To je sistem tkiva i organa izgrađen od nervnog tkiva. Ističe:

Centralna regija: mozak i kičmena moždina

Periferni: autonomni i senzorni gangliji, periferni živci, nervni završeci.

Postoji i podjela na:

Somatski (životinjski, cerebrospinalni) odjel;

Vegetativni (autonomni) odjel: simpatički i parasimpatički dio.

Nervni sistem formiraju sljedeći embrionalni izvori: neuralna cijev, neuralni greben (ganglijska ploča) i embrionalni plakodi. Elementi tkiva membrane su mezenhimski derivati. U fazi zatvaranja neuropora, prednji kraj cijevi se značajno širi, bočni zidovi se zadebljaju, formirajući začetke tri cerebralne vezikule. Kranijalno ležeći mjehur formira prednji mozak, srednji mjehur formira srednji mozak, a stražnji (romboidni) mozak se razvija iz treće bešike, koja prelazi u anlage kičmene moždine. Ubrzo nakon toga, neuralna cijev se savija gotovo pod pravim uglom, te se kroz sužene brazde prva mjehura dijeli na završni i srednji dio, a treća moždana mjehura na produženu moždinu i stražnje dijelove mozga. Derivati ​​srednjih i stražnjih cerebralnih vezikula čine moždano deblo i drevne su formacije; zadržavaju segmentalni princip strukture, koji nestaje u derivatima diencefalona i telencefalona. U potonjem su koncentrisane integrativne funkcije. Tako nastaje pet dijelova mozga: završni i diencefalon, srednji, duguljasta moždina i zadnji mozak (kod ljudi se to događa otprilike na kraju 4. sedmice embrionalnog razvoja). Telencefalon čini dvije hemisfere velikog mozga.

U embrionalnoj histo- i organogenezi nervnog sistema, razvoj različitih delova mozga odvija se različitom brzinom (heterohrono). Ranije se formiraju kaudalni dijelovi centralnog nervnog sistema (kičmena moždina, moždano stablo); vrijeme konačnog formiranja moždanih struktura uvelike varira. U brojnim dijelovima mozga to se događa nakon rođenja (mali mozak, hipokampus, olfaktorna lukovica); u svakom dijelu mozga postoje prostorno-vremenski gradijenti u formiranju neuronskih populacija koje formiraju jedinstvenu strukturu nervnog centra.

Kičmena moždina je dio središnjeg nervnog sistema, u čijoj su strukturi najjasnije očuvane karakteristike embrionalnih faza razvoja mozga kralježnjaka: cjevasta priroda strukture i segmentacija. U bočnim dijelovima neuralne cijevi, masa ćelija se brzo povećava, dok se njeni dorzalni i ventralni dijelovi ne povećavaju u volumenu i zadržavaju svoj ependimalni karakter. Zadebljani bočni zidovi neuralne cijevi podijeljeni su uzdužnim žlijebom na dorzalnu - alarnu i ventralnu - glavnu ploču. U ovoj fazi razvoja mogu se razlikovati tri zone u bočnim zidovima neuralne cijevi: ependim koji oblaže središnji kanal, srednja (sloj plašta) i marginalna (marginalni veo). Siva tvar kičmene moždine se potom razvija iz sloja plašta, a njena bijela tvar se razvija iz rubnog vela. Neuroblasti prednjih stubova diferenciraju se u motorne neurone (motorne neurone) jezgara prednjih rogova. Njihovi aksoni izlaze iz kičmene moždine i formiraju prednje korijene kičmenih živaca. U stražnjim stupovima i međuzoni razvijaju se različita jezgra interkalarnih (asocijativnih) stanica. Njihovi aksoni, ulazeći u bijelu tvar kičmene moždine, dio su različitih provodnih snopova. Stražnji rogovi uključuju centralne procese senzornih neurona kičmenih čvorova.

Istovremeno sa razvojem kičmene moždine polažu se kičmeni i periferni čvorovi autonomnog nervnog sistema. Početni materijal za njih su elementi matičnih ćelija neuralnog grebena, koji se divergentnom diferencijacijom razvijaju u neuroblastičkom i glioblastičnom pravcu. Dio ćelija neuralnog grebena migrira na periferiju do mjesta lokalizacije čvorova autonomnog nervnog sistema, paraganglija, neuroendokrinih ćelija APUD serije i hromafinskog tkiva.

Periferni nervni sistem.

Periferni nervni sistem kombinuje periferne nervne čvorove, stabla i završetke.

Nervni ganglije (čvorovi) - strukture formirane od nakupina neurona izvan centralnog nervnog sistema - dijele se na osjetljive i autonomne (vegetativne). Senzorne ganglije sadrže pseudounipolarne ili bipolarne (u spiralnim i vestibularnim ganglijima) aferentne neurone i nalaze se uglavnom duž stražnjih korijena kičmene moždine (osjetni čvorovi kičmenih živaca) i nekih kranijalnih nerava. Osjetne ganglije kičmenih živaca su vretenaste i prekrivene kapsulom od gustog vlaknastog vezivnog tkiva. Na periferiji ganglija nalaze se guste nakupine tijela pseudounipolarnih neurona, a središnji dio zauzimaju njihovi procesi i tanki slojevi endoneurijuma koji se nalaze između njih, noseći žile. Autonomne nervne ganglije formirane su nakupinama multipolarnih neurona, na kojima brojne sinapse formiraju preganglijska vlakna - procese neurona čija tijela leže u CNS-u.

Nerve. Izgradnja i regeneracija. Spinalni gangliji. Morfofunkcionalne karakteristike.

Nervi (nervna stabla) povezuju nervne centre mozga i kičmene moždine sa receptorima i radnim organima. Sastoje se od snopova mijeliniziranih i nemijeliniziranih vlakana, koja su ujedinjena komponentama vezivnog tkiva (ljuske): endoneurium, perineurium i epineurium. Većina nerava je mješovita, tj. uključuju aferentna i eferentna vlakna.

Endoneurijum - tanki slojevi labavog vlaknastog vezivnog tkiva sa malim krvnim sudovima koji okružuju pojedina nervna vlakna i povezuju ih u jedan snop. Perineurium je ovojnica koja prekriva svaki snop nervnih vlakana izvana i proteže pregrade duboko u snop. Ima lamelarnu strukturu i slike koncentričnih slojeva spljoštenih ćelija nalik fibroblastima povezanih gustim i prorezanim spojevima. Između slojeva ćelija u prostorima ispunjenim tečnošću nalaze se komponente bazalne membrane i longitudinalno orijentisana kolagena vlakna. Epineurijum je vanjski omotač živca koji povezuje snopove nervnih vlakana zajedno. Sastoji se od gustog vlaknastog vezivnog tkiva koje sadrži masne ćelije, krvne i limfne sudove.

Kičmena moždina. Morfofunkcionalne karakteristike. Razvoj. Struktura sive i bijele tvari. nervni sastav.

Kičmena moždina se sastoji od dvije simetrične polovine, odvojene jedna od druge sprijeda dubokom središnjom pukotinom, a iza septuma vezivnog tkiva. Unutrašnji dio organa je tamniji - to je njegova siva tvar. Na periferiji kičmene moždine nalazi se svjetlija bijela tvar. Siva tvar kičmene moždine sastoji se od tijela neurona, nemijeliniziranih i tankih mijeliniziranih vlakana i neuroglije. Glavna komponenta sive tvari, koja je razlikuje od bijele, su multipolarni neuroni. Izbočine sive tvari nazivaju se rogovi. Postoje prednji, ili ventralni, stražnji ili dorzalni, i bočni, ili bočni, rogovi. Tokom razvoja kičmene moždine, neuroni se formiraju iz neuralne cijevi, grupirani u 10 slojeva, ili u pločama. Karakteristika osobe

sljedeća arhitektonika navedenih ploča: ploče I-V odgovaraju stražnjim rogovima, ploče VI-VII - međuzoni, ploče VIII-IX - prednjim rogovima, ploča X - zoni blizu centralnog kanala. Siva tvar mozga sastoji se od tri tipa multipolarnih neurona. Prvi tip neurona je filogenetski stariji i karakterizira ga nekoliko dugih, ravnih i slabo razgranatih dendrita (izodendritski tip). Drugi tip neurona ima veliki broj snažno razgranatih dendrita koji se prepliću, formirajući "zaplete" (idiodendritski tip). Treći tip neurona, po stepenu razvijenosti dendrita, zauzima srednju poziciju između prvog i drugog tipa. Bijela tvar kičmene moždine je skup longitudinalno orijentiranih pretežno mijeliniziranih vlakana. Snopovi nervnih vlakana koji komuniciraju između različitih delova nervnog sistema nazivaju se putevi kičmene moždine.

Mozak. Izvori razvoja. Opće morfofunkcionalne karakteristike moždanih hemisfera. Neuronska organizacija moždanih hemisfera. Cito- i mijeloarhitektonika korteksa velikog mozga. Starosne promjene u korteksu.

U mozgu se razlikuju siva i bijela tvar, ali je distribucija ove dvije komponente ovdje mnogo složenija nego u leđnoj moždini. Većina sive tvari mozga nalazi se na površini velikog mozga i u malom mozgu, formirajući njihov korteks. Manji dio čini brojne jezgre moždanog stabla.

Struktura. Moždani korteks je predstavljen slojem sive tvari. Najjače je razvijen u prednjem centralnom girusu. Obilje brazdi i uvijena značajno povećava površinu ​​​​siva tvar mozga.. Njeni različiti dijelovi, koji se međusobno razlikuju po nekim karakteristikama lokacije i strukture ćelija (citoarhitektonika), lokaciji vlakana (mijeloarhitektonika) i funkcionalni značaj, nazivaju se polja. Oni su mjesta više analize i sinteze nervnih impulsa. oštro definisana

ne postoje granice između njih. Korteks se odlikuje rasporedom ćelija i vlakana u slojevima. Razvoj ljudske moždane kore (neokorteksa) u embriogenezi odvija se iz ventrikularne germinalne zone telencefalona, ​​gdje se nalaze slabo specijalizirane proliferirajuće stanice. Neokortikalni neurociti se razlikuju od ovih ćelija. U tom slučaju, stanice gube svoju sposobnost podjele i migriraju na novu kortikalnu ploču. Prvo, neurociti budućih slojeva I i VI ulaze u kortikalnu ploču, tj. najpovršniji i najdublji slojevi korteksa. Zatim se u njega ugrađuju neuroni slojeva V, IV, III i II u smjeru iznutra i prema van. Ovaj proces se provodi zbog formiranja ćelija u malim područjima ventrikularne zone u različitim periodima embriogeneze (heterohrono). U svakom od ovih područja formiraju se grupe neurona, nizajući se uzastopno duž jednog ili više vlakana.

radijalna glija u obliku stuba.

Citoarhitektonika moždane kore. Multipolarni neuroni korteksa su vrlo raznolikog oblika. Među njima su piramidalni, zvjezdasti, fusiformni, arahnidni i horizontalni neuroni. Neuroni korteksa nalaze se u neoštrim slojevima. Svaki sloj karakterizira dominacija bilo koje vrste ćelije. U motornoj zoni korteksa razlikuje se 6 glavnih slojeva: I - molekularni, II - spoljašnji granularni, III - nuramidni neuroni, IV - unutrašnji granularni, V - ganglionski, VI - sloj polimorfnih ćelija. Molekularni sloj korteksa sadrži mali broj malih asocijativnih ćelija u obliku vretena. Njihovi neuriti idu paralelno s površinom mozga kao dio tangencijalnog pleksusa nervnih vlakana molekularnog sloja. Vanjski granularni sloj formiraju mali neuroni zaobljenog, uglatog i piramidalnog oblika, te zvjezdasti neurociti. Dendriti ovih ćelija uzdižu se u molekularni sloj. Neuriti ili idu u bijelu tvar, ili, formirajući lukove, također ulaze u tangencijalni pleksus vlakana molekularnog sloja. Najširi sloj kore velikog mozga je piramidalni. Od vrha piramidalne ćelije polazi glavni dendrit, koji se nalazi u molekularnom sloju. Neurit piramidalne ćelije uvijek odstupa od svoje baze. Unutrašnji granularni sloj formiraju mali zvjezdasti neuroni. Sastoji se od velikog broja horizontalnih vlakana. Ganglijski sloj korteksa formiraju velike piramide, a područje precentralnog girusa sadrži gigantske piramide.

Sloj polimorfnih ćelija formiraju neuroni različitih oblika.

Mijeloarhitektonika korteksa. Među nervnim vlaknima kore velikog mozga razlikuju se asocijativna vlakna koja povezuju pojedine dijelove korteksa jedne hemisfere, komisuralna vlakna koja povezuju korteks različitih hemisfera i projekciona vlakna, aferentna i eferentna, koja povezuju korteks sa jezgra donjih dijelova centralne

nervni sistem.

Promjene u godinama. U 1. godini života uočava se tipizacija oblika piramidalnih i zvjezdastih neurona, njihovo povećanje, razvoj dendritskih i aksonskih arborizacija, te intraansambl veze po vertikali. Do treće godine u ansamblima se otkrivaju "ugniježđene" grupe neurona, jasnije formirani vertikalni dendritski snopovi i snopovi blistavih vlakana. Do 5-6 godina, neuronski polimorfizam se povećava; sistem intra-ansambl veza duž horizontale postaje složeniji zbog rasta u dužinu i grananja lateralnih i bazalnih dendrita piramidalnih neurona i razvoja lateralnih terminala njihovih apikalnih dendrita. Do 9-10 godine se povećavaju ćelijske grupe, struktura neurona kratkih aksona postaje znatno složenija, a mreža kolaterala aksona svih oblika interneurona se širi. Do 12-14 godina starosti, specijalizovani oblici piramidalnih neurona su jasno označeni u ansamblima, svi tipovi interneurona dostižu visok nivo diferencijacije. Do 18. godine ansamblska organizacija korteksa, u smislu glavnih parametara njegove arhitektonike, dostiže nivo kao kod odraslih.

Mali mozak. Struktura i morfofunkcionalne karakteristike. Neuronski sastav korteksa malog mozga, gliociti. Interneuronske veze.

Mali mozak. To je centralni organ ravnoteže i koordinacije pokreta. Povezan je sa moždanim stablom aferentnim i eferentnim provodnim snopićima, koji zajedno tvore tri para cerebelarnih pedunula. Na površini malog mozga ima mnogo zavoja i žljebova, koji značajno povećavaju njegovu površinu. Na rezu se stvaraju brazde i zavoji

karakteristična za sliku malog mozga "drveta života". Najveći dio sive tvari u malom mozgu nalazi se na površini i čini njegov korteks. Manji dio sive tvari leži duboko u bijeloj tvari u obliku centralnih jezgara. U sredini svakog girusa nalazi se tanak sloj

bijele tvari, prekrivene slojem sive tvari - kore. U korteksu malog mozga razlikuju se tri sloja: vanjski je molekularni sloj, srednji je ganglionski sloj, odnosno sloj kruškolikih neurona, a unutrašnji je granularni. Ganglijski sloj sadrži neurone u obliku kruške. Imaju neurite koji, napuštajući cerebelarni korteks, čine početnu kariku njegovog eferentnog

kočnice. Iz kruškolikog tijela u molekularni sloj se protežu 2-3 dendrita, koji prodiru u cijelu debljinu molekularnog sloja. Iz baze tijela ovih stanica odlaze neuriti, prolazeći kroz granularni sloj kore malog mozga u bijelu tvar i završavajući na ćelijama jezgara malog mozga. Molekularni sloj sadrži dvije glavne vrste neurona: košaraste i zvjezdaste. Basket neuroni se nalaze u donjoj trećini molekularnog sloja. Njihovi tanki dugi dendriti granaju se uglavnom u ravnini koja se nalazi poprečno na girus. Dugi neuriti ćelija uvijek prolaze preko girusa i paralelno s površinom iznad neurona u obliku kruške. Zvjezdasti neuroni leže iznad ćelija korpe i postoje dva tipa. Mali zvjezdasti neuroni opremljeni su tankim kratkim dendritima i slabo razgranatim neuritima koji formiraju sinapse. Veliki zvezdasti neuroni imaju dugačke i visoko razgranate dendrite i neurite. zrnasti sloj. Prvi tip ćelija u ovom sloju može se smatrati granularnim neuronima ili granularnim ćelijama. Ćelija ima 3-4 kratka dendrita,

završava u istom sloju sa završnim granama u obliku ptičje šape. Neuriti ćelija granula prelaze u molekularni sloj i u njemu se dijele na dvije grane, orijentirane paralelno s površinom korteksa duž vijuga malog mozga. Drugi tip ćelija u granularnom sloju malog mozga su inhibitorni veliki zvjezdasti neuroni. Postoje dvije vrste takvih ćelija: sa kratkim i dugim neuritima. Neuroni sa kratkim neuritima leže blizu ganglionskog sloja. Njihovi razgranati dendriti šire se u molekularnom sloju i formiraju sinapse sa paralelnim vlaknima - aksonima granularnih ćelija. Neuriti se šalju u granularni sloj do glomerula malog mozga i završavaju u sinapsama na terminalnim granama dendrita ćelija granula.

Nekoliko zvjezdastih neurona s dugim neuritima ima dendrite i neurite koji se obilno granaju u granularnom sloju, protežući se u bijelu tvar. Treća vrsta ćelija su horizontalne ćelije u obliku vretena. Imaju malo izduženo tijelo, iz kojeg se pružaju dugi horizontalni dendriti u oba smjera, završavajući ganglionskim i granularnim slojevima. Neuriti ovih ćelija daju kolaterale granularnom sloju i idu u

bijele tvari. Gliociti. Kora malog mozga sadrži različite glijalne elemente. Zrnati sloj sadrži fibrozne i protoplazmatske astrocite. Pedunci fibroznih astrocitnih procesa formiraju perivaskularne membrane. Svi slojevi u malom mozgu sadrže oligodendrocite. Zrnasti sloj i bijela tvar malog mozga posebno su bogati ovim stanicama. Glijalne ćelije s tamnim jezgrima leže u ganglijskom sloju između neurona u obliku kruške. Procesi ovih ćelija šalju se na površinu korteksa i formiraju glijalna vlakna molekularnog sloja malog mozga. Interneuronske veze. Aferentna vlakna koja ulaze u korteks malog mozga predstavljena su sa dva tipa - mahovinastim i takozvanim penjajućim vlaknima. Mahovina vlakna idu u sklopu maslinasto-cerebelarnog i cerebelopontinskog trakta i indirektno kroz granularne ćelije imaju uzbudljiv učinak na kruškolike ćelije.

Vlakna koja se penju ulaze u korteks malog mozga, očigledno, duž dorzalno-cerebelarnih i vestibulocerebelarnih puteva. Oni prelaze granularni sloj, graniče se s neuronima u obliku kruške i šire se duž njihovih dendrita, završavajući na njihovoj površini sinapsama. Vlakna koja se penju prenose ekscitaciju direktno na piriformne neurone.

Autonomni (vegetativni) nervni sistem. Opće morfofunkcionalne karakteristike. Odeljenja. Struktura ekstramuralnih i intramuralnih ganglija.

ANS se dijeli na simpatikus i parasimpatikus. Oba sistema istovremeno učestvuju u inervaciji organa i imaju suprotan efekat na njih. Sastoji se od centralnih dijelova, predstavljenih jezgrima sive tvari mozga i kičmene moždine, i perifernih: nervnih stabala, čvorova (ganglia) i pleksusa.

Zbog svoje visoke autonomije, složenosti organizacije i karakteristika metabolizma medijatora, intramuralne ganglije i putevi povezani s njima izdvajaju se u samostalan metasimpatički odjel autonomnog NS-a. Postoje tri vrste neurona:

Eferentni neuroni dugih aksona (ćelije Dogel tipa I) sa kratkim dendritima i dugim aksonom koji se proteže izvan čvora do ćelija radnog organa, na kojima formira motorne ili sekretorne završetke.

Jednaki aferentni neuroni (Dogelove ćelije tipa II) sadrže dugačke dendrite i akson koji se proteže izvan ovog ganglija u susjedne i formira sinapse na stanicama tipa I i III. Oni su dio lokalnih refleksnih lukova kao receptorska veza, koji su zatvoreni bez da nervni impuls uđe u centralni nervni sistem.

Asocijativne ćelije (tip III Dogel ćelije) su lokalni interkalarni neuroni koji povezuju nekoliko ćelija tipa I i II sa svojim procesima. Dendriti ovih ćelija ne idu dalje od čvora, a aksoni idu u druge čvorove, formirajući sinapse na ćelijama tipa I.

Kičmena moždina je najstarija formacija centralnog nervnog sistema; prvi put se pojavljuje u lanceti

Karakteristična karakteristika organizacije kičmene moždine je periodičnost njene strukture u obliku segmenata sa ulazima u obliku stražnjih korijena, ćelijskom masom neurona (siva tvar) i izlazima u obliku prednjih korijena.

Ljudska kičmena moždina ima 31-33 segmenta: 8 cervikalnih, 12 torakalnih, 5 lumbalnih, 5 sakralnih, 1-3 kokcigealna.

Morfološke granice između segmenata kičmene moždine ne postoje. Svaki segment inervira tri metamera tijela kroz svoje korijene i također prima informacije od tri metamera tijela. Kao rezultat toga, svaki metamer tijela je inerviran sa tri segmenta i prenosi signale u tri segmenta kičmene moždine.

Stražnji korijeni su aferentni, senzorni, centripetalni, a prednji korijeni su eferentni, motorni, centrifugalni (Bell-Magendie zakon).

Aferentni ulazi u kičmenu moždinu organiziraju aksoni kičmenih ganglija, koji leže izvan kičmene moždine, i aksoni simpatičkog i parasimpatičkog odjela autonomnog nervnog sistema.

