Növényrendszertani és Ökológiai Tsz.

Az előadások a következő témára: "Növényrendszertani és Ökológiai Tsz."— Előadás másolata:

1 Növényrendszertani és Ökológiai Tsz.
Neurobiológia Fedor Anna, 2008 Növényrendszertani és Ökológiai Tsz.

2 Önkénteseket keresek! Önkénteseket keresek a PhD-m kapcsán végzett pszicholingvisztikai kísérletekhez, ahol számítógépen kell majd egy mesterséges nyelvtan szabályait kitalálni. A kísérletek a D es teremben lesznek, külön megbeszélt időpontokban, egész decemberben. Ha szeretnél jelentkezni, add meg az ímélcímedet itt: Nagyon sokat segítenél vele! Cserébe egy doboz sört, vagy egy csokit tudok felajánlani 

3 A tágabb tudományterület
Idegtudomány (neuroscience): az idegrendszer tudományos vizsgálatával foglalkozó tudomány. Tudományágai: computational neuroscience, cognitive neuroscience, behavioral neuroscience, biological psychiatry, neuropsychology, neurology, neurobiology… Neurológia vagy ideggyógyászat (neurology) az orvostudományok közül az idegrendszer szervi megbetegedéseivel foglalkozó ág. Azt a szakorvost, aki ezzel a területtel foglalkozik, neurológusnak vagy ideggyógyásznak nevezzük. Neurobiológia (neurobiology), agykutatás?: az idegrendszer sejtjeinek és ezek funkcionális hálózatainak kutatása. A biológiának és az idegtudománynak a közös részterülete.

4 I. Az idegszövetet felépítő sejttípusok
a) idegsejtek (neuronok): 1012 sejt b) támasztósejtek (gliasejtek): 1013

5 Idegsejt általános felépítése
axondomb

6

7 Környéki idegrendszer
neuron Schwann-sejtek

8 (myelinhüvely) (a ganglionokban a pszeudounipoláris neuronok körül)

9 Központi idegrendszer

10 (myelinhüvely) (segítenek a NYP fenntartásában)

11

12

13

14 II. Elemi idegjelenségek

15 Nyugalmi membrán potenciál
Az ingermentes élő sejt membránjának külső és belső felszíne között kialakuló potenciálkülönbség (feszültség). Értéke általában -20 és -100 mV, emberi idegsejtekben -60 és -100 mV közötti, tk-ben az átlag szerepel: -90 mV Ioncsatornák: Na-K pumpa: 3 Na+ ki, 2 K+ be szivárgó K+-csatorna>szivárgó Na+-csatorna

16

17

18 Helyi válasz A posztszinaptikus membránokon nem jellemzőek a gyors Na+-csatornák. Ezért ezeken (és általában az idegsejtek sejttestén) ún. helyi potenciálok (HP) jönnek létre. Axonon is létrejöhet, ha az impulzus küszöbérték alatti

19

20 Akciós potenciál A több ponton kialakuló helyi potenciálok összegződnek a sejttesten, és ha eredőjük eléri az axondombon található gyors (feszültségfüggő) Na+-csatornák ingerküszöbét, akkor ott AP generálódik, és végigfut az axonon. Az inger erősségét az AP-k frekvenciája kódolja (digitális jel), az amplitúdó állandó. Gyorsan terjed, akár 100 m/s.

21

22 Idealizált akciós potenciál fázisai

23 Ionáramlás az AP során Tehát a nyugalmi potenciál visszaállása a túllövés után nem a Na-K pumpának köszönhető, hanem annak, hogy a sejten kívüli térbe kijutott K-ionok egy része eldiffundál, így a sejten kívüli tér pozitív ionokat veszít, tehát a sejt belseje relatíve kevésbé lesz negatív, a potenciálkülönbség csökken. Az ionpumpák az AP lezajlása után megkezdik az eredeti ionkoncentrációk helyreállítását.

24 Különféle spike típusok
Examples of different patterns of action potential firing in response to a current step, recorded in interneurons in slices of mouse PC using the whole-cell patch clamp technique. A, Fast-spiking cell in Layer III. B, Late-spiking cell in Layer I. C, Irregular-spiking cell in Layer III. (Suzuki and Bekkers, unpublished data.)

25 Különféle spike típusok (Izhikevich modell)

26 Szinapszisok Kb 1000 synapsis/neuron
A legtöbb szinapszis a dendritek és az axonok között van, de a sejttestek között is lehet. Az idegsejt kapcsolódhat más típusú sejttel is (pl. ideg-izom, ideg-mirigy szinapszis).

27 Elektromos szinapszis
A két sejt nagyon szorosan (2-3 nanométer) illeszkedik A konnexonokon át ionok és kis molekulák szabadon áramolhatnak Nagyon gyors az ingerületátvitel, mindkét irányban végbemehet Kevésbé szabályozható Gerinctelenekben elterjedtebb, a gerincesekben a szívizom sejtjei között tipikus. konnexonfehérjék

28 Kémiai szinapszis

29

30

31 Kémiai szinapszis Az axon terminálban a hólyagok az érkező akciós potenciál hatására a preszinaptikus sejtmembránnal fúzionálva tartalmukat a szinaptikus résbe ürítik Mintegy 0.5 millisecundumos késéssel a neurotranszmitter molekulái a posztszinaptikus membrán receptoraihoz kötődnek (pl. lassú Na+-csatornákhoz) Ennek hatására a posztszinaptikus neuronban hipo-, vagy hiperpolarizáció keletkezik

32 Drogok hatásmechanizmusa
pszichostimulánsok (élénkítő szerek) hipopolarizálnak (ld. ábra) depresszánsok (nyugtatók) hiperpolarizálnak noradrenalin, vagy dopamin

33 Correndum Az előadáson lehet, hogy rosszul mondtam, de az ábrán jól szerepel (ld. előző dia): a kokain nem serkenti, hanem gátolja az ingerületátvivő anyag felvételét a preszinaptikus axonba. Ezért az ingerületátvivő anyag a szinaptikus résben marad, és folyamatosan ingerli a posztszinaptikus sejtet.

