![Page 1: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/1.jpg)
NeurokognitywistykaWYKŁAD 2
Podstawowe elementy układu nerwowegoRozwój i ewolucja układu nerwowego
Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje
Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski
Uniwersytet Kardynała Stefana WyszyńskiegoInstytut Biologii Doświadczalnej PAN
![Page 2: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/2.jpg)
Ośrodkowy układ nerwowyowadów (zwoje i nerwy je łączące) znajduje się po stronie brzusznej
Siateczkowaty (rozsiany) układ
nerwowy stułbi
Każdy układ nerwowy składa się ze specyficznych komórek pobudliwych – neuronów, połączonych w system przetwarzający bodźce na reakcje. Różne typy zwierząt wytworzyły odmienne typy układu nerwowego.
![Page 3: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/3.jpg)
W procesie ewolucjineurony powstały tylko raz
● Wykazano, że ekspresja ponad 200 genów występuje w neuronach wszystkich zwierząt, a kilkanaście jedynie w neuronach i że neurony zawsze powstają z przekształconych komórek ektodermy.
● Zatem przekształcenie komórek ektodermy w neurony wymagało stworzenia nowego wzorca ekspresji genów, a także wytworzenia szeregu nowych genów.
● Pozwala to twierdzić, że neurony powstały tylko raz w toku ewolucji.
● Jednak homologi niektórych genów charakterystycznych dla neuronów występują również w drożdżach i u roślin, a więc u zwierząt pełnią one nowe funkcje.
![Page 4: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/4.jpg)
Co odróżnia neuron od innych komórek?
● 1. Tylko neurony i komórki mięśniowe produkują białko („mają ekspresję białka”) zwane kanałem sodowym napięciowo zależnym. To białko tworzy kanał umiejscowiony w błonie komórkowej, który normalnie jest zamknięty, a otwiera się pod wpływem zmniejszenia różnicy potencjału między komórką a otoczeniam (depolaryzacji). Aby kanał się otworzył, depolaryzacja musi przekroczyć pewną progową wielkość.
● 2. Neurony nigdy się nie dzielą. Powstają w wyniku podziałów komórek macierzystych układu nerwowego. W wyniku tak zwanych podziałów asymetrycznych powstaje nowa komórka macierzysta i neuron, komórka która nigdy więcej się nie dzieli.
● 3. Neurony mają ogromnie rozbudowane wypustki cytoplazmatyczne – dendryty i akson.
![Page 5: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/5.jpg)
Dwa rodzaje komórek złożonego układu nerwowego
● Neurony (komórki nerwowe,
neurocyty) – wyspecjalizowane
komórki odbierające, przetwarzające
i przekazujące pobudzenia
(przetwarzające informacje).
● Komórki glejowe: astrocyty,
oligodendrocyty, ependymocyty i
mikroglej. Występują w
zcentralizowanych układach
nerwowych. Funkcje troficzne,
izolacja aksonów, zwalczanie
zakażeń, usuwanie martwych
komórek. Jest ich 10x więcej, niż
neuronów
![Page 6: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/6.jpg)
Ciało neuronu (perikarion)
Ciała neuronów mogą mieć
bardzo różną wielkość i kształt.Małe neurony mają średnicę ciała mniejszą
niż 4 µm (najmniejsze są komórki ziarniste
móżdżku), a duże do 135 µm (największe są
motoneurony rdzenia kręgowego) .
Elementami
charakterystycznymi
neuronów są ziarnistości
Nissla (skupiska
rybosomów) i neurofibryle
(elementy szkieletu neuronu).
![Page 7: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/7.jpg)
Drzewko dendrytyczne
Na dendrytach widoczne są kolce dendrytyczne. Na nich umiejscawia się
większość synaps - struktur przy pomocy których neurony się komunikują.
