Kursen i cellulär neurofysiologi ger en fördjupad inblick i de cellulära och molekylära egenskaperna hos nervcellernas funktioner. Centrala ämnen omfattar diskussioner om nervsystemets cellulära komponenter, utvecklingen av centrala nervsystemet samt organisationen och funktionen hos synaptiska och icke-synaptiska områden i nervcellerna. Kursen undersöker rollerna hos presynaptiska och postsynaptiska strukturer, axonal och dendritisk polaritet samt dynamiken hos synaptiska vesiklar, och fördjupar sig i de mekanismer som ligger till grund för synaptisk plasticitet och inlärning. Studenterna kommer även att studera skadereaktioner, reparationsprocesser samt skillnaderna i regenerativ förmåga mellan centrala nervsystemet (CNS) och perifera nervsystemet (PNS). Kursen avslutas med en analys av gap junctions inom neural kommunikation, utveckling och sjukdom.
Kursen är utformad för att ge en detaljerad och helhetsinriktad förståelse av molekylär och cellulär neurofysiologi. Gruppdiskussioner och de vägledande frågor som tillhandahålls i förväg syftar till att stödja aktivt lärande och främja en djupare begreppsmässig förståelse av materialet.
* Nervsystemets viktigaste cellkomponenter. Klassificering av nervceller utifrån traditionella metoder och nya tillvägagångssätt.
* Migrationsvägar under centrala nervsystemets utveckling. Utveckling av nervcellernas polaritet och specificering av axoner och dendriter. Reglering av intracellulär transport i axoner och dendriter: transportvägar i nervcellerna, cytoskelett samt typer och funktioner hos motorproteiner.
* Nervcellernas mosaikstruktur I: det presynaptiska området och dess funktioner. Kvantmässig frisättning och Ca-mikrodomäner inom presynapsen. Omsättning av synaptiska vesiklar och presynaptisk arkitektur.
* Neuronernas mosaikstruktur II: det postsynaptiska området och dess funktioner. Struktur och funktion hos dendritiska taggar. Bildning och underhåll av det postsynaptiska området. Fasuppdelning och stödproteiner, omorganisationer av cytoskelettet. Transport och omsättning av neurotransmittor-receptorer. Jämförelse av postsynaptiska egenskaper hos excitatoriska och inhibitoriska neuroner.
* Neuronernas mosaikstruktur III: axonet och det axonala initialsegmentet (AIS). Bildning, struktur och funktioner hos AIS och Ranvier-noden. Myelinskidan i det perifera nervsystemet (PNS) och det centrala nervsystemet (CNS).
* Reparation och regenerering i det centrala och perifera nervsystemet vid mekanisk skada. Proximala och distala händelser vid axonal avskärning, retrograda och anterograda signaler. Skillnader i axonal regenerering inom det perifera nervsystemet (PNS) och det centrala nervsystemet (CNS). Astroglia-reaktioner, bildning av glialärr.
* Olika former av neuronal plasticitet och dess huvudformer: presynaptiska och postsynaptiska komponenter. Kort- och långsiktig synaptisk plasticitet. Associativ inlärning: spiktidsberoende plasticitet, LTP och LTD. Intrinsisk och homeostatisk plasticitet, aktivitetsberoende anpassning på synaptisk och cellulär nivå.
* Gap junctions (GJ) inom nervsystemet: funktionella och patologiska roller. Struktur och sammansättning av GJ och hemikanaler. Funktionell betydelse av GJ under utveckling, synapsmognad och nätverksfunktioner. GJ vid patologiska tillstånd.
Vid kursens slut ska deltagaren kunna:
– beskriva nervsystemets cellulära och molekylära uppbyggnad, inklusive specialiseringen av nervceller och gliaceller;
– förklara de molekylära mekanismerna bakom nervcellernas utveckling, polaritet och intracellulär transport;
– analysera strukturen och funktionen hos synaptiska kompartiment genom att integrera presynaptiska och postsynaptiska processer;
– tolka den molekylära grunden för axonal organisation, myelinisering och nervsignalering; samt
– utvärdera mekanismerna för neural plasticitet, regenerering och intercellulär kommunikation i både fysiologiska och patologiska sammanhang.
En bakgrund inom biologi, till exempel en kandidatexamen i biologi eller ett närliggande ämne, krävs för att fullt ut kunna ta till sig kursmaterialet. Kursen rekommenderas särskilt för studenter som är intresserade av de molekylära och cellulära grunderna för nervcellernas funktioner, varför grundläggande kunskaper i allmän molekylär- och cellbiologi är nödvändiga. Förutom de rekommenderade läroböckerna bygger kursen på aktuella vetenskapliga översiktsartiklar som är nödvändiga för att förmedla de senaste rönen inom ”aktuella” ämnen inom neurovetenskapen.
1) Byrne, Heidelberger, Waxham: Från molekyler till nätverk: En introduktion till cellulär och molekylär neurovetenskap. Redaktörer: J. H. Byrne, R. Heidelberger, M. N. Waxham. Academic Press, 3:e upplagan, 2014. ISBN: 978-0-12-397179-1
2) Purves (red.): Neuroscience. 6:e upplagan, 2018, Oxford University Press, ISBN 9781605353807
3) vetenskapliga översiktsartiklar (tillhandahålls via kursens Canvas-/Teams-sida)
Kursen kombinerar föreläsningar med interaktiva gruppaktiviteter för att främja en djupgående förståelse av de molekylära och cellulära aspekterna av hur nervceller fungerar och anpassar sig till omgivningen. Varje tillfälle kombinerar passivt och aktivt lärande enligt ett strukturerat tillvägagångssätt:
1. Förberedelser inför föreläsningen: Studenterna ombeds att i förväg gå igenom utdelat material och rekommenderad litteratur, vilket möjliggör ett mer engagerat och effektivt deltagande. Diskussionsämnen tillhandahålls i förväg för att underlätta såväl individuella förberedelser som gruppdiskussioner.
2. Föreläsningar: Grundläggande begrepp förmedlas genom hybridföreläsningar (som spelas in i Teams). Viktiga ämnen introduceras i gruppdiskussioner (se nästa punkt) och sammanfattas sedan i en föreläsningsöversikt under ledning av läraren.
3. Gruppdiskussioner i breakout-rum: Samarbetsinriktade diskussioner i Teams ger studenterna möjlighet att interagera med kurskamrater, ställa frågor och fördjupa sin förståelse, och är utformade för att uppmuntra aktivt deltagande från alla.
4. Kompletterande online-resurser: Läroböcker, inspelningar av föreläsningar och ytterligare resurser stöder inlärningen utanför lektionerna och förbereder studenterna inför den muntliga tentamen.
Detta utmaningsbaserade, studentcentrerade och teknikstödda tillvägagångssätt säkerställer att studenterna får både teoretisk kunskap och praktiska insikter, vilket förbereder dem för vidare studier och forskning. Gruppdiskussioner främjar tvärgående färdigheter och interkulturellt lärande. En inkluderande miljö betonas genom rättvis deltagande, stödmaterial för olika inlärningsstilar och lärarens öppenhet för feedback, vilket skapar en välkomnande miljö där alla studenter kan dra nytta av sitt aktiva deltagande.
Studieutdrag