Nervų ląstelės bendrauja tarpusavyje. Bendra idėja apie nervų sistemos struktūrą ir funkcijas

Nervų sistema reguliuoja visų organų ir sistemų veiklą, nustatydamas jų funkcinę vienybę, bei užtikrina viso organizmo ryšį su išorine aplinka. Nervų sistemos struktūrinis vienetas yra nervinė ląstelė su procesais -
neuronas. Visa nervų sistema yra neuronų, kurie kontaktuoja vienas su kitu naudojant specialius prietaisus, rinkinys. —sinapsės . Pagal jų struktūrą ir funkciją yra trys neuronų tipai:

    receptorius arba jautrus;

    įskiepis, uždarymas (laidininkas);

    efektorius, motoriniai neuronai, iš kurių impulsas siunčiamas į darbo organus (raumenis, liaukas).

    Nervų sistema sąlyginai yra padalinta į dvi dideles dalis - somatinės , arba gyvūno, nervų sistemos ir vegetatyvinis , arba autonominė, nervų sistema. Somatinė nervų sistema pirmiausia atlieka kūno sujungimo su išorine aplinka funkcijas, suteikia jautrumo ir judėjimo, sukelia griaučių raumenų susitraukimą. Kadangi judėjimo ir jutimo funkcijos būdingos gyvūnams ir išskiria juos nuo augalų, ši nervų sistemos dalis vadinama gyvūnu (gyvūnu). Autonominė nervų sistema įtakoja vadinamosios augalinės gyvybės, būdingos gyvūnams ir augalams, procesus (medžiagų apykaitą, kvėpavimą, išskyrimą ir kt.), todėl jos pavadinimas kilęs iš (vegetatyvinis – augalas). Abi sistemos yra glaudžiai susijusios, tačiau autonominė nervų sistema turi tam tikrą savarankiškumo laipsnį ir nepriklauso nuo mūsų valios, dėl to ji dar vadinama autonomine nervų sistema.

    Nervų sistemoje išskiria centrinis dalis – galvos ir nugaros smegenys – centrinė nervų sistema ir periferinis , atstovaujama nervų, besitęsiančių iš galvos ir nugaros smegenų, yra periferinė nervų sistema.

    1.

    Nervų sistema kontroliuoja įvairių organų, sistemų ir aparatų, sudarančių kūną, veiklą. Reguliuoja judėjimo, virškinimo, kvėpavimo, aprūpinimo krauju funkcijas, medžiagų apykaitos procesus ir kt. Nervų sistema nustato kūno santykį su išorine aplinka, sujungia visas kūno dalis į vientisą visumą.

    Nervų sistema pagal topografinį principą skirstoma į centrinę ir periferinę (pav.). Centrinė nervų sistema (CNS) apima smegenis ir nugaros smegenis.

    Periferinė nervų sistemos dalis apima stuburo ir kaukolės nervus su jų šaknimis ir šakomis, nervų rezginius, nervinius mazgus, nervų galūnes.

    Be to, nervų sistemos sudėtyje išskiriamos dvi specialios dalys: somatinė (gyvūninė) ir autonominė (autonominė).

    Somatinė nervų sistema inervuoja daugiausia somos (kūno) organus: dryžuotus (skeleto) raumenis (veidą, liemenį, galūnes), odą ir kai kuriuos vidaus organus (liežuvį, gerklas, ryklę). Somatinė nervų sistema pirmiausia atlieka kūno sujungimo su išorine aplinka funkcijas, suteikia jautrumo ir judėjimo, sukelia griaučių raumenų susitraukimą. Kadangi judėjimo ir jutimo funkcijos būdingos gyvūnams ir išskiria juos nuo augalų, ši nervų sistemos dalis vadinama gyvūnu (gyvūnu). Somatinės nervų sistemos veiksmus valdo žmogaus sąmonė.

    Autonominė nervų sistema inervuoja vidaus organus, liaukas, organų ir odos lygiuosius raumenis, kraujagysles ir širdį, reguliuoja medžiagų apykaitos procesus audiniuose. Autonominė nervų sistema įtakoja vadinamosios augalinės gyvybės, būdingos gyvūnams ir augalams, procesus (medžiagų apykaitą, kvėpavimą, išskyrimą ir kt.), todėl jos pavadinimas kilęs iš (vegetatyvinis – augalas). Abi sistemos yra glaudžiai susijusios, tačiau autonominė nervų sistema turi tam tikrą savarankiškumo laipsnį ir nepriklauso nuo mūsų valios, dėl to ji dar vadinama autonomine nervų sistema. Jis skirstomas į dvi dalis – simpatinę ir parasimpatinę. Šių skyrių paskirstymas grindžiamas tiek anatominiu principu (simpatinės ir parasimpatinės nervų sistemos centrų išsidėstymo ir periferinės dalies sandaros skirtumai), tiek funkciniais skirtumais. Simpatinės nervų sistemos sužadinimas prisideda prie intensyvios organizmo veiklos; parasimpatinio sužadinimas, priešingai, padeda atstatyti organizmo išeikvotus resursus. Simpatinė ir parasimpatinė sistemos turi priešingą įtaką daugeliui organų, nes yra funkcinės antagonistės. Taigi veikiant impulsams, ateinantiems per simpatinius nervus, padažnėja ir sustiprėja širdies susitraukimai, pakyla kraujospūdis arterijose, skaidomas glikogenas kepenyse ir raumenyse, padidėja gliukozės kiekis kraujyje, išsiplečia vyzdžiai, padidėja jautrumas. didėja jutimo organų ir centrinės nervų sistemos darbingumas, susiaurėja bronchai, slopinami skrandžio ir žarnyno susitraukimai, sumažėja skrandžio sulčių ir kasos sulčių sekrecija, atsipalaiduoja šlapimo pūslė, vėluoja jos ištuštinimas. Veikiant impulsams, ateinantiems per parasimpatinius nervus, sulėtėja ir susilpnėja širdies susitraukimai, sumažėja kraujospūdis, sumažėja gliukozės kiekis kraujyje, skatinami skrandžio ir žarnyno susitraukimai, padidėja skrandžio sulčių ir kasos sulčių sekrecija ir kt.

    Centrinė nervų sistema susideda iš galvos ir nugaros smegenų. Smegenys yra padalintos į smegenų kamieną ir priekinę smegenis. Smegenų kamienas susideda iš pailgųjų smegenų ir vidurinių smegenų. Priekinės smegenys skirstomos į tarpines ir galutines.

    Visos smegenų dalys turi savo funkcijas.

    Taigi, diencephaloną sudaro pagumburis – emocijų ir gyvybinių poreikių centras (alkis, troškulys, lytinis potraukis), limbinė sistema (atsakinga už emocinį-impulsyvų elgesį) ir talamas (atlieka jutiminės informacijos filtravimą ir pirminį apdorojimą). .

    Žmonėms ypač išvystyta smegenų žievė – aukštesnių psichinių funkcijų organas. Jo storis 3 mm, o bendras plotas vidutiniškai 0,25 kv.m.

    Žievė sudaryta iš šešių sluoksnių. Smegenų žievės ląstelės yra tarpusavyje susijusios.

    Jų yra apie 15 mlrd.

    Skirtingi žievės neuronai turi savo specifinę funkciją. Viena neuronų grupė atlieka analizės funkciją (traiškymas, nervinio impulso išskaidymas), kita grupė atlieka sintezę, jungia impulsus, ateinančius iš įvairių jutimo organų ir smegenų dalių (asociaciniai neuronai). Egzistuoja neuronų sistema, kuri išlaiko ankstesnių poveikių pėdsakus ir lygina naujus poveikius su esamais pėdsakais.

    Pagal mikroskopinės sandaros ypatumus visa smegenų žievė suskirstyta į keliasdešimt struktūrinių vienetų – laukų, o pagal jos dalių išsidėstymą – į keturias skiltis: pakaušio, smilkininio, parietalinio ir priekinio.

    Žmogaus smegenų žievė yra holistiškai veikiantis organas, nors kai kurios jos dalys (sritys) yra funkciškai specializuotos (pavyzdžiui, žievės pakaušio sritis atlieka sudėtingas regėjimo funkcijas, frontotemporalinė – kalbos, laikinoji – klausos). Didžiausia žmogaus smegenų žievės motorinės zonos dalis yra susijusi su gimdymo organo (rankos) ir kalbos organų judėjimo reguliavimu.

