NEUROFYZIOLOGIE II
Motorika (hybnost)
I. MOTORIKA (HYBNOST) 1) postoj, lokomoce 2) práce, jídlo 3) komunikace (verbální - nonverbální) 1) volní motorická aktivita (úmyslná) 2) mimovolní motorická aktivita (neúmyslná) Svalové skupiny: 1) agonisté 2) antagonisté Složka pohybu: 1) kinetická = volní + mimovolní aktivita 2) statická = mimovolní aktivita
Etáže řízení motoriky
Činnost kosterního svalstva je vždy řízena jako funkční celek
Základem veškeré hybnosti je svalový tonus – zajištěn činností páteřní míchy Na něm je vybudován: 1. systém postojových a vzpřimovacích reflexů = motorický systém polohy = opěrná motorika - řídí ji: retikulární formace, statokinetické čidlo, mozeček 2. opěrná motorika je základem úmyslných pohybů = motorický systém pohybu = cílená motorika - řídí ji: mozková kůra, bazální ganglia, mozeček
OPĚRNÁ MOTORIKA - zajišťování polohy těla nebo jeho částí má reflexní charakter: polohové postojové vzpřimovací reflexy - informace z: proprioreceptory exteroceptory statokinetické čidlo - řízení: hybná centra mozkového kmene - retikulární formace mozeček páteřní mícha
Postojové (posturální) reflexy -
základem je kontrakce antigravitačního svalstva (extenzorů) svalový tonus je udržován: exteroreceptivní a propriooreceptivní míšními reflexy gama-systém, retikulární formace 1. posturální reflex omezené části těla - jedné končetiny = lokální statická reakce 2. Více končetin = segmentální statické reakce - př. zkřížený extensorový reflex 3. Svalstva více končetin, šíje a trupu = celkové statické reakce - tonické šíjové reflexy (z šíjových svalů), tonické labyrintové reflexy (ze statického čidla), fázické labyrintové reflexy (z kinetického čidla)
Vzpřimovací reflexy - pro řízení nutná: retikulární formace statokinetické čidlo mozková kůra - regulující podnět: stálý směr působení gravitace - informace z taktilních exteroreceptorů tělové vzpřimovací reflexy – ovlivňují tonus šíjového svalstva a tonus svalstva trupu a končetin
1. Spinální mícha
Somatické míšní reflexy 1) proprioreceptivní reflexy (vlastní) – receptor a efektor v témže orgánu (sval) = myotatické, napínací reflexy - receptor: a) svalové vřeténko (intrafuzální vlákno= receptor)- reaguje na protažení svalu – vlákna Ia a II typu vedou vzruchy přímo na alfamotoneurony předních rohů míšních – axony na extrafuzální vlákno (efektor) kontrakce příslušného svalu - udržuje délku svalu b) šlachové tělísko – reaguje na napnutí šlachy (při svalové kontrakci) – vlákna Ib typu vedou vzruchy na inhibiční interneurony alfa-motoneuronu vyvolávajícího kontrakci = brání kontrakci a chrání sval a šlachu před přetížením - udržuje napětí svalu
Kontrakce svalu může být vyvolána buď přímo- podnětem z alfamotoneuronů, anebo nepřímo - prostřednictvím z gama-systému. Gama-systém (gama motoneurony) - autoregulační zpětný systém - udržuje dráždivost svalových vřetének kontrakcí intrafuzálních vláken - řízen z retikulární formace a dalších vyšších center - uplatnění při postojových reflexech, udržování a řízení tonu antigravitačních svalů
2) exteroreceptivní reflexy (cizí) – receptor a efektor v různých orgánech (kůže - sval) - podnět: dráždění dotykových a bolestivých čidel v kůži (receptor) - taktilní podněty na chodidle - dráždění extensorů (=efektor)– extensorové reflexy - základ postojových reakcí - bolestivé podněty – aktivace flexorů – flexorové podněty = obranné reflexy - centrum - spinální mícha – přepojení přes interneurony
1) monosynaptické reflexy 2) polysynaptické reflexy –přítomnost interneuronu
Spinální mícha
Monosynaptický reflex
Reflexní oblouk
Polysynaptický reflex
Polysynaptický reflex
Interneurony - inhibiční - excitační
Renshawovy buňky - inhibiční interneurony, které jsou drážděny kolaterálami vlastního motoneuronu, na který působí tlumivě
Svalové vřeténko a Golgiho šlachové tělísko
Svalové vřeténko
Napínací reflex
Reciproční inervace
Reciproční inervace - při kontrakci agonistů se tlumí antagonisté - řízen činností míšních interneuronů - podstata obranného reflexu
Zkřížený flexorový reflex (obranný reflex)
Flexe jedné končetiny je povázena extenzí druhé zachování vzpřímeného postoje tento reflex je základní prvek lokomoce
Zkřížený flexorový reflex (obranný reflex)
Obranný reflex
Místo působení podnětu = „lokální příznak“ 1) mediální povrch = flexe + abdukce
2) laterální povrch = flexe + addukce
Obranný reflex
Míšní šok Bezprostředně po poranění míchy nastává tzv. míšní šok. Míšní šok je období kdy nejsou přítomny reflexy (somatické, ani autonomní), hybnost a citlivost pod místem poranění. Míšní šok může trvat hodiny, dny, týdny nebo měsíce. Návrat reflexní aktivity pod místem léze (autonomní → somatická) svědčí pro odeznívání míšního šoku. Nejprve se objevuje slabá kontrakce flexorů a adduktorů dolních končetin.
