Nervne ćelije komuniciraju jedna s drugom putem. Opća ideja o strukturi i funkcijama nervnog sistema

Nervni sistem reguliše rad svih organa i sistema, određujući njihovo funkcionalno jedinstvo i obezbeđuje povezanost organizma kao celine sa spoljašnjim okruženjem. Strukturna jedinica nervnog sistema je nervna ćelija sa procesima -
neuron. Čitav nervni sistem je skup neurona koji su u kontaktu jedni s drugima pomoću posebnih uređaja. —sinapse . Postoje tri tipa neurona na osnovu njihove strukture i funkcije:

    receptor, ili osetljiv;

    utikač, zatvaranje (provodnik);

    efektor, motorni neuroni, od kojih se impuls šalje radnim organima (mišići, žlijezde).

    Nervni sistem je uslovno podeljen na dva velika dela - somatski , ili životinjski, nervni sistem i vegetativno , ili autonomni, nervni sistem. Somatski nervni sistem prvenstveno obavlja funkcije povezivanja tijela sa vanjskim okruženjem, obezbjeđujući osjetljivost i kretanje, izazivajući kontrakciju skeletnih mišića. Budući da su funkcije pokreta i osjećaja karakteristične za životinje i razlikuju ih od biljaka, ovaj dio nervnog sistema nazivamo životinjskim (životinjskim). Autonomni nervni sistem utiče na procese tzv. biljnog života, zajedničke životinjama i biljkama (metabolizam, disanje, izlučivanje itd.), po čemu mu i potiče naziv (vegetativno – biljka). Oba sistema su usko povezana, ali autonomni nervni sistem ima određeni stepen nezavisnosti i ne zavisi od naše volje, usled čega se naziva i autonomni nervni sistem.

    U nervnom sistemu luče centralno dio - mozak i kičmena moždina - centralni nervni sistem i periferni , predstavljen nervima koji se protežu od mozga i kičmene moždine, je periferni nervni sistem.

    1.

    Nervni sistem kontroliše rad različitih organa, sistema i aparata koji čine telo. Reguliše funkcije kretanja, varenja, disanja, snabdevanja krvlju, metaboličkih procesa itd. Nervni sistem uspostavlja odnos tela sa spoljašnjom sredinom, objedinjuje sve delove tela u jedinstvenu celinu.

    Nervni sistem se prema topografskom principu deli na centralni i periferni (sl.). Centralni nervni sistem (CNS) uključuje mozak i kičmenu moždinu.

    Periferni dio nervnog sistema obuhvata kičmene i kranijalne nerve sa svojim korenima i granama, nervne pleksuse, nervne čvorove, nervne završetke.

    Osim toga, u sastavu nervnog sistema razlikuju se dva posebna dijela: somatski (životinjski) i autonomni (autonomni).

    Somatski nervni sistem inervira uglavnom organe some (tijela): prugaste (skeletne) mišiće (lice, trup, udovi), kožu i neke unutrašnje organe (jezik, grkljan, ždrijelo). Somatski nervni sistem prvenstveno obavlja funkcije povezivanja tijela sa vanjskim okruženjem, obezbjeđujući osjetljivost i kretanje, izazivajući kontrakciju skeletnih mišića. Budući da su funkcije pokreta i osjećaja karakteristične za životinje i razlikuju ih od biljaka, ovaj dio nervnog sistema nazivamo životinjskim (životinjskim). Delovanje somatskog nervnog sistema kontroliše ljudska svest.

    Autonomni nervni sistem inervira iznutrice, žlijezde, glatke mišiće organa i kože, krvne sudove i srce, te reguliše metaboličke procese u tkivima. Autonomni nervni sistem utiče na procese tzv. biljnog života, zajedničke životinjama i biljkama (metabolizam, disanje, izlučivanje itd.), po čemu mu i potiče naziv (vegetativno – biljka). Oba sistema su usko povezana, ali autonomni nervni sistem ima određeni stepen nezavisnosti i ne zavisi od naše volje, usled čega se naziva i autonomni nervni sistem. Podijeljen je na dva dijela simpatikus i parasimpatikus. Raspodjela ovih odjela zasniva se kako na anatomskom principu (razlike u lokaciji centara i strukturi perifernog dijela simpatičkog i parasimpatičkog nervnog sistema), tako i na funkcionalnim razlikama. Ekscitacija simpatičkog nervnog sistema doprinosi intenzivnoj aktivnosti organizma; uzbuđenje parasimpatikusa, naprotiv, pomaže u obnavljanju resursa koje tijelo troši. Simpatički i parasimpatički sistem imaju suprotan uticaj na mnoge organe, budući da su funkcionalni antagonisti. Dakle, pod uticajem impulsa koji dolaze kroz simpatičke nerve dolazi do češćih i intenziviranih srčanih kontrakcija, porasta krvnog pritiska u arterijama, razgradnje glikogena u jetri i mišićima, povećanja nivoa glukoze u krvi, širenja zjenica, osetljivosti povećavaju se čulni organi i efikasnost centralnog nervnog sistema, inhibiraju se uski bronhi, kontrakcije želuca i creva, smanjuje se lučenje želudačnog soka i soka pankreasa, opušta se bešika i odlaže se njeno pražnjenje. Pod uticajem impulsa koji dolaze kroz parasimpatikus, kontrakcije srca se usporavaju i slabe, krvni pritisak se smanjuje, glukoza u krvi se smanjuje, stimulišu se kontrakcije želuca i creva, povećava se lučenje želudačnog soka i soka pankreasa itd.

    Centralni nervni sistem se sastoji od mozga i kičmene moždine. Mozak je podijeljen na moždano deblo i prednji mozak. Moždano stablo se sastoji od produžene moždine i srednjeg mozga. Prednji mozak se dijeli na srednji i završni.

    Svi dijelovi mozga imaju svoje funkcije.

    Dakle, diencefalon se sastoji od hipotalamusa - centra emocija i vitalnih potreba (glad, žeđ, libido), limbičkog sistema (zaduženog za emocionalno-impulzivno ponašanje) i talamusa (koji vrši filtriranje i primarnu obradu senzornih informacija) .

    Kod ljudi je posebno razvijena moždana kora - organ viših mentalnih funkcija. Debljine je 3 mm, a ukupna površina mu je u prosjeku 0,25 m2.

    Kora se sastoji od šest slojeva. Ćelije cerebralnog korteksa su međusobno povezane.

    Ima ih oko 15 milijardi.

    Različiti kortikalni neuroni imaju svoju specifičnu funkciju. Jedna grupa neurona obavlja funkciju analize (drobljenje, rasparčavanje nervnog impulsa), druga grupa vrši sintezu, kombinuje impulse koji dolaze iz različitih senzornih organa i delova mozga (asocijativni neuroni). Postoji sistem neurona koji čuva tragove prethodnih uticaja i upoređuje nove uticaje sa postojećim tragovima.

    Prema značajkama mikroskopske strukture, cijeli cerebralni korteks podijeljen je na nekoliko desetina strukturnih jedinica - polja, a prema položaju njegovih dijelova - na četiri režnja: okcipitalni, temporalni, parijetalni i frontalni.

    Ljudski moždani korteks je holistički radni organ, iako su neki njegovi dijelovi (područja) funkcionalno specijalizirani (na primjer, okcipitalna regija korteksa obavlja složene vizualne funkcije, frontotemporalna - govorna, temporalna - slušna). Najveći dio motoričke zone kore velikog mozga čovjeka povezan je s regulacijom kretanja organa rada (ruke) i govornih organa.

    Svi dijelovi moždane kore su međusobno povezani; oni su također povezani s osnovnim dijelovima mozga, koji obavljaju najvažnije vitalne funkcije. Subkortikalne formacije, koje reguliraju urođenu bezuvjetnu refleksnu aktivnost, područje su onih procesa koji se subjektivno osjećaju u obliku emocija (oni su, prema I.P. Pavlovu, "izvor snage za kortikalne ćelije").

    Ljudski mozak sadrži sve strukture koje su nastale u različitim fazama evolucije živih organizama. Oni sadrže "iskustvo" akumulirano u procesu cjelokupnog evolucijskog razvoja. Ovo svedoči o zajedničkom poreklu čoveka i životinja.

    Kako organizacija životinja u različitim fazama evolucije postaje složenija, značaj moždane kore sve više raste.

    Ako se, na primjer, ukloni moždana kora žabe (ima neznatan udio u ukupnom volumenu njenog mozga), tada žaba gotovo ne mijenja svoje ponašanje. Lišen moždane kore, golub leti, održava ravnotežu, ali već gubi niz vitalnih funkcija. Pas s odstranjenim moždanim korteksom postaje potpuno neprilagođen okolini.

    2. STRUKTURA NERVNOG SISTEMA: NERVNO TKIVO, NEURONI, NERVNA VLAKNA, SINAPSA, POJAM REFLEKSNOG LUKA

    Čitav nervni sistem izgrađen je na nervnom tkivu. Nervno tkivo se sastoji od nervnih ćelija (neurona) i anatomski i funkcionalno povezanih ćelija koje podržavaju neurogliju. Neuroni obavljaju specifične funkcije, jer su strukturna i funkcionalna jedinica nervnog sistema. Neuroglia osigurava postojanje i specifične funkcije neurona, obavlja potporne, trofičke (nutritivne), granične i zaštitne funkcije.

    Neuron (neurocit) prima, obrađuje, provodi i prenosi informacije kodirane u obliku električnih ili hemijskih signala (nervni impulsi).

    Svaki neuron ima tijelo, procese i njihove završetke. Izvana, nervna ćelija je okružena membranom (citolemom), sposobnom da provodi ekscitaciju, kao i da osigura razmjenu tvari između ćelije i okoline. Tijelo nervne ćelije sadrži jezgro i okolnu citoplazmu (perikarion). Citoplazma neurona je bogata organelama (subcelularne formacije koje obavljaju određenu funkciju). Promjer tijela neurona varira od 4-5 do 135 mikrona. Oblik tijela nervnih ćelija je također različit - od okruglog, jajolikog do piramidalnog. Tanki procesi različite dužine dva tipa odlaze od tijela nervne ćelije. Jedan ili više arborescentnih procesa, duž kojih se nervni impuls dovodi do tijela neurona, naziva se dendrit. U većini ćelija njihova dužina je oko 0,2 mikrona. Jedini, obično dug proces kroz koji se nervni impuls usmjerava iz tijela nervne ćelije je akson ili neurit.

    Prema broju procesa, neuroni se dijele na unipolarne, bi- i multipolarne ćelije. Unipolarni (jednostruki) neuroni imaju samo jedan proces. Kod ljudi se takvi neuroni nalaze samo u ranim fazama intrauterinog razvoja. Bipolarni (dvolančani) neuroni imaju jedan akson i jedan dendrit. Njihova raznolikost su pseudounipolarni (lažni unipolarni) neuroni. Akson i dendrit ovih ćelija počinju od zajedničkog izraslina u tijelu i potom se dijele u obliku slova T. Multipolarni (višestruki) neuroni imaju jedan akson i mnogo dendrita, oni čine većinu u ljudskom nervnom sistemu. Nervne ćelije su dinamički polarizovane, tj. sposobni su da provode nervne impulse samo u jednom smjeru - od dendrita do aksona.

    U zavisnosti od funkcije, nervne ćelije se dele na osetljive, interkalarne i efektorske.

    Senzorni (receptorski, aferentni) neuroni. Ovi neuroni svojim završecima percipiraju različite vrste podražaja. Impulsi koji su nastali u nervnim završecima (receptorima) provode se kroz dendrite do tijela neurona, koje se uvijek nalazi izvan mozga i kičmene moždine, smješteno u čvorovima (ganglijima) perifernog nervnog sistema. Zatim, duž aksona, nervni impuls se šalje u centralni nervni sistem, u kičmenu moždinu ili u mozak. Stoga se osjetljivi neuroni nazivaju i dovodeće (aferentne) nervne ćelije. Nervni završeci (receptori) se razlikuju po svojoj strukturi, lokaciji i funkcijama. Odredite ekstero-, intero- i proprioreceptore. Eksteroreceptori percipiraju iritaciju iz spoljašnje sredine. Ovi receptori se nalaze u spoljašnjem integumentu tela (koža, sluzokože), u organima čula. Interoreceptori dobijaju iritaciju uglavnom kada se promeni hemijski sastav unutrašnje sredine tela (hemoreceptori), pritisak u tkivima i organima (baroreceptori). Proprioceptori opažaju iritaciju (napetost, napetost) u mišićima, tetivama, ligamentima, fasciji i zglobnim kapsulama. U skladu sa funkcijom izoluju se termoreceptori koji percipiraju temperaturne promene i mehanoreceptori koji hvataju različite vrste mehaničkih uticaja (dodirivanje kože, stiskanje). Nocireceptori percipiraju bolne podražaje.

    Interkalarni (asocijativni, provodni) neuroni čine do 97% nervnih ćelija nervnog sistema. Ovi neuroni se obično nalaze unutar centralnog nervnog sistema (mozak i kičmena moždina). Oni prenose primljeni impuls od osjetljivog neurona do efektorskog neurona.

    Efektorski (eferentni ili eferentni) neuroni provode nervne impulse od mozga do radnog organa - mišića, žlijezda i drugih organa. Tijela ovih neurona nalaze se u mozgu i kičmenoj moždini, u simpatičkim ili parasimpatičkim čvorovima na periferiji.

    Nervna vlakna su procesi nervnih ćelija (dendriti, aksoni) prekriveni ovojnicama. U ovom slučaju, proces u svakom nervnom vlaknu je aksijalni cilindar, a neurolemociti (Schwannove ćelije) koji ga okružuju, koji pripadaju neurogliji, formiraju vlaknastu ovojnicu - neurolemu. Uzimajući u obzir strukturu membrana, nervna vlakna se dijele na amijelinizirana (nemijelinizirana) i kašasta (mijelinizirana).

    Nemijelinizirana nervna vlakna nalaze se uglavnom u autonomnim neuronima. Aksijalni cilindar, takoreći, savija plazma membranu (ljusku) neurolemocita, koja se zatvara iznad njega. Neurolemocitna membrana udvostručena iznad aksijalnog cilindra naziva se mezakson. Ispod Schwannove ćelije ostaje uzak prostor (10-15 nm), koji sadrži tkivnu tečnost koja učestvuje u provođenju nervnih impulsa. Jedan neurolemocit obavija nekoliko (do 5-20) aksona nervnih ćelija. Oklop procesa nervne ćelije formiraju mnoge Schwannove ćelije, koje se nalaze uzastopno jedna za drugom.

    Mijelinska nervna vlakna su debela, imaju debljinu do 20 mikrona. Ova vlakna formiraju prilično debeli akson ćelije - aksijalni cilindar. Oko aksona nalazi se ovojnica koja se sastoji od dva sloja. Unutrašnji sloj, mijelin, nastaje kao rezultat spiralnog namotavanja neurolemocita (Schwannova ćelija) na aksijalni cilindar (akson) nervne ćelije. Iz njega se istiskuje citoplazma neurolemocita, slično onome što se dešava kada se periferni kraj tube paste za zube uvrne. Dakle, mijelin je višestruko upleteni dvostruki sloj plazma membrane (ljuske) neurolemocita. Debela i gusta mijelinska ovojnica, bogata mastima, izoluje nervno vlakno i sprečava curenje nervnog impulsa iz aksoleme (aksonske ovojnice). Izvan mijelinskog sloja je tanak sloj formiran od same citoplazme neurolemocita. Dendriti mijelinskog omotača nemaju. Svaki neurolemocit (Schwannova ćelija) obavija po dužini samo mali dio aksijalnog cilindra. Prema tome, mijelinski sloj nije kontinuiran, isprekidan. Svakih 0,3-1,5 mm postoje takozvani čvorovi presretanja nervnog vlakna (presretanja Ranvier-a), gdje nema mijelinskog sloja. Na tim mjestima susjedni neurolemociti (Schwannove ćelije) svojim krajevima prilaze direktno aksijalnom cilindru. Intercepcije Ranviera pospješuju brzi prolaz nervnih impulsa duž mijelinskih nervnih vlakana. Nervni impulsi duž mijelinskih vlakana izvode se kao skokovima - od presretanja Ranviera do sljedećeg presretanja.

    Brzina nervnih impulsa duž nemijeliniziranih vlakana je 1-2 m/s, a duž mekih (mijeliniziranih) vlakana - 5-120 m/s. Kako se neuron udaljava od tijela, brzina provođenja impulsa se smanjuje.

    Neuroni nervnog sistema dolaze u kontakt jedni s drugima i formiraju lance duž kojih se prenosi nervni impuls. Prijenos nervnog impulsa događa se na mjestima kontakta između neurona i osigurava se prisustvom posebnih zona između neurona - sinapsi. Postoje sinapse aksosomatske, aksodendritske i aksoaksonalne. U aksosomatskim sinapsama, završeci aksona jednog neurona su u kontaktu sa tijelom drugog neurona. Za aksodendritske sinapse karakterističan je kontakt aksona sa dendritima drugog neurona, za aksoaksonalne sinapse kontakt dva aksona različitih nervnih ćelija. U sinapsama se električni signali (nervni impulsi) pretvaraju u hemijske signale i obrnuto. Prijenos ekscitacije vrši se uz pomoć biološki aktivnih supstanci - neurotransmitera, koji uključuju norepinefrin, acetilholin, neke dopamine, adrenalin, serotonin itd. i aminokiseline (glicin, glutaminska kiselina), kao i neuropeptide (enkefalin, neurotenzin , itd.). Oni se nalaze u posebnim vezikulama smještenim na završecima aksona - presinaptičkom dijelu. Kada nervni impuls dođe do presinaptičkog dijela, neurotransmiteri se oslobađaju u sinaptičku pukotinu, kontaktiraju receptore koji se nalaze na tijelu ili procesima drugog neurona (postsinaptički dio), što dovodi do generiranja električnog signala - postsinaptičkog potencijala. Veličina električnog signala je direktno proporcionalna količini neurotransmitera. Nakon prestanka oslobađanja medijatora, njegovi ostaci se uklanjaju iz sinaptičke pukotine i receptori postsinaptičke membrane se vraćaju u prvobitno stanje. Svaki neuron formira ogroman broj sinapsi. Od svih postsinaptičkih potencijala dodaje se potencijal neurona, koji se dalje prenosi duž aksona u obliku nervnog impulsa.

    Nervni sistem funkcioniše prema principima refleksa. Refleks je odgovor tijela na vanjske ili unutrašnje utjecaje i širi se duž refleksnog luka. Refleksni lukovi su krugovi sastavljeni od nervnih ćelija.

    Najjednostavniji refleksni luk uključuje senzorne i efektorske neurone, duž kojih se nervni impuls kreće od mjesta nastanka (od receptora) do radnog organa (efektora) (slika 4). Tijelo prvog senzornog (pseudounipolarnog) neurona nalazi se u kičmenom čvoru ili u senzornom čvoru jednog ili drugog kranijalnog živca. Dendrit počinje sa receptorom koji percipira vanjsku ili unutrašnju iritaciju (mehaničku, kemijsku, itd.) i pretvara je u nervni impuls koji stiže do tijela nervne ćelije. Iz tijela neurona duž aksona, nervni impuls se kroz senzorne korijene kičmenih ili kranijalnih živaca šalje do kičmene moždine ili do mozga, gdje formira sinapse s tijelima efektorskih neurona. U svakoj interneuronskoj sinapsi, uz pomoć biološki aktivnih supstanci (medijatora), prenosi se impuls. Akson efektorskog neurona napušta kičmenu moždinu kao dio prednjih korijena kičmenih živaca (motorna ili sekretorna nervna vlakna) ili kranijalnih živaca i odlazi do radnog organa, uzrokujući kontrakciju mišića, pojačanu (inhibiciju) lučenja žlijezde.

    Složeniji refleksni lukovi imaju jedan ili više interkalnih neurona. Tijelo interkalarnog neurona u refleksnim lukovima od tri neurona nalazi se u sivoj tvari stražnjih stupova (rogova) kičmene moždine i dolazi u kontakt sa aksonom osjetljivog neurona koji dolazi kao dio stražnjih (osjetljivih) korijena kičmenih nerava. Aksoni interkalarnih neurona šalju se u prednje stupove (rogove), gdje se nalaze tijela efektorskih ćelija. Aksoni efektorskih stanica šalju se u mišiće, žlijezde, utičući na njihovu funkciju. U nervnom sistemu postoji mnogo složenih višeneuronskih refleksnih lukova, koji imaju nekoliko interkalarnih neurona smještenih u sivoj tvari kičmene moždine i mozga.

    Neuroglijske ćelije u nervnom sistemu dijele se na dvije vrste. To su gliociti (ili makroglija) i mikroglija.

    Među gliocitima razlikuju se ependimociti, astrociti i oligodendrociti.

    Ependimociti formiraju gust sloj koji oblaže centralni kanal kičmene moždine i sve ventrikule mozga. Učestvuju u stvaranju cerebrospinalne tekućine, transportnim procesima, u metabolizmu mozga te obavljaju potporne i razgraničujuće funkcije. Ove ćelije imaju kubični ili prizmatični oblik, nalaze se u jednom sloju. Njihova površina je prekrivena mikroresicama.

    Astrociti čine potporni aparat centralnog nervnog sistema. To su male ćelije s brojnim procesima koji se razilaze u svim smjerovima. Postoje fibrozni i protoplazmatski astrociti. Vlaknasti astrociti imaju 20-40 dugih, slabo granastih procesa; oni dominiraju u bijeloj tvari centralnog nervnog sistema. Procesi se nalaze između nervnih vlakana. Neki procesi dopiru do krvnih kapilara. Protoplazmatski astrociti se nalaze uglavnom u sivoj materiji centralnog nervnog sistema, zvezdastog su oblika, kratki su jako razgranati, brojni procesi se protežu iz njihovih tela u svim pravcima. Procesi astrocita služe kao podrška procesima neurona, formiraju mrežu u čijim ćelijama leže neuroni. Procesi astrocita koji dopiru do površine mozga međusobno su povezani i na njemu formiraju kontinuiranu površinsku graničnu membranu.

    Oligodendriti su najbrojnija grupa neuroglijalnih ćelija. Oni okružuju tijela neurona u centralnom i perifernom nervnom sistemu, dio su ovojnica nervnih vlakana i nervnih završetaka. Oligrdendrociti su male jajolike ćelije prečnika 6-8 mikrona sa velikim jezgrom. Ćelije imaju mali broj konusnih i trapezoidnih nastavaka. Procesi formiraju mijelinski sloj nervnih vlakana. Procesi mijelinizacije spiralno vijugaju oko aksona. Duž toka aksona, mijelinska ovojnica formirana je procesima mnogih oligodendrocita, od kojih svaki čini jedan segment. Između segmenata je čvorno presretanje nervnog vlakna lišenog mijelina (presretanje Ranviera). Oligodendrociti koji formiraju ovojnice nervnih vlakana perifernog nervnog sistema nazivaju se neurolemociti (Schwannove ćelije).

    Mikroglija čini oko 5% neuroglijalnih ćelija u bijeloj tvari mozga i 18% u sivoj tvari. Mikroglije su male, izdužene, uglaste ili nepravilnog oblika ćelije rasute u bijeloj i sivoj tvari (Ortega ćelije). Iz tijela svake ćelije protežu se brojni procesi različitih oblika, nalik na grmlje, koji završavaju krvnim kapilarama. Ćelijska jezgra su izduženog ili trokutastog oblika. Mikrogliociti su pokretni i fagocitni. Oni obavljaju funkciju svojevrsnih "čistača", upijajući čestice mrtvih ćelija.

    ZAKLJUČAK

    Čitav nervni sistem se dijeli na centralni i periferni. Centralni nervni sistem uključuje mozak i kičmenu moždinu. Od njih se nervna vlakna razilaze po cijelom tijelu - perifernom nervnom sistemu. Povezuje mozak sa čulnim organima i sa izvršnim organima – mišićima i žlijezdama.

    Svi živi organizmi imaju sposobnost da reaguju na fizičke i hemijske promene u životnoj sredini.

    Podražaje spoljašnje sredine (svetlost, zvuk, miris, dodir itd.) se pomoću posebnih osetljivih ćelija (receptora) pretvaraju u nervne impulse – niz električnih i hemijskih promena u nervnom vlaknu. Nervni impulsi se prenose duž osjetljivih (aferentnih) nervnih vlakana do kičmene moždine i mozga. Ovdje se generiraju odgovarajući komandni impulsi koji se prenose duž motornih (eferentnih) nervnih vlakana do izvršnih organa (mišića, žlijezda). Ovi izvršni organi se nazivaju efektori.

    Glavna funkcija nervnog sistema je integracija spoljašnjih uticaja sa odgovarajućom adaptivnom reakcijom organizma.

    Strukturna jedinica nervnog sistema je nervna ćelija, neuron. Sastoji se od tijela ćelije, jezgra, razgranatih procesa - dendrita - duž njih nervni impulsi idu do tijela ćelije - i jednog dugog procesa - aksona - duž njega nervni impuls prolazi od tijela ćelije do drugih ćelija ili efektora.

Nervni sistem je hijerarhijski organizirano nervno tkivo koje prožima cijelo tijelo i povezuje ga u jedinstvenu cjelinu.

Nervni sistem je mreža komunikacija koja osigurava interakciju tijela sa okolinom. U širem smislu, pojam „okruženja“ označava i spoljašnje okruženje (izvan organizma) i unutrašnje okruženje (unutar organizma). Dakle, nervni sistem, osiguravajući integraciju svih dijelova tijela u jedinstvenu cjelinu, vrši mentalnu aktivnost, vezu tijela sa vanjskim okruženjem (osjetima), kontrolira pokrete, reguliše sve funkcije, uključujući ljudsku seksualnost i reprodukciju. (prokreacija). Ljudski nervni sistem, za razliku od nervnog sistema viših životinja, bogat je jedinstvenim strukturama i vezama, koje su morfofiziološki supstrati mišljenja, kreativnosti, artikulisanog govora i radne aktivnosti. Sve funkcije, uključujući mentalnu aktivnost, provode grupe nervnih ćelija međusobno povezanih brojnim sinapsama.

Nervni sistem se sastoji od sledećih komponenti:

Senzorne komponente - reaguju na fenomene okoline;

Integrativne komponente - obrađuju i pohranjuju senzorne i druge podatke;

Motorne komponente - kontroliraju pokrete i sekretornu aktivnost žlijezda.

Na mikroskopskom nivou, nervni sistem je veoma složena kolekcija različitih ćelija. Strukturna i funkcionalna jedinica nervnog sistema su nervne ćelije, odnosno neuroni, koji čine komunikativnu mrežu nervnog sistema. Glavna funkcija neurona je da prima, obrađuje, provodi i prenosi informacije.

Neuroni su specijalizovani za primanje ulaznih signala i njihovo prenošenje na druge neurone ili efektorske ćelije. Druge ćelije obavljaju potporne funkcije u nervnom sistemu. To su neuroglijalne ćelije (od grčkog "glia" - ljepilo). Ima ih nekoliko vrsta. Neke glijalne ćelije su uključene u održavanje sastava međućelijske sredine oko neurona, dok druge formiraju ovojnicu oko aksona, zbog čega se povećava brzina provođenja akcionih potencijala.

Neuron - glavni strukturni i funkcionalni element nervnog sistema; Ljudi imaju preko 100 milijardi neurona. Neuron se sastoji od tijela i procesa, obično jednog dugog procesa - aksona i nekoliko kratkih razgranatih procesa - dendrita. Duž dendrita, impulsi slijede do tijela ćelije, duž aksona - od tijela ćelije do drugih neurona, mišića ili žlijezda. Zahvaljujući procesima, neuroni kontaktiraju jedni druge i formiraju neuronske mreže i krugove kroz koje kruže nervni impulsi.

Osim potpornih funkcija, glija osigurava niz metaboličkih procesa u nervnom tkivu.

Ljudski nervni sistem se deli na centralni i periferni.

Centralni nervni sistem sastoji se od uvećanog prednjeg kraja neuralne cevi - velikog mozga - i dugačke, cilindrične kičmene moždine.

U CNS-u je izolirana siva tvar, koja je nakupina neuronskih tijela, i bijela tvar koja se sastoji od aksona obloženih mijelinom koji djeluju kao provodnici.

Funkcije centralnog nervnog sistema uključuju integraciju i koordinaciju gotovo svih vrsta nervnih aktivnosti, dok centralni nervni sistem radi u bliskom kontaktu sa perifernim nervnim sistemom.

Periferni nervni sistem obuhvata uparene kičmene i kranijalne nerve sa korenima koji sežu od njih, njihove grane, nervne završetke i ganglije (nervne čvorove formirane od tela neurona), nervne pleksuse i periferne nerve, koji obezbeđuju komunikaciju između centralnog nervnog sistema i raznih delova tela.

Sastav ekstracelularne tečnosti oko većine neurona je regulisan tako da su ćelije zaštićene od naglih promena okoline. To se osigurava regulacijom cirkulacije krvi u centralnom nervnom sistemu, prisustvom krvno-moždane barijere, puferskim funkcijama neuroglije, kao i metabolizmom između cerebrospinalne (likvora) i ekstracelularne tečnosti mozak.

Celom svojom dužinom centralni nervni sistem je prekriven sa tri moždane ovojnice i zatvoren u zaštitnu koštanu kapsulu koja se sastoji od lobanje i kičme. Mozak, krv i CSF nalaze se u šupljini lubanje (slika 32.4). Izvana, mozak je prekriven snažnom dura mater, koja je spojena s periostom lubanje i kralježnice. Pia mater je u blizini moždanog tkiva. Između tvrde i meke ljuske nalazi se arahnoidna membrana mozga (aracnoidea), koja tvori mrežu poprečnih traka vezivnog tkiva, zahvaljujući kojima se između meke i arahnoidne membrane formira subarahnoidalni prostor mozga, ispunjen likvorom (cerebrospinalnom tekućinom). tečnost). Najveći dio likvora nalazi se u centralnom kanalu kičmene moždine, a u mozgu ispunjava četiri proširena područja - moždane komore. Cerebrospinalna tekućina ispire mozak izvana i iznutra, a krvni sudovi dolaze u kontakt s njim, osiguravajući opskrbu nervnog tkiva hranjivim tvarima i kisikom i uklanjanje metaboličkih produkata. U krovu mozga nalaze se prednji horoidni pleksus mozga i zadnji horoidni pleksus mozga, čije ćelije luče cerebrospinalnu tečnost. Volumen cerebrospinalne tečnosti je oko 100 ml. Obavlja nutritivnu, izlučnu i potpornu funkciju i štiti nervne ćelije od mehaničkih udara na tvrdu površinu kosti. Trepljaste ćelije koje oblažu šupljinu ventrikula i centralni kanal održavaju kontinuiranu cirkulaciju cerebrospinalne tečnosti.

Ljudski mozak teži oko 1350 g; oko 15% njegove mase (200 ml) nalazi se u ekstracelularnoj tečnosti. Volumen krvi unutar lubanje je oko 100 ml, isto toliko je i intrakranijalni volumen likvora. To znači da je ukupna zapremina ekstracelularne tečnosti u kranijalnoj šupljini približno 400 ml.

Postoji još jedna klasifikacija, prema kojoj je ujedinjeni nervni sistem takođe uslovno podeljen na dva dela: somatski (životinjski) i autonomni (autonomni, poseban deo nervnog sistema). Prvi inervira uglavnom tijelo (kosti, skeletni mišići, kožu) i osigurava vezu organizma sa vanjskim okruženjem. Autonomni (autonomni) nervni sistem inervira sve unutrašnje organe, žlezde (uključujući endokrine), glatke mišiće organa i kože, krvne sudove i srce, a takođe obezbeđuje metaboličke procese u svim organima i tkivima.

Periferni nervni sistem je uslovno izdvojeni deo nervnog sistema, čije se strukture nalaze izvan mozga i kičmene moždine.

Nervni sistem se sastoji od ćelija neuronačija je funkcija obrada i širenje informacija. Neuroni komuniciraju jedni s drugima putem veza - sinapse. Jedan neuron prenosi informacije drugom kroz sinapse koristeći hemijske nosače - posrednici. Neuroni se dijele na 2 tipa: ekscitatorno i inhibitorno. Tijelo neurona okruženo je gusto granastim procesima - dendriti za primanje informacija. Grana nervne ćelije koja prenosi nervne impulse naziva se akson. Njegova dužina kod ljudi može doseći 1 metar.

Periferni nervni sistem se deli na autonomni nervni sistem odgovoran za postojanost unutrašnje sredine tela, i somatski nervni sistem, inervira (opskrbljuje živce) mišiće, kožu, ligamente.

Sastav perifernog nervnog sistema (ili perifernog dela nervnog sistema) uključuje nerve koji se protežu od mozga – kranijalni nervi i od kičmene moždine – kičmene nerve, kao i nervne ćelije koje su se preselile izvan centralnog nervnog sistema. U zavisnosti od toga koja vrsta nervnih vlakana su pretežno deo nerva, razlikuju se motorni, senzorni, mešoviti i autonomni (vegetativni) nervi.

Nervi se pojavljuju na površini mozga kao motorni ili senzorni korijeni. Motorni korijeni su u ovom slučaju aksoni motoričkih stanica smješteni u kičmenoj moždini i mozgu i bez prekida dopiru do inerviranog organa, a senzorni korijeni su aksoni nervnih ćelija kičmenih čvorova. Na periferiji čvorova, senzorna i motorna vlakna formiraju mješoviti živac.

Svi periferni nervi, na osnovu svojih anatomskih karakteristika, dijele se na kranijalne živce - 12 pari, kičmene živce - 31 par, autonomne (vegetativne) živce.

Kranijalni živci nastaju iz mozga i uključuju:

  • 1. par - olfaktorni nerv
  • 2. par - optički nerv
  • 3. par - okulomotorni nerv
  • 4. par - trohlearni nerv
  • 5. par - trigeminalni nerv
  • 6. par - abducens nerv
  • 7. par - facijalni nerv
  • 8. par - vestibulokohlearni nerv
  • 9. par - glosofaringealni nerv
  • 10. par - vagusni nerv
  • 11. par - pomoćni nerv
  • 12. par - hipoglosalni nerv

Preko perifernog živca, kičmenog ganglija i zadnjeg korijena, nervni impulsi ulaze u kičmenu moždinu, odnosno u centralni nervni sistem.

Ascendentna vlakna iz ograničenog područja tijela se spajaju i formiraju periferni nerv. Vlakna svih vrsta (površinska i duboka osjetljivost, vlakna koja inerviraju skeletne mišiće i vlakna koja inerviraju unutrašnje organe, znojne žlijezde i glatke mišiće krvnih žila) spajaju se u snopove okružene sa 3 ovojnice vezivnog tkiva (endoneurijum, perineurijum, epineurijum) i formiraju kabl .

Nakon što periferni živac uđe u kičmeni kanal kroz intervertebralni foramen, račva se na prednje i stražnje spinalne korijene.

Prednji korijeni napuštaju kičmenu moždinu, stražnji korijeni ulaze u nju. Unutar nervnih pleksusa izvan kičmenog kanala, vlakna perifernih nerava se prepliću na takav način da na kraju vlakna iz jednog pojedinačnog nerva završe na različitim nivoima unutar različitih spinalnih nerava.

Periferni nerv sadrži vlakna iz nekoliko različitih radikularnih segmenata.

kičmeni nervi u količini od 31 par podijeljeni su na:

  • cervikalni nervi - 8 pari
  • torakalni nervi -12 pari
  • lumbalni nervi - 5 pari
  • sakralni nervi - 5 pari
  • kokcigealni nerv - 1 par


Svaki spinalni nerv je mješoviti nerv i nastaje spajanjem njegova 2 korijena: osjetnog korijena, ili stražnjeg korijena, i motornog korijena, ili prednjeg korijena. U središnjem smjeru, svaki korijen je povezan s kičmenom moždinom pomoću radikularnih filamenata. Stražnji korijeni su deblji i u svom sastavu sadrže spinalni ganglij. Prednji korijeni čvorova nemaju. Većina kičmenih čvorova leži u intervertebralnom foramenu.

Izvana, spinalni ganglion izgleda kao zadebljanje stražnjeg korijena, smješteno nešto bliže centru od ušća prednjeg i stražnjeg korijena. U samom spinalnom gangliju nema sinapsi.

Ljudski nervni sistem sastoji se od miliona nervnih ćelija koje neprestano razmjenjuju informacije. Procesi jedne ćelije povezuju se sa desetinama drugih i formiraju posebne praznine - sinapse. Čim nervni impuls dostigne tačku gdje se jedna stanica povezuje s drugom, oslobađa se mala količina kemijskog glasnika. Ovi hemijski glasnici (ili neurotransmiteri) prenose impulse od jedne nervne ćelije do druge. U nekim slučajevima mogu prenositi ne ekscitaciju, već inhibiciju, a ponekad značajno utječu na unutrašnje procese u ćeliji - na primjer, mijenjaju ekspresiju gena i prisiljavaju ćeliju da sintetizira nove proteine.

Neurotransmiteri povezuju nervne ćelije međusobno i sa mišićima. Uz pomoć hemijskih posrednika nervni sistem reguliše rad gotovo svih unutrašnjih organa. Oslobođeni iz završetaka autonomnog nervnog sistema, neurotransmiteri čine da srce kuca sporije noću i brže tokom dana, snižavaju krvni pritisak dok ležimo, regulišu mokrenje tokom spavanja itd.

Tek početkom 20. veka naučnici su se složili da je nervni sistem skup nervnih ćelija, a ne složena mreža vlakana. Mnogi istraživači do 1930-ih nisu vjerovali da nervne ćelije prenose impulse pomoću hemijskih glasnika.

Zašto su se sukobile "čorba" i "varnice".


Godine 1914. britanski farmakolog Henry Dale radio je na lijekovima koji oponašaju autonomni nervni sistem. Kao rezultat mukotrpnog rada, izolirao je mnoge zanimljive molekule. Neki od njih su našli svoju kliničku primjenu, drugi nisu. Među potonjima je bio jedan poseban molekul, acetilholin. U eksperimentima na miševima, Dale je otkrio da ovaj molekul oponaša djelovanje jednog dijela autonomnog nervnog sistema, parasimpatičkog nervnog sistema. Parasimpatički nervni sistem usporava disanje tokom spavanja i otkucaje srca, reguliše seksualno uzbuđenje, lučenje želudačnog soka i druge fiziološke efekte. Efekat acetilholina trajao je samo nekoliko minuta. Zbog toga je ova supstanca bila potpuno neprikladna za medicinske svrhe.

20 godina nakon ovog otkrića, austrijski istraživač Otto Levi sanjao je ideju o eksperimentu koji bi dokazao postojanje kemijskih medijatora. Prema Levyju (što mnogi smatraju preuveličanim) probudio se usred noći 1921. godine, napravio zabilješku sa planom za veliki eksperiment i vratio se u krevet. Ujutro se nije mogao sjetiti ideje, a ispostavilo se da su bilješke bile škrabotine. Ali sljedeće noći se ponovo probudio, i ovoga puta nije ništa zapisao, već je otišao pravo u laboratoriju.

Levi je secirao dvije žabe i izvadio im srca. Jedno srce - sa dijelom vagusnog živca, drugo je izolovano od svih nerava. U mirovanju, izvan tijela, srca kucaju konstantnom brzinom. Levi je stavio srce sa vagusnim živcem u poseban rastvor i počeo da stimuliše nerv strujom. Kao rezultat toga, otkucaji srca su usporeni. Zatim je izvadio srce iz rastvora i stavio drugo (bez živaca) odmah je usporilo. Eksperiment je dokazao da vagusni nerv (dio parasimpatičkog nervnog sistema) usporava rad srca uz pomoć hemijskog glasnika.

Mnogi istraživači koji su pokušali da ponove eksperiment nisu dobili iste rezultate. Godine 1926., Levy je zamoljen da javno ponovi svoj eksperiment na Međunarodnom kongresu fiziologije u Stockholmu. Uspio je to učiniti 18 puta zaredom.

U stvari, objavljivanje ovih podataka izazvalo je pravi rat između farmakologa, koji je podržao teoriju kemijskog prijenosa ekscitacije, te neki neurofiziolozi koji su bili sigurni da se nervni impuls može prenijeti samo direktno. Među istoričarima nauke, ova konfrontacija je nazvana ratom ljudi "supa" i "iskre".

Levy je dugo radio na identifikaciji hemikalije oslobođene iz kraja vagusnog živca. Eksperimentirao je sa mnogim hemijskim jedinjenjima i oprezno govorio o tome da bi to mogao biti acetilholin. U to ga je uvjerio njegov britanski prijatelj Henry Dale, koji se prisjetio svojih otkrića prije 20 godina. Nakon što su Dale i Levi 1938. dobili Nobelovu nagradu, kritike su splasnule.

John Eccles, još jedan poznati neurofiziolog, bio je klasični zagovornik teorije električnog prijenosa. Ni eksperimenti ni naplata Nobelove nagrade nisu ga uvjerili. Tokom Drugog svjetskog rata, Eccles je radio u istoj laboratoriji sa Stevenom Kufflerom i Bernardom Katzom, dvojicom nevjerovatno utjecajnih zagovornika teorije kemijskog prijenosa. Bukvalno pred njegovim očima, Katz i Kuffler su gomilali sve više i više dokaza u prilog hemijskoj teoriji. Prema historiji, Eccles je pao u depresiju, iz koje ga je izvukao poznati filozof nauke Karl Popper. Godine 1951. Eccles je počeo proučavati kičmenu moždinu. Bio je jedan od prvih koji je dokazao hemijski prijenos između neurona kičmene moždine i otkrio inhibitorni neurotransmiter - gama-aminobuternu kiselinu. Godine 1963. dobio je Nobelovu nagradu.

Koji proteini nam pomažu da zapamtimo sve


Eric Kandel, diplomac Medicinskog fakulteta Univerziteta u Njujorku, shvatio je kako pamćenje funkcioniše. Kako bi se približio rješavanju problema, tražio je pamćenje kod životinja s najjednostavnijim mogućim nervnim sistemom. Potraga ga je dovela do morskog zeca (ili Aplizija). Ima samo 20 hiljada velikih nervnih ćelija, koje se lako vide čak i bez mikroskopa.

Ovisnost. Aplysia (kao mnoge školjke) imaju škrge i mali
cijev - sifon, uz pomoć kojeg se mekušci kreću, razmnožavaju i oslobađaju metaboličke proizvode u vanjsko okruženje. Ako dodirnete sifon Aplysia, on će ga odmah uvući škrgama. To možete učiniti nekoliko puta, a Aplysia će prestati uvlačiti škrge. Ovo je jedna od najjednostavnijih vrsta memorije.

Senzibilizacija. Druga vrsta memorije u bradatom foku je povećana osjetljivost. Ako, prije dodirivanja sifona, Aplysia bude pogođena malim električnim udarom u rep, ona će početi intenzivnije uvlačiti škrge kao odgovor na svaki dodir.

Uslovni refleks. U tom slučaju prvo morate dodirnuti sifon (istovremeno škrge neće biti mnogo uvučene), zatim šokirajte školjku (ovdje će biti uvučeni mnogo jače) i to mnogo puta. Kao rezultat toga, Aplysia dodir "povezuje" sa električnim udarom i počinje više uvlačiti škrge nakon normalnog dodira bez strujnog udara.

Retrakcije škrga uključuju samo nekoliko neurona. Senzorni neuron prenosi nervni impuls motornom neuronu, što uzrokuje kontrakciju mišića i povlačenje škrga. Kada se Aplizija udari, drugi neuron se pobuđuje - modulatorno. Proteže se kroz cijelo tijelo mekušaca i reguliše rad ostalih nervnih ćelija. Kada se Aplysia sjeti da više uvuče svoje škrge, ojačavaju se veze između senzornih i motornih neurona.

To je ovaj mali molekul neophodna za formiranje memorija

Jačanje veza moguće je zahvaljujući još jednom neurotransmiteru - serotoninu. Oslobađa se sa kraja modulatornog neurona i vezuje se za poseban receptor na površini senzornog neurona. Kao rezultat toga, pokreće se čitav niz biohemijskih reakcija. Takozvani G-proteini povezani su sa serotoninskim receptorom, koji aktiviraju enzim adenilat ciklazu.

Adenilat ciklaza je veoma popularan enzim u našem organizmu. Pretvara ATP (adenozin trifosfat) - glavni izvor energije u ćeliji - u ciklički AMP (adenozin monofosfat), koji desetostruko pojačava djelovanje serotonina. Jedan molekul serotonina se veže za samo jedan receptor, a stotine cikličkih molekula AMP se sintetišu unutar ćelije kao odgovor na to.

Upravo je ta mala molekula neophodna za formiranje memorije. Ciklični AMP tjera druge enzime da rade. Na primjer, u slučaju pamćenja i jačanja sinaptičkih veza, to je protein kinaza A, koja mijenja molekule kalcijevog kanala u membrani neurona. Zbog toga ioni kalcija počinju aktivno ulaziti u ćeliju. Povećava se električni potencijal u nervnom završetku. Dovoljan je samo jedan nervni impuls da se oslobodi mnogo više glutamata i prenese uzbuđenje na motorni neuron.


Ljudi imaju preko sto milijardi neurona. Svaki neuron se sastoji od tijela i procesa - obično jednog dugog aksona i nekoliko kratkih razgranatih dendrita. Zahvaljujući ovim procesima, neuroni kontaktiraju jedni s drugima i formiraju mreže i krugove kroz koje kruže nervni impulsi. Tokom života, ljudski mozak gubi neurone. Takva smrt ćelija je genetski programirana, ali za razliku od ćelija u drugim tkivima, neuroni nisu u stanju da se dele. U ovom slučaju djeluje drugačiji mehanizam: funkcije mrtvih nervnih ćelija preuzimaju njihove "kolege", koje se povećavaju i formiraju nove veze, nadoknađujući neaktivnost mrtve ćelije.

Prema popularnom vjerovanju, nervne ćelije se ne obnavljaju. Međutim, to nije istina: neuroni - ćelije nervnog sistema - zaista se ne mogu dijeliti kao ćelije drugih tkiva, ali nastaju i razvijaju se čak i u mozgu odrasle osobe. Osim toga, neuroni su u stanju obnoviti izgubljene procese i kontakte s drugim stanicama.
Ljudski nervni sistem se sastoji od centralnog i perifernog dijela. Centralni dio uključuje mozak i kičmenu moždinu. Mozak sadrži najveću kolekciju neurona. Iz tijela svakog od njih protežu se brojni procesi koji stvaraju kontakte sa susjednim neuronima. Periferni dio čine kičmeni, vegetativni i kranijalni čvorovi, živci i nervni završeci, koji osiguravaju provođenje nervnih impulsa do udova, unutrašnjih organa i tkiva. U zdravom stanju, nervni sistem je dobro koordiniran mehanizam, ako jedna od karika u složenom lancu ne ispunjava svoje funkcije, pati cijelo tijelo. Na primjer, teška oštećenja mozga nakon moždanog udara, Parkinsonove bolesti, Alchajmerove bolesti dovode do ubrzane smrti neurona. Već nekoliko decenija naučnici pokušavaju da shvate da li je moguće stimulisati obnavljanje izgubljenih nervnih ćelija.

A ipak se regenerišu

Prve znanstvene publikacije koje potvrđuju rođenje novih neurona u mozgu odraslih sisara pripadaju američkom istraživaču Josephu Altmanu. Godine 1962. časopis Science objavio je njegov rad "Da li se novi neuroni formiraju u mozgu odraslih sisara?", u kojem Altman govori o rezultatima svog eksperimenta. Uz pomoć električne struje uništio je jednu od struktura mozga štakora (bočno koljeno tijelo) i tu unio radioaktivnu tvar koja prodire u nove stanice. Nekoliko mjeseci kasnije, Altman je otkrio nove radioaktivne neurone u talamusu i moždanoj kori. U narednim godinama, Altman je objavio još nekoliko radova koji dokazuju postojanje neurogeneze u mozgu. Na primjer, 1965. godine njegov članak je objavljen u časopisu Nature. Uprkos tome, Altman je imao mnogo protivnika u naučnoj zajednici, samo nekoliko decenija kasnije, 1990-ih, njegov rad je prepoznat, a fenomen rađanja novih neurona - neurogeneza - postao je jedno od najfascinantnijih oblasti neurofiziologije.
Danas je već poznato da neuroni mogu nastati u mozgu odraslog sisara iz takozvanih neuronskih matičnih ćelija. Do sada je utvrđeno da se to događa u tri područja mozga: zupčastom girusu hipokampusa, subventrikularnoj regiji (u bočnim zidovima lateralnih ventrikula mozga) i malom mozgu. U malom mozgu neurogeneza je najaktivnija. Ovo područje mozga odgovorno je za stjecanje i pohranjivanje informacija o nesvjesnim automatiziranim vještinama - na primjer, kada učimo ples, postepeno prestajemo razmišljati o pokretima, izvodimo ih automatski; informacije o ovim pasovima pohranjene su u malom mozgu. Možda je najintrigantnija za istraživače neurogeneza u zupčastom girusu. Ovdje se rađaju naše emocije, pohranjuju i obrađuju prostorne informacije. Do sada nije bilo moguće odgonetnuti kako novoformirani neuroni utiču na već formirana sjećanja i stupaju u interakciju sa zrelim stanicama ovog dijela mozga.

Eksperimenti sa pacovima u labirintima različitih dizajna pomažu naučnicima da shvate šta se dešava sa novim neuronima u mozgu i kako se oni uklapaju u rad već postojećih ćelija nervnog sistema koji dobro funkcionišu.

Labirint za pamćenje

Kako bi se razumjelo kako novi neuroni komuniciraju sa starima, aktivno se proučava proces učenja životinja u Morrisovom vodenom lavirintu. Tokom eksperimenta, životinja je smještena u bazen prečnika 1,2-1,5 m, dubine 60 cm. Zidovi bazena su različiti, dok je na određenom mjestu u bazenu platforma skrivena nekoliko milimetara ispod vode. Potopljen u vodu, laboratorijski štakor ima tendenciju da brzo osjeti čvrsto tlo pod nogama. Plivajući u bazenu, životinja sazna gdje se nalazi platforma, a sljedeći put je brže pronađe.
Treningom štakora u Morrisovom vodenom lavirintu bilo je moguće dokazati da formiranje prostorne memorije dovodi do smrti najmlađih neurona, ali aktivno podržava opstanak ćelija koje su nastale oko nedelju dana pre eksperimenta, tj. proces formiranja memorije, regulira se volumen novih neurona. Istovremeno, pojava novih neurona pruža priliku za formiranje novih sjećanja. Inače, životinje i ljudi ne bi se mogli prilagoditi promjenjivim uvjetima okoline.
Primijećeno je da susret s poznatim objektima aktivira različite grupe neurona u hipokampusu. Očigledno, svaka grupa takvih neurona nosi sjećanje na određeni događaj ili mjesto. Štoviše, život u raznolikom okruženju stimulira neurogenezu u hipokampusu: miševi koji žive u kavezima s igračkama i lavirintima imaju više novoformiranih neurona u hipokampusu nego njihovi srodnici iz standardnih praznih kaveza.
Važno je napomenuti da se neurogeneza aktivno odvija samo u onim područjima mozga koja su direktno odgovorna za fizički opstanak: orijentacija mirisom, orijentacija u prostoru i formiranje motoričke memorije. Podučavanje apstraktnog razmišljanja odvija se aktivno u mladosti, kada mozak još raste i kada neurogeneza zahvaća sva područja. Ali nakon dostizanja zrelosti, mentalne funkcije se razvijaju zbog restrukturiranja kontakata između neurona, ali ne zbog pojave novih stanica.
Unatoč nekoliko neuspješnih pokušaja, potraga za prethodno nepoznatim žarištima neurogeneze u mozgu odrasle osobe se nastavlja. Ovaj smjer se smatra relevantnim ne samo za fundamentalnu nauku, već i za primijenjena istraživanja. Mnoge bolesti centralnog nervnog sistema povezane su sa gubitkom određene grupe neurona mozga. Kada bi im bilo moguće proizvesti zamjenu, onda bi se pobjedila Parkinsonova bolest, mnoge manifestacije Alchajmerove bolesti, negativne posljedice epilepsije ili moždanog udara.

