Dierfysiology (Dr C. Janse)


http://www.bio.vu.nl/vakgroepen/od/onb/Educatie/courses/index.html

sheets en misschien voorbeeld vragen.


Hoofdstuk 10 en 13 uit het boek.


Movement:

- Amoeboide beweging, cilien en flagellen

- Muscle and biomechanics

- Membranpotentiaal en actie potentiaal

- Slidin filament hypothese

- De werking van spieren

- Het skelet,hefboom voor spierkracht

- Voortbeweging

- Drijfvermogen


Sensorisch = waarnemen

Motorisch = beweging


Sheet met plaatje van membraanpotentiaal (bij een aktiepotentiaal): sterk omhoog en dan een ondershoot die geleidelijk weer terug gaat naar de rustmembraanpotentiaal van -60 mV.


Aktiepotentiaal bestaat door de verschillen in de ionconcentraties binnen en buiten de cel.

In de cel: veel K+ en Cl- en weinig Na+

Buiten de cel: veel Na+ en weinig K+ en Cl-


Undershoot komt door K+ kanalen en de membraan potentiaal schiet iets door de rustmembraan potentiaal richting de evenwichtspotentiaal van K+


Een Aktiepotenitaal blijft altijd even groot, de amplitude wordt namelijk bepaald door de evenwichtspotentiaal van Na+

De aktiepotentiaal plant zich actief voor over het membraan, de aktiepotentiaal wordt dus elke keer opnieuw gevormd.


Waarom gaan aktiepotentialen niet 2 kanten op? Dit komt doordat tijdens de Na inactivatie de membraan ongevoelig is voor electrische stimulatie. Dus de actiepotentiaal zal altijd maar 1 kant op gaan (refractair periode ?)


Postsynaptische potentiaal (PSP) kan depolariserend werken: excitatoir (EPSP) en ook hyperpolariserend: inhibitoir (IPSP)


Aktiepotentialen worden aktief door de membraan geleid en PSP neemt af als hij verder van de bron komt waar hij wordt geregistreerd.

Motorneuron.

Axon: Actiepotentiaal

Synaps: transpmittorafgifte.



Actiepotentiaal:

- alles of niets

- plant zich actief voor


Excitoire (of inhibitoire) postsynaptische potentiaal

- gegradeerd hoe meer neurotransmittor hoe groter.

- wordt kleiner naarmate de afstand tot synaps groter wordt.


Figuur 10.7

Spier bestaat uit een bundel vezels, een vezel is een spiercel, in een spiervezel zitten fibrillen, in die fibrillen zit die dwarse streping die ontstaat door de spierfilamenten, georganiseerd in sacromeren die bestaan uit dunne en dikke filamenten die in elkaar kunnen schuiven bij spiercontractie.

Spiercel heeft meerdere kernen: meerdere cellen samengesmolten, spiercellen zijn net zolang als de spierbundel!


Figuur 5.5

Weer detail van een sacromeer met actine en myosine filamenten (actine vast aan z-lijn) en idee van myosine koppen, met Calcium erbij verandering kop hechten los, etc, bekijk maar ff histologie gedeelte.


ATP komt uit:

- Aeroob: oxideren van carbohydraten en vetten naar CO2 + H2O en daarbij wordt ADP + Pi omgezet in ATP, dan wordt het omgezet in Creatine fosfaat dat een hogere energetische verbinding is dan ATP, wordt er ATP uit de spiercel weggehaald dan komt er meteen ATP vrij uit creatine phosphate.

- Anaeroob: carbohydraten melkzuur daarbij wordt ADP + Pi omgezet in ATP.


Tabel 10.5

Figuur 13.12

Bij ongetrainde personen gaat melkzuur zich ophopen bij 60% van de inspanning

Bij getrainde personen begint dat pas op 70 a 75%


EPO (erythro potetine): bepaald het aantal rode bloedcellen en dus ook de mogelijkheid voor het bloed om de zuurstof te transporteren, dit heeft dus grote gevolgen voor de maximaal mogelijke inspanning. Nieren produceren EPO afhankelijk van de zuurstofspanning. Zodra de zuurstofspanning in het bloed daalt gaan de nieren EPO produceren.


