Nervsystemet Flashcards
Kroppens två centrala kontrollsystem som reglerar och upprätthåller kroppens
funktioner. Ange skillnader mellan dessa kontrollsystem
Kroppen har två kontrollsystem som upprätthåller kroppens funktioner. Dessa är nervsystemet och det endokrina nervsystemet. De skiljer sig åt eftersom NS fungerar snabbt och styrs av neurotransmittorer medan ENS fungerar långsammare och styrs utav blodburna hormoner vilket producerats i celler och som transporteras via blodet.
Nervsystemets indelning
Nervsystemet delas in i två delar det centrala nervsystemet (CNS) och det perifera nervsystemet (PNS). I CNS ingår hjärna och ryggmärg och i PNS nerverna som förbinder kroppens muskler, vävnader, körtlar och sinnesorgan till CNS.
Uppbyggnaden av en nervcell (neuron) och den övergripande funktionen hos
nervcellens olika delar (fig 6.1)
Neuroner består utav en cellkropp med utskott som kallas dendriter (400t) som tar emot signalen. En lång axon där signalerna transporteras. Längs axonet finns förgrening som kallas kollateraler. I slutet av axonet finns axonterminaler. Mellan axonet och cellkroppen finns sk axon hillock eller initialt segment.
Funktion och betydelse av följande celltyper, oligodendrocyter och schwannceller,
samt var de finns i nervsystemet (fig 6.2)
Schwannceller är nervceller som klär myelin runt axonet på neuroner. Schwannceller finns i PNS. Varje myelinbeklätt område består av 20-200 lager myelin och har en egen schwanncell med cellkärna som producerar myelinet. Det finns även en motsvarighet i CNS som kallas oligodendrocyt. Den är lite annorlunda då den sitter förgrenat kopplad till flera neuroner och flera myelinbeklädda områden men som då endast är en cell. Myelinet har som funktion att isolera runt axonet vilket leder till att färre joner kan läcka ut vilket leder till en snabbare transport av signalen.
Begreppet ”Ranviers nod” (fig 6.2)
Tack vare Ranviers nod kan saltatonisk fortledning erhållas, dvs en snabbare transport av signaler. Ranviers nod är området mellan två myelinbeklädda områden. Här finns kanaler för joner främst Na, K och Cl. De kan vara aktiva noder dvs med öppna kanaler för jontransport in- eller ut ur membranet. Och tack vare dipolarisation och refraktärperioder kan nästa nod aktiveras och en aktionspotential bildas.
Nervsystemets tre funktionella neuronklasser, deras respektive funktion, och var de
olika neuronklassernas cellulära delar dvs. cellkropp, dendriter, och axon, är lokal-
iserade i nervsystemet (tabell 6.1, fig 6.4)
Det finns tre typer av neuronklasser. Den första är afferenta neuron. Denna celltyp leder elektriska signalen (inåtledande) från PNS till CNS. Den har en cellkropp och dendriter i PNS och där finns också axonet och afferenta terminaler med sensoriska receptorer. Efter cellkroppen mot CNS finns ytterligare ett axon som alltså löper in i CNS.
I CNS har vi interneuroner. Dem är korta och nyttjas för att koppla samman afferenta och efferenta neuroner. Dessa står för mer än 99% av alla neuroner.
Med cellkroppen och dendriter i CNS har vi efferneta neuroner. De för signalen från CNS till PNS (utåtledande). Större delen av axonet finns i PNS och där även axonterminaler mot muskler, vävnader eller körtlar eller andra neuroner.
Följande begrepp: synaps, presynaptisk neuron, postsynaptisk neuron
Synaps är den anatomiska kopplingen mellan två nervceller (mellan cellkroppen och dendriterna och axonterminalen) och de finns i två varianter presynaptisk eller postsynaptisk dvs före respektive efter synapsen.
En presynaptisk cell ligger före synapsen medan en
postsynaptisk cell ligger efter synapsen. Eftersom neuroner kopplas till andra neuroner kan en cell vara presynaptisk mot en cell och postsynaptisk mot en annan.
Olika typer av gliaceller och deras respektive funktion
Det finns olika typer av gliaceller, stödjevävnad Det finns astrocyter som kontrollerar extracellulära vätskan, sitter kopplad till blod-hjärnbarriären.
Mikroglia celler har en immunologisk funktion som fagocyterar på oönskade substanser.
Ependymceller är epitelceller i hjärnans ventriklar där den reglerar produktion och flöde av cerebrospinalvätskan
Oligodendrocyter som bildar myelinskikt till flera områden.
