72
' אנטומיה ופיזיולוגיה של האדם אורס ק65211 חלק א: תא העצבלוגיה שלפיזיו ל מבוא העצביםת ומערכר אהרון טרואן" ד. .. troen@agri huji ac il חדר(נדי ליק) ןש יש"ד גן בני112 'יום ג ,בתאום מראש : שעות קבלה10-12

פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 1/72

א' ם ד א ה ל ש ה י ג ו ל ו י ז י פ ו ה י

ס ר ו 65211ק

א ק ל :ח

ב צ ע ה א ת ל ש ה י ג ו ל ו י ז יים ב צ ע ה ת כ ר מע ןו א ו ר ט ן ו ר ה א ר ד"

. . .troen@agri huji ac ilר ד ח י) ל י ד נ ק ן ( ש י ש ד" ג ן י נ 112ב

ג' ם ו י ש, א ר מ ם ו א ת ב ה: ל ב ק ת ו ע 10-12ש

Page 2: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 2/72

Nutrition and Neuroscience

" - ". . .Christiaan Eijkman Nobel Lecture Nobelprize org 13 Feb 2011

:// . / / / / / -http nobelprize org nobel_prizes medicine laureates 1929 eijkman.lecture html

o b e l P r i z e i n P h y s i o l o g y o r M e d i c i n e 1 9 2 9

h ris ti aa n E ij km an“ ”For his discovery of Anti Neuritic Vitamin

ir Frederick Gowland Hopkins“ -For his discovery of the growth stimulating vitam

Page 3: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 3/72

Nobel Prizes in NutritionScience

Nobel Prize in ChemistrySynthesis of Vitamins

Walter Norman Haworth (1937) Vitamin C

Paul Karrer (1937) Vitamin E

Robert Burns Woodward (1965)* Vitamin B 12

Structure of Vitamins

Paul Karrer (1937) Vitamin A and B

Richard Kuhn (1938) Vitamin B 2

Lord (Alexander R.) Todd (1957)*

Vitamin B 12

Dorothy Crowfoot Hodgkin (1964)*

Vitamin B 12

Nobel Prize in Physiology or MedicineDiscovery of Vitamins

Christiaan Eijkman (1929)

Vitamin B 1

Sir Frederick Gowland Hopkins (1929) Growth Stimulating Vitamins

George Hoyt Whipple (1934)*

Vitamin B 12George Richards Minot (1934)*

Vitamin B 12William Parry Murphy (1934)*

Vitamin B 12

Henrik Carl Peter Dam (1943) Vitamin K

Isolation of Vitamins

Adolf Otto Reinhold Windaus (1928)* Vitamin D

Albert von Szent-Györgyi Nagyrapolt(1937)

Vitamin C

Richard Kuhn (1938) Vitamin B 2 and B 6

Edward Adelbert Doisy (1943)

Vitamin K

" ". . .The Nobel Prize and the Discovery of Vitamins Nobelprize org 13 Feb 2011:// . / / / / / .http nobelprize org nobel_prizes medicine articles carpenter index html

( )obel Peace Prize 1949 - ( )Lord John Boyd Orr of Brechin, ; , ; )ntist MD Director of Rowett Institute Scotland Director General of UN FAO

Page 4: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 4/72

The Human Brain

• ~100 Million Neurons, ~ 1000

million cells• 2% Body Weight• 15% Cardiac Output• 20-30% Resting Metabolic Rate• No Stora e Tissue

Page 5: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 5/72

Nerve Cells

Page 6: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 6/72

Outline

• Membrane Potential• Resting Potential• The Nerve Cell• Action Potentials• Glial Cells• Central Nervous System

• Autonomic Nervous System – Sympathetic – Parasympathetic

Page 7: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 7/72

Cell Membranes and Transporters

+ ++ + +

--

-

++

+

+ +- - - -

Page 8: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 8/72

The cell membrane

• Diffusion• Osmosis

• Passive Transprt• Active Transport• The ionic basis of membrane

potential

Page 9: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 9/72

E xcita b le M e m b ra n e s

• Resting potential• Presynaptic potential – depolarization

and hyperpolarization• Ion Channels• Propagating action potentials

Page 10: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 10/72

Transport across cellmembranes

X+ X+

in out

• Simple diffusion• Facilitated Diffusion• Primary Active Transport• Co-transport• Counter-transport• (Endocytosis)

