Download
1 / 38
380 likes | 705 Vues
2. Biofyzika vn
E N D
1. 1 Prednky z lkarsk biofyziky Masarykova univerzita v Brne vod do biofyziky receptoru
Biofyzika sluchovho
analyztoru
2. 2 Biofyzika vnmn Obecn charakteristika smyslovho vnmn
Smyslov vnmn - prjem a uvedomovn si informac z vnejho i vnitrnho prostred. Zrak, sluch, cich, chut a hmat
Z nitra organismu: informace o poloze, aktivnm i pasivnm pohybu (vestibulrn apart, nervov zakoncen v muskuloskeletlnm systmu), zmench sloen vnitrnho prostred a bolest. Komplexn pocity: hlad, zen, nava aj.
3. 3 Rozdelen receptoru a) Podle druhu pusobc energie:
mechanoreceptory
termoreceptory
chemoreceptory
fotoreceptory
adekvtnmi a neadekvtn podnety
b) Podle sloitosti:
voln nervov zakoncen (bolest)
smyslov telska (senzitivn nervov vlkno + vazivov obal)
smyslov bunky (soucsti smyslovch orgnu)
- specificita
nespecifick: receptory bolesti - reaguj na ruzn podnety.
c) Dle msta vzniku podnetu a zpusobu jejich zachycen:
telereceptory (zrak, sluch, cich),
exteroreceptory (z povrchu organismu - kon cit, chut),
proprioreceptory, ve svalech, lachch a kloubech - informuj o poloze i pohybu tela,
interoreceptory - ve vnitrnch orgnech
Biofyzika povauje receptory predevm za menice energie.
4. 4 Prevodn funkce receptoru Primrn odpoved smyslov bunky na podnet: receptorov (budiv, genertorov) potencil a receptorov proud mern intenzite podnetu. Receptorov potencil spout cinnostn potencil. Amplitudov modulace receptorovho potencilu se men ve frekvencne modulovan akcn napet. Vy intenzita podnetu (receptorovho potencilu) vyvolv cetnej cinnostn potencily.
5. 5 Smyslov bunka Typick smyslov bunka m dva segmenty:
Vnej odpovd adekvtnmu podnetu (mikroklky, cilie, mikrotubulrn nebo lamelrn struktury).
Vnitrn (mitochondrie)
Elektrick pochody v receptorov bunce:
Zdroj napet je v membrne vnitrnho segmentu - difuzn potencil K+ (velikost U1, rezistance R1 je dna permeabilitou pro prslun ionty).
Depolarizace smyslov bunky je zpusobena vzrustem membrnov permeability pro kationty ve vnejm segmentu (R2, U2; R3, U3). V prubehu depolarizace tok kationtu smeruje z vnejho do vnitrnho segmentu.
V podpurnch bunkch jsou prdatn zdroje napet (U4, R4).
6. 6 Biofyzikln vztah podnetu a pocitku Intenzita pocitku roste s intenzitou podnetu nelinerne. Drve se soudilo, e intenzita pocitku je mern logaritmu intenzity podnetu (Weberuv-Fechneruv zkon). Intenzita pocitku je IR a intenzita podnetu IS, pak:
IR = k1 . logIS.
Dnes vztah vyjadrujeme mocninou (Stevensuv z.):
IR = k2 . ISa,
k1 a k2 - konstanty, a exponent specifick pro smyslovou modalitu.
Vztah pocitku k hranicnm intenzitm podnetu lpe vyjadruje zkon mocniny.
7. 7 Lokalizace pocitku U zraku, sluchu a cichu spe lokalizujeme zdroje podnetu. Nadrazenost zraku.
U receptoru konho cit a interoreceptoru nastv lokalizace pocitku zroven s jeho uvedomenm.
Zkon projekce: Podrdme-li perifern nerv kdekoli na ceste k mozku, promt se vyvolan pocitek do msta prslunho receptoru.
fantomov bolesti
8. 8 Adaptace Je-li intenzita podnetu dle konstantn, sniuje se u vetiny receptoru drdivost. Tento jev se nazv adaptace. Stupen adaptace je pro ruzn receptory ruzn. U vnmn bolesti - ochrann mechanismus.
