Abelső fül A belső fül érzékszervei 2/25 belsőfül: egyensúlyozás és hallás érzékszerve a sziklacsontban lévő labirintusban találhatók az első proprioceptor, a második exteroceptor mindkettőben hasonló felépítésű szőrsejtek, de: egyensúlyszervben sztereociliumok és egy kinocilium hallószervben csak sztereociliumok vannak a sejteken szőrsejtek másodlagos érzéksejtek a szőrsejtek mellett támasztósejtek - szoros illeszkedés - perilimfa és endolimfa elválasztása perilimfa extracelluláris tér, sok Na +, kevés K + endolimfa transzcelluláris, sok K +, kevés Na + az endolimfa +80 mv a perilimfához képest a sejtek belseje -150 mv az endolimfához képest sztereociliumok tetején mechanoszenzitív K + csatornák, 10-15% nyitva - 90 Hz az alapfrekvencia irányfüggően változik 1
A szőrsejt felépítése 3/25 endolimfa sok K + tip-link bazális kapcsolat K + sztereocilium + 80 mv kinocilium támasztó sejt aktin - 70 mv szőrsejt transzmitter Na + K + támasztó sejt ATP perilimfa sok Na + Ca + K + Na + + 0 mv A szőrsejtek ciliumai 4/25 Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2002, Fig. 7-24 2
Az egyensúlyszerv I. 5/25 két része van: 3 félkörös ívjárat szöggyorsulás érzékelése utriculus (tömlőcske), sacculus (zsákocska) fej helyzetének, ill. a lineáris gyorsulásnak az érzékelése az ívjáratok egymásra kb. merőlegesek a vízszintes kb. 25-30 szögben felfelé mutat, a két függőleges a középvonallal 41, ill. 56 szöget zár be egyik végén ampulla, benne crista ampullaris a szőrsejtekkel, rajta cupula, ami gyakorlatilag lezárja az endolimfa útját a kinociliumok azonosan orientáltak, vagyis a szőrsejt azonos oldalán helyezkednek el egy-egy ampullában az ívjáratok párosával azonos síkban vannak komplementer párokat alkotnak, ha az egyik serkentődik, másik gátlódik Az egyensúlyszerv II. 6/25 az utriculusban és a sacculusban a szőrsejtek a maculákban tömörülnek utriculusban vízszintes, a sacculusban függőleges a macula szőrsejteken otolitmembrán, rajta otolitkristályok a maculákban a kinociliumok egy képzeletbeli vonal, striola felé (utriculus), vagy attól elfelé (sacculus) néznek adott fejhelyzet adott kisülési mintázat a fejhelyzet megváltozásán kívül lineáris gyorsulást is érzékeli: lift az elsődleges érzőneuronok a ggl. vestibulareban innen az agytörzs négy vesztibuláris magjába fut az ingerület 3
A vesztibuláris központok 7/25 Deiters-féle mag (nucl. vestibularis lateralis) erőteljes, tónusos serkentő hatás a gerincvelő motoneuronjain tractus vestibulospinalis lateralis alapvető az egyenes testhelyzet fenntartásában ellensúlyozás: kisagyi gátlás a Deiters magon, agykérgi (négylábúakban nucl. ruber eredetű) gátlás a gerincvelői motoneuronon decerebrációs rigiditás nucl. vestibularis medialis a félkörös ívjáratokból kap rövid, fázikus bemenetet, nyakizmokat vezérli nucl. vestibularis superior hasonló bemenet, de a szemmozgató izmokat irányítja nucl. vestibularis inferior kevésbé ismert, kisagyi információval integrálja a bemeneteket és küldi felfelé A hallás 8/25 a hallószerv talán a legfontosabb telereceptor látni nem mindig lehet (sötétség, rejtőzés) a szagokat a szél viszi alvás alatt is működik csecsemő nyögdécselése kommunikációban is igen fontos a hang longitudinális rezgés 20 Hz és 20 khz között hallunk, egyes állatok ultrahangot is; infrahang kellemetlen az intenzitást egy referencia értékhez (20 μpa 2 khz-es hallásküszöb) viszonyítják, és ennek logaritmusát adják meg, mivel nagy a tartomány a gyakorlatban ennek 10-ed részét használjuk db, a Bel helyett ha intenzitás helyett feszültséget, vagy áramot adunk meg, akkor annak négyzetét kell venni (P=U x I) innen a 20-as szorzó (kitevő lg elé) 4
