Neurobiologie - MB150P36

• Anglický název: Neurobiology
• Český název: Neurobiologie
• Zajišťuje: Katedra fyziologie (31-152)
• Fakulta: Přírodovědecká fakulta
• Platnost: od 2021
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 3
• Způsob provedení zkoušky: zimní s.:
• Rozsah, examinace: zimní s.:2/0, Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština
• Poznámka: povolen pro zápis po webu
• Garant: doc. RNDr. Jiří Novotný, DSc.
• Vyučující: doc. RNDr. Zdeňka Bendová, Ph.D.; doc. RNDr. Jiří Novotný, DSc.
• Neslučitelnost : MB150P59
• Je neslučitelnost pro: MB150P59

Anotace

čeština

Neurobiologie jako interdisciplinární obor integrující moderní poznatky o nervových buňkách a o způsobech jakými jsou organisovány do funkčních obvodů a nervových systémů zprostředkujících chování živočichů. Povinně-volitelný předmět v bakalářském stupni studijního programu biologie, doporučený ve 3. ročníku po absolvování základních kurzů z fyziologie živočichů a člověka. Toto je přednáška akreditovaného bakalářského studijního programu Biologie a studijního oboru Molekulární biologie a biochemie organismů, která je povinným výběrem pro posluchače, kteří chtějí studovat navazující magisterský studijní obor fyziologie živočichů. Na Přednáška navazuje na základní přednášku "Fyziologie živočichů a člověka" (B150P26, 4. semestr) a je doporučena pro 5. semestr. Na tuto přednášku navazuje 6. semestru přednáška "Bioelektrické jevy a jejich měření" (B150P30) a v 8. semestru přednáška "Fyziologie smyslů" (B150P28).

Poslední úprava: Horníková Daniela, RNDr., Ph.D. (28.10.2019)

angličtina

Please note, the lectures are given in Czech language only.

Neurobiology is an interdisciplinary field integrating modern knowledge about nerve cells, and the ways in which they are organized into functional circuits to form nervous systems which mediate animal behaviour. Facultative course for baccalaureate degree of the study program biology. Recommended in the 3rd year for students who plan to continue on the MSc. degree in Animal Physiology or related fields of biomedical sciences.

Poslední úprava: Horníková Daniela, RNDr., Ph.D. (28.10.2019)

Literatura

čeština

Nicholls J.G. et al.: From neuron to brain, Sinauer Associates Inc., Sunderland, USA, Third edition, 1992.

Vyklický L. a Vyskočil F.: Molekulární podstata dráždivosti nervového systému. Skriptum, Přírodovědecká fakulta UK Praha, 1993.

Smith, C.U.M.: Elements of Molecular Neurobiology, John Wiley & Sons, England, Third edition, 2002

Poslední úprava: Horníková Daniela, RNDr., Ph.D. (28.10.2019)

Požadavky ke zkoušce

čeština

Předmět je ukončen písemným testem.

Poslední úprava: Horníková Daniela, RNDr., Ph.D. (25.10.2019)

angličtina

The course is completed by a written test.

Poslední úprava: Horníková Daniela, RNDr., Ph.D. (25.10.2019)

Sylabus

čeština

ÚVOD A ZÁKLADNÍ POJMY. Neurobiologie a speciální obory neurověd: neurofyziologie, neurochemie, neuroendokrinologie, neurofarmakologie, neurologie, neuropsychologie, neurochirurgie, neuroetologie aj. Morfologie a fyziologie nervových buněk, nervové spoje, nervové dráhy a obvody, bioelektrické signály a jejich registrace, neuronální signalisace a vyšší funkce, reflexy, chování.

MOLEKULÁRNÍ A BUNĚČNÉ MECHANISMY NERVOVÉ SIGNALIZACE. Membránová teorie bioelektrických jevů, membránové iontové kanály, iontové základy klidového membránového potenciálu, iontové základy akčního potenciálu.

NEURONY JAKO ELEKTRICKÉ VODIČE. Pasivní elektrické vlastnosti membrán, odporové charakteristiky a elektrická kapacita, signály místní a propagované, průměr vláken, myelinizace, rychlost vedení vzruchu, bioelektrické proudy a tok proudu mezi buňkami.

VLASTNOSTI A FUNKCE NEUROGLIOVÝCH BUNĚK. Klasifikace a výskyt gliových buněk, fyziologické vlastnosti membrán gliových buněk, signální systémy mezi neurony a glií, funkce jednotlivých typů gliových buněk.

ZÁKLADNÍ PRINCIPY SYNAPTICKÉHO PŘENOSU. Elektrické synapse, chemické synapse, výlev neuropřenašečů, syntéza a skladování neuropřenašečů, recyklace synaptických váčků, receptory pro neuropřenašeče, identifikace a funkce neuropřenašečů v CNS, synaptická inhibice.