De spelers in het contraciteproces

- myosine en actine leveren kracht

- tropomyosine en troponine reguleren interactie tussen myosine en actine

- Calcium zijn de trigger van de contracitie

- ATP is de energieleverancier


Tabel 10.1 kort samengevat (nuttige tabel).

Isometrisch meten: spierlengte gelijk houden (spierspanning wordt omgezet in electrische spanning via transducer (omzetter))

Isotonisch meten: spierlengte kan wel veranderen. (je moet wel gewicht aan de andere kant van het hefboompje doen, je meet de spierverkorting!, spanning blijft gelijk, de positie van dehefboom wordt weer omgezet in een electrisch signaal naar de Oscilloscoop. (sheet van de internetpagina halen!)


Je kan ook de spierlente laten toenemen, de spierspanning neemt dan ook toe: dit komt omdat spieren elastisch zijn, (door spierweefsel en vooral ook pezen!)

Bij uitrekken wordt de spanning groter dan op dezelfde plek terug, als je er dan ook heel hard aan trekt wordt hij langer en blijft hij langer: plastisch

Als de spier wordt geactiveerd, zal hij weer samentrekken en daarna weer naar zijn oorspronkelijke lengte terugkeren.


Passieve eigenschappen:

- Elasticiteit (bindweefsel en spierweefsel)

- Plasticiteit zorgt voor deformatie (spierweefsel)


Een stimulus geeft aanleiding tot 1 actiepotentiaal en die weer tot 1 contractie in de spier en die noem je twitch


Spier steeds langer maken en dan weer steeds stimuleren, dus naar de actieve spanning kijken, bij toenemende lengte veranderd de contractie spanning, de spanning neemt eerst toe en dan komt een maximum en als je de spier dan nog langer maakt zal de contractie spanning afnemen. Op een gegeven moment zijn de filamenten zover uit elkaar getrokken dat ze amper meer bruggen tussen actin en myosin kunnen worden gevormd omdat ze te ver uit elkaar liggen, er kan dus amper kracht worden geleverd. In het begin overlappen de filamenten elkaar teveel en werken ze elkaar tegen.


Bij dikke en dunne spieren:

- kracht: in een dikke spier zijn er veel meer spierfilamenten die in elkaar kunnen schuiven en er kunnen dus meer bruggen worden gevormd en er kan dus meer kracht worden geleverd dan bij dunne spieren.

- Contractie bereik: zal hetzelfde zijn als een dunne spier als de sacromeer lengte gelijk blijft. (dik heeft meer sacromeren naast elkaar maar ze zijn even lang dus maakt voor bereik niet uit)

- Dikte van de spier kun je kijken uit de dwarsdoorsnede.

- Snelheid van de contractie wordt ook niet beinvloed omdat die ook afhangt van het inelkaar schuiven van filamenten.


Bij training blijft het aantal spiercellen dat je hebt gelijk, ze delen niet! Als je traint kunnen je spiervezels dikker worden en het aantal filamenten toeneemt, actine en myosine kun je aanmaken.



Sacromeer lengte:

- kracht: bij lange sacromeren zullen de filamenten ook langer zijn en er is dus ook een groter gebied van overlap en er zijn dus meer bruggen tussen actine en myosine dan bij een korte sacromeer, dus spieren met langere sacromeren zouden een grotere kracht kunnen leveren.

- Contractie bereik, het bereik is bij de spieren met de lange filamenten groter dan bij de spieren met de korte filamenten: omdat ze verder kunnen worden uitgerekt voordat myosine niet meer tussen de actine inzit.

