Βιολογικές Βάσεις Συμπεριφοράς

Επιμέλεια

Δρ. Σωκράτης Σκλάβος (Μαθηματικός, Διπλ. & Διδάκτωρ Νευροεπιστημών, Τ. Λέκτορας Τμ. Ψυχολογίας, Univ. Sheffield, UK)

Αικατερίνη Τσάτσου (Ιατρός - Νευρολόγος, Υπ. Διδάκτωρ Ιατρικής, ΕΚΠΑ) 


Οι σημειώσεις είναι ενδεικτικές και μέρος των διαλέξεων των μαθημάτων.

Η θεωρία εντοπισμού (υλιστική) σε αντιπαράθεση με την ολιστική θεωρία.

Οι ανακαλύψεις των Broca & Wernicke σχετικές της θεωρίας εντοπισμού

Karl Lashley: Η συμπεριφορά εξαρτάται από την ποσότητα του εγκεφαλικού φλοιού που αφαιρείται και όχι από την ανατομική εξειδίκευση (ολιστική θεωρία).

•Donald Hebb (Η οργάνωση της συμπεριφοράς, 1949), Η μάθηση είναι αποτέλεσμα αλληλεπίδρασης εξειδικευμένων περιοχών. Δηλαδή φέρνει κοντά την ολιστική με την εντοπιστική θεωρία.

•Όπως επίσης ο Roger Sperry: -Πλαστικότητα Νευρικού Συστήματος (βλάβη σε εξειδικευμένη περιοχή έχει μικρότερο αποτύπωμα αν γίνεται σε μικρότερη ηλικία) -η επικοινωνία ημισφαιρίων μέσω του μεσολόβιου επιτυγχάνει την ανάπτυξη νοητικών διεργασιών.

Η βασική δομή Νευρικά κύτταρα & Νευρογλοιακά

Το νευρικό κύτταρο είναι αδιαίρετο σε αντίθεση με το νευρογλοιακό κύτταρο. •Οι νευράξονες περιβάλλονται από έλυτρο μυελίνης που διακόπτεται στις περισφίγξεις του Ranvier. •Τα δυναμικά ενέργειας άγονται κατά άλματα από περίσφιγξη σε περίσφιγξη. •Η μυελίνη είναι κακός αγωγός της διάδοσης του σήματος δυναμικών ενέργειας καθώςλειτουργεί ως αντιστάτης.

Όσο μεγαλύτερη η διάμετρος τόσο μεγαλύτερη αντίσταση τόσο ταχύτερη διάδοση σήματος δυναμικού ενέργειας

Αναλογία:10 νευρογλοιακά κύτταρα/1 νευρικό κύτταρο. •Ρόλος: -Σταθερότητα & δομική συνοχή στον εγκέφαλο -Χωρίζουν ομάδες νευρώνων. •Τύποι που σχηματίζουν το έλυτρο μυελίνης -Ολιγοδενδροκύτταρα (εγκέφαλος, νωτιαίος μυελός) -Κύτταρα Schwann (περιφέρεια). •Μικρογλοιακά κύτταρα, αστροκύτταρα, συλλέγουν και απομακρύνουν άχρηστες ουσίες (κυρίως στον κυτταρικό θάνατο). Ειδικά τα αστροκύτταρα διατηρούν τη συγκέντρωση Κ+ στον εξωκυττάριο χώρο, ανταλλάσουν χημικές ουσίες μεταξύ νευρώνων και βοηθούν στην επαναπρόσληψη ουσιών.  •Ακτινοειδή κύτταρα κατευθύνουν την ανάπτυξη νευρικών δικτύων •Σχεδόν όλοι οι τύποι συμμετέχουν στη θρέψη των νευρικών κυττάρων

Είδη Κυττάρων, Νευρική απόληξη & Δίκτυο κυττάρων

Δυναμικό Ηρεμίας.

Το δυναμικό ηρεμίας των νευρικών κυττάρων οφείλεται στην περίσεια αρνητικά φορτισμένων μεγαλοπρωτεϊνών εντός της κυττερικής μεμβράνης, οπότε και διαμορφώνεται η αρνητική διαφορά σε σχέση με το περιβάλλον εκτός μεμβράνης. Η αντλία Κ, Na μεταφέροντας 2 Κ εντός για κάθε 3 Na εκτός κυττερικής μεμβράνης συντηρεί την τιμή του δυναμικού ηρεμίας.