9. 9 Biofyzika vnmn chemickch podnetu
10. 10 Biofyzika vnmn zvuku Fyzikln vlastnosti zvuku:
Zvuk - mechanick kmity prunho prostred, f = 16 a 20 000 Hz.
Prunm prostredm se r jako kmity cstic kolem rovno-vnch poloh. V plynu a kapaline se r jako vlnen podln (strdav zhutovn a zredovn cstic), v pevnch ltkch i jako vlnen prcn.
Rychlost ren - fzov rychlost (c) zvis na fyziklnch vlastnostech prostred, predevm na prunosti a teplote.
Soucin r.c, kde r je hustota prostred, je akustick vlnov odpor (akustick impedance). Pomer akustickch impedanc dvou prostred urcuje velikost odrazu pri dopadu zvukov vlny na jejich rozhran.
Zvuk: jednoduch (cist) nebo sloen. Sloen zvuky: hudebn (periodick charakter) a nehudebn - hluk, um (neperiodick charakter).
11. 11 Hlavn znaky zvuku: vka, barva a sla
Vka je urcena kmitoctem.
Barva zastoupenm harmonickch kmitoctu ve spektru.
Sla, presneji intenzita - mnostv energie prol za 1 s plochou 1 m2, kolmou ke smeru ren vlnen. Intenzita zvuku je akustick mern vkon [ W.m-2].
12. 12 Hladina intenzity Srovnn intenzit dvou zvuku umonuje velicina zvan hladina intenzity. Vzhledem k velkmu rozpet slyitelnch intenzit (1012) byl zaveden logaritmick pomer s jednotkou bel (B), v praxi decibel (dB). Hladina intenzity L:
L = 10.log(I/I0) [dB]
Referencn intenzita zvuku (prahov intenzita tnu 1 kHz) I0= 10-12 W.m-2 (referencn akustick tlak p0 = 2. 10-5 Pa).
13. 13 Hlasitost, sluchov pole Hlasitost je subjektivne vnman intenzita pribline mern logaritmu intenzity zvukovho podnetu. Ucho je nejcitlivej pro frekvence 1-5 kHz.
Hladinu hlasitosti udvme ve fnech (Ph). 1 fn odpovd hladine intenzity 1 dB pro referencn tn. Pro jin tny se hladina hlasitosti od hladiny intenzity li.
1 Ph je nejmen rozdl hlasitosti, kter ucho dovede rozliit. Pro tn 1 kHz odpovd zven hlasitosti o 1 Ph zven fyzikln intenzity o 26%.
Jednotka hlasitosti: 1 son. Odpovd pri naslouchn obema uima pocitku vyvolanmu referencnm tnem o 40 dB.
Spojme-li v grafu prahov intenzity slyitelnch frekvenc, dostaneme nulovou izofnu (krivku stejn hlasitosti).
Pro kadou frekvenci lze najt intenzitu, pri n pocit zvuku prechz v bolest - prh bolesti. Oblast hladin intenzity mezi prahem slyen a prahem bolesti je sluchov pole.
14. 14 Sluchov pole
15. 15 Hlasitost nekterch zvuku
16. 16 Zvukov spektrum Analzou sloench zvuku dostvme frekvencn rozloen amplitud a fz jejich sloek - zvukov spektrum.
U samohlsek: crov spektrum. Harmonick frekvence zkladnho tnu tvor skupiny - formanty - pro danou samohlsku charakteristick.
Souhlsky: neperiodick, maj spojit (umov) akustick spektrum.
17. 17 Biofyzikln funkce ucha Zevn ucho: boltec a zevn zvukovod. Optimlne slyiteln zvuky dopadaj zepredu pod hlem asi 15o vzhledem k ose u. Zevn zvukovod je rezontor, zesiluje kmitocty 2-6 kHz s maximem v psmu 3-4 kHz, (+12 dB). Uzver zvukovodu zhoruje slyen o 40 - 60 dB.
Stredn ucho: bubnek (asi 60 mm2) a sluchov kustky - kladvko, kovadlinka a trmnek. Rukojet kladvka je prirostl k bubnku, trmnek k ovlnmu oknku (3 mm2). Eustachova trubice vyrovnv tlaky na obou stranch bubnku. Velk rozdl akust. impedanc vzduchu (3,9 kPa.s.m-1) a tekutiny vnitrnho ucha (15 700 kPa.s.m-1) by vedl k velk ztrte intenzity (asi 30 dB) - vyrovnno pomerem ploch a zmenou amplitudy a tlaku zvukovho vlnen (ve vzduchu velk amplituda a mal tlak, v tekutm prostred naopak).