Schwannceller som bildar myelin på axon tillhörande neuroner i PNS.
Laddningsfördelningen över ett plasmamembran och vad denna laddningsskillnad
kallas i en vilande cell (fig 6.8, 6.9)
Laddningsfördelningen över ett plasmamembran blir negativt intracellulärt och positivt extracellulärt. I vila kallas denna potential för vilomembranpotentialen.
Fördelningen av Na+, K+, och Cl- - koncentrationen innanför och utanför plasma-
membranet i en nervcell (tabell 6.2), och vilka av dessa joner som har störst
betydelse för cellens vilomembranpotentialen, samt Na+/K+ - pumpens betydelse
för vilomembranpotentialen (fig 6.13)
Natrium- & Kalium-joner har störst påverkan på membranpotentialen. Na/K-pumpen upprätthåller koncentrationsgradienten och vilomembranpotentialen. Kalium läcker mer över membranet än natrium.
Begreppet jämviktspotential och vad den ekvation kallas som bestämmer denna
potential (fig. 6.10, 6.11)
Det extracellulära området och det intracellulära området kan ses som två kompartmenter. Om det finns en halt av natriumjoner i kompartment 1 (K1) och ingen in kompartment 2 (K2)(hypotetiskt) och det finns motsvarnade mängd kaliumjoner i K2 men inget i K1 kommer flödet att ta sig till det kompartment där halten är lägre vilket betyder att kaliumjoner tar sig till K1 där det då tack vare natriumjonerna blir ett överskott av positivt laddade joner och K2 kommer bli negativt laddad (resterande Cl-joner). Då kommer atttaktionen av postiva joner innebära att en del kaliumjoner strömmar tillbaka till K2 tills en jämvikt mellan kompartmenterna uppnås dvs en jämviktspotential. Nettotransporten är noll.
Kort förklarat är det jämviktspotentialen spänningskillnaden över ett membran som ger ett flöde av en specifik jon och där flödet är lika stort som det flödet som skapas av koncentrationsgradienten fast i motsatt riktning. Spänningsskillnaden kan beskrivas enligt Nernst ekvation: E_jon= 61/Z * log[(Cout/Cin)]
Vilken information Goldman – Hodgkin-Katz (GHK) ekvation ger, och vilka
parametrar man tar hänsyn till i denna ekvation
Goldman-Hodgkin-Katz beskriver vilomembranpotentialen som är beroende av koncentrationerna (intracellulärt resp. extracellulärt) av Na-, K- och Cl-joner samt jonpermeabilitet av resp. jon.
Två olika typer av elektriska signaler som beror på små förändringar i membran-
potentialen
Graderad potential och aktionspotential
Följande begrepp: depolarisation, overshoot, repolarisation, hyperpolarisation
(fig 6.14)
Följande begrepp beskriver skillnaden i membranpotentialen i förhållande till vila:
Depolarisering: membranpotentialen blir mindre negativ och närmar sig därför noll.
Overshoot: insidan blir positiv (över 0 mV) i förhåålande till utsidan.
Repolarisation: membranpotentialen är påväg att återgå till vilomembranpotentialen (-70mV)
Hyperpolarisation: är mer negativ än vilomembranpotnetialen (< -70mV)
Uppkomst av graderade potentialer och deras egenskaper, samt ange tre olika
typer av graderade potentialer (fig 6.15, 6.16, tabell 6.3)
Graderad potential uppkommer vid depolarisation i närheten av jonkanaler det krävs en specifik förändring i cellmiljön vilken uppkommer i en specifik region i membranet. Det mest utmärkande för graderade potentialer är att de endast sprids över korta avstånd, saknar tröskel och saknar refraktärperioder. Något annat som är utmärkande är att variationen i potentialen beror på hur kraftig stimulering som fåtts. Det finns tre typer: Receptorpotential (sensoriska receptorer) ex ändarna på afferenta neuroner, Synaptisk potential (mellan två nervceller) och Pacemakerpotential (hjärtmuskelceller) som skapas spontant.
Jonflödet över plasmamembranet och dess betydelse för uppkomst av en
aktionspotential (ingående, fig 6.19a, och b)
Hur jonflödet skiftar speglar huruvida aktionspotentialen kommer finnas eller inte. Vilomembranpotentialen vilar vid -70mV. Genom depolarisation tack vare stimuli kommer potentialen nå tröskelpotentialen vid (+15 mV) -55 mV. När tröskelpotentialen nåtts inleds aktionspotentialen och jonkanaler öppnas upp för insläpp av Natriumjoner detta höjer potentialen ytterligare och overshot erhålls. Vid 30 mV kommer inactivationgate (protein) att inaktivera kanalerna så att jonerna inte kan strömma in. Vid samma mV kommer K-kanaler att öppnas och kaliumjoner frisättas ut från cellen. Repolarisation sker och membranpotentialen sjunker. K-kanaler stängs långsamt vilket skiljer dessa åt från Na-kanaler. Därför kommer en hyperpolarisation att infinna sig vid -90mV innan vilomembranpotentialen åter infinner sig.