- Snelheid: bij de korte sacromeren heb je meer sacromeren in een spier dan dikke sacromeren in een spier van dezelfde lengte . (voor de individuele sacromeer maakt het niet uit of hij lang of korter is) Omdat er dus meer sacromeren is zal een spier met gelijke lengte met korte sacromeren sneller zijn dan een spier van dezelfde lengte met lange sacromeren (heeft er minder)


Actieve eigenschappen:

- Isometrische contractie: lengte wordt gelijk gehouden, mechanische spanning neemt toe.

- Isotonische contracite: mechanische spanning wordt gelijk gehouden, spier verkort.

- In lichaam meestal eccentrische contractie:de spier levert spanning en veranderd van lengte.


Isometrische contracite:

- optimumcurve spierlente tegen spierkracht

- Contracite bereik afhankelijk van: sacromeerlengte

- Spierkracht afhankelijk van: sacromeerdikte, sacromeerlengte

- Contractiesnelheid afhankelijk van: aantal sacromeren


Figuur 10.11 en 10.12 (isometrische contracties)

Tetanus contractie: aantal stimuli achter elkaar (in lichaam: motorneuronen vuren een groot aantal actiepotentialen na elkaar af en de spier gaat contraheren)

In grafiek:

- getande tetanus: je kan de apparte contracties nog zien in de grafiek

- gladde tetanus: je ziet de apparte contracties niet meer (gladde lijn)



Oorzaken van grotere contractie bij tetanus:

- Bij een hele reeks stimulaties zullen de filamenten steeds verder in elkaar schuiven (nog niet uit elkaar van de ene stimulus en de volgende zal de filamenten nog verder in elkaar schuiven)

- Door de elasticiteit krijg je ook dat de contractie groter word. Ook het feit dat de getande tetanus overgaat in de gladde tetanus kun je terugvoeren op de elasticiteit.

- Doordat er meerder aktiepotentialen teglijk in 1 spiercel kunnen zijn zullen er op meerdere plaatsen in de spiercel contractie plaats vinden. Ook bij 2 keer neurotransmittor afgifte (of meer) zal een grotere depolarisatie geven die weer een grotere Ca2+ influx zal geven en er zullen dus meer contracties worden gestimuleerd.


Isometrische contracite tetanus

- tetanische contractie ontstaat met hogere contracitie frequentie

- grotere kracht dan twitch

- sommatie door:

o elastische elementen

o contractiele elementen

o en sommatie potentialen (tonische vezels)

- van belang voor bewegingen


Isotonische (Eccentrische) contracties:

- contractieparameters:

o belasting (load)(N (Newton))

o Arbeid (work)(belasting x afstand (joule))

o Vermogen (power) (belast x afstand/tijd dus belast x snelheid (Watt))


Figuur 10.14 en 10.24

Verkortingssnelheid neemt af met de belasting

Ook het vermogen van een spier kent een optimum curve.


Isotonische (eccentrische) contractie:

- verkorting neemt af met belasting

- verkortingssnelheid neemt af met belasting

- arbeid tegen belasting kent optimum

- vermogen tegen belasting kent optimum


Figuur 13.1 uit het boek.

- acessory structure: vervormen de stimulus.

- Sensory cell (zintuig cel) stimulus energie omgezet in actiepotentiaal (transducer)

- Nerve transmission (transport via axonen)

- Centraal zenuw stelsel. (decoder)


Tabel 13.1

3 grote groepen zintuigen: Ruwweg kennen

- electromagnetisch en warmte energy

- mechanical energy and force

- chemical agents


Zintuigen versterken de signalen enorm.

Karakteristieken werking zintuig:

- Specificiteit: Zintuig is specefiek voor bepaalde stimulus als de laagste drempel heeft voor die stimulus (adekwate stimulus) (mechano, chemo, thermo, foto en noci) Zintuig is het gevoeligst voor een bepaalde stimulus maar kan ook gevoelig zijn voor andere stimulus (vb sterretjes zien bij klap op oog)

- Versterking: in zintuigcel wordt stimulusenergie versterkt. Een stimulus leidt tot relatief sterke response. Bijvoorbeeld in fotoreceptor 1 foton wordt 1.7 x 105 maal versterkt


Perceptie:

- afbraak van fysisch beeld (licht, geur tast)

- Opbouw van beeld in hersenen.


