Készíti: Lekto álta:

Fu k io ális Neu o iológia jegyzet

Készítette/Készíti: Cso dás Dó a E ke A d ás Lekto álta: ég se ki :

Páz á Péte Katolikus Eg ete I fo á iós Te h ológiai és Bio ikai Ka 2015.

1

Tartalomjegyzék Elekt ofiziológia ................................................................................................................. 3 Szaglás ............................................................................................................................... 6 Neurogenezis ..................................................................................................................... 8 Retina ................................................................................................................................ 9 Talamusz .......................................................................................................................... 11 Brain-machine interface .................................................................................................. 13 Hippocampus................................................................................................................... 14 Motoros kontroll ............................................................................................................. 17 Idegse észet .................................................................................................................... 19 Me ó ia e dsze ek ....................................................................................................... 20 Látóké eg ......................................................................................................................... 22

Útravaló A jegyzet megé téséhez ele gedhetetle a Be A jeg zet a Kalló Ta á Ú által feltöltött Le tu nem fedi le az egész a agot, sak az i á t hi Hiá oz ak előle a kísé letek illet e a legtö

ezetés a Neu ológiá a tá g iztos tudása. e Guide-ok kibő ített/kidolgozott áltozata, atott megadni a ta uláshoz. hel e az á ák.

”If the rai ere simple enough for us to understand it, e ould e too si ple to u dersta d it,”

-Ken Hill

2

Elektrofiziológia (Hájos No e t, Sza adi s Já os)

Me 



rá tulajdo ságok N ugal i

e

Io ko e t á ió gradie st aktí t a szpo te ek és gliasejtek (K+ eltá olítása) ta tják fe n Sejte

Ion

 

Sejte kí üli konc. [mM]

Eg e súl i pot.[ V]

140

5

~ +55

Na+)

5-15

145

~ -100

-

Kló Cl )

4-30

110

~ -75

Calcium (Ca 2+)

1 X 10-4

1-2

~ +125

Nát iu



elüli ko . [ M]

K+)

Káliu



á pote iál: (-40)- (-90) mV

Plaz a e á hel ettesítő képe: RC tag kapa itás: lipid kettős éteg szigetelő tulajdo sága elle állás: io sato ák ko dukta iát szokás e líte i, a i /elle állás Eg e súl i pote iál: eg e súl a e á két oldala közt ható e ők között: ko e t á ió g adie s s. elekt o os g adie s Ne st eg e let adja eg ezt a pote iált: E = (RT)/(zF)*ln([x]kint/[x]bent) [V] (ld. tá lázat: eg e súl i pote iál oszlop Az idegsejten az ak iós pote iál ezetése alatt azo a áltozik, hogy milyen ionra áte gedő ezt a Goldman egyenlet veszi figyelembe: V = 58*ln((PK*[K]kint+PNa*[Na]kint+PCl*[Cl]bent) / (PK*[K]bent+PNa*[Na]bent+PCl*[Cl]kint))

Ak iós pote iál 



Nobel-díj E les, Hodgki , Hu le : ak iós pote iál te jedése voltage- la p ódsze : adott feszültsége ta tja a e á pote iált és az ehhez szükséges á a ot é i- a i egeg ezik a e á o átfol ó á a okkal -> Io á a : Iion = gion(Vm-Eion), ahol gion az io a az adott pilla at a jelle ző ko dukta ia

    

gNa é i el elő a a i u át -> depol. , ajd késő gK -> hyperpol. Utá a ef akte pe iódus a szolút, elatí Vezetési se esség: e ieli izált a o o : , – /s, ieli izált a o o : ~ Visszaterjed a dendritekbe! (back-propagation) Külö öző ak iós pote iál i tázatok: pl. tala usz: u st tüzelés Ká el eg e let jelek ate atikai a alízise : 2

2

-λ*∂V /∂ + τ*∂V/∂t + V = ahol, λ ”az a o hossz ko sta sa” Vx = V0*e^ / λ : az a tá olság ahol Vx = 1/e* V0 τ = rmcm

3

/s

,

Io



  

sator ák és tra szporterek Nobel-díj Neher, Sakmann): patch cla p te h ika i t a ell. el ezetés ü eg mikropipetta + szí ás -> ag elle állás, benne elektrolit:KCl és Ag/AgCl elekt óda a ódsze el aká eg sato a á a a is é hető é ési ódok: -cell attached -whole cell recording -inside-out recording -outside-out recording Csato ák: feszültségfüggő, liga d- ezé elt Transzporterek: ATPase: (pl.: Na+/K+ pumpa) + 2+ + e hasz ál ATP-t: io se élő (pl.: Na -be, Ca -ki), co-transzporter (pl.: K -ki, Cl -ki) Hodgkin-Huxley modellben: Na+, K+, Cl- illet e ”leak” ko dukta ia

Szi aptikus jelátvitel 

 

    

Elekt o os szi apszis: éskapcsolat gap ju tio , fehé je: o e o , io ok á a ol ak, i s késleltetés, i s ko dukta ia áltozás Nobel-díj (Otto Loewi): Ach mint NT Mechanizmus: ak iós pote iál elé i az a o éget -> feszültség fügő Ca2+ sato ákat it -> Ca2+-be -> ezikulák fúzio ál ak a e á al -> t a sz itte ek ü ülése az e t a ellulá is té e -> ligandfüggő io sato ákat it pl. Na+ a posztszi aptikus de d ite … -> jel a szó á a Receptorok: egy NT-hez tö féle e epto létezhet, külö öző fu k ió al io ot óp s késleltetés , eta ot ó s késleltetés, G-fehé je kap solt, hossza tá ú hatások, ásodlagos hí i ők Vezikula ciklus: e o itózis ü ülés -> e á -> e do itózis klat i u ok -> e doszó a -> ” ese e pool” -> ”do ki g” -> ”p i i g” -> exocitózis SNARE komplex: vezikula- e á kap solat, e e giaküszö öt sökke ti a fúzió ál K a tált ü ülés é hető a e á kapa itásá ak é ésé el e á kap. ~ e á felület Co-t a sz isszió: NT és eu opeptid eg sze e lehet eg ezikulá a ala so f ek e iás i ge lés: NT agas f ek e iás i ge lés: eu opeptidek ag eg üttes ü ülés oka: a NT-t ta tal azó ezikulák közele hel ezked ek a e á hoz, 2+ -> kisebb Ca ko e t á ió ei dítja az e o itózist