A hallószerv 9/25 az emberi hallószerv 3 részből áll: külső fül, középfül, belsőfül külsőfül: fülkagyló - mozgatható külső hallójárat dobhártya középfül: hallócsontok (kalapács, üllő, kengyel) 22-szeres nyomásnövekedés a felület és az áttétel miatt fülkürt a szájüregbe nyomáskiegyenlítés (repülőgép, ásítás, cukorka) belsőfül: a csontos csiga és a benne elhelyezkedő hártyás csiga a membrana basilaris (rajta a Corti-szerv) és a membrana Reissneri közrefogja a scala media-t (ductus cochlearis), felette scala vestibuli, alatta scala tympani A hallószerv működése I. 10/25 a kengyel a fenestra ovalis-on át a rezgést a perilimfára adja (scala vestibuli) a 2,5 fordulatot leíró csigában a rezgések a csiga csúcsáig terjednek, majd visszafordulnak a scala tympani-n át a fenestra rotunda-ig a hártyás csiga teljes hossza kb. 32-33 mm a rezgések csontvezetéssel is eljutnak a belső fülhöz - kevésbé fontos, kivéve saját hang magnóról, hallókészülék középfül károsodásakor a perilimfában terjedő rezgések a membrana basilaris különböző helyein okoznak maximális kilengést tonotópia a membrán mozgása ingerli a szőrsejteket a membrana basilaris az alapján keskeny és feszes (100 μ), fent széles és laza (500 μ) Helmholtz vetette fel, Békésy György igazolta, hogy lent magas, fent mély hangok okoznak maximális kitérést 5
A hallószerv működése II. 11/25 a külső és belső szőrsejtek funkciója eltérő belső szőrsejtek érzékelés, külső szőrsejtek érzékenység állítás a külső szőrsejtek kapcsolódnak a membrana tectoriához, a belsők nem az örvénylő folyadék mozgatja őket az aktiváció hatására a külső szőrsejtek citoszkeletonja aktiválódik, a sejt rövidül - a maximális kitérés nagysága nő a belső szőrsejtek ingerküszöbe magasabb, csak az erősítés hatására éri el a hallásküszöböt a zajártalom (Walkman), valamint egyes gyógyszerek (sztreptomicin) károsítják a külső szőrsejteket nagyothallás A hallószerv működése III. 12/25 elhajlás a hosszabb szeterociliumok felé: a mechanoszenzitív csatornák nyílnak (néhány μs) -K + belép (-150 mv feszültségkülönbség!) a depolarizáció hatására Ca++ belép külső szőrsejtek: alakváltozás, belsők: glutamát leadás az elsődleges érzősejtek a ggl. spirale-ban 1 szőrsejt 10 afferens, 1 afferens 1 szőrsejt kb. 3500-3500 szőrsejt, 60-70000 afferens a két oldalon összesen az afferensek tüzelése phase-locked (fázisfüggő) - nem tudják követni a >1 khz frekvenciát - irányhallás intenzitás: részben frekvenciakód, részben populációs kód (szomszédos szőrsejtek toborzása) érzékenységállítás: lateralis és medialis olivocochlearis köteg (belső, ill. külső szőrsejtek) 6
A hallóközpontok I. 13/25 a hangingerek mintázatát és a hangforrás helyét kell kielemeznie a központi apparátusnak anatómia ismert, fiziológiáról keveset tudunk általánosan jellemzőek a párhuzamos felszálló pályák, a kétirányú kapcsolat, és a tonotópia első állomás: azonosoldali nucl. cochlearis - anteroventralis, posteroventralis és dorsalis féloldali süketség csak ezen magok, vagy a periféria sérülése miatt lehet izofrekvenciás laminákat alkotnak egy-egy szőrsejt afferensei (kb. 10 axon) második állomás: azonos és ellenoldali n. lemniscus lateralis, illetve n. oliva superior hangforrás lokalizációja fázis [2 khz alatt], és intenzitás [2 khz felett] különbség alapján az olivában (1 iránykülönbség már észlelhető) A hallóközpontok II. 14/25 harmadik állomás: a colliculus inferior, amit a lemniscus lateralison át ér el a vetület irányhallásban ez is fontos kimenet nem auditív területek felé is negyedik állomás: a corpus geniculatum mediale a tonotópiás reprezentáció megőrzött, bemenet más szenzoros rendszerekből is ötödik, végállomás: a hallókéreg - Br. 41-42, temporális lebeny, Silvius árok mélye többszörös tonotópiás vetület 7
Kemorecepció Az szag-, és ízérzékelés 16/25 külvilági molekulák kemoreceptorokhoz kötődése a szaglás és ízlelés lényege nehéz definiálni a különbséget (levegőben terjedés?, szándékosság?), de: telerecepció (szaglás) kontaktrecepció (ízlelés) a szaglás és az ízlelés alapvető fontosságú: táplálék keresésében és választásában ellenség (ragadozó) észlelésében fajtársak és nemük azonosításában fajfenntartásban (feromonok) tüzelés, sárlás, stb. territórium kijelölésében, otthon megtalálásában emberben szag+íz = zamat (lásd nátha) az étel egyéb tulajdonságai is fontosak: hőmérséklet, mechanikai (spagetti makaroni) az ingerek ritkán közömbösek, általában emóciókat váltanak ki 8
A szaglóreceptorok 17/25 a szaglóreceptorok zöme a felső orrkagyló dorzális részén lévő szaglóhámban (kb. 10 cm 2 ) található sok gerinces állatban ezenkívül vomeronazális szerv is van: orr-, vagy szájüregbe nyíló vakon végződő üregek szaglóhámmal fajtársak közötti kommunikációban fontos (emberben?) a szaglóhámban nyálkatermelő támasztósejtek és elsődleges érzőneuronok vannak (kb. 10 7 ) perifériás nyúlványok a nyálkában: csillókat növesztenek, vagy kefeszegélyt hordoznak (vomeronazális szerv) a centrális nyúlvány a bulbus olfactoriusba fut a lamina cribrosa-n (rostalemez) át sérülékeny, könnyen elszakad baleset utáni szaglóképesség hiány A szagérzékelés I. 18/25 az ember szaglása fejletlen, nincs vomeronazális szerve sem (?) mikrozmatikus a gerinces állatok jelentős része fejlett szaglású makrozmatikus így is több ezer szagot érzünk, egyeseket 10-8 g/1 l levegő koncentrációban a nők szaglása jobb, változik hormonális behatásra, pl. terhesség a szenzoros neuronok 30-60 napig élnek, őssejtekből újulnak meg a szaglóreceptorok G-fehérjéhez kapcsolt 7 TM fehérjék 3 fehérje család: 1 nazális, 2 vomeronazális emberben kb. 500-1000 fajta van 9
A szagérzékelés II. 19/25 egy sejt csak egy 7TM receptort fejez ki sok hasonlóság az immunválaszban szereplő antigén-antitest reakcióhoz egy-egy szagmolekulán több epitóp felelős a szagingerért több receptor együttműködése észleli ugyanaz az epitóp több szagmolekulán is jelen lehet az epitóp megkötése adenilát-ciklázt aktivál, camp szint nő, bár más szignáltranszdukciós utak is szerepelhetnek (foszfolipáz-c, IP3, DAG) camp-függő kationcsatorna (Na +, Ca ++ ) nyílik (50 ms alatt) - hipopolarizáció az adaptáció igen gyors: Ca++ csatorna inaktiváció, camp receptor foszforiláció A bulbus olfactorius 20/25 az elsődleges érzéksejtek nyúlványai a bulbus olfactoriusban az ún. glomerulusokban végződnek itt találkoznak a relésejtek (mitrális és pamacsos sejtek) és a gátló interneuronok (periglomeruláris sejtek) dendritjeivel erős konvergencia (100:1) a receptorsejt és a relésejt között nem a szaglóhám területe, hanem az epitópok képződnek le: egy glomerulus egy epitóp a gátló interneuronok laterális gátlást valósítanak meg bonyolult központi kapcsolatok, két fő vonulat: szaglókéreg, amigdala, hippokampusz - emóciók tuberculum olfactorium talamusz dorzomediális magja orbitofrontális kéreg - tudatosulás 10
Az ízérzékelés I. 21/25 a szaglással ellentétben csak néhány alapízt érzékelünk: édes, sós, savanyú, keserű, umami utóbbi japán név (delicious finom), aminosavak, peptidek, nukleotidok váltják ki (pl. Na-glutamát kínai vendéglő szindróma) az ízek szubjektív hatása koncentrációfüggő is: édes émelyítő keserű (mérgező anyagra utal) de Unicum, kávé és társai savanyú kis koncentrációban kellemes a víz íze is vált ki választ, bár nem tudatosul az ízérzékelő sejtek szekunder érzősejtek, apikálisan receptorok és csatornák, bazálisan transzmitter felszabadulás Az ízérzékelés II. 22/25 a receptorsejtek ízlelőbimbókba tömörülnek az ízlelőbimbók ízlelőszemölcsökben, vagy szabadon helyezkedhetnek el; az ízlelőszemölcsöknek több típusa van (körülárkolt, levélformájú, gombaalakú) a szabad ízlelőbimbók megtalálhatók a nyelven, a szájpadon, a garatban, a gégében, a nyelőcső kezdetén az ízlelőbimbókban támasztósejtek vannak az érzéksejtek között, a bimbó tetején kis nyílás vezet a külvilágba a receptorsejtek többféle ízre reagálnak, de van olyan, amire kiemelten a nyelv hegyén főleg édes, oldalt sós és savanyú, hátul keserű íz a domináns 11
Az ízérzékelés mechanizmusa I. az ízek érzékelése különböző mechanizmusokkal történik: a hatás általában depolarizáció és transzmitter felszabadulás konvergencia és divergencia: egy érzéksejthez több axon, egy axon több érzéksejthez az elsődleges érzéksejtek sejttestje a periférián, központi nyúlvány a nucl. tractus solitarius-ban végződik édes íz: pozitív érzéseket vált ki, reflexesen inzulin elválasztást is indít szénhidrátok: szacharóz, glukóz, fruktóz, laktóz glicerin kevéssé édes polialkohol, nem cukor aminosavak (glicin), fehérjék és szintetikus anyagok (szacharin) is lehetnek édesek cukrok - camp - proteinkináz A - bazolaterális K + - csatorna zárás Ca ++ belépés transzmitter leadás az édes, nem-cukor anyagok foszfolipáz C, IP3, belső Ca ++ felszabadulás útján érik el a hatást 23/25 24/25 Az ízérzékelés mechanizmusa II. umami íz: metabotróp glutamáthoz hasonló receptor, szignáltranszdukciós út nem ismert keserű íz: veleszületett negatív hatást vált ki csecsemő mimikája alkaloidok (pl. kinin, koffein, stb.) epesavas sók ionok (pl. bárium, magnézium (keserű só), stb.) többféle hatásmechanizmus, egyes anyagok (kinin) többet is használnak K+-csatorna blokkolás az apikális membránon (kinin, bárium, stb.) 7TM recptor, G-fehérje, foszfolipáz C, IP3 7TM receptor, gusztducin (a transzducin rokona), foszfodiészteráz aktiválás, camp csökkenés (kinin, nikotin, sztrichnin, stb.) áthatolás a membránon, közvetlen G-fehérje aktiválás (apamin, bradikinin, stb.) 12
A sós és savanyú íz, és a víz 25/25 sós íz: sóháztartás fontos tényezője sóhiányos állapotban keressük a sót sónyalás apikális membránban Na + -csatornák - hipopolarizáció sós íz növeli az ADH termelést, de ADH növekedés érzékenyíti a receptorsejteket csökkent sófelvétel savanyú íz: érzékelésének mechanizmusa emberben nem pontosan feltárt lehet H + belépés az apikális Na + receptorokon át, vagy K + -csatorna gátlás a vízérzékelő sejtek a folyadék Cl - hiányát észlelik diurézis (ADH gátlás) DV hatására lenyelés nélkül is tudatosulás: talamusz VPM, Br 3b (g.postcentralis) vegetatív reakciók: hipotalamusz ízaverzió (Bábolna, patkányírtás) A belső fül felépítése Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2002, Fig. 7-27 a,b. 13
A crista ampullaris és a macula Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2002, Fig. 7-27 c,d. A félkörös ívjáratok 14
A labirintus szerkezete Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2002, Fig. 7-29. A Corti-szerv Eckert: Animal Physiology, W.H.Freeman and Co., N.Y.,2002, Fig. 7-30 a,c. 15
A szaglóhám Berne and Levy, Mosby Year Book Inc, 1993, Fig. 11-5 A szaglósejtek Berne and Levy, Mosby Year Book Inc, 1993, Fig. 11-4 16
A szaglópálya Berne and Levy, Mosby Year Book Inc, 1993, Fig. 11-6 Az ízlelőbimbók eloszlása Berne and Levy, Mosby Year Book Inc, 1993, Fig. 11-2 17
Az ízlelőbimbó Berne and Levy, Mosby Year Book Inc, 1993, Fig. 11-1 18