Prvu grupu aferentnih ulaza kičmene moždine čine senzorna vlakna koja dolaze iz mišićnih receptora, receptora tetiva, periosta i zglobnih membrana. Ova grupa receptora čini početak takozvane proprioceptivne osjetljivosti.

Druga grupa aferentnih ulaza kičmene moždine počinje od kožnih receptora: bol, temperatura, taktilni, pritisak.

Treću grupu aferentnih ulaza kičmene moždine predstavljaju vlakna iz visceralnih organa, to je viscero-receptivni sistem.

Eferentni (motorni) neuroni nalaze se u prednjim rogovima kičmene moždine, a njihova vlakna inerviraju čitave skeletne mišiće.

Osobine neuronske organizacije kičmene moždine

Neuroni kičmene moždine formiraju njenu sivu tvar u obliku simetrično smještenih dva prednja i dva stražnja roga. jezgra, izdužena po dužini kičmene moždine, a na poprečnom presjeku nalaze se u obliku slova H. U torakalnom dijelu kičmena moždina ima, pored navedenih, i bočne rogove.

Stražnji rogovi obavljaju uglavnom senzorne funkcije; signali se prenose od njih do gornjih centara, do struktura suprotne strane ili do prednjih rogova kičmene moždine.

U prednjim rogovima su neuroni koji daju svoje aksone mišićima. Svi silazni putevi centralnog nervnog sistema koji izazivaju motoričke reakcije završavaju se na neuronima prednjih rogova. S tim u vezi, Sherington ih je nazvao "zajedničkim konačnim putem".

U bočnim rogovima, počevši od 1. torakalnog segmenta kičmene moždine pa do prvih lumbalnih segmenata, nalaze se neuroni simpatičkog, au sakralnom - parasimpatičkog odjela autonomnog nervnog sistema.

Ljudska kičmena moždina sadrži oko 13 miliona neurona, od kojih su 3% motorni neuroni, a 97% interkalarni. Funkcionalno, neuroni kičmene moždine mogu se podijeliti u 4 glavne grupe:

1) motorni neuroni, ili motor, - ćelije prednjih rogova, čiji aksoni formiraju prednje korijene;

2) interneuroni - neuroni koji primaju informacije iz kičmenih ganglija i nalaze se u zadnjim rogovima. Ovi neuroni reaguju na bol, temperaturu, taktilne, vibracione, proprioceptivne stimuluse;

3) simpatički, parasimpatički neuroni nalaze se uglavnom u bočnim rogovima. Aksoni ovih neurona izlaze iz kičmene moždine kao dio prednjih korijena;

4) asocijativne ćelije - neuroni sopstvenog aparata kičmene moždine koji uspostavljaju veze unutar i između segmenata.

U srednjoj zoni sive tvari (između stražnjih i prednjih rogova) kičmene moždine nalazi se srednje jezgro (Cajal nucleus) sa ćelijama čiji aksoni idu gore ili dolje za 1-2 segmenta i daju kolaterale neuronima ipsi- i kontralateralna strana, formirajući mrežu. Slična mreža postoji i na vrhu stražnjeg roga kičmene moždine - ova mreža formira tzv. želatinoznu supstancu (Rolandova želatinozna supstanca) i obavlja funkcije retikularne formacije kičmene moždine.Srednji dio sivog materija kičmene moždine sadrži uglavnom kratke aksonske vretenaste ćelije; između ćelija njenih prednjih i zadnjih rogova.

Motoneuroni. Akson motornog neurona inervira stotine mišićnih vlakana svojim terminalima, formirajući jedinicu motornog neurona. Nekoliko motornih neurona može inervirati jedan mišić, u kom slučaju formiraju takozvani bazen motornih neurona. Ekscitabilnost motornih neurona je različita, pa je s različitim intenzitetom stimulacije različit broj vlakana jednog mišića uključen u kontrakciju. Uz optimalnu snagu iritacije, sva vlakna ovog mišića su smanjena; u ovom slučaju se razvija maksimalna kontrakcija. Motorni neuroni mogu generirati impulse frekvencije do 200 u sekundi.

Interneuroni. Ovi srednji neuroni, koji generišu impulse sa frekvencijom do 1000 u sekundi, aktivni su u pozadini i imaju do 500 sinapsi na svojim dendritima. Funkcija interneurona je da organiziraju veze između struktura kičmene moždine i osiguraju utjecaj uzlaznih i silaznih puteva na stanice pojedinih segmenata kičmene moždine. Vrlo važna funkcija interneurona je inhibicija neuronske aktivnosti, čime se osigurava očuvanje smjera ekscitacionog puta. Ekscitacija interneurona povezanih sa motoričkim ćelijama ima inhibitorni efekat na mišiće antagoniste.

Neuroni simpatičkog odjela autonomnog nervnog sistema nalaze se u bočnim rogovima torakalne kičmene moždine, imaju rijetku frekvenciju impulsa (3-5 u sekundi), parasimpatički neuroni su lokalizirani u sakralnoj kičmenoj moždini.

Uz iritaciju ili lezije stražnjih korijena, bolovi se uočavaju na nivou metamera zahvaćenog segmenta, osjetljivost se smanjuje, refleksi nestaju ili slabe. Ukoliko dođe do izolovane lezije stražnjeg roga gubi se bolna i temperaturna osjetljivost na strani ozljede, dok su taktilni i proprioceptivni osjećaji očuvani, jer aksoni temperaturne i bolne osjetljivosti idu od stražnjeg korijena do stražnjeg roga, a aksoni taktilnog i proprioceptivnog - direktno do zadnjeg stuba i duž provodnih puteva se dižu prema gore.

Poraz prednjeg roga i prednjeg korijena kičmene moždine dovodi do paralize mišića, koji gube tonus, atrofiraju, a refleksi povezani sa zahvaćenim segmentom nestaju.

Poraz bočnih rogova kičmene moždine praćen je nestankom kožnih vaskularnih refleksa, poremećenim znojenjem, trofičkim promjenama na koži i noktima. Bilateralno oštećenje parasimpatičkog odjela na nivou sakruma dovodi do poremećaja defekacije i mokrenja.

1.1. Nervni sistem: opšta struktura

Nervni sistem je sistem tela koji kombinuje i reguliše različite fiziološke procese u skladu sa promenljivim uslovima spoljašnje i unutrašnje sredine. Nervni sistem se sastoji od senzornih komponenti koje reaguju na podražaje iz okoline, integrativnih komponenti koje obrađuju i pohranjuju senzorne i druge podatke, te motoričkih komponenti koje kontrolišu pokrete i sekretornu aktivnost žlijezda.

Nervni sistem percipira senzorne nadražaje, obrađuje informacije i formira ponašanje. Posebne vrste obrade informacija su učenje i pamćenje, zbog čega se, kada se okruženje promijeni, ponašanje prilagođava uzimajući u obzir prethodno iskustvo. Drugi sistemi, kao što su endokrini i imuni sistem, takođe su uključeni u ove funkcije, ali nervni sistem je specijalizovan za obavljanje ovih funkcija. Obrada informacija se odnosi na prijenos informacija u neuronskim mrežama, transformaciju signala kombinacijom istih s drugim signalima (nervna integracija), pohranjivanje informacija u memoriju i izvlačenje informacija iz memorije, korištenje senzornih informacija za percepciju, razmišljanje , učenje, planiranje (priprema) i izvršavanje motoričkih komandi, formiranje emocija. Interakcije između neurona odvijaju se i kroz električne i kroz kemijske procese.

Ponašanje je kompleks reakcija organizma na promenljive uslove spoljašnje i unutrašnje sredine. Ponašanje može biti čisto unutrašnji, skriveni proces (spoznaja) ili dostupan vanjskom promatranju (motoričke ili vegetativne reakcije). Kod ljudi je posebno važan skup onih ponašanja koji su povezani s govorom. Svaku reakciju, jednostavnu ili složenu, pružaju nervne ćelije organizovane u neuronske mreže (nervne ansambli i putevi).

Nervni sistem se deli na centralni i periferni (slika 1.1). Centralni nervni sistem (CNS) se sastoji od mozga i kičmene moždine. Periferni nervni sistem uključuje korijene, pleksuse i živce.

Rice. 1.1. Opća struktura nervnog sistema.

A- Centralni nervni sistem. B- Moždano deblo: 1 - telencefalon; 2 - diencephalon; 3 - srednji mozak; 4 - most i mali mozak, 5 - oblongata medulla, 6 - srednje strukture telencefalona. V- Kičmena moždina: 7 - kičmeni konus; 8 - terminalni navoj. G- Periferni nervni sistem: 9 - ventralni koren; 10 - leđna kičma; 11 - kičmeni ganglion; 12 - kičmeni nerv; 13 - mješoviti periferni nerv; 14 - epineurijum; 15 - perineurijum; 16 - mijelinski nerv; 17 - fibrocit; 18 - endoneurijum; 19 - kapilar; 20 - nemijelinizirani nerv; 21 - kožni receptori; 22 - kraj motornog neurona; 23 - kapilar; 24 - mišićna vlakna; 25 - jezgro Schwannove ćelije; 26 - presretanje Ranviera; 27 - simpatički trup; 28 - priključna grana

centralnog nervnog sistema

Centralni nervni sistem prikuplja i obrađuje informacije o okolini koje dolaze od receptora, formira reflekse i druge reakcije ponašanja, planira i izvodi proizvoljne pokrete. Osim toga, centralni nervni sistem obezbjeđuje takozvane više kognitivne (kognitivne) funkcije. U centralnom nervnom sistemu odvijaju se procesi povezani sa pamćenjem, učenjem i razmišljanjem.

Mozak se u procesu ontogeneze formira od cerebralnih vezikula nastalih neravnomjernim rastom prednjih dijelova medularne cijevi (slika 1.2). Ovi mjehurići formiraju prednji mozak (prosencephalon) srednji mozak (mesencephalon) i romboidni mozak (rhombencephalon). U budućnosti se od prednjeg mozga formira krajnji mozak (telencefalon) i srednji (diencephalon) mozak, a romboidni mozak se dijeli na stražnji (metencephalon) i duguljasti (mijeloncefalon, ili oblongata medulla) mozak. Od telencefalona se formiraju moždane hemisfere, bazalni gangliji, od diencefalona - talamus, epitalamus, hipotalamus, metatalamus, optički putevi i nervi, retina. Očni živci i mrežnica su dijelovi centralnog nervnog sistema, kao da su izvađeni iz mozga. Iz srednjeg mozga formiraju se ploča kvadrigemine i noge mozga. Most i mali mozak formiraju se iz zadnjeg mozga. Pons mozga graniči odozdo sa produženom moždinom.

Zadnja strana medularne cijevi formira kičmenu moždinu, a njena šupljina postaje središnji kanal kičmene moždine. Kičmena moždina se sastoji od cervikalnog, torakalnog, lumbalnog, sakralnog i kokcigealnog dijela, od kojih se svaki zauzvrat sastoji od segmenata.

CNS je podijeljen na sivu i bijelu tvar. Siva tvar je skup neuronskih tijela, bijela materija su procesi neurona prekriveni mijelinskom ovojnicom. U mozgu, siva tvar se nalazi u moždanoj kori, u subkortikalnim ganglijama, jezgrama moždanog stabla, malog mozga i njegovih jezgara. U leđnoj moždini, siva tvar je koncentrirana u sredini, bijela - na periferiji.

Periferni nervni sistem

Periferni nervni sistem (PNS) je odgovoran za vezu između okoline (ili ekscitabilnih ćelija) i CNS-a. PNS uključuje senzorne (receptore i primarni aferentni neuroni) i motorne (somatski i autonomni motorni neuroni) komponente.

Rice. 1.2. Embrionalni razvoj nervnog sistema sisara. Šema razvoja neuronske sječe u trećoj fazi (A) i pet (B) moždani mjehurići. A. I- Opšti pogled sa strane: 1 - pregib lobanje; 2 - cervikalna krivina; 3 - kičmeni čvor. II- Pogled odozgo: 4 - prednji mozak; 5 - srednji mozak; 6 - mozak u obliku dijamanta; 7 - neurocoel; 8 - zid neuralne cijevi; 9 - rudimentarna kičmena moždina.

B. I- Opšti pogled sa strane. B. II- Pogled odozgo: 10 - telencefalon; 11 - bočna komora; 12 - diencephalon; 13 - očna drška; 14 - sočivo; 15 - optički nerv; 16 - srednji mozak; 17 - zadnji mozak; 18 - produžena moždina; 19 - kičmena moždina; 20 - centralni kanal; 21 - četvrta komora; 22 - akvadukt mozga; 23 - treća komora. III- Pogled sa strane: 24 - nova kora; 25 - interventrikularni septum; 26 - strijatum; 27 - blijeda lopta; 28 - hipokampus; 29 - talamus; 30 - epifiza; 31 - gornji i donji humci; 32 - mali mozak; 33 - zadnji mozak; 34 - kičmena moždina; 35 - produžena moždina; 36 - most; 37 - srednji mozak; 38 - neurohipofiza; 39 - hipotalamus; 40 - amigdala; 41 - olfaktorni trakt; 42 - olfaktorni korteks

Senzorni dio PNS-a. Senzorna percepcija je pretvaranje energije vanjskog podražaja u nervni signal. Izvode ga specijalizirane strukture - receptori koji percipiraju utjecaj na tijelo različitih vrsta vanjske energije, uključujući mehaničke, svjetlosne, zvučne, kemijske podražaje, promjene temperature. Receptori se nalaze na perifernim završecima primarnih aferentnih neurona, koji primljenu informaciju prenose do centralnog nervnog sistema duž senzornih vlakana nerava, pleksusa, kičmenih nerava i, konačno, duž stražnjih korijena kičmene moždine ( ili duž kranijalnih nerava). Ćelijska tijela dorzalnih korijena i kranijalnih nerava nalaze se u spinalnim (spinalnim) ganglijima ili u ganglijama kranijalnih nerava.

Motorni dio PNS-a. Motorna komponenta PNS-a uključuje somatske i autonomne (autonomne) motorne neurone. Somatski motorni neuroni inerviraju prugaste mišiće. Ćelijska tijela nalaze se u prednjim rogovima kičmene moždine ili u moždanom deblu, imaju dugačke dendrite koji primaju mnogo sinaptičkih inputa. Motorni neuroni svakog mišića čine specifično motorno jezgro - grupu neurona CNS-a koji imaju slične funkcije. Na primjer, mišići lica se inerviraju iz jezgre facijalnog živca. Aksoni somatskih motornih neurona napuštaju CNS kroz prednji korijen ili kroz kranijalni nerv.

Autonomni (autonomni) motorni neuronišalju živce u glatka mišićna vlakna i žlijezde - preganglionske i postganglijske neurone simpatičkog i parasimpatičkog nervnog sistema. Preganglijski neuroni se nalaze u centralnom nervnom sistemu - u kičmenoj moždini ili u moždanom stablu. Za razliku od somatskih motornih neurona, autonomni preganglijski neuroni formiraju sinapse ne na efektorskim stanicama (glatkim mišićima ili žlijezdama), već na postganglijskim neuronima, koji zauzvrat sinaptički kontaktiraju direktno sa efektorima.

1.2. Mikroskopska struktura nervnog sistema

Osnova nervnog sistema su nervne ćelije, ili neuroni, specijalizovani za primanje dolaznih signala i za prenošenje signala drugim neuronima ili efektorskim ćelijama. Pored nervnih ćelija, nervni sistem sadrži glijalne ćelije i elemente vezivnog tkiva. Ćelije neuroglije (od grčkog "glia" - ljepilo) su

obavljaju potporne, trofičke, regulatorne funkcije u nervnom sistemu, učestvujući u gotovo svim vrstama neuronske aktivnosti. Kvantitativno, oni prevladavaju nad neuronima i zauzimaju cijeli volumen između krvnih žila i nervnih ćelija.

Nervna ćelija

Glavna strukturna i funkcionalna jedinica nervnog sistema je neuron (slika 1.3). U neuronu se razlikuju tijelo (soma) i procesi: dendriti i akson. Soma i dendriti predstavljaju receptivnu površinu ćelije. Akson nervne ćelije formira sinaptičke veze sa drugim neuronima ili sa efektorskim ćelijama. Nervni impuls se uvijek širi u jednom smjeru: duž dendrita do tijela ćelije, duž aksona - od tijela ćelije (Ramon y Cajalov zakon dinamičke polarizacije nervne ćelije). Po pravilu, neuron ima mnogo "ulaza" koje vrše dendriti, a samo jedan "izlaz" (akson) (vidi sliku 1.3).

Neuroni međusobno komuniciraju koristeći akcione potencijale koji se šire duž aksona. Akcijski potencijali se prenose s jednog neurona na drugi kao rezultat sinaptičkog prijenosa. Akcijski potencijal koji dosegne presinaptički kraj obično pokreće oslobađanje neurotransmitera, koji ili pobuđuje postsinaptičku ćeliju tako da u njoj dolazi do pražnjenja jednog ili više akcionih potencijala, ili inhibira njenu aktivnost. Aksoni ne samo da prenose informacije u nervima

Rice. 1.3. Struktura neurona. A- Tipičan neuron, koji se sastoji od samog tijela, dendrita i aksona: 1 - početak aksona; 2 - dendriti; 3 - tijelo neurona; 4 - akson; 5 - Schwannov kavez; 6 - grananje aksona. B- Povećano tijelo neurona. Aksonalni brežuljak ne sadrži Nisslovu supstancu: 7 - jezgro; 8 - Golgijev aparat; 9 - mitohondrije; 10 - aksonalni brežuljak; 11 - Nissl supstanca

lancima, ali i isporučuju hemikalije transportom aksona do sinaptičkih završetaka.

Postoje brojne klasifikacije neurona prema obliku njihovog tijela, dužini i obliku dendrita i drugim karakteristikama (slika 1.4). Prema svom funkcionalnom značaju nervne ćelije se dijele na aferentne (osjetne, senzorne) koje daju impulse u centar, eferentne (motoričke, motoričke) koje prenose informacije od centra do periferije i interneurone u kojima se obrađuju impulsi i kolateralne. veze su organizovane.

Nervna ćelija obavlja dvije glavne funkcije: specifičnu obradu dolaznih informacija i prijenos nervnog impulsa i biosintetičku, usmjerenu na održavanje njene vitalne aktivnosti. Ovo dolazi do izražaja u ultrastrukturi nervnih ćelija. Prijenos informacija iz jedne živčane ćelije u drugu, ujedinjenje nervnih ćelija u sisteme i komplekse različite složenosti provode neuronske strukture: aksoni, dendriti i sinapse. Organele povezane sa obezbeđivanjem energetskog metabolizma, funkcijom ćelije koja sintetiše proteine, nalaze se u većini ćelija; u nervnim ćelijama, oni obavljaju funkcije opskrbe energijom ćelije, obrade i prijenosa informacija (vidi sliku 1.3).

Struktura neurona. Soma. Tijelo nervne ćelije ima okrugli ili ovalni oblik, u središtu (ili blago ekscentrično) je jezgro. Sadrži nukleolus i okružen je vanjskim i unutrašnjim nuklearnim membranama debljine oko 70 Å svaka, odvojenim perifernim dijelovima.

Rice. 1.4. Varijante neurona različitih oblika.

A- Pseudo-unipolarni neuron. B- Purkinjeova ćelija (dendriti, aksoni). V- piramidalna ćelija (akson). G- motoneuron prednjeg roga (akson)

nuklearnog prostora, čije su dimenzije promjenjive. U karioplazmi su raspoređene kvržice kromatina, lokalizirane uglavnom na unutrašnjoj nuklearnoj membrani. U citoplazmi nervnih ćelija nalaze se elementi granularnog i negranularnog citoplazmatskog retikuluma, polizomi, ribozomi, mitohondriji, lizozomi, višemehurićasta tela i druge organele (slika 1.5).

Aparat biosinteze u neuronima uključuje Nisslova tijela - spljoštene cisterne granularnog endoplazmatskog retikuluma usko prislonjene jedna uz drugu, kao i dobro definiran Golgijev aparat. Osim toga, soma sadrži brojne mitohondrije, koje određuju njen energetski metabolizam, te elemente citoskeleta, uključujući neurofilamente i mikrotubule. Lizozomi i fagozomi su glavne organele "unutarćelijskog digestivnog trakta".

Dendriti. Dendriti i njihove grane određuju receptivno polje određene ćelije (vidi sliku 1.5). Elektronski mikroskopski pregled otkriva da se tijelo neurona postepeno pretvara u dendrit. Nema oštrih granica i izraženih razlika u ultrastrukturi some i početnom dijelu velikog dendrita. Dendriti su vrlo promjenljivi u obliku, veličini, grananju i ultrastrukturi. Obično se nekoliko dendrita proteže od tijela ćelije. Dužina dendrita može prelaziti 1 mm, oni čine više od 90% površine neurona.

Glavne komponente dendritske citoplazme su mikrotubule i neurofilamenti; proksimalni dijelovi dendrita (bliže tijelu ćelije) sadrže Nisslova tijela i dijelove Golgijevog aparata. Ranije se vjerovalo da su dendriti električno neekscitabilni, a sada je dokazano da dendriti mnogih

Rice. 1.5. Ultrastruktura nervnih ćelija.

1 - jezgro; 2 - granularni endoplazmatski retikulum; 3 - lamelarni kompleks (Golgi); 4 - mitohondrije; 5 - lizozomi; 6 - multivezikularno tijelo; 7 - polizomi

neuroni imaju voltažno zavisnu provodljivost, što je posljedica prisustva kalcijumskih kanala na njihovim membranama, pri čijoj aktivaciji se stvaraju akcioni potencijali.

