Živčani sustav obično se dijeli na nekoliko odjeljaka. Prema topografskim značajkama dijeli se na središnje i periferne dijelove, a prema funkcionalnim obilježjima na somatske i vegetativne dijelove. Središnji odjel ili središnji živčani sustav uključuje mozak i leđnu moždinu. Periferni dio ili periferni živčani sustav obuhvaća sve živce, odnosno sve periferne putove koji se sastoje od osjetnih i motornih živčanih vlakana. Somatski odjel, ili somatski živčani sustav, uključuje kranijalne i spinalne živce koji povezuju središnji živčani sustav s organima koji percipiraju vanjske iritacije - s kožom i aparatom za kretanje. Autonomni odjel ili autonomni živčani sustav osigurava komunikaciju između središnjeg živčanog sustava i svih unutarnjih organa, žlijezda, krvnih žila i organa koji sadrže glatko mišićno tkivo. Autonomni dio dijeli se na simpatički i parasimpatički dio, odnosno simpatički i parasimpatički živčani sustav.

Središnji živčani sustav uključuje mozak i leđnu moždinu. Između mase glave i leđna moždina postoje određeni odnosi: kako se organizacija životinje povećava, ona se povećava relativna masa mozak u usporedbi s leđnom moždinom. U ptica je mozak 1,5-2,5 puta veći od leđne moždine, u kopitara - 2,5-3 puta, u mesoždera - 3,5-5 puta, u primata - 8-15 puta.

Leđna moždina- medulla spinalis leži u spinalnom kanalu, zauzimajući otprilike 2/3 njegovog volumena. Kod goveda i konja, njegova duljina je 1,8-2,3 m, težina 250-300 g, kod svinja - 45-70 g. Ima izgled cilindrične vrpce, donekle spljoštene dorsoventralno. Ne postoji jasna granica između mozga i leđne moždine. Vjeruje se da prolazi u razini kranijalnog ruba atlasa. Leđna se moždina prema položaju dijeli na cervikalni, torakalni, lumbalni, sakralni i kaudalni dio. U embrionalnom razdoblju razvoja leđna moždina ispunjava cijeli kralježnični kanal, ali zbog velike brzine rasta kostura razlika u njihovoj duljini postaje sve veća. Zbog toga mozak kod goveda završava na razini 4. lumbalnog kralješka, kod svinje - u području 6. lumbalnog kralješka, a kod konja - u području 1. segmenta sakralne kosti. Srednji dorzalni žlijeb (žlijeb) prolazi duž dorzalne strane leđne moždine. Od nje se dublje proteže vezivnotkivni dorzalni septum. Na stranama ili srednjem sulkusu nalaze se manji dorzalni lateralni sulkusi. Duž ventralne strane nalazi se duboka medijalna ventralna pukotina, a sa strane se nalaze ventralni lateralni utori (žljebovi). Na kraju se leđna moždina oštro sužava, tvoreći medularni konus, koji prelazi u filum terminale. Tvori ga vezivno tkivo, a završava u razini prvog kaudalnog kralješka.

U vratnom i lumbalnom dijelu leđne moždine nalaze se zadebljanja. Zbog razvoja udova, u tim se područjima povećava broj neurona i živčanih vlakana. Kod svinja cervikalno zadebljanje formiraju 5-8 neurosegmenti. Njegova najveća širina u visini sredine 6. vratnog kralješka iznosi 10 mm. Lumbalno zadebljanje javlja se na 5-7 lumbalnom neurosegmentu. U svakom segmentu, par spinalnih živaca polazi iz leđne moždine u dva korijena - desno i lijevo. Dorzalni korijen nastaje iz dorzalnog bočnog sulkusa, ventralni korijen iz ventralnog bočnog sulkusa. Spinalni živci izlaze iz spinalnog kanala kroz intervertebralne otvore. Dio leđne moždine između dva susjedna spinalna živca naziva se neurosegment. Neurosegmenti dolaze u različitim duljinama i često ne odgovaraju veličini duljine segmenta kosti. Kao rezultat toga, spinalni živci izlaze pod različitim kutovima. Mnogi od njih prijeđu određenu udaljenost unutar spinalnog kanala prije nego izađu iz intervertebralnog foramena svog segmenta. U kaudalnom smjeru, ta se udaljenost povećava i od živaca koji prolaze unutar spinalnog kanala, iza conus medullaris, formira se četkica, nazvana "konjski rep".