Brain Patches

Još jedna zanimljiva metoda koju su neuroznanstvenici usvojili u svom istraživanju je implantacija embrionalnih matičnih stanica u mozak odrasle životinje kako bi se obnovile izgubljene funkcije. Do sada su ovakvi eksperimenti dovodili do odbacivanja unesenog tkiva ili ćelija zbog snažnog imunološkog odgovora, ali ako se matične ćelije u nekim slučajevima ukorijene, razvijaju se u glijalne stanice (prateće tkivo), a nikako u neurone. Čak i ako se u budućnosti neurogeneza može aktivirati u bilo kojem dijelu mozga, nije jasno kako će novoformirani neuroni formirati veze unutar već uspostavljene mreže nervnih stanica i hoće li to uopće moći. Ako je hipokampus spreman za takav proces, onda pojava novih neurona u drugim područjima mozga može poremetiti mreže koje su uspostavljene godinama; umjesto očekivane koristi, možda će biti učinjena samo šteta. Ipak, naučnici nastavljaju aktivno proučavati mogućnosti neurogeneze u drugim dijelovima mozga.


Slika prikazuje proces formiranja novih neurona u hipokampusu odraslog sisara kada je izložen niskim dozama zračenja. Novi neuroni su crveni, glija zelena.

Nedavno, u februaru 2010., grupa kanadskih istraživača sa Univerziteta u Torontu i Univerziteta Waterloo objavila je rezultate eksperimenata koristeći ciklosporin A kao stimulans neurogeneze. Pokazalo se da ciklosporin A u ćelijskoj kulturi povećava rast i broj ćelija po koloniji, a primjena ove tvari odraslim miševima rezultirala je povećanjem neuronskih matičnih stanica u mozgu.
Uz umjetne supstance, istražuju se i svojstva endogenih molekula koje mogu poboljšati neurogenezu. Najveću pažnju ovdje zaslužuju neurotrofni faktori koje proizvodi tijelo životinja. To su faktor rasta nerava (NGF), neurotrofni faktor iz mozga (BDNF), neurotrofini-1, -3 i -4.
Neurotrofni faktori pripadaju grupi proteina koji podržavaju rast, razvoj i opstanak nervnih ćelija. Ako se neurotrofni faktor dostavi u oštećeno područje mozga, tada se smrt neurona može značajno usporiti i održati njihova vitalna aktivnost. Iako neurotrofni faktori nisu u stanju da aktiviraju pojavu novih nervnih ćelija u mozgu, oni imaju jedinstveno svojstvo - aktiviraju obnavljanje procesa nervnih ćelija (aksona) nakon oštećenja ili gubitka. Dužina nekih aksona doseže i metar, a upravo aksoni provode nervne impulse od mozga do naših udova, unutrašnjih organa i tkiva. Integritet ovih puteva je narušen prijelomima kičme i pomakom pršljenova. Regeneracija aksona je nada za vraćanje sposobnosti kretanja ruku i nogu u takvim slučajevima.

Klice i izdanci

Prvi radovi koji dokazuju mogućnost regeneracije aksona objavljeni su 1981. Tada se u časopisu Science pojavio članak koji je dokazao da je takva regeneracija moguća. Obično nekoliko razloga ometa regeneraciju aksona, ali ako se prepreka ukloni, tada aksoni aktivno klijaju i stvaraju nove kontakte umjesto izgubljenih. S početkom proučavanja regeneracije aksona, otvorila se nova era u medicini, sada ljudi s ozljedama kičmene moždine imaju nadu da se motoričke sposobnosti mogu vratiti. Ove studije su dobile široku podršku, i to ne samo od različitih istraživačkih centara. Tako je poznati glumac Christopher Reeve, koji je igrao glavnu ulogu u filmu "Superman" i postao invalid nakon frakture kičme, osnovao sa suprugom fond za podršku takvim istraživanjima - Christopher and Dana Reeve Paralysis Foundation.


Nedavna istraživanja neuronaučnika pružaju određenu nadu za osobe s invaliditetom u invalidskim kolicima zbog oštećenja nervnog sistema.

Glavna prepreka regeneraciji aksona je formiranje ožiljnog tkiva koje odvaja oštećenje kičmene moždine ili perifernih nerava od okolnih stanica. Vjeruje se da takav ožiljak spašava obližnja područja od mogućeg prodora toksina iz oštećenog područja. Kao rezultat toga, aksoni se ne mogu probiti kroz ožiljak. Pokazalo se da su u osnovi ožiljnog tkiva proteinski glikani (hondroitin sulfat).
Istraživanje sprovedeno 1998. godine u laboratoriji profesora Davida Muira na Institutu za mozak Univerziteta Floride pokazalo je da je moguće razgraditi proteinske glikane uz pomoć bakterijskog enzima hondroitinaze ABC. Ali čak i sa uklonjenom mehaničkom opstrukcijom, rast aksona je i dalje usporen. Činjenica je da na mjestu oštećenja postoje tvari koje ometaju regeneraciju, kao što su MAG, OMgp, Nogo. Ako ih blokirate, možete postići značajno povećanje regeneracije.
Konačno, važno je održavati visok nivo neurotrofnih faktora za uspješan rast aksona. Uprkos činjenici da neurotrofini pozitivno utiču na regeneraciju nervnog sistema, klinička ispitivanja su otkrila značajne nuspojave kao što su gubitak težine, apetit, mučnina i psihički problemi. Da bi se poboljšala regeneracija, matične ćelije bi se mogle ubrizgati na mjesto ozljede, ali postoje dokazi da implantacija matičnih stanica u kičmenu moždinu može izazvati pojavu tumora.
Čak i ako je akson narastao i postao sposoban provoditi nervne impulse, to ne znači da će udovi početi normalno funkcionirati. Da bi se to dogodilo potrebno je imati mnogo kontakata (sinapsa) između aksona nervnih ćelija i mišićnih vlakana, koji pokreću ljudsko tijelo. Obnavljanje takvih kontakata traje dugo. Naravno, oporavak se može ubrzati izvođenjem posebnih fizičkih vježbi, ali za nekoliko mjeseci ili čak godina nemoguće je u potpunosti rekonstruirati sliku nervnih kontakata koja se formirala desetljećima, od prvog dana rođenja čovjeka. život. Broj takvih kontakata je neprocjenjiv, vjerovatno uporediv sa brojem zvijezda u Univerzumu.
Ali postoji i pozitivna stvar - uostalom, posljednjih godina uspjeli smo se dići s terena, sada je barem jasno na koje načine možete pokušati ubrzati neuroregeneraciju.