TP3MO1 Seminarium - Block A - 2015VT

**SEMINARIEFRÅGOR BLOCK A – VT 15**

**Om den aktiva Na-K transporten upphör i en nervcell, ändras bl. a. vilomembranpotential. På vilket sätt förändras vilomembranpotentialen?**

Upphör transporten kommer vilomembranpotentialen påverkas av att kalium inte pumpas in igen av Na-K-pumpen. Det här leder till att kaliumjoner kommer flöda ut genom K+-specifika läckkanaler, eftersom det är en högre koncentration intracellulärt. Natriumjoner kommer flöda in genom Na+-specifika läckkanaler, eftersom det är en högre koncentration extracellullärt. Kloridjoner kommer då att flöda in för att kompensera för den ökade mängden natriumjoner intracellulärt. Det här leder till att vatten flödar in i cellen (osmos) à cellen blir svullen och kan spricka. Det uppstår så småningom ett netto nollflöde av joner över membranet och vilomembranpotentialen rör sig mot noll.

Syrgasbrist i 5-15 minuter kommer att slå Na-K-pumpen ur funktion. Så småningom kan cellen gå i nekros. Detta sker pga ett inflöde av Ca2+, som också styrs genom en ATP-driven pump. Koncentrationen av kalciumjoner är högre på utsidan än insidan. Kalciumjoner deltar i aktivering av många processer. Bland dem finns aktivering av jonkanaler och muskelkontraktion. Detta är anledningen till att nervceller vill hålla en låg koncentration av kalciumjoner intracellullärt – så processerna inte aktiveras. I slutändan är det just den ökade mängden kalciumjoner intracellulärt som ”knäcker” nervcellen, så den slutligen går i nekros.

**Nämn minst två faktorer som påverkar aktionspotentialens fortledningshastighet i axonet, och beskriv kortfattat hur de påverkar den fortledningshastigheten.**

***Myelin*** minskar membrankapacitansen – gör att avståndet mellan positiva och negativa joner blir större à spänningsstyrda Na-kanaler kan fortare depolarisera. Ju mer myelin och ju tjockare myelinet är, ju mer kommer membrankapacitansen att minska.

***Temperatur*** påverkar genom att spänningsstyrda Na-kanaler fungerar som enzymer, och släpper igenom som flest Na vid 37 grader. Vid lägre temperatur så kommer aktiveringsgaten att öppna långsammare och även inaktiveringsgaten stänga långsammare. Nettot blir då att bli att färre joner kommer igenom. Vid en högre temperatur, vid exempelvis feber, så kommer inaktiveringsgaten att stänga snabbare och färre natriumjoner kommer att kunna passera igenom innan stängning.

**Vad händer när en aktionspotential når fram till en terminal och på vilka sätt kan synaptisk transmission mellan två kopplade nervceller regleras?**

Aktionspotentialen kommer leda till att en vesikel knoppas av från endosomen, täcks med clathrin, fylls med transmittorsubstans, dockar in i presynaptiska membranet (docking), fäster sig till presynaptiska membranet mha SNARE-komplex (priming) och sedan frisätts genom inflöde av kalciumjoner (pga depolarisering) som binder till synaptotagmin och inducerar en konformationsförändring (fusion).

En aktionspotential kommer max frisätta 1 vesikel på en presynaps. Det finns 20-30,000 synapser på varje nervcell.

Modulatoriska signalsubstanser, såsom ACh, noradrenalin och histamin, kan man påverka frisättningssannolikheten för glutamat (excitatoriskt) och GABA (inhibitoriskt). Man kan även påverka frisättningssannolikheten med hormoner.

Dessa modulatoriska signalsubstanser kan modifiera spänningsstyrda Ca2+-kanaler och påverka deras öppning. Det här sker genom att de binder till G-protein som i sin tur inhibitoriskt påverkar Ca2+-kanalerna.

Man kan även påverka den frisatta transmittorsubstansen genom att påverka återupptag- och nedbrytningshastigheten via astrocyter.

**Vad finns det för fysiologiska likheter mellan olika sensoriska system? Tänk på hur de är uppbyggda och hur information registreras och representeras i de olika systemen.**

* Stimulus kommer att registreras i receptorer. Dessa receptorer kan sitta i axoners ändterminaler (mekanoreceptorer), i tappar och stavar (syn) eller i hårceller m. cilier (hörsel).
* Alla sinnessystem är sammansatta av tre anatomiska delar: receptor, ledande nervtrådar och en central del (hjärnan).
* Att stimulus presenteras som elektriska signaler i form av aktionspotentialer. Hjärnan kan bara tolka dessa aktionspotentialer, och inte stimulin i sig.
* De flesta sensoriska system adapterar – alltså minskar sin frekvens av AP med tiden. Detta sker för att filtrera bort sådant som är konstant i vår omgivning. Hjärnan är endast intresserad av förändringar som sker i omgivningen. Exempelvis om man lagar mat, går ut ur lägenheten och kommer in igen, känner man matdoften mycket starkare än tidigare.
* Alla sensoriska systemen använder sig av *General principles of neural code*:

