2014-03-16
Sinnesorganen 1
SJSE11 MÄNNISKAN: BIOLOGI OCH HÄLSA
DOCENT ULRICA ENGLUND JOHANSSON
Innehåll
• Sinnesorganen 1
- Vilka är våra sinnen?
- Vad är ett sinne?
- Sinnesreceptorer
- Sinnenas principer
- Gemensamma drag
- Syn, Smak, Lukt, Hörsel, Balans
• Sinnesorganen 2 och Huden
- Huden
- Somatosensorik
Vilka är våra sinnen?
Syn
Smak
Lukt
Hörsel
Känsel
Balans
1
2014-03-16
Olika världar
Vad är ett sinne?
• Sinnena ger kontakt med omvärlden!
• Sensorisk information handlar om att samla in data, både från
kroppens yttre miljö (exteroception), om inre miljö (interoception)
och om kroppsdelars rörelse och läge (proprioception).
• Kräver ett för omvandling av fysiska/kemiska verkligheten till
perceptionen av densamma
• Skydd vid fara (ex gifter (lukt och smak), smärta, reflexer)
• Sinnesreceptorer som vidarebefordrar information till CNS
där informationen bearbetas för lämplig respons
Sensoriska receptorer
1. Mekanoreceptorer
2. Termoreceptorer
3. Kemoreceptorer
4. Fotoreceptorer
5. Nociceptorer
2
2014-03-16
Sinnesreceptorer
1. Mekanoreceptorer = bildar elektriska impulser vid
mekanisk påverkan (t ex hoptryckning eller ut-tänjning).
Registrerar bland annat ljud, kroppsläge, blodtryck och
beröring.
2. Termoreceptorer
=
stimuleras
av
temperaturförändringar och finns framför allt i hud och
hypothalamus. Vissa registrerar kyla, andra värme.
3. Kemoreceptorer = stimuleras av förändringar i den
kemiska miljön. Vissa registrerar blodets innehåll av
syre, koldioxid eller väte, medan andra reagerar på lukteller smakämnen.
Sinnesreceptorer
4. Fotoreceptorer (elektromagnetiska receptorer) = tappar
och
stavar
i
ögonbottnarna.
Stimuleras
av
elektromagnetisk strålning.
5. Nociceptorer (smärtreceptorer) = stimuleras av
vävnadsskada eller förändringar som hotar att ge
upphov till vävnadsskada. Stor mängd av nociceptorer
finns i t ex huden, ledkapslar, benhinnor och
blodkärlsväggar.
Sinnenas principer
• Transduktion via förändring i membranpotential, afferent fiber till CNS
• Sensoriskt stimuli har: Modalitet, intensitet, duration, lokalisation
• Adaptation (beröring (kläder), ljus/mörker, stark lukt)
• Receptivt fält (ex känsel, jmf fingrar med rygg)
• Temporal (tid) och spatial (rum) integration (ex lokalisera ljud)
• Kontrasthöjning (inaktivering av intilliggande neuron, näthinnan)
• Selektivitet (olika fotoreceptorer)
3
2014-03-16
Sinnena – gemensamma drag
Sinne
Receptor
Stimuli
Detekterar
Skada
Syn
Fotoreceptor
Elektromagnetisk strålning
(450-700 nm våglängder)
Olika färg,
ljus/mörker
Synnedsättning ->
blindhet
Lukt
Kemoreceptorer
Kemiska substanser
Olika dofter
Anosmi
Smak
Kemoreceptorer
Kemiska substanser
Olika smaker
Ageusi
Hörsel
Mekanoreceptorer
Ljudvågor (20- 20.000 Hz)
Olika ljud
Hörselnedsättning ->
dövhet
Balans
Mekanoreceptorer
Linjär
acceleration/deceleration
eller rotatorisk alt.
bromsning av acceleration
Kroppsposition,
rotation, upp eller
ned
Yrsel
Känsel
Mekano-, termooch nocireceptorer
Tryck, vibration, smärta,
klåda, temperatur
Tryck, vibration,
smärta,
klåda, temperatur
Partiellt känselbortfall> parestesi
Synsinnet
Synsinnet
• Omvandlar elektromagnetisk strålning till en elektrisk signal
• Vårt öga är byggt som en kamera.
