3/25/2014 Mục tiêu học tập Chức cảm giác hệ thần kinh Lê Đình Tùng MD, PhD Bộ môn Sinh lý học Trường Đại học Y Hà Nội Chức cảm giác • Receptor tiếp nhận kích thích • Đường dẫn truyền vào tủy sống • Đường dẫn truyền từ tủy sống lên đồi thị vỏ não • Vỏ não Trình bày tính chất chung receptor Trình bày receptor, đường dẫn truyền, trung cảm giác nông Trình bày receptor, đường dẫn truyền, trung cảm giác sâu Trình bày receptor, đường dẫn truyền, trung cảm giác vị giác Trình bày receptor, đường dẫn truyền, trung cảm giác khứu giác Trình bày receptor, đường dẫn truyền, trung cảm giác thị giác Trình bày receptor, đường dẫn truyền, trung cảm giác thính giác tâm đặc điểm tâm đặc điểm tâm đặc điểm tâm đặc điểm tâm đặc điểm tâm đặc điểm Phân loại cảm giác • Cảm giác thân thể ▫ Cảm giác nơng: xúc giác, nóng, lạnh, đau ▫ Cảm giác sâu: xương, cơ, khớp, gân • Cảm giác giác quan ▫ Thị giác ▫ Thính giác ▫ Khứu giác ▫ Vị giác • Phân loại theo chất kích thích, vị trí receptor ▫ Ngoại thụ cảm: da, niêm mạc ▫ Nội thụ cảm: tạng ▫ Nhận cảm thể: cơ, khớp, gân, tiền đình ▫ Nhận cảm xa: Thị giác, thính giác ▫ Nhận cảm đau: nơi thể 3/25/2014 19-6 ĐƯỜNG DẪN TRUYỀN CẢM GIÁC Thụ cảm thể - Receptors Phân loại cảm giác Cảm giác Cảm giác giác quan Xúc giác Đau Cảm giác tạng Cảm giác thân Cảm giác nơng • Receptor: Từ dạng đơn giản (tận sợi gai) đến phức tạp (các quan nhận cảm) ▫ “Giám sát” môi trường bên bên thể Cảm giác sâu Nhiệt Tư Có ý thức Khơng ý thức • Kích thích cảm giác: “sự biến đổi mơi trường” phải chuyển thành tín hiệu thần kinh • “Vùng nhận cảm”: tồn vùng có phân bố đầu tận nhận cảm tế bào cảm thụ Xúc giác tinh tế 19-7 Phân loại Receptor • tiêu chí sử dụng để phân loại: ▫ Phân bố receptor ▫ Nguồn kích thích ▫ Đặc điểm kích thích 19-8 Phân bố receptor • Cảm giác chung – cấu trúc đơn giản, phân bố khắp thể ▫ Receptor cảm giác thân (within body wall) ▫ Receptors cảm giác tạng (within viscera) • Cơ quan cảm giác đặc biệt (giác quan) - cấu trúc phức tạp, có đầu mặt 3/25/2014 19-9 Nguồn gốc kích thích (Location) • Ngọai cảm thụ (Exteroceptors): phát kích thích từ mơi trường bên ngồi • Nội cảm thụ (Interoceptors): phát kích thích nội tạng (viscera) Receptor nhận cảm căng giãn trơn quan • Thụ cảm thể (Proprioceptors): nằm gân, cơ, xương, khớp Phát cử động thể, chi; co, giãn bám xương; bao hoạt dịch 19-10 Theo kích thích (Stimulating Agent) • Receptor hóa học (Chemoreceptors) • Receptor nhiệt (Thermoreceptors) • Receptor ánh sáng (Photoreceptors) • Receptor học (Mechanoreceptors) • Receptor áp suất (Baroreceptors) • Receptor đau (Nociceptors) 19-12 Phân loại theo nhóm chức receptor cảm giác • Phân nhóm theo lượng kích thích ▫ Chemoreceptors: Kích thích hóa học từ mơi trường hiawcj máu (pH, C02) Phân nhóm theo loại thơng tin đưa lên não: TB nón TB que ▫ Thermoreceptors: Nhiêt độ Thụ cảm thể da: Đụng chạm, áp suất, nhiệt độ, đau ▫ Photoreceptors: Cảm giác đặc biệt: Nhìn, nghe, thăng Phân loại khác • Theo cảm giác tiếp nhận • Theo tốc độ thích nghi ▫ Thích nghi chậm: trương lực, tư Receptor phát xung liên tục có kích thích ▫ Thích nghi nhanh: receptor