1. ***1.*** ***Labeled line code*** – detta sker för att:
	1. **a.** *Koda och känna igen olika modaliteter samt vart stimuli kommer från.*
	Genom att olika aktionspotentialer skickas till CNS kommer dessa även ha sina slutstationer i olika delar av hjärnbarken. Exempelvis går AP från känsel till somatosensoriska delen i hjärnbarken, hörsel till auditory, syn till visual osv. Varje sorts AP som skickas har en egen väg till hjärnan och blandas inte ihop med AP från andra stimuli.
	2. **b.** *Bestämma lokalisationer* – enskilda nervtrådar kommer ha separata banor in till CNS. På så sätt kan lokalisationen av stimuli bestämmas.
2. ***2.*** ***Frequency code*** - detta sker för att koda stimulus intensitet. Vid lätt tryck på huden kommer en viss frekvens av AP att uppstå. Ökar trycket kommer det leda till en ökad frekvens av AP. Högre intensitet à högre frekvens av AP.
3. ***3.*** ***Population code*** – detta sker för att koda intensitet, olika smaker samt lukter. Ett starkt stimulus kommer påverka (rekrytera) fler receptorer än ett svagt stimulus.
4. ***4.*** ***Pattern code***– detta sker för att koda olika egenskaper hos stimuli – exempelvis dess varaktighet, olika smaker eller lukter. Samma antal aktionspotentialer bildas men i olika mönster och får då ett annat budskap.

**Syn-, hörsel- samt det somatosensoriska systemet har en tydlig topografisk organisation. Beskriv den topografiska organisationen i de olika systemen.**

Det somatosensoriska systemet organiseras efter en topografisk karta i cortex, där kroppens olika delar är representerade i förhållande till hur många receptorer som finns närvarande. Ju fler receptorer, ju större representation i cortex. Den topografiska organisationen är ständigt föränderlig, genom erfarenheter. Ofta använda kroppsdelar à större representation. Exempelvis får man större representation för den arm man spelar tennis med.

För synen finns retinotopi där vänster synfält kommer behandlas av höger hemisfär och tvärtom.

För hörseln kan tonotop organisation ske genom att tolka tidsskillnader och styrkeskillnader mellan olika hörselintryck i primära hörselbarken. I hörselbarken kommer ljuden att behandlas av frekvensband som har en ”riktningskarta” i sig. Beroende på vart ljudet kommer från kommer olika nervceller aktiveras i frekvensbanden. Då kan man skapa sig en uppfattning om ljudets lokalisation. Frekvenskartan från basilarmembranet, där varje del på basilarmembranet har en frekvens som den resonerar med, kommer att bibehållas i frekvensbanden.

**Hur kan somatosensoriska systemet identifiera på vilken plats ett sensorisk stimulus finns?**

Sensoriska stimuli kommer ge upphov till AP som sedan löper i separata nervtrådar in i ryggmärgen och vidare upp till hjärnan. Där finns ett somatosensoriskt cortex som är sorterat utefter olika områden på kroppen. Dessutom har varje nervcell sitt egna receptiva fält som de stimuleras från och sitt separata axon som löper ut från det, på så sätt kan lokalisation ske.

**Vilka effekter får man när man stimulerar en perifer nerv med gradvis ökande stimuleringsstyrka, som under smärtlaborationen?**

Stimuleringen av hudnervsaxon kommer alltid tolkas av CNS som att själva nociceptorn stimulerats, oavsett om det skett genom elektrisk stimulering eller via änkestöt. Det leder då till att upplevelsen ”projiceras” till axonets innervationsområde. Först kan pirrning (parestesier) uppstå, följt av projicerad smärta.

Axonerna har olika trösklar pga deras varierande diameter. Vissa behöver större stimuli för att reagera medan andra är känsligare. Tunnare axon, exempelvis A-motorneuron, kommer behöva mer stimulering för att aktiveras. Det är anledningen till att muskelryckningarna på labben först uppkom vid högre intensitet. De ännu tunnare axoner som inblandade i smärta, A-delta, kommer behöva mest stimulering för att aktiveras. Så småningom kan man även aktivera väldigt tunna C-fibrer, som ger en mer obehaglig smärta som är svår att lokalisera – second pain.

Tjockare axon, med mycket myelin, kommer behöva mindre stimulering. Exempelvis A-beta, som är ett beröringsaxon.

**Hur kan vestibularisapparaten hos en patient registrera att man sänker en tandläkarstol?**

När tandläkarstolen sänks kommer en viss acceleration att uppstå. Denna kommer registreras av maculan i hinnsäckarna – utriculus respektive sacculus. Maculan i utriculus registrerar den horistontella accelerationen och maculan i sacculus den vertikala. Maculan är täckt av ett otolitmembran med kalciumkristaller på. I detta membran sticker cilier från hårceller upp. När det sker en förändring i huvudets position eller acceleration av det kommer otolitmembranet att röra på sig och således kommer cilierna böjas och receptorpotentialer uppstå.

Endolymfan i båggångarna, som är positionerade i 3 olika plan, kommer också att börja röra sig i motsatt riktning till rotationen à trycka mot cupula à cilier kan böjas à receptorpotential uppstår à en ökad frekvens av AP à förmedlar rotationen.