![Page 8: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/8.jpg)
Akson przenosi informację do odległych struktur
Neuron, jego dendryty i akson (neuryt, wypustka osiowa)
![Page 9: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/9.jpg)
Depolaryzacja wzgórka aksonalnego prowadzi do powstania potencjałów czynnościowych (iglicowych), generowanych na zasadzie „wszystko albo nic”, które
przekazywane są wzdłuż aksonu do jego zakończeń.
![Page 10: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/10.jpg)
Budowa i działanie synapsy chemicznej
Impuls nerwowy dochodzący do zakończenia aksonu powoduje otwarcie
kanałów wapniowych w błonie presynaptycznej.
Napływ jonów wapnia do komórki sprawia, że obecne tam pęcherzyki
synaptyczne sklejają się w tym miejscu z błoną komórkową i uwalniają
swoją zawartość (neurotransmiter).
Neurotransmiter łączy się z białkami specyficznie go wiążącymi
(receptorami), co sprawia, że otwierają się lub zamykają
kanały jonowe w błonie postsynaptycznej. Zmienia to wielkość
potencjału na błonie komórkowej (postsynaptycznej).
![Page 11: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/11.jpg)
Neuroprzekaźniki
● Pobudzeniowe – glutaminian/asparaginian; acetylocholina (motoneurony);
● Hamulcowe – kwas gamma-aminomasłowy (GABA), glicyna i tauryna.
● Neuromodulatory - noradrenalina, dopamina, serotonina, acetylocholina.Neuromodulatory mogą być wydzielane także poza synapsami. Także ich receptory mogą się znajdować poza synapsami.
![Page 12: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/12.jpg)
W większości struktur nerwowych neurony są ułożone w sposób wysoce zorganizowany.
Przekrój przez hipokamp, rysunek Ramona y Cajala
![Page 13: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/13.jpg)
Ile jest neuronów w mózgu?
● Trudności techniczne liczenia: skomplikowany kształt i ogromna liczba neuronów, nierównomierna gęstość neuronów w różnych strukturach.
● Wielka zmienność międzyosobnicza (u człowieka nawet dwukrotna różnica liczby neuronów mieści się w zakresie fizjologii). Liczba ta zależy od czynników genetycznych (86%), i czynników środowiskowych (11%).
● Oszacowania bardzo się zmieniały w ciągu ostatnich 100 lat (u człowieka podawano wartości od 1 do 200 miliardów neuronów).
● Obecnie przyjmuje się, że w mózgu człowieka jest około 80 miliardów neuronów, z tego w korze mózgu 20 miliardów.
● U psa czy średniej wielkości małpy jest prawdopodobnie 10x mniej neuronów niż u człowieka, u szczura 100-1000 razy mniej.
● Komórek glejowych (głównie oligodendrocytów) jest prawdopodobnie 10x więcej, niż neuronów.
![Page 14: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/14.jpg)
Czy neurony mózgu wymierają w ciągu życia z przyczyn naturalnych?
● Pierwszy tak twierdził Hodge (1894)● Był to długo utrzymujący się dogmat, oparty na wynikach badania
błędnie dobranego materiału (przypadkowe patologie są bardziej prawdopodobne przy dłuższym czasie życia).
● Obecnie uważa się, że neurony NIE MUSZĄ wymierać wraz z upływem czasu. Do końca długiego życia możemy mieć niezmienioną liczbę neuronów, pod warunkiem nie zaistnienia patologii (urazy, wylewy, choroby nerek, wątroby, cukrzyca, choroby zakaźne).
● Wyjątkiem są 3 nieduże populacje neuronów (motoneurony, neurony Purkiniego w móżdżku, neurony dopaminergiczne), bardzo ważnych dla kontroli ruchu. Tak więc, kontrola ruchów (lecz nie sprawność umysłowa) może być na starość osłabiona z przyczyny naturalnego wymierania neuronów.
![Page 15: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/15.jpg)
Struktury mózgu ssaków, w których nowe neurony są generowane, a stare wymierają przez całe życie.