4







E t aszi aptikus jelát itel: ősi felszálló pál a e dsze ek, az e t a ellulá is té e ü ítik a NT-t, [uM]-ko e t á ió <- pote iális g óg sze ta getek 1. e t al tag e tal te ület -> dopamin 2. locus coureulus -> noradrenalin 3. raphe magok -> szerotonin Másodlagos hí i ők: feladatuk: posztszi aptikus ódosítások (pl.: e epto foszfo ilá ió 1. cAMP -> PKA (protein ki áz A 2. cGMP -> PKG 3. IP3 (inositol triphosphate), DAG (diacylglycerol), Ca2+ -> PKC, Calmodulin 4. Arachidonsav -> lipázok, o ige ázok Ret og ád jelát itel: a posztszi aptikus sejt jelei a p eszi aptikus sejt felé általá a gátlás, él: NT ü ítés sökke tése 1. gáz olukulák: NO, CO 2. neuropeptidek: BDNF (idegsejt ö ekedése), dynorphin -> dopa i gátlása 3. NT: GABA 4. lipidek: arachidonsav, endocannabioidok (pl.: THC,2-AG) pl1.: DSI (Depolarization Induced Suppression of Inhibition) p eszi aptikus GABA e iségé ek sökke ése, e do a a ioidok sza ál ozó hatása pl2.: posztszinaptikus 2-AG ü ítés -> CB1(preszinaptikus sejten) antagonista -> gátolja a Ca2+ eá a lást a p eszi aptikus sejt e -> sökke a NT ü ítés

Plaszti itás 





a plaszti itás i t kifejezés a szi apszisok di a ikájá a utal: szi apszisok fol a atosa e ősöd ek és g e gül ek az ideg e dsze e Rö id tá ú plaszti itás 1. Dep esszió: szi apszis g e gülése ug a az az i ge -> kise álasz okai: a posztszinaptikus receptorok el-é zéke ülése, i t a ellulá is fakto ok spe 2. Fa ilitá ió: szi apszis e ősödése

i e

2+

okai: Ca felhal ozódás a p eszi aptikus sejt e Hosszú tá ú plaszti itás 1. LTP (long term potentiation) – e ősödés a ag f ek e iás sti ulálás- NMDA e epto függő (NMDA re epto : io ot óp gluta át e epto , liga d-, és feszültségfüggő: Ca2+-t is áte ged ásodlagos hí i ő , iutá a Mg2+ ”dugó” az AMPA e epto ok illetve a isszate jedő ak iós pote iálok által lét ehozott pote iálkülö ség iatt kilökődik b) STDP (spike time dependent plasticity) : ak iós pote iálok időzítése ha a p eszi aptikus sejt utá k . 2-3ms-al a posztszinaptikus sejt is kisül, a szi apszis pote í ozódik ”fi e togethe i e togethe ” 2. LTD (long term depression) – g e gülés a előzőhöz haso lóa , de: Ca

2+

eá a lás- kise

2+

ko e t á ió a , hossza

ideig,

Ca p otei ki ázok hel ett foszfatázokat akti ál defoszfo ilálják a e epto okat előzőhöz haso lóa de a külö ség k . 5-10ms

5

Szaglás (Nusse )oltá )

A szaglógu ó és a szagló yálkahártya felépítése

  

  

Szagló álkahá t a: szaglóhá sejt, tá asztó sejt, Bo a féle i ig ek-> ukózus éteg azális sejt k . apo ta szaglóhá sel teket te el Ja o so féle o e o azális sejt: feromon é zékelés e e e o álkahá t á Szagló e epto - szupe gé salád tö i t gé felel a szaglásé t (Nobel-díj G-fehé je ka solt e epto ok: Golf -> cAMP -> io sato á Ca2+-be -> Cl- csatorna nyit -> depol. azo os gé t kifejező szagló há sejtek a szaglóhá t á szétszó a hel ezked ek el, de! a szaglógu ó an egy-egy glomerulusba csoportosulnak (2 x 2000 glomerulus) i e től a glo e ulus hel é ől eg to á az i fó -> topog afikus té kép szaga ag ko e t á ióját az ak iós pote iál láte iája kódolja tö szag a álaszol eg e epto -> populá iós kód adaptá ió az i ge hez dózis-hatás gö e jo a tolódása

A szaglópálya tová

i állo ásai

szaglógu ó > > >

f o tális le e tudatos é zékelés h potala usz, a gdala é zel ek a szaggal kapcsolatban) hippo a pus szag e ó ia 6

A szaglógu ó ele ei és kap solatai 1. 2. 3. 4. 5.   

Mit álsejtek se ke tő, a gu ó gluta áte g ki e ete) Ecsetsejtek se ke tő, feladat: etítés a ásik oldali glo e ulus a Szemcsesejtek gátló, itt i s a o ja! Pe iglo e ulá is sejtek gátló Rö id a o ú sejtek gátló, feladata: gátló sejteket odulálja

Glo e ulus: szaglóhá sejt a o + Re ip okális szi apszis: de d o-de t a sz itte ek: gluta át és GABA EPL (external plexiform layer) Az azo os glo e ulus a etítő it

it ál-/e setsejt de d it + pe iglo e ulá is sejt a o /de d it itikus kap solat: it álsejt és sze sesejt között két hel e is lokkolható az át itel álsejtek szi k o izá iójáé t elekt o os szi apszisok felel ek

Osz illá iók és i for á iókódolás 

  

Mezőpote iál é ése: EEG elekt oe kefalog a á a ok té és idő eli áltozásá ak összessége adja a ezőpote iált Osz illá ió: it ikus ezőpote iál áltozás fo tos a sejtek összha gja! ö agá a se i i fót e ho doz, sak külső efe e iaké t szolgál Eml.: 1 recepto tö szag a álaszol, tö e epto kódol eg sze e eg szagot -> fo tos, hog ezek szi k o a leg e ek eg ással Di a ikus akti itás: té eli kód + idő eliség topog afikus ag té kép + osz illá ió az osz illá ió a haso ló, de égis külö öző szagok egkülö öztetésé él ele gedhetetle teljese külö öző fajtájú szagi ge ek él elég a topog afikus té kép