Δυναμικό Ενέργειας

Το εκπολωτικό ερέθισμα που ξεπερνά τον ουδό διέγερσης ευθύνεται για την δημιουργία δυναμικού ενέργειας (αρχή του όλου). Μικρά εκπολωτικά ερεθίσματα αντιθέτως δεν δημιουργούν δυναμικά ενέργειας (αρχή του μηδενός). Το δυναμικό ενέργειας διατρέχει τον νευράξονα από το αξονικό λοφίδιο μονοκατευθυντήρια προς την νευρική απόληξη εφόσον ανοίγουν τα κανάλια Νa προς αυτήν την κατεύθυνση και κλείνουν στην αντίθετη.

1.Το δυναμικό ενεργείας διαδίδεται προς τις τελικές νευρικές απολήξεις . 2.Οι τασεοεξαρτώμενοι δίαυλοι ασβεστίου στο τελικό κομβίο ανοίγουν και ιόντα ασβεστίου (Ca+) εισέρχονται στις τελικές απολήξεις. 3.Το ασβέστιο προκαλεί τη σύντηξη των συναπτικών κυστιδίων. 4.Μερικά μόρια νευρομεταβιβαστή προσδένονται σε ειδικά μόρια υποδοχέων στη μετασυναπτική μεμβράνη, οδηγώντας -έμμεσα ή άμεσα- στη διάνοιξη ιοντικών διαύλων στη μετασυναπτική μεμβράνη. 5.Τα EPSPs και τα IPSPs στο μετασυναπτικό κύτταρο επεκτείνονται προς τον εκφυτικό κώνο. 6.Ο συναπτικός νευρομεταβιβαστής απενεργοποιείται (αποδομείται) από ένζυμα ή ο συναπτικός νευρομεταβιβαστής απομακρύνεται γρήγορα από τη συναπτική σχισμή από μεταφορείς. 7.Ο συναπτικός μεταβιβαστής μπορεί ακόμα και να ενεργοποιήσει προσυναπτικούς αυτοϋποδοχείς, με αποτέλεσμα μείωση στην ελευθέρωση του νευρομεταβιβαστή.

Ανατομία Εγκεφάλου

Προμήκης μυελός: ελέγχει αναπνοή, καρδιακό ρυθμό, εμετό, σιελόρροια, βήξιμο, φτάρνισμα

Γέφυρα: συνδέει εγκεφαλικά ημισφαίρια με παρεγκεφαλίδα

Παρεγκεφαλίδα: Ακρίβεια και συντονισμός κινήσεων, ισορροπία, λεκτικές, γνωστικές δεξιότητες, μνήμη, μάθηση.

Μεσεγκέφαλος: αναμετάδοση οπτικών και ακουστικών σημάτων, κινητικός έλεγχος σκελετικών μυών

Θάλαμος: επεξεργασία και διανομή αισθητικών & κινητικών πληροφοριών προς το φλοιό. Έλεγχος ύπνου και εγρήγορσης.

Υποθάλαμος: λήψη νερού, τροφής, σεξουαλική συμπεριφορά, συμπεριφορά αντίδρασης,έκκριση ορμονών , ομοιόσταση θερμοκρασίας.

Μάθηση

1960. Ο Ε. Kandel αγγίζει το σιφωνοειδές όργανο του θαλάσσιου γυμνοσάλιαγκα Aplysia επαναληπτικά και παρατηρεί μείωση της απόκρισης. Λέγεται εξοικείωση ή εθισμός.Μικρού χρόνου εκπαίδευση προκαλεί βραχυχρόνια μνήμη ενώ μετά από μακρόχρονη εκπαίδευση το κύτταρο «θυμάται» και αγνοεί το ερέθισμα.Ο Kandel ισχυρίζεται έτσι ότι η μάθηση επιτυγχάνεται στο επίπεδο του νευρώνα και όχι στο δίκτυο νευρώνων.

Ο βραχυχρόνιος εθισμός και η ευαισθητοποίηση εντοπίζεται στην απόληξη του προσυναπτικού αισθητικού νευρώνα. •Ο μηχανισμός εθισμού ή εξοικείωσης συνίσταται στη βαθμιαία μείωση απελευθέρωσης νδ λόγω μείωσης εισόδου Ca++ στο νευρώνα. •Η μάθηση είναι αποτέλεσμα ελεγχόμενης απελευθέρωσης νδ από τον προσυναπτικό νευρώνα σύμφωνα με τον Kandel, ενώ σύμφωνα με τους D. Alkon και G. Lynch είναι αποτέλεσμα των αλλαγών που συμβαίνουν στο μετασυναπτικό νευρώνα.

