dubito, ergo cogito cogito, ergo sum - fiziologie.rofiziologie.ro/didactic/2018-2019/cursuri/nfz c 1...

Click here to load reader

Post on 21-Sep-2019

6 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • Cogito, ergo sumDubito, ergo cogito

    R.Descartes – Discurs despre metodă. 1637

    Sum, ergo creo

    Mă îndoiesc, deci gândesc Gândesc, deci exist Exist, deci creez

  • Neurofiziologie -cursNoțiuni introductive- organizarea sistemului nervos (SN)

    Transmiterea şi procesarea semnalului în sistemul nervos

    Fiziologia senzorială

    Mecanisme neurobiologice ale excitabilității

    Integrarea funcțiilor cerebrale

    Dialog cu Profesorul...

  • Noţiuni introductive

    Organizarea morfofuncţională a sistemului nervos

    Macroscopică

    Microscopică

    Funcţională

  • Organizare morfofuncţională a SNMacroscopică

    -sistem nervos central

    -sistem nervos periferic

    Microscopică

    -celule: neuroni

    -celule: celule gliale sinapse

    Somatic Vegetativ(autonom)

    -teoria neuronală – H. von Waldeyer.1891-bariera hemato-encefalică

  • Aspectul macroscopic

  • H Berger - de la telepatie la EEG -1926

    Suport electric- L Galvani 1791

    Aristotel 384-322 î.c.- inima sediul mişcării si vieţii psihice. T.inexcitabilităţii cerebrale 1870

    Medicul regelui Filip cel frumos după 1300 scrie: “creierul este... rece şi umed pt. a diminua extrema căldură şi uscăciune a inimii, alb pt. a fi ca o tabula rasa şi a primi orice imagine, lax şi moderat de vâscos pt. ca lucrurile percepute să-l străbată uşor...

  • The brain is a kludge. David J. Linden

  • Boron pag. 276

  • Gigandet X, et al. Estimating the Confidence Level of White Matter Connections Obtained with MRI Tractography. PLoS ONE 3(12): . (2008)

  • Lungimea totală a capilarelor cerebrale- 400 mile

    Distanța neuron-capilar - 20 µm

    Circulația cerebrală -bariera hemato-encefalică

    - bariera hemato lichidiană

  • Organizare morfofuncţională a SN

    -14.000 gene exprimate în dezvoltarea și funcționarea creierului

    -Genomul uman- cca. 22.000 gene

    Suportul genetic al SN

  • This neuroepigenetic view suggests that DNA, RNA and protein each influence one another to produce a holisticcellular state that contributes to the formation and maintenance of memory, and predicts a parallel and distributed system for the consolidation, storage and retrieval of the engram.

    Marshall P. Bredy T W. Cognitive neuroepigenetics: the next evolution in our understanding of the molecular mechanisms underlying learning and memory?. NPJ Sci Learn. 2016.

    Organizarea funcţională a SN

    https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27512601

  • Fiziologia celulelor nervoase

  • Boron pag. 283

  • Boron pag. 285

  • Funcții principale ale neuronului

    -metabolism energetic

    -sinteza moleculară

    -transport-anterograd -retrograd

    -generarea și conducerea potențialului de acțiune

    Boron pag.256

  • Boron pag.260

  • Boron pag.260

  • Boron pag.260

  • Boron pag.258

  • Mecanisme celulare şi

    moleculare ale

    excitabilităţii

  • Excitabilitate - capacitatea

    (condiţia) unui sistem viu de a

    capta semnale specifice, ca formă

    de actualizare a informaţiei,

    necesară organizării lui întru

    adaptabilitate şi continuitate.

    Excitabilitate- noțiuni generale

  • Câmpul electromagnetic este realitatea fizică cu care suntem în contact permanent şi nemijlocit, deşi nu avem simţuri pentru a o percepe. În odaia în care stăm, în parcurile în care ne plimbăm, în noi înşine, totul este plin de câmp electromagnetic, în fiecare moment, datorită câmpului electromagnetic, fiecare cută a fiinţei noastre este pătrunsă de toate melodiile care se cântă pe Pământ, ba şi de şoapte din afara lui, rostite poate cu miliarde de ani în urmă. A.Ţugulea- Câmpul electromagnetic? Ed. Agir, 2011

  • Nicole Kelly was born without her lower right arm, but using a cutting-edge prosthesis she got last year, she can now grind pepper, play cards, and open beers — just by thinking about the action.

    ...Johns Hopkins Univ. bioengineering lab that is developing a glove that can feel pain just like a real hand.

    https://futurism.com/the-byte/prostheses-arm-nerves.

    https://www.wired.com/story/pain-is-weird-making-bionic-arms-feel-pain-is-even-weirder/

  • La nivelul cel mai

    elementar, noi nu

    suntem o reacţie

    chimică ci o sarcină electrică...