GRADIENT

Page 11: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 11/72

Simple Diffusion

GR A D I E N T

Page 12: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 12/72

Simple Diffusion Permeable membrane

J ( / )mmolsec = P ( / )cmsec A (cm2) (CA- CB) ( / )mmolL = ; = ; = ; =J net rate of diffusion P permeability A surface area for diffusion C concentration

Page 13: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 13/72

Facilitated Diffusion–Semi permeable selective membranet 0

Page 14: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 14/72

Facilitated Diffusion–Semi permeable selective membranet ∞

Page 15: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 15/72

Diffusion

Transport

Rate

Concentration

S i m p l

e d i f f u s

i o n

- Carrier mediated transport T m

Page 16: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 16/72

Osmosis Semi permeable membranet 0

Page 17: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 17/72

Osmosis Semi permeable membranet ∞

Page 18: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 18/72

Osmosis Semi permeable membrane

π (atm) = g (Osm/mol) C(mmol/L) σ (0-1) RTπ

= ; = / ; = ;osmotic pressure g N particles mol solution C concentration σ

=reflection coefficie

= ( . - / - ); =R gas constant 0 82 L atm mol K T absolute temperature K

Page 19: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 19/72

Tonicity / Osmolarity[ ] = /Urea 2 mol L[ ] = /NaCl 1 mol L

+

- -

+-

+

π (atm) = g (Osm/mol) C(mmol/L) σ (0-1) RTπ

= ; = / ; = ;osmotic pressure g N particles mol solution C concentration σ

=reflection coefficie

= ( . - / - ); =R gas constant 0 82 L atm mol K T absolute temperature K

Page 20: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 20/72

Tonicity / Osmolarity[ ] = /Urea 2 mol L[ ] = /NaCl 1 mol L

+

- -

+-

+

s m o l a r i t y = ( / ) g number particles mol C ( / ) concentration mol L

: / = /NaCl 2 x 1 mol L 2 Osm L: / = /Urea 1 x 2 mol L 2 Osm L

Solutions are i s o s m o t i c

π (atm) = g (Osm/mol) C(mmol/L) σ (0-1) RTπ

= ; = / ; = ;osmotic pressure g N particles mol solution C concentration σ

=reflection coefficie

= ( . - / - ); =R gas constant 0 82 L atm mol K T absolute temperature K

Page 21: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 21/72

Tonicity / Osmolarity[ ] = /Urea 2 mol L[ ] = /NaCl 1 mol L

To n i c i t y = π (atm) = g (Osm/mol) C(mmol/L) σ (0-1) RT

RT 37⁰C = .25 45 L • /atmmolσ NaCl : .0 3 π NaCl = 2 x 1 mol/L x 0.3 = RT = 0.6RT = 15.3 atmσ Urea : .0 05 π Urea = 1 x 2 mol/L x 0.05 = RT = 0.1RT = 2.5 atm! Solutions are o t i s o t o n i c

π

+

- -

+-

+

Page 22: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 22/72

Tonicity / Osmolarity[ ] = /Urea 2 mol L H y p o t o n i c[ ] = /NaCl 1 mol L H y p e r t o n i c

To n i c i t y = π (atm) = g (Osm/mol) C(mmol/L) σ (0-1) RT

RT 37⁰C = .25 45 L • /atmmolσ NaCl : .0 3 π NaCl = 2 x 1 mol/L x 0.3 = RT = 0.6RT = 15.3 atmσ Urea : .0 05 π Urea = 1 x 2 mol/L x 0.05 = RT = 0.1RT = 2.5 atm! Solutions are o t i s o t o n i c