phát xung động chậm dần có kích thích ▫ Mechanoreceptors: Đụng chạm, áp suất ▫ Nociceptors: Đau ▫ Proprioceptors: Vị trí thể 3/25/2014 19-13 Phân loại thụ cảm thể theo cấu trúc Receptor chậm (tĩnh), receptor nhanh (động) • Receptor cảm giác hoạt động ▫ Liên tục (tonic receptors) ▫ Lẻ tẻ, phát biến đổi kích thích (phasic receptors) • Thích nghi (Adaptation) ▫ Phasic receptors giảm nhậy cảm với kích thích liên tục Tận đuôi gai nơron cảm giác: ▫ Không có vỏ bọc: Đau, nhiệt ▫ Có vỏ bọc: Áp suất Đụng chạm TB nón, que: Nhìn TB biểu mơ biệt hóa (biến đổi): TB vị giác 19-15 Đặc tính chung receptor • Đáp ứng với kích thích đặc hiệu • Có mối tương quan lượng cảm giác kích thích • Có biến đổi kích thích thành xung động thần kinh ▫ Điện receptor ▫ Điện hoạt động • Có khả thích nghi ▫ Một phần tồn phần ▫ Tùy thuộc loại receptor ▫ Thích nghi theo hai chế: thay đổi cấu trúc receptor, bất hoạt kênh màng đầu sợi thần kinh Thích nghi cảm giác • Tonic receptors: ▫ Phát tần số ổn định bị kích thích VD: cảm giác đau • Phasic receptors: ▫ Bùng phát nhanh chóng giảm tần số phát xung (thích nghi) cịn trì kích thích ▫ Thích nghi cảm giác: Ngừng ý đến kích thích định 3/25/2014 Vùng hình thành điện hoạt động • Kích thích –> thay đổi điện màng theo kiểu điện bậc • Biến đổi điện gọi điện receptor ▫ Tương tự EPSPs Cảm giác xúc giác Kích thích: va chạm, áp suất, rung động Receptor xúc giác Đầu dây thần kinh tự Tiểu thể Meissner Đĩa Merkel: lớp biểu bì Phasic response: Điện receptor tăng tỷ lệ với cường độ kích thích, kích thích tiếp tục -> điện receptor tiêu biến Tonic response: Điện receptor tỷ lệ với cường độ kích thích Tận thần kinh chân lông Tiểu thể Paccini Nơi không có: vành tai, giác mạc Cảm giác da (Cutaneous Sensations) ▫ Receptor đau (Nociceptors) Chất TĐTK: chất P Ca2+ Na+ qua kênh vào TB gây khử cực màng TB ▫ Tận TK có vỏ bọc: Cảm giác đụng chạm, áp suất Receptors thích nghi nhanh ▫ Đầu tận Ruffini đĩa Merkel: Cảm giác đụng chạm Thích nghi chậm 3/25/2014 Cảm giác da (tiếp) CẢM GIÁC CÓ Ý THỨC Cảm giac da (tiếp) Sơ đồ chung đường dẫn truyền cảm giác Một chuỗi chặng - chặng - Thân N1 : hạch gai Chặng 1: ngoại biên - Thân N2: TKTW phía N1 - Sợi trục N2 bắt chéo -> ĐT Chặng 2: trung ương - Thân N3: ĐT -> vỏ não cảm giác - BĐ xếp thân thê (somatotopic) Chặng 3: trung ương 3/25/2014 ĐƯỜNG DẪN TRUYỀN CẢM GIÁC NƠNG Cảm giác nơng Xúc giác Đau Dẫn truyền cảm giác sâu có ý thức Vỏ não cảm giác Nhiệt Cảm giác sâu Đồi thị Vỏ nã cảm giác Đồi thị Có ý thức Khơng ý thức Trung não Trung não Liềm gai Bó gai – Đồi thị bên Bó gai – Đồi thị trước Cầu não Tư Xúc giác tinh tê Cầu não Hành não Hành não BÓ THON & BÓ CHÊM Tủy cổ Tủy gai cổ Tủy gai TL Tủy gai TL Ngưỡng điểm đụng chạm (TwoPoint Touch Threshold) • Khoảng cách nhỏ điểm cảm nhận ▫ Đo khoảng cách vùng tiếp nhận (receptive fields) • Chỉ đụng chạm xác (chi tiết) ▫ Nếu khoảng cách điểm nhỏ khoảng cách tối thiểu, cảm nhận đụng chạm 3/25/2014 Ức chế bên (Lateral Inhibition) Ức chế bên (Lateral Inhibition) • Cảm giác sắc bén ▫ Khi vật tù chạm vào da, nơron cảm nhận vùng trung tâm bị kích thích nhiều so với