Цитология
<<  Теория и методы анализа потенциала человека Система контроля клеточного цикла  >>
Основы клеточной нейрофизиологии
Основы клеточной нейрофизиологии
Знакомство
Знакомство
Рекомендуемая литература
Рекомендуемая литература
Мозг – основа существования человека и общества
Мозг – основа существования человека и общества
Экономические стимулы исследований мозга
Экономические стимулы исследований мозга
Философские вопросы в исследовании мозга
Философские вопросы в исследовании мозга
Зрительные иллюзии
Зрительные иллюзии
Зрительные иллюзии
Зрительные иллюзии
Зрительные иллюзии
Зрительные иллюзии
То что мы видим зависит от внутренней активности мозга
То что мы видим зависит от внутренней активности мозга
Возникновение нейрофизиологии
Возникновение нейрофизиологии
Возникновение современной нейронауки
Возникновение современной нейронауки
Уровни изучения мозга
Уровни изучения мозга
Методы экспериментального изучения мозга
Методы экспериментального изучения мозга
Прикладная нейронаука и подход “мозг – черный ящик”
Прикладная нейронаука и подход “мозг – черный ящик”
Клеточная организация мозга
Клеточная организация мозга
Клеточная оранизция центральной нервной системы
Клеточная оранизция центральной нервной системы
Типы клеток мозга
Типы клеток мозга
Нейрон
Нейрон
Разнообразие форм нейронов
Разнообразие форм нейронов
Классификация нейронов
Классификация нейронов
История изучения глии
История изучения глии
Типы глиальных клеток в ЦНС
Типы глиальных клеток в ЦНС
Радиальная глия
Радиальная глия
Радиальная глия: формирование слоев
Радиальная глия: формирование слоев
Олигодендроциты
Олигодендроциты
Астроцит
Астроцит
Передача информации в мозге
Передача информации в мозге
Основные типы взаимодействия между клетками мозга
Основные типы взаимодействия между клетками мозга
Электрические синапсы
Электрические синапсы
Электрические синапсы
Электрические синапсы
Структура Гап-контакта
Структура Гап-контакта
Организация астроцитрных сетей
Организация астроцитрных сетей
Динамика распространения кальциевой волны
Динамика распространения кальциевой волны
Открытие химических синапсов
Открытие химических синапсов
Химические синапсы
Химические синапсы
Химические синапсы
Химические синапсы
Типы синаптических контактов
Типы синаптических контактов
Диффузная внесинаптическая передача сигнала
Диффузная внесинаптическая передача сигнала
Энергетический баланс и развитие мозга
Энергетический баланс и развитие мозга
Энергетический баланс мозга
Энергетический баланс мозга
Развитие мозга
Развитие мозга
Развитие мозга
Развитие мозга
Слоистая организация коры
Слоистая организация коры
Стадии формирование клеток и синапсов
Стадии формирование клеток и синапсов

Презентация на тему: «Основы клеточной нейрофизиологии». Автор: Alexey Semyanov. Файл: «Основы клеточной нейрофизиологии.ppt». Размер zip-архива: 7394 КБ.

Основы клеточной нейрофизиологии

содержание презентации «Основы клеточной нейрофизиологии.ppt»
СлайдТекст
1 Основы клеточной нейрофизиологии

Основы клеточной нейрофизиологии

(интенсивный курс) Лекция 1

2 Знакомство

Знакомство

Семьянов Алексей Васильевич Заведующий лабораторией RIKEN Brain Science Institute, Япония Профессор кафедры Нейробиологии и Нейродинамики ННГУ http://semyanov.brain.riken.jp/

2

3 Рекомендуемая литература

Рекомендуемая литература

Лекции будут доступны в электронном виде

3

4 Мозг – основа существования человека и общества

Мозг – основа существования человека и общества

Достижения человечества (наука, искусство, политика, экономика, технологии) существуют благодаря разуму, вместилищем которого является головной мозг Следствие: Все продукты цивилизации адаптированы и ограниченны возможностями мозга (мозг способен получать лишь определенные типы информации, обрабатывать ее лишь в ограниченном объеме и с ограниченной скоростью).

Решения: развитие техники, эффективное использование мозга (методы обучения, продление полноценной работы стареющего мозга), совершенствование мозга

4

5 Экономические стимулы исследований мозга

Экономические стимулы исследований мозга

Неврологические заболевания и травмы вовлекающие головной мозг приносят значительный экономический ущерб (особенно в развитых странах)

Зависимости наносят вред здоровью и экономический ущерб алкоголизм, курение, наркомания

5

6 Философские вопросы в исследовании мозга

Философские вопросы в исследовании мозга

Вопрос о познаваемости мозга Способен ли мозг генерировать новое знание или его работа является отражением информации поступающей из вне: Сенсорная информация (опыт) более значима, чем активность локальных сетей мозга (эмпирический взгляд) Активность локальных сетей мозга (разум) более значима, чем сенсорная информация (рационалистический взгляд).

6

7 Зрительные иллюзии

Зрительные иллюзии

У. Хилл 1915

Классическая иллюзия: кого Вы видите? Молодую девушку или грустную старуху?

7

8 Зрительные иллюзии

Зрительные иллюзии

Ваза или два лица?

8

9 Зрительные иллюзии

Зрительные иллюзии

Женское лицо или мужчина играющий на саксофоне?

9

10 То что мы видим зависит от внутренней активности мозга

То что мы видим зависит от внутренней активности мозга

У крыс и мышей можно определить характерный паттерн активации в зрительной коре в ответ на вертикальные и горизонтальные полосы, на их движение и т.д. У обезьян характерный паттерн не виден, поскольку внутренняя активность мозга значительно превышает активность генерируемую внешним стимулом.

Внутренняя активность мозга

Память Ожидание Контекст Распознавание

Зрительный стимул

То что мы видим

10

11 Возникновение нейрофизиологии

Возникновение нейрофизиологии

11

12 Возникновение современной нейронауки

Возникновение современной нейронауки

Медицина Психология

Физика

Математика

12

13 Уровни изучения мозга

Уровни изучения мозга

Методические подходы

Социальные взаимодействия Системный уровень (высшие нервные функции) Взаимодействие между структурами мозга Функциональная организация локальных нейронных и глиальных сетей Процессы на клеточном уровне и передача сигнала от клетки к клетке Молекулярные механизмы

Сверху - вниз

Разрыв

Снизу - вверх

13

14 Методы экспериментального изучения мозга

Методы экспериментального изучения мозга

Поведенческие методики (лабиринт Морриса, открытое поле) Электроэнцефалография Функциональный имиджинг (магнитно-резонансная томография (MRI), позитронно-эмиссионная томография (PET), компьютерная томография (CT) ) Оптический имиджинг (конфокальная и мультифотонная микроскопия) Клеточная электрофизиология (in vivo, на срезах мозга, в культуре клеток) Электронная микроскопия Иммуноцитохимия Методы нейрохимии и молекулярной биологии Наблюдается тенденция к объединению различных методов в одно научном проекте

14

15 Прикладная нейронаука и подход “мозг – черный ящик”

Прикладная нейронаука и подход “мозг – черный ящик”

Не требует детального понимание механизмов работы мозга, но направлена на решение конкретных задач Прикладная психология Нейрофармакология Создание технологий обработки и хранения информации на базе нейронных сетей Подход “мозг-черный ящик” – выпускает из рассмотрения некоторые связующие механизмы (нейрогенетика занимается поиском связи того или иного гена с типом поведения)

15

16 Клеточная организация мозга

Клеточная организация мозга

Лекция 1.2

17 Клеточная оранизция центральной нервной системы

Клеточная оранизция центральной нервной системы

Фиксированные клетки

Живые клетки

Функциональный имиждинг

микроскоп с дифференциальным интерференционным контрастом в инфракрасном свете (ИК ДИК)

Двухфотонный сканирующий микроскоп

Рисунок Рамон-и-Кахаль (импрегнация серебром по Гольджи)

17

18 Типы клеток мозга

Типы клеток мозга

Нейроны

Клетки кровеносных сосудов

Глиальные клетки (10 раз больше, чем нейронов)

Питание мозга Доставка БАВ ГЭБ (нарушение мозгового кровообрашения инсульт, болезнь Алцгеймера)

Трофическая, метаболическая, сигнальная и др функции

Передача, обработка и хранение информации

18

19 Нейрон

Нейрон

Сома, или тело, диаметр сомы достигает 100 мкм и более, у самых мелких - около 5 мкм. Дендриты - цитоплазматические выросты увеличивающие пространственную локализацию нейрона. На них расположены синапсы с другими нейронами. Некоторые нейроны имеют на дендритах специализированные выросты – шипики, являющиеся специализированной постсинаптической частью глутаматных синапсов. Аксон - удлиненный вырост цитоплазмы, структурно и функционально приспособленный для проведения потенциалов действия. У позвоночных животных он может иметь миелиновую оболочку. Аксональный холмик – начальный участок аксона, имеющий высокую вероятность генерация потенциала действия Аксональные расширения – пресинаптические терминали

19

20 Разнообразие форм нейронов

Разнообразие форм нейронов

20

21 Классификация нейронов

Классификация нейронов

Функциональная Тормозные, возбуждающие нейроны Принципиальные нейроны, интернейроны прямой и обратной связи Цммуноцитохимическая Глутаматергические, ГАМКергические – по нейромедиатору По кальций-связывающим белкам Морфологическая Униполярные, биполярные, мултиполярные Пирамидные клетки, гранулярные клетки, корзинчатые клетки Шипиковые и нешипиковые нейроны Биофизическая По порогу генерации потенциалов действия По аккомодации порога потенциалов действия и частоте разрядов Похожая классификация используется и для глии

21

22 История изучения глии

История изучения глии

1856 год

Рудольф Вирхов предложил термин «Нейроглия» - некоторая субстанция которая заполняет пространство между нейронами.

1897 год

Рамон Кахаль «Гистология нервной системы» - описывает астроциты – функция электрической изоляции нейронов.

1955 год

Пол Глис – высказывает предположение, что глия вовлечена в синаптическую активность

1965 год

Холгер Гайдн и Пол Ланге – нейрон и глия формируют функциональную единицу, в которой оба элемента оказывают воздействие друг на друга

22

23 Типы глиальных клеток в ЦНС

Типы глиальных клеток в ЦНС

Микроглия, происходит из мезодермы – зародышевой соединительной ткани (Специализированные макрофаги). Макроглия, происходит из нейроэктодермы Эпиндемоциты выстилают полости внутри мозга и имеют цилии помогающие циркуляции спиномозговой жидкости Астроциты самые многочисленные глиальные клетки Плазматические (в сером веществе) Волокнистые (в белом веществе) Олигодендроциты формируют миелин – электрическая изоляция аксонов Радиальная глия играет роль в миграции нейронов при развитии мозга

23

24 Радиальная глия

Радиальная глия

24

25 Радиальная глия: формирование слоев

Радиальная глия: формирование слоев

Радиальная миграция – передвижение нейрональных прекурсоров из вентрикулярной зоны перпендикулярно поверхности мозга (по волокнам радиальной глии) Тангентальная миграция – передвижение параллельно поверхности мозга

25

26 Олигодендроциты

Олигодендроциты

26

27 Астроцит

Астроцит

Имеет тело, отростки и ножки

Функции Гомеостатическая (поддержание ионного и химического состава среды) Метаболическая (синтез и разложение веществ) Сигнальная (передача сигнала) Трофическая (влияние на рост и развитие нейронов)

27

28 Передача информации в мозге

Передача информации в мозге

Лекция 1.3

29 Основные типы взаимодействия между клетками мозга

Основные типы взаимодействия между клетками мозга

Типы сигналов Электрический сигнал (потенциал действия, постсинаптический потенциал) Химический сигнал (изменения ионного состава, нейропередатчики, нейромодуляторы) Типы передачи сигнала электрические взаимодействия (эфапсы – неспециализированные контакты, гап-контакты – электрические синапсы) химические синапсы диффузные внесинаптические взаимодействия Особенности функционирования глиальных сетей (кальциевые волны, отсутствие потенциалов действия)

29

30 Электрические синапсы

Электрические синапсы

30

31 Электрические синапсы

Электрические синапсы

Очень быстрые Передают сигнал в обоих направлениях Синхронизируют популяции клеток Могут управляться У млекопитающих распространены в нейронах развивающегося мозга и в меньшей степени во взрослом мозге Гап-контакты принципиальный тип взаимодействия между астроцитами благодаря их ионной проводимости

31

32 Структура Гап-контакта

Структура Гап-контакта

32

33 Организация астроцитрных сетей

Организация астроцитрных сетей

Астроциты не генерируют потенциалы действия, но способны генерировать кальциевые волны распространяющиеся через плотные контакты

Ускоренное воспроизведение медленных волн (каждая длится секудны-десятки секунд)

33

34 Динамика распространения кальциевой волны

Динамика распространения кальциевой волны

34

35 Открытие химических синапсов

Открытие химических синапсов

1890-е годы

Чарльз Шеррингтон предложил термин “синапс” для обозначения соединения между нейронами. Синапс, исходно synaptein, происходит от греческих слов “syn-” означающего “вместе” и “haptein”означающего “прикреплять”

1914 год

Генри Дейл с коллегами идентифицировали ацетилхолин как возможный нейропередатчик. В 1921 году Отто Леви подтвердил экспериментально передачу посредством ацетилхолина

1940-е годы

активные дебаты являются ли синапсы химическими (Дейл) или электрическими (Джон Экклс)

Настоящее время

Большинство синапсов химические, хотя электрические синапсы играют важную роль

35

36 Химические синапсы

Химические синапсы

36

37 Химические синапсы

Химические синапсы

Требуют высвобождение и диффузию нейропередатчика Однонаправленные Пре- и постсинаптические ионные токи Синаптическая задержка (1-5 мс) Могут быть возбуждающими и тормозными Синаптическое усиление/ослабление сигнала Пластичность (потенциация/депрессия)

37

38 Типы синаптических контактов

Типы синаптических контактов

38

39 Диффузная внесинаптическая передача сигнала

Диффузная внесинаптическая передача сигнала

Источники диффузного передатчика Спиловер нейропередатчика (Дмитрий Кульман 1994) Обратная работа транспортеров Везикулярное высвобождение нейропередатчика глией Мишени диффузного сигнала Внесинаптические рецепторы на нейронах и глии

39

40 Энергетический баланс и развитие мозга

Энергетический баланс и развитие мозга

Лекция 1.4

41 Энергетический баланс мозга

Энергетический баланс мозга

Мозг составляет 2% от веса тела, а потребляет 25% всей энергии Энергия поступает в мозг в форме глюкозы и кислорода

41

42 Развитие мозга

Развитие мозга

Мозг это орган который находится в процессе развития в течении всего периода существования организма. Стадии эмбрионального и постэмбрионального развития миграция клеток формирование новых синапсов и их элиминирование изменения ионного (концентрация ионов хлора) и биохимического состава клеток (ферменты, например GAD65) миелинизация Взрослый мозг Нейроны обладают ограниченной способностью к делению (только в некоторых областях мозга), но способны к регенерации утраченных аксонов и дендритов. Новые синапсы возникают и исчезают постоянно. Глиальные клетки – делятся (при повреждении мозга глиальные клетки заполняют пространство)

42

43 Развитие мозга

Развитие мозга

Мозг 3-х месячного зародыша обезьяны

Незрелые нейроны мигрируют вдоль глиальных волокон. Эти нейроны образуют временные связи с другими нейронами в пути. Движение вдоль глиальных волокон требует участия молекул адгезии и сократительных белков.

43

44 Слоистая организация коры

Слоистая организация коры

Слоистая структура мозга – результат миграции клеток из вентрикулярной зоны Соответственно нейроны различных слоев коры посылают аксоны в различные структуры мозга

44

45 Стадии формирование клеток и синапсов

Стадии формирование клеток и синапсов

Первые ответы на зрительные стимулы в СК

СК – сенсорная кора КРГ – клетки ретинального ганглия

Возникновение КРГ

Возникновение поверхностных клеток СК

Аксоны КРГ достигают СК

Первые синапсы в СК

Формирование астроцитов

Формирование олигодендроцитов

Основная фаза синаптогенеза

Эмбриональный день (крыса)

45

Постэмбриональный день

«Основы клеточной нейрофизиологии»
http://900igr.net/prezentacija/biologija/osnovy-kletochnoj-nejrofiziologii-198675.html
cсылка на страницу
Урок

Биология

136 тем
Слайды
900igr.net > Презентации по биологии > Цитология > Основы клеточной нейрофизиологии