Zawój zębaty hipokampa (DG) i strefa okołokomorowa komór bocznych (SVZ)
stale generują nowe neurony. Z SVZ młode neurony wędrują do opuszek
węchowych (OB), gdzie wykształcają się z nich interneurony.
![Page 16: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/16.jpg)
Prototypowy układ nerwowy kręgowcówobserwujemy u lancetnika
(strunowiec, ale jeszcze nie kręgowiec).
U lancetnika odpowiednik kresomózgowia kręgowców to nieparzysty
pęcherzyk węchowy. Jest tylko jedno oko, prawdopodobnie
odpowiednik szyszynki. Główną częścią mózgu jest tyłomózgowie, a
rdzeń kręgowy ma masę większą od mózgu.
Lancetnik jest
niewielkim
(3-5 cm) zwierzęciem
żyjącym w płytkich
wodach morskich
i żywiącym się
planktonem
![Page 17: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/17.jpg)
Rekin wielorybi
Mózg rekina jest niewielki,
ale ma już 5 zasadniczych części,
wyróżnianych w mózgu
wszystkich kręgowców:
Rekiny mają dobry wzrok, węch, czucie
skórne i wibracji oraz elektrocepcję.
Dalekosiężna nawigacja.
Wędrówki ryb łososiowatych.Mózg rekina składa się
z tych samych 5 podstawowych
części, co mózg ssaków.
![Page 18: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/18.jpg)
Przekroje przez przodomózgowie płaza i gada
![Page 19: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/19.jpg)
Ptaki i ssaki pochodzą z odrębnych linii ewolucyjnych gadów
Drapieżny dinozaur,
praprzodek ptaków
![Page 20: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/20.jpg)
PTAKI
Najmniejszy współcześnie żyjący ptak - koliber Mellisuga helenaeMasa ciała – 2.3 g, długość ciała 58 mm
Caudipteryx Archeopteryx litographicus 208-144 mln
Ichtyornis victor 93-73 mln
W ewolucji ptaków widać wyraźną tendencję do miniaturyzacji.Archeopteryx był wielkości gołębia, a był mniejszy od swoich przodków,
opierzonych gadów, natomiast większy od Ichtyornisa.
Obecnie ponad 80% żyjących gatunków ptaków jest mniejsza od Archeopteryxa.
![Page 21: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/21.jpg)
Mózg ptaka
Proporcjonalnie do masy ciała,
mózgi ptaków nie są mniejsze od mózgów ssaków.
Szczególnie duże są mózgi krukowatych i papug.
Mózgi ptaków są jednak inaczej zbudowane.
![Page 22: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/22.jpg)
Ptasi móżdżek?
Ptaki, inaczej niż ssaki, znacznie rozwinęły boczną część kory. Dużymóżdżek umożliwia im sprawną koordynację ruchów. Rozwinięte są też struktury mózgu związane z pamięcią przestrzenną.
![Page 23: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/23.jpg)
Zadziwiające zdolności ptaków● Nawigacja na znaczne odległości, z trafianiem do tych samych
miejsc;● Zapamiętywanie położenia tysięcy kryjówek pokarmu;● Papugi – sensowne używanie dźwięków (słów)● Krukowate – przewidywanie odległych skutków (łupanie
orzechów przy pomocy samochodów), przewidywanie intencji innych osobników (złodziejstwo), wytwarzanie narzędzi.
Szarytka (sikora uboga) Wrona nowokaledońska
![Page 24: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/24.jpg)
Cynodonty – gadzi przodkowie
ssaków (ok. 250 mln lat temu)
![Page 25: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/25.jpg)
Hadracodium wuiproto-ssak sprzed 195 mln lat
Jeden z najstarszych gatunków o cechach pośrednich między gadami i ssakami.
Ważył zaledwie 2 gramyDługość czaszki 12 mm, mózg proporcjonalnie bardzo duży.