    Visos smegenų žievės dalys yra tarpusavyje susijusios; jie taip pat yra sujungti su pagrindinėmis smegenų dalimis, kurios atlieka svarbiausias gyvybines funkcijas. Subkortikiniai dariniai, reguliuojantys įgimtą besąlyginį refleksinį aktyvumą, yra sritis tų procesų, kurie subjektyviai jaučiami emocijų pavidalu (jie, anot I. P. Pavlovo, yra „jėgos šaltinis žievės ląstelėms“).

    Žmogaus smegenyse yra visos struktūros, susidariusios įvairiais gyvų organizmų evoliucijos etapais. Juose yra „patirtis“, sukaupta viso evoliucinio vystymosi procese. Tai liudija bendrą žmogaus ir gyvūnų kilmę.

    Kadangi gyvūnų organizacija įvairiuose evoliucijos etapuose tampa vis sudėtingesnė, smegenų žievės svarba vis labiau auga.

    Jei, pavyzdžiui, pašalinama varlės smegenų žievė (ji turi nedidelę dalį viso smegenų tūrio), varlė beveik nekeičia savo elgesio. Netekęs smegenų žievės, balandis skrenda, išlaiko pusiausvyrą, bet jau praranda nemažai gyvybinių funkcijų. Šuo su pašalinta smegenų žieve tampa visiškai neprisitaikęs prie aplinkos.

    2. NERVŲ SISTEMOS STRUKTŪRA: NERVINIAI AUDINIAI, NEURONAI, NERVINĖS SPLUSTELĖS, SINAPSĖ, REFLEKSO LANKO SAMPRATA

    Visa nervų sistema yra pastatyta ant nervinio audinio. Nervinis audinys susideda iš nervinių ląstelių (neuronų) ir anatomiškai bei funkciškai susijusių neurogliją palaikančių ląstelių. Neuronai atlieka specifines funkcijas, yra nervų sistemos struktūrinis ir funkcinis vienetas. Neuroglija užtikrina neuronų egzistavimą ir specifines funkcijas, atlieka atramines, trofines (mitybines), ribines ir apsaugines funkcijas.

    Neuronas (neurocitas) priima, apdoroja, veda ir perduoda informaciją, užkoduotą elektrinių ar cheminių signalų (nervinių impulsų) forma.

    Kiekvienas neuronas turi kūną, procesus ir jų pabaigas. Išorėje nervinę ląstelę supa membrana (citolemma), galinti atlikti sužadinimą, taip pat užtikrinti medžiagų mainus tarp ląstelės ir jų aplinkos. Nervinės ląstelės kūne yra branduolys ir aplinkinė citoplazma (perikarionas). Neuronų citoplazmoje gausu organelių (subląstelinių darinių, atliekančių tam tikrą funkciją). Neuronų kūnų skersmuo svyruoja nuo 4-5 iki 135 mikronų. Nervinių ląstelių kūnelių forma taip pat skiriasi – nuo ​​apvalių, kiaušinių iki piramidinių. Ploni skirtingo ilgio dviejų tipų procesai nukrypsta nuo nervinės ląstelės kūno. Vienas ar keli arborescentiniai procesai, kuriais nervinis impulsas patenka į neurono kūną, vadinamas dendritu. Daugumoje ląstelių jų ilgis yra apie 0,2 mikrono. Vienintelis, paprastai ilgas procesas, kuriuo nervinis impulsas nukreipiamas iš nervinės ląstelės kūno, yra aksonas arba neuritas.

    Pagal procesų skaičių neuronai skirstomi į vienpolius, dvipolius ir daugiapolius. Vienpoliai (vienšakiai) neuronai turi tik vieną procesą. Žmonėms tokie neuronai randami tik ankstyvose intrauterinio vystymosi stadijose. Bipoliniai (dviejų grandžių) neuronai turi vieną aksoną ir vieną dendritą. Jų įvairovė yra pseudo-vienapoliai (klaidingi vienpoliai) neuronai. Šių ląstelių aksonas ir dendritas prasideda nuo bendros kūno ataugos ir vėliau dalijasi T formos. Daugiapoliai (daugiašakiai) neuronai turi vieną aksoną ir daug dendritų, jie sudaro didžiąją dalį žmogaus nervų sistemos. Nervų ląstelės yra dinamiškai poliarizuotos, t.y. geba vesti nervinius impulsus tik viena kryptimi – nuo ​​dendritų iki aksono.

    Priklausomai nuo funkcijos, nervinės ląstelės skirstomos į jautrias, tarpkalines ir efektorines.

    Sensoriniai (receptorių, aferentiniai) neuronai. Šie neuronai suvokia įvairių tipų dirgiklius su savo galūnėmis. Nervų galūnėse (receptoriuose) atsiradę impulsai per dendritus nukreipiami į neurono kūną, kuris visada yra už smegenų ir nugaros smegenų, esančių periferinės nervų sistemos mazguose (gangliuose). Tada išilgai aksono nervinis impulsas siunčiamas į centrinę nervų sistemą, į nugaros smegenis arba į smegenis. Todėl jautrūs neuronai dar vadinami atnešančiomis (aferentinėmis) nervinėmis ląstelėmis. Nervų galūnės (receptoriai) skiriasi savo sandara, vieta ir funkcijomis. Paskirstykite išorinius, intero- ir proprioreceptorius. Eksteroreceptoriai suvokia išorinės aplinkos dirginimą. Šie receptoriai yra išoriniame kūno sluoksnyje (odoje, gleivinėse), jutimo organuose. Interoreceptoriai daugiausia dirginami, kai keičiasi vidinės kūno aplinkos cheminė sudėtis (chemoreceptoriai), slėgis audiniuose ir organuose (baroreceptoriai). Proprioreceptoriai suvokia dirginimą (įtempimą, įtampą) raumenyse, sausgyslėse, raiščiuose, fascijose ir sąnarių kapsulėse. Pagal funkciją išskiriami termoreceptoriai, kurie suvokia temperatūros pokyčius, ir mechanoreceptoriai, kurie fiksuoja įvairaus tipo mechaninius poveikius (liečiant odą, ją suspaudžiant). Nocireceptoriai suvokia skausmo dirgiklius.

    Tarpkalariniai (asociaciniai, laidūs) neuronai sudaro iki 97% nervų sistemos nervinių ląstelių. Šie neuronai paprastai yra centrinėje nervų sistemoje (smegenyse ir nugaros smegenyse). Jie perduoda impulsą, gautą iš jautraus neurono į efektorinį neuroną.

    Efektoriniai (eferentiniai arba eferentiniai) neuronai perduoda nervinius impulsus iš smegenų į darbinį organą – raumenis, liaukas ir kitus organus. Šių neuronų kūnai yra galvos ir nugaros smegenyse, periferijos simpatiniuose arba parasimpatiniuose mazguose.

    Nervinės skaidulos – tai nervinių ląstelių (dendritų, aksonų) procesai, padengti apvalkalais. Šiuo atveju procesas kiekvienoje nervinėje skaiduloje yra ašinis cilindras, o jį supantys neurolemocitai (Schwann ląstelės), priklausantys neuroglijai, sudaro skaidulų apvalkalą – neurolemą. Atsižvelgiant į membranų struktūrą, nervinės skaidulos skirstomos į amielinizuotą (ne mielinizuotą) ir minkštą (mielinizuotą).

    Nemielinizuotos nervinės skaidulos daugiausia randamos autonominiuose neuronuose. Ašinis cilindras tarsi sulenkia neurolemmocito plazminę membraną (apvalkalą), kuri užsidaro virš jo. Virš ašinio cilindro padvigubėjusi neurolemmocitų membrana vadinama mezaksonu. Po Schwann ląstele lieka siaura erdvė (10-15 nm), kurioje yra audinių skysčio, dalyvaujančio laiduojant nervinius impulsus. Vienas neurolemocitas apgaubia keletą (iki 5-20) nervinių ląstelių aksonų. Nervinės ląstelės proceso apvalkalą sudaro daugybė Schwann ląstelių, kurios išsidėsčiusios nuosekliai viena po kitos.