Mozak- encefalon - nalazi se u lubanjskoj kutiji i sastoji se od nekoliko dijelova. U papkara relativna masa mozga iznosi 0,08-0,3% tjelesne mase, što u konja iznosi 370-600 g, u goveda 220-450, u ovaca i svinja 96-150 g. U malih životinja relativna masa mozga obično je veća od mase velikih.

Mozak kopitara je poluovalan. Kod preživača imaju široku frontalnu ravninu, gotovo bez izbočenih olfaktornih lukovica i primjetnih proširenja na razini temporalnih regija. Kod svinje je sprijeda više sužen, s primjetno izbočenim olfaktornim lukovicama. Duljina mu je prosječno kod goveda 15 cm, kod ovaca 10 cm, a kod svinja 11 cm.Mozak je dubokom poprečnom pukotinom podijeljen na veliki mozak, koji leži rostralno, i rombencefalon, koji se nalazi kaudalno. Područja mozga koja su filogenetski starija, predstavljaju nastavak projekcijskih putova leđne moždine, nazivaju se moždano deblo. Uključuje medulu oblongatu, medularni pons, medijalni pons i dio diencefalona. Filogenetski mlađi dijelovi mozga čine integumentarni dio mozga. Uključuje moždane hemisfere i mali mozak.

Dijamantni mozak- rhombencephalon - dijeli se na produženu moždinu i stražnji mozak i sadrži četvrtu moždanu komoru.

Medula- medula oblongata - najstražnji dio mozga. Njegova masa čini 10-11% mase mozga; duljina kod goveda - 4,5, kod ovaca - 3,7, kod svinja - 2 cm. Ima oblik spljoštenog konusa, s bazom usmjerenom prema naprijed i uz medularni most, a vrhom do leđne moždine, u koju prolazi bez oštrih granica.

Na njegovoj dorzalnoj strani nalazi se udubljenje u obliku dijamanta - četvrta moždana komora. Na trbušnoj strani nalaze se tri utora: srednji i 2 bočna. Spajajući se kaudalno, prelaze u ventralnu središnju pukotinu leđne moždine. Između žljebova nalaze se 2 uska izdužena grebena - piramide, u kojima prolaze snopovi motornih živčanih vlakana. Na granici medule oblongate i kralježnične moždine križaju se piramidni putevi – nastaje piramidalna prekretnica. U produženoj moždini siva tvar nalazi se unutar, u dnu četvrte moždane klijetke u obliku jezgri iz kojih polaze kranijalni živci (od VI do XII para), kao i jezgri u kojima se impulsi prebacuju na drugim dijelovima mozga. Bijela tvar leži izvana, uglavnom ventralno, tvoreći putove. Motorički (eferentni) putovi od mozga do leđne moždine tvore piramide. Osjetljivi putovi (aferentni) od leđne moždine do mozga tvore stražnje cerebelarne pedunkule, koji idu od medule oblongate do malog mozga. U masi medule oblongate, u obliku retikularnog pleksusa, leži važan koordinacijski aparat mozga - retikularna formacija. Povezuje strukture moždanog debla i potiče njihovu uključenost u složene odgovore u više koraka.

Medula- vitalni dio središnjeg živčanog sustava (CNS), njegovo uništenje dovodi do trenutne smrti. Ovdje se nalaze centri za disanje, otkucaje srca, žvakanje, gutanje, sisanje, povraćanje, žvakanje žvakaće gume, salivaciju i lučenje soka, vaskularni tonus itd.

stražnji mozak- metencephalon – sastoji se od malog mozga i medularnog ponsa.