  • In timp ce curentul electric într-un fir metalic este generat de prin fluxul de electroni, curenții electrici membranari sunt generaţi de ionii anorganici

    principali ai lichidelor biologice: Ca2+, Na+, K+, Cl− și HCO3−.La nivel molecular, curentul electric care traversează membrana celulară se propagă prin: canale ionice, transportori ionici electrogenici

    •și pompe ionice electrogenice.

  • Interacţiunea stimul - receptor - răspuns

    chimic

    fizic

    stimul

    R e

    c e

    p t

    o r

    P r

    o c

    e s

    o r

    ?răspuns

    ?-ritmicitate, activitate neuronală spontană (ANS)

  • Molecule

    hidrofobe Subst.

    steroidice

    O2CO2N2

    Apă

    Glicerol

    Uree

    ZaharozăGlucoză

    Na+, H+, K+

    Ca2+, Mg2+

    HCO3-, Cl-

    Molecule

    mici

    nepolare

    Molecule

    mari

    nepolare

    Ioni

  • Boron pag.103

  • -osmolalitate -electroneutralitate

    -transport cuplat/necuplat-gradient electrochimic

    -volum celular -EXCITABILITATE Er. 105

    Boron pag.104

  • Boron pag.106

  • Sistem de transport ionic membranar

  • transp. pasiv

    transport membranar

    difuzie

    simpla

    mediată

    de canalemediată de

    transportori

    mediată de

    pompe

    transport activ

    bistrat

    lipidic

    canal

    proteic transportori

    Gradient de

    concentraţie

    adaptat după MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL. 2008

  • Boron pag.109

  • Boron pag.109

  • Canale de Na+ voltaj- dependente

    Structura canal de Na voltaj dependent

    identificat 1970

    PP

  • Curent de poarta

    _ _ SCTXTTX

    + +

    + +

    + +

    +

    + +

    + +

    + +

    +

    __ __

    LA

    Senzor de voltaj

    Bis

    trat

    lip

    idic

    BTX

    Poarta

    Po

    r

    Extracelular_ _ SCTXSCTXTTXTTX

    + +

    + +

    + +

    ++

    + +

    ++

    + +

    + +

    + +

    + +

    +

    __ __

    LALA

    Senzor de voltaj

    Bis

    trat

    lip

    idic

    BTX

    BTX

    Poarta

    Po

    r

    Extracelular

  • poartă de

    inactivare

    poartă de

    activare

    extracelular

    membrană

    celulară+

    Canale de Na+ voltaj- dependente

  • REPAUS (închis)

    +

    INACTIVAT (închis)

    ACTIVAT (deschis)

    +

  • Saxitoxină

    Novocaina

    TEA

    TTX

    Variaţia PA indusă de blocanti (agenți farmacologici). PA de control (linie

    continuă) este modificat prin administrarea de agenți farmacalogici (tetrodoxină,

    novocaină și saxitoxină pentru canalele de Na voltaj-dependente și

    tetraetilamoniu pentru canalele de K voltaj-dependente) linia discontinuă. Se

    constată modificări ale amplitudinii sau duratei PA, cu efecte asupra

    excitabilității.

    Mordecai P. Blaustein. Cell. Physiol.and Neurophysio. Ed. Elsevier 2012

  • Tipuri de receptori /canale ionice

  • Schema generala a receptorului de NMDA

    N-metil-D-aspartat; PCP- fenciclidina; MK-801 - dizocilpina

  • Ka

    ina

    t

    20

    0 n

    M,

    CA

    3

    CONTROL CRIZĂ CRIZĂ EVOCATĂ SPONTANĂ

    Bic

    ucu

    lin

    ă

    20

    M

    , C

    A3

    B

    A

    Echilibrul excitatie inhibitie/relația agonist-antagonist

  • Legenda pt. relația agonist-antagonist

    A. Administrarea de Kainat (agonist glutamat-

    ergic) induce după cca. 10 min activitate

    electrică epileptiformă (aee), inițial, după

    stimulare electrică, ulterior, în mod spontan.

    B. Administrarea de Bicuculină (antagonist

    GABAergic), induce după cca. 10 min activitate

    electrică epileptiformă (aee), inițial, după

    stimulare electrică, ulterior, în mod spontan.

    Inregistrările aee au fost realizate pe secțiuni de

    creier animal, perfuzate cu lichid cefalorahidian

    artificial, in care au fost administrate kainat și

    bicuculină.