- Prevod akust. vlnen z bubnku na men plochu ovlnho oknka (20x zv tlak).
- Pkov systm kustek. Kladvko a kovadlinka tvor nerovnoramennou pku (1,3x zvet slu). Tzv. pstov prevod.
18. 18 Pstov prevod akustickho vlnen
19. 19 Mechanismus recepce akustickch signlu Vnitrn ucho je uloeno ve skaln kosti jako labyrint, v nem jsou receptory sluchovho a vestibulrnho analyztoru.
Sluchov cst labyrintu je tvorena spirlnm, asi 35 mm dlouhm kostenm kanlkem - hlemdem - cochleou. Zkladnu hlemde oddeluje od stredoun dutiny prepka se dvema oknky.
Na ovln oknko nased trmnek, ne uloen okrouhl oknko je voln.
Hlemd je rozdelen na dve csti podlnm kostnm vbekem lamina spiralis a prunou membrana basilaris. L. spiralis je nejir pri bzi hlemde, kde je memb. basilaris neju, asi 0,04 mm (0,5 mm pri vrcholu hlemde). Zde je v bazilrn membrne helikotrema, spojujc prostor nad (scala vestibuli) a pod bazilrn membrnou (scala tympani).
20. 20 Prcn rez hlemdem
21. 21 Cortiho orgn
22. 22 www.sickkids.on.ca/auditorysciencelab/ pictures1.asp.
23. 23 Cortiho orgn perilymfa - iontov sloen jako likvor, blkovin 2x vce.
endolymfa - obsah blkovin jako likvor, avak jen 1/10 iontu Na+ a 30x vc iontu K+ - pripomn intracelulrn tekutinu.
Cortiho orgn: obkladn, nosn a smyslov bunky.
Smyslov bunky C. orgnu: bunky vlskov (vnitrn a vnej). V hlemdi je asi 4000 vnitrnch a 20 000 zevnch vlskovch bunek.
Smyslov vlsky - stereocilie - deformuje tektoriln membrna.
Ohnut vlsku k lamina spiralis vede k depolarizaci, ohnut vlsku ke stria vascularis zpusobuje hyperpolarizaci.
Od vnitrnch bunek vychz asi 95% neuronu (20 axonu od jedn bunky), od zevnch bunek asi 5% neuronu - nervov zakoncen 10ti zevnch bunek se spojuj v 1 axon. Nervovch vlken vychz z hlemde asi 25 - 30 tis.
24. 24 Mechanismus vnmn zvuku Bksyho teorie postupujc vlny. Zvuk rozkmit bazilrn membrnu a oblast maxima rozkmitu se posouv s kmitoctem od vrcholu hlemde k bzi.
Helmholtzova predstava
Predpoklad: smyslov bunky jsou citliv na zmenu rychlosti vchylky tektoriln membrny.
Receptory v hlemdi asi provdej hrubou frekvencn analzu, dal zpracovn prslu sluchovm centrum.
Zvuk prichz k receptorum trojm zpusobem: Vedenm kustkovm, vedenm kostnm (prh asi o 40 dB vy) a vedenm vzduchovm (kruhovm oknkem - mlo).
25. 25 Elektrick jevy spojen s recepc zvuku Perilymfa a endolymfa se li v obsahu K+ a Na+. Endolymfa se obsahem K+ bl intersticiu. Mezi endolymfou a perilymfou je klidov potencilov rozdl + 80 mV - endokochlern potencil.
Velk vlskov bunky C. orgnu maj proti perilymfe zporn potencil -80 mV. Potencilov rozdl mezi endolymfou a vlskovmi bunkami je asi 160 mV.
Podrden C. orgnu bud kochlern mikrofonn potencil, snmateln z hlemde. Pri vych frekvencch se maximum mikrofonnho potencilu posouv k bzi hlemde, v souladu s teori postupujc vlny. C. orgn nen jen menic energie, ale spe biologick zesilovac.