Most mozga- pons - masivno zadebljanje na ventralnoj površini mozga, leži preko prednjeg dijela produžene moždine, široko do 3,5 cm u goveda, 2,5 cm u ovaca i 1,8 ohma u svinja. Glavninu moždanog mosta čine putovi (silazni i uzlazni) koji povezuju mozak s leđnom moždinom i pojedine dijelove mozga međusobno. Veliki brojŽivčana vlakna prolaze preko ponsa do malog mozga i tvore srednju cerebelarnu peteljku. Pons sadrži skupine jezgri, uključujući jezgre kranijalnih živaca (V par). Najveći V par kranijalnih živaca, trigeminalni, polaze s bočne površine mosta.

Cerebelum- mali mozak – nalazi se iznad ponsa, medule oblongate i četvrte moždane komore, iza kvadrigeminusa. Sprijeda graniči s moždanim hemisferama. Njegova masa čini 10-11% mase mozga. Kod ovaca i svinja, njegova duljina (4-4,5 cm) veća je od visine (2,2-2,7 ohma), kod goveda se približava sferičnom - 5,6X6,4 cm U malom mozgu se razlikuje srednji dio - vermis i bočni dijelovi – hemisfere malog mozga. Mali mozak ima 3 para peteljki. Povezan je stražnjim nogama (tijelima od užeta) za produženu moždinu, srednjim nogama za medularni pons, a prednjim (rostralnim) nogama za srednji mozak. Površina malog mozga sastavljena je u brojne naborane režnjeve i vijuge, odvojene žljebovima i pukotinama. Siva tvar u malom mozgu nalazi se iznad - cerebelarne kore iu dubini u obliku jezgri. Površina kore malog mozga kod goveda iznosi 130 cm2 (oko 30% u odnosu na koru velikog mozga) s debljinom od 450-700 mikrona. Bijela tvar se nalazi ispod kore i ima izgled grane drveta, zbog čega se naziva i drvo života.

Mali mozak je središte za koordinaciju voljnih pokreta, održavanje mišićnog tonusa, držanja i ravnoteže.

Dijamantni mozak sadrži četvrtu moždanu komoru. Njegovo dno je depresija medule oblongate - romboidna fosa. Njegove zidove tvore cerebelarni pedunkuli, a krov prednje (rostralno) i stražnje medularno jedro, koje su koroidni pleksus. Klijetka komunicira rostralno s cerebralnim akvaduktom, kaudalno sa središnjim kanalom leđne moždine, a kroz otvore na velumu sa subarahnoidalnim prostorom.

Veliki mozak- cerebrum - uključuje telencephalon, diencephalon i srednji mozak. Telencephalon i diencephalon spojeni su u prednji mozak.

Srednji mozak - mesencephalon - sastoji se od kvadrigeminalnog pedunkula, cerebralnih pedunkula i cerebralnog akvedukta koji se nalazi između njih. Prekrivena velikim hemisferama. Njegova masa čini 5-6% mase mozga.

Kvadrigeminus tvori krov srednjeg mozga. Sastoji se od para rostralnih (prednjih) kolikula i para kaudalnih (stražnjih) kolikula. Kvadrigeminalna regija je središte bezuvjetnih refleksnih motoričkih radnji kao odgovor na vizualne i slušne podražaje. Prednji kolikuli smatraju se subkortikalnim centrima vizualnog analizatora, stražnji kolikuli smatraju se subkortikalnim centrima slušnog analizatora. Kod preživača su prednji kolikuli veći od stražnjih, kod svinja je obrnuto.

Peteljke velikog mozga čine dno srednjeg mozga. Izgledaju kao dva debela grebena koja leže između optičkih trakta i medularnog mosta. Odvojeni interpedunkularnim žlijebom.

Između kvadrigeminalnog pedunkula i moždanih pedunkula prolazi moždani (silvijev) akvadukt u obliku uske cijevi. Rostralno se spaja s trećom, kaudalno s četvrtom moždanom komorom. Cerebralni akvadukt je okružen supstancom retikularne formacije.

U srednjem mozgu bijela tvar se nalazi s vanjske strane i predstavlja aferentne i eferentne putove. Siva tvar nalazi se u dubini u obliku jezgri. Treći par kranijalnih živaca polazi od cerebralnih peteljki.

