Wykład 5 - zpf.psychologia.uj.edu.pl
Transcript of Wykład 5 - zpf.psychologia.uj.edu.pl
Wykład 5
ewolucja układu
nerwowego
rozwój mózgowia
dr hab. Marek Binder
Zakład Psychofizjologii
• Ocena zajęć na Wydziale Filozoficznym odbywa się poprzez Wydziałowy system ANTEK.
• Aby dokonać oceny wystarczy zalogować się do systemu na stronie ankiety.iphils.uj.edu.pl, używając adresu i hasła w domenie uj.
• Zadbaliśmy o zapewnienie Państwu i studentom pełnej anonimowości oraz poufności danych.
2
ewolucja układu nerwowego
• po co nam układ nerwowy?
• zdolne do ruchu larwy osłonic mają prymitywne mózgi, które zanikają po przyczepieniu się do podłoża 3
• gąbki pospolite – komórki wydzielają GABA i Glu na zewnątrz natomiast inne komórki mają receptory i odbierają sygnały do skurczów i rozkurczów
4
• gąbki szklane – komórki generują impulsy elektryczne, które zatrzymują ruch wici powodujących przepływ wody
5
stułbia
• sieć nerwowa –niezorganizowana i luźno połączona sieć komórek nerwowych rozproszona po całym ciele
6
urbilateria• przodek zwierząt o
dwubocznej symetrii (kręgowców, mięczaków i owadów) – zaczątki układu nerwowego rozwijały się wokół otworu gębowego i pierwotnych oczu
• budowa segmentowa, która jest widoczna także u ludzi
• 600 mln lat temu 7
strunowce
• strunowce – pierwsze struktury mózgu
• u pierwszych strunowców –tylko cewka nerwowa i zgrubienie w części głowowej, pęcherzyk mózgowy
• 500 mln lat temu mutacja u pierwszych strunowców spowodowała zduplikowanie całego genomu, co dało przestrzeń na mutacje
minóg
9
płazy
• 360 mln lat temu -pojawienie się kory nowej po wyjściu na ląd
10
pierwsze ssaki
• duża proporcja mózg/ciało w porównaniu np. z dinozaurami
• stałocieplność
• rozbudowana opuszka węchowa i kora czuciowa
• po wejściu na drzewa rozwój obszarów wzrokowych
• 210 mln lat temu
11
szympansy
• rozwój układu wzrokowego (kora) –większy niż u ludzi
• rozbudowane życie społeczne człowiekowatych przyczyniło się do rozwoju struktur korowych (przede wszystkim okolic przedczołowych)
• wspólny przodek człowieka i szympansów i ludzi 5-8 mln lat temu
12
Ewolucja człowieka
13
punkty przełomowe w ewolucji człowieka:- dwunożność – australopiteki ok. 4 mln lat temu- wytwarzanie narzędzi – homo habilis - ok. 2.4 mln lat temu- wynalezienie ognia – homo erectus - 800 tys. lat temu
człowiek
• ludzki mózg zaczął zwiększać objętość ok. 2,5 miliona lat temu
• przyczyny są nieznane– mutacja osłabiająca mięśnie szczęki,
dzięki czemu czaszka mogła się powiększyć
• dzięki wynalezieniu narzędzi i ognia bogatsza dieta – więcej energii na „opalanie” mózgu i skrócenie jelit– dalszy przyrost objętości mózgu
rozpoczyna się ok. 600 tys. lat temu i zatrzymuje 35 000 lat temu
• powstanie człowieka współczesnego ok. 300 tys. lat temu
14
Główne gatunki człowieka
15
Homo habilis2.4-1.4 mln lat temu
Homo Rudolfensis1.8-1.9 mln lat temu
Homo erectus1.9 mln – 110 tys. lat temumigrował poza Afrykę
Homo neanderthalensis400 tys – 40 tys lat temuEuropa i płd-wsch Azja
Homo sapiens300 tys. - ?
60.000 lat temu zaczął migrować poza Afrykę
mózg człowieka
• w ciągu ostatnich 15 tys. lat ludzki mózg skurczył się ok. 3-4%– bardziej efektywny
mózg?– D. Geary: a może rozwój
cywilizacji umożliwiła przetrwanie mniej inteligentnym?
