijela u ganglijima uz organ

- aksoni kratki

STRUKTURNE RAZLIKE:

SIMPATIKUS predganglijski → ACh

↓ nikotinski receptor

PARASIMPATIKUS predganglijski → ACh

↓ IONOTROPNI nikotinski receptor

postganglijski → NA ↓

adrenergični receptori

postganglijski → ACh ↓

METABOTROPNI muskarinski receptori

NEUROKEMIJSKE RAZLIKE: