Impulsy nerwowe – alfabet mózgu – mają charakter elektrochemiczny. Przekazywanie informacji Jak przekazywane są impulsy nerwowe
W wyniku ewolucji układu nerwowego człowieka i innych zwierząt powstały złożone sieci informacyjne, których procesy opierają się na reakcjach chemicznych. Najważniejszymi elementami układu nerwowego są wyspecjalizowane komórki neurony. Neurony składają się z zwartego ciała komórkowego zawierającego jądro i inne organelle. Z tego ciała rozciąga się kilka rozgałęzionych procesów. Większość z tych procesów, tzw dendryty służą jako punkty kontaktowe do odbierania sygnałów z innych neuronów. Nazywa się jeden proces, zwykle najdłuższy akson i przekazuje sygnały do innych neuronów. Koniec aksonu może rozgałęziać się wielokrotnie, a każda z tych mniejszych gałęzi może połączyć się z następnym neuronem.
Zewnętrzna warstwa aksonu zawiera złożoną strukturę utworzoną przez wiele cząsteczek, które działają jak kanały, przez które jony mogą przepływać zarówno do, jak i z komórki. Jeden koniec tych cząsteczek, odchylając się, przyłącza się do atomu docelowego. Energia z innych części komórki jest następnie wykorzystywana do wypychania atomu z komórki, podczas gdy proces odwrotny wprowadza do komórki inną cząsteczkę. Największe znaczenie ma pompa molekularna, która usuwa z komórki jony sodu i wprowadza do niej jony potasu (pompa sodowo-potasowa).
Kiedy komórka jest w spoczynku i nie przewodzi impulsów nerwowych, pompa sodowo-potasowa przemieszcza jony potasu do komórki i usuwa jony sodu na zewnątrz (wyobraźmy sobie komórkę zawierającą świeżą wodę i otoczoną słoną wodą). Z powodu tej braku równowagi różnica potencjałów na błonie aksonu osiąga 70 miliwoltów (około 5% napięcia zwykłej baterii AA).
Kiedy jednak zmienia się stan komórki i następuje pobudzenie aksonu impulsem elektrycznym, równowaga na błonie zostaje zakłócona, a pompa sodowo-potasowa zaczyna na krótki czas działać w przeciwnym kierunku. Dodatnio naładowane jony sodu dostają się do aksonu, a jony potasu są wypompowywane. Na chwilę wewnętrzne środowisko aksonu nabiera ładunku dodatniego. W tym przypadku kanały pompy sodowo-potasowej ulegają deformacji, blokując dalszy napływ sodu, a jony potasu nadal wypływają i przywracana jest pierwotna różnica potencjałów. W międzyczasie jony sodu rozprzestrzeniają się wewnątrz aksonu, zmieniając błonę na dnie aksonu. Jednocześnie zmienia się stan pomp znajdujących się poniżej, sprzyjając dalszej propagacji impulsu. Nazywa się to gwałtowną zmianą napięcia spowodowaną szybkimi ruchami jonów sodu i potasu potencjał czynnościowy. Kiedy potencjał czynnościowy przechodzi przez określony punkt aksonu, pompy włączają się i przywracają stan spoczynku.
Potencjał czynnościowy przemieszcza się dość wolno – nie więcej niż ułamek cala na sekundę. Aby zwiększyć prędkość przekazywania impulsów (bo przecież nie jest dobrze, aby sygnał wysyłany z mózgu docierał do ramienia po minucie), aksony otoczone są osłonką mielinową, co zapobiega napływowi oraz odpływ potasu i sodu. Osłonka mielinowa nie jest ciągła - w pewnych odstępach występują w niej przerwy, a impuls nerwowy przeskakuje z jednego „okna” do drugiego, dzięki czemu zwiększa się prędkość przekazywania impulsów.
Kiedy impuls dociera do końca głównej części ciała aksonu, musi zostać przekazany albo do następnego leżącego poniżej neuronu, albo, w przypadku neuronów w mózgu, poprzez liczne gałęzie do wielu innych neuronów. Do takiej transmisji stosuje się zupełnie inny proces niż do przesyłania impulsu wzdłuż aksonu. Każdy neuron jest oddzielony od swojego sąsiada małą szczeliną zwaną synapsa. Potencjał czynnościowy nie może przeskoczyć tej szczeliny, dlatego należy znaleźć inny sposób przekazania impulsu do następnego neuronu. Na końcu każdego procesu znajdują się maleńkie woreczki zwane ( presynaptyczny) bąbelki, z których każdy zawiera specjalne związki - neuroprzekaźniki. Kiedy pojawia się potencjał czynnościowy, pęcherzyki te uwalniają cząsteczki neuroprzekaźników, które przenikają przez synapsę i wiążą się ze specyficznymi receptorami molekularnymi na błonie leżących poniżej neuronów. Kiedy neuroprzekaźnik przyłącza się, równowaga błony neuronowej zostaje zakłócona. Teraz zastanowimy się, czy przy takiej nierównowadze pojawia się nowy potencjał czynnościowy (neuronaukowcy do dziś szukają odpowiedzi na to ważne pytanie).
Po tym, jak neuroprzekaźniki przekażą impuls nerwowy z jednego neuronu do drugiego, mogą po prostu rozproszyć się, ulec rozkładowi chemicznemu lub powrócić do swoich pęcherzyków (proces ten niezręcznie nazywa się odzyskanie). Pod koniec XX wieku dokonano zdumiewającego odkrycia naukowego – okazuje się, że leki wpływające na uwalnianie i wychwyt zwrotny neuroprzekaźników mogą radykalnie zmienić stan psychiczny człowieka. Prozac* i podobne leki przeciwdepresyjne blokują wychwyt zwrotny serotoniny, neuroprzekaźnika. Wydaje się, że choroba Parkinsona jest powiązana z niedoborem neuroprzekaźnika dopaminy w mózgu. Naukowcy badający stany graniczne w psychiatrii próbują zrozumieć, w jaki sposób związki te wpływają na ludzkie rozumowanie.
Nadal nie ma odpowiedzi na zasadnicze pytanie, co powoduje, że neuron inicjuje potencjał czynnościowy - w profesjonalnym języku neurofizjologów mechanizm „odpalania” neuronu jest niejasny. Szczególnie interesujące pod tym względem są neurony w mózgu, które mogą odbierać neuroprzekaźniki wysyłane przez tysiąc sąsiadów. Prawie nic nie wiadomo na temat przetwarzania i integracji tych impulsów, chociaż wiele grup badawczych pracuje nad tym problemem. Wiemy tylko, że neuron przeprowadza proces integracji przychodzących impulsów i podejmuje decyzję, czy zainicjować potencjał czynnościowy i przekazać impuls dalej. Ten podstawowy proces kontroluje funkcjonowanie całego mózgu. Nic dziwnego, że ta największa tajemnica natury pozostaje, przynajmniej dzisiaj, tajemnicą dla nauki!
Badanie natury impulsu nerwowego wiązało się ze szczególnymi trudnościami, ponieważ przy przejściu impulsu wzdłuż nerwu nie zachodzą żadne widoczne zmiany. Dopiero niedawno, wraz z rozwojem metod mikrochemicznych, udało się wykazać, że podczas przewodzenia impulsu nerw zużywa więcej energii, zużywa więcej tlenu i wydziela więcej dwutlenku węgla niż w stanie spoczynku. Wskazuje to, że reakcje utleniania biorą udział w przewodzeniu impulsu, przywracaniu stanu początkowego po przewodzeniu lub w obu tych procesach.
Kiedy około 100 lat temu odkryto, że impulsowi nerwowemu towarzyszą pewne zjawiska elektryczne, sądzono, że sam impuls reprezentuje prąd elektryczny. Wiadomo było już wówczas, że prąd elektryczny płynie bardzo szybko, dlatego uważano, że prędkość propagacji impulsu nerwowego jest zbyt duża, aby można ją było zmierzyć. Dziesięć lat później Helmholtz zmierzył prędkość przewodzenia impulsów, stymulując nerw prowadzący do mięśnia w różnych odległościach od mięśnia i mierząc czas, jaki upłynął od pobudzenia do skurczu. W ten sposób pokazał, że impuls nerwowy przemieszcza się znacznie wolniej niż impuls elektryczny - w nerwach żaby z prędkością około 30 m/s. To oczywiście wskazywało, że impuls nerwowy nie jest prądem elektrycznym, takim jak prąd w przewodzie miedzianym. Co więcej, martwy lub zmiażdżony nerw nadal przewodzi prąd, ale nie przewodzi impulsów nerwowych i niezależnie od tego, czy stymulujemy nerw prądem, dotykiem, ciepłem czy środkami chemicznymi, powstały impuls przemieszcza się z tą samą prędkością dochodzimy do wniosku, że impuls nerwowy nie jest prądem elektrycznym, ale zaburzeniem elektrochemicznym we włóknie nerwowym. Zaburzenie wywołane bodźcem w jednym odcinku włókna nerwowego powoduje to samo zaburzenie w sąsiednim odcinku i tak dalej, aż impuls dotrze do końca. koniec światłowodu Zatem przekazywanie impulsu przypomina spalanie bezpiecznika: z ciepła wydzielanego podczas spalania jednej sekcji sznurka zapala się następna sekcja itp. W nerwie rolę ciepła odgrywa. przez zjawiska elektryczne, które powstałe w jednej sekcji stymulują następną.
Przekazywanie impulsu nerwowego pod pewnymi względami przypomina spalenie lontu. Szybkość spalania lontu nie zależy od ilości ciepła wydanego na jego zapalenie, o ile ciepło to jest wystarczające, aby spowodować zapalenie lontu. Sposób zapłonu nie ma znaczenia. Podobnie jest z nerwem. Nerw nie zareaguje, dopóki nie zostanie zastosowana pewna minimalna ilość stymulacji, ale dalszy wzrost siły stymulacji nie spowoduje szybszego przemieszczania się impulsu. Dzieje się tak dlatego, że energię do przewodzenia impulsu dostarcza sam nerw, a nie bodziec. Opisane zjawisko znajduje odzwierciedlenie w prawie „wszystko albo nic”: impuls nerwowy nie zależy od charakteru i siły bodźca, który go wywołał, chyba że bodziec jest na tyle silny, że powoduje pojawienie się impulsu. Choć prędkość przewodzenia nie zależy od siły bodźca, to zależy od stanu włókna nerwowego, a różne substancje mogą spowolnić przekazywanie impulsu lub je uniemożliwić.
Spalonego sznura nie można ponownie wykorzystać, ale włókno nerwowe jest w stanie przywrócić swój pierwotny stan i przekazać inne impulsy. Nie może jednak przewodzić ich w sposób ciągły: po przeprowadzeniu jednego impulsu upłynie pewien czas, zanim światłowód będzie mógł przesłać drugi impuls. Ten okres czasu, zwany okresem refrakcji, trwa od 0,0005 do 0,002 sekundy. W tym czasie zachodzą zmiany chemiczne i fizyczne, w wyniku których włókno powraca do stanu pierwotnego.
O ile nam wiadomo, impulsy przekazywane przez wszystkie rodzaje - ruchowe, czuciowe czy interkalarne - są w zasadzie do siebie podobne. Tamten
impuls powoduje wrażenie światła, drugi - wrażenie dźwięku, trzeci - skurcz mięśni, a czwarty pobudza czynność wydzielniczą gruczołu, całkowicie zależy od natury struktur, do których docierają impulsy, a nie od jakiegokolwiek Charakterystyka samych impulsów.
Chociaż włókno nerwowe może być stymulowane w dowolnym miejscu, w normalnych warunkach pobudzany jest tylko jeden koniec, z którego impuls przemieszcza się wzdłuż włókna do drugiego końca1. Połączenie pomiędzy kolejnymi neuronami nazywa się . Impuls nerwowy jest przekazywany z końcówki aksonu jednego neuronu do dendrytu następnego poprzez połączenie synaptyczne poprzez uwolnienie określonej substancji na końcu aksonu. Substancja ta powoduje pojawienie się impulsu nerwowego w dendrycie kolejnego aksonu. Przekazywanie wzbudzenia przez synapsę zachodzi znacznie wolniej niż przekazywanie wzdłuż nerwu. W normalnych warunkach impulsy przemieszczają się tylko w jednym kierunku: w neuronach czuciowych idą z narządów zmysłów do rdzenia kręgowego i mózgu, a w neuronach ruchowych z mózgu i rdzenia kręgowego do mięśni i gruczołów. Kierunek wyznacza synapsa, ponieważ tylko czubek aksonu jest w stanie uwolnić substancję stymulującą inny neuron. Każde pojedyncze włókno nerwowe może przewodzić impuls w obu kierunkach; gdy włókno jest pobudzane elektrycznie, gdzieś pośrodku pojawiają się dwa impulsy, z których jeden biegnie w jednym kierunku, a drugi w drugim (impulsy te można wykryć za pomocą odpowiednich urządzeń elektrycznych). ale tylko ten, który kieruje się w stronę końcówki aksonu, może stymulować następny neuron w obwodzie. Impuls docierający do dendrytu „zatrzyma się”, gdy dotrze do końca.
Procesy chemiczne i elektryczne związane z przekazywaniem impulsów nerwowych są pod wieloma względami podobne do procesów zachodzących podczas skurczu mięśni. Ale nerw przewodzący impulsy zużywa bardzo mało energii w porównaniu do kurczącego się mięśnia; ciepło wytworzone w wyniku podrażnienia nerwu przez 1 minutę na 1 g tkanki jest równoważne energii uwolnionej podczas utleniania 0,000001 g glikogenu. To „oznacza, że gdyby nerw zawierał jedynie 1% glikogenu jako źródła energii, mógłby być stymulowany w sposób ciągły przez tydzień, a zapasy glikogenu nie uległyby wyczerpaniu. Przy odpowiednim zaopatrzeniu w tlen włókna nerwowe są praktycznie niestrudzone. Niezależnie od natury.” zmęczenie psychiczne”, nie może to być prawdziwe zmęczenie włókien nerwowych.
8317 0
Neurony
U zwierząt wyższych komórki nerwowe tworzą narządy ośrodkowego układu nerwowego (OUN) – mózg i rdzeń kręgowy – oraz obwodowy układ nerwowy (PNS), który obejmuje nerwy i ich procesy łączące OUN z mięśniami, gruczołami i receptorami .Struktura
Komórki nerwowe nie rozmnażają się poprzez mitozę (podział komórek). Neurony nazywane są komórkami amitotycznymi – jeśli zostaną zniszczone, nie zregenerują się. Zwoje to wiązki komórek nerwowych znajdujące się poza ośrodkowym układem nerwowym. Wszystkie neurony składają się z następujących elementów.Ciało komórki. Są to jądro i cytoplazma.
Akson. Jest to długie i cienkie przedłużenie, które przekazuje informacje z ciała komórki do innych komórek poprzez połączenia zwane synapsami. Niektóre aksony mają długość mniejszą niż centymetr, inne zaś ponad 90 cm. Większość aksonów jest otoczona substancją ochronną zwaną osłonką mielinową, która pomaga przyspieszyć proces przekazywania impulsów nerwowych. Zwężenia aksonu w określonych odstępach nazywane są węzłami Ranviera.
Dendryty. Jest to sieć krótkich włókien rozciągających się od aksonu, czyli ciała komórki, i łączących końce aksonów innych neuronów. Dendryty dostarczają komórce informacji poprzez odbieranie i przesyłanie sygnałów. Każdy neuron może mieć setki dendrytów.
Struktura neuronu
Funkcje
Neurony kontaktują się ze sobą elektrochemicznie, przekazując impulsy po całym ciele.Osłonka mielinowa
. Komórki Schwanna owijają się wokół jednego lub większej liczby aksonów (A), tworząc osłonkę mielinową.. Składa się z kilku warstw (prawdopodobnie 50-100) błon plazmatycznych (B), pomiędzy którymi krąży płynny cytozol (cytoplazma pozbawiona hipochondrii i innych elementów siateczki śródplazmatycznej), z wyjątkiem warstwy najwyższej (W).
. Osłonka mielinowa wokół długiego aksonu jest podzielona na segmenty, z których każdy jest utworzony przez oddzielną komórkę Schwanna.
. Sąsiednie odcinki oddzielone są przewężeniami zwanymi węzłami Ranviera (G), gdzie akson nie ma osłonki mielinowej.
Impulsy nerwowe
U zwierząt wyższych sygnały przesyłane są po całym ciele i z mózgu w postaci impulsów elektrycznych przekazywanych przez nerwy. Nerwy wytwarzają impulsy, gdy w błonie komórkowej zachodzą zmiany fizyczne, chemiczne lub elektryczne.1 Neuron w stanie spoczynku
Neuron w spoczynku ma ładunek ujemny wewnątrz błony komórkowej (a) i ładunek dodatni na zewnątrz tej błony (b). Zjawisko to nazywa się resztkowym potencjałem błonowym.Wspierają go dwa czynniki:
Różna przepuszczalność błony komórkowej dla jonów sodu i potasu, które mają ten sam ładunek dodatni. Sód dyfunduje (przechodzi) do komórki wolniej niż potas ją opuszcza.
Wymiana sodowo-potasowa, podczas której więcej jonów dodatnich opuszcza komórkę niż do niej wchodzi. W rezultacie więcej jonów dodatnich gromadzi się na zewnątrz błony komórkowej niż w jej wnętrzu.
2 Stymulowany neuron
Kiedy neuron jest stymulowany, zmienia się przepuszczalność pewnej części błony komórkowej. Dodatnie jony sodu (g) zaczynają przedostawać się do komórki szybciej niż w pozycji spoczynkowej, co prowadzi do wzrostu dodatniego potencjału wewnątrz komórki. Zjawisko to nazywa się depolaryzacją.3 Impuls nerwowy
Depolaryzacja stopniowo rozprzestrzenia się na całą błonę komórkową (e). Stopniowo (ale nie na chwilę) zmieniają się ładunki po bokach błony komórkowej. Zjawisko to nazywa się odwrotną polaryzacją. Zasadniczo jest to impuls nerwowy przekazywany wzdłuż błony komórkowej komórki nerwowej.4 Repolaryzacja
Przepuszczalność błony komórkowej ponownie się zmienia. Dodatnie jony sodu (Na+) zaczynają opuszczać komórkę (e). Wreszcie na zewnątrz komórki ponownie powstaje ładunek dodatni, a wewnątrz niej powstaje ładunek dodatni. Proces ten nazywa się repolaryzacją.Treść artykułu
UKŁAD NERWOWY, złożona sieć struktur przenikająca całe ciało i zapewniająca samoregulację jego funkcji życiowych dzięki zdolności reagowania na wpływy zewnętrzne i wewnętrzne (bodźce). Do głównych funkcji układu nerwowego należy odbieranie, przechowywanie i przetwarzanie informacji ze środowiska zewnętrznego i wewnętrznego, regulacja i koordynacja czynności wszystkich narządów i układów narządów. U ludzi, podobnie jak u wszystkich ssaków, układ nerwowy składa się z trzech głównych elementów: 1) komórek nerwowych (neuronów); 2) związane z nimi komórki glejowe, w szczególności komórki neuroglejowe, a także komórki tworzące nerwiaki; 3) tkanka łączna. Neurony zapewniają przewodzenie impulsów nerwowych; neuroglia pełni funkcje podporowe, ochronne i troficzne zarówno w mózgu, jak i w rdzeniu kręgowym oraz w nerwiaku, składającym się głównie z wyspecjalizowanych, tzw. Komórki Schwanna biorą udział w tworzeniu osłonek włókien nerwowych obwodowych; Tkanka łączna wspiera i łączy różne części układu nerwowego.
Ludzki układ nerwowy jest podzielony na różne sposoby. Anatomicznie składa się z ośrodkowego układu nerwowego (OUN) i obwodowego układu nerwowego (PNS). Centralny układ nerwowy obejmuje mózg i rdzeń kręgowy, a PNS, który zapewnia komunikację między centralnym układem nerwowym a różnymi częściami ciała, obejmuje nerwy czaszkowe i rdzeniowe, a także zwoje nerwowe i sploty nerwowe leżące poza rdzeniem kręgowym sznur i mózg.
Neuron.
Jednostką strukturalną i funkcjonalną układu nerwowego jest komórka nerwowa – neuron. Szacuje się, że w układzie nerwowym człowieka znajduje się ponad 100 miliardów neuronów. Typowy neuron składa się z ciała (tj. części jądrowej) i procesów, jednego, zwykle nierozgałęzionego, aksonu i kilku rozgałęzionych - dendrytów. Akson przenosi impulsy z ciała komórki do mięśni, gruczołów lub innych neuronów, natomiast dendryty przenoszą je do ciała komórki.
Neuron, podobnie jak inne komórki, ma jądro i szereg drobnych struktur - organelli ( zobacz także KOMÓRKA). Należą do nich retikulum endoplazmatyczne, rybosomy, ciała Nissla (tigroid), mitochondria, kompleks Golgiego, lizosomy, włókna (neurofilamenty i mikrotubule).
Impuls nerwowy.
Jeśli pobudzenie neuronu przekroczy określoną wartość progową, w miejscu pobudzenia następuje szereg zmian chemicznych i elektrycznych, które rozprzestrzeniają się po całym neuronie. Przenoszone zmiany elektryczne nazywane są impulsami nerwowymi. W przeciwieństwie do zwykłego wyładowania elektrycznego, które na skutek oporu neuronu będzie stopniowo słabnąć i będzie w stanie pokonać jedynie krótki dystans, znacznie wolniej „biegnący” impuls nerwowy jest stale przywracany (regenerowany) w procesie propagacji.
Stężenia jonów (atomów naładowanych elektrycznie) – głównie sodu i potasu, a także substancji organicznych – na zewnątrz neuronu i wewnątrz niego nie są takie same, dlatego komórka nerwowa w spoczynku jest naładowana ujemnie od wewnątrz i dodatnio naładowana od zewnątrz ; w rezultacie na błonie komórkowej pojawia się różnica potencjałów (tzw. „potencjał spoczynkowy” wynosi około –70 miliwoltów). Każda zmiana, która zmniejsza ładunek ujemny w komórce, a tym samym różnicę potencjałów na błonie, nazywa się depolaryzacją.
Błona plazmatyczna otaczająca neuron jest złożoną strukturą składającą się z lipidów (tłuszczów), białek i węglowodanów. Jest praktycznie nieprzepuszczalny dla jonów. Jednak niektóre cząsteczki białka w błonie tworzą kanały, przez które mogą przechodzić określone jony. Jednak te kanały, zwane kanałami jonowymi, nie są stale otwarte, ale podobnie jak bramy mogą się otwierać i zamykać.
Kiedy neuron jest stymulowany, część kanałów sodowych (Na+) otwiera się w miejscu stymulacji, umożliwiając jonom sodu przedostanie się do komórki. Napływ tych dodatnio naładowanych jonów zmniejsza ładunek ujemny wewnętrznej powierzchni membrany w obszarze kanału, co prowadzi do depolaryzacji, której towarzyszy gwałtowna zmiana napięcia i wyładowania – tzw. „potencjał czynnościowy”, tj. impuls nerwowy. Następnie kanały sodowe zamykają się.
W wielu neuronach depolaryzacja powoduje również otwarcie kanałów potasowych (K+), powodując wypływ jonów potasu z komórki. Utrata tych dodatnio naładowanych jonów ponownie zwiększa ładunek ujemny na wewnętrznej powierzchni membrany. Następnie kanały potasowe zamykają się. Zaczynają działać także inne białka błonowe – tzw. pompy potasowo-sodowe, które przemieszczają Na+ z komórki i K+ do komórki, co wraz z działaniem kanałów potasowych przywraca pierwotny stan elektrochemiczny (potencjał spoczynkowy) w miejscu pobudzenia.
Zmiany elektrochemiczne w miejscu pobudzenia powodują depolaryzację w sąsiednim punkcie błony, uruchamiając w niej ten sam cykl zmian. Proces ten stale się powtarza i w każdym nowym punkcie, w którym następuje depolaryzacja, rodzi się impuls o tej samej sile, co w punkcie poprzednim. Zatem wraz z odnowionym cyklem elektrochemicznym impuls nerwowy rozprzestrzenia się wzdłuż neuronu z punktu do punktu.
Nerwy, włókna nerwowe i zwoje.
Nerw to wiązka włókien, z których każdy działa niezależnie od pozostałych. Włókna nerwu są zorganizowane w grupy otoczone wyspecjalizowaną tkanką łączną zawierającą naczynia zaopatrujące włókna nerwowe w składniki odżywcze i tlen oraz usuwające dwutlenek węgla i produkty przemiany materii. Włókna nerwowe, przez które impulsy przemieszczają się z receptorów obwodowych do ośrodkowego układu nerwowego (aferentnego), nazywane są wrażliwymi lub czuciowymi. Włókna przenoszące impulsy z centralnego układu nerwowego do mięśni lub gruczołów (eferentnych) nazywane są motorycznymi lub motorycznymi. Większość nerwów jest mieszana i składa się z włókien czuciowych i ruchowych. Zwój (zwój nerwowy) to zbiór ciał neuronowych w obwodowym układzie nerwowym.
Włókna aksonalne w PNS są otoczone nerwiakiem, osłoną komórek Schwanna, które są rozmieszczone wzdłuż aksonu, jak koraliki na sznurku. Znaczna liczba tych aksonów jest pokryta dodatkową osłoną mielinową (kompleks białkowo-lipidowy); nazywane są mielinowymi (pulpowymi). Włókna otoczone komórkami neurilemmy, ale niepokryte osłonką mielinową, nazywane są niemielinowanymi (niemielinowanymi). Włókna mielinowe występują tylko u kręgowców. Osłonka mielinowa jest utworzona z błony komórkowej komórek Schwanna, która jest owinięta wokół aksonu niczym zwój wstążki, tworząc warstwa po warstwie. Odcinek aksonu, w którym stykają się ze sobą dwie sąsiednie komórki Schwanna, nazywany jest węzłem Ranviera. W ośrodkowym układzie nerwowym osłonkę mielinową włókien nerwowych tworzy specjalny rodzaj komórek glejowych – oligodendroglej. Każda z tych komórek tworzy osłonkę mielinową kilku aksonów jednocześnie. Włókna niezmielinizowane w OUN nie mają otoczki składającej się z jakichkolwiek specjalnych komórek.
Osłonka mielinowa przyspiesza przewodzenie impulsów nerwowych, które „przeskakują” z jednego węzła Ranviera do drugiego, wykorzystując tę osłonę jako łączący kabel elektryczny. Szybkość przewodzenia impulsu wzrasta wraz ze wzrostem grubości osłonki mielinowej i waha się od 2 m/s (wzdłuż włókien niemielinowanych) do 120 m/s (wzdłuż włókien szczególnie bogatych w mielinę). Dla porównania: prędkość propagacji prądu elektrycznego w metalowych drutach wynosi od 300 do 3000 km/s.
Synapsa.
Każdy neuron ma wyspecjalizowane połączenia z mięśniami, gruczołami lub innymi neuronami. Obszar funkcjonalnego kontaktu między dwoma neuronami nazywa się synapsą. Synapsy interneuronów powstają pomiędzy różnymi częściami dwóch komórek nerwowych: pomiędzy aksonem a dendrytem, pomiędzy aksonem a ciałem komórki, pomiędzy dendrytem a dendrytem, pomiędzy aksonem a aksonem. Neuron wysyłający impuls do synapsy nazywa się presynaptycznym; neuron odbierający impuls jest postsynaptyczny. Przestrzeń synaptyczna ma kształt szczeliny. Impuls nerwowy rozchodzący się wzdłuż błony neuronu presynaptycznego dociera do synapsy i stymuluje uwalnianie specjalnej substancji – neuroprzekaźnika – do wąskiej szczeliny synaptycznej. Cząsteczki neuroprzekaźników dyfundują przez szczelinę i wiążą się z receptorami na błonie neuronu postsynaptycznego. Jeśli neuroprzekaźnik stymuluje neuron postsynaptyczny, jego działanie nazywa się pobudzającym; jeśli tłumi, nazywa się je hamującym. Wynik sumowania setek i tysięcy impulsów pobudzających i hamujących napływających jednocześnie do neuronu jest głównym czynnikiem decydującym o tym, czy ten neuron postsynaptyczny wygeneruje w danym momencie impuls nerwowy.
U wielu zwierząt (na przykład homara) między neuronami niektórych nerwów ustanawia się szczególnie ścisłe połączenie z utworzeniem niezwykle wąskiej synapsy, tzw. połączenie szczelinowe lub, jeśli neurony mają ze sobą bezpośredni kontakt, połączenie ścisłe. Impulsy nerwowe przechodzą przez te połączenia nie przy udziale neuroprzekaźnika, ale bezpośrednio, poprzez transmisję elektryczną. Ssaki, w tym ludzie, również mają kilka ciasnych połączeń neuronowych.
Regeneracja.
Do czasu narodzin człowieka wszystkie jego neurony i większość połączeń międzyneuronowych zostały już utworzone, a w przyszłości powstanie tylko kilka nowych neuronów. Kiedy neuron umiera, nie jest zastępowany nowym. Jednak pozostałe mogą przejąć funkcje utraconej komórki, tworząc nowe procesy tworzące synapsy z tymi neuronami, mięśniami lub gruczołami, z którymi połączony był utracony neuron.
Przecięte lub uszkodzone włókna neuronowe PNS otoczone nerwem mogą się regenerować, jeśli ciało komórki pozostaje nienaruszone. Poniżej miejsca przecięcia nerw jest zachowany w postaci struktury rurkowej, a część aksonu, która pozostaje połączona z ciałem komórki, rośnie wzdłuż tej rurki, aż dotrze do zakończenia nerwu. W ten sposób przywracana jest funkcja uszkodzonego neuronu. Aksony w ośrodkowym układzie nerwowym, które nie są otoczone nerwiakiem, najwyraźniej nie są zdolne do ponownego wzrostu do miejsca ich poprzedniego zakończenia. Jednak wiele neuronów w ośrodkowym układzie nerwowym może wytwarzać nowe krótkie procesy - gałęzie aksonów i dendrytów, które tworzą nowe synapsy. Zobacz także REGENERACJA.
CENTRALNY UKŁAD NERWOWY
Centralny układ nerwowy składa się z mózgu i rdzenia kręgowego oraz ich błon ochronnych. Najbardziej zewnętrzna jest opona twarda, pod nią pajęczynówka (pajęczynówka), a następnie pia mater, połączona z powierzchnią mózgu. Pomiędzy pia mater a błoną pajęczynówki znajduje się przestrzeń podpajęczynówkowa zawierająca płyn mózgowo-rdzeniowy, w którym dosłownie unosi się zarówno mózg, jak i rdzeń kręgowy. Działanie siły wyporu płynu prowadzi do tego, że na przykład mózg dorosłego człowieka, który ma średnią masę 1500 g, w rzeczywistości waży w czaszce 50–100 g. Rolę odgrywają również opony mózgowo-rdzeniowe i płyn mózgowo-rdzeniowy amortyzatorów, łagodzących wszelkiego rodzaju uderzenia i wstrząsy wystawiające organizm na próbę i mogące doprowadzić do uszkodzenia układu nerwowego.
Centralny układ nerwowy składa się z istoty szarej i białej. Istota szara składa się z ciał komórkowych, dendrytów i niezmielinizowanych aksonów, zorganizowanych w kompleksy zawierające niezliczone synapsy i służące jako centra przetwarzania informacji dla wielu funkcji układu nerwowego. Istota biała składa się z mielinowanych i niezmielinizowanych aksonów, które działają jak przewodniki przenoszące impulsy z jednego ośrodka do drugiego. Istota szara i biała zawiera również komórki glejowe.
Neurony OUN tworzą wiele obwodów, które spełniają dwie główne funkcje: zapewniają aktywność odruchową, a także złożone przetwarzanie informacji w wyższych ośrodkach mózgowych. Te wyższe ośrodki, takie jak kora wzrokowa (kora wzrokowa), odbierają przychodzące informacje, przetwarzają je i przekazują sygnał odpowiedzi wzdłuż aksonów.
Wynikiem działania układu nerwowego jest ta lub inna aktywność polegająca na skurczu lub rozluźnieniu mięśni lub wydzielaniu lub zaprzestaniu wydzielania gruczołów. Każdy sposób wyrażania siebie jest związany z pracą mięśni i gruczołów.
Przychodzące informacje zmysłowe są przetwarzane, przechodząc przez sekwencję ośrodków połączonych długimi aksonami, które tworzą określone ścieżki, na przykład bólowe, wzrokowe, słuchowe. Wrażliwe (wznoszące się) ścieżki prowadzą w kierunku rosnącym do ośrodków mózgu. Drogi ruchowe (zstępujące) łączą mózg z neuronami ruchowymi nerwów czaszkowych i rdzeniowych.
Ścieżki są zwykle zorganizowane w taki sposób, że informacje (na przykład ból lub dotyk) z prawej strony ciała docierają do lewej strony mózgu i odwrotnie. Zasada ta dotyczy również zstępujących ścieżek motorycznych: prawa połowa mózgu kontroluje ruchy lewej połowy ciała, a lewa połowa kontroluje ruchy prawej. Od tej ogólnej zasady istnieje jednak kilka wyjątków.
Mózg
składa się z trzech głównych struktur: półkul mózgowych, móżdżku i pnia mózgu.
Półkule mózgowe – największa część mózgu – zawierają wyższe ośrodki nerwowe, które stanowią podstawę świadomości, inteligencji, osobowości, mowy i zrozumienia. W każdej z półkul mózgowych wyróżnia się następujące formacje: izolowane nagromadzenia (jądra) istoty szarej leżące w głębinach, które zawierają wiele ważnych ośrodków; duża masa istoty białej znajdująca się nad nimi; Zewnętrzną część półkul pokrywa gruba warstwa istoty szarej z licznymi zwojami, która tworzy korę mózgową.
Móżdżek składa się również z leżącej pod spodem istoty szarej, pośredniej masy istoty białej i zewnętrznej grubej warstwy istoty szarej, która tworzy wiele zwojów. Móżdżek zapewnia przede wszystkim koordynację ruchów.
Rdzeń kręgowy.
Znajdujący się wewnątrz kręgosłupa i chroniony przez tkankę kostną rdzeń kręgowy ma kształt cylindryczny i jest pokryty trzema błonami. W przekroju istota szara ma kształt litery H lub motyla. Istota szara jest otoczona przez istotę białą. Wrażliwe włókna nerwów rdzeniowych kończą się w grzbietowych (tylnych) częściach istoty szarej - rogach grzbietowych (na końcach litery H, skierowanymi do tyłu). Ciała neuronów ruchowych nerwów rdzeniowych znajdują się w brzusznych (przednich) częściach istoty szarej - w rogach przednich (na końcach H, odległych od tyłu). W istocie białej znajdują się wstępujące drogi czuciowe zakończone w istocie szarej rdzenia kręgowego oraz zstępujące drogi motoryczne wychodzące z istoty szarej. Ponadto wiele włókien istoty białej łączy różne części istoty szarej rdzenia kręgowego.
OBWODOWY UKŁAD NERWOWY
PNS zapewnia dwukierunkową komunikację pomiędzy centralnymi częściami układu nerwowego a narządami i układami organizmu. Anatomicznie PNS jest reprezentowany przez nerwy czaszkowe (czaszkowe) i rdzeniowe, a także stosunkowo autonomiczny jelitowy układ nerwowy, zlokalizowany w ścianie jelita.
Wszystkie nerwy czaszkowe (12 par) są podzielone na motoryczne, czuciowe lub mieszane. Nerwy ruchowe zaczynają się w jądrach ruchowych tułowia, utworzonych przez ciała samych neuronów ruchowych, a nerwy czuciowe powstają z włókien neuronów, których ciała znajdują się w zwojach poza mózgiem.
Od rdzenia kręgowego odchodzi 31 par nerwów rdzeniowych: 8 par szyjnych, 12 piersiowych, 5 lędźwiowych, 5 krzyżowych i 1 guziczny. Są one oznaczone zgodnie z położeniem kręgów przylegających do otworów międzykręgowych, z których wychodzą te nerwy. Każdy nerw rdzeniowy ma korzeń przedni i tylny, które łączą się, tworząc sam nerw. Korzeń tylny zawiera włókna czuciowe; jest ściśle powiązany ze zwojem rdzeniowym (zwojem korzenia grzbietowego), składającym się z ciał komórkowych neuronów, których aksony tworzą te włókna. Korzeń przedni składa się z włókien ruchowych utworzonych przez neurony, których ciała komórkowe znajdują się w rdzeniu kręgowym.
NERWY CZASZKOWE | |||
Numer | Nazwa | Charakterystyka funkcjonalna | Struktury unerwione |
I | Węchowy | Specjalne zmysły (węch) | Nabłonek węchowy jamy nosowej |
II | Wizualny | Specjalne zmysły (wzrok) | Pręciki i stożki siatkówki |
III | Okulomotoryczny | Silnik | Większość zewnętrznych mięśni oka Mięśnie gładkie tęczówki i soczewki |
IV | Blok | Silnik | Mięsień skośny górny oka |
V | Trójdzielny | Ogólne zmysłowe Silnik |
Skóra twarzy, błona śluzowa nosa i ust Mięśnie żucia |
VI | Porywacz | Silnik | Mięsień prosty oczny zewnętrzny |
VII | Twarzowy | Silnik wisceromotoryczny Specjalny dotyk |
Mięśnie twarzy Ślinianki Kubki smakowe na języku |
VIII | przedsionkowo-ślimakowy | Specjalny dotyk Przedsionkowy (równowaga) Słuchowy (słuch) |
Kanały półkoliste i plamki (obszary receptorowe) błędnika Narząd słuchu w ślimaku (ucho wewnętrzne) |
IX | Językowo-gardłowy | Silnik wisceromotoryczny Wiscerosensoryczne |
Mięśnie tylnej ściany gardła Ślinianki Receptory smaku i ogólnej wrażliwości z tyłu części ust |
X | Wędrowny | Silnik wisceromotoryczny Wiscerosensoryczne Ogólne zmysłowe |
Mięśnie krtani i gardła Mięsień sercowy, mięśnie gładkie, gruczoły płucne, oskrzela, żołądek i jelita, w tym gruczoły trawienne Receptory dużych naczyń krwionośnych, płuc, przełyku, żołądka i jelit Ucho zewnętrzne |
XI | Dodatkowy | Silnik | Mięśnie mostkowo-obojczykowo-sutkowe i czworoboczne |
XII | Podjęzykowy | Silnik | Mięśnie języka |
Definicje „visceromotor” i „viscerosensoryczny” wskazują na połączenie odpowiedniego nerwu z narządami wewnętrznymi (trzewnymi). |
AUTONOMICZNY UKŁAD NERWOWY
Autonomiczny lub autonomiczny układ nerwowy reguluje aktywność mimowolnych mięśni, mięśnia sercowego i różnych gruczołów. Jego struktury zlokalizowane są zarówno w ośrodkowym układzie nerwowym, jak i w obwodowym układzie nerwowym. Działanie autonomicznego układu nerwowego ma na celu utrzymanie homeostazy, tj. względnie stabilny stan środowiska wewnętrznego organizmu, taki jak stała temperatura ciała lub ciśnienie krwi odpowiadające potrzebom organizmu.
