فیزیولوژی سیستم عصبی
Sensory Part of the Nervous System—Sensory Receptors
p_reisi@med.mui.ac.ir
Motor Part of the Nervous System— Effectors
p_reisi@med.mui.ac.ir
Processing of Information—“Integrative” Function of the Nervous System
Role of Synapses in Processing Information:
Determine the directions of signals
Selective action
Storage of Information—Memory
اعمال سطح نخاع شوکی
1- راه رفتن
2- رفلکسهای پس کشیدن
3- رفلکسهائی که پاها را سخت می کنند تا بتوانند بدن را در برابر نیروی ثقل نگهدارند
4- رفلکسهائی که تون رگهای خونی موضعی و حرکات لوله گوارش را کنترل می کنند
اعمال سطح مغزی تحتانی
1-کنترل ناخودآگاه فشار خون شریانی و تنفس
2- کنترل تعادل
3- رفلکسهای تغذیه ای مثل ترشح بزاق در جواب به چشیدن غذا
4- بسیاری از طرحهای هیجانی مثل خشم، فعالیتهای جنسی، واکنش در برابر درد یا لذت
اعمال سطح مغزی فوقانی (سطح قشری)
1- اعمال غیر دقیق مراکز مغزی تحتانی را به اعمال بسیار دقیق تبدیل می کند
2- قشر مغز برای قسمت اعظم روندهای تفکر ضروری است.
ساختار بافت عصبی :
دو دسته سلول که از نظر ساختاری کاملا متمایز هستند :
سلول های تحریک پذیر ( نورون ها )
سلول های غیر تحریک پذیر ( نوروگلی ها )
سلول عصبی (Neuron)
جسم سلولی
دندریت
اکسون
انواع نورونها بر اساس شکل
تقسیم بندی بر اساس عملکرد
1- نورونهای حسی
2- نورونهای حرکتی
3- نورونهای رابط ( اینترنورونها): تماما در درون نخاع و مغزقرار دارند
Neurons classified by function
a. Sensory (afferent) neurons
conduct impulses from sensory receptors to the central nervous system; most are unipolar neurons with their nerve cell bodies in ganglia in the PNS.
b. Motor (afferent) neurons transmit from the CNS to effectors such as muscles and glands in the body periphery.
c. Association neurons complete the communication line between sensory and motor neurons; they are typically multipolar, and their nerve cell bodies reside in the CNS
Communication
در سیستم CNS اطلاعات توسط ایمپالس عصبی از راه نورنهایی که در امتداد هم هستند منتقل می شود
انواع سیناپسها – الکتریکی – شیمیایی
سیناپس الکتریکی
1- تعداد خیلی کم (در هسته های دهلیزی)
2- دارای کانال مستقیم بین دو نورون (Gap junction)
3- هدایت دو جهته
سیناپس الکتریکی
سیناپس شیمیایی
هدایت یک طرفه
از یک نورون ماده شیمیایی ازاد( نورون پیش سیناپسی)
روی نورون بعدی اثر(پس سیناپسی)
نورون حرکتی شاخ قدامی نخاع
Synaptic events
p_reisi@med.mui.ac.ir
p_reisi@med.mui.ac.ir
p_reisi@med.mui.ac.ir
p_reisi@med.mui.ac.ir
انواع ارتباط
– اکسون به دندریت
– اکسون به اکسون
– اکسون به جسم سلولی
ترمینال پیش سیناپسی: میتوکندری و وزیکول است
انواع وزیکول:
– کوچک و شفاف دارایAch, glycine , GABA glutamate
– در نواحی فعال و در اینجا کانال کلیسم داریم( دریچه دار وابسته به ولتاژ)
– بزرگ با هسته متراکم :نوروپپتیدها از سراسر ترمینال آزاد میشوند
انواع میانجی های عصبی
میانجی های کوچک ملکول:
عمل سریع دارند
وزیکولهای شفاف و کوچک دارند
در تکمه انتهایی تولید میشوند
بازیابی وزیکولها
یک میانجی در هر نرون
2. میانجی های درشت ملکول:
عمل آهسته دارند
وزیکولهای بزرگ و متراکم دارند
در جسم سلولی تولید میشوند
عدم بازیابی وزیکولها
چند میانجی در هر نرون
NO
محلهایی از مغز که در رابطه با رفتار و حافظه عمل می کنند.
S P
میانجی درد در سیناپس نخاع
سروتونین
سجاف میانی تنه مغز، غده پینئال، مخچه، هیپوتالاموس و نواحی دیگر سیستم عصبی
گلوتامات
از شکسته شدن پروتئین ها در روده و ترمینالهای پیش سیناپسی در تعدادی از مسیرهای حسی و نواحی متعددی از قشر مغز
گابا
ترمینالهای عصبی نخاع، مخچه و عقده های قاعده ای
گلیسین
سیناپسهای نخاع
دوپامین
نورونهای جسم سیاه (Substantia nigra)
نوراپی نفرین
نوونهای تنه مغزی و هیپوتالاموس مخصوصاً نورونهای لکوس سرولئوس واقع در پل مغزی و بیشتر نورونهای پس عقده ای سمپاتیک
استیل کولین
سلولهای قشر حرکتی، نورونهای حرکتی مربوط به عضلات اسکلتی، نورونهای عقده های قاعده ای، نورونهای پیش عقده ای سیستم نباتی، نورونهای پس عقده ای پاراسمپاتیک و بعضی از نورونهای پس عقده ای سمپاتیک
محل ترشح
نوروترانسمیتر
کنترل نوروهومورال فعالیت مغز
حذف میانجی های عصبی:
تخریب آنزیمی
انتشار به داخل فضای بین سلولی
بازجذب (re-uptake)
Action of the Transmitter Substance on the Postsynaptic Neuron—Function of “Receptor Proteins”
Receptor:
Binding component
Ionophore component:
Ion channel:
Cation channels
Anion channels
2. Second messenger activator
Ion channels are not suitable for causing prolonged postsynaptic neuronal changes
G-proteins:
Opening specific ion channels through the postsynaptic cell membrane
Activation of cyclic adenosine monophosphate (cAMP) or cyclic guanosine monophosphate (cGMP) in the neuronal cell
Activation of one or more intracellular enzymes
Activation of gene transcription
گیرنده های تحریکی:
باز کننده های کانالهای سدیمی
بازدارنده های پتاسیمی و کلری
کاهش گیرنده مهاری و یا افزایش گیرنده تحریکی
گیرنده های مهاری:
باز کننده های کانال کلر
افزایش در هدایت پتاسیم
کاهش گیرنده تحریکی و یا افزایش گیرنده مهاری
Effect of Synaptic Excitation on the Postsynaptic Membrane Excitatory Postsynaptic Potential
افزایش ولتاژ (مثبت تر شدن) نسبت به پتانسیل استراحت، پتانسیل پس سیناپسی تحریکی EPSP نام دارد
یک پایانه قدرت کافی ندارد
باز شدن کانال سدیمی
کاهش هدایت کانال پتاسیمی یا کلری
تغییرات در متابولیسم داخل نورونی
Effect of Inhibitory Synapses on the Postsynaptic Membrane Inhibitory Postsynaptic Potential
افزایش ولتاژ منفی نسبت به پتانسیل استراحت، پتانسیل پس سیناپسی مهاری IPSP نام دارد
هیپرپلاریزاسیون
باز شدن کانالهای کلری
افزایش هدایت پتاسیم
فعال شدن گیرنده انزیمی
Neuronal activity in transmission of signals Discharge configurations of various cells
EPSP
IPSP
ویژگی های سیناپس:
خستگی) تمام شدن نوروترانسمیتر)
تسهیل پس از تتانی
اثر آلکالوز و اسیدوز: الکالوز تحریک نورونی و اسیدوز کاهش فعالیت نورونی
اسیدوز فعالیت مغزی را کاهش در دیابت اغما
الکالوز تحریک پذیری نورون را افزایش تشنج
اثر هیپوکسی
داروها (محرک: تئوفیلین، تئوبرومین و کافئین؛ مهاری: داروهای بیهوشی)
تاخیر سیناپسی: 0.5 هزارم ثانیه
حس
آگاهی خودآگاه یا ناخودآگاه از تغییرات در محیط داخلی یا خارجی بدن
مراحل تشکیل حس:
1- تحریک گیرنده حسی
2- تبدیل محرک Transduction
3- ایجاد پتانسیل عمل در نورون حسی وانتقال به طرف مغز
4- پردازش ورودی های حسی در مغز
گیرنده های حسی
بخشی از یک نورون یا سلول تخصص عمل یافته است که می تواند شکل مخصوصی از انرژی (توسط محرک مناسب)را به پتانسیل عمل تبدیل کند.
انواع:
گیرنده های مکانیکی (Mechano-receptor)
گیرنده های حرارتی (Thermo-receptor)
گیرنده های درد (Nociceptor)
گیرنده های الکترومغناطیسی (Electromagnetic-receptor)
گیرنده های شیمیایی (Chemoreceptor)
p_reisi@med.mui.ac.ir
محرک مناسب :
نوع خاصی از انرژی که رسپتور بیشترین حساسیت را نسبت به آن دارد.
برای مثال: نور محرک مناسب برای سلولهای استوانه ای و مخروطی چشم است و نمی تواند با تحریک گیرنده های تماسی پوست ( ماننداجسام مایسنر) سبب حس لمس گردد.
حساسیت افتراقی گیرنده ها :هر گیرنده به یک نوع محرک خاص بیشترین حساسیت را دارد
اصل خطوط مشخص
Receptor Potential پتانسیل گیرنده
رسپتور حسی به صوت یک مولد عمل می کند
تاثیر محرک بر بدن به صورت یک پتانسیل گیرنده می باشد
اگر پتانسیل گیرنده به اندازه کافی بزرگ باشد ، نورون حسی تحریک می شود
تبدیل محرکهای حسی به جریانهای عصبی
سازش در گیرنده ها:
در اثر محرک دایم با شدت ثابت درگیرنده های حسی، فرکانس صدور ایمپالس با گذشت زمان کاهش می یابد تا نهایتا به صفر برسد.
گیرنده های تند سازش
گیرنده های کند سازش
طولانی ترین زمان سازش
در گیرنده های مکانیکی
مربوط به بارورسپتورهای
کاروتید و آئورت است
رشته های عصبی
قطر : 20-0.5 میکرومتر
سرعت: m/s120-0.5
طبقه بندی:
1-عمومی:
رشته های A بزرگ و متوسط میلین دار ( الفا ، بتا، دلتا،گاما)
B : بینابینی میلین دار در نورونهای پیش گانگلیونی سمپاتیک
C : بدون میلین کوچک سرعت پایین نیمی از رشته های حسی وتمام پس گانگلیونی اعصاب خودکار
2- اعصاب حسی
Ia از رشته های A الفا از پایانه حلقوی دوک عضلانی
IB تاندونی گلژی A الفا
II پایانه های افشان دوک عضلانی A بتا
III حرارت لمس غیر دقیق A دلتا متوسط
IV درد خارش حرارت قطر کم بدون میلین جزء C
مسیرهای انتقال حس به سیستم مرکزی اعصاب
تقریبا تمام حسهای پیکری وارد ریشه خلفی نخاع می شوند
بجز تعداد کمی فیبر کوچک با اهمیت نامشخص که وارد ریشه قدامی می شوند
Dorsal column–medial lemniscal system
Anterolateral system
این دو مسیر در تالاموس بهم می رسند
ستون خلفی لیمنسکوس میانی Dorsal column-medial lemniscal :
اطلاعات با سرعت و کیفیت بالا را منتقل می کند
– جهت گیری فضایی زیاد
– سرعت 30 to 110 m/sec
لمس دقیق
حسهای ارتعاش
حس وضعی
حرکت اجسام بر روی پوست
مسیرهای انتقال حس
Dorsal column-medial lemniscal
محل ختم ستون پشتی در کورتکس
مناطق برودمن
جهت گیری فضایی در ناحیه حسی I
قسمتهای مختلف بدن در نواحی I و II جهت گیری مجزا و مشخص دارند
موقعیت قسمتهای بدن در ناحیه I دقیق و در ناحیه II غیر دقیق است
اطلاعات از ناحیه II کم است ولی این ناحیه از پیامهای دوطرفه که از ساقه مغز می رسد، از ناحیه حسی I و دیگر نواحی مغز مانند بینایی و شنوایی پیام می گیرد
Functions of Somatosensory Area I
تعیین محل دقیق حسها روی بدن (تعیین غیر دقیق به عهده ساقه مغز، تالاموس و … است)
تعیین شدت فشار
تعیین وزن اشیاء
قضاوت در مورد شکل یا حالت اشیاء
Astereognosis: بدلیل آسیب این ناحیه ایجاد می شود و فرد قادر به قضاوت در مورد شکل یا حالت اشیاء نیست
قضاوت در مورد قوام مواد
تعیین محل حسهای درد و حرارت و نه ماهیت و شدت آنها
مسیر قدامی جانبی Anterolateral system
– تقاطع در نخاع
-انتقال پیامهای غیر دقیق حسی
– سرعت 8-40m/s
– جهت گیری فضایی کم
انتقال طیف وسیعی از حسها:
درد
حرارت
لمس وفشار خام
حسهای جنسی
قلقلک و خارش
Figure 15.8c
Anterolateral Pathway
نواحی ارتباطی حس پیکری
محل:
نواحی 5 و 7 برودمن
پشت ناحیه حسی اولیه
لب پاریتال یا آهیانه
دریافت اطلاعات از:
ناحیه حس پیکری اولیه
هسته شکمی قاعده ای تالاموس
قشر بینایی
قشر شنوایی
وظیفه:
کشف رمز اطلاعات حسی
اثر برداشتن یکطرفه ناحیه ارتباطی پیکری (Amorphosynthesis یا عدم ساخت شکل):
قدرت تفسیر حس سمت مقابل را از دست می دهد
از دست دادن قدرت احساس شکل سمت مقابل بدن
فراموشی سمت مقابل بدن
تمایل دارد تنها یک طرف اشیاء را احساس کند
لایه های قشر حس پیکری و اعمال آنها
پیامهای ورودی به لایه 4 می رود
ورود پیامهای منشر و غیر اختصاصی از مراکز پایین که سطح کلی تحریک پذیری ناحیه خاصی از مغز را کنترل می کند به لایه های 1 و 2
آکسون نورونها از لایه های 2 و 3 به دیگر نواحی مانند نیمکره دیگر می رود
آکسون نورونهای لایه 5 به هسته های قاعده ای، ساقه مغز و نخاع می رود
آکسون نورونهای لایه 6 به تالاموس می رود
حس درد (Nociception)
درد یک مکانیسم حفاظتی است
انواع درد:
درد سریع(تیز، حاد، الکتریکی یا گزشی)
درد کند(مبهم، مزمن، سوزشی، ضربان دار، نوسان دار)
گیرنده های درد: انتها های عصبی آزاد هستند
در پوست و بافتهای عمقی پراکنده اند
محرکهای گیرنده درد:
مکانیکی
حرارتی
شیمیایی:
Bradykinin
Serotonin
Histamine
Potassium
Ions
Acids
Acetylcholine
Proteolytic enzymes
Prostaglandins
Substance P
درد تند توسط گیرنده های مکانیکی و حرارتی
درد کند توسط هر سه نوع محرک
گیرنده درد سازش ناپذیر است
مرده درد تهوع آور با تداوم محرک زیاد می شود، به این افزایش حساسیت گیرنده درد پردردی گویند
اهمیت محرکهای شیمیایی در طی درد:
تزریق عصاره بافت آسیب دیده زیر پوست درد شدید ایجاد می کند (برادی کینین و پتاسیم)
آنزیمهای پروتئولیتیک مستقیما با افزایش نفوذپذیری غشاء عصب نسبت به یونها باعث درد می شود
عامل ایسکمی در ایجاد درد
تجمع اسید لاکتیک
برادی کینین و آنزیمهای پروتئولیتیک بدلیل آسیب بافتی
اسپاسم عضلانی بعنوان یک عامل درد
اثر مستقیم اسپاسم بر گیرنده های مکانیکی درد
فشردن عروق و ایجاد ایسکمی، و همچنین خود اسپاسم متابولیسم را بالا می برد
هدایت دوگانه پیامهای درد در دستگاه مرکزی اعصاب
فیبرهای محیطی درد:
فیبرهای تند
نوع Aδ
سرعت 30-6 متر بر ثانیه
پیامهای درد تند و تیز
فیبرهای کند
نوع C
سرعت 2-0/5 متر بر ثانیه
درد کند و مزمن
احساس درد بصورت مضاعف:
احساس سریع محرک آسیب رسان و ایجاد واکنش فوری
احساس درد کند به افزایش یابنده تدریجی تا حالت زجر آور و غیر قابل تحمل
مسیرهای دوگانه درد در نخاع و ساقه مغز
راه نئواسپاینوتالامیک برای درد تند
فیبرهای نوع Aδ
درد حاد حرارتی و مکانیکی
تعیین محل دقیق درد تند در بدن (نیاز به تحریک همزمان گیرنده های لامسه)
گلوتامات میانجی عصبی فیبر درد تند Aδ است
راه پالئواسپاینوتالامیک برای هدایت درد کند و مزمن
عمده فیبرها نوع C است، گاهی نیز از نوع Aδ
گلوتامات و ماده P میانجی عصبی درد کند فیبر C هستند (گلوتامات سریع الاثر ولی ماده P آهسته ترشح می شود و عمل می کند)
تنها 20% مسیر کند تا تالاموس می رود
عمدتا به ساقه مغز می روند:
هسته های مشبک مدولا، پل و مزانسفال
ناحیه تکتال (بادامی) مزانسفال در عمق برجستگیهای فوقانی و تحتانی
ناحیه خاکستری دور قنات سیلویوس
تعدادی فیبر درد از نواحی درد در ساقه مغز
به نواحی زیر می رود:
هسته های داخل تیغه ای و مرکزی
طرفی تالاموس
هیپوتالاموس
قاعده مغز
تعیین محل درد در این مسیر غیر دقیق است
عملکرد تشکیلات مشبک، تالاموس و قشر مخ در احساس درد:
تشکیلات مشبک، تالاموس و دیگر مراکز پایین در احساس درد خود آگاه نقش دارد
قشر مخ عمدتا در تفسیر کیفیت درد نقش دارد
نقش درد در برانگیختگی عصبی:
محل خاتمه فیبرهای درد کند (نواحی مشبک ساق مغز و هسته های داخل تیغه ای تالاموس) بخشی از سیستم برانگیزنده مغز است
قطع مسیرهای درد با جراحی:
قطع ربع قدامی طرفی در سمت مقابل به درد در نخاع
گاه عدم موفقیت:
عدم تقاطع فیبرها
حساس شدن دیگر مسیر های درد و عود درد
ایجاد ضایعه در هسته های داخل تیغه ای تالاموس
ضمن تسکین درد زجرآور، درد حاد را حفظ می کند
سیستم سرکوب درد در مغز و نخاع (آنالژزی)
تفاوت میزان واکنش به درد در افراد مختلف
Nucleus reticularis paragigantocellularis
Pain inhibitory complex
نواحی دور بطنی و خاکستری دور قنات سیلویوس(PAG)
هسته سجافی بزرگ بصل النخاع (رافه)
نورونهای واسطه شاخ خلفی نخاع
مهار پیش سیناپسی و پس سیناپسی فیبرهای ورودی درد (هر دو نوع Aδ و C)
انکفا لین
سروتونین
انکفا لین
حس درد
پایان