Kamera = Ögat
Bländaren = Pupillen
Linserna = Hornhinnan, linsen, glaskroppen
Filmen = Näthinnan
• Näthinnan innehåller 130 miljoner synceller (75% av alla sinnesceller i kroppen) och av alla sinnesintryck så står synen för ca 80%
4
2014-03-16
Ögats anatomi – yttre
Ögongloben har formen av ett lätt
tillplattat klot med diameter ca 2,5 cm
Skydd mot främmande partiklar
Mekaniskt (ögonfransar, ögonbryn)
Tårvätska (IgA, lysosomer)
Hornhinnan (cornea, täcker iris och
pupillen), senhinna (sclera, det vita), iris
(regnbågshinnan), pupill
Ögats anatomi –muskler
Sex olika muskler
Rörelser uppåt, nedåt,
medialt och lateralt
Kranialnerver III, IV, och VI
Ögats anatomi – inre delar
Regnbågshinnan (iris) reglerar
pupillens storlek (parasym. NS ökar
och symp NS minskar)
Hornhinnan och senhinnan omger
glaskroppen (geléaktig, 99%
vatten, högt tryck, stötdämpning)
Kammarvätska prod i bakre
kammaren (2-3 ml/dag) -> främre
via pupillen -> främre kammaren->
dräneras via Schlemms kanal till
vensystemet
Linsen reglerar ljusets brytning
m h a zonaltrådar och ciliarmuskeln
Åderhinnan blodförsörjning
Gula fläcken (fovea), Blinda
fläcken, Synnerven
5
2014-03-16
Pupillen reglerar ljusinsläpp
Iris- regnbågshinnan
Melanocyter i iris
producerar melanin som
ger ögonen dess färg
Blå ögon har lite melanin
Bruna ögon har mkt
melanin
Linsen och bildprojektion - ackommodering
Långt avstånd (smal lins)
Nära avstånd (tjock lins)
Ackommodering sämre vid hög ålder
6
2014-03-16
Brytningsindex- LUFT
Tydligt seende i luft (1.00)
Suddigt seende i vatten (1.33)
Näthinnan – Synligt ljus
Näthinnans uppbyggnad
10 lager
Pigmentepitel: bryter ned diskarna,
lagrar vitamin A, absorberar ljus
Fotoreceptorerna: sinnesreceptorerna
Bipolära celler: interneuron
Ganglieceller: afferent nervcell
Synnerven: gangliecellernas axon
GULA fläcken (fovea, tappar)
BLINDA fläcken (synnervens utträde)
21
7
2014-03-16
Stavar och tappar – distribution i näthinnan
Centralt: mest tappar
Perifert: mest stavar
Fokusera ljuset
perifert i näthinnan
Optic disc=
synnervens utträde
22
Stavar och tappar
Yttre segment: innehåller fotopigment i disksegment
Inre segment: del av vanlig cell
Retinal i rodopsin ändrar konformation vid ljusstimuli
Ljusstimuli leder till hyperpolarisering
Natrium och kalciumkanaler stängs -> hyperpolarisering!!!
8
2014-03-16
Stavar och tappar - skillnader
STAVAR
TAPPAR
• 120 miljoner
• 6 miljoner
• Perifera näthinnan
• Centralt (Gula fläcken)
• Ett synpigment
• Tre olika synpigment
(rodopsin, 500 nm))
(Tre olika opsin, 430, 540 och 575 nm)
• Ljus-mörkerseende
• Färgseende (färgblindhet)
• Stjärnor på natten
• Hög upplösning
(fixera blicken bredvid stjärnan
25
Ljus- respektive mörkeradaptation
Ljusadaptation
• Från mörker till ljus (ex starkt solljus)
• Snabb anpassning, tapparna fungerar bra
• Stavarnas pigment bryts snabbt ned (fungerar ej)
Mörkeradaptation
• Från ljus till mörker
• Långsamt, upptill 45 min för anpassning
• ”I mörker är alla katter grå”
Ackumulering av rodopsin
27
9
2014-03-16
Tvärtom?
Ackumulering av rodopsin
29
En man?
10
2014-03-16
Kontrastfärger
Tvärtom?