    Mielinizuotos nervinės skaidulos yra storos, jų storis iki 20 mikronų. Šiuos pluoštus formuoja gana storas ląstelės aksonas – ašinis cilindras. Aplink aksoną yra apvalkalas, susidedantis iš dviejų sluoksnių. Vidinis sluoksnis, mielinas, susidaro dėl neurolemmocito (Schwann ląstelės) spiralinės apvijos ant nervinės ląstelės ašinio cilindro (aksono). Iš jo išspaudžiama neurolemmocito citoplazma, panašiai kaip atsitinka, kai susukamas periferinis dantų pastos tūbelės galas. Taigi mielinas yra daug kartų susuktas dvigubas neurolemmocito plazminės membranos (apvalkalo) sluoksnis. Storas ir tankus mielino apvalkalas, kuriame gausu riebalų, izoliuoja nervinę skaidulą ir neleidžia nerviniam impulsui nutekėti iš aksolemos (aksono apvalkalo). Už mielino sluoksnio yra plonas sluoksnis, kurį sudaro pati neurolemmocitų citoplazma. Mielino apvalkalo dendritų neturi. Kiekvienas neurolemmocitas (Schwann ląstelė) išilgai apgaubia tik nedidelę ašinio cilindro dalį. Todėl mielino sluoksnis nėra ištisinis, su pertrūkiais. Kas 0,3–1,5 mm yra vadinamieji mazginiai nervinio pluošto pertraukimai (Ranvier pertraukimai), kur nėra mielino sluoksnio. Šiose vietose kaimyniniai neurolemmocitai (Schwann ląstelės) savo galais artėja tiesiai prie ašinio cilindro. Ranvier perėmimas skatina greitą nervinių impulsų perdavimą mielinizuotais nerviniais pluoštais. Nerviniai impulsai išilgai mielino skaidulų atliekami tarsi šuoliais - nuo Ranvier perėmimo iki kito perėmimo.

    Nervinių impulsų greitis išilgai nemielinizuotų skaidulų yra 1-2 m/s, o išilgai minkštųjų (mielinizuotų) skaidulų - 5-120 m/s. Neuronui tolstant nuo kūno, impulsų laidumo greitis mažėja.

    Nervų sistemos neuronai liečiasi vienas su kitu ir sudaro grandines, kuriomis perduodamas nervinis impulsas. Nervinio impulso perdavimas vyksta neuronų sąlyčio taškuose ir užtikrinamas specialių zonų tarp neuronų – sinapsių – buvimu. Yra aksosominės, aksodendritinės ir aksoaksoninės sinapsės. Aksosomatinėse sinapsėse vieno neurono aksono galūnės liečiasi su kito neurono kūnu. Aksodendritinėms sinapsėms būdingas aksono kontaktas su kito neurono dendritais, aksoaksoninėms sinapsėms – dviejų skirtingų nervinių ląstelių aksonų kontaktas. Sinapsėse elektriniai signalai (nerviniai impulsai) paverčiami cheminiais signalais ir atvirkščiai. Sužadinimo perdavimas vykdomas naudojant biologiškai aktyvias medžiagas – neurotransmiterius, į kuriuos įeina norepinefrinas, acetilcholinas, kai kurie dopaminai, adrenalinas, serotoninas ir kt. bei aminorūgštys (glicinas, glutamo rūgštis), taip pat neuropeptidai (enkefalinas, neurotenzinas). ir tt). Jie yra specialiose pūslelėse, esančiose aksonų galuose - presinapsinėje dalyje. Kai nervinis impulsas pasiekia presinapsinę dalį, į sinapsinį plyšį išsiskiria neurotransmiteriai, jie susisiekia su ant kūno esančiais receptoriais arba antrojo neurono (postsinapsinės dalies) procesais, dėl ko generuojamas elektrinis signalas – postsinapsinis potencialas. Elektrinio signalo dydis yra tiesiogiai proporcingas neurotransmiterio kiekiui. Nutraukus mediatoriaus išsiskyrimą, jo likučiai pašalinami iš sinapsinio plyšio ir postsinapsinės membranos receptoriai grįžta į pradinę būseną. Kiekvienas neuronas sudaro daugybę sinapsių. Iš visų postsinapsinių potencialų pridedamas neurono potencialas, kuris nervinio impulso pavidalu perduodamas toliau aksonu.

    Nervų sistema veikia pagal refleksinius principus. Refleksas – tai kūno reakcija į išorinį ar vidinį poveikį ir plinta reflekso lanku. Reflekso lankai yra grandinės, sudarytos iš nervinių ląstelių.

    Paprasčiausias refleksinis lankas apima jutimo ir efektorinius neuronus, kuriais iš kilmės vietos (nuo receptoriaus) juda nervinis impulsas į darbinį organą (efektorių) (4 pav.). Pirmojo jutimo (pseudo-vienapolio) neurono kūnas yra stuburo mazge arba vieno ar kito galvinio nervo jutiminiame mazge. Dendritas prasideda receptoriumi, kuris suvokia išorinį ar vidinį dirginimą (mechaninį, cheminį ir kt.) ir paverčia jį nerviniu impulsu, pasiekiančiu nervinės ląstelės kūną. Iš neurono kūno palei aksoną nervinis impulsas per jutimo stuburo ar kaukolės nervų šaknis siunčiamas į nugaros smegenis arba į smegenis, kur susidaro sinapsės su efektorinių neuronų kūnais. Kiekvienoje tarpneuroninėje sinapsėje, padedant biologiškai aktyvioms medžiagoms (mediatoriams), perduodamas impulsas. Efektorinio neurono aksonas palieka nugaros smegenis kaip stuburo nervų (motorinių ar sekrecinių nervų skaidulų) arba kaukolės nervų priekinių šaknų dalis ir patenka į darbinį organą, sukeldamas raumenų susitraukimą, padidindamas (slopindamas) liaukos sekreciją.

    Sudėtingesni refleksiniai lankai turi vieną ar daugiau tarpkalinių neuronų. Tarpkalarinio neurono kūnas trijų neuronų reflekso lankuose yra nugaros smegenų užpakalinių stulpelių (ragų) pilkojoje medžiagoje ir liečiasi su jautraus neurono aksonu, kuris yra užpakalinių (jautrių) smegenų šaknų dalis. stuburo nervus. Tarpkalarinių neuronų aksonai siunčiami į priekinius stulpelius (ragus), kur yra efektorinių ląstelių kūnai. Efektorinių ląstelių aksonai siunčiami į raumenis, liaukas, paveikdami jų funkciją. Nervų sistemoje yra daug sudėtingų kelių neuronų refleksinių lankų, kuriuose yra keli tarpkaliniai neuronai, esantys nugaros ir smegenų pilkojoje medžiagoje.

    Neuroglijos ląstelės nervų sistemoje skirstomos į dvi rūšis. Tai yra gliocitai (arba makroglijos) ir mikroglijos.

    Tarp gliocitų išskiriami ependimocitai, astrocitai ir oligodendrocitai.

    Ependimocitai sudaro tankų sluoksnį, išklojantį centrinį nugaros smegenų kanalą ir visus smegenų skilvelius. Jie dalyvauja smegenų skysčio formavime, transportavimo procesuose, smegenų metabolizme, atlieka atramines ir ribines funkcijas. Šios ląstelės turi kubinę arba prizminę formą, yra viename sluoksnyje. Jų paviršius padengtas mikrovilliukais.

    Astrocitai sudaro atraminį centrinės nervų sistemos aparatą. Tai mažos ląstelės, kuriose daug procesų, besiskiriančių visomis kryptimis. Yra pluoštinių ir protoplazminių astrocitų. Skaiduliniai astrocitai turi 20-40 ilgų, silpnai išsišakojusių procesų, jie vyrauja centrinės nervų sistemos baltojoje medžiagoje. Procesai yra tarp nervinių skaidulų. Kai kurie procesai pasiekia kraujo kapiliarus. Protoplazminiai astrocitai daugiausia yra centrinės nervų sistemos pilkojoje medžiagoje, turi žvaigždinę formą, trumpi, labai šakoti, iš jų kūnų visomis kryptimis tęsiasi daugybė procesų. Astrocitų procesai tarnauja kaip atrama neuronų procesams, sudaro tinklą, kurio ląstelėse yra neuronai. Smegenų paviršių pasiekiantys astrocitų procesai yra tarpusavyje susiję ir sudaro ant jų ištisinę paviršinę ribinę membraną.

    Oligodendritai yra pati gausiausia neuroglijos ląstelių grupė. Jie supa centrinės ir periferinės nervų sistemos neuronų kūnus, yra nervinių skaidulų ir nervų galūnių apvalkalų dalis. Oligrdendrocitai yra mažos kiaušinio formos ląstelės, kurių skersmuo 6-8 mikronai su dideliu branduoliu. Ląstelėse yra nedaug kūgio formos ir trapecijos formos procesų. Procesų metu susidaro nervinių skaidulų mielino sluoksnis. Mielinizacijos procesai spirale vingiuoja aplink aksonus. Aksono eigoje mielino apvalkalas susidaro vykstant daugeliui oligodendrocitų, kurių kiekvienas sudaro vieną segmentą. Tarp segmentų yra nervinio pluošto, kuriame nėra mielino, perėmimo mazgas (Ranvier perėmimas). Oligodendrocitai, sudarantys periferinės nervų sistemos nervinių skaidulų apvalkalus, vadinami neurolemmocitais (Schwann ląstelėmis).

    Mikroglijos sudaro apie 5% neuroglijų ląstelių baltojoje smegenų medžiagoje ir 18% pilkojoje medžiagoje. Mikroglijos yra mažos, pailgos, kampinės arba netaisyklingos formos ląstelės, išsibarsčiusios baltojoje ir pilkojoje medžiagoje (Ortega ląstelės). Iš kiekvienos ląstelės kūno tęsiasi daugybė įvairių formų procesų, primenančių krūmus, kurie baigiasi kraujo kapiliarais. Ląstelių branduoliai yra pailgos arba trikampio formos. Mikrogliocitai yra judrūs ir fagocitiniai. Jie atlieka savotiškų „valiklių“ funkciją, sugeria negyvų ląstelių daleles.

    IŠVADA

    Visa nervų sistema yra padalinta į centrinę ir periferinę. Centrinė nervų sistema apima smegenis ir nugaros smegenis. Nuo jų nervinės skaidulos išsiskiria visame kūne – periferinėje nervų sistemoje. Jis jungia smegenis su jutimo organais ir su vykdomaisiais organais – raumenimis ir liaukomis.

    Visi gyvi organizmai turi galimybę reaguoti į fizinius ir cheminius aplinkos pokyčius.

    Išorinės aplinkos dirgiklius (šviesą, garsą, kvapą, lytėjimą ir kt.) specialios jautrios ląstelės (receptoriai) paverčia nerviniais impulsais – elektrinių ir cheminių pokyčių nervinėje skaiduloje virtinę. Nerviniai impulsai perduodami jautriomis (aferentinėmis) nervinėmis skaidulomis į nugaros smegenis ir smegenis. Čia generuojami atitinkami komandiniai impulsai, kurie motorinėmis (eferentinėmis) nervinėmis skaidulomis perduodami į vykdomuosius organus (raumenis, liaukas). Šie vykdomieji organai vadinami efektoriais.

    Pagrindinė nervų sistemos funkcija – išorinių poveikių integravimas su atitinkama adaptacine organizmo reakcija.

    Nervų sistemos struktūrinis vienetas yra nervinė ląstelė, neuronas. Jis susideda iš ląstelės kūno, branduolio, išsišakojusių procesų – dendritų – išilgai jų nerviniai impulsai eina į ląstelės kūną – ir vienas ilgas procesas – aksonas – palei jį nervinis impulsas iš ląstelės kūno pereina į kitas ląsteles arba efektorius.

Nervų sistema yra hierarchiškai organizuotas nervinis audinys, kuris persmelkia visą kūną ir sujungia jį į vieną visumą.

Nervų sistema – tai ryšių tinklas, užtikrinantis organizmo sąveiką su aplinka. Plačiąja prasme „aplinkos“ sąvoka reiškia ir išorinę aplinką (už organizmo ribų), ir vidinę aplinką (organizmo viduje). Taigi nervų sistema, užtikrindama visų kūno dalių integraciją į vientisą visumą, vykdo protinę veiklą, kūno ryšį su išorine aplinka (pojūčiais), kontroliuoja judesius, reguliuoja visas funkcijas, įskaitant žmogaus seksualumą ir dauginimąsi. (gimdymas). Žmogaus nervų sistemoje, priešingai nei aukštesniųjų gyvūnų nervų sistemoje, gausu unikalių struktūrų ir ryšių, kurie yra mąstymo, kūrybiškumo, artikuliuotos kalbos ir darbo veiklos morfofiziologiniai substratai. Visas funkcijas, įskaitant protinę veiklą, atlieka nervinių ląstelių grupės, sujungtos daugybe sinapsių.

Nervų sistema susideda iš šių komponentų:

Sensoriniai komponentai – reaguoja į aplinkos reiškinius;

Integruojamieji komponentai – apdoroja ir saugo jutiminius ir kitus duomenis;

Motoriniai komponentai – kontroliuoja liaukų judesius ir sekrecinę veiklą.

Mikroskopiniu lygmeniu nervų sistema yra labai sudėtingas skirtingų ląstelių rinkinys. Struktūrinis ir funkcinis nervų sistemos vienetas yra nervinės ląstelės arba neuronai, kurie sudaro komunikacinį nervų sistemos tinklą. Pagrindinė neurono funkcija yra priimti, apdoroti, vykdyti ir perduoti informaciją.

Neuronai specializuojasi priimant įvesties signalus ir perduodant juos kitiems neuronams arba efektorinėms ląstelėms. Kitos ląstelės atlieka pagalbines nervų sistemos funkcijas. Tai neuroglijos ląstelės (iš graikų „glia“ – klijai). Yra keletas jų tipų. Kai kurios glijos ląstelės dalyvauja palaikant tarpląstelinės aplinkos aplink neuronus sudėtį, o kitos sudaro apvalkalą aplink aksonus, dėl kurių padidėja veikimo potencialų laidumo greitis.

Neuronas – pagrindinis struktūrinis ir funkcinis nervų sistemos elementas; Žmonės turi daugiau nei 100 milijardų neuronų. Neuroną sudaro kūnas ir procesai, dažniausiai vienas ilgas procesas – aksonas ir keli trumpi šakoti procesai – dendritai. Išilgai dendritų impulsai seka į ląstelės kūną, palei aksoną – iš ląstelės kūno į kitus neuronus, raumenis ar liaukas. Procesų dėka neuronai susisiekia vienas su kitu ir sudaro neuroninius tinklus bei apskritimus, kuriais cirkuliuoja nerviniai impulsai.

Be palaikomųjų funkcijų, glia užtikrina įvairius medžiagų apykaitos procesus nerviniame audinyje.

Žmogaus nervų sistema skirstoma į centrinę ir periferinę.

Centrinė nervų sistema susideda iš išsiplėtusio priekinio nervinio vamzdelio galo – smegenų – ir ilgų cilindrinių nugaros smegenų.

CNS išskiriama pilkoji medžiaga, kuri yra neuronų kūnų sankaupa, ir baltoji medžiaga, susidedanti iš mielinu padengtų aksonų, kurie veikia kaip laidininkai.

Centrinės nervų sistemos funkcijos apima beveik visų nervų veiklos rūšių integravimą ir koordinavimą, o centrinė nervų sistema veikia glaudžiai bendradarbiaudama su periferine nervų sistema.

Periferinę nervų sistemą sudaro suporuoti stuburo ir kaukolės nervai su iš jų besitęsiančiais šaknimis, jų šakos, nervų galūnės ir ganglijai (nerviniai mazgai, suformuoti iš neuronų kūnų), nervų rezginiai ir periferiniai nervai, užtikrinantys ryšį tarp centrinės nervų sistemos ir įvairių kūno dalių.

Tarpląstelinio skysčio aplink daugumą neuronų sudėtis reguliuojama taip, kad ląstelės būtų apsaugotos nuo staigių aplinkos pokyčių. Tai užtikrina kraujotakos reguliavimas centrinėje nervų sistemoje, hematoencefalinio barjero buvimas, neuroglijos buferinės funkcijos, taip pat medžiagų apykaita tarp likvoro (cerebrospinalinio skysčio) ir tarpląstelinio skysčio. smegenys.

Per visą savo ilgį centrinė nervų sistema yra padengta trimis smegenų dangalais ir uždaryta apsaugine kaulo kapsule, kurią sudaro kaukolė ir stuburas. Smegenys, kraujas ir CSF yra kaukolės ertmėje (32.4 pav.). Išorėje smegenys yra padengtos stipria kieta medžiaga, kuri yra susiliejusi su kaukolės ir stuburo perioste. Pia mater yra greta smegenų audinio. Tarp kietųjų ir minkštųjų apvalkalų yra smegenų arachnoidinė membrana (aracnoidea), kuri sudaro jungiamojo audinio skersinių strypų tinklą, kurio dėka tarp minkštųjų ir voratinklinių membranų susidaro subarachnoidinė smegenų erdvė, užpildyta smegenų skysčiu (cerebrospinaliniu). skystis). Didžioji dalis smegenų skysčio yra centriniame nugaros smegenų kanale, o smegenyse jis užpildo keturias išsiplėtusias sritis – smegenų skilvelius. Smegenų skystis išplauna smegenis iš išorės ir iš vidaus, su jomis liečiasi kraujagyslės, aprūpindamos nervinius audinius maistinėmis medžiagomis ir deguonimi bei pašalindamos medžiagų apykaitos produktus. Smegenų stoge yra priekinis smegenų gyslainės rezginys ir užpakalinis smegenų gyslainės rezginys, kurio ląstelės išskiria smegenų skystį. Smegenų skysčio tūris yra apie 100 ml. Jis atlieka mitybos, šalinimo ir palaikomąsias funkcijas bei apsaugo nervų ląsteles nuo mechaninių smūgių nuo kieto kaulo paviršiaus. Skilvelių ertmę ir centrinį kanalą išklojančios blakstienos ląstelės palaiko nuolatinę smegenų skysčio cirkuliaciją.

Žmogaus smegenys sveria apie 1350 g; maždaug 15% jo masės (200 ml) yra tarpląsteliniame skystyje. Kraujo tūris kaukolės viduje yra apie 100 ml, toks pat kiekis yra intrakranijinis CSF tūris. Tai reiškia, kad bendras ekstraląstelinio skysčio tūris kaukolės ertmėje yra maždaug 400 ml.

Yra ir kita klasifikacija, pagal kurią vieninga nervų sistema taip pat sąlyginai skirstoma į dvi dalis: somatinę (gyvūninę) ir autonominę (autonominė, specialioji nervų sistemos dalis). Pirmasis inervuoja daugiausia kūną (kaulus, griaučių raumenis, odą) ir užtikrina organizmo ryšį su išorine aplinka. Autonominė (autonominė) nervų sistema inervuoja visus vidaus organus, liaukas (įskaitant endokrinines), lygiuosius organų ir odos raumenis, kraujagysles ir širdį, taip pat užtikrina medžiagų apykaitos procesus visuose organuose ir audiniuose.

Periferinė nervų sistema yra sąlygiškai atskirta nervų sistemos dalis, kurios struktūros yra už galvos ir nugaros smegenų.

Nervų sistema susideda iš ląstelių neuronai kurios funkcija yra apdoroti ir skleisti informaciją. Neuronai bendrauja vienas su kitu per ryšius - sinapsės. Vienas neuronas perduoda informaciją kitam per sinapses, naudodamas cheminius nešiklius - tarpininkai. Neuronai skirstomi į 2 tipus: jaudinantis ir slopinantis. Neurono kūną supa tankiai išsišakoję procesai - dendritų informacijos gavimui. Nervinės ląstelės šaka, perduodanti nervinius impulsus, vadinama aksonas. Jo ilgis žmonėms gali siekti 1 metrą.

Periferinė nervų sistema skirstoma į autonominė nervų sistema atsakingas už vidinės organizmo aplinkos pastovumą, ir somatinė nervų sistema, inervuojantys (tiekiantys nervus) raumenis, odą, raiščius.

Periferinės nervų sistemos (arba periferinės nervų sistemos dalies) sudėtį sudaro nervai, besitęsiantys iš smegenų - kaukolės nervai ir iš nugaros smegenų - stuburo nervai, taip pat nervų ląstelės, pasitraukusios už centrinės nervų sistemos ribų. Priklausomai nuo to, kokio tipo nervinės skaidulos daugiausia yra nervo dalis, yra motoriniai, jutimo, mišrūs ir autonominiai (vegetaciniai) nervai.

Nervai atsiranda smegenų paviršiuje kaip motorinės arba jutimo šaknys. Šiuo atveju motorinės šaknys yra motorinių ląstelių, esančių nugaros smegenyse ir smegenyse, aksonai ir nepertraukiamai pasiekia inervuojamą organą, o jutimo šaknys yra stuburo mazgų nervinių ląstelių aksonai. Prie mazgų periferijos jutimo ir motorinės skaidulos sudaro mišrų nervą.

Visi periferiniai nervai pagal anatomines ypatybes skirstomi į galvinius – 12 porų, stuburo nervus – 31 porą, autonominius (vegetacinius) nervus.

Kaukoliniai nervai kyla iš smegenų ir apima:

  • 1 pora – uoslės nervas
  • 2 pora - regos nervas
  • 3 pora – okulomotorinis nervas
  • 4 pora - trochlearinis nervas
  • 5-oji pora – trišakis nervas
  • 6 pora – abducens nervas
  • 7 pora – veido nervas
  • 8-oji pora – vestibulokochlearinis nervas
  • 9-oji pora – glossopharyngeal nervas
  • 10-oji pora – klajoklis nervas
  • 11-oji pora – papildomas nervas
  • 12 pora – hipoglosinis nervas

Per periferinį nervą, stuburo gangliją ir užpakalinę šaknį nerviniai impulsai patenka į nugaros smegenis, tai yra į centrinę nervų sistemą.

Kylantys pluoštai iš riboto kūno ploto susijungia ir formuojasi periferinis nervas. Visų tipų skaidulos (paviršinio ir gilaus jautrumo, griaučių raumenis inervuojančios skaidulos bei vidaus organus, prakaito liaukas ir kraujagyslių lygiuosius raumenis inervuojančios skaidulos) sujungiamos į ryšulius, apsuptus 3 jungiamojo audinio apvalkalais (endoneurium, perineurium, epineurium) ir sudaro nervinį laidą. .

Periferinis nervas, patekęs į stuburo kanalą per tarpslankstelinę angą, išsišakoja į priekines ir užpakalines stuburo šaknis.

Priekinės šaknys palieka nugaros smegenis, užpakalinės šaknys patenka į ją. Nervų rezginiuose, esančiuose už stuburo kanalo, periferinių nervų skaidulos susipina taip, kad galiausiai vieno atskiro nervo skaidulos atsiduria skirtinguose skirtingų stuburo nervų lygmenyse.

Periferiniame nerve yra pluoštų iš kelių skirtingų radikulinių segmentų.

stuburo nervai iš 31 poros skirstomos į:

  • gimdos kaklelio nervai - 8 poros
  • krūtinės nervai -12 porų
  • juosmens nervai - 5 poros
  • kryžkaulio nervai - 5 poros
  • uodegikaulio nervas - 1 pora


Kiekvienas stuburo nervas yra mišrus nervas ir susidaro susiliejus dviem jo šaknims: jutimo šaknims arba užpakalinei šaknims ir motorinei šaknims arba priekinei šaknims. Centrine kryptimi kiekviena šaknis yra sujungta su nugaros smegenimis radikuliniais siūlais. Užpakalinės šaknys yra storesnės ir jų sudėtyje yra stuburo ganglio. Priekinės mazgų šaknys neturi. Dauguma stuburo mazgų yra tarpslankstelinėse angose.

Išoriškai stuburo ganglionas atrodo kaip užpakalinės šaknies sustorėjimas, esantis šiek tiek arčiau centro nuo priekinių ir užpakalinių šaknų santakos. Pačiame stuburo ganglione sinapsių nėra.

Žmogaus nervų sistema susideda iš milijonų nervinių ląstelių, kurios nuolat keičiasi informacija. Vienos ląstelės procesai jungiasi su dešimtimis kitų ir sudaro specialias tarpų sandūras – sinapses. Kai tik nervinis impulsas pasiekia tašką, kai viena ląstelė susijungia su kita, išsiskiria nedidelis kiekis cheminio pasiuntinio. Šie cheminiai pasiuntiniai (arba neurotransmiteriai) perduoda impulsus iš vienos nervinės ląstelės į kitą. Kai kuriais atvejais jie gali perduoti ne sužadinimą, o slopinimą, o kartais reikšmingai veikia vidinius procesus ląstelėje – pavyzdžiui, pakeičia genų ekspresiją ir priverčia ląstelę sintetinti naujus baltymus.

Neurotransmiteriai jungia nervines ląsteles tarpusavyje ir su raumenimis. Būtent cheminių tarpininkų pagalba nervų sistema reguliuoja beveik visų vidaus organų darbą. Iš autonominės nervų sistemos galūnių išlaisvinti neuromediatoriai verčia širdį plakti lėčiau naktį, o dieną – greičiau, mažina kraujospūdį mums gulint, reguliuoja šlapinimąsi miego metu ir pan.

Tik XX amžiaus pradžioje mokslininkai sutiko, kad nervų sistema yra nervinių ląstelių rinkinys, o ne sudėtingas skaidulų tinklas. Daugelis tyrinėtojų iki 1930-ųjų netikėjo, kad nervinės ląstelės perduoda impulsus naudodamos cheminius pasiuntinius.

Kodėl „sriuba“ ir „kibirkštys“ kovojo


1914 m. britų farmakologas Henry Dale'as dirbo su vaistais, imituojančiais autonominę nervų sistemą. Dėl kruopštaus darbo jis išskyrė daug įdomių molekulių. Kai kurie iš jų rado savo klinikinį pritaikymą, kiti - ne. Tarp pastarųjų buvo viena konkreti molekulė – acetilcholinas. Atlikdamas eksperimentus su pelėmis, Dale'as išsiaiškino, kad ši molekulė imituoja vienos autonominės nervų sistemos dalies – parasimpatinės nervų sistemos – veikimą. Parasimpatinė nervų sistema lėtina kvėpavimą miego metu ir širdies plakimą, reguliuoja seksualinį susijaudinimą, skrandžio sulčių išsiskyrimą ir kitus fiziologinius padarinius. Acetilcholino poveikis truko tik minutes. Štai kodėl ši medžiaga buvo visiškai netinkama medicininiams tikslams.

Praėjus 20 metų po šio atradimo, austrų tyrinėtojas Otto Levi svajojo apie eksperimentą, įrodantį cheminių tarpininkų egzistavimą. Levy teigimu (ką daugelis laiko perdėta) jis pabudo 1921 m. vidury nakties, užsirašė su didelio eksperimento planu ir grįžo miegoti. Ryte jis negalėjo prisiminti idėjos, o užrašai pasirodė esąs raštai. Tačiau kitą naktį jis vėl pabudo ir šį kartą nieko neužsirašė, o nuėjo tiesiai į laboratoriją.

Levis išpjaustė dvi varles ir pašalino jų širdis. Viena širdis - su klajoklio nervo dalimi, kita buvo izoliuota nuo visų nervų. Ramybės būsenoje, už kūno ribų, širdys plaka pastoviu ritmu. Levi įdėjo širdį su klajokliu nervu į specialų tirpalą ir pradėjo stimuliuoti nervą srove. Dėl to širdies plakimas sulėtėjo. Tada iš tirpalo išėmė širdį ir įdėjo kitą (be nervų) iš karto sulėtėjo. Eksperimentas įrodė, kad klajoklis nervas (parazimpatinės nervų sistemos dalis) cheminio pasiuntinio pagalba sulėtina širdies plakimą.

Daugeliui tyrėjų, kurie bandė pakartoti eksperimentą, nepavyko gauti tų pačių rezultatų. 1926 m. Levy buvo paprašyta viešai pakartoti savo eksperimentą Tarptautiniame fiziologijos kongrese Stokholme. Jam tai pavyko padaryti 18 kartų iš eilės.

Tiesą sakant, šių duomenų paskelbimas sukėlė tikrą karą tarp farmakologų, kurie palaikė cheminio sužadinimo perdavimo teoriją, ir kai kurie neurofiziologai, kurie buvo tikri, kad nervinį impulsą galima perduoti tik tiesiogiai. Mokslo istorikų tarpe ši akistata buvo vadinama „sriubos“ ir „kibirkšties“ žmonių karu.

Levy ilgai dirbo, kad nustatytų cheminę medžiagą, išsiskiriančią iš klajoklio nervo galo. Jis eksperimentavo su daugeliu cheminių junginių ir atsargiai kalbėjo apie tai, kad tai gali būti acetilcholinas. Tuo jį įsitikino draugas britas Henry Dale'as, prisiminęs savo atradimus prieš 20 metų. Po to, kai 1938 m. Dale'ui ir Leviui buvo įteikta Nobelio premija, kritika sumažėjo.

Johnas Ecclesas, kitas gerai žinomas neurofiziologas, buvo klasikinis elektros perdavimo teorijos šalininkas. Nei eksperimentai, nei Nobelio premija Levy jo neįtikino. Antrojo pasaulinio karo metu Eccles dirbo toje pačioje laboratorijoje su Stevenu Kuffleriu ir Bernardu Katzu, dviem neįtikėtinai įtakingais cheminio perdavimo teorijos šalininkais. Pažodžiui prieš jo akis Katzas ir Kuffleris kaupė vis daugiau įrodymų, patvirtinančių cheminę teoriją. Pasak istorijos, Eccles pateko į depresiją, iš kurios jį ištraukė garsus mokslo filosofas Karlas Poperis. 1951 m. Eccles pradėjo tyrinėti nugaros smegenis. Jis vienas pirmųjų įrodė cheminį perdavimą tarp nugaros smegenų neuronų ir atrado slopinamąjį neuromediatorių – gama aminosviesto rūgštį. 1963 metais jam buvo įteikta Nobelio premija.

Kokie baltymai padeda mums viską atsiminti


Ericas Kandelis, Niujorko universiteto medicinos mokyklos absolventas, suprato, kaip veikia atmintis. Norėdamas priartėti prie problemos sprendimo, jis ieškojo atminties gyvūnų, turinčių kuo paprastesnę nervų sistemą. Paieškos jį atvedė prie jūros kiškio (arba Aplysia). Jame yra tik 20 tūkstančių didelių nervinių ląstelių, kurias lengva pamatyti net be mikroskopo.

Priklausomybę sukeliantis. Aplysia (kaip ir daugelis vėžiagyvių) turi žiaunas ir mažą
vamzdelis - sifonas, kurio pagalba moliuskai juda, dauginasi ir išskiria medžiagų apykaitos produktus į išorinę aplinką. Jei paliesite Aplysia sifoną, jis iškart įtrauks jį žiaunomis. Tai galite padaryti kelis kartus, ir Aplysia nustos atitraukti žiaunas. Tai vienas iš paprasčiausių atminties tipų.

Jautrinimas. Kitas barzdoto antspaudo atminties tipas yra padidėjęs jautrumas. Jei prieš liečiant sifoną, Aplysia uodegoje bus ištiktas nedidelis elektros smūgis, reaguodama į bet kokį prisilietimą, ji pradės intensyviau traukti žiaunas.

Sąlyginis refleksas. Tokiu atveju pirmiausia turite paliesti sifoną (tuo pačiu metu žiaunos nebus labai įtrauktos), tada šoko moliuską (čia jie bus įtraukiami daug stipriau) ir daryk tai daug kartų. Dėl to Aplysia prisilietimą „susieja“ su elektros smūgiu ir po įprasto prisilietimo be elektros smūgio pradeda labiau atitraukti žiaunas.

Žiaunų atitraukimo refleksai apima tik keletą neuronų. Jutimo neuronas perduoda nervinį impulsą motoriniam neuronui, kuris sukelia raumenų susitraukimą ir žiaunų atitraukimą. Kai ištinka aplysia, sužadinamas kitas neuronas – moduliuojantis. Jis driekiasi per visą moliusko kūną ir reguliuoja kitų nervinių ląstelių darbą. Kai Aplysia prisimena labiau atitraukti žiaunas, sustiprėja sensorinių ir motorinių neuronų ryšiai.

Būtent ši maža molekulė būtini formavimuisi atmintis

Ryšių stiprinimas įmanomas dėl kito neuromediatoriaus – serotonino. Jis išsiskiria iš moduliuojančio neurono galo ir jungiasi prie specialaus receptorių jutimo neurono paviršiuje. Dėl to paleidžiama visa biocheminių reakcijų kaskada. Vadinamieji G baltymai yra susiję su serotonino receptoriais, kurie aktyvina fermentą adenilato ciklazę.