Afferent: uitloper die naar CNS gaat

Efferent: uitloper die van het CNS komt (bv naar spieren)


Generator potentiaal: optellen van inkomende pulsen.

Actiepotentialen worden gegenereerd in het actiepotentiaal gegenereerd gebied.

Zwakke stimulus: weinig actiepotentialen

Sterke stimulus


Zintuigmembraan:

- transducerend membraan (omzetting mechanische energie naar electrische energie)(niet electrisch gevoelig, er onstaat de receptorpotentiaal: geen actiepotentialen) Geen voltage afhankelijke kanalen. Gegradeerde receptor potentialen (met verschillende amplitude)

- Actiepotentiaal genererend membraan (electrisch gevoelig) Alles of niets actiepotentialen en voltage afhankelijke kanalen

- Actiepotentiaal geleidend membraan (electrisch gevoelig) Alles of niets actiepotentialen en voltage afhankelijke kanalen


Actiepotentialen hebben altijd dezelfde amplitude


Figuur 13.21


Receptorpotentiaal:

- altijd depolariserend (1 uitzondering: retinazintuigcel vertebraat)

- Gegradeerd (hoe sterker de impuls hoe groter de amplitude)


Generatorpotentiaal:

- altijd depolariserend

- Gegradeerd (hoe sterker de impuls hoe groter de amplitude)


Actiepotentiaal

- amplitude onafhankelijk van de stimulus intensiteit

- Vuurfrequentie is afhankelijk van de stimulus intensiteit

Kreeft:

- Phasic receptor: frequentie neemt weeraf (zintuigcel adapteert snel)

- Tonic receptor: continu actiepotentialen afgeven (zintuigcel adapteert langzaam)


Adaptatie:

- afname van de response in een zintuigcel bij een aanhoudende niet veranderende stimulus. (1 stimulus)


Habituatie:

- afname van respons bij herhaaldelijk stimuleren met gelijke stimulus. (dus meerdere stimulus)


Effecten innervatie:

- Synapsen op zintuigcel inhibitoir

- Synapsel op spiercellen exibitoir


Bij een kreeft wordt de abdomen door de zintuigcellen (rek) weer recht gemaakt. Bij zwemmen worden eerst de zintuigcellen uitgeschakeld door een inhiberende impuls.


Functies efferente innervatie zintuig

- uitschakelen (bv bij reflexen) gedrag (strekreflex bij kreeft)

- Bijstellen meetbereik


Haarcel gaat heen en weer naar links is inhibiton naar rechts is excitation.


Rek: Stimulus receptor potentiaal generator potentiaal actiepotentiaal

Haarcel: Stimulus receptor potentiaal transmittor afgifte postsynaptische potentiaal actiepotentiaal

-

- Hoe herkent het CZS de aard (modaliteit = tast, reuk etc) van info?

- De verbinding tussen zintuig en CZS bepaalt de modaliteit (labeled line)


Kodering:

- labeled line:

o modaliteit (zien horen, tast etc) verbonden met deel van hersenen waar stimulus verwerkt worden.

- Frequentie van de actiepotentiaal

o Intensiteit

o Richting (spontane activiteit)



Samenvattign:

- Zintuigen zijn transducers die stimulus omzetten in receptor potentiaal

- Zintuigen zijn specefiek gevoelig voor een stimulussoort

- Zintuigen hebben een depolariserende receptorpotentiaal met uitzondering van de retina cel vij vertebraten

- De amplitude van de receptorpotentiaal varieert met de stimulusintensiteit (gegradeerd)

- Zintuig zet info om in actiepotentialen

- Actiepotentialen in verschillende zintuigsystemen zijn gelijk.

