1

1 2

Organizácia centrálneho nervového systému• CNS = mozog + chrbtová miecha- miecha je segmentálne rozdelená podľa stavcov, je však kratšia ako chrbtica- napriek tomu miechové nervy odstupujú z chrbtice vo výške príslušných stavcov- spinálny nerv obsahuje aferentné vlákna zo zadných koreňov aj eferentné vlákna z predných koreňov – je to teda zväzok nervových vlákien s rôznou funkciou aj smerom priebehu

•PNS•Somatickýriadi predovšetkým kostrové svalstvo a vedie aferentné signály zo zmyslových buniek•Autonómnyriadi najmä obehovú sústavu a vnútorné orgány

•Sympatikus •Parasympatikus•Enterický

•Črevná motilita a sekrécia

3 4

vermis

Occipital LobeThalamus

Corpus callosum

Hypothalamus

Fornix

Anterior commissure

Optic nerve

4th ventricle

Posterior commissure

pyramid

Mammillary body

Quadrigeminal cistern

5

prozencefalontelencefalon (mozgové hemisféry = paleokortex, archikortex, neokortex, corpus striatum; bulbi olfactorii)diencefalon (epitalamus, talamus, hypotalamus)mezencefalontektum (corpora quadrigemina), tegmentumrombencefalonmetencefalon (časť predĺženej miechy, cerebelum, pons)myelencefalon (časť predĺženej miechy)

Mozgový kmeň = P + M + R, dýchacie a kardiovaskulárne centrum, u človeka - sací r., r. slinenia, prehĺtania, sekrécie žalúdočnej a pankreatickej šťavy a vracaniaRetikulárna formácia (RF)zostupný systém RFfacilitačná oblasť (zvyšuje dráždivosť miechových centier somatických reflexov, je aktivovaná statokinetickým receptorom, vestibulárnym mozočkom, kolaterálami špecifických senzorických dráh, mozgovou kôrou)inhibičná oblasť (tlmí reflexný tonus extenzorov a úmyselné pohyby, je aktivovaná spinálnym mozočkom, bazálnymi gangliami, mozgovou kôrou)retikulárny aktivačný systém (RAS) – prebieha vejárovito do celej mozgovej kôry, udržiava aktivačnú úroveň mozgovej kôry (stav bdelosti)

6

Kompartmenty mozgu

Nie je jasné, či sa jedná o vývinovo alebo vývojovo ranné štádium:

2

7

- všeobecne platí, že ontogenéza do je do určitej miery opakovaním fylogenézy- toto tvrdenie však nie je možné celkom generalizovať- ontogenéza niektoré štádia fylogenézy preskakuje, alebo sa uberá inou cestou

Fylogenetický vývoj CNS je determinovaný:- zmenami vonkajšieho prostredia organizmu- nutnosťou prispôsobiť regulačné mechanizmy organizmu stále komplikovanejšej štruktúre

Ontogenetický vývoj CNS sa riadi princípmi vývoja trubicovej nervovej sústavy s výraznou akceleráciou cefalizácie a kortikalizácie.

8

Vývin ľudského mozgu

2. mesiac: svalové kontrakciereakcie na taktilné podnety

9

3. mesiac:- pohyby dolných a horných kočatín, úst a hlavičky6.-8. mesiac: - reakcie na taktilné, akustické, vizuálne a chuťové podnety- schopnosť učiť sa t.j. vytvárať podmienené reflexy, začiatok komunikácie matky s plodom, citové zážitky 10

- hmotnosť mozgu novonarodenca je cca 400 g, asi 10% hmotnosti tela- mozog je anatomicky aj funkčne nezrelý, na jeho povrchu sú len hlavné brázdy a ryhy- počet nervových buniek je takmer konečný, ale ich vývin nie je ukončený- vetvenie periférnych nervov taktiež nie je úplné- po narodení dieťa rozoznáva iba svetlo a tmu a hrubé tvary- nie je vyvinuté nervové riadenie okohybných svalov (škúlenie)- na konci novorodeneckého obdobia (1. mesiac) sa však dieťa dokáže uprene dívať a vyvíja sa čuch a chuť, od druhého týždňa začína výrazne rozlišovať hlas matky, hmatové vnímanie je málo vyvinuté, až na konci 3. mesiaca dojča reaguje napr. na pomočenie- počas dojčeneckého obdobia (2.-12. mesiac) mozog rastie a koncom prvého roku má dvojnásobnú hmotnosť (cca 800g)- obsah vody v mozgu sa znižuje a nervové bunky dozrievajú- rozvoj motoriky a verbálnej komunikácie, nepodmienené reflexy sú nahradzované činnosťou mozgovej kôry a podmienenou reflexnou činnosťou- od 4. mesiaca majú stále väčší význam vnemy, konkrétne pocity sa stávajú vlastnou skúsenosťou- v troch rokoch je hmotnosť cca 1200g, dieťa si uvedomuje svoju osobnosť a spoločenské okolie, začína rýchly rozvoj jemnej motoriky, reči a hry