Adenilato ciklazė yra labai populiarus fermentas mūsų organizme. Jis paverčia ATP (adenozino trifosfatą) – pagrindinį energijos šaltinį ląstelėje – į ciklinį AMP (adenozino monofosfatą), kuris dešimt kartų sustiprina serotonino veikimą. Viena serotonino molekulė jungiasi tik prie vieno receptoriaus, o reaguojant į tai ląstelės viduje sintetinami šimtai ciklinių AMP molekulių.

Būtent ši maža molekulė yra būtina atminties formavimuisi. Ciklinis AMP veikia kitus fermentus. Pavyzdžiui, sinaptinių ryšių prisiminimo ir stiprinimo atveju tai yra proteinkinazė A, kuri pakeičia kalcio kanalo molekulę neurono membranoje. Dėl šios priežasties kalcio jonai pradeda aktyviai patekti į ląstelę. Padidėja elektrinis potencialas nervų galūnėse. Pakanka vieno nervinio impulso, kad išsiskirtų daug daugiau glutamato ir sužadinimas būtų perduotas motoriniam neuronui.


Žmonės turi daugiau nei šimtą milijardų neuronų. Kiekvienas neuronas susideda iš kūno ir procesų – dažniausiai vieno ilgo aksono ir kelių trumpų šakotų dendritų. Šių procesų dėka neuronai susisiekia vienas su kitu ir sudaro tinklus bei apskritimus, kuriais cirkuliuoja nerviniai impulsai. Visą gyvenimą žmogaus smegenys praranda neuronus. Tokia ląstelių mirtis yra genetiškai užprogramuota, tačiau skirtingai nei kitų audinių ląstelės, neuronai nesugeba dalytis. Tokiu atveju veikia kitoks mechanizmas: žuvusių nervinių ląstelių funkcijas perima jų „kolegos“, kurios didėja ir formuoja naujus ryšius, kompensuojančius negyvos ląstelės neveiklumą.

Remiantis populiariu įsitikinimu, nervų ląstelės neatsinaujina. Tačiau tai netiesa: neuronai – nervų sistemos ląstelės – iš tiesų negali dalytis kaip kitų audinių ląstelės, tačiau atsiranda ir vystosi net suaugusio žmogaus smegenyse. Be to, neuronai sugeba atkurti prarastus procesus ir kontaktus su kitomis ląstelėmis.
Žmogaus nervų sistema susideda iš centrinės ir periferinės dalies. Centrinė dalis apima smegenis ir nugaros smegenis. Smegenyse yra didžiausia neuronų kolekcija. Iš kiekvieno kūno tęsiasi daugybė procesų, kurie sudaro ryšius su kaimyniniais neuronais. Periferinę dalį sudaro stuburo, vegetaciniai ir kaukolės mazgai, nervai ir nervų galūnės, kurios užtikrina nervinių impulsų laidumą galūnėms, vidaus organams ir audiniams. Sveikoje būsenoje nervų sistema yra gerai koordinuotas mechanizmas, jei viena iš sudėtingos grandinės grandžių neatlieka savo funkcijų, kenčia visas kūnas. Pavyzdžiui, stiprus smegenų pažeidimas po insulto, Parkinsono liga, Alzheimerio liga lemia pagreitintą neuronų mirtį. Jau kelis dešimtmečius mokslininkai bandė suprasti, ar įmanoma paskatinti prarastų nervų ląstelių atstatymą.

Ir vis dėlto jie atsinaujina

Pirmosios mokslinės publikacijos, patvirtinančios naujų neuronų gimimą suaugusių žinduolių smegenyse, priklauso amerikiečių tyrinėtojui Josephui Altmanui. 1962 metais žurnalas „Science“ paskelbė jo straipsnį „Ar suaugusių žinduolių smegenyse susidaro nauji neuronai?“, kuriame Altmanas kalbėjo apie savo eksperimento rezultatus. Elektros srovės pagalba jis sunaikino vieną iš žiurkės smegenų struktūrų (šoninį geniculate kūną) ir įnešė ten radioaktyvią medžiagą, kuri prasiskverbia į naujas ląsteles. Po kelių mėnesių Altmanas atrado naujus radioaktyvius neuronus talamuose ir smegenų žievėje. Vėlesniais metais Altmanas paskelbė dar keletą straipsnių, įrodančių neurogenezės egzistavimą smegenyse. Pavyzdžiui, 1965 metais jo straipsnis buvo paskelbtas žurnale „Nature“. Nepaisant to, Altmanas turėjo daug priešininkų mokslo bendruomenėje, tik po kelių dešimtmečių, 1990-aisiais, jo darbai buvo pripažinti, o naujų neuronų gimimo fenomenas – neurogenezė – tapo viena žaviausių neurofiziologijos sričių.
Šiandien jau žinoma, kad neuronai gali atsirasti suaugusio žinduolio smegenyse iš vadinamųjų neuronų kamieninių ląstelių. Iki šiol buvo nustatyta, kad tai vyksta trijose smegenų srityse: hipokampo dantytoje, subventrikulinėje srityje (smegenų šoninių skilvelių šoninėse sienelėse) ir smegenėlių žievėje. Smegenėlėse neurogenezė yra aktyviausia. Ši smegenų sritis yra atsakinga už informacijos apie nesąmoningus automatizuotus įgūdžius įgijimą ir saugojimą – pavyzdžiui, mokydamiesi šokti, palaipsniui nustojame galvoti apie judesius, juos atliekame automatiškai; informacija apie šias pas yra saugoma smegenyse. Ko gero, labiausiai tyrėjus domina neurogenezė dantytajame žiede. Čia gimsta mūsų emocijos, saugoma ir apdorojama erdvinė informacija. Iki šiol nepavyko išsiaiškinti, kaip naujai susiformavę neuronai veikia jau susiformavusius prisiminimus ir sąveikauja su subrendusiomis šios smegenų dalies ląstelėmis.

Eksperimentai su žiurkėmis įvairaus dizaino labirintuose padeda mokslininkams suprasti, kas vyksta su naujais neuronais smegenyse ir kaip jie įsilieja į gerai funkcionuojantį jau esamų nervų sistemos ląstelių darbą.

Labirintas atminimui

Siekiant suprasti, kaip nauji neuronai sąveikauja su senaisiais, Moriso vandens labirinte aktyviai tiriamas gyvūnų mokymosi procesas. Eksperimento metu gyvūnas patalpinamas į 1,2–1,5 m skersmens, 60 cm gylio baseiną, kurio sienelės skiriasi, tuo tarpu tam tikrame baseino taške po vandeniu yra paslėpta kelių milimetrų platforma. Į vandenį panirusi laboratorinė žiurkė linkusi greitai pajusti tvirtą žemę po kojomis. Plaukdamas baseine gyvūnas sužino, kur yra platforma, o kitą kartą ją suranda greičiau.
Treniruojant žiurkes Moriso vandens labirinte buvo galima įrodyti, kad erdvinės atminties formavimasis lemia jauniausių neuronų mirtį, tačiau aktyviai palaiko ląstelių, kurios susiformavo likus maždaug savaitei iki eksperimento, t.y. atminties formavimosi procesas, reguliuojamas naujų neuronų tūris. Tuo pačiu metu naujų neuronų atsiradimas suteikia galimybę formuotis naujiems prisiminimams. Priešingu atveju gyvūnai ir žmonės negalėtų prisitaikyti prie besikeičiančių aplinkos sąlygų.
Pastebėta, kad susidūrus su pažįstamais objektais hipokampe suaktyvėja skirtingos neuronų grupės. Matyt, kiekviena tokių neuronų grupė turi konkretaus įvykio ar vietos atmintį. Be to, gyvenimas įvairioje aplinkoje stimuliuoja neurogenezę hipokampe: pelės, gyvenančios narvuose su žaislais ir labirintais, turi daugiau naujai susiformavusių neuronų hipokampe nei jų giminaičiai iš standartinių tuščių narvų.
Pastebėtina, kad neurogenezė aktyviai vyksta tik tose smegenų srityse, kurios yra tiesiogiai atsakingos už fizinį išlikimą: orientaciją pagal kvapą, orientaciją erdvėje ir už motorinės atminties formavimąsi. Abstraktaus mąstymo mokymas vyksta aktyviai jaunystėje, kai smegenys dar tik auga ir neurogenezė veikia visas sritis. Tačiau sulaukus brandos, psichinės funkcijos vystosi dėl neuronų kontaktų pertvarkymo, bet ne dėl naujų ląstelių atsiradimo.
Nepaisant kelių nesėkmingų bandymų, iki tol nežinomų neurogenezės židinių suaugusiųjų smegenyse paieška tęsiasi. Ši kryptis laikoma aktualia ne tik fundamentiniam mokslui, bet ir taikomiesiems tyrimams. Daugelis centrinės nervų sistemos ligų yra susijusios su tam tikros smegenų neuronų grupės praradimu. Jei pavyktų išauginti jiems pakaitalą, būtų nugalėta Parkinsono liga, daugelis Alzheimerio ligos apraiškų, neigiamos epilepsijos ar insulto pasekmės.