CÍLENÁ MOTORIKA - úmyslné pohyby - základní předpoklad všech společenských funkcí (řeči a práce) - řízena z: 1. bazální ganglia – tlumivý vliv - programování pomalých a ustálených pohybů 2. mozeček – inhibiční vliv - plynulé, cílené a přiměřené vykonávání úmyslného pohybu - určení jeho směru, délky, trvání a intenzity 3. mozková kůra (kortex) (MK) – vznik cílených, volních, úmyslných pohybů a) kortikospinální dráha (pyramidová dráha) b) extrapyramidová dráha
a) pyramidová dráha - začátek – axony Becových pyramid MK přímo do páteřní míchy na alfa-motoneurony a interneurony předních rohů míšních - svazek k motorickým jádrům hlavových nervů - řídí rychlé a přesné pohyby fázické
b) mimopyramidová dráha –začátek v MK přepojení v podkorových centrech (př. retikulární formace, bazální ganglia…) spinální mícha - pohyby hrubé, pomalé a tonické - zajišťuje složité pohyby, které mají vztah s udržení vzpřímeného postoje
Úmyslné pohyby jsou vždy řízeny současně systémem kortikospinálním a extrakortikospinálním.
Vegetativní systém
II. VEGETATIVNÍ SYSTÉM = autonomní, útrobní - funkční základ - reflexní oblouk - funkční i stavební odlišnost od somatické nervové soustavy: 1. Vegetativní vlákna jsou tenčí, vedou pomalu 2. Vegetativní eferentní (odstředivé) dráhy jsou dvouneuronové, na cestě k výkonnému orgánu jsou přerušeny synaptickým gangliem, které leží mimo CNS 3. Pregangliová vlákna mají myelinovou pochvu, takže vedou rychleji, než postgangliová 4. Mediátorem mezi pre- a postgangliovým neuronem je vždy acetylcholin, mezi postgangliovým a efektorem je buď noradrenalin nebo acetylcholin 5. Vegetativní reflexy mají delší reflexní dobu a delší účinek 6. Činnost nervstva nelze vůlí ovlivnit
Řízení autonomních funkcí A. Autonomní ústředí CNS B. Periferní oddíly autonomního nervstva 1. sympatikus 2. parasympatikus
B. Periferní část vegetativního nervstva 1. SYMPATICKÝ (adrenergní) - na postgangliových zakončeních – noradrenalin - eferentní vlákna vystupují z hrudní a bederní míchy= torakolumbální část - katabolické pochody: stres, svalová práce, chlad, nemoc - aktivace krevního oběhu – zrychlení srdeční frekvence, dechové frekvence
2. PARASYMPATICKÝ (cholinergní) - na postagangliových zakončeních – acetylcholin - eferentní vlákna vycházejí z mozkového kmene a křížové míchy = kraniosakrální část - anabolické procesy – zotavování, spánek, trávení
Vegetativní nervstvo
A. Autonomní ústředí CNS 1. PATEŘNÍ MÍCHA - centrum, řídící, koordinující , reflexní 2. MOZKOVÝ KMEN – RETIKULÁRNÍ FORMACE - řízení kardiovaskulárního a respiračního systému - centrum autonomních reflexů (příjem a zpracování potravy): reflex sací, polykací, slinění, reflexní sekrece žaludeční a pankreatické šťávy, zvracení 3. HYPOTALAMUS (mezimozek) - integrační centrum somatoautonomních funkcí: příjem potravy, tělesná teplota, pohlavní aktivita a sexuální chování, sekrece hormonů, chování (reakce strachu-úniku a zuřivostiútoku) 4. MOZKOVÁ KŮRA - integrace a tvorba podmíněných reflexů souvisejících s autonomním nervstvem, vegetativní doprovod emočních stavů a vědomá kontrola vyprazdňování