11

Existuje názor, že 50% kapacity mozgu dieťaťa sa vybuduje

počas prvých 5-6 rokov života

Ideálne obdobie na rozvoj funkcií:

nervové prepojenia sa vytvárajú až do konca

života!!!

12

- v predškolskom veku rastie mozog už len málo, prebieha rýchly rozvoj jemnej motoriky

- u 6 ročných detí dosahuje jeho hmotnosť dolnú hranicu hmotnosti mozgu dospelého človeka (1250g)

- hemisféry sú rozbrázdené, výbežky neurónov sa vetvia, končí sa myelinizácia periférneho nervstva

- zdokonaľovanie syntézy a analýzy, dieťa začína rozlišovať medzi hovoreným slovom a tým čo si myslí

- v puberte sa zväčšujú najmä čelové laloky mozgu a jeho hmotnosť je 1400g

- zlepšuje sa pohybová koordinácia

- vrcholí zmyslové vnímanie, najmä zrakové (preto sa doporučujú názorné vyučovacie pomôcky)

- hmotnosť mozgu sa zvyšuje do 30 rokov

- hmotnostný priemer u dospelých osôb je 1300-1500g

- morfologická stavba je skončená, ale zdokonaľuje sa analytická a syntetická činnosť

- od 50 rokov sa hmotnosť mozgu mierne znižuje

3

13 14

prozencefalontelencefalon (mozgové hemisféry = paleokortex, archikortex, neokortex, corpus striatum; bulbi olfactorii)diencefalon (epitalamus, talamus, hypotalamus)mezencefalontektum (corpora quadrigemina), tegmentumrombencefalonmetencefalon (časť predĺženej miechy, cerebelum, pons)myelencefalon (časť predĺženej miechy)

Mozgový kmeň = P + M + R, dýchacie a kardiovaskulárne centrum, u človeka - sací r., r. slinenia, prehĺtania, sekrécie žalúdočnej a pankreatickej šťavy a vracaniaRetikulárna formácia (RF)zostupný systém RFfacilitačná oblasť (zvyšuje dráždivosť miechových centier somatických reflexov, je aktivovaná statokinetickým receptorom, vestibulárnym mozočkom, kolaterálami špecifických senzorických dráh, mozgovou kôrou)inhibičná oblasť (tlmí reflexný tonus extenzorov a úmyselné pohyby, je aktivovaná spinálnym mozočkom, bazálnymi gangliami, mozgovou kôrou)retikulárny aktivačný systém (RAS) – prebieha vejárovito do celej mozgovej kôry, udržiava aktivačnú úroveň mozgovej kôry (stav bdelosti)

15 16

Nervový systém je ektodermálneho pôvodu

17

Faktory skorej morfogenézy

- Kyselina retinová – vitamín A – je endogénny transformer a extermne podávaná má teratogénne účinky - ak sa žabie embryio ovplyvňuje KR počas vývinu, jednotlivé elementy hlavy odbúdajú

- Fibroblast growth factor – overexpresia – strata hlavových komponentov - mutácia FGF receptora – nedostatočný vývin posterialnej časti CNS

- Wnt rodina – glykoproteíny pôsobiace cey Wnt/beta catenín dráhu – ich overexpresia antagonizuje anteriálny vývin a podporujú posteriálny vývin – modely: žaba, kuracie embryo, ryby a myšie embryá

