PowerPoint Presentation

SISTEMUL NERVOS

Universitatea de Medicin i Farmacie Victor Babes TimisoaraDisciplina de FiziologieCURSUL 1

Principii generale de organizare funcional a sistemului nervos centralFunciile generale ale neuronului i nevrogliei

2013

OBIECTIVELE CURSULUIStudentul trebuie s: Descrie organizarea morfo-functionala a sistemului nervosDescrie functionarea normala a neuronuluiDescrie transmiterea sinaptica si sa cunoasca diferitele categorii de mediatori sinapticiSa clasifice raspunsurile sinapticeSa descrie diferitele tipuri de celule gliale si functiile acestoraSa descrie relaia reea neuronal-nevroglie

Detecia senzorial traducerea diverselor forme de energie n semnale neuronaleProcesarea informaiilortransmisia informaiei n reeaua neuronaltransformarea semnalelor prin combinarea acestora cu alte semnale = integrare neuronalstocarea informaiei = memoria utilizarea informaiei senzoriale pentru percepieprocesele de gndire, nvareaplanificarea i implementarea comenzilor motoriiemoiileComportamentul totalitatea rspunsurilor organismului fa de mediul su poate fi:un act intern (cunoaterea)un act motor (motilitatea sau rspunsul SNV)FUNCIILE GENERALE ALE SISTEMULUI NERVOS

ORGANIZAREA SISTEMULUI NERVOS

ORGANIZAREA SISTEMULUI NERVOSSISTEMUL NERVOS PERIFERIC este interfaa dintre mediul nconjurtor i sistemul nervos centralinclude:componenta senzorialreprezentat de:receptorii senzorialineuronii primari afereni dinganglionii rdcinii dorsaleganglionii cranienirol - detecteaz evenimentele dinmediucomponenta motoriereprezentat de: neuronii motori somatici localizai n mduva spinriineuronii vegetativi localizai n trunchiul cerebralrol - genereaz micri sau secreii glandulare

SISTEMUL NERVOS CENTRAL (SNC)funcii: primete i proceseaz informaiile din mediuorganizeaz rspunsuri reflexe i comportamentaleplanific i execut micrile voluntaresediul funciilor nalt cognitive, vorbirii, gndirii, memorieicompus din: mduva spinrii organizare segmentar, metameric conectat cu receptori i efectori prin nervii spinali creier - subdivizat n 5 regiuni:mielencefal (bulb)metencefal (punte, cerebel)mezencefaldiencefal (talamus, hipotalamus)telencefal (ganglioni bazali, cortex cerebral)

ORGANIZAREA SISTEMULUI NERVOS

ORGANIZAREA MORFOFUNCIONAL A SISTEMULUI NERVOSComponenta senzorial Componenta motorie

COMPONENTELE CELULARE ALE SISTEMULUI NERVOS1. Neuronul:celul specializat n generarea i conducerea excitaiei2. Celula glial:celul interstiial cu rol trofic i de protecie

1. NEURONULTipuri:Senzitivi: recepioneaz stimuli prin dendriteMotori: transmit comenzi prin axonIntercalari (de asociaie): realizeaz legtura dintre neuronii senzitivi i neuronii motori

Structur:pericarion formeaz substana cenuie prelungiri formeaz substana albunic = axon multiple = dendrite

DENDRITEAXONPERICARIONRecapitulare din anul I

1.1. NEURONUL - STRUCTUR

axonul = fibra nervoas nervul = un ansamblul de fibre nervoase Recapitulare din anul I

corpul celular nucleul cu un nucleolcitoplasmacitosol (organite comune i specifice)citoschelet prelungirile:dendritele - prelungirile scurterol: recepionarea impulsurilor nervoaseconducere celulipetaxonul - prelungirea unic a neuronuluila nivelul conului axonal ia natere PAconducerea impulsului este celulifug

Tecile axonului:

Teaca de mielin: structur lipidoproteic dispus n straturi concentrice n jurul axolemeirol: izolator electric

Teaca Schwann doar la nivelul SNP de natur glial asigur sinteza i regenerarea (1 4,5 mm/zi) tecii de mielin

3. Teaca Henle doar la nivelul SNPde natur epitelialacoper teaca Schwann asigur rezistena mecanic1.1 NEURONUL - STRUCTURRecapitulare din anul I