Sygnały z ośrodkowego układu nerwowego dostają się do narządów roboczych (efektorów) poprzez pary kolejno połączonych neuronów. Ciała neuronów pierwszego poziomu znajdują się w OUN, a ich aksony kończą się w zwojach autonomicznych, które leżą poza OUN, i tutaj tworzą synapsy z ciałami neuronów drugiego poziomu, których aksony znajdują się w bezpośredni kontakt z narządami efektorowymi. Pierwsze neurony nazywane są przedzwojowymi, drugie - postganglionowymi.
W części autonomicznego układu nerwowego zwanej współczulnym układem nerwowym ciała komórkowe neuronów przedzwojowych znajdują się w istocie szarej odcinka piersiowego (piersiowego) i lędźwiowego (lędźwiowego) rdzenia kręgowego. Dlatego układ współczulny nazywany jest również układem piersiowo-lędźwiowym. Aksony neuronów przedzwojowych kończą się i tworzą synapsy z neuronami pozazwojowymi w zwojach zlokalizowanych w łańcuchu wzdłuż kręgosłupa. Aksony neuronów pozazwojowych kontaktują się z narządami efektorowymi. Zakończenia włókien pozazwojowych wydzielają noradrenalinę (substancję bliską adrenalinie) jako neuroprzekaźnik, dlatego też układ współczulny określany jest także jako adrenergiczny.
Układ współczulny uzupełnia przywspółczulny układ nerwowy. Ciała jego neuronów przedzwojowych znajdują się w pniu mózgu (wewnątrzczaszkowym, tj. wewnątrz czaszki) i części krzyżowej (krzyżowej) rdzenia kręgowego. Dlatego układ przywspółczulny nazywany jest także układem czaszkowo-krzyżowym. Aksony przedzwojowych neuronów przywspółczulnych kończą się i tworzą synapsy z neuronami pozazwojowymi w zwojach zlokalizowanych w pobliżu pracujących narządów. Zakończenia pozazwojowych włókien przywspółczulnych uwalniają neuroprzekaźnik acetylocholinę, na podstawie której układ przywspółczulny nazywany jest również cholinergicznym.
Z reguły układ współczulny stymuluje procesy, które mają na celu mobilizację sił organizmu w sytuacjach ekstremalnych lub pod wpływem stresu. Układ przywspółczulny przyczynia się do gromadzenia lub przywracania zasobów energetycznych organizmu.
Reakcjom układu współczulnego towarzyszy zużycie zasobów energetycznych, wzrost częstotliwości i siły skurczów serca, wzrost ciśnienia krwi i poziomu cukru we krwi, a także zwiększenie dopływu krwi do mięśni szkieletowych poprzez zmniejszenie jej przepływ do narządów wewnętrznych i skóry. Wszystkie te zmiany są charakterystyczne dla reakcji „strach, ucieczka lub walka”. Natomiast układ przywspółczulny zmniejsza częstotliwość i siłę skurczów serca, obniża ciśnienie krwi i pobudza układ trawienny.
REFLEKSY
Kiedy na receptor neuronu czuciowego oddziałuje odpowiedni bodziec, pojawia się w nim salwa impulsów, wywołując akcję odpowiedzi zwaną aktem odruchu (odruchem). Odruchy leżą u podstaw większości funkcji życiowych naszego ciała. Akt odruchowy realizowany jest poprzez tzw. łuk odruchowy; Termin ten odnosi się do drogi przekazywania impulsów nerwowych z miejsca początkowej stymulacji na ciele do narządu realizującego czynność odpowiedzi.
Łuk odruchowy powodujący skurcz mięśni szkieletowych składa się z co najmniej dwóch neuronów: neuronu czuciowego, którego ciało znajduje się w zwoju, oraz aksonu, który tworzy synapsę z neuronami w rdzeniu kręgowym lub pniu mózgu, oraz silnika (dolnego lub obwodowy, neuron ruchowy), którego ciało znajduje się w istocie szarej, a akson kończy się na płytce końcowej silnika na włóknach mięśni szkieletowych.
Łuk odruchowy pomiędzy neuronami czuciowymi i ruchowymi może również obejmować trzeci, pośredni neuron, zlokalizowany w istocie szarej. Łuki wielu odruchów zawierają dwa lub więcej interneuronów.
Działania odruchowe są podejmowane mimowolnie, wiele z nich nie jest realizowanych. Na przykład odruch kolanowy jest wyzwalany przez dotknięcie ścięgna mięśnia czworogłowego uda w kolanie. Jest to odruch dwuneuronowy, jego łuk odruchowy składa się z wrzecion mięśniowych (receptorów mięśniowych), neuronu czuciowego, obwodowego neuronu ruchowego i mięśnia. Innym przykładem jest odruchowe cofnięcie ręki od gorącego przedmiotu: łuk tego odruchu obejmuje neuron czuciowy, jeden lub więcej neuronów pośrednich w istocie szarej rdzenia kręgowego, obwodowy neuron ruchowy i mięsień.
Literatura:
Bloom F., Leiserson A., Hofstadter L. Mózg, umysł i zachowanie. M., 1988
Fizjologia człowieka, wyd. R. Schmidt, G. Tevs, tom 1. M., 1996