7

Neurogenezis (Mada ász E ília)

Neurális őssejtek 

   

Őssejt: aszi et ikus itózissal képes osztód i 1. eg ik utódsejt ug a ol a a ad 2. ásik utódsejt fe otípusá a ás lesz- p oge íto sejt ” á

il e sejt lehet előlük”

Megkülö öztetü k kétféle őssejtet: 1. e io ális őssejt haploid és diploid is lehet az utódsejt 2. szö eti őssejt sak dipoid utódsejt lehet – a eu ális őssejt is il e IPSC (Iduced Pluripotent Stem Cell): fi o laszt i it o ódo isszaalakítható őssejté él: etegségek Alzhei e , Pa ki so , Hu ti gto … g óg ítása Neu ális őssejtek ől lesz ek a külö

öző eu o ok és gliasejtek

Fel őtt ag a is találhatók eu ális őssejtek eu ogé zó ák : SVZ Su Ve t i al )o a , szaglógu ó, hippocampusz (szemcsesejtek)

Neurolá ió 





  

Az őssejtek a eu olá ióhoz ezető jeleket a szo szédos sejtektől kapják (sejt-sejt jelát itel AVE A te io Vis e al E dode e o ga izáló sejtek (fej- e fej égió Shh So i hedgehog o fogé -> alak fejlődéséért felel FGF Fi o last G o th Fa to osztódást és diffe e iálódást sza ál ozó gé /ho o salád azt hog osztódás, ag diffe e iálódás fog kö etkez i a Not h-Delta e dsze sza ályozza Notch- receptor, Delta- a receptor ligandja (a eu ális őssejtek felszí é sak akko találkoz ak, ha két eu ális őssejt egymás ellett a Találkozásuk a liga d kötése a e epto hoz szig alizá iós kaszkádot i dít e: NICD (Notch IntraCellular Do ai le álik a e epto ól és a sejt ag a eg … -> -> gé ek átí ódását i dukálja pl.: Hes gé -> diffe e iálódáshoz ezető t a szk ip iós faktorok(pl.: bHLH) Neuronok á do lása: CNS: adiális gliasejtek segítségé el PNS: elősá eu al est sejtjei ek á do lása attól függőe , hog külö öző po tjai a á do ol ak -> e geteg fakto sza ál ozza

i lesz előlük, a test

To á bi fakto ok sza ál ozzák az a o ok, illet e de d itek kialakulását ö ekedési kúp g o th o e : amerre az aktin ”kúp” letapad a a fol a atosa ő ülés felszí e e epto ok -> ö ekedési i á eghatá ozása) P og a ozott sejthalál fel őtt ag a sokkal ke ese szi apszist hoz ak lét e

eu o

Ezt kö eti a szi apszisok kialakítása el ik sejttel, mennyit), ajd hálózatok kialakulása és fol a atos áltozása

8

e

á

a , de! ezek ag o sok

Retina (Gá iel Ró e t)

A reti a felépítése      

szö etta i éteg I e z eti a fé a ga glio sejtek felől Foto e epto ok sapok, pál ikák Gliasejtek- ”Mülle glia” Fovea/sá gafolt: éleslátás hel e Vakfolt: látóideg kilépése

Csapok és pál ikák 



 

Csapok: agas i te zitású fé g o s feldolgozása sze kezete: külső e á etű ődései e rodopszin (photopsin) féle- kék, zöld, pi os -> szí látásé t a sapok felel ek i o szi apszis i o ok: függőleges kis szalagok- ezek e té g ülekez ek a ezikulák 3 posztszinaptikus partner: 2 ho izo tális sejt, ipolá is sejt kétféle szi apszis: 1. I agi ated: posztszi aptikus sejt etű ődik a p eszi aptikus sejt e 2. Flat: ” o ál” szi apszis Pál ikák: ala so i te zitású fé feldolgozása d foto képes i ge t ki álta i sze kezet: sejte elül e do e á zsáko skák- ajtuk odopszi féle- zöld fé odopszi : opszi t a sz e á fehé je + cisz-retinal mindig invaginated szinapszis

Alap etőe a sapok és pál ikák depola izáltak! (~-40mV) sötét e a e á juk a lé ő Na+ sato ákat a GMP it a ta tja Fé -> isz eti al ól t a sz eti al ko fo ált -> transzducin(G-fehé je akti itás -> ciklikus-foszfodiészte áz -> GMP ől GMP -> Na+ sato ák zá ód ak -> h pe pola izá ió ez e ak iós pote iál! sötét-> NT ki o sátás, fé -> egszű ik a NT ki o sátás

9

Bipoláris sejtek 

 

Az i fo á iófeldolgozás kul sele ei: ”on-off ”szeg egá ió 1. Flat szinapszis: off ipolá is sejtek fé hiá á a tüzel a sejt felszí é AMPA e epto , gluta át hatásá a se ke tés -> gluta át jele lété e depola izá ió -> jel egő ző 2. Invaginated szinapszis: o ipolá is sejtek fé hatásá a tüzel a sejt felszí é mGluR6 receptor, gluta át hatásá a gátlás -> gluta át hiá á a depola izá ió -> jelfo dító Pál ikák E l.: i dig i agi ated szi apszis -> o ipolá is sejt on-off szeg egá iója: a ak i sejteke ke esztül: pál ika o ipolá is -> amakrin sejt ->amakrin-amakrin gap junction -> sap ipolá is o ag off Ri o szi apszis, posztszi aptikus diád: 1 ganglion sejt, 1 amakrin sejt (reciprok szinapszis)

Horizo tális sejtek  

Be e et: gluta át sötét e lé ő foto e epto tól) kimenet: GABA -> fotoreceptor h pe pola izá iója fé + to á i ki e etek a ipolá is sejtek felé Late ális gátlás, közpo t-kö ék o ga izá ió

hatásá a to á

i h pe pola izá ió

Amakrin sejtek   

K . féle sejt, külö öző t a sz itte ekkel -> Neu o odulá ió pl. dopa i -fé adaptá ió Hosszú ag t a zie s álasz -> i á szelekti itás,

ozgásé zékelés

Ga glio sejtek/dú sejtek 

   