Mediátory v CNS
Mediátory
KRITÉRIA PRO NEUROTRANSMITER Neuroaktivní látka může být pokládána za mediátor pouze tehdy, pokud splňuje všechny čtyři následující kriteria: 1) Látka je sytézována v neuronu. 2) Látka je přítomna v presynaptickém zakončení a je uvolňována v množství, které je dostatečné pro vyvolání jejího specifického účinku na postsynaptickém neuronu nebo efektoru. 3) Pokud je látka podána exogenně v odpovídající koncentraci, napodobí přesně účinek endogenně uvolněného mediátoru (např. aktivuje tytéž iontové kanály v postsynaptické buňce). 4) Existuje specifický mechanizmus pro odstranění látky z místa jejího účinku (t.j. ze synaptické štěrbiny).
Hlavní mediátorové systémy mozku
Hlavní mediátorové systémy mozku
Hlavní mediátorové systémy mozku
Cholinergní systém
Acetylcholin-obsahující neurony se nacházejí především v mozkovém kmeni (zejména v nc. interpeduncularis a v nc. basalis Maynerti) a mají rozsáhlé vzdálené spoje. To naznačuje, že se podílejí na regulaci neuronální aktivity ve velké části mozku.
Glutamátergní systém
Glutamát je nejrozšířenější excitační neurotransmiter v mozku. Glutamát-obsahující neurony se nacházejí především v mozkové kůře (zejména v hippocampu), amygdale a v bazálních gangliích
Aspartátergní systém
Aspartát je excitační neurotransmiter spinální míchy. Aspartát-obsahující neurony se nacházejí především ve ventrální spinální míše.
GABAergní systém
GABA je hlavní inhibiční neurotransmiter v mozku.
GABA-obsahující neurony se nacházejí především v bazálních gangliích (substantia nigra a globus pallidus), hypothalamu a hippocampu.
Glycinergní systém
Glycin je hlavní inhibiční neurotransmiter ve spinální míše.
Glycin-obsahující neurony se nacházejí především ve ventrální spinální míše.
Monoaminergní systém Mezi primární monoaminergní transmitery patří: 1) noradrenalin 2) dopamin 3) serotonin. Noradrenalin a dopamin jsou katecholaminy, zatímco serotonin je indolamin.
Monoaminergní systém
Monoaminy-obsahující neurony se nacházejí především v mozkovém kmeni a mají rozsáhlé vzdálené spoje. To naznačuje, že se podílejí na regulaci neuronální aktivity ve velké části mozku.
Vyšší nervová činnost
Chování Chování je soubor dějů a reakcí, kterými organismus odpovídá na podněty ze zevního a vnitřního prostředí. Součástí tohoto souboru jsou jednak prvky vrozené, tj. geneticky určené, a jednak prvky získané, t.j. vytvořené v průběhu života jedince. Chování je tedy determinováno vzájemnou interakcí obou těchto složek. Jednotlivé vrozené prvky se mohou vzájemně kombinovat a vytvářet tak nové formy chování. Vrozené reakce se mohou rovněž vybavovat v nových situacích a jejich průběh může být vlivem prostředí modifikován. Rozhodující pro vytváření nových forem chování je učení, které může měnit některé vrozené vzorce reakcí organismu.