Negativn sumacn potencil je zpusoben podrdenm vnitrnch vlskovch bunek Cortiho orgnu.
26. 26 Metody vyetren poruch slyen Audiometrie - vyetren prahu slyen v rozsahu slyitelnch frekvenc audiometrem. Nejcasteji vynme rozdly hlasitosti v dB oproti norme a normln nlez m tvar prmky rovnoben s osou X, kter je v grafu vyznacena pri hodnote 0 dB. Oslaben sluchu se projev odchylkou smerem k zpornm hodnotm hladiny intenzity.
Mon i vyetrovn kostnho veden zvuku.
27. 27 Dva typy sluchovch poruch Porucha veden zvuku - prcinou bv ucpn zvukovodu, ztuhnut bubnku nebo snen pohyblivosti kustek po znetu. Nevede k pln hluchote - cst energie pronik do vnitrnho ucha kostmi. Audiogram pro kustkov veden je v celm rozsahu frekvenc snen, kostn veden je neporueno.
Porucha vnmn nebo nervovho veden. Bv zpoctku omezena na frekvence okolo 4000 Hz. Vliv dlouhho pusoben hluku. Postien vnmaj zvuk zkreslene. Audiogram proke snen vnmn ve zmnen frekvencn oblasti, sneno i kostn veden. S vekem se prohlubuje.
28. 28 Korekce poruch slyen Sluchadla: mikrofon, zesilovac, zdroj energie a vhodn reprodukcn systm. Ten mv tvar sluchtka s nstavcem, kter se zasouv do zevnho zvukovodu. Nekdy je vhodnej vibrtor, fixovan na proc. mastoideus. Vibrtor slou k prenosu zvuku kostnm vedenm.
Sluchadla zesiluj frekvence, kter jsou hure slyeny - vznam filtrace. Modern sluchadla lze vcetne zdroje umstit do bocnic brlovch obrub. Lze jich pout u poruch prevodnch i u poruch vnmn.
29. 29 Kochlern implantt V posledn dobe se objevila metoda umonujc cstecnou nhradu slyen predevm u det se zachovanou funkc sluchovho nervu - kochlern implantt - systm elektrod implantovan do hlemde, kter drd impulsy z tzv. recovho procesoru sluchov nerv a tak cstecne nahrazuje C. orgn.
30. 30 Biofyzikln funkce vestibulrnho systmu Vestibulrn systm - vnmn polohy a zrychlen - umsten v kanlcch skaln kosti, labyrintu. Tvoren tremi polokruhovitmi kanlky, lecmi ve trech vzjemne kolmch rovinch. Kanlky vychzej z utrikulu, spojenho se sakulem. Komunikuj s ductus cochlearis.
Jedno st kadho kanlku je rozreno v ampulu, prepaenou ampulrn kristou. Na spodine utrikulu je vyvenina macula utriculi, na stene sakulu macula sacculi. Ampulrn kristy a makuly jsou tvoreny smyslovm epitelem, sloenm z vlskovch bunek a bunek podpurnch. Soucst v.. jsou gelatinzn kupuly na ampulrnch kristch a statolitov membrny na makulch. Jejich funkc je drdit stereocilie smyslovch bunek. Na statolitovch membrnch jsou statokonie - krystalky CaCO3 - zvyuj hmotnost gelatinzn membrny.
Polokruhovit kanlky umonuj analzu rotacnho pohybu hlavy. Receptory ampulrnch krist reaguj na hlov zrychlen. Kristy pracuj jako zklopka, kter se proudenm endolymfy vychyluje a drd ohbnm vlsky smyslovch bunek.
Receptory utrikulu a sakulu reaguj na linern zrychlen a gravitaci. Pri zmene polohy hlavy se statolitov membrna posune vuci vlskum smyslovch bunek, kter tm podrd. Nejvet vznam maj pro udren vzprmenho postaven tela, tj. pro tzv. statick reflexy.
31. 31 Statokinetick orgn
32. 32 Funkce krist a kupul
33. 33 Statolitov (otolitov) membrna v sakulu
34. 34 Guten Appetit!
35. 35 Svet poznn c. 2 UCHO JINAK
36. 36
37. 37
38. 38
39. 39