Axon. Akson nastaje na brežuljku aksona - specijalizovanom delu ćelije (obično soma, ali ponekad i dendrit) (vidi sliku 1.3). Akson i brežuljak aksona razlikuju se od some i proksimalnih dijelova dendrita po odsustvu granularnog endoplazmatskog retikuluma, slobodnih ribozoma i Golgijevog aparata. Akson sadrži glatki endoplazmatski retikulum i izražen citoskelet.

Aksoni su prekriveni mijelinskom ovojnicom, formirajući mijelinska vlakna. Snopovi vlakana (koji mogu sadržavati pojedinačna nemijelinizirana vlakna) čine bijelu tvar mozga, kranijalnih i perifernih nerava. Kada akson pređe u presinaptički završetak ispunjen sinaptičkim vezikulama, akson formira konusni nastavak.

Preplitanje aksona, dendrita i procesa glijalnih ćelija stvaraju složene, neponavljajuće obrasce neuropila. Raspodjela aksona i dendrita, njihov međusobni raspored, aferentno-eferentni odnosi, obrasci sinaptoarhitektonike određuju mehanizme integrativne funkcije mozga.

Vrste neurona. Polimorfizam u strukturi neurona određen je njihovom različitom ulogom u sistemskoj aktivnosti mozga u cjelini. Dakle, neuroni ganglija stražnjih korijena kičmene moždine (spinalne ganglije) primaju informacije ne putem sinaptičkog prijenosa, već iz senzornih nervnih završetaka u receptorskim organima. U skladu s tim, ćelijska tijela ovih neurona su lišena dendrita i ne primaju sinaptičke završetke (bipolarne ćelije; slika 1.6). Nakon izlaska iz tijela ćelije, akson takvog neurona dijeli se na dvije grane od kojih se jedna (periferni proces) šalje kao dio perifernog živca do receptora, a druga grana (centralni proces) ulazi u kičmenu vrpca (kao dio stražnjeg korijena) ili moždano deblo (unutar kranijalnog živca). Druge vrste neurona, kao što su piramidalne ćelije u cerebralnom korteksu i Purkinjeove ćelije u malom mozgu, zauzete su obradom informacija. Njihovi dendriti su prekriveni dendritskim bodljama i imaju veliku površinu; primaju ogroman broj sinaptičkih inputa (multipolarne ćelije; vidi slike 1.4, 1.6). Neurone se može klasificirati prema dužini njihovih aksona. U neuronima Golgi tipa 1, aksoni su kratki, završavaju se, poput dendrita, blizu some. Neuroni 2. tipa imaju dugačke aksone, ponekad duže od 1 m.

neuroglia

Druga grupa ćelijskih elemenata nervnog sistema je neuroglija (slika 1.7). U ljudskom CNS-u, broj neuroglijalnih ćelija je red veličine veći od broja neurona: 10 13 i 10 12, respektivno. Bliska morfološka veza je osnova za fiziološke i patološke interakcije između glije i neurona. Njihov odnos je opisan konceptom dinamičkih neuronsko-glijalnih signalnih procesa. Sposobnost prenošenja signala od neurona do glije, a samim tim i do drugih neurona, otvara mnoge mogućnosti za međućelijsko "unakrsno razgovor".

Postoji nekoliko tipova neuroglije; u CNS-u neuroglija je predstavljena astrocitima i oligodendrocitima, a u PNS-u Schwannovim ćelijama i satelitskim ćelijama. Pored toga, mikroglijalne ćelije i ependimalne ćelije smatraju se centralnim glijalnim ćelijama.

astrociti(nazvani zbog svog zvezdastog oblika) regulišu stanje mikrookruženja oko CNS neurona. Njihovi procesi okružuju grupe sinaptičkih završetaka, koji su kao rezultat toga izolovani od susjednih sinapsi. Posebni procesi - "noge" astrocita formiraju kontakte sa kapilarima i vezivnim tkivom na površini mozga i kičmene moždine (pia mater) (slika 1.8). Noge ograničavaju slobodnu difuziju supstanci u CNS-u. Astrociti mogu aktivno apsorbirati K+ i neurotransmitere, a zatim ih metabolizirati. Zbog selektivno povećane permeabilnosti za K+ jone, astroglija reguliše aktivaciju enzima neophodnih za održavanje metabolizma neurona, kao i za uklanjanje medijatora i drugih agenasa koji se oslobađaju tokom neuro-

Rice. 1.6. Klasifikacija neurona prema broju procesa koji se protežu iz tijela ćelije.

A - bipolarni. B- pseudo-unipolarni. V- multipolarni. 1 - dendriti; 2 - akson

Rice. 1.7. Glavne vrste glijalnih ćelija.

A- Protoplazmatski astrocit. B- mikroglijalna ćelija. V- oligoderdrocit. G- fibrozni astrocit

konačnu aktivnost. Astroglia je uključena u sintezu imunih medijatora: citokina, drugih signalnih molekula (ciklički gvanozin monofosfat - coMP, dušikov oksid - NO), zatim se prenosi na neurone - u sintezi glijalnih faktora rasta ( GDNF), uključeni u trofizam i popravku neurona. Astrociti su u stanju da odgovore na povećanje sinaptičke koncentracije neurotransmitera i promene u električnoj aktivnosti neurona promenom intracelularne koncentracije Ca 2+. Ovo stvara "val" migracije Ca 2+ između astrocita, sposobnih da moduliraju stanje mnogih neurona.

Dakle, astroglija, ne samo kao trofička komponenta nervnog sistema, uključena je u specifično funkcionisanje nervnog tkiva. U citoplazmi astrocita nalaze se glijalni filamenti koji vrše mehaničku potpornu funkciju u CNS tkivu. U slučaju oštećenja, procesi astrocita koji sadrže glijalne filamente podliježu hipertrofiji i formiraju glijalni ožiljak.

glavna funkcija oligodendrociti je osigurati električnu izolaciju aksona formiranjem mijelinske ovojnice (slika 1.9). To je višeslojni omotač spiralno namotan preko plazma membrane aksona. U PNS-u, mijelinski omotač formiraju membrane Schwannovih ćelija (vidi sliku 1.18). Myelin Presents

To je paket listova specifičnih plazma membrana bogatih fosfolipidima, a sadrži i nekoliko vrsta proteina, različitih u CNS i PNS. Proteinske strukture omogućavaju da se plazma membrane čvrsto spajaju. Sa rastom membrane glijalne ćelije, ona rotira oko aksona neurona sa formiranjem slojevite spirale sa dvostrukom plazma membranom oko aksona. Debljina mijelinske ovojnice može biti 50-100 membrana, koje igraju ulogu električnog izolatora aksona, sprječavajući razmjenu jona između citosola aksona i vanćelijske sredine.

Pored toga, neuroglija uključuje satelitske ćelije koje inkapsuliraju neurone ganglija kičmenih i kranijalnih nerava, regulišući mikrookruženje oko ovih neurona na isti način na koji to rade astrociti (slika 1.10).

Druga vrsta ćelije mikroglija, ili latentnih fagocita. Microglia je jedina reprezentacija imunokompetentnih ćelija u CNS-u. Široko je zastupljen u cjelokupnom ljudskom moždanom tkivu i čini 9-12% ukupne glijalne populacije u sivoj tvari i 7,5-9% u bijeloj tvari. Za razliku od astrocita, mikroglijalne ćelije potiču od matičnih ćelija i, u normalnim uslovima, imaju grananje

Rice. 1.8. Interakcija astrocita sa okolnim ćelijskim elementima.

1 - tanicit; 2 - šupljina ventrikula; 3 - ependimalne ćelije; 4 - kapilar; 5 - neuron; 6 - mijelinizirani akson; 7 - pia mater; 8 - subarahnoidalni prostor.

Na slici su prikazana dva astrocita i njihov odnos sa ependimalnim ćelijama koje oblažu komoru, perikarione, neuronske dendrite, kapilaru i pločasti epitel pia mater. Treba napomenuti da je ova slika shematska i da je veza neurona istovremeno s komorom i subarahnoidalnim prostorom malo vjerojatna.

Rice. 1.9. Oligodendrocit: formiranje mijelinske ovojnice aksona. 1 - akson; 2 - mijelin; 3 - glatki endoplazmatski retikulum; 4 - neurofilamenti; 5 - mitohondrije

Rice. 1.10. Interakcija glijalnih ćelija i neurona. Šematski prikazano strelicama. 1 - satelitska glijalna ćelija; 2 - glijalne ćelije koje sintetišu mijelin

viskozni oblik s mnogo procesa. Aktivacija mikroglije, posebno u uslovima hipoksije, praćena je proizvodnjom proinflamatornih medijatora sa toksičnim svojstvima. Kronična upalna reakcija koju održavaju u moždanom tkivu dovodi do odgođenog gubitka neurona, poremećaja mikrocirkulacije i promjena u funkciji krvno-moždane barijere.

U patološkim uslovima mikroglijalne ćelije povlače svoje procese i poprimaju ameboidni oblik, što odgovara njihovoj izraženoj funkcionalnoj aktivaciji do stanja fagocitoze. Kada je moždano tkivo oštećeno, mikroglija, zajedno sa fagocitima koji prodiru u CNS iz krvotoka, doprinosi uklanjanju produkata staničnog raspadanja.

CNS tkivo je odvojeno od cerebrospinalne tekućine (CSF) koja ispunjava ventrikule mozga epitelom koji formiraju ependimalne ćelije. Ependim posreduje u difuziji mnogih supstanci između ekstracelularnog prostora mozga i CSF. CSF luče specijalizovane ependimalne ćelije horoidnih pleksusa u ventrikularnom sistemu.

Opskrba nutrijentima moždanim stanicama i uklanjanje otpadnih produkata stanica odvija se kroz krvožilni sistem

sistem. Iako je nervno tkivo prepuno kapilara i drugih krvnih sudova, krvno-moždana barijera (BBB) ​​ograničava difuziju mnogih supstanci između krvi i CNS tkiva.

1.3. Električni prijenos informacija između neurona

Normalna aktivnost nervnog sistema zavisi od ekscitabilnosti njegovih neurona. Ekscitabilnost- to je sposobnost ćelijskih membrana da odgovore na djelovanje odgovarajućih podražaja specifičnim promjenama jonske provodljivosti i membranskog potencijala. Uzbuđenje- elektrohemijski proces koji se odvija isključivo na citoplazmatskoj membrani ćelije i karakteriše se promenama njenog električnog stanja, što pokreće funkciju specifičnu za svako tkivo. Dakle, ekscitacija mišićne membrane uzrokuje njenu kontrakciju, a ekscitacija neuronske membrane uzrokuje provođenje električnog signala duž aksona. Neuroni imaju ne samo voltažnu kontrolu, tj. jonski kanali regulirani djelovanjem električnog uzbuđivača, ali i kemokontrolirani i mehanički kontrolirani.

Postoje razlike u odnosu između membranskog potencijala/propusnosti membrane i vrste stimulusa. Kada je izložen električnom stimulusu, lanac događaja je sljedeći: stimulus (električna struja) => pomak membranskog potencijala (na kritični potencijal) => aktivacija naponsko vođenih jonskih kanala => promjena jonske permeabilnosti membrane => promjena jonskih struja kroz membranu => daljnji pomak u membranskom potencijalu (formiranje akcionog potencijala).

Kada je izložen hemijskom stimulansu, dešava se fundamentalno drugačiji lanac događaja: stimulus (hemijska supstanca) => hemijsko vezivanje stimulusa i kemo-kontrolisanog receptora jonskih kanala => promena konformacije kompleksa ligand-receptor i otvaranje receptorom kontrolisanih (hemo-kontrolisanih) jonskih kanala => promena u jonska permeabilnost membrane => promjena jonskih struja kroz membranu => pomak u membranskom potencijalu (formiranje, npr. lokalni potencijal).

Lanac događaja pod uticajem mehaničkog stimulusa sličan je prethodnom, jer se u ovom slučaju aktiviraju i receptori.

gated jonski kanali: stimulus (mehanički stres) => promjena napetosti membrane => otvaranje receptorski kontroliranih (mehanički kontroliranih) jonskih kanala => promjena ionske permeabilnosti membrane => promjena jonskih struja kroz membranu => pomak membranskog potencijala (formiranje mehanički inducirani potencijal).

Pasivna električna svojstva ćelije povezana su s električnim svojstvima njene membrane, citoplazme i vanjskog okruženja. Električna svojstva ćelijske membrane su određena njenim kapacitivnim i otpornim karakteristikama, budući da se lipidni dvosloj može direktno uporediti i sa kondenzatorom i sa otpornikom. Kapacitivne karakteristike lipidnog dvosloja i prave membrane su slične, dok se otporne razlikuju zbog prisustva, prije svega, proteina koji formiraju jonske kanale. Za većinu ćelija, ulazni otpor se ponaša nelinearno: za struju koja teče u jednom smjeru, veći je nego u suprotnom smjeru. Ovo svojstvo asimetrije odražava aktivnu reakciju i naziva se ispravljanje. Struja koja teče kroz membranu određena je kapacitivnim i otpornim komponentama. Otporna komponenta opisuje stvarnu jonsku struju, budući da se električna energija u ćeliji prenosi jonima. Kretanje jona u ćeliju ili van nje sprečava plazma membrana. Budući da je membrana lipidni dvosloj koji je nepropusna za jone, otporna je. Suprotno tome, membrana ima određenu provodljivost za jone koji prolaze kroz jonske kanale. Zbog prepreke slobodnom kretanju jona, isti ioni se nalaze izvan i unutar ćelije, ali u različitim koncentracijama.

Postoje dva osnovna mehanizma za kretanje supstanci kroz membranu - kroz jednostavnu difuziju (slika 1.11) i kada

Rice. 1.11. Transport tvari kroz ćelijsku membranu.

A- jednostavna difuzija. B- olakšana difuzija. V- aktivni transport: 1- membrana

moć specifičnih nosača ugrađenih u membranu i predstavljajući transmembranske integralne proteine. Potonji mehanizam uključuje olakšanu difuziju i aktivni transport jona, koji može biti primarno aktivan i sekundarno aktivan.

Jednostavnom difuzijom (bez pomoći nosača), organska jedinjenja i gasovi netopivi u vodi (kiseonik i ugljen-dioksid) mogu se transportovati kroz lipidni dvosloj otapanjem u lipidima ćelijske membrane; joni Na +, Ca 2+, K+, Cl - kroz jonske kanale ćelijske membrane, povezujući citoplazmu ćelije sa spoljašnjom sredinom (pasivni transport jona, koji je određen elektrohemijskim gradijentom i usmeren je iz veće elektrohemijske potencijal na manji: unutar ćelije za jone Na +, Ca 2+, Cl -, spolja za jone K+); molekule vode kroz membranu (osmoza).

Uz pomoć specifičnih nosača, vrši se energetski nezavisna olakšana difuzija niza jedinjenja (vidi sliku 1.11). Upečatljiv primjer olakšane difuzije je transport glukoze kroz neuronsku membranu. Bez specijalizovanog astrocitnog transportera, ulazak glukoze u neurone bi bio praktički nemoguć, jer se radi o relativno velikom polarnom molekulu. Zbog njegove brze konverzije u glukoza-6-fosfat, intracelularni nivo glukoze je niži od ekstracelularnog nivoa, te se tako održava gradijent kako bi se osigurao kontinuiran protok glukoze u neurone.

Energetski ovisan primarni aktivni transport jona Na+, Ca2+, K+ i H+ je energetski ovisan transport supstanci u odnosu na njihove elektrohemijske gradijente (vidi sliku 1.11). Zahvaljujući njemu, ćelije mogu akumulirati ione u koncentracijama većim nego u okolini. Prelazak sa niže na višu koncentraciju i održavanje stacionarnog gradijenta moguće je samo uz kontinuirano snabdijevanje energijom transportnog procesa. Primarni aktivni transport uključuje direktnu potrošnju ATP-a. ATP energetske pumpe (ATPase) transportuju ione protiv njihovog gradijenta koncentracije. Na osnovu karakteristika molekularne organizacije razlikuju se 3 klase - P, V i F (slika 1.12). Sve tri klase ATPaza imaju jedno ili više vezivnih mjesta za ATP na površini citosolne membrane. Klasa P uključuje Ca 2+ -ATPazu i Na + /K + -ATPazu. Aktivni jonski transportni nosači su specifični za transportiranu supstancu i zasićeni su, tj. njihov tok je maksimalan kada su zauzeta sva specifična mjesta vezivanja za nošenu supstancu.

Mnogi gradijenti elektrohemijskog potencijala ćelije, koji su neophodan uslov za pasivni transport jona, nastaju kao rezultat njihovog aktivnog transporta. Dakle, gradijenti K + i Na + nastaju kao rezultat njihovog aktivnog prenosa Na + / K + - pumpom (slika 1.13). Zbog aktivnosti Na + /K + -pumpe unutar ćelije, K + joni su prisutni u višoj koncentraciji, ali imaju tendenciju da prođu kroz difuziju u ekstracelularni medij duž gradijenta koncentracije. Da bi se održala jednakost pozitivnih i negativnih naelektrisanja unutar ćelije, oslobađanje K+ jona u spoljašnju sredinu mora biti nadoknađeno ulaskom Na+ jona u ćeliju. Pošto je membrana u mirovanju mnogo manje propusna za jone Na+ nego za jone K+, kalijum mora napustiti ćeliju duž gradijenta koncentracije. Kao rezultat toga, pozitivno naelektrisanje se akumulira na vanjskoj strani membrane, a negativno se akumulira iznutra. Ovo održava potencijal mirovanja membrane.

Sekundarni aktivni transport brojnih jona i molekula također koristi energiju akumuliranu kao rezultat potrošnje ATP-a i utrošenu na stvaranje gradijenta koncentracije. Gradijent koncentracije jona u odnosu na membranu koristi se kao izvor energije stvoren primarnim aktivnim transportom (slika 1.14). Dakle, sekundarni aktivni transport uključuje kotransport i kontratransport: tok jona iz višeg (više energetskog stanja) u nižu (stanje sa nižim energetskim stanjem) daje energiju za premještanje aktivno transportirane tvari iz područja niske koncentracije u područje visoke koncentracije.

Rice. 1.12. Tri klase ionskih pumpi zavisnih od ATP-a. A- P klasa. B- F 1 - klasa V- V 1 -razred

Ćelijski potencijali određeni pasivnim transportom jona

Kao odgovor na podprag, nastaju impulsi električne struje blizu praga i praga, pasivni elektrotonički potencijal, lokalni odgovor i akcijski potencijal (slika 1.15). Svi ovi potencijali određeni su pasivnim transportom jona kroz membranu. Njihova pojava zahtijeva polarizaciju ćelijske membrane, koja se može provesti ekstracelularno (obično promatrana na nervnim vlaknima) i intracelularno (obično zabilježena na tijelu ćelije).

Pasivni elektrotonički potencijal nastaje kao odgovor na impuls ispod praga, koji ne dovodi do otvaranja jonskih kanala i određen je samo kapacitivnim i otpornim svojstvima ćelijske membrane. Pasivni elektrotonički potencijal karakterizira vremenska konstanta, koja odražava pasivna svojstva membrane, vremenski tok promjena membranskog potencijala, tj. brzina kojom se mijenja iz jedne vrijednosti u drugu. proći-

Rice. 1.13. Mehanizam rada Na + /K + pumpe

Rice. 1.14. Mehanizam rada sekundarno-aktivnog transporta. A- Faza 1. B- Faza 2. V- Korak 3: 1 - Na+; 2 - molekul supstance koja se prenosi protiv gradijenta koncentracije; 3 - transporter. Kada se Na + veže za nosač, dolazi do alosteričnih promjena na mjestu vezivanja proteina nosača za molekulu prenesene tvari, što uzrokuje konformacijsku promjenu u proteinu nosaču, omogućavajući ionima Na + i vezanoj tvari da izađu na drugu strane membrane

Jak elektrotonički potencijal karakterizira jednakost brzina rasta i pada eksponenta. Postoji linearna veza između amplituda električnog stimulusa i pasivnog elektrotoničkog potencijala, a povećanje trajanja impulsa ne mijenja ovaj obrazac. Pasivni elektrotonički potencijal širi se duž aksona uz slabljenje, koje je određeno konstantnom dužinom membrane.

Kada se jačina električnog impulsa približi graničnoj vrijednosti, lokalni membranski odgovor,što se manifestuje promjenom oblika pasivnog elektrotoničkog potencijala i razvojem nezavisnog vrha male amplitude, koji svojim oblikom podsjeća na krivulju u obliku slova S (vidi sliku 1.15). Prvi znaci lokalnog odgovora bilježe se pod djelovanjem stimulusa koji iznose približno 75% vrijednosti praga. Sa povećanjem iritirajuće struje, amplituda lokalnog odgovora raste nelinearno i ne samo da može dostići kritični potencijal, već ga i premašiti, a da se, međutim, ne razvije u akcioni potencijal. Samostalni razvoj lokalnog odgovora povezan je s povećanjem natrijumske permeabilnosti membrane kroz natrijeve kanale koji obezbjeđuju dolaznu struju, koja na pragu stimulusa izaziva fazu depolarizacije akcionog potencijala. Međutim, s podpragom stimulansa, ovo povećanje permeabilnosti nije dovoljno da se pokrene proces regenerativne depolarizacije membrane, jer se otvara samo mali dio natrijumskih kanala. Započeo de-

Rice. 1.15. potencijali ćelijske membrane.

A- Dinamika promjena membranskog potencijala u zavisnosti od jačine impulsa depolarizirajuće električne struje. B- Diskretno povećanje snage depolarizacionog impulsa

polarizacija prestaje. Kao rezultat oslobađanja K+ jona iz ćelije, potencijal se vraća na nivo potencijala mirovanja. Za razliku od akcionog potencijala, lokalni odgovor nema jasan prag pojavljivanja i ne poštuje zakon sve ili ništa: s povećanjem jačine električnog impulsa, amplituda lokalnog odgovora raste. U tijelu, lokalni odgovor je elektrofiziološka ekspresija lokalne ekscitacije i obično prethodi akcionom potencijalu. Ponekad lokalni odgovor može postojati sam u obliku ekscitatornog postsinaptičkog potencijala. Primjeri nezavisne vrijednosti lokalnog potencijala su provođenje ekscitacije od amakrinih stanica mrežnice - neurona CNS-a bez aksona, do sinaptičkih završetaka, kao i odgovor postsinaptičke membrane kemijske sinapse i komunikacijski prijenos informacija između nervne ćelije koje stvaraju sinaptičke potencijale.

Na graničnoj vrijednosti iritativnog električnog impulsa, akcioni potencijal, koji se sastoji od faza depolarizacije i repolarizacije (slika 1.16). Akcijski potencijal počinje kao rezultat pomaka potencijala mirovanja (na primjer, od -90 mV) pod djelovanjem pravokutnog impulsa električne struje na kritični potencijalni nivo (različit za različite tipove ćelija). Faza depolarizacije se zasniva na aktivaciji svih naponsko vođenih natrijumskih kanala, nakon čega sledi

Rice. 1.16. Promjene u membranskom potencijalu neurona (A) i provodljivost jona kroz plazmalemu (B) kada se pojavi akcioni potencijal. 1 - brza depolarizacija; 2 - prekoračenje; 3 - repolarizacija; 4 - granični potencijal; 5 - hiperpolarizacija; 6 - potencijal mirovanja; 7 - spora depolarizacija; 8 - akcioni potencijal; 9 - permeabilnost za jone natrijuma; 10 - propusnost za jone kalija.

Krive ionske provodljivosti su međusobno povezane sa krivom akcionog potencijala

Kao rezultat toga, povećava se pasivni transport Na+ jona u ćeliju i dolazi do pomaka u membranskom potencijalu do 35 mV (ovaj vršni nivo je različit za ćelije različitih tipova). Višak akcijskog potencijala iznad nulte linije naziva se prekoračenje. Po dostizanju maksimuma, vrijednost potencijala pada u negativnu regiju, dostižući potencijal mirovanja (faza repolarizacije). Repolarizacija se zasniva na inaktivaciji voltaž-zavisnih natrijumskih kanala i aktivaciji napon-zavisnih kalijumovih kanala. Ioni K+ izlaze iz ćelije pasivnim transportom i rezultujuća struja dovodi do pomeranja membranskog potencijala u negativnu oblast. Faza repolarizacije završava se hiperpolarizacijom u tragovima ili depolarizacijom u tragovima - alternativnim ionskim mehanizmima za vraćanje membranskog potencijala na nivo potencijala mirovanja (vidi sliku 1.16). Kod prvog mehanizma repolarizacija dostiže vrijednost mirovanja i nastavlja dalje u negativnije područje, nakon čega se vraća na nivo potencijala mirovanja (trag hiperpolarizacija); u drugom, repolarizacija se odvija polako i glatko prelazi u potencijal mirovanja (depolarizacija u tragovima). Razvoj akcionog potencijala je praćen faznim promjenama ekscitabilnosti ćelije - od povećane ekscitabilnosti do apsolutne i relativne refraktornosti.

Bioelektrična aktivnost neurona

Prvi tip bioelektrične aktivnosti ćelija svojstven je tihim neuronima, koji nisu sposobni samostalno generirati akcione potencijale. Potencijal mirovanja ovih ćelija se ne menja (slika 1.17).

Neuroni drugog tipa mogu samostalno stvarati akcione potencijale. Među njima se razlikuju ćelije koje generišu pravilnu i nepravilnu ritmičku ili burst (rafal se sastoji od nekoliko akcionih potencijala, nakon čega se primećuje kratak period mirovanja) aktivnost.

Treći tip bioelektrične aktivnosti uključuje neurone koji mogu samostalno generirati fluktuacije potencijala mirovanja sinusoidnog ili pilastog oblika koje ne dostižu kritični potencijal. Samo rijetke oscilacije mogu doseći prag i uzrokovati generiranje pojedinačnih akcijskih potencijala. Ovi neuroni se nazivaju neuroni pejsmejkera (slika 1.17).

Na "ponašanje" pojedinačnih neurona i interneuronske interakcije utiče dugotrajna polarizacija (depolarizacija ili hiperpolarizacija) postsinaptičkih ćelijskih membrana.

Stimulacija neurona konstantnom depolarizirajućom električnom strujom uzrokuje odgovore s ritmičkim pražnjenjima akcionih potencijala. Nakon prestanka produžene depolarizacije membrane, postaktivaciona inhibicija u kojoj ćelija nije u stanju da generiše akcione potencijale. Trajanje faze postaktivacijske inhibicije direktno korelira sa amplitudom stimulativne struje. Tada ćelija postepeno obnavlja uobičajeni ritam stvaranja potencijala.

Naprotiv, konstantna hiperpolarizujuća struja inhibira razvoj akcionog potencijala, što je od posebnog značaja u odnosu na neurone sa spontanom aktivnošću. Povećanje hiperpolarizacije ćelijske membrane dovodi do smanjenja učestalosti spike aktivnosti i povećanja amplitude svakog akcionog potencijala; sljedeća faza je potpuni prestanak stvaranja potencijala. Nakon prestanka produžene hiperpolarizacije membrane, počinje faza aktivacija nakon kočenja, kada ćelija počne spontano da generiše na višoj frekvenciji od uobičajene, akcione potencijale. Trajanje postaktivacijske faze aktivacije u direktnoj je korelaciji s amplitudom hiperpolarizirajuće struje, nakon čega stanica postepeno obnavlja uobičajeni ritam stvaranja potencijala.

Rice. 1.17. Vrste bioelektrične aktivnosti nervnih ćelija

1.4. Provođenje ekscitacije duž nervnog vlakna

Obrasci provođenja ekscitacije duž nervnih vlakana određeni su i električnim i morfološkim karakteristikama aksona. Nervna stabla se sastoje od mijeliniziranih i nemijeliniziranih vlakana. Membrana nemijeliniziranog nervnog vlakna je u direktnom kontaktu sa spoljašnjom sredinom, tj. razmjena jona između intracelularnog i ekstracelularnog okruženja može se dogoditi u bilo kojoj tački nemijeliniziranog vlakna. Mijelinsko nervno vlakno je u većoj mjeri prekriveno masnom (mijelinskom) ovojnicom koja djeluje kao izolator (vidi sliku 1.18).

Mijelin iz jedne glijalne ćelije formira region mijelinizovanog nervnog vlakna, odvojen od sledećeg regiona formiranog od strane druge glijalne ćelije, nemijelinizovano područje - Ranvierovo presretanje (slika 1.19). Dužina Ranvierovog čvora je samo 2 µm, a dužina dijela mijeliniziranog vlakna između susjednih Ranvierovih čvorova doseže 2000 µm. Ranvierovi čvorovi su potpuno oslobođeni mijelina i mogu doći u kontakt sa ekstracelularnom tečnošću, tj. električna aktivnost mijeliniziranog nervnog vlakna ograničena je Ranvier presretnom membranom, kroz koju ioni mogu prodrijeti. U ovim regionima membrane primećena je najveća gustina voltaž-zavisnih natrijumskih kanala.

Pasivni elektrotonički potencijal širi se duž nervnog vlakna na kratke udaljenosti (slika 1.20), dok njegova amplituda

Rice. 1.18. Shema mijelinizacije perifernog nervnog vlakna. A- Faze mijelinizacije. a - akson je spojen procesom Schwannove ćelije; b - proces Schwannove ćelije vijuga oko aksona; c - Schwannova ćelija gubi većinu citoplazme, pretvarajući se u lamelarnu ovojnicu oko aksona. B- Nemijelinizirani aksoni okruženi procesom Schwann ćelija

Rice. 1.19. Struktura Ranvierovog presretanja.

1 - akson plazma membrana;

2 - mijelinske membrane; 3 - citosol Schwannove ćelije; 4 - zona presretanja Ranvier; 5 - plazma membrana Schwannove ćelije

tamo, brzina porasta i pada opada sa rastojanjem (fenomen raspada ekscitacije). Širenje ekscitacije u obliku akcionog potencijala nije praćeno promjenom oblika ili amplitude potencijala, budući da se naponski vođeni jonski kanali aktiviraju tokom depolarizacije praga, što se ne događa tijekom širenja pasivnog elektrotonskog potencijala. . Proces propagacije akcionog potencijala zavisi od pasivnih (kapacitivnost, otpor) i aktivnih (aktivacija kanala kontrolisanih naponom) svojstava membrane nervnog vlakna.

I unutrašnje i spoljašnje okruženje aksona je dobar provodnik. Aksonska membrana, uprkos svojim izolacijskim svojstvima, također može provoditi struju zbog prisustva kanala za „curenje“ jona. Kada je nemijelinizirano vlakno iritirano, na mjestu iritacije se otvaraju naponski natrijumski kanali, što uzrokuje pojavu dolazne struje i stvaranje faze depolarizacije akcionog potencijala u ovom dijelu aksona. Dolazna Na + struja indukuje lokalne strujne krugove između depolarizovanih i nedepolarizovanih regiona membrane. Zbog opisanog mehanizma u nemijeliniziranom vlaknu, akcioni potencijal se širi u oba smjera od mjesta ekscitacije.

U mijeliniziranom nervnom vlaknu akcioni potencijali se stvaraju samo u Ranvierovim čvorovima. Električni otpor područja prekrivenih mijelinskim omotačem je visok i ne dozvoljava razvoj lokalnih kružnih struja koje su neophodne za stvaranje akcionog potencijala. Sa širenjem ekscitacije duž mijeliniziranog vlakna, nervni impuls skače s jednog Ranvierovog presjeka na drugi (saltatorna provodljivost) (vidi sliku 1.20). U ovom slučaju, akcioni potencijal se može širiti u oba smjera od mjesta iritacije, kao u nemijeliniziranom vlaknu. Saltatorna provodljivost

Rice. 1.20.Šema raspodjele električnog potencijala duž nervnog vlakna.

A- Propagacija akcionog potencijala duž nemijeliniziranog aksona: a - akson u mirovanju; b - pokretanje akcionog potencijala i pojava lokalnih strujanja; c - distribucija lokalnih struja; d - propagacija akcionog potencijala duž aksona. B- Širenje akcionog potencijala od tijela neurona do terminalnog završetka. B- Slano provođenje impulsa duž mijeliniziranog vlakna. Ranvierovi čvorovi odvajaju segmente mijelinske ovojnice aksona

provođenje impulsa pruža 5-50 puta veću brzinu ekscitacije u odnosu na nemijelinizirano vlakno. Osim toga, ekonomičnije je, jer lokalna depolarizacija membrane aksona samo na Ranvierovom čvoru dovodi do gubitka 100 puta manje iona od stvaranja lokalnih struja u nemijeliniziranom vlaknu. Osim toga, tokom saltatorne provodljivosti, naponski vođeni kalijumovi kanali su minimalno uključeni, zbog čega akcioni potencijali mijeliniziranih vlakana često nemaju fazu hiperpolarizacije u tragovima.

Zakoni provođenja ekscitacije duž nervnog vlakna Prvi zakon: kada je nervno vlakno iritirano, ekscitacija se širi duž nerva u oba smjera.

drugi zakon:širenje pobude u oba smjera odvija se istom brzinom.

Treći zakon: ekscitacija se širi duž nerva bez fenomena slabljenja, ili bez dekrementa. četvrti zakon: provođenje ekscitacije duž nervnog vlakna moguće je samo uz njegov anatomski i fiziološki integritet. Svaka povreda površinske membrane nervnog vlakna (presecanje, kompresija usled upale i otoka okolnih tkiva) remeti provođenje iritacije. Provodnost se poremeti i kada se promijeni fiziološko stanje vlakana: blokada jonskih kanala, hlađenje itd.

peti zakon: izolovana je ekscitacija širenja duž nervnih vlakana, tj. ne prelazi s jednog vlakna na drugo, već pobuđuje samo one ćelije s kojima završeci ovog nervnog vlakna dolaze u kontakt. Zbog činjenice da sastav perifernog živca obično uključuje mnoga različita vlakna (motorna, senzorna, vegetativna), koja inerviraju različite organe i tkiva i obavljaju različite funkcije, posebno je važno izolirano provođenje duž svakog vlakna.

Šesti zakon: nervno vlakno se ne umara; akcioni potencijal vlakna ima istu amplitudu veoma dugo vremena.

Sedmi zakon: brzina provođenja ekscitacije je različita u različitim nervnim vlaknima i određena je električnim otporom intra- i ekstracelularnog okruženja, membrane aksona, kao i prečnikom nervnog vlakna. Sa povećanjem prečnika vlakana, brzina provođenja stimulacije se povećava.

Klasifikacija nervnih vlakana

Na osnovu brzine provođenja ekscitacije duž nervnih vlakana, trajanja faza akcionog potencijala i strukturnih karakteristika, razlikuju se tri glavna tipa nervnih vlakana: A, B i C.

Sva vlakna tipa A su mijelinizirana; podijeljeni su u 4 podgrupe: α, β, γ i δ. Najveći prečnik αA-vlakana (12-22 mikrona), što određuje veliku brzinu ekscitacije kroz njih (70-170 m/s). Vlakna tipa αA kod ljudi provode ekscitaciju od motornih neurona prednjih rogova kičmene moždine do skeletnih mišića, kao i od proprioceptivnih receptora mišića do senzornih centara centralnog nervnog sistema.

Ostala vlakna tip A(β, γ i δ) imaju manji prečnik, sporiju brzinu provodljivosti i duži akcijski potencijal. Ove grupe vlakana uključuju pretežno senzorna vlakna koja provode impulse od različitih receptora u centralnom nervnom sistemu; izuzetak su γA vlakna, koja provode ekscitaciju od γ-neurona prednjih rogova kičmene moždine do intrafuzalnih mišićnih vlakana.

vlakna tip B također mijelinizirana, vezana uglavnom za preganglijska vlakna autonomnog nervnog sistema. Brzina provođenja duž njih je 3-18 m/s, trajanje akcionog potencijala je skoro 3 puta veće od onog kod vlakana tipa A. Faza depolarizacije u tragovima nije karakteristična za ova vlakna.

vlakna tip C nemijelinizirani, imaju mali prečnik (oko 1 mikron) i malu brzinu ekscitacije (do 3 m/s). Većina vlakana tipa C su postganglijska vlakna simpatičkog nervnog sistema, neka vlakna tipa C su uključena u provođenje ekscitacije od bolnih, temperaturnih i drugih receptora.

1.5. Kodiranje

Informacije koje se prenose duž aksona na ovaj ili onaj način su kodirane. Skup neurona koji pružaju određenu funkciju (na primjer, specifičan senzorni modalitet) formira put projekcije (prva metoda kodiranja). Dakle, vidni put uključuje neurone retine, lateralno genikulativno tijelo talamusa i vidna područja moždane kore. Aksoni koji provode vizualne signale dio su optičkog živca, optičkog trakta, vizualnog zračenja. Fiziološki stimulans za aktivaciju vidnog sistema je svjetlost koja pogađa mrežnicu. Neuroni retine pretvaraju ove informacije i prenose signal dalje duž vizuelnog puta. Međutim, uz mehaničku ili električnu stimulaciju neurona vidnog puta, javlja se i vizualni osjećaj, iako u pravilu iskrivljen. Dakle, neuroni vidnog sistema čine projekcijski put, nakon čijeg se aktiviranja javlja vizuelni osećaj. Motorni putevi također predstavljaju projekcijske strukture. Na primjer, kada se aktiviraju određeni neuroni moždane kore, nastaju pražnjenja u motornim neuronima mišića šake i ti mišići se kontrahiraju.

Drugi metod kodiranja je zbog principa uređene prostorne (somatotopske) organizacije CNS-a. Somatotopske mape sastavljaju određene grupe neurona u senzornom i motoričkom sistemu. Ove grupe neurona, prvo, primaju informacije iz odgovarajuće lokaliziranih područja površine tijela i, drugo, šalju motoričke komande određenim dijelovima tijela. U vizualnom sistemu, područja retine su predstavljena u moždanoj kori grupama neurona koji formiraju retinotopske mape. U slušnom sistemu, frekvencijske karakteristike zvukova se odražavaju u tonotopskim kartama.

Treći metod kodiranja informacija zasniva se na variranju karakteristika sekvenci (serija) nervnih impulsa usmerenih na

nastaje sinaptičkim prijenosom na sljedeću grupu neurona, dok je mehanizam kodiranja privremena organizacija pražnjenja nervnih impulsa. Moguće su različite vrste takvog kodiranja. Često je šifra prosječna frekvencija aktiviranja: u mnogim senzornim sistemima, povećanje intenziteta stimulusa je praćeno povećanjem brzine aktiviranja senzornih neurona. Osim toga, kao kod može poslužiti trajanje pražnjenja, različita grupisanja impulsa u pražnjenju, trajanje visokofrekventnih naleta impulsa itd.

1.6. Provođenje ekscitacije između ćelija.

Međusobne veze između nervnih ćelija izvode se interneuronskim kontaktima ili sinapsama. Informacije u obliku niza akcionih potencijala dolaze od prvog (presinaptičkog) neurona do drugog (postsinaptičkog) ili formiranjem lokalne struje između susjednih stanica (električne sinapse), ili indirektno putem kemikalija - medijatora, neurotransmitera (kemijske sinapse) , ili korištenjem oba mehanizma (mješovite sinapse). Brzi prenos signala se obavlja električnim sinapsama, sporiji - hemijskim.

Tipične sinapse su formacije formirane od završetaka aksona jednog neurona i dendrita drugog (aksodendritske sinapse). Pored toga, postoje aksosomatske, akso-aksonalne i dendrodendritske sinapse (slika 1.21). Neki asocijativni neuroni imaju različite sinaptičke veze (slika 1.22). Sinapsa između aksona motornog neurona i vlakna skeletnog mišića naziva se motorna završna ploča ili neuromuskularni spoj.

At električna sinapsa(Sl. 1.23) ćelijske membrane susjednih neurona su usko susjedne jedna uz drugu, jaz između njih je oko 2 nm. Presjeci membrana susjednih stanica koji formiraju kontakt sa prazninom sadrže specifične proteinske komplekse koji se sastoje od 6 podjedinica (koneksona) raspoređenih u takvom redoslijedu da formiraju pore ispunjene vodom u centru kontakta. Spojnice membrana susjednih ćelija, poredane jedna naspram druge, tvore otvorenu vezu - "kanale", razmak između kojih je oko 8 nm.

Rice. 1.21. Glavne vrste sinapsi.

A- a - električna sinapsa; b - bodljikava sinapsa koja sadrži vezikule guste elektronima; v - en passant"-sinapsa, ili sinaptički "bubreg"; d - inhibitorna sinapsa smještena na početnom dijelu aksona (sadrži elipsoidne vezikule); e - dendritična kičma; e - bodljikava sinapsa; g - inhibitorna sinapsa; h - akso-aksonalna sinapsa; i - recipročna sinapsa; k - ekscitatorna sinapsa. B- Atipične sinapse: 1 - akso-aksonska sinapsa. Kraj jednog aksona može regulisati aktivnost drugog; 2 - dendrodendritska sinapsa; 3 - somasomatska sinapsa

Električne sinapse se najčešće formiraju u embrionalnoj fazi razvoja, kod odrasle osobe njihov broj se smanjuje. Međutim, u odraslom organizmu, značaj električnih sinapsi je očuvan za glijalne ćelije i amakrine ćelije retine; električne sinapse se mogu naći u moždanom stablu, posebno u donjim maslinama, u retini, vestibularnim korijenima.

Depolarizacija presinaptičke membrane dovodi do stvaranja razlike potencijala sa nedepolarizovanom postsinaptičkom membranom. Kao rezultat toga, kroz kanale formirane od strane koneksona, kretanje pozitivnih jona počinje duž gradijenta potencijalne razlike u postsinaptičku ćeliju ili kretanje aniona u suprotnom smjeru. Prilikom dosezanja na postsinaptičku membranu

Rice. 1.22. Asocijativni neuron sa više sinaptičkih veza.

1 - brežuljak aksona, koji prelazi u akson; 2 - mijelinski omotač; 3 - aksodendritična sinapsa; 4 - jezgro; 5 - dendrit; 6 - aksosomatska sinapsa

Rice. 1.23. Struktura električne sinapse.

A- Kontakt u otvoru između delova membrane susednih ćelija. B- Koneksoni membrana susednih ćelija formiraju interneuronski "kanal". 1 - proteinski kompleks; 2 - jonski kanal. 3 - kanal; 4 - konekson ćelije 1; 5 - svakih šest podjedinica; 6 - ćelijska veza 2

potpuna depolarizacija granične vrijednosti, javlja se akcioni potencijal. Važno je napomenuti da u električnoj sinapsi jonske struje nastaju sa minimalnim vremenskim kašnjenjem od 10 -5 s, što objašnjava visoku sinhronizaciju odgovora čak i vrlo velikog broja ćelija povezanih prazninom. Provođenje struje kroz električnu sinapsu također je moguće u oba smjera (za razliku od kemijske sinapse).

Funkcionalno stanje električnih sinapsi regulišu joni Ca 2+ i nivo potencijala ćelijske membrane, što stvara uslove za uticaj na širenje ekscitacije do njenog završetka. Karakteristike aktivnosti električnih sinapsi uključuju nemogućnost direktnog prenosa ekscitacije na udaljene ćelije, jer je samo nekoliko drugih direktno povezano sa pobuđenom ćelijom; nivo ekscitacije u presinaptičkim i postsinaptičkim ćelijama je isti; usporiti širenje

ekscitacija je nemoguća, s tim u vezi, mozak novorođenčadi i male djece, koji sadrži znatno više električnih sinapsi od mozga odrasle osobe, pokazuje se mnogo ekscitativnijim za električne procese: električna ekscitacija koja se brzo širi nije podložna inhibitorna korekcija i gotovo trenutno postaje generalizirana, što objašnjava njegovu posebnu ranjivost i podložnost razvoju paroksizmalne aktivnosti.