Teaca de mielin: secretat de nevroglii: Celula Schwann: la nivelul sistemulului nervos periferic -SNPOligodendroglie: la nivelul sistemului nervos central - SNCprezint discontinuiti, denumite strangulaii sau noduri Ranvier, permeabile pentru fluxuri ionice necesare conducerii excitaiei acoper majoritatea fibrelor nervoase fibre mielinicelipsete la nivelul fibrelor nervoase cu diametrulNa+) prezena ATP-azei Na+/K+

Recapitulare din anul I

1.3. POTENIALUL DE ACIUNE (PA)Definiia: inversarea rapid i complet reversibil a polaritii membranei neuronale, care devine (+) la interior i (-) la exterior

Fazele PA:PrepotenialulDepolarizarea mecanism:influx de Na+Repolarizarea mecanism:sistarea influxului de Na+eflux de K+Postpotenialul pozitiv mecanism:intervenia ATP-azei Na+/K+restabilirea echilibrului ionicRecapitulare din anul I

Dinamica porilor canalelor de Na+ i K+ n timpul PAConductana pentru Na+ i K+ n timpul PA1.3. POTENIALUL DE ACIUNE (PA)Recapitulare din anul I

Perioada refractar absolut (PRA)membrana este inexcitabil cuprinde:faza de depolarizarea rapid prima parte a repolarizrii

Perioada refractar relativ (PRR) membrana este hipoexcitabilcuprinde:ultima parte a repolarizriipostpotenialul pozitiv

Perioada excitabil normalrspuns complet la stimuli cu intensitate pragcuprinde PR

1.4. PERIOADELE EXCITABILITII NEURONULUIRecapitulare din anul I

1.5. CONDUCEREA EXCITAIEI (PA) PRIN FIBRA NERVOASConducerea prin dendrite: celulipet - de la periferie spre pericarioncu decrement - cu pierderi ale amplitudinii PA

Conducerea prin axon: celulifug - de la pericarion spre butonul terminal fr decrement fr pierderi ale amplitudinii PAdebuteaz la nivelul conului axonal nr. maxim de canale de Na+ voltajdependente (prag de excitabilitate sczut) autopropagarea PA

Recapitulare din anul I

n fibrele nervoase amielinicedepolarizarea unei zone membranare produce activarea canalelor de Na+ adiacentePA se propagsecvenialdin aproape n aproapecu vitez mic

n fibrele nervoase mieliniceconducerea este saltatorie de la un nod Ranvier la altul deoarece teaca de mielin are rol izolatorviteza de conducere depinde de:grosimea fibrei nervoasedistana dintre nodurile Ranvier 1.5. CONDUCEREA EXCITAIEI PRIN FIBRELE AMIELINICE I MIELINICERecapitulare din anul I

1. Legea integrittii fiziologice: fibra nervoas secionat sau parial lezat, comprimat, tracionat, refrigerat sau novocainizat NU poate conduce excitaia.

2. Legea conducerii izolate: fibrele nervoase conduc independent impulsurile; excitaia nu se transmite la fibrele nvecinate.

3. Legea conducerii bilaterale: o fibra nervoas excitat la mijlocul ei conduce excitaia n ambele sensuri: ortodromic spre butonul axonal i antidromic spre pericarion.

4. Legea conducerii nedecremeniale: conducerea excitaiei se face fr scderea amplitudinii potenialului de aciune propagat de-a lungul fibrei, respectnd legea totul sau nimic.1.6. LEGILE CONDUCERII PRIN AXONRecapitulare din anul I

1.7. SINAPSADefiniie: ansamblul joncional care asigur transmiterea unidirecional a potenialului de aciune

Structura morfo-funcional: sinapse chimice prin mediator chimic sinapse electrice contact membranar direct

Sinapsa electric = ConexonSinapsa chimicRecapitulare din anul I

n funcie de mecanismul de transmitere: sinapse chimice prin mediator chimic sinapse electrice contact membranar directParticularitiSinapsa chimicSinapsa electricLocalizaremajoritatea sinapselor din SNC i SNPanumite regiuni ale creierului, miocardmuchi neted Conducere unidirecional bidirecionalVitezamicmare Rspuns postsinaptic excitator sau inhibitorexcitator 1.7.1.CLASIFICAREA SINAPSELORRecapitulare din anul I

n funcie de natura segmentului postsinaptic:sinapse interneuronale cu alt neuron:axodendriticeaxosomaticeaxoaxonice placa motorie cu fibra muscular striat sinapse neuroefectoare (vegetative) cu fibra muscular neted i miocardic cu celula epitelial endocrin i exocrinSinapse interneuronalePlaca motorie Sinapse neuroefectoare1.7.1. CLASIFICAREA SINAPSELORRecapitulare din anul I

n funcie de tipul de rspuns postsinaptic: sinapse de tip excitator depolarizare sinapse de tip inhibitor hiperpolarizare

n funcie de tipul de mediator chimic: acetilcolin sinaps colinergicnoradrenalina sinaps adrenergic