Základní mechanismy chování
Učení
Habituace - handling
Neasociativní učení
Habituace
Sensitizace
Asociativní učení
Asociativní učení
Podmíněné reflexy
Asociativní učení
Napodobování
Napodobování
Asociativní učení
Hra
Hra
Hra
Hra
Hra
Asociativní učení
Asociativní učení
Konrad Lorenz
Imprinting
Imprinting
Imprinting
Ukládání, uchovávání a vybavování informací jsou složky paměťových mechanismů. Kromě neuronální paměti, existují v organismu ještě další způsoby uchovávání informace: paměť genetická a imunitní. V neuronální paměti se do nervového systému ukládají jednotlivé stopy (engramy), představující časové a prostorové kombinace podnětů
Paměť
Typy paměti
1) Krátkodobá paměť Krátkodobá paměť trvá sekundy až minuty, není tedy trvalá. Pracuje jako zásobník a nové podněty vytlačují staré vjemy. Informace může být také přesunuta do jiného druhu paměti. Diskontinuálně jsou zaznamenávány jednotlivé statické vjemy (obrazy, zvuky, slova, čísla), bezprostředně nutné pro vykonávanou činnost. Kapacita této paměti je velmi omezená (u člověka 6 - 10 položek). Paměťová stopa je pravděpodobně součástí aktivity příslušné sensorické dráhy.
Paměť
2) Střednědobá paměť Informace je uchovávána minuty až hodiny, vymizí spontánně, nebo přesunutím do dlouhodobé paměti. Kapacita je rovněž omezená. Uchovává komplexnější vjemy, včetně jejich časového průběhu (pojmy, obrazové a zvukové sekvence, vůně a chuti látek). Informace ovlivňují chování dlouhodobě, nebo s delší latencí . Pro uložení a vybavení paměťové stopy má velký význam hippocampus s přilehlými oblastmi limbického systému a mozkové kůry.
Paměť
3) Dlouhodobá paměť Dlouhodobá paměť trvá několik dní až mnoho let, případně je informace uchována trvale. Záznam vymizí spontánně, někdy je novými informacemi nebo druhotnými procesy pouze ztíženo nebo znemožněno jeho vybavení. Kapacita této paměti je prakticky neomezená. Informace v dlouhodobé paměti jsou řazeny sémanticky v okruzích podle podobnosti a vzájemných logických vazeb.
Vybavují se různě rychle, v závislosti na frekvenci používání a době od uložení.
Paměť
Paměť
A) Paměť deklarativní: obsah paměti může být vědomě vybaven buď ve slovní formě (verbálně), nebo jako myšlenková představa (nonverbálně). a) Sémantická paměť: obsahuje abstraktní informace jako jsou jména věcí a osob, čísla apod. Jednotlivé položky jsou ukládány nezávisle na kontextu i čase a jsou většinou vybavitelné ve verbální formě. Kapacita paměti je veliká, informace jsou uloženy dlouhodobě a jsou většinou dobře přístupné. Je umísťována do mozkové kůry a má vztah k řečovým centrům. b) Episodická paměť (dějová): zaznamenává časový a prostorový sled událostí a jejich vzájemné vztahy. Umožňuje orientaci v čase a prostoru. Informace vyžadují stálou obnovu, nebo zanikají. Bývá umisťována do korových i podkorových struktur mozku. c) Rozpoznávací paměť: umožňuje poznání osob, míst a objektů. Hlavními centry jsou asociační korové oblasti jednotlivých analyzátorů. Porušení může vést ke ztrátě schopnosti rozeznat známý ředmět (agnosie).
Dlouhodobá paměť
B) Paměť nedeklarativní: je součástí různých mimovolních projevů chování. Informace zde uložené si proto většinou neuvědomujeme. a) Tvorba pohybových vzorců (motorická paměť): ukládá programy pro jednotlivé pohyby a jejich časový a prostorový sled (jízda na lyžích, tanec, profesionální úkony). Hlavní úlohu zde hrají bazální ganglia, mozeček a motorická kůra. V případě mluvené řeči je důležité Brocovo centrum. b) Somatické a vegetativní podmíněné reflexy: obdoba motorické paměti, avšak s výkonnou složkou autonomního nervstva. Jsou také podkladem vysokého stupně integrity některých somatických a vegetativních funkcí. c) Tvorba percepčních schémat: ukládá vzorce postupů pro zpracování určitých smyslových vjemů. Příkladem může být schopnost čtení (globální vnímání větších celků - slov, slovních spojení), naslouchání mluvenému projevu nebo hudbě. Podobně se vytvářejí i profesionální schopnosti např. slyšet poruchu srdečních ozev, číst EKG, histologické obrazy apod.
Dlouhodobá paměť