Skillnader i egenskaper mellan spänningsstyrda Na+ - respektive spänningsstyrda
K+- kanaler (fig 6.18)
Det skiljer sig mellan Na-kanaler och K-kanaler en del. Den största skillnaden är att Na-kanaler öppnas och stängs snabbt och justeras med inactivation-gate protein. Na-kanaler inaktiveras alltså genom att proteinet blockerar kanalen vilket leder till att den kan återgå till stängd form. K-kanaler inaktiveras inte och styrs inte av ett protein. Den öppnas långsamt och stängs ännu långsammare vilket leder till en hyperpolarisation av membranpotentialen. Huruvida den är öppen eller stängd styrs av depolarisation och repolarisation (stängd). Na-kanalen har en kraftig men kortare påverkan på membranets permeabilitet medan K-kanalen är öppen längre men har inte en lika kraftig påverkan på permeabiliteten.
Den positiva respektive negativa feedbackkontrollen av de spänningsstyrda
jonkanalerna under aktionpotentialens förlopp (fig 6.20)
Positiv feedback innebär att depolarisation sker tack vare stimuli. Membranpotentialen ändras och Na-kanaler öppnas. Permeabiliteten för Na-joner ökar vilket innebär att fler Na-joner strömmar in vilket leder till ytterligare depolarisation vilket pressar potentialen till tröskelvärdet och många kanaler öppnas.
Negativ feedback innebär att depolarisation leder till att K-kanaler öppnas vilket ger en ökad permeabilitet och ökat utflöde av kaliumjoner. Men det ökade utflödet leder till en repolarisation eftersom de positiva jonerna strömmar ut ur cellen vilket leder till att kanalerna stängs.
Betydelsen av Na+-kanalens sk ”inactivation gate”
Inactivation gate innebär att den kan ”stängas” snabbt. Efter depolarisation skett och Natriumjoner tagit sig in i cellen kommer proteinet att blockera öppningen och hindra inflödet av joner. När repolarisationen inleds kan kanalerna stängas vilket låter proteinet att lämna poröppningen och kanalen kan gå från inaktiverad till stängd.
Begreppet ”allt eller inget reaktion”, och tröskelvärde (ange även storleken på
tröskelvärdet i en nervcell), (fig 6.21)
Allt eller inget refererar till att styrkan på aktionspotentialen spelar kraften på stimuli ingen roll. Även svaga stimuli ger upphov till samma aktionspotential som kraftiga stimuli. Tröskelvärdet är det som krävs för att erhålla en aktionspotential och den ligger vid -55mV. Det krävs alltså stimulering som leder till depolarisation som överstiger tröskelvärdet och när det gör det blir depolarisationen en positiv cirkel vilket leder till en kraftig overshoot.
Orsaken till och betydelsen av nervcellens absoluta refraktärperiod och relativa
refraktärperiod (fig 6.22)
Det som orsakar refraktärperioder är aktionspotentialen mer specifikt när den skedde. Den absoluta refraktärperioden är den period direkt efter att en aktionspotential framkallats. Under denna period kan inte någon ny aktionspotential erhållas. Detta beror på att det fortfarande finns öppna kanaler men många är inaktiverade vilket betyder att ingen depolarisation kan ske. Under hyperpolarisationens början kan en aktionspotential erhållas men då ger den en lägre potential men kräver starka stimuli eftersom tröskelvärdet mot den potential som membranet besitter är större än vid vilomembranpotentialen. Ju närmare vilomembranpotentialen som membranet kommer desto kraftigare aktionspotential kan framkallas. Under hyperpolarisationen befinner sig membranet under den relativa refraktärperioden dvs den period då styrkan på aktionspotentialen kan variera.
Den övergripande verkningsmekanismen för följande smärtstillande läkemedel,
Procain och Lidocain
Lidocain och Procain är lokalt smärtstillande läkemedel som blockerar spänningsstyrda Na-kanaler vilket leder till att aktionspotential inte kan erhållas och den elektriska signalen kan inte nå hjärnan.
Skillnader i egenskaper mellan graderade potentialer och aktionspotentialer
och hur dessa potentialer är kopplade till varandra (tabell 6.4)
Graderad potential
Potentialen varierar med styrkan på stimuli
Kan summeras vilket ökar potentialen
Inget tröskelvärde
Ingen refraktärperiod
Signalen begränsas med avstånd
Varaktighet beror på initierat tillstånd
Kan depolariseras och hyperpolariseras
Initieras av miljöstimuli (receptor), neurotransmittorer (synaps) eller spontant
Mekanism beror på jonkanaler eller andra kemiska eller fysikaliska ändringar
Aktionspotential
Allt eller inget
Kan inte summeras
Har tröskelvärde
Har refraktärperiod
Signalen begränsas inte
Varaktigheten är konstant i en given cell
Är endast en depolarisation
Initieras av graderad potential
Beror på spänningsstyrda jonkanaler
Vilka olika celltyper som kan leda aktionspotentialer och förklara varför
Endast spänningsstyrda jonkanaler kan framtvinga en aktionspotential. Celler som är myelinbeklädda och som har Ranviers noder gör det att går snabbare men inget måste. Celler som har sådana är nervceller, muskelceller, vissa endokrina celler, immunologiska och reproduktiva celler.
Hur aktionspotentialen sprids längs membranet i ett axon och skillnaden i
fortledning av en aktionspotential längs ett myeliniserat respektive omyeliniserat
axon, och orsaken till denna skillnad (fig 6.23, 6.24)
Myelinbeklädnaden hindrar joner från att läcka in och ut vilket betyder att endast vid Ranviers noder där kanalerna sitter kan jonerna passera membranet. Detta betyder att när en initiering av en aktionspotential sker ökar potentialen vilket gör området på axonet mer positivt. Eftersom jämvikt vill infinna sig kommer jonerna att förflytta sig till nästa nod (kan ju inte läcka ut tack vare myelinet). När jonerna hamnar i nästa nod bildas en depolarisation som uppnår tröskelvärdet och en ny aktionspotential inleds. Eftersom aktionspotentialen följer med en absolut refraktärperiod kommer inte jonerna/signalen att ”gå” tillbaka till föregående nod utan ”tvingas” framåt längs axonet. Om ett axon inte är myelinbeklätt kommer membranpotentialen att balanseras ut och joner läcka. Detta gör att om en aktionspotential skulle lyckats initieras kommer axonet som helhet att infinna sig i en refraktärperiod och signalen skulle inte ta si framåt.
Begreppet saltatorisk fortledning
Saltatorisk fortledning är snabbare fortledning (flöde av signaler) tack vare myelinbeklädda axoner
Vilka egenskaper ett icke myeliniserat axon ska ha för att kunna sprida en snabb
signal, och varför
En större diameter ger ökad hastighet och fler spänningsstyrda jonkanaler. Mer Na/K-pumpar i nervcellen.
Elektriska och kemiska synapser, ange övergripande var de huvudsakligen finns i
kroppen och dess specifika egenskaper
Synapser är anatomiskt specialiserad koppling mellan två nervceller. Det finns två typer elektriska synapser där Gap junctions sprider den elektriska signalen. Denna typ finns bl.a. i glatt muskulatur och hjärtmuskler. Den andra typen är kemiska synapser där signalen förmedlas genom neurotransmittorer. Förekommer vid glatt muskulatur, alla som inte är elektriska är kemiska synapser. Synaps mellan nerv och muskel dvs också glattmuskulatur. Synapser finns mellan två nervceller den sk presynaptiska och postsynaptiska cellen. Elektiska synapser förbinds mha gap junctions mellan axonterminalen och den postsynaptiska cellens För kemiska synapser finns det en synaptisk klyfta vilket betyder att det finns avstånd mellan cellerna.
Den grundläggande anatomiska uppbyggnaden av en kemisk synaps och dess
funktion (fig 6.26)
Den kemiska synapsen består av en presynaptisk cell men vesiklar innehållande neurotransmittorer och med dockningstationer vid axonet. Där kan vesiklarna docka i. Den synaptiska klyftan förhindrar beröring mellan cellerna men signalen överförs mha neurotransmittorerna till den postsynaptiska cellen där membranet innehåller receptorkopplade kanaler.
Begreppen; excitatorisk synaps och inhibitorisk synaps
Om det handlar om en excitatorisk synaps eller inhibitorisk synaps beror på neurotransmittorn som överförs och vilken jonkanal som stimuleras av neurotransmittorn. För en excitatorisk synaps blir svaret den depolarisation medan för en inhibitorisk synaps blir svaret en hyperpolarisation.