Modelová synapse - nervosvalová ploténka. Struktura nervosvalového spojení u studenokrevných vs. teplokrevných živočichů. Acetylcholinové receptory, acetylcholinesterasa, výlev acetylcholinu. Presynaptické, synaptické a postsynaptické ovlivnění stavu synapse.

Synapse centrální. Receptorová výbava centrálních synapsí a působení některých neuropřenašečů. Grayovy synapse typu 1 a typu 2, struktura a funkce. Postsynaptická inhibice a facilitace. Modulace aktivity synapsí. Výlev a absorpce měchýřků na synapsi.

NEUROPŘENAŠEČE, NEUROMODULÁTORY A MECHANISMUS JEJICH ÚČINKU.

Klasifikace membránových receptorů, receptory spřažené s iontovými kanály, receptory spřažené s trimerními GTP-vazebnými proteiny, receptory s endogenní tyrosin-kinasovou aktivitou, Na+, K+-ATPasa - receptor pro kardioaktivní glykosidy, efektory hormonální akce, druzí poslové, neuromodulátory a alosterické efekty na úrovni receptorů, heterogenita receptorů.

INTEGRATIVNI MECHANISMY - NERVOVÝ SYSTÉM BEZOBRATLÝCH. Vývoj nervového systému, ganglia, individuální neurony a cílové orgány, smyslové buňky a recepční pole, motorické buňky, synapse, reflexy zprostředkované jednotlivými neurony.

INTEGRATIVNI MECHANISMY - PŘEVOD A ZPRACOVÁNÍ SMYSLOVÝCH SIGNÁLŮ U OBRATLOVCŮ. Proces smyslového zobrazení od vnějšího podnětu po smyslový vjem, smyslové receptory, převod energie vnějšího podnětu v nervový signál (transdukce, transformace), dráhy aferentní signalizace, divergence, konvergence, laterární inhibice, recepční pole neuronů, eferentní kontrola smyslových signálů, smyslové modality - příklad: zrakový systém.

INTEGRATIVNÍ MECHANISMY - MOTORICKÉ SYSTÉMY - OVLÁDÁNÍ KOSTERNÍ SVALOVINY. Motoneurony, motorická jednotka, míšní reflexy, motorické dráhy CNS, mozkový kmen, mozeček, basální ganglia, neokortex, motorické programy.

INTEGRATIVNÍ MECHANISMY - VZTAHY MEZI NERVOVÝM SYSTÉMEM, ENDOKRINNÍM SYSTÉMEM A IMUNITNÍM SYSTÉMEM. Receptory a mediátory vzájemných zpětnovazebných interakcí těchto tří základních integračních systémů, zajišťujících růst, vývoj, udržování homeostázy a chování individua.

NEUROBIOLOGICKÉ ZÁKLADY CHOVÁNÍ. Biorytmy, vrozené formy chování, nepodmíněné reflexy, instinkty, příjem potravy, rozmnožování, emoce, učení, paměť, neuroetologie.

NEUROBIOLOGIE A LÉKAŘSKÉ VĚDY. Interakce neuronů v normě a v nemoci, dědičné vlivy a působení prostředí, regenerace v nervovém systému, léčiva a látky působící na nervové buňky, neurologie, psychofarmakologie.

Poslední úprava: PUTA (08.04.2004)

angličtina

INTRODUCTION AND BASIC TERM. Neurobiology and special branches of neuroscience: neurophysiology, neurochemistry, neuroendocrinology, neuropharmacology, neurology, neuropsychology, neurosurgery, neuroetology etc. Morphology and physiology of neural cells, bioelectric signals, reflexes, behavior.

MOLECULAR AND CELLULAR MECHANISMS OF NEURONAL SIGNALISATION. Membrane theory of bioelectric events, ionic channels, ionic basis of the resting membrane potential, action potential, and synaptic potentials.

NEURONS AS CONDUCTORS of electricity. Passive electrical properties of nerve membrane, local and propagated signals, nerve fibre diameter, myelinisation and conduction velocity of action potential, pathways for current flow between cells.

Properties and functions of neuroglial cells. Appearance and classification of glial cells, physiological properties of neuroglial cell membranes, a signaling systems from neurons to glial cells, function of neuroglial cells.

PRINCIPLES OF SYNAPTIC TRANSMISSION. Electrical synapses, chemical synapses, release of chemical transmitters, synthesis and store of neurotransmitters, synaptic vesicles recyclation, receptors for different classes of neurotransmitters, identification and function of neurotransmitters in central nervous system, synaptic excitation and synaptic inhibition.