Diencephalon- diencefalon - sastoji se od vidnih brežuljaka - talamus, epitalamus - epitalamus, hipotalamus - hipotalamus. Diencephalon se nalazi između telencephalon-a.

U srednjem mozgu, prekriven telencefalonom. Njegova masa čini 8-9% mase mozga. Vizualni talamus je najmasivniji, centralno smješten dio diencefalona. Spajajući se zajedno, stisnu treću moždanu klijetku tako da poprima oblik prstena koji se proteže oko srednje mase vidnog talamusa. Vrh ventrikula prekriven je vaskularnom kapom; Interventrikularni foramen komunicira s lateralnim ventrikulima i aboralno prolazi u cerebralni akvadukt. Bijela tvar u talamusu leži na vrhu, siva tvar unutra u obliku brojnih jezgri. Oni služe kao preklopne veze od donjih dijelova do korteksa i povezani su s gotovo svim analizatorima. Na bazalnoj površini diencefalona nalazi se kijazam vidnih živaca.

Epitalamus se sastoji od nekoliko struktura, uključujući epifizu i vaskularni tegmentum treće moždane komore (epifiza je endokrina žlijezda). Smješten u udubljenju između vidnih tuberoziteta i kvadrigeminusa.

Hipotalamus se nalazi na bazalnoj površini diencefalona između hijazme i cerebralnih peteljki. Sastoji se od nekoliko dijelova. Neposredno iza kijazme, u obliku ovalne kvrge, nalazi se siva kvrga. Njegov vrh okrenut prema dolje izdužen je zbog izbočenja stijenke treće klijetke i tvori lijevak na kojem visi hipofiza, endokrina žlijezda. Iza sive kvrge nalazi se mala okrugla formacija - mastoidno tijelo. Bijela tvar u hipotalamusu nalazi se izvana i tvori aferentne i eferentne putove. Siva tvar - u obliku brojnih jezgri, budući da je hipotalamus najviši subkortikalni vegetativni centar. Sadrži centre za disanje, cirkulaciju krvi i limfe, temperaturu, spolne funkcije itd.

Telencefalon se sastoji od dvije hemisfere, odvojene dubokom uzdužnom pukotinom i povezane corpus callosumom. Masa mu je 250-300 g u goveda, 60-80 g u ovaca i svinja, što je 62-66% mase mozga.U svakoj hemisferi nalazi se dorzolateralno smješten plašt, ventromedijalno - olfaktorni mozak, u dubini - striatum i lateralni ventrikul.Kolijetke su odvojene prozirnom pregradom.S trećom moždanom komorom komuniciraju interventrikularnim foramenom.

Njušni mozak sastoji se od nekoliko dijelova vidljivih na ventralnoj površini telencefalona. Rostralno, blago stršeći izvan rta, nalaze se 2 mirisne lukovice. Zauzimaju fosu etmoidne kosti. Kroz rupu u perforiranoj pločici kosti u njih ulaze mirisne niti koje zajedno tvore mirisni živac. Lukovice su primarni mirisni centri. Od njih polaze mirisni putevi - aferentni putovi. Lateralni olfaktorni trakt dopire do piriformnih režnjeva, smještenih lateralno od cerebralnih peteljki. Medijalni mirisni putevi dopiru do medijalne površine plašta. Između trakta leže olfaktorni trokuti. Piriformni režnjevi i olfaktorni trokuti sekundarni su njušni centri. U dubini olfaktornog mozga, na dnu lateralnih ventrikula, nalaze se preostali dijelovi olfaktornog mozga. Oni povezuju olfaktorni mozak s drugim dijelovima mozga. Strijatum se nalazi duboko u hemisferama i predstavlja bazalni kompleks jezgri, koji su subkortikalni motorički centri.