Sinaps adrenergicSinaps colinergic

1.7.1. CLASIFICAREA SINAPSELORRecapitulare din anul I

Componenta presinapticeste terminaia butonat a axonuluiprezint canale Ca2+ voltaj-dependente (tip N)cuprinde vezicule cu mediator chimic prezint o zon activ la nivelul creia veziculele cu mediator chimic se fixeaz n vederea exocitozei Fanta sinapticeste spaiul cuprins ntre membrana presinaptic i postsinapticasigur direcionarea mediatorului chimic spre membrana postsinaptic1.7.2. STRUCTURA GENERAL A SINAPSEI CHIMICERecapitulare din anul I

Componenta postsinapticreprezint poriunea difereniat a membranei postsinaptice asupra creia acioneaz mediatorul chimicprezint structuri receptoare specifice pentru fixarea mediatorului chimic receptori nicotinici i muscarinici - pentru acetilcolin (Ach) receptori adrenergici i - pentru noradrenalin (NE)

Sinaps adrenergicSinaps colinergic1.7.2. STRUCTURA GENERAL A SINAPSEI CHIMICERecapitulare din anul I

Componenta postsinaptic prezint structuri cu activitate enzimatic care fixeaz i hidrolizeaz mediatorul chimic acetilcolinestaraza (AchE) pentru acetilcolin catechol-O-metil transferaza (COMT) pentru noradrenalin 1.7.2.STRUCTURA GENERAL A SINAPSEI CHIMICE

Sinaps adrenergicSinaps colinergicRecapitulare din anul I

1. Invazia butonului presinaptic de ctre PA:depolarizarea membranei presinaptice activarea canalelor de Ca2+ voltaj-dependente din membrana presinapticinflux de Ca2+ n butonul presinaptic activarea alosteric a proteinelor de fuziune din membrana veziculelor cu mediator chimicfixarea i fuziunea membranei veziculelor cu membrana presinaptic la nivelul zonei active eliberarea mediatorului chimic n fanta sinaptic prin exocitoz 1.7.3. SECVENA FENOMENELOR TRANSMITERII SINAPTICE

Recapitulare din anul I

2. Eliberarea mediatorului chimic n fanta sinaptic

asigur propagarea transsinaptic a influxului nervos cu o ntrziere de 0,4 0,7 msec (ntrziere sinaptic) cantitatea de mediator chimic eliberat: este direct proporional cu mrimea influxului de Ca2+ depinde de tipul sinapsei i a mediatorului chimic 1.7.3. TRANSMITEREA SINAPTIC

Recapitulare din anul I

3. Difuziunea mediatorului chimic n fanta sinaptic

numrul de molecule de coninute ntr-o vezicul se numete cuant (ex: 2.000 - 10.000 molecule de Ach/cuant)

un singur PA determin eliberarea simultan a mai multor cuante (ex: 150-300 de cuante pentru Ach)

n butonul sinaptic se gsete depozitat o cantitate de mediator care asigur transmiterea unui numr maxim de PA = labilitatea funcional a sinapsei (ex: ~10.000 n cazul Ach)

efectul fiecrei molecule de mediator chimic asupra membranei postsinaptice se sumeaz temporo-spaial1.7.3. TRANSMITEREA SINAPTICRecapitulare din anul I

SUMAIA SPAIAL I TEMPORALRecapitulare din anul I

4. Aciunea mediatorului chimic asupra receptorilor:Postsinaptici genereaz rspunsul postsinapticreceptori canale ionice operate de ligand receptori enzimatici sau cuplai cu proteina G Presinaptici (autoreceptori) - regleaz (feed-back) eliberarea mediatorului din butonul presinaptic1.7.3. TRANSMITEREA SINAPTIC

Sinaps adrenergicSinaps colinergicRecapitulare din anul I

5. Inactivarea mediatorului chimic

Inactivare postsinaptic enzime (AChE, COMT) din membrana postsinaptic desfac complexul mediator chimic/receptor i hidrolizeaz mediatorul chimicRecaptare presinapticmediatorul chimic este recaptat n veziculele presinaptice sau este inactivat de enzime citoplasmatice (ex: MAO pentru noradrenalina)