MODEL SYNAPSE - NEUROMUSCULAR JUNCTION (NMJ, END-PLATE). Structure of neuromuscular junction, acetylcholine receptors, acetylcholinestherase, release of acetylcholine. Pharmacology of the NMJ, presynaptic and postsynaptic ways of modulation of the functional state of the end-plate.

Synapses in the central nervous system (CNS). Receptors and mediators in CNS, structure and function of Gray synapses (type 1 and 2). Post-synaptic inhibition and facilitation. Modulation of synaptic activity in CNS.

NEUROTRANSMITTERS, NEUROMODULATORS AND MECHANISMS OF THEIR ACTION. Membrane receptors classification, ionotropic and metabotropic receptors,

Na+, K+-ATPase - receptor for cardioactive glycosides, effectors of hormonal action, second messengers.

INTEGRATIVE MECHANISMS - NERVOUS SYSTEM OF INVERTEBRATES.

Development of the nervous system, individual neurons, ganglions, target organs, sensory cells and receptive fields, motor cells, synapses, and reflexes.

INTEGRATIVE MECHANISMS - TRANSDUCTION AND PROCESSING OF SENSORY SIGNALS IN VERTEBRATES. Process of sensory mapping: excitation of peripheral sensory receptors, transduction and transformation of energy of sensory stimuli to electrical signals, afferent sensory pathways, receptive fields of sensory neurons, divergency and convergency of sensory signals, lateral inhibition, and efferent control of sensory inputs. Sensory modalities, example: visual system.

INTEGRATIVE MECHANISMS - MOTOR SYSTEMS - SKELETAL MUSLCE CONTROL. Motoneurons, motor unit, spinal reflexes, motor pathways in CNS, brain stem, cerebellum (little brain), basal ganglia, neocortex, motor programs.

INTEGRATIVE MECHANISMS - INTERACTIONS OF NERVOUS, ENDOCRINE AND IMMUNNE SYSTEMS. Receptors and chemical compounds mediating feed-back mechanisms of mutual interactions of these three basic integrative systems of the body cooperating in the control of growth, development, homeostasis, and behavior of the individual.

NEUROBIOLOGICAL BASIS OF BEHAVIOUR. Biorythms, inherited forms of behaviour, unconditioned reflexes, instincts, food intake, reproduction, emotions, learning, and memory. Neuroetology.

NEUROBIOLOGY AND MEDICAL SCIENCES. Interaction of neurons under physiological and pathological conditions, hereditary factors, effect of the environment, regeneration of nervous system, medication and drugs affecting neural cells, neurology, psychopharmacology.

Poslední úprava: PUTA (08.04.2004)

Výsledky učení

Po absolvování předmětu student

- popíše vývoj, stavbu a strukturu centrálního a periferního nervového systému, charakterizuje funkční význam základních částí koncového mozku.

- popíše typy a stavbu neuronů, vysvětlí základní rysy proteosyntézy a molekulární principy transportních procesů v neuronech, vysvětlí mechanismus přenosu signálu prostřednictvím elektrické a chemické synapse a porovná rozdíly mezi nimi, charakterizuje vlastnosti a funkce různých typů gliových buněk, vysvětlí princip mozkových bariér.

- klasifikuje základní typy a stavbu iontových kanálů a uvede způsoby jejich regulace, charakterizuje vlastnosti membránově vázaných receptorů a vysvětlí principy přenosu signálu do buňky prostřednictvím signálních drah a sekundárních poslů.

- definuje význam pojmů neurotransmiter a neuromodulátor, uvede příklady a vlastnosti hlavních neurotransmiterů a neuropeptidů, charakterizuje procesy jejich syntézy a degradace, popíše princip vstupu transmiterů do synaptických váčků a rozdíl mezi jejich kvantovým a nekvantovým výlevem do synaptické štěrbiny.

- popíše princip ustanovení klidového membránového potenciálu a průběh akčního potenciálu, vysvětlí význam elektrochemické rovnováhy a pojem Nernstův rovnovážný potenciál, popíše  Goldman-Hodkin-Katzovu rovnici, zhodnotí význam časové konstanty t a délkové konstanty l pro šíření depolarizačního potenciálu, na základě zznalosti průměru axonu spočítá rychlost šíření vzruchu v nemyelinizovaných a myelinizovaných vláknech neuronu

- vysvětlí pojem nervová plasticita, LTP a LTD, zhodnotí význam hypotalanu a hypofýzy neuroendokrinních regulacích, popíše způsoby komunikace mezi CNS a imunitním systémem

Poslední úprava: Novotný Jiří, doc. RNDr., DSc. (26.01.2026)