💪 ⚙️ Fizjologia - 👂🔊 Narząd słuchu - ℹ️❓ Transdukcja i kodowanie informacji słuchowej (📱)

Mobile-friendly

👂🔌 Jaka jest ogólna definicja transdukcji mechaniczno-elektrycznej w komórkach słuchowych?

(wyjaśnij istotę procesu) [1]

👂🔌 Transdukcja mechaniczno-elektryczna to proces zamiany energii mechanicznej (drgań fali dźwiękowej przeniesionych na rzęski) na sygnał elektryczny (zmianę potencjału błony komórkowej).

🧬🔗 Czym są i jaką rolę pełnią połączenia szczytowe (tip links)?

(podaj definicję i główną funkcję mechaniczną) [2]

🧬🔗 Połączenia szczytowe (tip links) to kluczowe elementy aparatu transdukcji:

1. 🏗📏 Są to cienkie mostki białkowe łączące wierzchołek krótszej stereocilii z bokiem sąsiedniej, wyższej stereocilii.

2. 🚪🔓 Pełnią funkcję mechanicznego „cięgła”, które bezpośrednio otwiera lub zamyka kanały kationowe (MET) na szczytach rzęsek podczas ich wychylenia.

🎢🔋 Jaki jest mechanizm powstawania depolaryzacji w komórce słuchowej?

(wymień etapy od ruchu rzęsek do napływu jonów) [3]

🎢🔋 Proces depolaryzacji przebiega w następujących etapach:

1. 📐➡ Wychylenie stereocilii w stronę najwyższej rzęski powoduje rozciągnięcie połączeń szczytowych (tip links).

2. 🔓🔋 Napięte tip links mechanicznie otwierają kanały kationowe MET.
   
   

3. 🧂➕ Do wnętrza komórki napływają jony K⁺ oraz Ca²⁺ z endolimfy, powodując spadek ujemnego potencjału wewnątrzkomórkowego.

⚡🚀 Dlaczego jony K⁺ wnikają do komórki słuchowej, mimo że ich stężenie w komórce jest wysokie?

(opisz rolę potencjałów i siłę napędową) [3]

⚡🚀 Siła napędowa transdukcji wynika z unikalnych warunków elektrycznych:

• 🔋 Endolimfa w schodach środkowych ma wysoki potencjał dodatni (ok. +80 mV).

• 🧬 Wnętrze komórki słuchowej ma potencjał ujemny (ok. -70 mV).
  

• 🏎 Różnica potencjałów (gradient elektryczny) wynosi aż 150 mV, co wymusza gwałtowny napływ jonów K⁺ do komórki po otwarciu kanałów.

🧠🧪 Jaki neuroprzekaźnik jest uwalniany przez komórkę słuchową i co aktywuje jego wyrzut?

(podaj nazwę substancji i mechanizm uwalniania) [3]

🧠🧪 Uwalnianie neuroprzekaźnika z komórki słuchowej:

1. ⚡🌊 Depolaryzacja błony otwiera napięciowo-zależne kanały wapniowe w części podstawnej komórki.
   
   

2. 💉📦 Napływ jonów Ca²⁺ inicjuje egzocytozę pęcherzyków synaptycznych.

3. 🔌📣 Do szczeliny synaptycznej uwalniany jest glutaminian, który pobudza włókna nerwu słuchowego.

🔊📈 Jakie są dwa główne mechanizmy kodowania natężenia dźwięku w nerwie słuchowym?

(wymień mechanizmy dotyczące pojedynczego włókna i całej populacji neuronów) [2]

🔊📈 Kodowanie natężenia dźwięku odbywa się poprzez:

1. ⚡🔢 Zwiększenie częstotliwości wyładowań (potencjałów czynnościowych) w pojedynczych włóknach nerwu słuchowego.

2. 👥🏘 Zwiększenie liczby pobudzonych włókien nerwowych (rekrutacja populacji neuronów).

🎢⚡ W jaki sposób częstotliwość wyładowań odzwierciedla natężenie dźwięku?

(opisz zależność między siłą bodźca a potencjałami czynnościowymi) [1]

🎢⚡ Częstotliwość wyładowań rośnie wraz z siłą bodźca:

• 🔋 Silniejszy dźwięk powoduje większe ugięcie rzęsek i silniejszą depolaryzację komórki słuchowej.
  

• 💉 Większa depolaryzacja prowadzi do obfitszego uwalniania neuroprzekaźnika (glutaminian).
  