Problem: Jak zmniejszając ciało nie zmniejszyć mózgu, i jednocześnie poprawić sprawność reakcji?
![Page 26: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/26.jpg)
Hipotezy na temat „siły sprawczej” zmniejszenia rozmiarów ssaków
● Presja drapieżnicza
ewoluujących równolegle
dinozaurów (które gwałtownie
się rozprzestrzeniły po
„wielkim wymieraniu
gatunków” ok. 200 mln lat
temu)
● Zbyt wysoka temperatura
środowiska, stałocieplność
ssaków
![Page 27: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/27.jpg)
Drzewo rodowe ssaków (na podstawie badań paleontologicznych i molekularnych)
Tylko trzy spośród
kilkudziesięciu
linii ewolucyjnych
ssaków
dożyły do dziś.
![Page 28: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/28.jpg)
NAJCZĘŚCIEJ WYMIENIANE MODYFIKACJE ODRÓŻNIAJACE WSPÓLNEGO PRZODKA SSAKÓW OD GADÓW
● ZMIENIONA BUDOWA ŁUKU ŻUCHWOWEGO I POWSTANIE KOSTEK UCHA SRODKOWEGO
● ZĘBY ŻUJĄCE● USTAWIENIE KOŃCZYN POD TUŁOWIEM● OBECNOŚĆ WŁOSÓW● OBECNOŚĆ GRUCZOŁÓW MLECZNYCH● SZEREG ZMIAN W MÓZGU I JEGO
POWIĘKSZENIE
![Page 29: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/29.jpg)
Zależność rozmiarów mózgu od rozmiarów ciała u gadów i ssaków
Ssaki mają relatywnie 10-krotnie większe mózgi, niż
gady
![Page 30: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/30.jpg)
![Page 31: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/31.jpg)
5 cm
1cm1 cm
5 cm
1 cm
1 cm
WIELKOŚĆ I KSZTAŁT MÓZGU SSAKÓW
OPOSRYJÓWKA
JEŻ
PIES
CZŁOWIEK
SŁOŃ
![Page 32: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/32.jpg)
Ewolucja rozmiarów i budowy mózgu ssaków
U góry – rzeczywiste rozmiary mózgów myszy, makaka i człowieka.U dołu – obrazy tych mózgów po doprowadzeniu do tej samej długości. Widać
różnice w proporcjach części składowych
![Page 33: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/33.jpg)
Nerwy czaszkowe
● U wszystkich kręgowców występuje 12 par nerwów czaszkowych, zawsze tych samych i wychodzących z homologicznych miejsc u podstawy mózgu.
● Kolory:● Biały –
czuciowe● Czerwony –
ruchowe● Żółty –
mieszane.
I - nerw węchowy
II - nerw wzrokowy
III - nerw okoruchowy
IV - nerw bloczkowy
V - nerw trójdzielny
VI - nerw odwodzący
VII - nerw twarzowy
VIII - nerw przedsionkowo ślimakowy
IX - nerw językowo-gardłowy
X - nerw błędny
XI - nerw dodatkowy
XII - nerw podjęzykowy.
![Page 34: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/34.jpg)
Twór siatkowaty – najstarsza struktura integrująca zachowanie
● Rozproszone komórki układu siatkowatego pnia mózgu odgrywają zasadniczą rolę w kontroli stanu pobudzenia i świadomości (kolor żółty –
część hamująca; brązowy - pobudzająca). Elementy tego układu istnieją u wszystkich kręgowców.
Twór siatkowaty to luźna grupa komórek ciągnącasię w grzbietowej częścipnia mózgu od rdzeniaprzedłużonego aż pomiędzymózgowie.
Poprzez swojepołączenia wstępujące izstępujące TS regulujezarówno pobudzeniewyższych struktur, jak itonus mięśni. Ma teżkluczowe znaczenie dlaregulacji snu i czuwania.