Synfält och synbanor
Banor
• n opticus (II)
• Tractus opticus
• Synnervskorset
Projektionsområden
• Syncortex (mönster, rörelser)
(retinotopisk ordning)
• Parietal-, temporallob (ex färg, ansikten)
• Hypothalamus
11
2014-03-16
Synens funktioner – dygnsrytm, reflexer, balans
Komplex bearbetning av synintryck
• Avståndsbedömning
• Stereoseende
• Hjärnan drar slutsatser om
yttervärlden, den skapar inte
bilder. Bilder förklarar
ingenting.
• Vart? Rörelse?
• Form? Färg?
• Ansiktsområde
Synen- sjukdomar, skador och lokalisering
av hjärnskada
Sjukdomar och skador
• Näthinneavlossning, degenerativa sjukdomar, kararakt, glaukom,
åldersrelaterad makula degeneration, diabetesretinopati etc
• Strålningsskador
(ex. laser, starkt solljus)
Diagnostik
Pupillreflexen
Synfältbortfall
12
2014-03-16
De kemiska sinnenaSmak och Lukt
Varför ska vi kunna smaka?
• Sensorer som hjälper oss hitta föda/undvika faror
• “Eat it or mate it”
• Skydd mot faror ex bittert (gift)
• Inte för mycket surt – stör syra/bas balansen i kroppen
• Sött – ofta kolkydrater
Varför ska vi kunna smaka- forts?
• Stimulerar till olika beteenden
• Smak, tillsammans med lukt och syn viktiga
för matsmältning
- Frisättning av tarmenzymer
- Insöndring av insulin
- Peristaltik??
• Smakupplevelse = avsmakning (signaler till CNS och
autonoma NS) och lukt (signaler till limbiska systemet)
13
2014-03-16
Smaksinnet
• Bittert (kombination av receptorer)
• Surt (H+-jonkanaler)
• Salt (Na+-jonkanaler)
Receptorer: tunga, svalg och gom
• Sött (kombination av receptorer)
• Umami (glutamat)
Smaksinnets anatomi
Smaklökar
• 5000 smaklökar
• Kemoreceptorerna nybildas var 14:e
dag
• Smaklökar består av mer än 20 celler,
vilka är av tre olika typer:
• Receptorcellerna
• Stödjecellerna
• Basalcellerna
14
2014-03-16
Innervering och Smakcentra (insula)
Info till CNS via KN VII, IX och X
Info till CNS via KN VII, IX och X
Luktsinnet
Varför ska vi kunna lukta?
• Ej så välutvecklat jmf med andra djur
• Kemiska molekyler fastnar i slemhinnan
• Skydd mot giftiga ämnen (aggressiva dofter)
• Kan urskilja 10.000 olika dofter- betydligt
mer komplext än smaksinnet!!!
• Notera kemiska föreningar på avstånd
• Hos många djur det viktigaste sinnet
• Viktig del för smakupplevelsen
15
2014-03-16
Luktsinnets anatomi
• Kemiska substanser lösta i gas
• Luktmolekyler fångas upp av
slemhinnan, binder till cilier på receptorerna
• 3% av våra gener (ca 1000 st) används till att producera
doftreceptorer (nobelpris 2004!!!)
• 5- 10 miljoner luktreceptorer
Luktsinnets anatomi
• 5- 10 miljoner luktreceptorer
• Varje celltyp kan bara detekterna
EN molekyl
• Vi kan känna igen 10.000 dofter
• Nybildning av luktreceptorer
• Lukt= luktar illa! Doft= doftar gott!
(Stor industri kring dofter)
Luktsinnets anatomi
Varje luktreceptorcell har bara
en typ av luktreceptor, och var
och en av dessa kan känna av
ett begränsat antal doftämnen.
Signaltranduktionen sker via
G-protein och cAMP, vilket får
jonkanaler att öppna sig.
3% av våra gener används till
att producera doftreceptorer
(nobelpris 2004!!!)
16
2014-03-16
Luktcentra i cortex och ålder
•
Undersidan av frontalloben
•
Information till limbiska systemet – DIREKT koppling
(känslor)
•
Luktupplevelser ger ofta stark känslomässig koppling
och minnen
•
Fungerande luktsinne
viktigt för aptiten
• Sämre med åldern
• Nedsatt luktsinnehyposmi, anosmi
Hörselsinnet
Hörselsinnet
•
Omvandlar ljudvågor till en elektrisk signal
•
20- 20.000 Hz
•
Amplitud och frekvens
•
Gas till vätskefas från ytteröra till inneröra
• Musik, tal, oljud o s v…….