vùng ngoại biên ▫ Kích thích dần từ vùng có tiếp xúc nhiều khơng có ranh giới rõ rệt Được cảm nhận kích thích đơn lẻ có ranh giới rõ rệt ▫ Xảy hệ thống TKTƯ Các vùng cảm giác vỏ não Cảm giác thân thể ▫ Vùng cảm giác thân thể (SI) ▫ Vùng cảm giác thân thể II (SII): cẳng chân, cánh tay, mặt Vùng thị giác (VI: sơ cấp, V.II: thứ cấp, V.III, IX,…) Vùng thính giác (sơ cấp, thứ cấp) Vùng vị giác (hồi đỉnh lên) Vùng khứu giác: vùng khứu giữa, khứu bên, khứu Vùng liên hợp cảm giác: quan trọng 3/25/2014 Đặc điểm phân vùng cảm giác vỏ não Nhận cảm giác nửa người đối bên Vỏ não phía nhận cảm giác quan, phận phần ngược lại Cơ quan nhận cảm phức tạp, tinh tế vùng trung tâm cảm giác vỏ não rộng/nhiều ngược lại Cảm giác nóng lạnh Đặc điểm cảm giác xúc giác Nhiều loại receptor, phân bố không đều, khả thích nghi khác Cảm giác tinh tế dẫn truyền nhanh, cảm giác thô sơ dẫn truyền chậm Luyện tập: cảm giác xúc giác tăng lên Cảm giác nóng lạnh Receptor nhiệt: loại (nhận cảm nóng, nhận cảm lạnh) Receptor nóng: ngừng hoạt động (< 2025oC), mạnh (38-43 oC), giới hạn (45-47oC) Receptor lạnh: ngừng HĐ (30-40oC), mạnh (24-25oC) 3/25/2014 Cảm giác nhiệt • Thụ cảm thể: đầu tận sợi thần kinh • Đầu thần kinh tự do: ▫ Cảm giác nhiệt: nóng lạnh Receptors lạnh nằm lớp nơngcủa da Receptor nóng nằm sâu da Receptors lạnh nhiều receptor nóng Nhiệt độ nóng tạo cảm giác đau thơng qua receptor loại capsaicin ▫ Kênh ion Ca2+ Na+ mở để ion vào neuron Đặc điểm cảm giác nóng - lạnh Cảm giác tương đối Có tính chất chủ quan, thay đổi theo cá thể Phân bố thưa thớt, cần đến cộng kích thích Cảm giác đau Receptor đau Phức tạp, mang tính chủ quan, liên Đầu tự dây thần kinh quan đến kinh nghiệm, bị chi phối nhiều yếu tố Xuất nơi thể, nhiều tính chất Có loại: nhạy cảm với kích thích học, hóa học, nhiệt Đều nhận cảm giác đau mạn tính Loại nhận cảm kích thích nhiệt, hóa học nhận cảm giác đau cấp Khơng có khả thích nghi Triệu chứng gặp nhiều bệnh 10 3/25/2014 1% of Males Very rare 437 nm 533 nm B 533 nm 564 nm G G Protanopia (no red cones; only green and blue) R Tritanopia (no blue cones; only green and red) 157 Mù màu - Color Blindness 5% of Males 437 nm B 564 nm G Left Right R Most common Deuteranomaly (green shifted toward red) 40 3/25/2014 Gene Therapy for color blind monkeys Results Credit: Neitz Laboratory All male squirrel monkeys are born only able to see mostly yellows and blues It is difficult for them to distinguish reds from greens Female squirrel monkeys can see the whole spectrum What photoreceptor(s) you think they lack? What advantage does color provide for these animals? Bóng màu - Colored Shadows Colored Shadows Activity • Có màu? • Bóng có màu gì? • Bóng màu phủ lên tạo màu gì? • Che bóng đèn, tắt bóng màu nhìn thấy ? (thực lần) 41 3/25/2014 Làm để tạo hàng nghìn màu từ loại TB nón? Trộn màu đỏ, lục, lam lượng tạo màu trắng The theory of Color Opponency • Ever notice that some colors not exist, Red – Green or Blue - Yellow • Some ganglion cells sort color information into three different channels before sending signal to the brain • The three channels (like