Sejt ozaikok a sze eződ ek, de d it ezőjük e eptí ező e eptí ező: ”az a te ület, a it sti ulál a az adott sze zo os eu o tól álaszt kapu k” e te és surround ( ipolá is sejt ho izo tális sejten ke esztül kap solódik a foto e epto hoz) -> o /off e te ga glio sejtek áshog eagál ak a fé i ge e o -tüzel, off- e tüzel Bipolá is sejt- ga glio sejt szi apszisokat az a ak i sejtek odulálják gátlás Itt á eszélhetü k ak iós pote iál ól NMDA e epto ok áshol i se ek a eti á a

10

Talamusz (A sád László)

Tala okortikális el élet, tala ikus driverek 

    



 

Ko tiko e t ikus el élet: a tala uszt eg elé állo ás, a i sze zo os i fót to á ít alsóbb e dű ag ké gi te ületek ek ajd külö öző szi tű feldolgozás a ké eg e Helyette tala oko tikális el élet: a tala usz ko putál is, e sak i fót to á ít i de ag ké gi te ület kap tala ikus e e etet se il e ké gi te ület e űködik tala ikus e e et élkül! P i ipális sejt: elé sejt/tala oko tikális sejt Alap ko putá iós eg ség a iá ilis külö öző e e etek, külö öző fu k iójú sejtek D i e ko ep ió d i e el e ezés: se ke tő affe e s pál a ó iás te i álisa a tala ikus sejte a á tudjuk, hog e feltétle ül szu ko tikális affe e s és e feltétle ül se ke tő Talamikus magok (egyfajta) csoportosítás 1. Első e dű agok: szu ko tikális d i e ek feladat: sze zo os i fó to á ítása az ag ké eg ek tala usz %-a) 2. Magasa e dű agok: ko tikális d i e ek . éteg pi a is sejtjei élt feladat: agasa e dű sze zo os i fó feldolgozása illetve kortiko-ko tikális ko u iká ió a tala uszo ke esztül fajta ko putá iós eg ség külö ség: d i e -> fu k ió

Ko e gáló égiók: aho a a ké gi e e et jö , oda etít issza a sejt -> konvergencia élt feladat: sze zo os és oto akti itás kap solata GABAe g ó iás te i ális: tö zsdú ok (basal ganglia) kimenete ag hatéko sággal efol ásolja az át itelt, pl.: fájdalomé zet lokkolása

11

Tala usz és az alvás 















 

Al ás fiziológiai fu k iója eg elő e itatott élt fu k iók: e e gia és a ag eg e súl á ak isszaállítása, e ó ia ko szolidá ió Al ás alatt EEG el ezetés: α-hullá , al ási o sók, K-ko pe ek, lassú osz illá ió 1. α-hullá : -12 Hz-es osz illá ió azé t α e t Be ge ezt fedezte fel előszö sukott sze , feladat hiá a-> eg fajta ”pótte éke ség” a i egelőzi az al ást 2. Al ási o sók: -15 Hz-es t a zie s osz illá ió, ag sze ep a e ó ia ko szolidá ió a kialakulásáé t a tala oko tikális sejtek ” u st” akti itása felel Az al ás + 1 ciklusa sopo tosítás EEG jelek alapjá 1. Ala so a plitúdójú, ag f ek e iájú te éke ség, θ-hullá ok 2. θ-hullá ok, al ási o sók, K-komplexek 3. Lassú hullá ú al ás: ag a plitúdójú θ és –hullá ok 1 Hz- él lassa osz illá ió 4. REM apid e e o e e t : deszi k o izá ió, g o s te éke ség ”pa ado al ás” Az al ás ”kialakulása” 1. Ag tö zsi é esztő e dsze ek kikap solása 2. Tala oko tikális sejtek üze ód áltása 3. Tala oko tikális kö ök auto ó it ikus akti itása : Az é e lété t és az ö tudaté t az ag tö zs ől felszálló pál ák felel ek: etikulá is akti áló e dsze (kolinerg), raphe magok (szerotoninerg), locus coerulus (noradrenerg), TMN (hypotalamikus mag)(hisztamin és o e i ) : Tala oko tikális sejtek kétféle üze ód a képesek tüzel i 1. Tonikus: jól elkülö ített ak iós pote iálok = o ál tüzelés ha a sejt depola izált etikulá is akti áló e dsze koli e g e e ete iatt 2. Burst (ak iós pote iál so ag, ajd hossza szü et) ha a sejt h pe poa izált tala ikus etikulá is ag GABAe g e e ete : Tala oko tikális kö : tala oko tikális sejt, pi a is sejt, tala ikus etikulá is sejt gátló -> képes osz illá iót lét ehoz i e ek fő oka a gátló sejt, illet e hog a tala ikus sejtek képesek u st tüzelés e talamikus burst fontos eleme a T-típusú Ca2+ sato a ala so küszö és g o s i akti álódás Al ási o sók ge e álása: tala oko tikális sejtek TC , tala ikus etikulá is sejtek (nRT) recip ok hálózata RT sejtek u stje sokáig legátolja a TC sejteket -> TC sejtek felsza adul ak a gátlás alól Ca + sato a dei akti izá ió , ajd u st ” e ou d u st” -> is ét RT u st A gátló RT sejt akti itása hatá ozza eg a t a zie s o só hosszát égső fázis a az RT sejt ”kilép” az üte ől E t aszi aptikus e epto ok is észt esz ek az o só ge e álásában u st alatt ezek is e tud ak akti álód i

Megj: ”reti ular- fro lt. et ork like” az agytörzs e is a retikuláris for á ió, illet e a tala usz a is a retikuláris 12

ag

Brain-machine interface (Káli Sza ol s)   

Di ekt ko u iká ió ag és gép között, eu ális kód eal ti e ki e ése illet e ejuttatása éljá ól A eu ális kód összetett és a iá ilis, fo tos a áta és a fáziskódolás ak iós pote iálok szá a, illet e az eg áshoz, ala it eg külső jelhez iszo ított tüzelése Ag i plaszti itás- ta ulási algo it usok kapcsolata