17
2014-03-16
Hörselsinnet
• Människa: 20- 20.000 Hz
• Fladdermöss: 70.000 Hz (ekolokalisering)
• Mygg (hanar): 500 Hz (honornas vingslagsfrekvens)
• Mal: < 150.000 Hz
Örats anatomi
Ytteröra
Mellanöra
Inneröra
Fångar upp ljudvågor
Ljud från ytter- till inneröra
Ljud till elektrisk signal
Vax (cerebum)= skydd
Skydd mot höga ljud (m. stapedius)
Ovala fönstret
Runda fönstret
Hörselbenen
Örontrumpeten
m. tensor tympani och stapedius
Hörselorganet
Balansorganet
Ljudets väg genom örat- gas till vätskefas
18
2014-03-16
Hörselorganet (cochlea)
1.
Ljudvåg ger rörelse av basilarmembran och hårceller
2.
Hårcellens stereocilier trycks mot tektorialmembranet, böjs, mekaniskt
känsliga jonkanaler öppnas. Kalium (endolymfa) in i cellen -> depolarisering
3. Spänningskänsliga Ca-kanaler öppnas-> glutamat
Skydd vid högt ljud
Minskning av vibrationerna i mellanörat m h a musklerna
m tensor tympani och m stapedius
Basilarmembranet och olika frekvenser
19
2014-03-16
Lokalisering av ljud, olika frekvenser
Lokalisering av ljusstimuli då det kommer att vara tidsoch intensitetsskillnad i signalen (till mediala oliva
superior) beroende om informationen kommer fr höger
eller vänster öra
Olika frekvenser detekteras m h a basilarmembranets
konstruktion, basal del styvare (höga frekvenser) och
apikal del lösare (låga frekvenser). Varje ton stimulerar
hårceller på speciell plats i basilarmembranet.
Hörbara frekvenser 20-20.000 Hz.
Detektion av olika frekvenser - ålder
• ”Ungdomsskrämman”
• Tinnitus
• Förmågan att höra höga frekvenser avtar med ålder
(10- 12.000 Hz vid 60 år)
• Högt ljud kan skada hårcellerna, degenerativa
sjukdomar
Hörselcortex
Tonotopisk organisation
Primära hörselcortex i
temporalloben
20
2014-03-16
Balanssinnet
Balans - samverkan av sensoriska system
• Balanssinnet
• Proprioception
• Synsinnet
• Hud-tryck
Balanssystemet
Motor
Info
kommando
Syn
Vestibular info
Proprioception
Hud-Tryck
Biomekanik
Yttre
begränsningar
Info
Rörelser
21
2014-03-16
Balansorganets anatomi - båggångarna
• Båggångarna (X, Y, Z) i innerörat känner av rotatorisk acceleration och
deceleration (vrider på huvudet, karusell)
• Geléaktig cupula (endolymfa runt om) böjer hårcellens cilier vid rörelse ->
aktionspotential
Balansorganets anatomi - otolitorganen
• Otolitorganen (hinnsäckar: utriculus, sacculus) i
innerörat känner av tyngdkraften (linjär acceleration
och deceleration)
• Otoliter= kalciumkristaller
• Endolymfa kring otolitmembranet är
lättare. Otolitmebranet glider utmed
hårcellerna
Balansorganets anatomi - otolitorganen
• Sacculus- registrerar vertikala rörelser såsom ”fritt fall”, när man
åker hiss,
• Utriculus- registrerar horisontell acceleration/uppbromsning
som t ex vid bilåkning
• Geléaktigt membran, otolitmembranet
böjer hårcellens stereocilier vid rörelse
-> aktionspotential -> VIII
22
2014-03-16
Balansorganets funktion
• Huvudvridningar i alla plan -> info
• Styr ögonens riktning (vestibulo-ockulära reflexen)
• Riktning av tyngdkraft, huvudets läge
• Muskelspänning i rygg och ben
• Vestibulära reflexer stabiliserar huvud och ögon
Projektionsområden och Ålder
• Kranialnerv VIII (vestibulocochlearis)
• Vestibulariskärnorna
• Motoriska neuron i ryggmärgen
• Kranialnerver som styr ögonrörelser
• Autonoma nervsystemet (illamående)
• Yrsel p g a mediciner, degeneration i CNS,
nedsatt rörlighet, dålig syn etc.
23