Difuziune extrasinaptic mediatorul este captat de celulele gliale i apoi inactivat 1.7.3. TRANSMITEREA SINAPTICRecapitulare din anul I

1.7.4. TIPURI DE RSPUNSURI POSTSINAPTICEPrin receptori ionotropici receptorii postsinaptici sunt canale ionice operate de ligand mediatorul chimic are un efect postsinaptic direct i rapid modificri de potenial postsinaptic

PPSE = potenial postsinaptic de tip excitator

PPSI = potenial postsinaptic de tip inhibitorRecapitulare din anul I

Potenialul postsinaptic de tip excitator (PPSE)potenial local de tip depolarizant prin influx de Na+, cu amplitudinea 20 mV, care se sumeaz temporo-spaial pn la valoarea potenialului prag generarea unui potenial de aciune

Exemplu: acetilcolina (receptori nicotinici) i glutamatul deschid canale de Na+ influx de Na+ excitator

1.7.4. TIPURI DE RSPUNSURI POSTSINAPTICERecapitulare din anul I

Potenialul postsinaptic de tip inhibitor (PPSI)potenial local de tip hiperpolarizant prin influx de Cl- sau eflux de K+, cu amplitudinea aproximativ 20 mV, care scade excitabilitatea membranei postsinaptice

Exemplu: GABA i glicina deschid canale de Cl- influx de Cl- inhibitor

GABA = acidul gama-aminobutiric1.7.4. TIPURI DE RSPUNSURI POSTSINAPTICERecapitulare din anul I

Prin receptori metabotropicireceptorii postsinaptici sunt cuplai cu enzime sau proteina G mediatorul chimic are efect un efect postsinaptic indirect i lent producia de mesageri intracelulari

Efect excitator: noradrenalina (NE) acioneaz pe receptori 1-adrenergici cuplai cu proteina Gs deschide canale de Ca2+ i crete Ca2+ intracelular cu efect excitatorAC = adenilat-ciclaza

NEProteina Gs ACReceptor 1

1.7.4. TIPURI DE RSPUNSURI POSTSINAPTICERecapitulare din anul I

Efect inhibitor: acetilcolina (Ach) acioneaz pe receptori muscarinici (M) cuplai cu guanilat-ciclaza adrenalina (Adr) acioneaz receptori 2 -adrenergici cuplai cu proteina Gi deschid canale de K+ i genereaz un eflux de K+ inhibitor

Receptor MAch

Proteina GiReceptor 2AdrGCGC = guanilat ciclaza 1.7.4. TIPURI DE RSPUNSURI POSTSINAPTICERecapitulare din anul I

1.7.5. MODULAREA TRANSMITERII SINAPTICEExist 3 categorii de substanele neuroactive:

Mediatorii chimici (neurotransmitorii) = molecule mici cu rol de transmitori sinaptici cu aciune rapidClasa I Acetilcolina Clasa a II-a: Amine biogeneNoradrenalinaDopaminaSerotoninaHistaminaClasa a III-a: Aminoacizi Acid gama-aminobutiric (GABA)GlicinaGlutamatAspartatClasa a IV-a Oxidul nitric (NO) Recapitulare din anul I

2. Neuropeptidele = transmitori sinaptici cu aciune lent i eliberare prelungitmodificri pe termen lung a numrului de receptori neuronalideschiderea/nchiderea pe termen lung a canalelor ionice modificri n numrul de sinapse sau n dimensiunea sinapselor Hormoni hipotalamiciTRH, LRH, somatostatinaPeptide hipofizare AdenohipofizareRetrohipofizarePeptide care acioneaz pe intestin i creier Enkefalina, Substana P,Hormonii gastro-intestinali Factorul de cretere nervoasNeurotensina1.7.5. MODULAREA TRANSMITERII SINAPTICERecapitulare din anul I

3. Neuromodulatorii = neurotransmitori de tip amine biogene, dar nu sunt implicai direct n procesul transmiterii sinapticehidrolizai enzimatic sau reabsorbii n butonul presinapticsecretai de un grup mic de neuroni dup care difuzeaz pe arii ntinse ale sistemului nervosefecte neuronale multiple:modific cantitatea i durata eliberrii neurotransmitorilormodific sensibilitatea receptorilor postsinaptici pentru mediatorefecte moderatoare sau facilitatoare asupra transmiterii sinapticecresc complexitatea procesrii informaiei la nivel neuronal1.7.5. MODULAREA TRANSMITERII SINAPTICERecapitulare din anul I