![Page 35: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/35.jpg)
Neuroprzekaźniki wpływające na poziom czuwania -podsumowanie
● Kolor zielony-noradrenalina (czuwanie) i serotonina (relaks)
● Kolor niebieski –dopamina (zadowolenie, rozkosz)
● Kolor różowy – oreksyna (stan czuwania)
● Ponadto na procesy uwagi silnie wpływa acetylocholina (koncentracja uwagi),także wydzielana przez jądra podstawy mózgu
![Page 36: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/36.jpg)
Reakcje obronne – zależność od istoty szarej pnia mózgu
Pobudzenie dolnej części –pasywne reakcje na zagrożenie (znieruchomienie, zwolnienie akcji serca, obniżenie ciśnienia)Pobudzenie górnej części –reakcje aktywne. Podniesienie ciśnienia krwi i częstotliwości pracy serca. Pobudzenie tylnej części –ucieczka. Pobudzenie przedniej części –atak obronny.
● Reakcje te są automatyczne,
wykonywane wcześniej, nim
zostaną uświadomione.
![Page 37: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/37.jpg)
Rola móżdżkuw regulacji ruchu
● Wykonanie nawet najprostszego ruchu wymaga wyliczenia jego trajektorii i przełożenia tego na sekwencję skurczów wielu mięśni.
● To właśnie móżdżek zarządza tą „logistyką ruchów”, a także utrzymaniem stabilnej postawy ciała.
● Jest on rodzajem „wewnętrznego dyrygenta”, który odmierza pożądany moment, długość i siłę skurczu każdego z mięśni.
● Móżdżek ma aż 30 mld neuronów(więcej niż kora), ale tylko 300 mln dróg wyjściowych, podczas gdy kora mózgu stukrotnie więcej.
![Page 38: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/38.jpg)
Podwzgórze
Podwzgórze jest niewielką strukturą (u człowieka 3,5 cm3) leżącą u podstawy mózgu. Nad nią leży wzgórze, od dołu związana jest z nim przysadka. Jest to najważniejszy ośrodek mózgu integrujący wydzielanie hormonów i zachowania zależne od nich, reakcje układu wegetatywnego, reakcje na stres i emocje.
![Page 39: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/39.jpg)
Układ nagrody● W ewolucji układ nagrody
wykształcił się, aby motywować osobnika do niektórych, bardzo ważnych dla przeżycia organizmu i gatunku zachowań.
● Układ nagrody aktywowany jest w sytuacjach skutecznego zaspokajania popędów (głodu, popędu seksualnego) a także w trakcie wykonywania innych, niepopędowych czynności, i zachowań (n.p. społecznych) pozytywnie wpływających na zdolność osobnika do przeżycia i pozostawienia płodnego potomstwa („fitness”).
Narkomania polega na chemicznym drażnieniu tych samych struktur , które drażnią szczury laboratoryjne przez naciśnięcie dźwigni i ma ten sam skutek.
![Page 40: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/40.jpg)
Lęk i wstręt.Ciało migdałowate
● Część korowo-przyśrodkowa
(pobudzająca; generacja lęku)
● Część podstawno-boczna
(hamująca; generacja strachu)
● Sygnały sensoryczne docierają do wzgórza a stąd bezpośrednio do ciała migdałowatego, które automatycznie „ocenia”, czy występuje zagrożeniedla bytu jednostki lub innych osób.
● Te same sygnały płyną do kory nowej, gdzie następuje ich obiektywna ocena i rozpoznanie.
Ciało migdałowate jest głownym
elementem systemu alarmowego.