18

4

Sonic hedgehog (Shh) Bone morphogenetic protein (BMP) families

Wingless-related integration site

20

Rat axónov- Segmenty- Krátke a vdialené signalizácie- Multifunkčné

- Netrin- Semaphorin- Slit- Ephrin

- Wnt- Vascular endothelial growth factor- Hedhehog- Bone morphogenetic protein

21

Komparatívnaneuroanatómia

22http://brainmuseum.org/sections/index.html

Počas fylogenézy sa zväčšuje veľkosť aj komplexnosť mozgu

23http://brainmuseum.org/sections/index.html 24http://brainmuseum.org/sections/index.html

5

25 26

27

NS stavovcov:centrálna časť – mozog a miecha

periférna časť – senzorická, autonómna a motorická zložka

Miecha:kanálik, sivá hmota, biela hmota,

dorzálne stĺpce(interneuróny), ventrálne stĺpce(eferentné neuróny –svaly a útrobné orgány), dorzálne gangliá(senzorické neuróny)

28

29

Ľudský nervový systém:– 31 párov nervov

Rozdelené na cervikálne, torakálne, lumbálne a sakrálne

– inervácia je segmentovaná

– miecha končí v oblasti stavca L1

– cauda equina30

6

31

Miechové reflexy

• Programované stereotypické reakcie ako odpoveď na stimuly

• Najjednoduchším reflexom je monosynaptický napínací reflex

• Pri monosynaptickom reflexe nastáva jediný synchrónny výboj a odpoveďou je jediný zášklb

• receptormi sú svalové vretienka a šľachové telieska

32

Polysynaptické miechové reflexy

• polysynaptický reflexný oblúk vzniká zapojením viacerých interneurónov, má zložité vetvenie a tendenciu k následným výbojom a časovému

rozloženiu

• Príklady: extenzorový reflex, flexorový reflex

• Sú modulované činnosťou CNS

33 34

Rexed’s Lamina

35

Tri oddiely mozgového kmeňa

•stredný mozog

•most

•predĺžená miecha

36

Hlavné komponenty mozgového kmeňa

Senzorické ascendentné dráhy (dorzálne) Motorické descendentné dráhy (ventrálne) Cerebelárne dráhy Kraniálne nervy Central pattern generators: rytmické

žuvanie, dýchanie, regulácia krvného obehu, jemné vyvažovanie reflexov

Modulačné systémy: locus coeruleus, raphe & substantia nigra

7

37

- vo vnútornej strane mozgového kmeňa sa nachádza retikulárna formácia (RF)

- RF má difúzny charakter a najviac štrukturovaná je v strednom mozgu, kde sa nachádzajú retikulárne jadrá

- neuróny RF majú veľmi dlhé dendrity a axóny sa rozdeľujú aspoň na dve vetvy z ktorých sa odpájajú početné kolaterály. Takáto organizácia umožňuje veľké množstvo interakcií (u cicavcov môže každý neurón retikulárnej formácie prímať vstup zo 4000 iných neurónov a byť synapticky spojený s 25 000 tisíc inými neurónmi)

- RF je významnou zložkou v pohybovej koordinácii (zostupný retikulárny signál), lebo je v úzkom spojení s motorickými dráhami mozgového kmeňa a prednej časti miechy. Pôsobí ako prevodová sústava medzi vyššími motorickými centrami v predĺženej miechy a chrbtovej mieche. Riadi miechové reflexy tým, že ich zosiluje alebo tlmí ich priebeh podľa toho ako si to vyžaduje udržanie polohy alebo vykonávanie určitého pohybu.

- u človeka je RF nevyhnutná na udržanie vzpriameného postoja, u cicavcov má dôležitú úlohu aj smerom hore (aferentným smerom), lebo vyvoláva aktiváciu vyšších centier v kôre (vzostupný retikulárny aktivujúci systém – RAS)

38

Bazálne a postranné časti myelencefala, metencefala amezencefala okolo IV. mozgovej komory a mozgového kanálu tvoria štrukturálne a funkčne jednotný útvar –

preto sa súhrnne nazývajú tegmentum.

Tegmentum ako bazálna centrálna štruktúra zahrňuje rôzne oblasti jadier (jadrá V., VI.,VII. a čiastočne VIII.

hlavového nervu) a početné nervové zväzky (pedunculi cerebri). Je tam tiež uložená RF.