Caracteristici:celula interstiial a esutului nervosnu genereaz i nu conduce excitaianumr de 10 x mai mare dect neuroniise divide intens

Tipuri: Oligodendrocitul sinteza tecii de mielin n SNCAstrocitul rol trofic i de susinere n SNCMicroglia capacitate de fagocitoz Celula ependimar secreia LCRCelula Schwann sinteza tecii de mielin n SNPCelula glial satelit rol trofic i de susinere n SNP

SchwannAstrocitOligodendrociteMicroglie2.CELULELE GLIALE

2. CELULELE GLIALE

2.1. OLIGODENDROCITELERspndire: n SNC substana alb i substana cenusieStructur: sunt mai mici dect astrocitele difer de astrocite prin faptul c prelungirile sunt mai numeroase i mai scurteprelungirile lor nu vin n contact cu capilarele, ntre ele intrepunndu-se prelungirile lamelare ale astrocitelorFuncii:formeaz reeaua de susinere din jurul neuronilor din SNCproduc mielina n jurul axonilor neuronilor din SNC

2.2. CELULELE ASTROGLIALE (ASTROCITE) Rspndire n SNCStructur cele mai mari nevroglii, form de stea:Clasificare:astrocite protoplasmatice: n substana cenuieastrocite fibroase:n substana alb Funcii:alimenteaz cu substane nutritive neuroniindeprteaz excesul de neurotransmitoriajut la migraia neuronilor n timpul dezvoltrii creieruluiajut la formarea barierei hematoencefaliceposibil s participe la procesele de stocare a informaiilor

2.3. CELULELE MICROGLIALERspndire: n SNCn substana cenuie: satelit al neuronilor i al vaselor sanguinen substana alb: satelit prefibrilar Structur dimensiuni reduse:corpul celular este mic, dens i alungit, foarte polimorfnucleul este alungit n axul mare al celulei i prezint o cromatin foarte condensatprelungirile microgliei sunt scurte, dar cu aspect spinos Funcii:protejeaz neuronii din SNC - de exemplu, prin curarea zonei de celule moarte (fagocitoz)

Rspndire: n SNC

Structur celule modificate cu microvili:prelungirile celulelor ependimare se unesc cu cele ale astrocitelor, rezultnd membrana limitant intern care delimiteaz ventriculii cerebrali i plexurile coroide

Funcii:cptuesc i protejaz sistemul ventricularcptuesc i protejeaz plexurile coroideintervin n formarea i circulaia LCRn transportul neurohormonilor i a factorilor eliberatori i inhibitori2.4. CELULELE EPENDIMARE

Rspndire: n SNP

Funcii:sunt parte din structura mielinei din jurul neuronilor din SNP important deoarece nervii cu teac de mielin conduc mai rapid impulsurile nervoase dect nervii fr teac de mielinajut la regenerarea axonilor din SNP

Observaie! oligodendrocitele i celulele Schwann faciliteaz formarea mielinei din jurul axonilor celulelor nervoasecelulele Schwann se gsesc n SNP i formeaz mielina din jurul unei singure poriuni dintr-un singur axonoligodendrocitele se gsesc n SNC i fiecare oligodendrocit poate s formeze mielina n jurul mai multor axoni2.5. CELULELE SCHWANN

Rspndire: nconjur neuronii din SNP

Funcii:rol asemntor cu astrocitele din SNCse ocup n principal cu aprovizionarea cu nutrieni a neuronilor din jurul lorsunt interconectate i rspund la ATP prin eliberarea Ca2+ care se afl intracelularsunt foarte sensibile la inflamaii i vtmare i contribuie la strile patologice precum durerea cronic2.6. CELULELE GLIALE SATELIT

mpreun cu vasele pe care se sprijin, nevrogliile formeaz un schelet de suport pentru neuronii din SNC nevrogliile sunt elemente izolatoare ntre vasele de snge i neuroni formnd un sistem de aprare al neuronilor nevrogliile au rol n nutriia neuronilor, intervenind n desfurarea normal a metabolismului acestora

nevrogliile sunt implicate n degenerarea i regenerarea fibrelor nervoase

se presupune c nevrogliile au un rol n stocarea informaiilor, contribuind, alturi de neuroni, la procesele de memorie, nvatare, etc)3. RELAIA NEURON-NEVROGLIE