I fó ki yerése az agy ól  

Gépek i á ítása di ekt az ag ól el ezetett jelek ől pl. é a pá ie s eseté ) Tö sato ás el ezetés -> real-ti e jelfeldolgozás -> real-ti e adatto á ítás -> gépi ég ehajtás pl.: robotkar) -> izuális, p op io eptí issza satolás -> ta ulás 1. Nem-i azí : EEG, MEG tö illió eu o eg üttes akti itása, ossz fel o tás (3cm) 2. I azí : k ó ikusan hossza idő e i pla tált elekt ódák: ECoG: el ezetés az ag felszí é ől -> jo fel o tás , LFP (local field potential)-i ká e e etet é e á á a ok , MUA (multy unit activity)- i ká ki e etet é tüzelés , SUA (single unit action)(0,2mm)

I fó evitele az agy a 

Sé ült sze zo ok hel eállítása pl. ak/ süket pá ie s eseté ) 1. Nem-i azí : TMS (transcranial magnetic stimulaion) 2. I azí : k ó ikusa i pla tált elekt ódák

Results to date   

  

Robot kar i á ítása + izuális feed a k Halló siga i pla t ik ofo -> FFT-> a plitúdók a halló siga egfelelő ép észé e Reti ális i pla tok 1. Szu eti ális: fotodiódák a sapok és pál ikák hel é e + elekt ódák i ge lés e) 2. Epi eti ális: ka e a-> ko e tálás-> ga glio sejtek i ge lése elekt ódá al) Mél ag i sti ulá ió Pa ki so -kó tü etei ek e hítésé e szu tala ikus te ületek i ge lése -> dopa i felsza adulás Epilepsziás oha ok e hítése, egszű tetése pl.: agus ideg i ge lésé el, vagy TMS) EEG kompone sek i á ítása ta ulható -> ige / e jel kiadása

Tová   

i feladatok

Sta ilitás Szelektí sti ulálás, di ekt izo i ge lés Etikai ké dések pl.: illik-e tá i á ítású ege et ” si ál i”

Megj: előadás flo - hart á rái fo tosak! 13

Hippocampus (F eu d Ta ás)   

Ősi ké gi te ület, el e ip ok kap solat a áll szi te ülettel az e to hi ális ké ge ke esztül Feladata: té eli tájékozódás hel sejtek-Nobel-díj A eu o iológia leg eheze feladata az ag ké eg a hippo a pus azé t ked elt kutatási te ület, e t és a hiko tikális st uktú ája éteg eg sze ű ,

te az összes é ző és asszo iatí ké gi és az epizódikus e ó ia egis e ése észe a ké eg ek, de kap solat e dsze e i t a eo o te é éteg

A hippo a pus a ató iája 







bemenet: e to hi ális ké eg - étege: pe fo á s pál a ki e et: e to hi ális ké eg él étegei tri-szinaptikus hurok: e to hi ális ké eg -> gyrus dentatus(GD) GD szemcsesejt (axonjai a moharostok-> CA3 piramis sejt CA3 piramis sejt (Schaffer kollate álisok -> CA1 piramis sejt CA1 -> e to hi ális ké eg gyrus dentatus: 1. Sze sesejtek se ke tő : eg ást e idegzik e, hel ette a ohasejteket a hilus a + CA égió a : eidegzik a pi a is sejteket ag te i ális és az i te eu o okat ” oha” szi apszis 2. Mohasejtek se ke tő : asszo iá iós sejtek 3. MOPP sejt(MOlecular layer cell associated with the Perforant Pathway) gátló : e e et: e to hi ális ké eg, ki e et: sze sesejtek e to hi ális i putját gátolja -> azt gátolja, aki el közös a e e etük -> feed-fo a d gátlás 4. HIPP sejt HIla ell asso iated ith the Pe fo a t Path gátló : de d itfa a hilus a sze sesejtek kollate álisai is itt vannak), kimenet: ld. fent -> azt gátolja, akitől a e e etet kapta -> feed- a k gátlás Ammon szarv (cornu ammonis-CA): 1. Piramis sejt se ke tő 2. I te eu o ok /gátló sejtek: (a) Sejttestet idegzik be -> kisülést efol ásolják, szi k o izá ióé t felel ek gátlás alatt ta ta ak tö eze sejtet -> iko a a a ad a gátlás, egyszerre sül ek ki az eddig legátolt sejtek polip haso lat pl.: kosá sejt, axo-a o ikus/ka dellá e sejt (b) De d itfát idegzik e -> bemenet plaszti itását sza ál ozzák 2+ ak iós pote iál visszaterjed a dendritbe -> Ca sato ákat it, majd a to á

iakat ak iós pote iál te jedés sze űe ”Ca2+ spike” ->

Ca2+ spike depola izálja a

e

á t -> NMDA e epto ól a Mg2+ kilökődik

ezek a gátló sejtek ezt a Ca2+ spike-ot szedik le pl.: O-LM sejt (oriens-laconosum-moleculare),… MOPP és HIPP is il en) 14

Hippo a pális osz illá iók 





EEG el ezetés a hipo a pus ól: 1. -hullá : 40-60Hz ó ajel agasa e dű kog ití fu k iók, szelektí fig ele ) 2. θ-hullá : -12Hz) zajszű és 3. Éles-hullá ok: θ-hiá á a , e ó ia ko szolidá ió Buzsáki féle kétfázisú e ó ia odell: (a) θ-alatt e plo á ió é e lét alatt adatg űjtés (b) Éleshullá ok alatt ko szolidá ió al ás alatti e ésődés 1: -hullá ge e álásához GABA kell: fast-spiki g kosá sejt kétféle kosá sejt: egkülö öztetés: ás a ke eket e p esszál ak 1. PV kosá sejt: igid ó a ű sze ű, e plasztikus 2. CCK kosá sejt: plasztikus -> szelektí figyelem tö ké eg alatti pál ától kap e e etet -> első ilágu k ól ho doz i fót -> fontos, hogy me i e oti álta és il e é zel ekkel állu k a ta uláshoz (a) sze oto e g pál a: fokozza a pe iszo atikus gátlást, g e gíti a de d itikus gátlást -> elősegíti a pote í ozódást (b) koli e g pál a: po t elle tétes hatás A kosá sejtek tö pi a is sejtet idegez ek e, de e az összest -> kell ala i a i őket is szi k o izálja szupe polip haso lat : -> septális pa e ake sejtek septu : ősi ké eg alatti te ület : GABAe g sejtek a ik szelektí e idegzik be az interneuronkat -> GABA-GABA kap solat: diszi hi í ió gátlástala ítás septális pa e ake sejtek ek a eg sato ájuk ami folyamatosan nyitva van -> e dogé á a : ö agát hozza i ge ület e + a hippo a pus is issza etít a septu a

15













2: θ-hullá : ge e álódásá ak el élete ég e tisztázott p o lé a: spo tá kisülések za a ják a pote í ozódást He i ta ulási sza ál iatt fo tos egoldás: szi k o izál i kell a zajt a θ- sú sá a -> utá a iztos ” se d e a ak” θ- ölg i fázis a ag a pe iszo atikus gátlás -> sak akko képes a pi a is sejt kisül i, ha ag se ke tést kap azé t kap ag se ke tést, mert á pote í ozódott a e e eti szinapszis) Ha a zaj a θ- sú sá a , ég azt kell elé i, hog itt iztos e leg e é tékes i fo á ió feed- a k de d itikus gátlás: O-LM sejt (bemenet a piramis sejtektől -> sak akko a gátlás, ha sok pi a is sejt sül ki eg sze e θ- sú si fázis gátlás e e gedi a se ke tő e e et pote í ozódásást -> ha sak ke és spe ifikus sejt sül ki hel sejtek i s feed- a k gátlás i s gátlás -> poten í ozódik a e e eti szi apszis Fázis p e esszió: i él i ká pote í ozódott eg szi apszis a ál i ká elő etolódik a kisülése a θ fázisához képest a ál szig ifiká sa i fót ho doz i él elő sül ki hel sejtek él: i él közele a az egé a hel ező közepéhez, a ál i ká elő e tolódik a hel sejt tüzelése a θ fázisához képest Hel sejtek kialakulásához k . -30 perc kell adott kö ezet e e ek oka: a do jo a zajo gó sejt e é kező e e et eg idő utá pote í ozódik eg ás ellett lé ő po tokat ep eze táló sejtek az ag a lehet, hog ag o essze a ak eg ástól

Éles hullá ok és az őket kö ető gyors ”ripple” osz illá ió: θ-hiá á a , lassú hullá ú al ás alatt ge e álódása: CA pi a is sejtek u st tüzelése ug a azo sejtek sül ek ki, i t az e plo á ió alatt, csak al ás alatt és sokkal g o sa a -> ezé t teszik felelőssé az éleshullá okat a ko szolidá ióé t CA3 piramis sejt bu st tüzelés, sok sejt esz észt e e -> mi él to á esz észt eg sejt a burstben, a ál jo a ege ősödik a kap solata a ik ohálózat tö i tagjá al

16

Motoros Kontroll (Kalló I  





Mozgás aká efle es aká akaratlagos, izmok té e és idő e jól összeha golt összehúzódása illet e ele edése ag te ület felel a le ezé léséé t: 1. Ge i elő (és az ag tö zs) ik ohálózatai 2. Ag ké eg és ag tö zsi ag ak 3. Kisagy 4. Tö zsdú ok Ez a le ke az első kettőt fejti ki tö zsdú ok: ozgások elkezdése és ég ehajtása kisag : te ezett és ég ehajtott ozgás külö ségei ” oto e o ” -> ajd ko ek ió -> oto os ta ulás Moto os eu o ok két fajtája 1. α / alsó oto os eu o bemente: interneuronok, kimenete: izomrost magjaik a ge i elő e t ális sza á a (illetve az ag tö zs e - fej iz ai ak ozgatása α-motoros neuron + általa eidegzett izo ostok: oto os eg ség fajta 2. Felső oto os eu o α- oto os eu o ok akti itását efol ásolja, a ik ohálózataiko ke esztül agjaik: ag tö zs . esti ula is, supe io olli ulus, etikulá is fo á ió , ag ké eg

Geri velő (és az agytörzs)  

  

e)

ikrohálózatai

α- oto os eu o ok és i te eu o ok lo al i uit eu o Szenzorok: 1. - oto os eu o + izo o só -> izo hossza újtottság állapota 2. Golgi í sze Golgi te do o ga -> izo e ő a túlte heléstől édi az iz ot Kódolás: f ek e ia ö ekedése -> g o sa összehúzódás, ak iós pote iál sű űsödése/ki a adás -> e ősödés/g e gülés Refle ek p op io eptí és o i eptí Közpo ti i ta ge e áto CPG is itt található: pe iodikus output pe iodikus i put élkül e dogé osz illáló eu o ok T-típusú Ca2+ csatorna, plató pote iál, post i hi ito e ou d (ld. talamusz) egé tését az ala so a e dű élőlé ek CPG ta ul á ozása segíti: 1. A g alhal: d eu o e ip ok összekötése fél-közpo t osz illáto ) 2. Ho á : CPG eu o odulálható e e ettől függőe e észtés ag há ás 3. Pió a: trigger neuron (szenzoros input -> PG), gating neuron 4. O sóhal: E-I (excitatory inhibitory network) jo és al oldal között gátló e ip ok összeköttetés -> két oldal szi k o izá iója 17

Agytörzsi  

   

Sze zo os illet e ko tikális e e et α- oto os eu o ok köz etett ké gi sza ál ozása Veszti ulá is ko ple : e e et: félkö ös í já atok a fül e sze zo os i fó a fej hel zeté ől , kisagy ki e et: t . esti ulospi alis fej pozí iója , esti ulo-ocular reflex – sze ozgatása gyors feed a k ódo űködő eg e súl ozás Retikulá is fo á ió: sok i de é t felel, a i ost fo tos: lá ak és a tö zs hel zete tr. reticulospinalis) feedfo a d ódo űködő ”elő e te ezett”sta ilizáló e ha iz us Superior colliculus: ak iz aié t, illet e a szakkádikus sze ozgásé t felelős t . te tospi alis Megj: az eddig említett pál ák a ge i elő fehé állo á á ak late ális észé lé ő i te eu o oko égződ ek, ajd azok kap solód ak az α-motoros neuronokhoz Az eg e súl egta tásához szükséges a fol a atos sze zo os e e et eszti ulá is e dsze , posztu ális e dsze kisag , izuális e dsze - ez elhag ható íg a CPG-nak pl. nem kell szenzoros bemenet)

Elsődleges   



   

agvak

otoros és pre otoros kéreg

F o tális le e , ag ké eg . étegé e található eu o ok tö ek között a Petz ”ó iás” sejtek Aka atlagos ozgás egte ezése, ozgás é zel i o atkozásai Elsődleges oto os ké eg e e ete: sze zo ok, tö zsdú ok gátló , kisag tala usz VL agjá ke esztül ki e ete: t . o ti ospi alis, t . o ti o ula is ké eg -> ag tö zs -> az alsó oto os eu o okat köz etle illet e köz etett úto ag tö zsö át efol ásolja P e oto os ké eg fő külö ség az elődleges oto os ké eghez képest: g e gé kap solat az α-motoros neuronokkal ki e et ug a úg a t . o ti ospi alis és t . o ti o ula is az itte i eu o ok jó al elő sül ek ki, i t a ozgás -> szá dékot kódolják ” i o oto eu o ok”: akko is tüzel ek, ha ás si álja ug a azt a ozgást, amit mi akarunk (ld. majomban, ha a ajo hel ett e e o ja eg a go ot a lá pa fel illa ásako ”Test té kép”- ké eg felszí é ek adott te ületei a test adott te ületei ek ozgásáé t felel ek Neu o ok kisülése ko elál a ozgás i á á al széles hatá ok között -> a populá iós i tázat a fo tos populá iós ekto Eg ké gi eu o tö alsó oto os eu o al áll kap solat a (az pedig fi o ságától függőe tö b izomrosttal) -> a ké eg ozgást koo di ál e eg -eg izo összehúzódását A oto os ké eg ag o plasztikus

Megj: Előző félé es a yag átteki tése sokat segít az a yag elhelyezésé e / egértésé e : 11 (ideg égződések , 22 geri elő pályái , 23 (strech reflex),24 (flexor reflex), 9 agytörzsi ag ak és pályák , 5 otoros re dszer

18

Idegse észet (E ős Ló á d)  

Ko ze atí ódo e , ag se észi él ossza e ed é el kezelhető etegek i i álisa i azí kezelése Fo tosak a képalkotók és a külö öző elekt ódák a sé ült te ület lokalizálásá a, illet e a űtét alatti o ito ozás a: ö tge , CT, MRI, fMRI, PET s a , EEG- elekt ód sapkák, elekt ód tö ök

Idegse észet fajtái      

Neu ot au atológia CNS sé ülései ek kezelése G e ek idegse észet (a gyerek nem ki si fel őtt! Vas ulá is idegse észet ag i e ek se észete Ge i se észet ge i io e ha ikájá ak hel eállítása, g ulladások, daga atok kezelése Fu k io ális idegse észet epilepszia és ozgásza a ok űtéti kezelése, eu o odulá ió Neu oo kológia daga atok kezelése

Results to date 

 

 

Epilepszia űtéti kezelése: betegek 66%-a g óg sze es kezelés, %-a idegse észet +k %-a eu o odulá ió felté képezés: EEG, MRI, elekt óda, ajd a felelős égió eltá olítása Pa ki so kó űtéti kezelése: ége : felhe ített elekt ódákkal a te ület ”kiégetése” a: elekt óda ejuttatása, ajd agas f ek e iás i ge lés Neu o odulá ió: e e zi ilis fu k io ális áltozások fájdalo illet e tü etek kezelése két fajtája: elekt óda -> sti ulá ió ag g óg sze adagolása a CSF-be 1. MCS (Motor Cortex Stimulation)- a fájdalo sillapításá a a legjo 2. DBS (Deep Brain Stimulation)- e ált e fájdalo sillapítás a 3. SCS (Spinal Cord Stimulation)- pl sike tele ge i űtét, fa to égtagok eseté 4. g óg sze adagoló pu pák eültetése: pl. spaszti itás izo e e ség – kezelése A eu iz a g e ge é fal űtéti kezelése: é i tett te ület lefogása -> e eg a a é spi ál eültetése a ki últ é fal iatt eg ag o odott te ület e -> ott megalvad a é Pla e o hatás: saját ópiátok sza adul ak fel a pe ia uedu tuális égió ól

19

Me ória Re dszerek (A sád László)   







HM (Henry Gustav Molaison) esete: epilepszia iatt eltá olították a hippo a puszát -> égi e lékei eg a adtak, de az ese é e ó iáját el vesztette Lézió e elég izo íték -> él ag i sti ulá ió -> ese é e aktí idegsejtek az e to hi ális ké eg e Si pso sejtek Ta ulás/Me ó ia típusok egkülö öztetése de fo tos, hog ezek e függetle e dsze ek Morris féle ízi út esztő: 1. Mi dig adott hel e tesze az állatot -> odatalál a á pához a i e ki tud ász i ez hippo a pusz élkül is eg 2. Külö öző hel e tesze e az állatot -> odatalál a á pához a i e ki tud ász i hippo a pusz élkül e képes á Esemé /Dekla atí /E pli it e ó ia e ó iakö : al szélső á a- li ikus e dsze észe 1. Eg sze ű ta ítással ki tud alakul i 2. Kö e felidézhető 3. Nehéz egza a i 4. Sé ülés eseté i s ja ulás Moto os/P o edu ális/I pli it e ó ia középső á a 1. Hosszú g ako lást igé el 2. Azo os szituá ió a idézhető fel 3. Haso ló feladatokkal kö ű egza a i (pl.: ásik oldalo ug a az a feladat 4. Sé ülés e plasztikusa álaszol Félel i/Jutal azási e ó ia jo szélső á a 1. Eg sze i ag tö szö i tá sítás 2. Ta ulással azo os kö ezet idézi elő egetatí és iselkedés eli álasz pl.: szapo a légzés, izzadás… hajla os patológiás eteges iselkedés ögzítésé e pl.: alkoholiz us

20

Az ese é y 







e ória hálózati alapjai

iért a hippo a pusz

Autoasszo iatí eu hálók: ”autoasszo iatí -> kis ész alapjá az egészet fel tudja idéz i” (He i ta ulás e ha iz usa: szi apszis e ősödése, ha a két sejt eg sze e tüzel, ez űködik az e to hi ális e e et e és a CA -as piramis sejtekre-> ese é e ó ia -> kapcsolat e ősség át i Il e autoasszo iatí hálózat i de hol a … a hippo a pusz külö legessége, hog i s e ip o itás e etít i de p i ipális sejt issza oda aho a a e e etét kapja -> szé iális feldolgozás a + rekurrens CA3-as hálózat a CA -as égió pi a is sejtjei össze a ak kap sol a eg ással