Οπτικό σύστημα

Στον οφθαλμό η εικόνα του αντικειμένου σχηματίζεται στον αμφιβληστροειδή χιτώνα. Ο κρυσταλλοειδής φακός και ο κερατοειδής είναι το οπτικό σύστημα το οποίο εστιάζει το εισερχόμενο φως και το μετατρέπει σε εικόνα στον αμφιβληστροειδή.Η εικόνα εστιάζεται στην ωχρά κηλίδα, περιοχή του αμφιβληστροειδούς με τη μεγαλύτερη οπτική οξύτητα. Το σχήμα του φακού ελέγχεται από τον ακτινωτό μυ ώστε όταν πρόκειται για εστίαση σε μακρινά αντικείμενα οι ακτινωτές ίνες έλκουν τον φακό και το αντίθετο (αναστολή) για κοντινά αντικείμενα. Η ίριδα ελέγχει την ποσότητα εισερχόμενου φωτός εντός του οφθαλμού με το κέντρο αυτής την κόρη. Το υαλώδες υγρό επιτρέπει τη μετάδοση φωτός από το φακό στον αμφιβληστροειδή.

Ο αμφιβληστροειδής αποτελείται από 3 κυτταρικές στοιβάδες

Ι) Τα φωτοευαίσθητα κύτταρα ραβδία και κωνία. Τα ραβδία είναι εξαιρετικά ευαίσθητα και ανταποκρίνονται στην όραση στο σκοτάδι ενώ τα κωνία είναι λιγότερα ευαίσθητα και ανταποκρίνονται στο έντονο φως.

ΙΙ) Τα δίπολα κύτταρα μεταφέρουν σήματα από τα κωνία και τα ραβδία στα γαγγλιακά κύτταρα.

ΙΙΙ) Τα γαγγλιακά κύτταρα διακρίνονται σε κεντρικά και έκκεντρα. Τα κεντρικά διεγείρονται όταν το φωτεινό ερέθισμα κατευθύνεται στο κέντρο του αισθητηριακού πεδίου. Αντιθέτως, τα έκκεντρα αναστέλλονται από τα φωτεινά ερεθίσματα στο κέντρο και διεγείρονται από τα φωτεινά ερεθίσματα στην περιφέρεια του αισθητηριακού πεδίου.

Το οπτικό σύστημα αναπτύσσεται σε παράλληλα κανάλια, τα κανάλια τύπου Ρ γαγγλιακών κυττάρων και τα κανάλια τύπου Μ γαγγλιακών κυττάρων

•Τα γαγγλιακά κύτταρα τύπου P (μικροκύτταρα) είναι αντιθετικά χρωματικά κύτταρα δηλαδή διεγείρονται από κάποιο χρώμα και αναστέλλονται από άλλο. •Τα γαγγλιακά κύτταρα τύπου Μ ανιχνεύουν την κίνηση των αντικειμένων και καταλήγουν σε δύο κοιλιακές στοιβάδες του έξω γονατώδους σώματος. Οι περιοχές V3, V4, και V5 κατά Brodmann του περιφερικού οπτικού φλοιού (στον ινιακό λοβό). Τα σήματα που αντιπροσωπεύουν τη μορφή, τη θέση στον τρισδιάστατο χώρο και την κίνηση μεταδίδονται προς τα ανώτερα τμήματα του ινιακού λοβού και στο οπίσθιο τμήμα του βρεγματικού λοβού.

Τα σήματα που αφορούν τις οπτικές λεπτομέρειες και το χρώμα μεταδίδονται στο πρόσθιο κοιλιακό τμήμα του ινιακού λοβού και στο κοιλιακό τμήμα του οπίσθιου κροταφικού λοβού.

S. Zeki: 3 ανεξάρτητα νευρικά υποσυστήματα σε παράλληλη λειτουργία : α) χρώμα, β) σχήμα, γ) κίνηση. •Livingstone & Hubel: προσέθεσαν το δ) βάθος •Η οπτική πληροφορία στις προμετωπιαίες περιοχές και μεταιχμιακό σύστημα επενδύεται με γνωσιακά και συναισθηματικά στοιχεία. S. Kosslyn: Η όραση και η οπτική φαντασίωση εμπλέκουν παρόμοιους μηχανισμούς οπτικής αντίληψης και συνθετικής αναδόμησης μιας εικόνα. •Ο οπτικός φλοιός επεξεργάζεται παράλληλα 3 ποιότητες της οπτικής πληροφορίας. -Αντίληψη βάθους -Αντίληψη χρώματος -Αντίληψη μορφής και κίνησης. •Η διοφθάλμια διαφορά ή «έλλειψη διοπτρικής αντιστοιχίας» προκαλεί την στερεοσκοπική όραση (κυριαρχεί το δεξί ημισφαίριο). •Η στερεοσκοπική όραση μας επιτρέπει την αντίληψη βάθους τρισδιάστατης εικόνας.