TV) are Red/Green = Sports Blue/Yellow = News Các màu khác tạo cách trộn theo tỷ lệ thích hợp từ màu Light Intensity (Degree of whiteness or blackness) = Reality TV The Visual Pathway 42 3/25/2014 Đường dẫn truyền thị giác Thể gối - LGB Đường dẫn truyền thị giác Xuất chiếu thị giác vùng 17 • Each layer receives input from one eye only - Layers 1,4,6 from contralateral eye - Layers 2, 3,5 from ipsilateral eye • Responses of neurons are similar to retinal GC (on-centre & offcentre organization) • LGB also receives input from brain stem, reticular formation & feedback from cerebral cortex 43 3/25/2014 Vai trò vùng 17 (V1) Nhận thức vật thể không cần biết ý nghĩa vật thể: • Chi tiết ảnh; hình dạng, đường biên & màu sắc • Định hướng vật khơng gian • Khớp ảnh (nhận thức ảnh một), hai ảnh phải rơi vào điểm tương ứng võng mạc • Đạt yêu cầu trên, ảnh khớp lại xác nơron vỏ não • Khi ảnh khơng ăn khớp với nhau; nơron vỏ não phát • Hình ảnh (3D vision) (stereoscopic) tín hiệu đến vận nhãn điều chỉnh hội tu, Khớp hình ảnh nhận từ mắt (Nhận thức phân kỳ, xoay chuyển để khớp ảnh lại sau tín hiệu đưa đến vùng liên hợp thùy đỉnh) Secondary Visual Processing: Association Areas (18 &19; V2,3 & V4,5) Retinotopic Organization & Processing of visual information • In parietal & temporal lobes • Dealing with complex perception of patterns & forms responsible for object recognition • 10% of cells in inferotemporal cortex have large complex receptive fields & selective for specific stimuli (familiar faces) ♣ Lesion → visual agnosia 44 3/25/2014 Optical or Visual Illusions 3-D Magic Other Illusions and Explanations 45 3/25/2014 Rotating Wheels Which table is longer? 46 3/25/2014 Đặc điểm Cảm giác thính giác Cơ chế cảm nhận: chế quang học, tế bào que đảm nhiệm (retinal scotopsin) Nhìn màu: tế bào nón (retinal photopsin) Nhìn phối hợp chế: hóa học vật lý Kết hợp hình ảnh võng mạc vỏ não có hình ảnh vật Phối hợp nhìn – sờ, cử động nhãn cầu: nhận biết khoảng cách chuyển động vật Bản chất âm Đặc điểm sóng âm • Âm sóng dài • Vibrations cause compressions & rarefactions ▫ Âm truyền mơi trường đàn hồi (khơng khí) • Đặc trưng sóng âm: ▫ Biên độ (Amplitude) ▫ Tần số (Frequency) ▫ Bước sóng (Wavelength) • Thuật ngữ tương ứng ▫ Amplitude = loudness or volume (âm lượng) ▫ Frequency = pitch (cao thấp – Âm sắc) 47 3/25/2014 Tần số âm • Đơn vị: cycles/second (complete waves/second) ▫ hertz (Hz) • Người bình thường nghe tần số âm khoảng 20 Hz đến 20,000 Hz Đường dẫn truyền âm • Sóng âm qua ống tai đến màng nhĩ làm rung màng nhĩ • Màng nhĩ gắn với chuỗi xương con, xung động chạy qua chuỗi xương Xương thứ – xương bàn đạp ấn vào cử sổ bầu dục ốc tai • Rung động chuyển vào dịch ốc tai làm rung lông rung TB lông – tạo tín hiệu thần kinh, dẫn truyền theo dây thính giác đến trung tâm thính giác não A Diagrammatic Representation Tai (External Ear) – Vành tai (outer auricle or pinna) tiếp nhận sóng âm Ống tai (External auditory meatus): ống năm xương thái dương, dẫn sóng âm đến màng nhĩ (tympanic membrane) - (eardrum) Ceruminous glands line the canal and secrete ear wax 