π H20

+

- -

+-

+

Page 23: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 23/72

Electrogenic Transport–Semi permeable selective membrane

+

-

+- +

+

-

+- +

Page 24: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 24/72

Membrane Potential–Selective membrane permeable to K +, impermeable to Cl -

+- +

- +-

+

-

+-

+-

+-

+-

-V+

0

[K+Cl -] in >

[K+Cl -] out Concentration gradient

t 0

Page 25: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 25/72

Membrane Potential–Selective membrane permeable to K +, impermeable to Cl -

+-

+

-+ -

+-

+ -

+

-

+ -

+

-

-V+

0

[K+][Cl -] in > [K+][Cl -] out

Concentration gradient

=

( )Potential voltage gradien

t ∞

Page 26: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 26/72

Active Transport: Na+/K+ATPase

Na

Na

Na

Na+

K+

K+

Na+

Na+

K+

K+

K+

K+

K+

K+

K+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

K+

Page 27: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 27/72

Na+/K+ ATPase

Na

Na

Na

ATP

Na+

K+

K+

Na+

Na+

K+

K+

K+

K+

K+

K+

K+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

K+

Page 28: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 28/72

Na+/K+ ATPase

Na

ADP

P

Na+

K+

K+

Na+

Na+

K+

K+

K+

K+

K+

K+

K+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

K+

Page 29: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 29/72

Na+/K+ ATPase

Na

Na+

K+

K+

Na+

Na+

K+

K+

K+

K+

K+

K+

K+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

K+

Na+

Na+

ADP

P

Page 30: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 30/72

Na+/K+ ATPase

Na

K+

K+

K+

K+

K+

K+

K+

K+

K+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

K+

Na+

Na+

K+

K+

P

Page 31: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 31/72

Na+/K+ ATPase

Na

K+

K+

K+

K+

K+

K+

K+

K+

K+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

K+

Na+

Na+

P

Page 32: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 32/72

Na+/K+ ATPase

K+

K +

K+

K+

K+

K+

K +

K+

K+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

K+

Na+

Na+

Pi

Page 33: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 33/72

Na+/K+ ATPase

K++

K+

K+

K+

K+K +

K+

K+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

K+

Na+

Na+

Pi

K +

K +

K +

Page 34: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 34/72

Na+/K+ ATPase

K++

K+

K+

K+

K+K +

K+

K+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

K+

Na+

Na+

Pi

K +

K +

K +

Page 35: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 35/72

Na+/K+ ATPase

E

-E P -E P

-E PATP

+ADP Pi

3Na+in 3Na+out

2K+out2K

+in

Page 36: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 36/72

Transport across cellmembranes

Simple diffusion +Na+Na

+K

K+

+ + + + + + +

- - - - - - - -

- ( )Co transport Symport

+Na

GlucoseGlucose

Facilitated Diffusio

CO2

02

Cl -

Cl -

Page 37: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 37/72

Electrochemical Equillibrium

X+ X+

)(][][

ln)X)X)X out in

out

in

out in E E zF X

X

RT −+=(−(=(∆ +

+

+++

µ µ µ

in out

Concentration gradient

=

( )Potential voltage gradien

Page 38: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 38/72

Equilibrium Potential

s t Equation : E x= - . / (2 3 RT zF log 10 [ ]X in /[ ]XE = equilibrium potential ( )mV. / =2 3RT F constant (~ 60 mV at 37 ⁰ )C=Z charge on the ion (+1 for Na + & K+; - 1 for Cl -; + 2

for Ca +2 .)etc

Membrane Potential( )oldman Hodgkin Katz GHK Equat ion :

iCaiCli NaiK

oCaoClo NaoK 10m [Ca] p[Cl] p[Na] p[K] p

[Ca] p[Cl] p[Na] p[K] plog60V

+++

+++=

=P permeability to ion current

Page 39: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 39/72

Normal High PotassiumIon Extracellular Intracellular Extracellular Intracellular Na+ 117 30 114 29K+ 3 90 6 91Cl- 120 4 120 7.9A- 0 116 0 112.1Relative Volume 1 1.035Equillibrium potential z E xNa+ 1 35 1 36K+ 1 -89 1 -71Cl- -1 -89 -1 -71A-Membrane Potential -85 mV -68 mV

Normal Low ChlorideIon Extracellular Intracellular Extracellular Intracellular Na+ 117 30 117 30.5K+ 3 90 3 89.5Cl- 120 4 60 2A- 0 116 60 118Relative Volume 1 0.98Equillibrium potential z E xNa+ 1 35 1 35K+ 1 -89 1 -88Cl- -1 -89 -1 -89A-Membrane Potential -85 mV -85 mV

Page 40: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 40/72

Nerve Cells

Page 41: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 41/72

Nerve Cell Anatomy

Page 42: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 42/72

Page 43: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 43/72

Page 44: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 44/72

Recording Nerve Activity

, .Stuart GJ Sakmann B Active propagation of somatic action potentials into neocortical

.pyramidal cell dendrites. ; ( ): - . : .Nature 1994 Jan 6 367 6458 69 72 PMID 8107777

-V+

0

+ + ---- - + + ++ + +- - ++++- - - - -- - - - -

-85 mV

Vm

t imestimulus

h f

Page 45: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 45/72

Characteristics of ActionPotentials

Stereotypical size and shapePropagationAll-or-none responseVm ( )V

( )Time msec

-70

-90

0

+35

Stimulus

Page 46: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 46/72

Action Potentials

DepolarizationHyperpolarizationInward CurrentOutward Current

Threshold

OvershootUndershoot (hyperpolarizingafterpotential)

Refractory period

V m (mV)

-70

-90

0

+35

Stimulus

i b i f h i

Page 47: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 47/72

Ionic basis of the ActionPotential

1.Resting membrane potential2.Upstroke of the action potential3.Repolarization4.Hyperpolarizing afterpotential

These steps are mediated by thecollective action of specializedchannels acting together

The action potential is the summedmembrane potential of ion fluxes

enerated b all of the channels

Page 48: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 48/72

Gated Channels

igand Gated oltage Gated

- - -

+ + +

Rest

Page 49: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 49/72

Gate Channels

igand Gated oltage Gated

- - - + +

+ + +

( )Upstroke sub threshold

+Na

Page 50: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 50/72

Gated Channels

igand Gated oltage Gated

++++

- - - - -

( )Upstroke breakthrough threshold

+Na

Page 51: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 51/72

Gated Channels

igand Gated oltage Gated

++ - -

- - + +

( )Upstroke breakthrough threshold

+Na

+K

Page 52: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 52/72

Gated Channels

igand Gated oltage Gated

- - - -

+ ++ +

+Repolarization overshoot

+K

Page 53: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 53/72

Gated Channels

igand Gated oltage Gated

- - -

+ + +

Rest

Page 54: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 54/72

Page 55: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 55/72

G ti f th A ti P t ti l

Page 56: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 56/72

potentialin

millivolts

0

-70resting state

Na + gate

opening

K+ gate

opening

Na + /K+ pump

operating

Action Potential

The action potential ispropagated down thelength of a nerve cell.

time

Generation of the Action Potential

intracellular environment of thenerve

cellmembrane

cellmembrane

[Na +] [K+]

This ion inbalance is maintained by the Na +-K+ ATPase pump.

The intracellular side of the membrane is ~70mv lower inpotential that the extracellular side.

-70mv

extracellular environment

e fr ac to ry Pe ri od

Page 57: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 57/72

V m (mV)

-70

-

0

+35

Equilibrium potential

Equilibrium potential

Resting Membranepotential

e fr ac to ry Pe ri od AbsoluteRelative

+Inward Na Current

+Outward K Current

.0 .0

+65

Page 58: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 58/72

Myelinated Axons

• Oligodendrocytes and Schwann cells• Saltatory nerve conduction• Spinal Cord Injury• Demyelinating neuropathy•

Page 59: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 59/72

Page 60: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 60/72

Page 61: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 61/72

myelinated nerve cell (Schwann cell)

Page 62: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 62/72

Page 63: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 63/72

Page 64: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 64/72

Schwanncell

unmyelinated nerve cell

myelinated nerve cell

Schwann cells in the CNS

Oligodendrocite cells in the PNS

saltatory conductancenode to node

node of Ranvier

Page 65: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 65/72

The Synapse

• A junction between cells allowingtransmission of information carriedby action potential

• Electrical and chemical synapses• Nerve – Nerve; Neuromuscular

synapes, etc.

• Presynaptic potential• Excitatory post synaptic potential• Inhibitory post synaptic potential

Page 66: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 66/72

Page 67: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 67/72

Page 68: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 68/72

AP

axon

synaptic vesicles

presynaptic membrane

postsynaptic membranesynapse

postsynaptic receptors direct ion channels

Action Potentials Code

Page 69: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 69/72

Action Potentials CodeInformation

Nerve

Receptor

Stimulus

ha si c Recep tor( )a pid ly a da pti ng

onic Receptor( )lowly adapting

Page 70: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 70/72

A Simple Reflex

• Knee jerk, pain – Simple stereotypical response – Does not require central processing

– Integrates external stimuli andappropriate response

• How does this give rise to more

complex phenomena?

Page 71: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 71/72

Sensory Input

Motor Output

Summation

Information

Page 72: פיזיולוגיה  הרצאה א  -  14-02-2011

8/6/2019 פיזיולוגיה הרצאה א - 14-02-2011

http://slidepdf.com/reader/full/-14-02-2011 72/72