Treba napomenuti da u nekim oblicima demijelinizirajuće polineuropatije, aksoni koji su dio jednog nervnog stabla počinju da dolaze u bliski kontakt jedni s drugima, formirajući patološke zone (ephaps), unutar kojih postaje moguće "skočiti" akcioni potencijal. od jednog aksona do drugog. Kao rezultat toga, mogu se pojaviti simptomi koji odražavaju prijem "pseudo-informacija" u mozgu - osjećaj boli bez iritacije perifernih receptora za bol, itd.

hemijska sinapsa prenosi i električni signal od presinaptičke do postsinaptičke ćelije, ali u njoj se ionski kanali na postsinaptičkoj membrani otvaraju ili zatvaraju uz pomoć hemijskih nosača (medijatora, neurotransmitera) koji se oslobađaju iz presinaptičke membrane (slika 1.24). Promjena sposobnosti provođenja određenih jona kroz postsinaptičku membranu je osnova za funkcioniranje kemijskih sinapsi. Jonske struje mijenjaju potencijal postsinaptičke membrane, tj. izazivaju razvoj postsinaptičkog potencijala. Ovisno o vodljivosti koji se ioni mijenjaju pod djelovanjem neurotransmitera, njegovo djelovanje može biti inhibitorno (hiperpolarizacija postsinaptičke membrane zbog dodatne vanjske struje K+ jona ili dolazne struje C1 - jona) ili ekscitatorno (depolarizacija membrane). postsinaptička membrana sa dodatnom dolaznom strujom Ca 2+ jona). ili Na+).

U sinapsi (slika 1.25), izolovan je presinaptički proces koji sadrži presinaptičke vezikule (vezikule) i postsinaptički dio (dendrit, tijelo ćelije ili akson). U presinaptičkim nervnim završecima, neurotransmiteri se akumuliraju u vezikulama. Sinaptičke vezikule su fiksirane uglavnom na citoskelet pomoću proteina sinapsina lokalizovanih na citoplazmatskoj površini svake vezikule i spektrina koji se nalazi na F-aktinskim vlaknima citoskeleta (slika 1.26). Manji dio vezikula povezan je sa presi-

naptičku membranu preko proteina vezikula sinaptobrevina i sintaksina proteina presinaptičke membrane.

Jedna vezikula sadrži 6000-8000 molekula transmitera, što je 1 kvant transmitera, tj. minimalna količina koja se oslobađa u sinaptičku pukotinu. Kada niz akcionih potencijala dođe do nervnog završetka (presinaptičke membrane), Ca 2+ joni jure u ćeliju. Na vezikulama povezanim sa presinaptičkom membranom, ioni Ca 2+ vezuju se za protein sinaptotagmi vezikula.

Rice. 1.24. Glavne faze prenosa kroz hemijsku sinapsu: 1 - akcioni potencijal dostiže presinaptički završetak; 2 - depolarizacija presinaptičke membrane dovodi do otvaranja naponsko zavisnih Ca 2+ kanala; 3 - Ca 2+ joni posreduju u fuziji vezikula sa presinaptičkom membranom; 4 - molekuli medijatora se oslobađaju u sinaptičku pukotinu egzocitozom; 5 - molekuli medijatora se vezuju za postsinaptičke receptore, aktivirajući jonske kanale; 6 - dolazi do promjene provodljivosti membrane za jone i, ovisno o svojstvima medijatora, javlja se ekscitatorni (depolarizacijski) ili inhibitorni (hiperpolarizacijski) potencijal postsinaptičke membrane; 7 - jonska struja se širi duž postsinaptičke membrane; 8 - molekule medijatora se vraćaju u presinaptički završetak ponovnim preuzimanjem ili 9 - difundiraju u ekstracelularnu tekućinu

nom, što uzrokuje otvaranje membrane vezikula (vidi sliku 1.26). Paralelno s tim dolazi do spajanja polipeptidnog kompleksa sinaptofizina sa neidentifikovanim proteinima presinaptičke membrane, što dovodi do stvaranja pore kroz koju dolazi do regulirane egzocitoze, tj. lučenje neurotransmitera u sinaptičku pukotinu. Specijalni proteini vezikula (rab3A) regulišu ovaj proces.

Ca 2+ joni u presinaptičkom terminalu aktiviraju Ca 2+ -kalmodulin zavisnu protein kinazu II, enzim koji fosforilira sinapsin na presinaptičkoj membrani. Kao rezultat toga, vezikule napunjene transmiterom mogu se osloboditi iz citoskeleta i premjestiti na presinaptičku membranu za sljedeći ciklus.

Širina sinaptičke pukotine je oko 20-50 nm. U njega se oslobađaju molekule neurotransmitera, čija je lokalna koncentracija odmah nakon oslobađanja prilično visoka i nalazi se u milimolarnom rasponu. Molekuli neurotransmitera difundiraju do postsinaptičke membrane za oko 0,1 ms.

U postsinaptičkoj membrani izolirana je subsinaptička zona - područje izravnog kontakta između presinaptičke i postsinaptičke membrane, koje se naziva i aktivna zona sinapse. Sadrži proteine ​​koji formiraju jonske kanale. U mirovanju se ovi kanali rijetko otvaraju. Kada molekuli neurotransmitera udare u postsinaptičku membranu, stupaju u interakciju s proteinima jonskih kanala (sinaptičkim receptorima), mijenjajući njihovu konformaciju i dovodeći do mnogo češćeg otvaranja jonskih kanala. Zovu se oni receptori čiji se jonski kanali otvaraju pri direktnom kontaktu sa ligandom (neurotransmiterom). jonotropna. Receptori u kojima se otvaraju

Rice. 1.25. Ultrastruktura aksodendritske sinapse. 1 - akson; 2 - dendrit; 3 - mitohondrije; 4 - sinaptičke vezikule; 5 - presinaptička membrana; 6 - postsinaptička membrana; 7 - sinaptički rascjep

Razvoj jonskih kanala povezan je sa povezivanjem drugih hemijskih procesa tzv metabotropno(Sl. 1.27).

U mnogim sinapsama, neurotransmiterski receptori se nalaze ne samo na postsinaptičkoj nego i na presinaptičkoj membrani. (autoreceptori). Kada neurotransmiter stupi u interakciju s autoreceptorima presinaptičke membrane, njegovo oslobađanje je pojačano ili oslabljeno (pozitivna ili negativna povratna sprega), ovisno o vrsti sinapse. Na funkcionalno stanje autoreceptora utiče i koncentracija Ca 2+ jona.

U interakciji sa postsinaptičkim receptorom, neurotransmiter otvara nespecifične jonske kanale u postsinaptičkom

Rice. 1.26. Pristajanje vezikula na presinaptičkoj membrani. A- Sinaptička vezikula je pričvršćena za element citoskeleta uz pomoć molekula sinapsina. Kompleks pristajanja je istaknut četvorouglom: 1 - Samkinaza 2; 2 - sinapsa 1; 3 - fodrin; 4 - nosač posrednika; 5 - sinaptofizin; 6 - pristanišni kompleks

B- Uvećana šema kompleksa za pristajanje: 7 - sinaptobrevin; 8 - sinaptotagmin; 9 - rab3A; 10-NSF; 11 - sinaptofizin; 12 - SNAP; 13 - sintaksin; 14 - neureksin; 15 - fizofilin; 16 - α-SNAP; 17 - Ca 2+; 18 - n-sek1. CaM kinaza-2 - kalmodulin zavisna protein kinaza 2; n-secl - sekretorni protein; NSF - fuzioni protein osjetljiv na N-etilmaleimid; gab33A - GTPaza iz porodice ras; SNAP - protein presinaptičke membrane

membrana. Ekscitatorni postsinaptički potencijal nastaje zbog povećanja sposobnosti jonskih kanala da provode monovalentne katione, ovisno o njihovim elektrohemijskim gradijentima. Dakle, potencijal postsinaptičke membrane je u rasponu između -60 i -80 mV. Potencijal ravnoteže za jone Na+ je +55 mV, što objašnjava snažnu pokretačku silu za jone Na+ u ćeliju. Potencijal ravnoteže za jone K+ je približno -90 mV, tj. ostaje neznatna struja K+ jona, usmjerena iz intracelularne sredine u vanćelijsku. Rad ionskih kanala dovodi do depolarizacije postsinaptičke membrane, što se naziva ekscitatornim postsinaptičkim potencijalom. Kako jonske struje zavise od razlike između ravnotežnog potencijala i potencijala membrane, sa smanjenim potencijalom mirovanja membrane struja Na + jona slabi, a struja K + jona raste, što dovodi do smanjenja amplituda ekscitatornog postsinaptičkog potencijala. Na + i K + struje uključene u pojavu ekscitatornih postsinaptičkih

Rice. 1.27. Dijagram strukture receptora.

A- Metabotropno. B- Jonotropni: 1 - neuromodulatori ili lijekovi; 2 - receptori sa različitim mestima vezivanja (heteroceptor); 3 - neuromodulacija; 4 - sekundarni glasnik; 5 - autoreceptor; 6 - povratna informacija; 7 - ugradnja membrane vezikula; 8 - neuromodulatori; 9 - predajnik; 10 - neuromodulacija; 11-transmiter katalizira reakcije G-proteina; 12 - predajnik otvara jonski kanal

koji potencijal, ponašaju se drugačije nego kada generišu akcioni potencijal, budući da u mehanizmu postsinaptičke depolarizacije učestvuju i drugi jonski kanali sa drugačijim svojstvima. Ako se tokom generisanja akcionog potencijala aktiviraju naponski vođeni jonski kanali, a sa povećanjem depolarizacije otvore se i drugi kanali, usled čega se proces depolarizacije sam po sebi jača, tada počinje provodljivost transmiter-gated (ligand- gated) kanala zavisi samo od broja molekula transmitera vezanih za receptore, tj na broj otvorenih jonskih kanala. Amplituda ekscitatornog postsinaptičkog potencijala kreće se od 100 μV do 10 mV, trajanje potencijala je u rasponu od 4 do 100 ms, ovisno o vrsti sinapse.

Ekscitatorni postsinaptički potencijal formiran lokalno u zoni sinapse pasivno se širi kroz cijelu postsinaptičku membranu stanice. Uz istovremenu ekscitaciju velikog broja sinapsi, javlja se fenomen zbrajanja postsinaptičkog potencijala, koji se očituje naglim povećanjem njegove amplitude, zbog čega se membrana cijele postsinaptičke stanice može depolarizirati. Ako količina depolarizacije dostigne graničnu vrijednost (više od 10 mV), tada počinje stvaranje akcionog potencijala, koji se provodi duž aksona postsinaptičkog neurona. Od početka ekscitatornog postsinaptičkog potencijala do formiranja akcionog potencijala prođe oko 0,3 ms, tj. uz masivno oslobađanje neurotransmitera, postsinaptički potencijal se može pojaviti već nakon 0,5-0,6 ms od trenutka kada akcioni potencijal stigne u presinaptičku regiju (tzv. sinaptičko kašnjenje).

Druga jedinjenja mogu imati visok afinitet za protein postsinaptičkog receptora. U zavisnosti od toga do kakvog (u odnosu na neurotransmiter) efekta dovodi njihovo vezivanje za receptor, izoluju se agonisti (jednosmjerno djelovanje sa neurotransmiterom) i antagonisti (čije djelovanje sprječava djelovanje neurotransmitera).

Postoje receptorski proteini koji nisu jonski kanali. Kada se molekule neurotransmitera vežu za njih, dolazi do kaskade hemijskih reakcija, usled kojih se susjedni jonski kanali otvaraju uz pomoć sekundarnih glasnika - metabotropni receptori. G-protein igra važnu ulogu u njihovom funkcioniranju. Sinaptički prijenos, koji koristi metabotropni prijem, je vrlo spor, s vremenom prijenosa impulsa od oko 100 ms. do sinapsi

ovaj tip uključuje postganglijske receptore, receptore parasimpatičkog nervnog sistema, autoreceptore. Primjer je holinergička sinapsa muskarinskog tipa, u kojoj mjesto vezivanja neurotransmitera i jonski kanal nisu lokalizirani u samom transmembranskom proteinu, metabotropni receptori su direktno povezani sa G proteinom. Kada se transmiter veže za receptor, G protein, koji ima tri podjedinice, formira kompleks sa receptorom. GDP vezan za G-protein zamjenjuje se GTP-om, dok se G-protein aktivira i stiče sposobnost otvaranja jonskog kanala kalijuma, tj. hiperpolariziraju postsinaptičku membranu (vidi sliku 1.27).

Drugi glasnici mogu otvoriti ili zatvoriti jonske kanale. Tako se jonski kanali mogu otvoriti cAMP/IP 3 ili fosforilacijom protein kinaze C. Ovaj proces se odvija i uz pomoć G-proteina, koji aktivira fosfolipazu C, što dovodi do stvaranja inozitol trifosfata (IP 3). Dodatno, povećava se formiranje diacilglicerola (DAG) i protein kinaze C (PKC) (slika 1.28).

Svaka nervna stanica na svojoj površini ima mnogo sinaptičkih završetaka, od kojih su neki ekscitatorni, drugi torzijski.

Rice. 1.28. Uloga sekundarnih glasnika inozitol trifosfata (IP 3) (A) i diacilglicerol (DAG) (B) u radu metabotropnog receptora. Kada se medijator veže za receptor (P), mijenja se konformacija G-proteina, nakon čega slijedi aktivacija fosfolipaze C (PLC). Aktivirani FLS cijepa fosfatidilinozitol trifosfat (PIP 2) na DAG i IP 3. DAG ostaje u unutrašnjem sloju ćelijske membrane, a IP 3 difundira u citosol kao drugi glasnik. DAG je ugrađen u unutrašnji sloj membrane gdje stupa u interakciju s protein kinazom C (PKC) u prisustvu fosfatidilserina (PS)

mišićav. Ako se susjedne ekscitatorne i inhibitorne sinapse aktiviraju paralelno, rezultirajuće struje se superponiraju jedna na drugu, što rezultira postsinaptičkim potencijalom s amplitudom manjom od njegovih ekscitatornih i inhibitornih komponenti odvojeno. Istovremeno, hiperpolarizacija membrane je značajna zbog povećanja njene provodljivosti za K + i C1 - ione.

Dakle, ekscitatorni postsinaptički potencijal nastaje zbog povećanja permeabilnosti Na+ jona i dolazne Na+ jonske struje, a inhibitorni postsinaptički potencijal se generira zbog izlazne struje K+ jona ili dolazne struje C1 - jona. Smanjenje provodljivosti za K+ ione bi trebalo depolarizirati ćelijsku membranu. Sinapse, u kojima je depolarizacija uzrokovana smanjenjem provodljivosti za K+ ione, lokalizirane su u ganglijama autonomnog (autonomnog) nervnog sistema

Sinaptički prijenos mora biti završen brzo kako bi sinapsa bila spremna za novi prijenos, inače odgovor ne bi nastao pod utjecajem novih dolaznih signala, već bi se uočio blok depolarizacije. Važan regulatorni mehanizam je brzo smanjenje osjetljivosti postsinaptičkog receptora (desensitizacija), do kojeg dolazi kada su molekuli neurotransmitera još uvijek očuvani. Uprkos kontinuiranom vezivanju neurotransmitera za receptor, konformacija proteina koji formira kanal se menja, jonski kanal postaje nepropustan za jone, a sinaptički protok prestaje. U mnogim sinapsama, desenzibilizacija receptora može biti produžena (do nekoliko minuta) dok se kanal ne rekonfiguriše i ponovo aktivira.

Drugi načini da se prekine djelovanje transmitera, koji izbjegavaju dugotrajnu desenzibilizaciju receptora, jesu brzo hemijsko cijepanje transmitera na neaktivne komponente ili njegovo uklanjanje iz sinaptičkog pukotina visoko selektivnim ponovnim preuzimanjem od strane presinaptičkog završetka. Priroda mehanizma inaktivacije ovisi o vrsti sinapse. Dakle, acetilholin se vrlo brzo hidrolizira acetilkolinesterazom u acetat i holin. U CNS-u, ekscitatorne glutamatergične sinapse su gusto prekrivene procesima astrocita koji aktivno hvataju neurotransmiter iz sinaptičkog pukotina i metaboliziraju ga.

1.7. Neurotransmiteri i neuromodulatori

Neurotransmiteri prenose signal u sinapsama između neurona ili između neurona i izvršnih organa (mišića, žljezdanih stanica). Neuromodulatori presinaptički utiču na količinu oslobođenog neurotransmitera ili na njegovo ponovno preuzimanje od strane neurona. Osim toga, neuromodulatori postsinaptički reguliraju osjetljivost receptora. Dakle, neuromodulatori su u stanju da regulišu nivo ekscitabilnosti u sinapsama i promene efekat neurotransmitera. Neurotransmiteri i neuromodulatori zajedno čine grupu neuroaktivnih supstanci.

Mnogi neuroni su meta nekoliko neuroaktivnih supstanci, ali oslobađaju samo jedan transmiter kada su stimulirani. Isti neurotransmiter, ovisno o vrsti postsinaptičkog receptora, može imati ekscitatorno ili inhibitorno djelovanje. Neki neurotransmiteri (kao što je dopamin) također mogu funkcionirati kao neuromodulatori. U neurofunkcionalni sistem obično je uključeno nekoliko neuroaktivnih supstanci, a jedna neuroaktivna supstanca je sposobna da utiče na nekoliko neurofunkcionalnih sistema.

Kateholaminergički neuroni

Kateholaminergički neuroni sadrže neurotransmitere kao što su dopamin, norepinefrin ili epinefrin u perikarijumu i procesima, koji se sintetiziraju iz aminokiseline tirozin. U mozgu odrasle osobe, dopaminergički, noradrenergički i adrenergički neuroni odgovaraju po lokalizaciji neuronima koji sadrže melanin. Noradrenergičke i dopaminergičke ćelije su numerisane od A1 do A15, a adrenergičke ćelije su numerisane od C1 do C3, serijski brojevi se dodeljuju rastućim redom, prema lokaciji u moždanom deblu od donjeg ka gornjem delu.

dopaminergičkih neuronaĆelije koje sintetišu dopamin (A8-A15) nalaze se u srednjem mozgu, diencefalonu i telencefalonu (slika 1.29). Najveća grupa dopaminergičkih ćelija je kompaktni deo supstancije nigre (A9). Njihovi aksoni formiraju uzlaznu stazu koja prolazi kroz lateralni dio hipotalamusa i unutrašnju kapsulu, nigrostrijalne snopove kose.

Rice. 1.29. Lokalizacija dopaminergičkih neurona i njihovih puteva u mozgu štakora.

1 - mali mozak; 2 - cerebralni korteks; 3 - strijatum; 4 - nucleus accumbens; 5 - frontalni korteks; 6 - mirisna lukovica; 7 - olfaktorni tuberkul; 8 - kaudatno jezgro; 9 - jezgro u obliku badema; 10 - srednja nadmorska visina; 11 - nigrostriatalni snop. Glavni put (nigrostriatalni snop) počinje u substantia nigra (A8, A9) i ide naprijed do striatum

con dospiju do repnog jezgra i ljuske. Zajedno sa dopaminergičkim neuronima retikularne supstance (A8), formiraju nigrostrijatni sistem.

Glavni put (nigrostriatalni snop) potiče od supstancije nigre (A8, A9) i ide naprijed do striatum.

Mezolimbička grupa dopaminergičkih neurona (A10) proteže se od mezencefalnih regija do limbičkog sistema. Grupa A10 formira ventralni vrh na interpedunkularnim jezgrama u tegmentumu srednjeg mozga. Aksoni idu u unutrašnja jezgra terminalnog sulkusa, septuma, olfaktornih tuberkula, nucleus accumbensa (n. accumbens), cingularni girus.

Treći dopaminergički sistem (A12), nazvan tuberoinfundibularni, nalazi se u diencefalonu, nalazi se u sivom brežuljku i proteže se do infundibuluma. Ovaj sistem je povezan sa neuroendokrinim funkcijama. Druge diencefalne grupe ćelija (A11, A13 i A14) i njihove ciljne ćelije se takođe nalaze u hipotalamusu. Mala grupa A15 raspršena je u olfaktornoj lubulji i jedina je dopaminergička grupa neurona u telencefalonu.

Svi dopaminski receptori djeluju kroz drugi sistem glasnika. Njihovo postsinaptičko djelovanje može biti ekscitatorno ili inhibitorno. Dopamin se brzo vraća u presinaptički terminal gdje se metabolizira pomoću monoamin oksidaze (MAO) i katehol-O-metiltransferaze (COMT).

Noradrenergički neuroni Noradrenergičke nervne ćelije nalaze se samo u uskoj anterolateralnoj zoni tegmentuma produžene moždine i mosta (slika 1.30). U-

Rice. 1.30. Lokalizacija noradrenergičkih neurona i njihovih puteva u mozgu štakora (parasagitalni presjek).

1 - mali mozak; 2 - dorzalni snop; 3 - ventralni snop; 4 - hipokampus; 5 - cerebralni korteks; 6 - mirisna lukovica; 7 - pregrada; 8 - medijalni prednji cerebralni snop; 9 - krajnja traka; 10 - hipotalamus.