W reakcji na napływające od
układów percepcyjnych sygnały
ciał migdałowate wyzwala emocje
towarzyszące reakcjom
obronnym. Jednocześnie
aktywuje podwzgórze, co
uruchamia wydzielanie hormonów
stresu przygotowując ciało do
walki lub ucieczki. (Joseph
LeDoux)
![Page 41: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/41.jpg)
KOLUMNY KOROWE:ZASADA BUDOWY MODUŁOWEJ
![Page 42: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/42.jpg)
Połączenia kory z czuciowymi jądrami wzgórza
![Page 43: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/43.jpg)
Różne układy czuciowe (percepcyjne) mają oddzielne receptory,drogi przewodzenia informacjii reprezentacje w mózgu
● Droga nerwowa, jaką
dotarło pobudzenie do
mózgu i struktury
aktywowane w wyniku
tego pobudzenia
określają psychiczne
odczucie rodzaju bodźca
(wrażenie wzrokowe,
słuchowe itd.)
![Page 44: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/44.jpg)
Homologia podstawowych okolic kory nowej
![Page 45: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/45.jpg)
Zawoje pozwalają zwiększyć powierzchnię kory mózgu bez zwiększania jego rozmiarów
![Page 46: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/46.jpg)
Zawoje skracają drogę włókien łączących odległe okolice
![Page 47: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/47.jpg)
Ewolucja mózgu przodków konia.
Przodkami wszystkich rzędów ssaków były gatunki niewielkie i o mało skomplikowanym mózgu.
Praprzodek naczelnych 55 mln lat temu ważył ok. 30 g i miał duży
mózg o gładkiej korze.
![Page 48: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/48.jpg)
WYSPECJALIZOWANA OKOLICA CZUCIOWA KORY GRYZONI
OKOLICA BARYŁKOWA kory nowej gryzoni (tu –
szczura). Przetwarza informacje z wibrys (wąsów
czuciowych)
Nawet z pozory mało skomplikowane
mózgi mogą mieć wysoce wypecjalizowane
struktury.
![Page 49: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/49.jpg)
Somatotopowa reprezentacja czuciowa w okolicy somatosensorycznejczłowieka i „homunkulus”
![Page 50: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/50.jpg)
Reprezentacje czuciowepowierzchni ciała w korze czuciowejkrólika, kota, małpy i człowieka.
Wielkość przedstawionej na rysunku części ciała
jest proporcjonalna do powierzchni jej reprezentacji
w korze somatosensorycznej mózgu.
![Page 51: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/51.jpg)
Pierwotna kora ruchowa
● Pierwotna okolica
ruchowa (pole 4) ma
reprezentację
wszystkich części
ciała po stronie
przeciwległej, ale te,
które wykonują
szczególnie
precyzyjne ruchy mają
nieproporcjonalnie
dużą reprezentację.
![Page 52: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/52.jpg)
Droga włókien z siatkówki do ciała kolankowatego bocznego
Pole widzenie: lewe i prawe
Część nosowa (nasal) i skroniowa
(temporal) siatkówki
Nerw wzrokowy
Skrzyżowanie wzrokowe
Pasmo wzrokowe
Ciało kolankowate
boczne
Promienistość
wzrokowa
Kora wzrokowa
W skrzyżowaniu wzrokowym włókna niosące
informację o lewej i prawej stronie pola widzenia
kierują się do przeciwległych półkul.
![Page 53: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/53.jpg)
Pierwotna okolica wzrokowa (okolica prążkowana) kory mózgu człowieka
U góry skrawek kory prążkowanej barwiony metodą Nissla (widoczne neurony). Warstwy, w których komórek jest mało, barwią się jaśniej. Od wyglądu tych przekrojów pochodzi nazwa „kora prążkowana”.
![Page 54: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/54.jpg)
Okolice wzrokowe kory człowieka
Przekrój
horyzontalny
przez prawą
półkulę człowieka.
V1 - V5 – korowe
okolice wzrokowe
1 - 5.
![Page 55: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/55.jpg)
Okolica słuchowa kory nowej u człowieka
U człowieka pierwotna okolica
słuchowa (z lewej - kolor
niebieski) znajduje się
w zakrętach skroniowych
poprzecznych.