  • membrană

    celulară

    poartăproteină

    fibrilară

    situs de

    ancorareextrcelular

    intracelular

    Când celula este alungită, proteina fibrilară

    fixată pe situsul de ancorare deschide

    poarta canalelor ionice

  • membrană

    celulară

    extrcelular

    intracelular

    membrană celulară

    intracelularsitus de ancorare

    proteină fibrilară

    Când distanța dintre două celule învecinate

    crește, proteina fibrilară fixată pe situsul de

    ancorare dintr-o celulă, deschide poarta

    canalelor ionice din celula învecinată

  • Canale voltaj-dependente- Canale pentru Na+

    - distribuţie – 30-10000/µm²- 10 gene pt. Na V

    -subunitatea α - (α1- α9/ Nav 1- 9)

    -subunitatea β

    -1800-2000 aa- formează porul canalului

    - controlează transportul ionic- ancorează canalul în membrana

    celulară

    - structură

  • Boron pag.116

  • Boron pag.116

  • NNN

    CCC

    SSSiiitttuuusss dddeee llleeegggaaarrreee aaa CCCaaa222+++

    EEExxxtttrrraaaccceeelll

    IIInnntttrrraaaccceeelll...

    SSSiiitttuuusssuuulll AAATTTPPP---aaazzzeeeiii

    CCCaaalllmmmoooddduuullliiinnnăăă

    AAA

    SSSiiitttuuusssuuulll dddeee llleeegggaaarrreee aaa AAATTTPPP

    Pompa de Ca sarcolemală

    Pompa de Ca sarcolemală produce eflux de Ca. Calmodulina are rolul de a

    inhiba pompa de Ca. Când concentrația citosolică de Ca crește, calmodulina

    leagă Ca și efectul ei inhibitor asupra pompei de Ca scade, determinând astfel

    creșterea efluxului de Ca.

  • Boron pag.121

  • Boron pag.121

  • Boron pag.124

  • Boron pag.125

  • Permeabilitatea membranei

    celulare depinde de:

    -interacţiunea ionilor cu apa

    -bistratul lipidic membranar

    -canale ionice

  • Boron pag.146

  • Boron pag.130

  • Boron pag.131

  • Boron pag.131

  • Aquaporina Boron pag.111

  • Boron pag.143

  • Boron pag.143

  • timp (ms)

    +20

    - 60

    Pm

    (m

    V)

    Variaţia potenţialului de membrană în raport cu

    activitatea celulei nervoase

    repolarizaredepolarizare

    hiperpolarizare

    depolarizare

    repolarizare

    Nerst

    Vm = lnzXF

    RT [X]i

    [X]o

  • Potenţial de acţiune

    50

    0

    m

    V PA

    Na+

    K+

  • …Due to its ability to give rise to

    spontaneous activity, the brain does

    not simply process information but

    also generates information.

    György Buzsáki

    ...spontaneous neuron activity, far

    from being mere noise, is actually the

    source of cognitive abilities.

    ...the source of spontaneous neuron

    activity (noise), has never been

    identified and has been assumed to

    result from brain’s imperfections.

  • Citation

    Report

    2017

    Author: Buzsaki G

    Results found (no. of papers): 376

    Sum of the Times Cited: 42.007

    Average Citations per paper : 119

    h-index (Hirsch index): 106

    ISI Web of Science®

  • Signal processing methods were used to reject the external and internal interferences, to visualize uterine activity, and to detect activity of fetal heart and brain.

    A simulation study was carried out for a scanner with an array of magnetic field sensors placed all around the torso from the chest to the hip within a horizontal magnetic shielding enclosure

    •S. Lew. Toward noninvasive monitoring of ongoing electrical activity of humanuterus and fetal heart and brain. Clinical Neurophysiology 128 (2017) 2470–2481

  • Interrelaţiile dintre propietăţile membranei celulare

    şi principalele dimensiuni ale existenţei

    sistemelor biologice

    identitate

    excitabilitate

    adaptabilitate

    evoluţie

    Premise

    permeabilitate

    selectivă

    membranară

  • Celule miocardice embrionare izolate în cultură. Imediat după punerea în

    cultură se observă contracția celulelor individuale, la diferite ritmuri,

    Ritmicitate...

    http://www.cellsalive.com/myocyte.htm

    Dupa 2-3 zile în vitro, miocitele se conectează prin joncțiuni gap, care asigură

    activarea și contracția lor sincronă.

  • Interacţiunea stimul - receptor - răspuns

    chimic

    fizic

    stimul

    R e

    c e

    p t

    o r

    P r

    o c

    e s

    o r

    ?răspuns

    ?-ritmicitate, activitate neuronală spontană (ANS)

  • Ritmicitate, activitate neuronală spontană (ANS)

    Semnificație funcțională

    - cardiovascular

    - respirator

    - digestiv

    -endocrin

    - ritm circadian

  • -excitabilitate

    Funcțiile transportului ionic

    -reglare metabolică

    -cuplare metab.-excitabilitate

    -metab. neurotransmițători

    -presiune osmotică, volum celular