Glavni put počinje u locus coeruleusu (A6) i ide naprijed u nekoliko snopova, dajući izdanke različitim dijelovima mozga. Takođe, noradrenergička jezgra se nalaze u ventralnom dijelu moždanog stabla (A1, A2, A5 i A7). Većina njihovih vlakana ide zajedno s vlaknima neurona u koeruleusu, međutim, neka su projektovana u dorzalnom smjeru.

filamenti koji dolaze iz ovih neurona penju se do srednjeg mozga ili se spuštaju do kičmene moždine. Osim toga, noradrenergičke ćelije imaju veze sa malim mozgom. Noradrenergička vlakna se granaju ekstenzivnije od dopaminergičkih. Vjeruje se da igraju ulogu u regulaciji cerebralnog krvotoka.

Najveća grupa noradrenergičkih ćelija (A6) nalazi se u locus coeruleusu (locus cereleus) i uključuje skoro polovinu svih noradrenergičkih ćelija (slika 1.31). Jezgro se nalazi u gornjem dijelu mosta na dnu IV ventrikula i proteže se do inferiornih kolikula kvadrigemine. Aksoni ćelija plave mrlje se granaju mnogo puta, njihovi adrenergički završeci se mogu naći u mnogim dijelovima CNS-a. Imaju modulirajući učinak na procese sazrijevanja i učenja, obradu informacija u mozgu, regulaciju sna i endogenu inhibiciju bola.

Stražnji noradrenergički snop potiče iz A6 grupe i povezuje se u srednjem mozgu sa jezgrima zadnjeg šava, gornjim i donjim tuberkulima kvadrigemine; u diencephalonu - s prednjim jezgrima talamusa, medijalnim i bočnim koljeničkim tijelima; u konačnom mozgu - sa amigdalom, hipokampusom, neokorteksom, cingularnim girusom.

Dodatna vlakna iz ćelija A6 grupe idu do malog mozga kroz njegov gornji pedunkul (vidi sliku 1.31). Descendentna vlakna iz locus coeruleusa, zajedno sa vlaknima susjedne grupe A7 ćelija, idu do zadnjeg jezgra vagusnog živca, donje masline i kičmene moždine. Anterolateralno-

Rice. 1.31.Šema provođenja noradrenergičkih puteva iz plavog jezgra (pege) smještenog u sivoj tvari mosta.

1 - vlakna provodnog puta; 2 - hipokampus; 3 - talamus; 4 - hipotalamus i amigdala; 5 - mali mozak; 6 - kičmena moždina; 7 - plava tačka

Silazni snop od locus coeruleusa šalje vlakna na prednje i stražnje rogove kičmene moždine.

Neuroni grupa A1 i A2 nalaze se u produženoj moždini. Zajedno sa grupama pontinskih ćelija (A5 i A7) formiraju prednje uzlazne noradrenergičke puteve. U srednjem mozgu se projektuju na sivo periakveduktalno jezgro i retikularnu formaciju, u diencefalonu - na cijeli hipotalamus, au telencefalonu - na olfaktornu lukovicu. Osim toga, iz ovih grupa ćelija (A1, A2, A5, A7) idu i bulbospinalna vlakna do kičmene moždine.

U PNS-u, norepinefrin (i u manjoj mjeri epinefrin) je važan neurotransmiter za simpatičke postganglijske završetke autonomnog nervnog sistema.

Adrenergički neuroni

Neuroni koji sintetišu adrenalin nalaze se samo u produženoj moždini, u uskoj anterolateralnoj regiji. Najveća grupa C1 ćelija leži iza zadnjeg jezgra masline, srednja grupa C2 ćelija - pored jezgra solitarnog puta, grupa C3 ćelija - direktno ispod periakveduktalne sive materije. Eferentni putevi od C1-C3 idu do zadnjeg jezgra vagusnog nerva, jezgra solitarnog trakta, plave mrlje, periakveduktalne sive tvari ponsa i srednjeg mozga i hipotalamusa.

Postoje 4 glavna tipa kateholaminergičkih receptora, koji se razlikuju po odgovoru na djelovanje agonista ili antagonista i po postsinaptičkim efektima. α1 receptori kontrolišu kalcijumove kanale preko drugog glasnika inozitol fosfata-3 i, kada se aktiviraju, povećavaju koncentraciju intracelularnih jona

Ca 2+ . Stimulacija β2 receptora dovodi do smanjenja koncentracije drugog glasnika cAMP, što je praćeno različitim efektima. B receptori, preko drugog glasnika cAMP, povećavaju provodljivost membrane za K+ jone, stvarajući inhibitorni postsinaptički potencijal.

Serotonergički neuroni

Serotonin (5-hidroksitriptamin) nastaje iz aminokiseline triptofana. Većina serotonergičkih neurona lokalizirana je u medijalnim dijelovima moždanog stabla, formirajući takozvana raphe jezgra (slika 1.32). Grupe B1 i B2 nalaze se u produženoj moždini, B3 - u graničnoj zoni između duguljaste moždine i mosta, B5 - u mostu, B7 - u srednjem mozgu. Raph neuroni B6 i B8 nalaze se u tegmentum pons i srednjem mozgu. Jezgra raphe takođe sadrže nervne ćelije koje sadrže druge neurotransmitere kao što su dopamin, norepinefrin, GABA, enkefalin i supstanca P. Iz tog razloga, jezgra raphe se nazivaju i multitransmiterski centri.

Projekcije serotonergičkih neurona odgovaraju toku norepinefrinskih vlakana. Najveći dio vlakana ide u strukture limbičkog sistema, retikularne formacije i kičmene moždine. Postoji veza s plavom mrljom - glavnom koncentracijom neurona norepinefrina.

Veliki prednji uzlazni trakt uzdiže se od ćelija B6, B7 i B8 grupa. Ide anteriorno kroz tegmentum srednjeg mozga i bočno kroz hipotalamus, a zatim daje grane prema forniksu i cingularnom girusu. Ovim putem su grupe B6, B7 i B8 povezane u srednjem mozgu sa interpedunkularnim jezgrima i supstancijom nigrom, u diencefalonu sa jezgrima povodca, talamusa i hipotalamusa, u konačnom mozgu sa jezgrima septuma i olfaktora. sijalica.

Postoje brojne projekcije serotonergičkih neurona na hipotalamus, cingularni girus i olfaktorni korteks, kao i veze sa striatumom i frontalnim korteksom. Kraći stražnji uzlazni trakt povezuje ćelije grupa B3, B5 i B7 preko stražnjeg longitudinalnog fascikulusa s periakveduktalnom sivom tvari i stražnjim hipotalamskim regionom. Osim toga, postoje serotonergičke projekcije na mali mozak (od B6 i B7) i kičmenu moždinu (od B1 do B3), kao i brojna vlakna koja se povezuju s retikularnom formacijom.

Oslobađanje serotonina odvija se na uobičajen način. Na postsinaptičkoj membrani se nalaze receptori koji uz pomoć sekundarnih glasnika otvaraju kanale za jone K+ i Ca 2+. Postoji 7 klasa serotoninskih receptora: 5-HT 1 - 5-HT 7 koji različito reaguju na djelovanje agonista i antagonista. Receptori 5-HT 1 , 5-HT 2 i 5-HT 4 nalaze se u mozgu, receptori 5-HT 3 - u PNS-u. Djelovanje serotonina prekida se mehanizmom ponovnog preuzimanja neurotransmitera presinaptičkim završetkom. Serotonin koji nije ušao u vezikule se deaminira uz pomoć MAO. Postoji inhibitorni efekat silaznih serotonergičkih vlakana na prve simpatičke neurone kičmene moždine. Pretpostavlja se da na taj način raphe neuroni produžene moždine kontrolišu provođenje impulsa bola u anterolateralnom sistemu. Nedostatak serotonina je povezan s depresijom.

Rice. 1.32. Lokalizacija serotonergičkih neurona i njihovih puteva u mozgu štakora (parasagitalni presjek).

1 - mirisna lukovica; 2 - remen; 3 - corpus callosum; 4 - cerebralni korteks; 5 - medijalni uzdužni snop; 6 - mali mozak; 7 - medijalni prednji cerebralni snop; 8 - moždana traka; 9 - krajnja traka; 10 - svod; 11 - kaudatno jezgro; 12 - vanjska kapsula. Serotonergički neuroni su grupirani u devet jezgara smještenih u moždanom deblu. B6-B9 jezgra se projektuju anteriorno u diencephalon i telencephalon, dok kaudalna jezgra projektuju na produženu moždinu i kičmenu moždinu.

Histaminergički neuroni

Histaminergičke nervne ćelije nalaze se u donjem dijelu hipotalamusa blizu infundibuluma. Histamin se metabolizira pomoću enzima histidin dekarboksilaze iz aminokiseline histidina. Dugi i kratki snopovi vlakana histaminergičkih nervnih stanica u donjem dijelu hipotalamusa idu do moždanog stabla kao dio stražnje i periventrikularne zone. Histaminergička vlakna dopiru do periakveduktalne sive tvari, zadnjeg jezgra rafe, medijalnog vestibularnog jezgra, jezgra solitarnog trakta, zadnjeg jezgra vagusa, jezgra

facijalnog živca, prednje i zadnje kohlearne jezgre, lateralne petlje i donjeg tuberkula kvadrigemine. Osim toga, vlakna se šalju u diencefalon - stražnji, lateralni i prednji dio hipotalamusa, mastoidna tijela, optički tuberkul, periventrikularna jezgra, lateralna koljenasta tijela i do konačnog mozga - Brokinog dijagonalnog girusa, n. accumbens, amigdale i moždane kore.

Holinergički neuroni

Holinergični su alfa (α)- i gama (γ)-motoneuroni okulomotornog, trohlearnog, trigeminalnog, abducenskog, facijalnog, glosofaringealnog, vagusnog, pomoćnog i hipoglosalnog živca i kičmenog živca (slika 1.33). Acetilholin utiče na kontrakciju skeletnih mišića. Preganglijski neuroni autonomnog nervnog sistema su holinergični, stimulišu postganglijske neurone autonomnog nervnog sistema. Druge holinergičke nervne ćelije dobile su alfanumeričku oznaku od vrha do dna (obrnutim redosledom u poređenju sa kateholaminergičkim i serotonergičkim neuronima). Ch1 holinergički neuroni formiraju oko 10% ćelija srednjih jezgara septuma, Ch2 neuroni čine 70% ćelija vertikalnog ekstremiteta dijagonalnog Brokinog sulkusa, Ch3 neuroni čine 1% ćelija horizontalnog ekstremiteta dijagonale Brocinog brazde. Sve tri grupe neurona projektuju prema dolje na medijalna jezgra povodca i interpedunkularne jezgre. Ch1 neuroni su povezani uzlaznim vlaknima kroz forniks do hipokampusa. Grupa Ch3 ćelija je sinaptički povezana sa nervnim ćelijama olfaktorne lukovice.

U ljudskom mozgu grupa Ch4 ćelija je relativno opsežna i odgovara bazalnom jezgru Meinerta, u kojem je 90% svih ćelija holinergično. Ova jezgra primaju aferentne impulse iz subkortikalnih diencefaličko-telencefalnih odjela i formiraju limbičko-paralimbički korteks mozga. Prednje ćelije nucleus basalis projektuju se na frontalni i parijetalni neokorteks, dok se zadnje ćelije projektuju na okcipitalni i temporalni neokorteks. Dakle, nucleus basalis je prijenosna veza između limbičko-paralimbičkih regija i neokorteksa. Dvije male grupe holinergičkih ćelija (Ch5 i Ch6) nalaze se u mostu i smatraju se dijelom ascendentnog retikularnog sistema.

Mala grupa ćelija periolivarnog jezgra, koja se dijelom sastoji od holinergičkih ćelija, nalazi se na rubu tijela trapeza u donjim dijelovima mosta. Njegova eferentna vlakna idu do receptorskih ćelija slušnog sistema. Ovaj holinergički sistem utiče na prenos zvučnih signala.

Aminacidergični neuroni

Svojstva neurotransmitera dokazana su za četiri aminokiseline: ekscitatornu za glutaminsku (glutamatnu), asparaginsku (aspartatnu) kiselinu i inhibitornu za g-aminobutirnu kiselinu i glicin. Pretpostavljaju se neurotransmiterska svojstva cisteina (ekscitatorna); taurin, serin i p-alanin (kočnica).

Rice. 1.33. Lokalizacija kolinergičkih neurona i njihovih puteva u mozgu štakora (parasagitalni presjek). 1 - jezgro u obliku badema; 2 - prednje olfaktorno jezgro; 3 - lučno jezgro; 4 - Meinertovo bazalno jezgro; 5 - cerebralni korteks; 6 - ljuska kaudatnog jezgra; 7 - dijagonalna Brokina greda; 8 - savijena greda (Meinertova greda); 9 - hipokampus; 10 - interpeduncular nucleus; 11 - bočno-dorzalno jezgro gume; 12 - medijalno jezgro povodca; 13 - mirisna lukovica; 14 - olfaktorni tuberkul; 15 - retikularna formacija; 16 - moždana traka; 17 - talamus; 18 - retikularna formacija gume

Glutamatergični i aspartatergički neuroni Strukturno slične aminokiseline glutamat i aspartat (slika 1.34) su klasifikovane elektrofiziološki kao ekscitatorni neurotransmiteri. Nervne ćelije koje sadrže glutamat i/ili aspartat kao neurotransmitere prisutne su u slušnom sistemu (neuroni prvog reda), u olfaktornom sistemu (kombinuje olfaktornu lukovicu sa moždanom korteksom), u limbičkom sistemu, u neokorteksu (piramidalne ćelije) . Glutamat se takođe nalazi u neuronima puteva koji dolaze iz piramidalnih ćelija: kortikostriatnog, kortikotalamičnog, kortikotektalnog, kortikobrodnog i kortikospinalnog trakta.

Važnu ulogu u funkcionisanju glutamatnog sistema imaju astrociti, koji nisu pasivni elementi nervnog sistema, već su uključeni u snabdevanje neurona energetskim supstratima kao odgovor na povećanje sinaptičke aktivnosti. Procesi astrocita -

Rice. 1.34. Sinteza glutaminske i asparaginske kiseline.

Glikoliza pretvara glukozu u piruvat, koji u prisustvu acetil-CoA ulazi u Krebsov ciklus. Nadalje, transaminacijom, oksaloacetat i α-ketoglutarat se pretvaraju u aspartat i glutamat, respektivno (reakcije su prikazane na dnu slike)

ki se nalaze oko sinaptičkih kontakata, što im omogućava da otkriju povećanje sinaptičke koncentracije neurotransmitera (slika 1.35). Transport glutamata iz sinaptičkog pukotina je posredovan specifičnim transportnim sistemima, od kojih su dva specifična za glija ( GLT-1 i GLAST- nosioci). Treći transportni sistem (EAAC-1), koji se nalazi isključivo u neuronima, nije uključen u prijenos glutamata koji se oslobađa iz sinapsi. Prijelaz glutamata u astrocite odvija se duž elektrohemijskog gradijenta Na+ jona.

U normalnim uslovima održava se relativna konstantnost ekstracelularnih koncentracija glutamata i aspartata. Njihovo povećanje uključuje kompenzacijske mehanizme: hvatanje od strane neurona i astrocita viška iz međućelijskog prostora, presinaptičku inhibiciju oslobađanja neurotransmitera, metaboličku upotrebu i

Rice. 1.35. Struktura glutamatergične sinapse.

Glutamat se oslobađa iz sinaptičkih vezikula u sinaptički rascjep. Na slici su prikazana dva mehanizma ponovnog preuzimanja: 1 - nazad do presinaptičkog završetka; 2 - u susjednu glijalnu ćeliju; 3 - glijalna ćelija; 4 - akson; 5 - glutamin; 6 - glutamin sintetaza; 7 - ATP + NH 4 +; 8 - glutaminaza; 9 - glutamat + NH 4 +; 10 - glutamat; 11 - postsinaptička membrana. U glijalnim ćelijama, glutamin sintaza pretvara glutamat u glutamin, koji se zatim prenosi u presinaptički terminal. Na presinaptičkom terminalu, glutamin se pretvara u glutamat pomoću enzima glutaminaze. Slobodni glutamat se također sintetizira u reakcijama Krebsovog ciklusa u mitohondrijima. Slobodni glutamat se skuplja u sinaptičkim vezikulama prije nego se dogodi sljedeći akcioni potencijal. Desna strana slike prikazuje reakcije konverzije glutamata i glutamina posredovane glutamin sintetazom i glutaminazom

itd. Kršenjem njihove eliminacije iz sinaptičkog pukotina, apsolutna koncentracija i vrijeme zadržavanja glutamata i aspartata u sinaptičkom pukotinu prelazi dozvoljene granice, a proces depolarizacije neuronskih membrana postaje ireverzibilan.

Postoje porodice jonotropnih i metabotropnih glutamatnih receptora u CNS-u sisara. Jonotropni receptori regulišu permeabilnost jonskih kanala i klasifikovani su prema njihovoj osjetljivosti na djelovanje N-metil-D-aspartata (NMDA)α-amino-3-hidroksi-5-metil-4-izoksazol-propionska kiselina (AMRA), kainska kiselina (K) i L-2-amino-4-fosfonobuterna kiselina (L-AP4)- najselektivniji ligandi ove vrste receptora. Imena ovih jedinjenja dodeljena su odgovarajućim tipovima receptora: NMDA, AMPA, K i L-AP4.

Najviše proučavani receptori su NMDA tipa (slika 1.36). postsinaptički receptor NMDA je složena supramolekularna formacija koja uključuje nekoliko mjesta (mjesta) regulacije: specifično mjesto vezivanja za medijator (L-glutaminsku kiselinu), specifično mjesto vezivanja za koagonist (glicin) i alosterična modulatorna mjesta smještena i na membrani ( poliamin) i u ionskom kanalu, spojen na receptor (vezna mjesta za dvovalentne katjone i "fenciklidin" mjesto - mjesto vezivanja za nekonkurentne antagoniste).

Jonotropni receptori imaju ključnu ulogu u realizaciji ekscitatorne neurotransmisije u CNS-u, realizaciji neuroplastičnosti, formiranju novih sinapsi (sinaptogeneza) i povećanju efikasnosti funkcionisanja postojećih sinapsi. Ovi procesi su u velikoj mjeri povezani s mehanizmima pamćenja, učenja (sticanje novih vještina), kompenzacije funkcija narušenih zbog organskog oštećenja mozga.

Ekscitatorni aminokiselinski neurotransmiteri (glutamat i aspartat) su citotoksični pod određenim uslovima. Kada stupe u interakciju sa preekscitiranim postsinaptičkim receptorima, razvijaju se dendrosomatske lezije bez promjena u provodnom dijelu nervnih ćelija. Uslovi koji stvaraju takvu prekomjernu ekscitaciju karakteriziraju povećano oslobađanje i/ili smanjeno ponovno preuzimanje nosača. Prekomjerna ekscitacija glutamatnih receptora NMDA dovodi do otvaranja prije-

nist-ovisni kalcijumski kanali i snažan priliv Ca 2+ u neurone uz naglo povećanje njegove koncentracije do praga. Uzrokuje prekomjerno djelovanje aminokiselinskih neurotransmitera "ekscitotoksična smrt neurona" je univerzalni mehanizam oštećenja nervnog tkiva. U osnovi je nekrotične smrti neurona u različitim bolestima mozga, kako akutnim (ishemijski moždani udar) tako i kroničnim (neuro-

Rice. 1.36. Glutamatni NMDA receptor

rodegeneracija). Na ekstracelularne nivoe aspartata i glutamata, a time i na ozbiljnost ekscitotoksičnosti, utiču temperatura i pH mozga, ekstracelularne koncentracije monovalentnih jona C1- i Na+. Metabolička acidoza inhibira transportne sisteme glutamata iz sinaptičkog pukotina.

Postoje dokazi o neurotoksičnim svojstvima glutamata povezanim s aktivacijom AMPA i K receptora, što dovodi do promjene permeabilnosti postsinaptičke membrane za monovalentne K+ i Na+ katione, povećanja ulaznog protoka Na+ jona i kratkotrajna depolarizacija postsinaptičke membrane, što zauzvrat uzrokuje povećanje priliva Ca 2+ u ćeliju preko agonisti zavisnih (receptora NMDA) i naponskim kanalima. Protok Na+ jona je praćen ulaskom vode u ćelije, što uzrokuje oticanje apikalnih dendrita i lizu neurona (osmolitičko oštećenje neurona).

Metabotropni glutamatni receptori vezani za G-protein igraju važnu ulogu u regulaciji intracelularne kalcijumske struje uzrokovane aktivacijom NMDA receptora i vrše modulatorne funkcije, uzrokujući promjene u ćelijskoj aktivnosti. Ovi receptori ne utiču na funkcionisanje jonskih kanala, ali stimulišu stvaranje intracelularnih medijatora diacilglicerola i nositol trifosfata, koji su uključeni u dalje procese ishemijske kaskade.

GABAergični neuroni

Neki neuroni sadrže g-aminobuternu kiselinu (GABA) kao neurotransmiter, koji se formira od glutaminske kiseline djelovanjem glutamat dekarboksilaze (slika 1.37). U moždanoj kori, GABAergični neuroni se nalaze u olfaktornom i limbičkom području (neuroni hipokampalne korpe). GABA sadrži i neurone eferentnih ekstrapiramidalnih striatonigralnih, palidonigralnih i subtalamopalidarnih puteva, Purkinje ćelije malog mozga, neurone malog korteksa (Golgi, stelat i basket), interkalarne inhibitorne neurone kičmene moždine.

GABA je najvažniji inhibitorni neurotransmiter u CNS-u. Glavna fiziološka uloga GABA je stvaranje stabilne ravnoteže između ekscitatornog i inhibitornog sistema, modulacija i regulacija aktivnosti glavnog ekscitatornog neurotransmitera glutamata. GABA ograničava širenje ekscitatornog stimulusa i presinaptički - preko GABA-B receptora, funkcionalno

Rice. 1.37. Reakcija konverzije glutamata u GABA.