• 🔌 Większa ilość glutaminianu generuje częstsze potencjały czynnościowe we włóknie doprowadzającym.

🌊📢 Na czym polega zjawisko rekrutacji włókien nerwowych w kodowaniu głośności?

(wyjaśnij wpływ amplitudy drgań błony podstawnej na liczbę neuronów) [2]

🌊📢 Mechanizm rekrutacji włókien:

1. 📏↕ Dźwięk o dużym natężeniu wywołuje drgania błony podstawnej o większej amplitudzie.

2. 🗺🚜 Szerzy się to na większy obszar błony, co powoduje pobudzenie większej liczby komórek słuchowych i współpracujących z nimi włókien nerwu VIII.

📏🎯 Jaką rolę w kodowaniu natężenia odgrywają włókna o różnym progu pobudliwości?

(wyjaśnij różnicę między włóknami nisko- i wysokoprogowymi) [2]

📏🎯 Różnorodność progów pobudliwości:

1. 🔈🔘 Włókna o niskim progu pobudliwości reagują już na słabe dźwięki, ale szybko osiągają nasycenie (maksymalną częstotliwość wyładowań).

2. 📢🔘 Włókna o wysokim progu pobudliwości włączają się do pracy dopiero przy dźwiękach o dużym natężeniu, pozwalając na dalsze kodowanie wzrostu głośności.

🎼🧠 Jakie są dwa podstawowe mechanizmy kodowania częstotliwości dźwięku w nerwie ślimakowym?

(wymień główne teorie kodowania) [2]

🎼🧠 Kodowanie częstotliwości dźwięku opiera się na dwóch mechanizmach:

1. 📍🗺 Zasada miejsca (teoria tonotopowa): informacja o częstotliwości zależy od miejsca maksymalnego wychylenia błony podstawnej i pobudzenia konkretnych neuronów.

2. 🕒⚡ Zasada częstotliwości (teoria salw): informacja o częstotliwości jest przekazywana przez rytm wyładowań neuronów zsynchronizowany z fazą fali dźwiękowej.

🏗🌊 Na czym polega mechanizm kodowania częstotliwości według teorii miejsca?

(wyjaśnij lokalizację drgań dla różnych tonów oraz rolę połączeń nerwowych) [3]

🏗🌊 Teoria miejsca (Békésy'ego) zakłada, że:

1. 🎸↗ Dźwięki o wysokiej częstotliwości wywołują maksymalne drgania u podstawy ślimaka (blisko okienka owalnego).

2. 🎻↘ Dźwięki o niskiej częstotliwości wędrują aż do wierzchołka ślimaka (helicotrema), gdzie wywołują najsilniejszą odpowiedź.

3. 🔌📌 Każde miejsce na błonie podstawnej jest połączone z konkretnymi włóknami nerwu VIII, co pozwala mózgowi zidentyfikować wysokość dźwięku na podstawie "adresu" aktywnego neuronu.

📏🧱 Jakie cechy fizyczne błony podstawnej umożliwiają kodowanie metodą miejsca?

(opisz różnice w budowie między podstawą a wierzchołkiem ślimaka) [2]

📏🧱 Błona podstawna zmienia swoje właściwości fizyczne wzdłuż ślimaka:

• 🏎 U podstawy jest wąska i sztywna, co sprzyja rezonansowi dla wysokich częstotliwości.

• 🐢 Przy wierzchołku jest szeroka i wiotka, co sprzyja drganiom wywołanym przez niskie częstotliwości.

🕒🥁 W jaki sposób teoria salw tłumaczy kodowanie częstotliwości?

(wyjaśnij rolę synchronizacji i współpracy grupy neuronów) [2]

🕒🥁 Zasada częstotliwości (salw) działa następująco:

1. 🔄🔗 Włókna nerwowe wyładowują się synchronicznie z fazami fali dźwiękowej (tzw. phase-locking).
   
   

2. 🤝📣 Ponieważ pojedynczy neuron nie może pulsować z bardzo wysoką częstotliwością, grupa neuronów współpracuje (strzelając "salwami"), aby wspólnie odtworzyć rytm fali dźwiękowej.

🗺🔌 Czym jest tonotopia w układzie słuchowym?

(podaj definicję organizacji przestrzennej sygnałów) [1]

🗺🔌 Tonotopia to uporządkowane, przestrzenne rozmieszczenie neuronów reagujących na określone częstotliwości, które zachowane jest na wszystkich piętrach drogi słuchowej (od ślimaka, przez nerw VIII, aż do kory słuchowej).