Mekanismen (ingående) då en elektrisk signal överförs från en presynaptisk cell till
en postsynaptisk cell via en neurotransmittor (fig 6.27)
Först når aktionspotentialen terminalen. Vilket leder till att spänningsstyrda Ca-jonkanaler öppnas och Ca-joner flödar in. Ca-joner binder till vesiklar som innehåller neurotransmittorer. Ca-jonerna triggar proteinet syaptotagmin och SNARE modifieras. SNARE binder vesikeln i dockningsstationen. Modifieringen av SNARE leder till att Vesiklarna fuserar och genom exocytos frisätts neurotransmittorerna i klyftan. Den postsynaptiska cellens receptorkanaler binder neurotransmittorerna varpå jonkanaler öppnas och potentialen i cellen altereras.
Begreppen EPSP, IPSP och mekanismen bakom dessa signaler (fig 6.28, 6.29,
6.32)
EPSP – excitatorisk postsynaptisk potential dvs en depolarisation som sjunker till följd av att potentialen sprider sig. Syftet är att få membranpotentialen till tröskelvärdet hos den postsynaptiska cellen. Det innebär att vid en excitatorisk synaps strömmar positiva joner ut i cellkroppen mot axonet
IPSP – inhibitorisk postsynaptisk potential dvs en hyperpolarisation eller stabilisering av membranet. Längre ifrån tröskelvärde. Det innebär att vid en inhibitorisk synaps strömmar positiva joner till synapsen vilket gör cellkroppen mer negativt laddad vid området.
Vad som sker med den icke inbundna neurotransmittorn efter frisättning i den
synaptiska klyftan
Det är viktigt att icke-bundna neurotransmittorer inte finns kvar i klyftan eftersom det kan leda till att receptorn blir mindre känslig. Detta kan ske genom att de återupptas i den presynaptiska cellen. Bryts ner av gliaceller ex astrocyter. De kan diffundera från synapsen eller brytas ner enzymatiskt där vissa delar återupptas för att återanvändas.
Begreppen: spatial summation, temporal summation, och förklara betydelsen av
dessa summationer i en nervcell med 100 aktiva synapser som ger upphov till både
EPSP och IPSP (fig. 6.31)
För att signalen ska nå upp till tröskelvärdet måste fler faktorer uppnås och en kombination mellan EPSP och IPSP. En temporal summation innebär att flera signaler skickas från en ES men att de tätt inkommande från en synaps. Detta kommer inte leda till att tröskelvärdet uppnås. En spatial summation innebär att signaler skickas från flera ES ungefär samtidigt. För att tröskelvärdet ska uppnås måste signaler från flera ES skickas inom en smalare tidsram. Skickas signal med IS kommer den hyperpolarisation uppnås. Om samma mängd signaler skickas från ES som IS kommer de ta ut varandra och landar på vilomembranpotentialen men när det förekommer såväl temporala som spatiala summationer men också input från IS kan membranpotentialen altereras för att bilda aktionspotential i den postsynaptiska cellen.
Hur en axo-axonisk synaps (presynaptisk synaps) kan påverka svaret i en post-
synaptisk cell, ge exempel (fig 6.33, tabell 6.5 mycket övergripande)
Genom att erhålla neurotransmittorer från en annan neuron (axon-axonisksynaps) kan Ca-halten påverkas. Om det leder till en högre halt ökar effekten mot den postsynaptiska cellen med en sänkt halt sänker effekten.
Förändringar i vilomembranpotentialen kan i vissa celltyper ge upphov till aktionspotential. Redogör för sambandet mellan AP:s hela förlopp och de förändringar i jonpermeabilitet som då sker i nervcellens membran
Aktionspotentialen startar när en initial depolarisation uppstår tack vare en graderad potential. Depolarisationen leder till att tröskelvärdet uppnås som är ca 15mV ovan vilomembranpotentialen. Detta leder till att spänningsstyrda Na-kanaler öppnas och Na+-joner strömmar in i cellen. Det sker depolarisering som leder till overshoot dvs ett positivt värde på potentialen. Na-kanalerna inaktiveras snabbt av inactivation gate protein. Spänningsstyrda K+-kanaler öppnas och K flödar ut ur cellen vilket leder till en repolarisation (potentialen sjunker). Eftersom K-kanalerna stänger långsamt tar det tid innan strömmen av K upphör vilket leder till en hyperpolarisation dvs spänningen understiger vilomembranpotentialen. När alla kanaler är stängda bidrar läckage av joner till att vilomembranpotentialen åter uppnås