Koenzim piridoksal fosfat je neophodan za aktivnost dekarboksilaze glutaminske kiseline (DHA)

Rice. 1.38. GABA receptor.

1 - mjesto vezivanja benzodiazepina;

2 - GABA-vezujuće mjesto; 3 - jonski kanal za CL - ; 4 - mjesto vezivanja barbiturata

ali povezan sa naponski zavisnim kalcijumskim kanalima presinaptičkih membrana, a postsinaptički - preko GABA-receptora (GABA-barbiturat-benzodiazepin-receptorski kompleks), funkcionalno povezan sa naponsko zavisnim hloridnim kanalima. Aktivacija postsinaptičkih GABA-A receptora dovodi do hiperpolarizacije ćelijskih membrana i inhibicije ekscitatornog impulsa uzrokovanog depolarizacijom.

Gustoća GABA-A receptora je najveća u temporalnom i frontalnom korteksu, jezgrima hipokampusa, amigdale i hipotalamusa, supstancije nigre, periakveduktalne sive tvari i jezgri malog mozga. U manjoj mjeri, receptori su prisutni u kaudatnom jezgru, putamenu, talamusu, okcipitalnom korteksu i epifizi. Sve tri podjedinice GABA-A receptora (α, β i γ) vezuju GABA, iako je afinitet vezivanja najveći za b-podjedinicu (slika 1.38). Barbiturati stupaju u interakciju s a- i P-podjedinicama; benzodiazepini - samo sa 7-podjedinicom. Afinitet vezivanja svakog od liganada se povećava ako drugi ligandi interaguju paralelno sa receptorom.

Glicinergički neuroni Glicin je inhibitorni neurotransmiter u gotovo svim dijelovima CNS-a. Najveća gustoća glicinskih receptora pronađena je u strukturama moždanog debla, moždane kore, strijatum, jezgra hipotalamusa, provodnici od frontalnog korteksa do hipotalamusa i mozga.

žučna kesa, kičmena moždina. Glicin pokazuje inhibitorna svojstva kroz interakciju ne samo sa sopstvenim glicinskim receptorima osetljivim na strihnin, već i sa GABA receptorima.

U niskim koncentracijama, glicin je neophodan za normalno funkcionisanje glutamatnih receptora. NMDA. Glicin je koagonist receptora NMDA, budući da je njihova aktivacija moguća samo ako se glicin veže za specifična (neosjetljiva na strihnin) glicinska mjesta. Potencirajući efekat glicina na receptore NMDA pojavljuje se pri koncentracijama ispod 0,1 µmol, a pri koncentracijama od 10 do 100 µmol, glicinsko mjesto je potpuno zasićeno. Visoke koncentracije glicina (10-100 mmol) ne aktiviraju depolarizaciju izazvanu NMDA in vivo i stoga ne povećavaju ekscitotoksičnost.

Peptidergični neuroni

Neurotransmiterska i/ili neuromodulatorna funkcija mnogih peptida se još uvijek proučava. Peptidergijski neuroni uključuju:

Hipotalamoneurohipofizne nervne ćelije sa peptidima ok-

Sitocin i vazopresin kao neurotransmiteri; ćelije hipofize sa peptidima somatostatinom, korti-

koliberin, tiroliberin, luliberin;

Neuroni sa peptidima autonomnog nervnog sistema gastrointestinalnog trakta, kao što su supstanca P, vazoaktivni intestinalni polipeptid (VIN) i holecistokinin;

Neuroni čiji se peptidi formiraju iz pro-opiomelanokortina (kortikotropin i β-endorfin),

Enkefalinergičke nervne ćelije.

Supstanca-R - koja sadrži neurone Supstanca P je peptid od 11 aminokiselina koji ima spori početak i dugotrajno stimulativno djelovanje. Supstanca P sadrži:

Oko 1/5 ćelija kičmenih ganglija i trigeminalnog (Gasserovog) ganglija, čiji aksoni imaju tanku mijelinsku ovojnicu ili nisu mijelinizirani;

Ćelije olfaktorne lukovice;

Neuroni periakveduktalne sive tvari;

Neuroni puta od srednjeg mozga do interpedunkularnih jezgara;

Neuroni eferentnih nigrostriatnih puteva;

Male nervne ćelije koje se nalaze u moždanoj kori, uglavnom u slojevima V i VI.

Neuroni koji sadrže VIP Vazoaktivni intestinalni polipeptid (VIP) sastoji se od 28 aminokiselina. U nervnom sistemu, VIP je ekscitatorni neurotransmiter i/ili neuromodulator. Najveća koncentracija VIP nalazi se u neokorteksu, pretežno u bipolarnim ćelijama. U moždanom stablu, nervne ćelije koje sadrže VIP nalaze se u jezgru solitarnog trakta i povezane su sa limbičkim sistemom. Suprahijazmatsko jezgro sadrži neurone koji sadrže VIP povezane sa jezgrima hipotalamusa. U gastrointestinalnom traktu ima vazodilatacijski učinak i stimulira prijelaz glikogena u glukozu.

Neuroni koji sadrže β-endorfineβ-endorfin je peptid od 31 aminokiseline koji djeluje kao inhibitorni neuromodulator u mozgu. Endorfinergičke ćelije nalaze se u mediobazalnom hipotalamusu i u donjim dijelovima jezgre solitarnog trakta. Uzlazni endorfinergički putevi od hipotalamusa idu do preoptičkog polja, septalnih jezgara i amigdale, a silazni putevi idu do periakveduktalne sive tvari, plavog jezgra i retikularne formacije. Endorfinergički neuroni su uključeni u centralnu regulaciju analgezije, stimulišu oslobađanje hormona rasta, prolaktina i vazopresina.

Enkefalinergički neuroni

Enkefalin je peptid od 5 aminokiselina koji funkcionira kao endogeni ligand opijatnog receptora. Enkefalinergički neuroni se nalaze u površinskom sloju zadnjeg roga kičmene moždine i jezgru kičmenog trakta trigeminalnog nerva, periovalnom jezgru (slušnom sistemu), olfaktornim lukovicama, u jezgrima raphe, u sivom periakveduktalnom supstance. Neuroni koji sadrže enkefalin također se nalaze u neokorteksu i alokorteksu.

Enkefalinergički neuroni presinaptički inhibiraju oslobađanje supstance P iz sinaptičkih završetaka aferenata koji provode impulse bola (slika 1.39). Analgezija se može postići električnom stimulacijom ili mikroinjektiranjem opijata u ovo područje. Enkefalinergički neuroni utiču na hipotalamo-hipofizno regulisanje sinteze i oslobađanja oksitocina, vazopresina, nekih liberina i statina.

Dušikov oksid

Dušikov oksid (NO) je multifunkcionalni fiziološki regulator sa svojstvima neurotransmitera, koji, za razliku od tradicionalnih neurotransmitera, nije rezervisan u sinaptičkim vezikulama nervnih završetaka i oslobađa se u sinaptičku pukotinu slobodnom difuzijom, a ne mehanizmom egzocitoze. . Molekul NO se sintetiše kao odgovor na fiziološke potrebe enzimom WA sintazom (WAS) iz aminokiseline L-arginin. Sposobnost NO da proizvede biološki učinak određena je uglavnom malom veličinom njegove molekule, njegovom visokom reaktivnošću i sposobnošću difuzije u tkivima, uključujući i nervno. Ovo je bila osnova da se NO nazove retrogradnim glasnikom.

Postoje tri oblika WAV-a. Dva od njih su konstitutivna: neuronski (ncNOS) i endotelni (ecWAS), treći je inducibilan (WAV), nalazi se u glijalnim ćelijama.

Zavisnost neuronske WAV izoforme od kalcijuma i kalmodulina izaziva povećanje sinteze NO sa povećanjem nivoa intracelularnog kalcijuma. S tim u vezi, svi procesi koji dovode do akumulacije kalcija u ćeliji (energetski deficit, promjene u aktivnom transportu jona,

Rice. 1.39. Mehanizam enkefalinergičke regulacije osjetljivosti na bol na nivou želatinozne supstance.

1 - interneuron; 2 - enkefalin; 3 - enkefalinski receptori; 4 - neuron zadnjeg roga kičmene moždine; 5 - receptori supstance P; 6 - supstanca P; 7 - osjetljivi neuron kičmenog ganglija. U sinapsi između perifernog senzornog neurona i neurona spinotalamičnog ganglija glavni je posrednik supstanca P. Enkefalinergički interneuron odgovara na osjetljivost na bol, vršeći presinaptički inhibitorni učinak na oslobađanje supstance P

ekscitotoksičnost glutamata, oksidativni stres, upala) praćeni su povećanjem nivoa NO.

Pokazalo se da NO ima modulirajući učinak na sinaptički prijenos i na funkcionalno stanje NMDA glutamatnih receptora. Aktiviranjem rastvorljive gvanilat ciklaze koja sadrži hem, NO je uključen u regulaciju intracelularne koncentracije Ca 2+ jona i pH unutar nervnih ćelija.

1.8. aksonalni transport

Aksonalni transport igra važnu ulogu u interneuronskim vezama. Membranske i citoplazmatske komponente, koje se formiraju u biosintetskom aparatu some i proksimalnom dijelu dendrita, moraju biti raspoređene duž aksona (njihov ulazak u presinaptičke strukture sinapsi je posebno važan) kako bi se nadoknadio gubitak elementi koji su bili podvrgnuti oslobađanju ili inaktivaciji.

Međutim, mnogi aksoni su predugi da bi se materijali jednostavnom difuzijom efikasno kretali od some do sinaptičkih terminala. Ovaj zadatak obavlja poseban mehanizam - aksonalni transport. Postoji nekoliko vrsta toga. Organele i mitohondrije okružene membranom se prenose relativno velikom brzinom putem brzog aksonskog transporta. Supstance otopljene u citoplazmi (na primjer, proteini) kreću se uz pomoć sporog aksonalnog transporta. Kod sisara brzi aksonalni transport ima brzinu od 400 mm/dan, a spori transport je oko 1 mm/dan. Sinaptičke vezikule se mogu transportovati brzim aksonskim transportom od some motornog neurona ljudske kičmene moždine do mišića stopala za 2,5 dana. Uporedite: isporuka mnogih rastvorljivih proteina na istoj udaljenosti traje oko 3 godine.

Aksonski transport zahtijeva utrošak metaboličke energije i prisustvo intracelularnog kalcija. Elementi citoskeleta (tačnije, mikrotubule) stvaraju sistem vodećih niti duž kojih se kreću organele okružene membranama. Ove organele se vežu za mikrotubule na način sličan onom između debelih i tankih filamenata vlakana skeletnih mišića; kretanje organela duž mikrotubula pokreću joni Ca 2+.

Aksonalni transport se odvija u dva smjera. Transport od some do aksonskih terminala, nazvan anterogradni aksonski transport, obnavlja zalihe sinaptičkih vezikula i enzima odgovornih za sintezu neurotransmitera u presinaptičkim završecima. Transport u suprotnom smjeru, retrogradni transport aksona, vraća ispražnjene sinaptičke vezikule u somu, gdje ove membranske strukture razgrađuju lizozomi. Supstance koje dolaze iz sinapsi neophodne su za održavanje normalnog metabolizma tijela nervnih stanica i, osim toga, prenose informacije o stanju njihovih terminalnih aparata. Kršenje retrogradnog aksonskog transporta dovodi do promjena u normalnom funkcionisanju nervnih ćelija, au težim slučajevima i do retrogradne degeneracije neurona.

Aksonalni transportni sistem je glavni mehanizam koji određuje obnavljanje i snabdevanje medijatorima i modulatorima u presinaptičkim završecima, a takođe je u osnovi formiranja novih procesa, aksona i dendrita. Prema konceptu plastičnosti mozga općenito, čak iu mozgu odrasle osobe stalno se dešavaju dva međusobno povezana procesa: formiranje novih procesa i sinapsi, kao i uništavanje i nestanak nekog dijela ranije postojećih interneuronskih kontakata. Mehanizmi aksonskog transporta, povezani procesi sinaptogeneze i rast najfinijih grananja aksona leže u osnovi učenja, adaptacije i kompenzacije za poremećene funkcije. Poremećaj aksonalnog transporta dovodi do razaranja sinaptičkih završetaka i promjena u funkcionisanju određenih moždanih sistema.

Medicinske i biološki aktivne supstance mogu uticati na metabolizam neurona, što određuje njihov aksonski transport, stimulišući ga i time povećavajući mogućnost kompenzacionih i regenerativnih procesa. Jačanje aksonskog transporta, rast najtanjih grana aksona i sinaptogeneza imaju pozitivnu ulogu u normalnom funkcioniranju mozga. U patologiji, ove pojave leže u osnovi reparativnih, kompenzacijskih i procesa oporavka.

Neki virusi i toksini se šire kroz aksonski transport duž perifernih nerava. Da, virus varičela-zoster (virus Varicella zoster) prodire u ćelije kičmenih (spinalnih) ganglija. Tamo virus ostaje u neaktivnom obliku, ponekad i godinama, sve dok se imunološki status osobe ne promijeni. Tada se virus može transportovati duž senzornih aksona do kože, te u dermatome

mlohavi kičmeni nervi uzrokuju bolne osipove šindre (herpes zoster). Tetanus toksin se takođe prenosi aksonskim transportom. bakterije Clostridium tetani iz kontaminirane rane retrogradnim transportom u motorne neurone. Ako se toksin otpusti u ekstracelularni prostor prednjih rogova kičmene moždine, blokira aktivnost sinaptičkih inhibitornih neurotransmiterskih receptora aminokiselina i uzrokuje tetanične konvulzije.

1.9. Reakcije nervnog tkiva na ozljedu

Oštećenje nervnog tkiva je praćeno reakcijama neurona i neuroglije. Kada su ozbiljno oštećene, ćelije umiru. Pošto su neuroni postmitotične ćelije, oni se ne obnavljaju.

Mehanizmi smrti neurona i glijalnih ćelija

U teško oštećenim tkivima dominiraju procesi nekroze koji zahvaćaju cijela ćelijska polja sa pasivnom degeneracijom stanica, oticanjem i fragmentacijom organela, destrukcijom membrane, lizom stanica, oslobađanjem unutarćelijskog sadržaja u okolno tkivo i razvojem upalnog odgovora. Nekroza je uvijek uzrokovana grubom patologijom, njeni mehanizmi ne zahtijevaju utrošak energije i može se spriječiti samo otklanjanjem uzroka oštećenja.

apoptoza je vrsta programirane ćelijske smrti. Apoptotične ćelije, za razliku od nekrotičnih, nalaze se pojedinačno ili u malim grupama, rasute po tkivu. Imaju manju veličinu, nepromijenjene membrane, naboranu citoplazmu uz očuvanje organela, pojavu višestrukih izbočina vezanih za citoplazmatsku membranu. Ne postoji upalna reakcija tkiva, što je trenutno jedna od bitnih morfoloških karakteristika apoptoze od nekroze. I skupljene ćelije i apoptotska tela sadrže netaknute ćelijske organele i mase kondenzovanog hromatina. Rezultat sekvencijalnog razaranja DNK u apoptotičkim stanicama je nemogućnost njihove replikacije (reprodukcije) i učešća u međućelijskim interakcijama, jer ti procesi zahtijevaju sintezu novih proteina. Umiruće ćelije se efikasno uklanjaju iz tkiva fagocitozom. Glavne razlike između procesa nekroze i apoptoze su sažete u tabeli 1. 1.1.

Tabela 1.1. Znakovi razlika u procesima nekroze i apoptoze

Apoptoza je sastavni dio procesa razvoja i homeostaze zrelog tkiva. Normalno, tijelo koristi ovaj genetski programirani mehanizam tokom embriogeneze da uništi "višak" ćelijskog materijala u ranoj fazi razvoja tkiva, posebno u neuronima koji nisu uspostavili kontakt sa ciljnim stanicama i zbog toga su lišeni trofičke podrške od ovih ćelije. U odrasloj dobi, intenzitet apoptoze u CNS-u sisara značajno opada, iako ostaje visok u drugim tkivima. Eliminacija ćelija zahvaćenih virusom i razvoj imunološkog odgovora također su praćeni apoptotičkom reakcijom. Uz apoptozu, izolirane su i druge varijante programirane ćelijske smrti.

Morfološki markeri apoptoze su apoptotska tijela i skupljeni neuroni s intaktnom membranom. Biohemijski marker koji je postao gotovo identičan konceptu "apoptoze" je fragmentacija DNK. Ovaj proces aktiviraju joni Ca 2+ i Mg 2+, a inhibiraju joni Zn 2+. Cijepanje DNK nastaje kao rezultat djelovanja endonukleaze ovisne o kalciju i magneziju. Utvrđeno je da endonukleaze cijepaju DNK između histonskih proteina, oslobađajući fragmente pravilne dužine. DNK se u početku dijeli na velike fragmente od 50 i 300.000 baza, koji se zatim cijepaju na fragmente od 180 parova baza, formirajući "ljestve" kada se razdvoje gel elektroforezom. Fragmentacija DNK nije uvijek u korelaciji s morfologijom karakterističnom za apoptozu i uslovni je marker koji nije ekvivalentan morfološkim kriterijima. Najsavršeniji način potvrđivanja apoptoze je biološko-histohemijska metoda, koja omogućava fiksiranje ne samo fragmentacije DNK, već i važne morfološke karakteristike - apoptotička tijela.

Program apoptoze se sastoji od tri uzastopne faze: donošenje odluke o smrti ili preživljavanju; implementacija mehanizma uništavanja; eliminacija mrtvih ćelija (razgradnja ćelijskih komponenti i njihova fagocitoza).

Opstanak ili smrt ćelija je u velikoj meri determinisan ekspresijskim produktima gena porodice cW. Proteini proizvodi dva od ovih gena, ced-3 i ced-4(“geni ubice”) su neophodni za pojavu apoptoze. Proteinski proizvod gena ced-9štiti ćelije sprečavanjem apoptoze sprečavanjem pokretanja gena ced-3 i ced-4. Ostali geni porodice ced kodiraju proteine ​​uključene u pakovanje i fagocitozu umirućih ćelija, degradaciju DNK mrtve ćelije.

Kod sisara, homolozi gena ubice ced-3(i njegovi proteinski proizvodi) su geni koji kodiraju enzime koji pretvaraju interleukin - kaspaze (cistein aspartil proteaze), koji imaju različite supstratne i inhibitorne specifičnosti. Neaktivni prekursori kaspaze, prokaspaze, prisutni su u svim ćelijama. Aktivaciju prokaspaza kod sisara provodi analog gena ced-4 - ekscitatorni faktor apoptotičke proteaze-1 (Apaf-a), obavezujući za ATP, što naglašava važnost nivoa snabdijevanja energijom za izbor mehanizma smrti. Kada su pobuđene, kaspaze modifikuju aktivnost ćelijskih proteina (polimeraze, endonukleaze, komponente nuklearne membrane) odgovornih za fragmentaciju DNK u apoptotičkim ćelijama. Aktivirani enzimi započinju cijepanje DNK pojavom trifosfonukleotida na lomovima, što uzrokuje destrukciju citoplazmatskih proteina. Ćelija gubi vodu i opada, pH citoplazme se smanjuje. Ćelijska membrana gubi svoja svojstva, ćelija se skuplja i formiraju se apoptotska tijela. Proces preuređenja staničnih membrana zasniva se na aktivaciji siringomijelaze, koja cijepa siringomijelin stanice uz oslobađanje ceramida, koji aktivira fosfolipazu A2. Dolazi do akumulacije produkata arahidonske kiseline. Proteini fosfatidilserin i vitronektin koji se eksprimiraju tokom apoptoze dovode se do vanjske površine ćelije i signaliziraju makrofagima koji provode fagocitozu apoptotičkih tijela.

Homolozi gena nematoda ced-9, koji određuju opstanak ćelija, kod sisara je porodica protoonkogena bcl-2. I bcl-2, i srodnih proteina bcl-x-l prisutni su u mozgu sisara, gdje štite neurone od apoptoze tokom izlaganja ishemiji, uklanjanja faktora rasta i utjecaja neurotoksina in vivo i in vitro. Analiza produkata ekspresije gena bcl-2 otkrila je čitavu porodicu proteina srodnih bcl-2, uključujući oba anti-apoptotička (Bcl-2 i Bcl-x-l), i proapoptotički (Bcl-x-s, Bax, Bad, Bag) proteini. Proteini bax i bad imaju homolognu sekvencu i sa njima formiraju heterodimere bcl-2 i bcl-xl in vitro. Za aktivnost koja potiskuje smrt, bcl-2 i bcl-x-l moraju formirati dimere sa proteinom bah, a dimeri sa lošim proteinom povećavaju smrt. To je dovelo do zaključka da bcl-2 i srodni molekuli su ključne determinante opstanka ćelije ili smrti ćelije u CNS-u. To su pokazale molekularne genetske studije

nazvana porodica gena bcl-2, koji se sastoji od 16 gena sa suprotnim funkcijama, kod ljudi je mapiran na hromozomu 18. Anti-apoptotičke efekte proizvodi šest gena iz porodice, sličnih progenitoru grupe bcl-2; ostalih 10 gena podržava apoptozu.