Smegenų pleistrai

Kitas įdomus metodas, kurį savo tyrimuose taiko neurologai – embrioninių kamieninių ląstelių implantavimas į suaugusio gyvūno smegenis, siekiant atkurti prarastas funkcijas. Kol kas tokie eksperimentai veda prie įvesto audinio ar ląstelių atmetimo dėl stipraus imuninio atsako, tačiau kai kuriais atvejais kamieninėms ląstelėms įsišaknijus, jos išsivysto į glialines ląsteles (lydintį audinį), o visai ne į neuronus. Net jei ateityje neurogenezę bus galima suaktyvinti bet kurioje smegenų srityje, neaišku, kaip naujai susiformavę neuronai užmegs ryšius jau susiformavusiame nervinių ląstelių tinkle ir ar iš viso galės tai padaryti. Jei hipokampas yra pasiruošęs tokiam procesui, tai naujų neuronų atsiradimas kitose smegenų srityse gali sutrikdyti per daugelį metų susikurtus tinklus; vietoj laukiamos naudos galbūt bus padaryta tik žala. Nepaisant to, mokslininkai ir toliau aktyviai tiria neurogenezės galimybes kitose smegenų dalyse.


Paveikslėlyje parodytas naujų neuronų susidarymo procesas suaugusio žinduolių hipokampe, kai jis veikiamas mažomis radiacijos dozėmis. Nauji neuronai yra raudoni, glia yra žali.

Visai neseniai, 2010 m. vasarį, grupė Kanados mokslininkų iš Toronto ir Vaterlo universitetų paskelbė eksperimentų, naudojant ciklosporiną A kaip neurogenezės stimuliatorių, rezultatus. Nustatyta, kad ciklosporinas A ląstelių kultūroje padidina augimą ir ląstelių skaičių vienoje kolonijoje, o šios medžiagos skyrimas suaugusioms pelėms padidino neuronų kamieninių ląstelių skaičių smegenyse.
Kartu su dirbtinėmis medžiagomis tiriamos ir endogeninių molekulių, galinčių sustiprinti neurogenezę, savybės. Didžiausio dėmesio čia nusipelno neurotrofiniai veiksniai, kuriuos gamina gyvūnų kūnas. Tai yra nervų augimo faktorius (NGF), smegenų kilmės neurotrofinis faktorius (BDNF), neurotrofinai-1, -3 ir -4.
Neurotrofiniai faktoriai priklauso baltymų grupei, kuri palaiko nervinių ląstelių augimą, vystymąsi ir išlikimą. Jei neurotrofinis faktorius patenka į pažeistą smegenų sritį, neuronų mirtis gali būti žymiai sulėtinti ir išlaikyti jų gyvybinę veiklą. Nors neurotrofiniai faktoriai ir nepajėgūs suaktyvinti naujų nervinių ląstelių atsiradimo smegenyse, jie turi unikalią savybę – aktyvina nervinių ląstelių procesų (aksonų) atkūrimą po pažeidimo ar praradimo. Kai kurių aksonų ilgis siekia metrą, o būtent aksonai perduoda nervinius impulsus iš smegenų į mūsų galūnes, vidaus organus ir audinius. Šių takų vientisumą trikdo stuburo lūžiai ir slankstelių poslinkis. Aksonų regeneracija yra viltis tokiais atvejais atgauti gebėjimą judinti rankas ir kojas.

Daigai ir ūgliai

Pirmieji darbai, įrodantys aksonų regeneracijos galimybę, buvo paskelbti 1981 m. Tada žurnale „Science“ pasirodė straipsnis, kuris įrodė, kad toks regeneravimas yra įmanomas. Paprastai aksonų regeneracijai trukdo kelios priežastys, tačiau pašalinus kliūtį aksonai aktyviai dygsta ir vietoj prarastų kontaktų sukuria naujus. Prasidėjus aksonų regeneracijos tyrimams, medicinoje atsivėrė nauja era, dabar nugaros smegenų pažeidimus patyrę žmonės turi vilties, kad motorinius gebėjimus pavyks atkurti. Šie tyrimai sulaukė didelio palaikymo, ir ne tik iš įvairių tyrimų centrų. Taip pagrindinį vaidmenį filme „Supermenas“ atlikęs ir po stuburo lūžio neįgalus tapęs žinomas aktorius Christopheris Reeve'as su žmona įkūrė fondą tokiems tyrimams remti – Christopherio ir Danos Reeve'ų paralyžiaus fondą.


Naujausi neurologų tyrimai suteikia tam tikrą viltį neįgaliesiems, sėdintiems neįgaliųjų vežimėliuose dėl nervų sistemos pažeidimo.

Pagrindinė kliūtis aksonų regeneracijai yra rando audinio susidarymas, kuris atskiria nugaros smegenų ar periferinių nervų pažeidimus nuo aplinkinių ląstelių. Manoma, kad toks randas gelbsti šalia esančias vietas nuo galimo toksinų prasiskverbimo iš pažeistos vietos. Dėl to aksonai negali prasibrauti pro randą. Įrodyta, kad rando audinio pagrindas yra baltyminiai glikanai (chondroitino sulfatas).
1998 metais Floridos universiteto smegenų instituto profesoriaus Davido Muiro laboratorijoje atlikti tyrimai parodė, kad naudojant bakterinį fermentą chondroitinazę ABC įmanoma suskaidyti baltymų glikanus. Tačiau net pašalinus mechaninę kliūtį, aksonų augimas vis tiek sulėtėja. Faktas yra tas, kad pažeidimo vietoje yra medžiagų, trukdančių atsinaujinti, pavyzdžiui, MAG, OMgp, Nogo. Jei juos užblokuosite, galite žymiai padidinti regeneraciją.
Galiausiai, norint sėkmingai augti aksonuose, svarbu išlaikyti aukštą neurotrofinių veiksnių lygį. Nepaisant to, kad neurotrofinai teigiamai veikia nervų sistemos regeneraciją, klinikiniai tyrimai atskleidė reikšmingą šalutinį poveikį, pavyzdžiui, svorio kritimą, apetitą, pykinimą ir psichologines problemas. Siekiant sustiprinti regeneraciją, kamienines ląsteles galima suleisti į pažeidimo vietą, tačiau yra įrodymų, kad kamieninių ląstelių implantavimas į nugaros smegenis gali išprovokuoti navikų atsiradimą.
Net jei aksonas išaugo ir tapo pajėgus atlikti nervinius impulsus, tai nereiškia, kad galūnės pradės normaliai funkcionuoti. Kad tai įvyktų, tarp nervinių ląstelių aksonų ir raumenų skaidulų būtina turėti daug kontaktų (sinapsių), kurie pajudina žmogaus kūną. Tokių kontaktų atkūrimas užtrunka ilgai. Žinoma, atsigavimą galima paspartinti, jei atliekate specialius fizinius pratimus, tačiau per kelis mėnesius ar net metus neįmanoma visiškai atkurti dešimtmečius, nuo pat pirmos žmogaus gimimo dienos, susiformavusio nervų kontaktų vaizdo. gyvenimą. Tokių kontaktų skaičius nesuskaičiuojamas, tikriausiai palyginamas su žvaigždžių skaičiumi visatoje.
Tačiau yra ir teigiamas dalykas – juk pastaraisiais metais mums pavyko atsispirti nuo žemės, dabar bent jau aišku, kokiais būdais galima bandyti paspartinti neuroregeneraciją.