V obmedzenom zmysle slova sa tegmetum používa ako tegmentum stredného mozgu.

39

optic tract

optic nerve

hypothalamus

optic chiasm

middle cerebellar peduncle

trigeminal nerve

vestibulocochlear nerve

flocculus

cuneate tubercle

inferior olivary nuclear complex

anterior median fissure pyramid

pons

cerebral peduncle

Laterálny pohľad na mozgový kmeň

40

Middle cerebellar peduncle

Superior colliculus

Inferior colliculusCerebral peduncle

Superior cerebellar peduncle

Inferior cerebellar peduncle

Medulla

4th ventricle

Posteriárny pohľad na mozgový kmeň

41

Základné princípy senzorických systémov

Fyzikálny stimulus --> transdukcia --> vnímanie– senzorické receptory --> jadrá v mozgovom kmeni a talame --

> kôra a zase naspäť

Zakódovanie modality, polohy, intenzity a dĺžky trvania

Johannes Muller, 1826: “Law of specific nerve energies”

Recepčné oblasti: senzorická oblasť, kde dôjde k excitácii bunky

Ľavá strana kôry reguluje opačnú stranu senzorických oblastí

Mapovanie senzorických oblastí do neurálnych oblastí nie je lineárne– rozhodujúca je denzita receptorov

42

Tractus spinothalmicus

- axóny buniek zadného rohu miechy prechádzajú v mieche na druhú stranu prednou komisúrou a pokračujú do predného bočného povrazca

- po prechode miechou sa vlákna dostávajú do predĺženej miechy, mosta a cey stredný most do talamu

- pri prechode stredným mozgom si vlákna zachovávajú somatotopické usporiadanie

- axóny vedúce vzruchy z receptorov dolných končatín sú umiestnené najdorzálnejšie, pod nimi sú vlákna z hrudníkovej oblasti a najventrálnejšie sú vlákna z horných končatín

- v talame sa vlákna končia v vo ventrobazálnom komplexe, t.j. nucleus ventralis posterolateralis a nucleus ventralis posteromedialis

- niektoré vlákna prichádzajú v talame k intralaminárnym jadrám talamu (nucleus centrális lateralis) a k jadrám tzv. zadnej skupiny

- projekcie do ventrobazálneho komplexu sú somatotopicky usporiadané

- v talamových jadrách sa začína posledný neurón spinotalamovej dráhy, ktorý sa končí pri gyrus postcentralis

8

43 44

Tractus spinobulbothalamicus

- vzostupné kolaterály myelinizovaných vlákien zadného koreňa prebiehajú kraniálne bez prerušenia v zadných povrazcoch až do predĺženej miechy

- v predĺženej mieche tvoria synapsy s bunkami nucleus gracilis a nucleus cuneatus

- jemná brázda na povrchu miechy rozdeľuje vlákna zadného povrazca na dve časti, mediálnu časť – fascikulus gracilis, laterálna časť – fascikulus cuneatus

- v mediálnom zväzku prebiehajú vlákna z hrudníkových a krížových zadných koreňov

- dráha zadných povrazcov sprostredkúva informácie zo svalov, šliach, kĺbov a hĺbkových tkanív do CNS

- druhý neurón tractus spinobulbothalamicus tvoria neuróny v nucleus gracilis a cuneatus. Ich axóny tvoria mohutný zväzok – lemniscus medialis.

- vlákna lemniscus mediális sa dostávajú oblúkom cez laterálnu časť stredného mozgu k bunkám nucleus ventralis poterolateralis talamu.

- je tu somatotopické usporiadanie

- vlákna napokon končia v parietálnom laloku mozgovej kôry

45

Dorsal Column/Medial Lemniscal system

http://cas.bellarmine.edu/tietjen/HumanBioogy/central_nervous_system.

•Secondary neuron is in brainstem: nucleus gracilis and cuneatus=dorsal column nuclei

•Output of dorsal column nuclei crosses midline and forms recognizable bundle: medial lemniscus

•Medial lemniscus fibers synapse in the thalamus in the ventroposterior nuclei

•Thalamic axons synapse in primary somatosensory cortex in several somatotopic maps with some segregation of submodalities

Tractus spinobulbothalamicus

46

senzorický kortex

psychlops.psy.uconn.edu/ eric/pics/homunc.gif

47