34 III. Idegsejtek hálózatai

35 Reflexív, pl. patella reflex

36 Az idegek szerkezete Minden perifériás ideg sok, párhuzamos lefutású axonból áll Az axonokat szigetelő réteg veszi körül, melyet a glia biztosít Így gyorsabban terjedhet az ingerület

37 A kétéltű és az emlős látórendszer

38 Jobb szem, horizontális metszet, felülnézet!
sárga folt

39 Az okuláris dominancia oszlopai
Az egyik szembe radioaktív nyomjelző anyagot fecskendezünk A neuronok az agyig szállítják a nyomjelzőt Minél később adjuk be a nyomjelzőt, annál inkább kirajzolja az illető szemhez tartozó okuláris dominancia oszlopokat

40 Kezdetben a mindkét szemből megegyező látási információk a térdestest felől közvetítő neuronokon keresztül az agykéreg azonos területére vetülnek Csak vizuális információ hatására fejlődnek ki később a dominancia oszlopok

41 IV. A tanulás elemi formái

42 Az Aplysia (tengeri nyúl) tanulása
valójában tengeri meztelencsiga

43

44 helyváltoztatás

45 legelés

46 A tanulás formái Habituáció: ismételt, nem káros ingerlés hatására egyre gyengébb válaszreakció (pl. egy állat hozzászokhat a zajhoz) Szenzitizáció: káros inger után az állat egyéb ingerre is túlérzékennyé válik Klasszikus kondicionálás: a környezet „jósló” eseményeinek felismerése (Pavlov)

47 Habituáció a csigában Reflex: a kopoltyúk és a szifon a szifon érintésére visszahúzódnak Ezt egy egyszerű reflexív teszi lehetővé 10-15 érintés után a válasz erősen csökken Egyre kevesebb neurotranszmittert bocsát ki a szifon érzékelő sejtje a motor neuron felé mert a Ca- csatornák inaktiválódnak

48 Szenzitizáció a csigában
Habituált állatra kellemetlen ingert mérünk (pl. fejbe vágjuk) Utána a szifont érintő gyenge ingerre is erősebben reagál Ez a facilitátor neuron hatására történik A facilitátor axon terminálisa úgy hat a szifon érzékelő sejt terminálisára, hogy ennek hatására az több transzmittert bocsát ki

49 Klasszikus (pavlovi) kondicionálás
A feltételes inger mindig megelőzi a feltétlent A feltétlen ingerre öröklött reflex a válasz A feltételes ingerre adott válasz tanult Pl. kutya – csengő (Pavlov) – étel

50 Klasszikus kondicionálás a csigában
A gyenge feltételes inger a szifonra hat A feltétlen inger pl. a farokra mért ütés A kettő között rövid időnek kell eltelnie (1-2 s) Többszöri ismétlés hatására már a szifon enyhe érintése is erős visszahúzást eredményez A szifon érzékelő sejt axonjában egy bizonyos molekulát mindkét inger aktívabb állapotba hoz: a két inger konvergenciájának molekuláris alapja

51 Kondicionálás és szenzitizáció
Szenzitizációról akkor beszélünk, amikor a facilitátor neuron CSAK a feltétlen inger hatására aktiválódik, majd ez bizonyos változást eredményez az érzékelő sejtben Kondicionálás alatt az érzékelő sejtben egy köztianyag szintje a feltételes inger hatására már jóval nagyobb a szokottnál, még a feltétlen inger megérkezése előtt! A köztianyag aktivációja nagyobb, ha a feltételes inger érkezik előbb (kondicionálás), mint ha fordítva (szenzitizáció)

52 Az operáns kondicionálás
Skinner elmélete Az állat viselkedési repertoárjában meglévő elemek közül bizonyosokat jutalmazással megerősítünk Ennek az elemnek a gyakorisága növekszik Majd ehhez egy újabb viselkedési elemet hozzákapcsolhatunk Bonyolult viselkedés-sorozatok alakíthatók ki (pl. cirkuszi mutatványok) Hasonló a genetikai variáció természetes szelekciójához (analógia) Emberben is működik (gyakran nem tudatosul)

53 Hosszú távú memória A szinapszisok megváltozásán alapszik
Új fehérjék szintézisét igényli A farok tartós ütlegelése hosszú távú szenzitizációt eredményez A facilitátor neuron által kibocsátott transzmitter (a szerotonin) szövettenyészetben így hat az érzékelő sejtre Epigenetikai változást indukál: a szinapszis szerkezete megváltozik

54 Ajánlott irodalom John Maynard Smith: Kulcskérdések a biológiában. Gondolat, 1990 George C. Williams: A pónihal lámpása. Kulturtrade Kiadó, 1997 John Maynard Smith és Szathmáry Eörs: A földi élet regénye. Vince Kiadó, 2000

55 Hasznos linkek http://en.wikipedia.org/wiki/Neurobiology
Animációk, tutorialok: Aplysia idegrendszer: