Άσκηση 1: Ιδιότητες των νεύρων Σπύρος Ευθυμιόπουλος Ιωάννα-Κατερίνα Αγγελή Αθηνά Μαρμάρη

Το νευρικό κύτταρο-νευρώνας Το νευρικό κύτταρο ή νευρώνας είναι ένα διεγέρσιμο κύτταρο από το σώμα του οποίου εκτείνονται αποφυάδες που ονομάζονται δενδρίτες ή άξονες (νευράξονες). Οι νευράξονες περιβάλλονται από μυελίνη που στο ΚΝΣ σχηματίζουν τα ολιγοδενδροκύτταρα και στο ΠΝΣ τα κύτταρα schwann

Πως αποκρίνεται ένας νευρώνας μετά από κάποια διέγερση; Παράγει ένα δυναμικό ενέργειας ή δράσης που «τρέχει» κατα μήκος του νευράξονα: Είναι ένα κύμα ηλεκτρικής δραστηριότητας που μεταδίδεται κατά μήκος του νευράξονα διατηρώντας το μέγεθος του σταθερό

Βιολογικές λειτουργικές καταστάσεις νευρικού κυττάρου Αρχικά το νευρικό κύτταρο βρίσκεται σε ηρεμία που είναι αποτέλεσμα μιας συγκεκριμένης βιολογικής κατάστασης. Όταν διεγείρεται μεταπίπτει σε μια νέα βιολογική κατάσταση. Για να μπορέσει να διεγερθεί ξανά πρέπει να επανέρθει-μεταπέσει ξανά σε κατάσταση ηρεμίας.

Δυναμικό δράσης και Περίοδοι απόλυτης και σχετικής ανερεθιστότητας ενός νευρικού κυττάρου

Οι νευράξονες των νευρώνων σχηματίζουν δεμάτια (νευρικές οδούς) και νεύρα Δεμάτιο (νευρική οδός) είναι πολλοί νευράξονες που ταξιδεύουν μαζί σαν ένα δεμάτιο στο ΚΝΣ Νεύρο είναι πολλοί νευράξονες που ταξιδεύουν μαζί σαν ένα δεμάτιο στο ΠΝΣ

Η δομή και τα είδη των νεύρων Αισθητικά νεύρα: περιλαμβάνουν μόνο αισθητικούς νευράξονες Κινητικά νεύρα: Περιλαμβάνουν μόνο κινητικούς νευράξονες Μικτά νεύρα: περιλαμβάνουν και αισθητικούς και κινητικούς νευράξονες

Ποιές είναι οι ιδιαιτερότητες ενός νεύρου σε σχέση με ένα νευράξονα Τα νεύρα αποτελούνται από πολλούς νευράξονες που μπορεί να έχουν διαφορετικές ιδιότητες όσον αφορά την δομή τους, τις ιδιότητες διέγερσή τους και την απόκρισή τους Για το λόγο αυτό δεν έχουμε ένα δυναμικό δράσης, όπως συμβαίνει στον νευρώνα, αλλά ένα σύνθετο δυναμικό δράσης που ορίζεται ως η διέγερση πολλών νευραξόνων του νεύρου. Δηλαδή μπορούμε να έχουμε από ελάχιστο μέχρι μέγιστο σύνθετο δυναμικό δράσης

Το ισχιακό νεύρο ανθρώπου

Ιδιότητες του ισχιακού νεύρου του βατράχου Προσδιορισμός του ελάχιστου οριακού δυναμικού διέγερσης που προκαλεί ελάχιστο σύνθετο δυναμικό δράσης Προσδιορισμός του μέγιστου οριακού δυναμικού διέγερσης και του μέγιστου σύνθετου δυναμικού δράσης που παράγεται Προσδιορισμός της σχέσης της τάσης και της διάρκειας του ερεθίσματος όσον αφορά την διέγερση του νεύρου Προσδιορισμός των περιόδων ανερεθιστότητας των νευραξόνων του ισχιακού νεύρου

Πειραματική διάταξη Σημείο διέγερσης Σημείο καταγραφής

Πειραματική διάταξη

Καταγραφικό ηλεκτρόδιο Διεγερτικά ηλεκτρόδια

Αποκάλυψη του ισχιακού νεύρου

Αποκάλυψη του ισχιακού νεύρου

Αποκάλυψη του ισχιακού νεύρου

Αποκάλυψη του ισχιακού νεύρου

Πείραμα 1: Προσδιορισμός του ελάχιστου οριακού δυναμικού που προκαλεί σύνθετο δυναμικό δράσης Συχνότητα: 1-3 παλμούς το δευτερόλεπτο, ξεκινήστε με 2. Διάρκεια: 0,04-0,1 msec, ξεκινήστε με 0,04 msec Τάση (ένταση): Αυξήστε την τάση μέχρι να παρατηρήσετε ένα μικρό «σπάσιμο» (καμπύλωμα) στην βασική γραμμή στην οθόνη του παλμογράφου. Καταγράψετε την τιμή αυτή που αντιστοιχεί στο ελάχιστο οριακό δυναμικό και αποθηκεύστε την εικόνα στον υπολογιστή Eυαισθησία του παλμογράφου στο 1ms και 1 V

Πείραμα 1: Προσδιορισμός του ελάχιστου οριακού δυναμικού που προκαλεί σύνθετο δυναμικό δράσης Καταγράφετε μόνο την τιμή των Volts που φαίνεται μέσα στον κύκλο και στο τετράγωνο Συχνότητα: 2 παλμοί/sec Διάρκεια: 0,04 msec

Πείραμα 2 &4: Προσδιορισμός του μέγιστου οριακού δυναμικού και του μέγιστου σύνθετου δυναμικού δράσης Συχνότητα: 1-3 παλμούς το δευτερόλεπτο, ξεκινήστε με 2. Διάρκεια: 0,04-0,1 msec, ξεκινήστε με 0,04 msec Τάση (ένταση): Αυξήστε την τάση μέχρι να παρατηρήσετε την μεγαλύτερη δυνατή κορυφή της καμπύλης του δυναμικού του νεύρου στην οθόνη του παλμογράφου. Καταγράψετε την τιμή αυτή που αντιστοιχεί στο μέγιστο οριακό δυναμικό και αποθηκεύστε την εικόνα στον υπολογιστή

Πείραμα 2 &4: Προσδιορισμός του μέγιστου οριακού δυναμικού και του μέγιστου σύνθετου δυναμικού δράσης Μέγιστο Σύνθετο Δυναμικό Δράσης Μέγιστο Οριακό Δυναμικό Συχνότητα: 2 παλμοί/sec Διάρκεια: 0,04 msec

Πείραμα 2 &4: Προσδιορισμός του μέγιστου οριακού δυναμικού και του μέγιστου σύνθετου δυναμικού δράσης Υπολογισμός του μέγιστου σύνθετου δυναμικού δράσης: Καταγράφουμε το ύψος της κορυφής και το πολλαπλασιάζουμε με την κάθετη ευαισθησία του παλμογράφου (Τα volts στα οποία αντιστοιχεί κάθε τετράγωνο). Το αποτέλεσμα του γινομένου αυτού το διαιρούμε με 500 επειδή το έχουμε ήδη ενισχύσει κατά 500.

Πείραμα 2 &4: Προσδιορισμός του μέγιστου οριακού δυναμικού και του μέγιστου σύνθετου δυναμικού δράσης Αυτόματα ο Η/Υ μας δίνει την τιμή που αντιστοιχεί στο ενισχυμένο κατά 500 Σ.Δ.Δ αρκεί να τοποθετήσουμε τους κέρσορες στην κατάλληλη θέση. Στην περίπτωση μας θα πάρουμε τιμή 10V (5 τετράγωνα Χ 2V/τετράγωνο ). Αρα Σ.Δ.Δ=10V/500

Πείραμα 2 &4: Προσδιορισμός του μέγιστου οριακού δυναμικού και του μέγιστου σύνθετου δυναμικού δράσης Υπολογισμός της ταχύτητας αγωγής του δυναμικού δράσης: Η ταχύτητα αγωγής του δυναμικού δράσης δίνεται από τον τύπο: U=S/T σε m/s. S: Είναι η απόσταση του διεγερτικού ηλεκτροδίου από το καταγραφικό Τ: Ο χρόνος που απαιτείται για να έχουμε μετά την διέγερση το μέγιστο σύνθετο δυναμικό δράσης. Για να υπολογίσουμε το χρόνο αυτό μετράμε στην οθόνη του υπολογιστή την απόσταση ανάμεσα στον διεγερτικό παλμό και στην κορυφή του σύνθετου δυναμικού δράσης

Πείραμα 2 &4: Προσδιορισμός του μέγιστου οριακού δυναμικού και του μέγιστου σύνθετου δυναμικού δράσης Ταχύτητα Αγωγής U=S/T S: Η απόσταση του διεγερτικού ηλεκτροδίου από το καταγραφικό Τ: Ο χρόνος που απαιτείται μετά την διέγερση για να έχουμε μέγιστο σύνδθετο δυναμικό δράσης Τ=2X200μs=400μs