48 3/25/2014 Tai Chuỗi xương Lưu ý: đường vào ốc tai: cửa sổ bầu dục (oval window) nằm bên phải xương bàn đạp Đường ra: cửa sổ tròn (round window) Rung động màng nhĩ chuyển sang xương búa Chưỡi xương truyền âm vào tai Copyright © 2003 Pearson Education, Inc publishing as Benjamin Cummings Tai Ốc tai, Tiền đình (vestibule) gồm xoan nang cầu nang (utricle and saccule) trước ốc tai (Fig 12.12) • Cochlea: functions in hearing • Structure: shell-shaped, coiled around a bony core (modiolus) with a bony shelf (spiral lamina) 49 3/25/2014 Ốc tai (Cochlea) Thiết đồ ngang qua ốc tai • Vịn (lõi ống ốc tai) (1) chứa nội dịch (endolymph), Vịn tiền đình (scala vestibuli) (2), Vịn nhĩ (scala tympani) (3) chứa ngoại dịch (perilymph) Mũi tên đỏ cửa sổ bầu dục (oval window), mũi tên xanh cửa sổ tròn (round window) Năm phần xương (modiolus) hạch xoắn (spiral ganglion) (4) thần kinh thính giác (5) Cát ngang vòng xoắn Note the organ of corti 50 3/25/2014 Cơ quan thính giác Copyright © 2003 Pearson Education, Inc publishing as Benjamin Cummings Cơ chế nghe Sound waves enter the outer ear via the pinna and cause the tympanic membrane (eardrum) to vibrate The bones of the middle ear (malleus, incus, stapes) transmit the vibrations to the oval window on the cochlea ("snail") of the inner ear 51 3/25/2014 Nhận cảm tần số (Frequency Processing) • Được thực ốc tai (cochlea) • Phần ốc tai nhận cảm tần số cao • Phần đỉnh ốc tai nhận cảm tần số thấp • Từ tới đỉnh ốc tai biến dạng tối đa màng đáy giảm dần • Các sợi thần kinh thính giác điều chỉnh “tuned'' tần số khác Làm để phân biệt tần số âm? Sóng âm tần số cao Làm rung màng đáy ốc tai Xử lý tần số Sóng âm tần số thấp Làm rung màng đáy Ở ốc tai 52 3/25/2014 Vỏ não thính giác Đồi thị Thể gối ngồi (đồi thị) Cảm giác thính giác Receptor: tế bào corti tiếp nhận kích thích thính giác Cơ quan corti: tế bào có lơng nằm màng đáy Nhân trám Âm có tần số cao: nhận cảm gần cửa sổ bầu Nhân ốc tai dục Tần số thấp phần đỉnh ốc tai Đặc điểm Nghe tần số: 16- 20.000 Hz Nhận biết: cường độ, độ cao, âm sắc, hòa âm, phản âm Cơ chế nghe có chất vật lý (truyền âm, khuếch đại âm) Cần phối hợp nhiều phận Xác định nguồn âm, âm nổi: chênh lệch thời gian, cường độ âm đến hai tai, hai trung tâm thính giác vỏ não Hệ thống xương truyền âm mức độ định Cảm giác thính giác thị giác có bù trừ chức Ơ người thính giác liên quan chặt chẽ với lời nói 53 3/25/2014 Vận động Đụng chạm, áp suất Vị giác Lời nói Khứu giác Thính giác Thị giác Nhận dạng khuôn mặt 54 ...3/25/2014 19-6 ĐƯỜNG DẪN TRUYỀN CẢM GIÁC Thụ cảm thể - Receptors Phân loại cảm giác Cảm giác Cảm giác giác quan Xúc giác Đau Cảm giác tạng Cảm giác thân Cảm giác nơng • Receptor: Từ dạng đơn... giới rõ rệt Được cảm nhận kích thích đơn lẻ có ranh giới rõ rệt ▫ Xảy hệ thống TKTƯ Các vùng cảm giác vỏ não Cảm giác thân thể ▫ Vùng cảm giác thân thể (SI) ▫ Vùng cảm giác thân thể II (SII):... 3/25/2014 ĐƯỜNG DẪN TRUYỀN CẢM GIÁC NƠNG Cảm giác nơng Xúc giác Đau Dẫn truyền cảm giác sâu có ý thức Vỏ não cảm giác Nhiệt Cảm giác sâu Đồi thị Vỏ nã cảm giác Đồi thị Có ý thức Khơng ý thức Trung