Pro- i anti-apoptotički efekti aktiviranih produkata ekspresije gena bcl-2 ostvaruje kroz modulaciju mitohondrijalne aktivnosti. Mitohondrije su ključni igrač u apoptozi. Sadrži citokrom C, ATP, jone Ca 2+ i faktor koji indukuje apoptozu (AIF) - komponente neophodne za indukciju apoptoze. Oslobađanje ovih faktora iz mitohondrija događa se kada njihova membrana stupi u interakciju s aktiviranim proteinima iz porodice bcl-2, koji su pričvršćeni za vanjsku mitohondrijalnu membranu na mjestima konvergencije vanjske i unutrašnje membrane - u području takozvane permeabilizacijske pore, koja je megakanal prečnika do 2 nm. Prilikom vezivanja proteina bcl-2 do vanjske membrane mitohondrija, megakanali pora se šire na 2,4-3 nm. Kroz ove kanale, citokrom C, ATP i AIF ulaze u citosol ćelije iz mitohondrija. Anti-apoptotički proteini iz porodice bcl-2, naprotiv, zatvaraju megakanale, prekidajući napredovanje apoptotičkog signala i štiteći ćeliju od apoptoze. Tokom apoptoze, mitohondrije ne gube svoj integritet i ne uništavaju se. Oslobođen iz mitohondrija, citokrom C formira kompleks sa faktorom aktivacije apoptotičke proteaze (APAF-l), kaspazom-9 i ATP-om. Ovaj kompleks je apoptozom u kojem se aktivira kaspaza-9, a zatim i glavna "ubojica" kaspaza-3, što dovodi do smrti ćelije. Mitohondrijski signalni mehanizam je glavni put za indukciju apoptoze.

Drugi mehanizam indukcije apoptoze je prenošenje proapoptotičkog signala kada se ligand veže za receptore regiona ćelijske smrti, što se dešava preko adapterskih proteina FADD/MORT1, TRADD. Receptorski put ćelijske smrti je mnogo kraći od mitohondrijskog: pomoću adapterskih molekula aktivira se kaspaza-8, koja zauzvrat direktno aktivira kaspaze "ubice".

Određeni proteini kao npr str.53, str.21 (WAF1), može promovirati apoptozu. Pokazalo se da prirodno p53 inducira apoptozu u ćelijskim linijama tumora i in vivo. Transformacija p53 iz prirodnog tipa u mutantni oblik dovodi do razvoja raka u mnogim organima kao rezultat supresije procesa apoptoze.

Degeneracija aksona

Nakon rezanja aksona u somi živčane stanice razvija se takozvana aksonska reakcija koja ima za cilj obnavljanje aksona sintetiziranjem novih strukturnih proteina. U somi intaktnih neurona, Nisslova tijela su intenzivno obojena bazičnom anilinskom bojom, koja se vezuje za ribonukleinske kiseline ribozoma. Međutim, tokom reakcije aksona, cisterne grubog endoplazmatskog retikuluma povećavaju se u volumenu, pune se produktima sinteze proteina. Dolazi do kromatolize - dezorganizacije ribozoma, zbog čega bojanje Nisslovih tijela glavnom anilinskom bojom postaje znatno slabije. Tijelo ćelije nabubri i zaokruži se, a jezgro se pomiče na jednu stranu (ekscentrični položaj jezgra). Sve ove morfološke promjene su odraz citoloških procesa koji prate povećanu sintezu proteina.

Presjek aksona distalno od mjesta transekcije odumire. U roku od nekoliko dana, ovo mjesto i svi sinaptički završeci aksona su uništeni. Mijelinski omotač aksona također se degenerira, njegovi fragmenti su zarobljeni fagocitima. Međutim, neuroglijalne ćelije koje formiraju mijelin ne umiru. Ovaj slijed fenomena naziva se Wallerova degeneracija.

Ako je oštećeni akson dao jedini ili glavni sinaptički ulaz u živčanu ili efektornu ćeliju, tada postsinaptička stanica može degenerirati i umrijeti. Dobro poznati primjer je atrofija vlakana skeletnih mišića nakon kršenja njihove inervacije motornim neuronima.

Regeneracija aksona

Nakon što oštećeni akson degenerira, mnogi neuroni mogu izrasti novi akson. Na kraju proksimalnog segmenta, akson počinje da se grana (klijanje)- rast]. U PNS-u novoformirane grane rastu duž izvorne staze mrtvog živca, ako je, naravno, taj put dostupan. Tokom perioda Wallerove degeneracije, Schwannove ćelije distalnog dijela živca ne samo da preživljavaju, već se i razmnožavaju, redajući se u redove gdje je prošao mrtvi nerv. "Čušci rasta" regenerirajućeg aksona probijaju se između redova Schwannovih ćelija i na kraju mogu doći do svojih ciljeva, reinervirajući ih. Aksone zatim remijeliniziraju Schwannove ćelije. Brzina regeneracije je ograničena

se mjeri brzinom sporog transporta aksona, tj. oko 1 mm/dan.

Regeneracija aksona u CNS-u je nešto drugačija: ćelije oligodendroglije ne mogu iscrtati put za rast aksonalnih grana jer u CNS-u svaki oligodendrocit mijelinizira mnoge aksone (za razliku od Schwannovih stanica u PNS-u, od kojih svaka opskrbljuje samo jedan akson mijelinom).

Važno je napomenuti da hemijski signali imaju različite efekte na regenerativne procese u CNS i PNS. Dodatna prepreka regeneraciji aksona u CNS-u su glijalni ožiljci formirani od astrocita.

Sinaptičko klijanje, koje osigurava „ponovno pojačavanje“ postojećih neuronskih struja i stvaranje novih polisinaptičkih veza, određuje plastičnost neuronskog tkiva i formira mehanizme uključene u obnavljanje poremećenih neuroloških funkcija.

Trofički faktori

Važnu ulogu u razvoju ishemijskog oštećenja moždanog tkiva igra nivo njegove trofičke opskrbe.

Neurotrofna svojstva su inherentna mnogim proteinima, uključujući strukturne proteine ​​(na primjer, S1OOβ). Istovremeno, oni su maksimizirani faktorima rasta, koji predstavljaju heterogenu grupu trofičkih faktora, koju čini najmanje 7 porodica - neurotrofini, citokini, faktori rasta fibroblasta, faktori rasta zavisni od insulina, porodica transformišućih faktora rasta 31 (TGF-J3I), epidermalni faktori rasta i drugi, uključujući protein rasta 6 (GAP-6)4, faktor rasta zavisan od trombocita, neurotrofni faktor vezan za heparin, eritropoetin, faktor stimulacije kolonija makrofaga, itd. (Tabela 1.2).

Najjači trofički uticaj na sve glavne procese vitalne aktivnosti neurona imaju neurotrofini - regulatorni proteini nervnog tkiva, koji se sintetiziraju u njegovim ćelijama (neuroni i glija). Djeluju lokalno – na mjestu oslobađanja i posebno intenzivno izazivaju grananje dendrita i rast aksona u smjeru ciljnih stanica.

Do danas su najviše proučavana tri neurotrofina koji su međusobno slični po strukturi: faktor rasta nerava (NGF), faktor rasta iz mozga (BDNF) i neurotrofin-3 (NT-3).

Tabela 1.2. Savremena klasifikacija neurotrofnih faktora

U organizmu u razvoju, sintetizira ih ciljna stanica (na primjer, mišićno vreteno), difundiraju prema neuronu i vezuju se za molekule receptora na njegovoj površini.

Faktori rasta vezani za receptore preuzimaju neuroni (tj. prolaze kroz endocitozu) i transportuju se retrogradno u somu. Tamo mogu djelovati direktno na nukleus, mijenjajući formiranje enzima odgovornih za sintezu neurotransmitera i rast aksona. Postoje dva oblika receptora za faktore rasta - receptori niskog afiniteta i receptori tirozin kinaze visokog afiniteta, za koje se veže većina trofičkih faktora.

Kao rezultat, akson stiže do ciljne ćelije, uspostavljajući sinaptički kontakt s njom. Faktori rasta podržavaju život neurona, koji u njihovom odsustvu ne mogu postojati.

Trofička disregulacija je jedna od univerzalnih komponenti patogeneze oštećenja nervnog sistema. Kada su zrele ćelije lišene trofičke potpore, razvija se biohemijska i funkcionalna dediferencijacija neurona sa promjenom svojstava inerviranih tkiva. Trofička disregulacija utiče na stanje makromolekula uključenih u elektrogenezu membrane, aktivni transport jona, sinaptičku transmisiju (enzimi za sintezu medijatora, postsinaptičkih receptora) i efektorsku funkciju (miozin mišića). Ansambli dediferenciranih centralnih neurona stvaraju žarišta patološki pojačane ekscitacije, pokrećući patobiohemijske kaskade koje dovode do smrti neurona kroz mehanizme nekroze i apoptoze. Naprotiv, uz dovoljan nivo trofičke opskrbe, regresija neurološkog deficita nakon ishemijskog oštećenja mozga često se opaža čak i kod preostalog morfološkog defekta koji ga je inicijalno uzrokovao, što ukazuje na visoku prilagodljivost moždane funkcije.

Utvrđeno je da u nastanku trofičkog deficita učestvuju promene u homeostazi kalijuma i kalcijuma, prekomerna sinteza azot oksida, koji blokira enzim tirozin kinaze, koji je deo aktivnog centra trofičkih faktora, i neravnoteža citokina. Jedan od predloženih mehanizama je autoimuna agresija protiv vlastitih neurotrofina i strukturnih neurospecifičnih proteina s trofičkim svojstvima, što postaje moguće kao rezultat kršenja zaštitne funkcije krvno-moždane barijere.

Kičmena moždina je najstarija i najprimitivnija formacija centralnog nervnog sistema kičmenjaka, koja je zadržala svoju morfološku i funkcionalnu segmentaciju kod najvise organizovanih životinja. Karakteristična karakteristika organizacije kičmene moždine je periodičnost njene strukture u obliku segmenata sa ulazima u obliku stražnjih korijena, ćelijskom masom neurona (siva tvar) i izlazima u obliku prednjih korijena.

Ljudska kičmena moždina ima 31-33 segmenta: 8 cervikalnih, 12 torakalnih, 5 lumbalnih. 5 sakralnih, 1-3 kokcigealnih.

Ne postoje morfološke granice između segmenata kičmene moždine, stoga je podjela na segmente funkcionalna i određena je zonom distribucije vlakana stražnjeg korijena u njemu i zonom ćelija koje čine izlaz prednjih korijena. . Svaki segment inervira tri metamera tijela kroz svoje korijene i također prima informacije od tri metamera tijela. Kao rezultat preklapanja, svaka metamera tijela je inervirana sa tri segmenta i prenosi signale u tri segmenta kičmene moždine.

Ljudska kičmena moždina ima dva zadebljanja: cervikalno i lumbalno - sadrže veći broj neurona nego u drugim njenim dijelovima. Vlakna koja ulaze u stražnje korijene kičmene moždine obavljaju funkcije koje su određene time gdje i na kojim neuronima ta vlakna završavaju. Stražnji korijeni su aferentni, senzorni, centripetalni. Prednji - eferentni, motorni, centrifugalni.

Aferentni ulazi u kičmenu moždinu organizirani su aksonima kičmenih ganglija koji leže izvan kičmene moždine, aksonima ekstra- i intramuralnih ganglija simpatičkog i parasimpatičkog odjela autonomnog nervnog sistema.

Prvu grupu aferentnih ulaza kičmene moždine čine senzorna vlakna koja dolaze iz mišićnih receptora, receptora tetiva, periosta i zglobnih membrana. Ova grupa receptora čini početak proprioceptivne osjetljivosti.

Druga grupa aferentnih ulaza kičmene moždine počinje od kožnih receptora: bol, temperatura, taktilni, pritisak - i predstavlja sistem receptora kože.

Treću grupu aferentnih ulaza kičmene moždine predstavljaju receptivni ulazi iz visceralnih organa; to je visceroreceptorski sistem.

Eferentni (motorni) neuroni nalaze se u prednjim rogovima kičmene moždine, njihova vlakna inerviraju sve skeletne mišiće.

Kičmena moždina ima dvije funkcije: provodljivost i refleks.

Kičmena moždina obavlja provodnu funkciju zbog uzlaznih i silaznih puteva koji prolaze kroz bijelu tvar kičmene moždine. Ovi putevi međusobno povezuju pojedinačne segmente kičmene moždine. Kičmena moždina povezuje periferiju sa mozgom dugim uzlaznim i silaznim putevima. Aferentni impulsi duž puteva kičmene moždine prenose se do mozga, prenoseći informacije o promjenama u vanjskom i unutrašnjem okruženju tijela. Silaznim putevima impulsi iz mozga se prenose do efektorskih neurona kičmene moždine i uzrokuju ili reguliraju njihovu aktivnost.

Kao refleksni centar, kičmena moždina je u stanju da izvodi složene motoričke i autonomne reflekse. Aferentno – senzitivnim – povezuje se sa receptorima, a eferentno – sa skeletnim mišićima i svim unutrašnjim organima.

Siva tvar kičmene moždine, stražnji i prednji korijeni kičmenih živaca i vlastiti snopovi bijele tvari čine segmentni aparat kičmene moždine. Osigurava refleksnu (segmentnu) funkciju kičmene moždine.

Nervni centri kičmene moždine su segmentni ili radni centri. Njihovi neuroni su direktno povezani sa receptorima i radnim organima. Funkcionalna raznolikost neurona kičmene moždine, prisustvo u njemu aferentnih neurona, interneurona, motornih neurona i neurona autonomnog nervnog sistema, kao i brojne direktne i reverzne, segmentne, intersegmentarne veze i veze sa strukturama mozga - sve to stvara uslove za refleksnu aktivnost kičmene moždine uz sudjelovanje, kako vlastitih struktura tako i mozga.

Takva organizacija omogućava realizaciju svih motoričkih refleksa tijela, dijafragme, genitourinarnog sistema i rektuma, termoregulacije, vaskularnih refleksa itd.

Nervni sistem funkcioniše prema principima refleksa. Refleks je odgovor tijela na vanjske ili unutrašnje utjecaje i širi se duž refleksnog luka, tj. vlastita refleksna aktivnost kičmene moždine provodi se segmentnim refleksnim lukovima. Refleksni lukovi su krugovi sastavljeni od nervnih ćelija.

Postoji pet karika u refleksnom luku:

receptor;

osjetljivo vlakno koje provodi pobudu do centara;

nervni centar, gdje se ekscitacija prebacuje sa senzornih ćelija na motorne ćelije;

motorno vlakno koje prenosi nervne impulse na periferiju;

aktivni organ je mišić ili žlijezda.

Najjednostavniji refleksni luk obuhvata osetljive i eferentne neurone, duž kojih se nervni impuls kreće od mesta nastanka (receptora) do radnog organa (efektora).Telo prvog osetljivog (pseudounipolarnog) neurona nalazi se u spinalnom gangliju. . 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 kroz senzorne korijene kičmenih živaca šalje se do kičmene moždine, gdje se formiraju sinapse s tijelima efektorskih neurona. U svakoj interneuronskoj sinapsi, uz pomoć biološki aktivnih supstanci (medijatora), prenosi se impuls. Akson efektorskog neurona izlazi iz kičmene moždine kao dio prednjih korijena kičmenih živaca (motorna ili sekretorna nervna vlakna) i odlazi do radnog organa, uzrokujući kontrakciju mišića, pojačanu (inhibiciju) sekrecije žlijezde.

Refleksni centri i spinalni refleksi u funkcionalnom smislu su jezgra kičmene moždine. U cervikalnoj regiji kičmene moždine nalazi se centar freničnog živca, centar suženja zenice. U cervikalnom i torakalnom dijelu nalaze se motorni centri mišića gornjih udova, grudnog koša, trbuha i leđa. U lumbalnoj regiji nalaze se centri mišića donjih ekstremiteta. U sakralnoj regiji nalaze se centri za mokrenje, defekaciju i seksualnu aktivnost. U bočnim rogovima torakalne i lumbalne regije leže centri znojenja i vazomotorni centri.

Kičmena moždina ima segmentnu strukturu. Segment je segment koji daje dva para korijena. Ako se žabino zadnje korijenje presječe s jedne strane, a prednje korijenje s druge, tada šape na strani gdje je sječeno stražnje korijenje gube osjetljivost, a na suprotnoj strani, gdje su prednji korijeni isječeni, biće paralizirani. . Posljedično, stražnji korijeni kičmene moždine su osjetljivi, a prednji korijeni motorni.

Refleksne reakcije leđne moždine zavise od lokacije, jačine stimulacije, površine iritirane refleksne zone, brzine provođenja duž aferentnih i eferentnih vlakana i, konačno, od uticaja mozga. Snaga i trajanje refleksa kičmene moždine povećavaju se s ponovljenom stimulacijom. Svaki spinalni refleks ima svoje receptivno polje i svoju lokalizaciju (lokaciju), svoj nivo. Tako je, na primjer, centar kožnog refleksa u II-IV lumbalnom segmentu; Ahil - u V lumbalnom i I-II sakralnom segmentu; plantarni - u I-II sakralnom, centar trbušnih mišića - u VIII-XII torakalnim segmentima. Najvažniji vitalni centar kičmene moždine je motorički centar dijafragme, koji se nalazi u III-IV cervikalnim segmentima. Oštećenje dovodi do smrti zbog zastoja disanja.

Prema morfofunkcionalnim karakteristikama razlikuju se 3 glavna tipa neurona.

Aferentni (senzorni, receptorski) neuroni provode impulse do CNS-a, tj. centripetalno. Tijela ovih neurona uvijek leže izvan mozga ili kičmene moždine u čvorovima (ganglijima) perifernog nervnog sistema.motorni, sekretorni, efektorski) neuroni provode impulse duž svojih aksona do radnih organa (mišića, žlijezda). Tijela ovih neurona nalaze se u centralnom nervnom sistemu ili na periferiji - u simpatičkim i parasimpatičkim čvorovima.

Glavni oblik nervne aktivnosti je refleks. Refleks (lat. reflexus - odraz) - uzročna reakcija organizma na iritaciju, koja se izvodi uz obavezno učešće centralnog nervnog sistema. Strukturnu osnovu refleksne aktivnosti čine neuronski krugovi receptorskih, interkalarnih i efektorskih neurona. Oni čine put kojim nervni impulsi prolaze od receptora do izvršnog organa, koji se naziva refleksni luk.Uključuje: receptor -> aferentni nervni put -> centar refleksa -> eferentni put -> efektor.

Kičmena moždina (medulla spinalis) je početni dio CNS-a. Nalazi se u kičmenom kanalu i predstavlja cilindričnu, spljoštenu od prednje ka stražnjoj strani nit dužine 40-45 cm, širine 1 do 1,5 cm, težine 34-38 g (2% mase mozga). Na vrhu prelazi u produženu moždinu, a ispod se završava zaoštravanjem - cerebralnim konusom na nivou I - II lumbalnog kralješka, gdje od njega polazi tanka terminalna (terminalna) nit (ostatak kaudalnog ( rep) kraj kičmene moždine). Promjer kičmene moždine u različitim dijelovima nije isti. U cervikalnom i lumbalnom dijelu stvara zadebljanja (inervacija gornjih i donjih ekstremiteta). Na prednjoj površini kičmene moždine nalazi se prednja srednja pukotina, na stražnjoj površini nalazi se stražnji srednji sulkus, oni dijele kičmenu moždinu na međusobno povezane desnu i lijevu simetričnu polovinu. Na svakoj polovini razlikuju se slabo izražene prednje bočne i zadnje bočne brazde. Prva je izlazna točka prednjih motoričkih korijena iz kičmene moždine, druga je točka ulaska u mozak stražnjih senzornih korijena kičmenih živaca. Ovi bočni žljebovi također služe kao granica između prednje, lateralne i stražnje moždine kičmene moždine. Unutar kičmene moždine nalazi se uska šupljina - centralni kanal, ispunjen cerebrospinalnom tekućinom (kod odrasle osobe, u različitim odjelima, a ponekad i prerasta u cijelosti).

Kičmena moždina je podijeljena na dijelove: cervikalni, grudni, lumbalni, sakralni i kokcigealni, a dijelovi su podijeljeni na segmente. Segment (strukturna i funkcionalna jedinica kičmene moždine) je dio koji odgovara dva para korijena (dva prednja i dva zadnja). Kroz kičmenu moždinu sa svake strane polazi 31 par korijena. U skladu s tim, 31 par kičmenih živaca u kičmenoj moždini podijeljen je u 31 segment: 8 cervikalnih, 12 torakalnih, 5 lumbalnih, 5 sakralnih i 1-3 kokcigealna.

Kičmena moždina se sastoji od sive i bijele tvari. Siva tvar - neuroni (13 miliona), koji formiraju 3 siva stupca u svakoj polovini kičmene moždine: prednju, stražnju i bočnu. Na poprečnom presjeku kičmene moždine, stupovi sive tvari sa svake strane izgledaju kao rogovi. Širi prednji rog i uži stražnji rog odgovaraju prednjem i stražnjem sivom stubu. Bočni rog odgovara srednjem stupcu (vegetativnom) sive tvari. U sivoj tvari prednjih rogova nalaze se motorni neuroni (motorni neuroni), stražnji rogovi sadrže interkalarne senzorne neurone, a lateralni rogovi sadrže interkalarne autonomne neurone. Bijela tvar kičmene moždine je lokalizirana prema van od sive i formira prednju, bočnu i stražnju moždinu. Sastoji se uglavnom od uzdužnih nervnih vlakana, spojenih u snopove - puteve. U bijeloj tvari prednjih pupčanih vrpci nalaze se silazni putevi, u bočnim vrpcama - uzlazni i silazni putevi, u stražnjim vrpcama - uzlazni putevi.

Veza kičmene moždine sa periferijom se vrši kroz nervna vlakna koja prolaze u kičmenim korijenima. Prednji korijeni sadrže centrifugalna motorna vlakna, a stražnji korijeni sadrže centripetalna senzorna vlakna (dakle, bilateralnom transekcijom stražnjih korijena kičmene moždine kod psa nestaje osjetljivost, ostaju prednji korijeni, ali nestaje mišićni tonus udova).