Kulcselem: gyrus dentatus szemcsesejtjei 1. Ni s autoasszo iá ió ug a is i se ek hel i kollate álisok 2. H pe pola izált sejtek, ala so alap akti itás 3. Nag szelekti itással idegzik be a CA3-as piramis sejteket (kb. 20db-ot) ag te i ális + beidegzik az interneuronokat tö -at ” oha te i ális” 4. Egész életü k alatt szapo od ak feltételezés: új e lék o ok iatt a e e szükség szemcsesejtek ” akják e d e ” az i fót a CA -as autoasszo iá ió előtt a fol a at felfogható eg fajta o togo alizá ióké t -> átfedéstől e tes aktá ozás Gátló sejtek ag észe issza etít a g us de tatus a feed a k gátlás

Me ória folya atok     

Ta ulás- ko szoidá ió- aktá ozás- felidézés A hippocampuszban kialakult e lék o ok szá os kö ül é től függőe átte őd ek ás ké gi te ületek e Ko szolidá ió: e ó ia o to á i ta ulás élkül ögzül éleshullá ok az e plo á ió alatt tüzelő idegsejtek, sokkal kise idői te allu a ug a ol a so e d e tüzel ek. CA -as u st tüzelés Régi e lék o ok felidézése eoko tikális akti itással já Felidézés hatéko sága ko elál az é i tett te ülete a lassú hullá ú al ás i te zitásá al

21

Látókéreg (Kiss Vá dai )oltá

A látópálya 





Retina ganglion sejtjei -> Látóideg -> Látóideg ke eszteződése Látópál a -> LGN (Lateral geniculate Nucleus) -> Elsődleges látóké eg /V / B od a Magasa e dű ké gi feldolgozás

->

Reti a utá két ag pál a: a köztük átfedés 1. Mag o ellulá is pál a ag de d it ezőjű/ e eptí ezőjű ga glio sejtek látóté egészét fig eli, pl.: a di a ikát és lu i e iát -> glo ális áltozásoké t felel 2. Pa o ellulá is pál a kis de d it ezőjű/ e eptí ezőjű ga glio sejtek kis te ületeket fig el, észlet gazdag -> statikus Talamuszban: A látóidegek fele átke eszteződik előtte a azális ész ől é kező affe e sek ke eszteződ ek -> a tala usz az elle oldali látóté i fóit kapja eg ajd ezt to á ítja az ag ké eg e LGN- éteg: 1. 1-2 ag o ellulá is pál a : ko t alate ális, : ips late ális azo os oldali sze ől 2. 3- pa o ellulá is pál a ug a íg fel ált a C-I-C-I) A tala usz a se áltozik a e te -su ou d e eptí ező I e a elé sejtek iszik to á az i fót az elsődleges látóké eg e egke ül e az oldalsó ag ka ákat illet e a hippo a pust

Az elsődleges látókéreg 



Az ag ké eg e is ep eze tálódik a látóté i szo szédság -> eti otópia (retina, i t kö felosztása, ajd a ak a izsgálata, hog hol képződik le az ag ké ge

Valamint itt is megvan az C-I-C-I … felosztás attól függőe -> szemdominancia oszlop

22

el ik sze

ől é kezik az infó





Po t,

i t a tö i ké gi te ület itt is egfig elhető oszlopos sze kezet 1. st uktu ális 2. fu k io ális pl.: eg ás fölötti étegeket elekt óddal sti ulál a a álasz szi te ug a az ->”o ie tá iós kolu a” a látóké eg o ie tá iója szelektí külö öző sejtek külö öző dőlésszögű eg e esek e eagál ak jo a eg sejt eg adott szög él e őse tüzel, de az ehhez közeliek él is tüzel) -> itt is a populá iós akti itás a fo tos ekto té kép

. éteg fogadja a talamikus afferenseket -> tüskés sillagsejtek se ke tő etíte ek a . éteg e -> itt á a oldali á ú köz etítés + issza etít az . éteg e -> . éteg etít a . éteg e illet e ké eg alatti st uktú ák a ag ké eg ki e ete . éteg küld affe e seket a . éteg e illet e issza etít a tala usz a.

Vizuális i ger  

agasa

éteg ->

szi tű feldolgozása

To á i agasa e dű ké gi te ületek felel ek a ko ple e te po ális, f o tális le e

tulajdo ságok feldolgozásáé t

Az elsődleges látóké eg ől két ag felszálló pál a i dul: 1. Ve t ális pál a V /i te o-te po al o te felé V : Szí látásé t felel, észletgazdag, (itt vannak az arc-szelektí sejtek 2. Do sális pál a i de ás to á i ké gi te ület felé (a) V5 (/medial-te po al o te : ozgás a szelektí sejtek eze a te ülete a külö öző ozgások ekto iálisa összegződ ek (b) MST edial supe io te po al o te szte eo/ i o ulá is látásé t felel tanult dolgok: pl.: tá olság é zékelése, kitaka ás, li eá is pe spektí a itt találhatók azok a sejtek, amik a fókusz- eti ától aló tá olság ól ad ak i fót  -osz illá ió ~ Hz szi k o izálja a té e elté ő közpo tok akti itását -> populá iós akti itás

Kérgi re eptív   



ezők

E l.: e eptí ező: ”az a te ület, a it sti ulál a az adott sze zo os eu o tól álaszt kapu k” Reti a és a tala usz sti ulálásá a elég eg fé po t, látóké eg sti ulálásá a fé sík kell El élet: Tala usz ól etítő e eptí ezők a ké eg e összeadód ak pl.: d ON e eptí ező összessége kiadhat eg ON eg e est a i ek a két oldalá a - OFF sá -> 1. Simple sejtek: ON-OFF égiók szeg egáltak 2. Co ple sejtek: a ezők átfed ek, i s ON-OFF szeg egá ió de o ie tá ió itt is a 3. Hypercomplex sejtek/ e d sejtek: izo os hosszúságú sti ulusokat detektál ak pl.: ezek alkal asak sa kok detektálásá a O ie tá iószelekti itás kétféle ódo állhat elő: 1. Feed-fo a d hipotézis: tala ikus affe e sek té eli el e deződésé ől áll elő 2. Feed-back hipotézis: ag ké eg huzalozása hozza lét e az o ie tá iót

23