Πείραμα 3: Σχέση τάσης και διάρκειας του ηλεκτρικού ερεθίσματος Συχνότητα: 1-3 παλμούς το δευτερόλεπτο, ξεκινήστε με 2. Διάρκεια: Σύμφωνα με τον πίνακα Τάση (ένταση): Αυξήστε την τάση μέχρι να παρατηρήσετε ένα μικρό «σπάσιμο» (καμπύλωμα) στην βασική γραμμή στην οθόνη του παλμογράφου. Καταγράψετε την τιμή αυτή που αντιστοιχεί στο ελάχιστο οριακό δυναμικό στον πίνακα

Πείραμα 3: Σχέση τάσης και διάρκειας του ηλεκτρικού ερεθίσματος Συχνότητα Παλμοί/ sec 2 Διάρκεια (msec) 0,02 0,04 0,10 0,15 0,20 0,40 0,60 Ελάχιστο Οριακό δυναμικό (Volts)

Πείραμα 3: Σχέση τάσης και διάρκειας του ηλεκτρικού ερεθίσματος Αναπαραστήσετε γραφικά το ελάχιστο οριακό δυναμικό (άξονας Υ) προς την διάρκεια του ερεθίσματος (άξονας Χ). Υπολογίστε τη ρεοβάση και την χροναξία. Ρεοβάση: Είναι η ηλεκτρική τάση που απαιτείται για να διεγερθεί ένα νεύρο όταν η διάρκεια του ερεθίσματος είναι άπειρη Χροναξία: Είναι η διάρκεια του ερεθίσματος που απαιτείται για να παραχθεί το ελάχιστο δυναμικό δράσης όταν η τάση του ερεθίσματος είναι διπλάσια της ρεοβάσης

Πείραμα 3: Σχέση τάσης και διάρκειας του ηλεκτρικού ερεθίσματος Ρεοβάση (V) 2 χ Ρεοβάση Χροναξία (ms)

Πείραμα 5: Περίοδος ανερεθιστότητας των νευραξόνων του ισχιακού νεύρου Συχνότητα: Αυξανόμενη από 10 έως 400 παλμούς το δευτερόλεπτο. Διάρκεια: 0,04 msec, Τάση (ένταση): Υπερ-οριακή-έχει προκύψει από το πείραμα 2&4. Σε αυτή την τιμή παρατηρείται η μέγιστη κορυφή του σύνθετου δυναμικού δράσης του ισχιακού νεύρου

Πείραμα 5: Περίοδος ανερεθιστότητας των νευραξόνων του ισχιακού νεύρου Καταγράφεται: H τιμή της συχνότητας που μας δίνει 2 καμπύλες που φαίνεται να τρεμοπαίζουν η μια πάνω στην άλλη ή H τιμή της συχνότητας στην οποία αρχίζει να μειώνεται το μέγεθος του σύνθετου δυναμικού δράσης. Αυτή η τιμή αντιστοιχεί στην είσοδο στην σχετική περίοδο ανερεθιστότητας. Έστω ότι είναι 100 παλμοί το δευτερόλεπτο

Πείραμα 5: Περίοδος ανερεθιστότητας των νευραξόνων του ισχιακού νεύρου Καταγραφόμενη συχνότητα Διάρκεια ερεθίσματος=0,04 msec Συχνότητα εισόδου στην σχετική περίοδο ανερεθιστότητας= 100 παλμοί ανά sec. Για αυτή την συχνότητα Α=100 και Β=99 a 1sec A B Διάρκεια: 0,04 msec Μέγιστο Οριακό Δυναμικό: Υπερ-ορίακό (100x0,04) + (99xa)=1000 msec

Πείραμα 5: Περίοδος ανερεθιστότητας των νευραξόνων του ισχιακού νεύρου Συνεχίζουμε να αυξάνουμε την συχνότητα μέχρι που το σύνθετο δυναμικό δράσης του ισχιακού νεύρου ισοπεδώνεται (γίνεται μια ευθεία γραμμή). Στην τιμή αυτή έχουμε μπει στην περίοδο της απόλυτης ανερεθιστότητας. Έστω ότι είναι 400 παλμοί το δευτερόλεπτο Σε αυτή την περίπτωση η διάρκεια «β» του μεσοδιαστήματος μεταξύ δύο παλμών δίνεται από την εξίσωση: 400x0,04 msec+399xβ=1000 msec

Τι πρέπει να προσέξετε: Να διατηρείτε το νεύρο λειτουργικό να το διαβρέχεται συνεχώς με φυσιολογικό ορό. Να μην το υποβάλλετε σε υπερβολικές συνθήκες διέγερσης Έτσι μπορείτε και θα έχετε χρόνο να επαναλάβετε τα πειράματά σας