• neandertalczycy mieli większe mózgi niż my, ale ich wytwory pokazują, że byli mniej twórczy niż homo sapiens
16
rewolucja górnego paleolitu
18
• ok. 40.000 lat temu nastąpił gwałtowny rozwój złożoności wytworów człowieka
kultura mustierska300.000 – 40.000 lat temu
kultura szatelperońska42.000 – 37.000 lat temu
kultura oryniacka40.000-20.000lat temu
gdyby dinozaury przetrwały …
• istnieją przesłanki, że dinozaury ewoluowały w podobnym kierunku co ssaki - troodon
– przodkowie ptaków chodzili po drzewach
– większe mózgi, chwytne kończyny górne, dwunożność
– dinozauroidy
• a może im się jednak udało?
19
rozwój mózgu
• poziom makro
– rozwój struktur mózgu
• poziom mikro
– zmiany na poziomie neuronów i ich sieci
20
Rozwój makro• ciąża
– okres zarodkowy 1 trymestr
– okres płodowy 2-3 trymestr
• zaczątki układu nerwowego - gastrula
– płytka nerwowa wyodrębniająca się z ektodermy
– płytka ulega wpukleniu tworząc rynienkę nerwową
– neurulacja: rynienka nerwowa ulega zamknięciu tworząc cewę nerwową (zawiązek ośrodkowego układu nerwowego)
– w trakcie neurulacji powstaje grzebień nerwowy, stanowiący zaczątek obwodowego układu nerwowego
21
b
22
23
wydrębnianie się mózgowia
• ok. 4 tygodnia następuje całkowite zamknięcie cewy
24
pęcherzykimózgowe
• (A) faza pęcherzyków pierwotnych
• (B) faza pęcherzyków wtórnych
• (C) mózgowie pod koniec drugiego trymestru
25
podobieństwo płodów ssaków
• gdzie jest płód świni a gdzie płód ludzki?26
27
specyfika rozwoju człowieka• z powodu wielkości mózgu człowiek rodzi się „za
wcześnie” w stosunku do innych hominidów
– poród jest dużo trudniejszy u ludzi niż u innych zwierząt
– wydłużony okres zależności od otoczenia
– bardzo długotrwałe dojrzewanie
– neotenia
28
pęcherzyki mózgowe
29
Etapy rozwoju mózgowia
1. Proliferacja
2. Różnicowanie
3. Migracja
4. Synaptogeneza
5. Mielinizacja
30
proliferacja i różnicowanie
31
migracja neuronów - glej radialny
33
tworzenie się połączeń nerwowych
• migracja aksonów
• rosnący akson ma na swoim szczycie stożek wzrostu wyposażony w filopodia
• na stożku wzrostu znajdują się receptory substancji sterujących jego wzrostem
– gradient stężeń – sygnalizatory chemiczne
– oddziaływanie z cząsteczkami CAM (adhezyjnymi) – wzdłuż istniejących połączeń
34
Eksperyment Sperry’ego: Po przecięciu nerwu wzrokowego i odwróceniu oka, aksony nerwu wzrokowego odrastały do swoich początkowych punktów docelowych, a nie do
punktów odpowiadających zmienionej orientacji oka.
36
37
synaptogeneza
• ważną rolę w tworzeniu się połączeń odgrywają czynniki troficzne (neurotrofiny), np. NGF, BDNF, wydzielane przez neurony docelowe
• zasada „use it or lose it”neurony wytwarzające połączenia nieaktywne ulegają apoptozie (tj. programowanej śmierci – inne zjawisko niż nekroza); ale ilość synaps rośnie!
• już w okresie ciąży oraz po urodzeniu wymiera prawie połowa neuronów utworzonych w czasie ciąży
38
wpływ doświadczenia
• powstawanie kolumn dominacji ocznej u małp
39
6-tygodniowa małpa (bez
deprywacji)
18-miesięczna małpa
(deprywacja jednego oka w 2.
tygodniu życia)
jasne pasma – oko
niedeprywowane
rozwój po urodzeniu
• zmiany objętości struktur mózgu oraz istoty białej
40
mielinizacja
• tworzenie się osłonki mielinowej wokół aksonów
• przyspiesza transmisję sygnałów
• trwa do końca drugiej dekady życia (a nawet dłużej)
41
na zakończenie
• mózg rozwija się przez całe życie, adaptując się do zmiennych warunków otoczenia (pamięć, uczenie się, reakcja na uszkodzenia tkanki nerwowej)
• mówimy zatem o plastyczności układu nerwowego
– tworzenie się nowych połączeń
– modulacja siły połączeń
– powstawanie nowych neuronów
42