- De amplitude van de actiepotentiaal is altijd gelijk en onafhankelijk van de stimulusintensiteit

- De aard (modaliteit) van de stimulus ligt vast in de verbinding tussen zintuig en CNS (labeled line)

- De intensiteit van de stimulus wordt gecodeerd door de Actiepotentiaal frequentie


Extrafusaal = buiten de spierspoeltjes

Prachtige tekening in je kladblok zie ook figuur 13.30.


Spiercontractie en spierspoelactiviteit

- activatie van alleen extrafusale spiervezels (via alfa-motorneuronen) brengt spierspoel uit meetbereik

- gelijktijdige activatie extra- en intrafusale spiervezels (alfa en gamma motorneuronen) houden de spierspoel uit meetbereik.


Synergisten en antagonisten


Buigen: synagonisten

Strekken: antagonisten


Als de ene "aan" staat dan moet de ander "uit"

Via een motorneuron wordt de activiteit van de een onderdrukt als de ander actief is.


Figuur 13.31


Servo-controle: krachtsversterking via scharnieren etc. (stuurbekrachtiging)


Spierspoeltje en modulatie spiercontractie:

Intrafusale spiervezel = spiercel in spierspoel

- Stimulatie van motorneuronen van intrafusale spiervezel spant spierspoel

- Spanning van spiersppoel geeft activiteit in afferent

- Afferent activeert motorneuronen die spier bundel innerveren

-

-



Activiteit van spierspoeltjes:

- activatie van reflexmatige spiercontracties

- servocontrole spiercontractie

- relaxatie antagonistische spieren via inhibitoireinterneuronen



Functies van efferente innervatie zintuig

- uitschakelen (reflexmatig) gedrag (strekreflex kreeft)

- bijstellen meetbereik

- automatische regeling contractiekracht van spieren (spierspoel zoogdier)


Perceptie:

- Afbraak van fysich beeld (licht, geur, tast)

- Opbouw van beeld in CNS


Figuur 13.24 onderzoekje


Receptief veld:

- Dat gebied (van de retina, van de huid) waar stimulatie een response (inhiberend. Exciterend) veroorzaakt.


Retina Thalamus (lateral geniculate nucleus = visueel centrum)


Centre surround (bij receptor velden van ganglion cells)

Het centrum is tegenovergesteld aan periferie (verhoging tegenover verlaging van activiteit)


Licht op retina cel: hyperpolarisatie

In het donker is een retina zintuig cel gedepolariseert en geeft hij voordurend transmittor af aan de Bipolaire cel die voordurend wordt gehyperpolariseert.

Met licht wordt de retina cel gehyperpolariseerd en gaat minder transmittor afgeven dit leidt tot depolarisatie in de Bipolaire cel.


Figuur 13.28 vervalt zie uitgedeelde stencil.


Ganglioncel en n.geniculatuscel


- Circulair receptief veld, 'centre surround' organisatie

- On Centrum met Off surround of omgekeerd

- Klein receptief veld

- Reageert niet of slecht op diffuus licht.


Informatieverwerking in de retina

- Communicatie tussen de retinacellen zonder actiepotentialen

- Activatie receptor cel met licht geeft hyperpolarisatie

- De ganglioncel respondeert met actiepotentialen

- Het samenspel van verschillende typen retinacellen bepaalt response ganglioncel (oncentre/offsurround of offcentre/onsurround)


Figuur 13.29



Simpel cells in de corex

- Input van cellen n.geniculatus

- Langwerpig receptief veld

- On- en off gebieden grenzend aan elkaar

- Specifieke orientatie receptief veld

- Receptief veld beperkt tot deel van retina.



Informatieverwerking in de cortex

- Door convergentie een sterk hierarchische structuur

- De sterk hierarchische structuur wordt niet tot op het hoogste niveau volgehouden (er is geen grand mother cell)

- Er treed ook divergentie op. (1 cel naar meerdere plaatsen)