![Page 56: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/56.jpg)
Kora wyspy
● U człowieka w biegnącej od dołu ku górze i tyłowi głębokiej bruździe Sylwiusza znajduje się bardzo duży obszar kory niewidoczny z zewnątrz. Dolna (najbardziej wewnętrzna) część tej kory nazywana jest korą wyspy.
● Położone są tam okolice związane z percepcją smakową i wyższego rzędu percepcją somatosensoryczną – związaną z integracją równowagi ciała i psychiczną reakcją na bodźce bólowe.
![Page 57: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/57.jpg)
Kora przedczołowaDrażnienie:
regulacja czynności
emocjonalnych:
-stępienie afektu,
-apatia,
-brak napędu
Czysty racjonalizm.
Uszkodzenia prowadzą do
utraty zdolności hamowania
zachowań:
-drażliwość,
-pobudliwość
-brak zachowań etycznych,
moralności, dylematów
moralnych.
Uszkodzenie szlaków łączących
ośrodki podkorowe z korą czołową
i przedczołową upośledza
możliwość interpretacji stanów
emocjonalnych
![Page 58: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/58.jpg)
Okolica ruchowa pierwotna, przedruchowa i dodatkowa okolica ruchowa kory mózgu człowieka
● Widok na mózg ludzki z góry
![Page 59: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/59.jpg)
Wymiana informacji między korą mózgu i jądrami podstawnymi
● Informacja czuciowa przez wzgórze dociera do kory czuciowej. Stąd trafia między innymi do jąder przodomózgowia. Te, po przetworzeniu tej informacji i opracowaniu pewnego zestawu pożądanych ruchów wpływają na aktywność wzgórza, skąd informacja ta trafia do kory ruchowej.
● Jądra podstawne otrzymują również niezależną informację ze wzgórza, ale nie wpływają niezależnie na motoneurony.
![Page 60: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/60.jpg)
Jądra przodomózgowia
● U ssaków jądra przodomózgowia są ukryte pod korą mózgu.
● Główne z nich, to jądro ogoniaste, skorupa i gałka blada. Skorupa i jądro ogoniaste łącznie są zwane ciałem prążkowanym lub prążkowiem.
![Page 61: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/61.jpg)
PODSUMOWANIE - 1
● Zachowanie zwierząt jest w ogromnej części funkcją ich układu nerwowego (poza tym – układ hormonalny, immunologiczny, uwarunkowania metaboliczne).
● Układ nerwowy jest wytworem skomplikowanego programu genetycznego, działającego w okresie rozwoju, ale ma też „margines swobody”, pozwalający na jego plastyczne zmiany i uczenie się.
● W toku ewolucji ptaki rozwinęły boczną część kory, a ssaki górną, przekształcając ją w korę nową.
![Page 62: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/62.jpg)
Podsumowanie - 2● Wielkość mózgu jest zależna od wielkości zwierzęcia,
ale i od jego linii ewolucyjnej.● Wielkość mózgu zwiększała się w toku ewolucji, ale
nie u wszystkich linii ewolucyjnych jednakowo.● U ssaków kora nowa wykazuje ekspansję większą niż
cały mózg, choć nie u wszystkich rzędów ssaków w tym samym stopniu.
● Nawet niewielki i z pozoru prosty mózg może kryć w sobie pewne bardzo rozwinięte obszary, umożliwiające dogłębną analizę pewnej klasy bodźców, albo sterowanie złożonym zachowaniem.
![Page 63: Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała ... · Rozwój i ewolucja układu nerwowego Podstawowe struktury układu nerwowego ssaków i ich funkcje Prof. dr hab. Krzysztof](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022802/5c76c67c09d3f2941e8c31f7/html5/thumbnails/63.jpg)
Pytania
1. Z jakich komórek składa się układ nerwowy, jak one ze sobą współdziałają?
2. Jak przebiegała ewolucja układu nerwowego, jakie są jej główne kierunki?
3. Czym się wyróżnia kora nowa ssaków i jakie funkcje spełnia?