Ogrtač doseže najveći razvoj kod viših sisavaca. Sadrži najviše centre svih životnih aktivnosti životinje. Površina ogrtača prekrivena je vijugama i brazdama. Kod goveda je njegova površina 600 cm 2. Siva tvar u plaštu nalazi se na vrhu - ovo je moždana kora. Bijela tvar nalazi se unutra - to su putevi. Funkcije različitih dijelova korteksa su nejednake, struktura je mozaična, što je omogućilo razlikovanje nekoliko režnjeva (frontalni, parijetalni, temporalni, okcipitalni) i nekoliko desetaka polja u hemisferama. Polja se međusobno razlikuju po citoarhitekturi - položaju, broju i obliku stanica i mijeloarhitekturi - položaju, broju i obliku vlakana.

Moždane ovojnice mozga. Leđna moždina i mozak prekriveni su tvrdom, arahnoidnom i mekom membranom.

Tvrda ljuska je najpovršnija, debela, formirana od gustog vezivnog tkiva, siromašnog krvnim žilama. Spaja se s kostima lubanje i kralješcima s ligamentima, naborima i drugim tvorevinama. Spušta se u uzdužnu pukotinu između hemisfera velikog mozga u obliku falciformnog ligamenta (falx cerebellum) i odvaja veliki mozak od romboida membranoznim tentorijem malog mozga. Između njega i kosti nalazi se nepotpuno razvijen epiduralni prostor, ispunjen rastresitim vezivnim i masnim tkivom. Ovuda teku vene. Unutrašnjost dura mater obložena je endotelom. Između nje i arahnoidne membrane nalazi se subduralni prostor ispunjen cerebrospinalnom tekućinom. Arahnoidnu membranu čini rahlo vezivno tkivo, osjetljivo, avaskularno i ne prelazi u brazde. S obje strane je prekrivena endotelom i odvojena subduralnim i subarahnoidalnim (subarahnoidnim) prostorom od ostalih membrana. Pričvršćen je na membrane uz pomoć ligamenata, kao i žila i živaca koji prolaze kroz njega.

Meka ljuska je tanka, ali gusta, s velikim brojem žila, zbog kojih se naziva i vaskularna. Ulazi u sve žljebove i pukotine mozga i leđne moždine, kao iu moždane komore, gdje formira vaskularne ovojnice.

Intertekalni prostori, moždane komore i središnji spinalni kanal ispunjeni su cerebrospinalnom tekućinom koja je unutarnja sredina mozga i štiti ga od štetni učinci, regulira intrakranijalni tlak, obavlja zaštitnu funkciju. Nastaje tekućina. Uglavnom u vaskularnom tektumu ventrikula, ulijeva se u venski krevet. Normalno, njegova količina je konstantna.

Žile mozga i leđne moždine. Leđna se moždina opskrbljuje krvlju kroz grane koje izlaze iz vertebralne, interkostalne, lumbalne i sakralne arterije. U spinalnom kanalu tvore spinalne arterije koje prolaze u žljebovima i središnjoj fisuri leđne moždine. Krv ulazi u mozak kroz vertebralne i unutarnje karotidne (kod goveda - kroz unutarnju čeljust) arterije.

Morfofunkcionalna organizacija leđne moždine

Leđna moždina je najstariji dio središnjeg živčanog sustava kralježnjaka. Već ga ima lancelet, najprimitivniji predstavnik hordata.

Leđna moždina je kaudalni dio središnjeg živčanog sustava. Nalazi se u spinalnom kanalu i ima različite duljine kod različitih predstavnika kralježnjaka.

Kod čovjeka se u kaudalnom dijelu spinalnog kanala skupljaju korijenovi kaudalnih dijelova leđne moždine, tvoreći takozvanu caudu equinu.

Leđna moždina karakterizira segmentalna struktura. Leđna moždina je podijeljena na cervikalni, torakalni, lumbalni, sakralni i kokcigealni dio. Svaki odjel sastoji se od nekoliko segmenata. Cervikalni dio uključuje 8 segmenata (C 1 – C 8), torakalni – 12 (Th 1 – Th 12), lumbalni – 5 (L 1 – L 5), sakralni – 5 (S 1 – S 5) i kokcigealni – 1. - 3 (Co 1 – Co 3). Iz svakog segmenta izlaze dva para korijena koji odgovaraju jednom od kralježaka i napuštaju spinalni kanal kroz rupu između njih.

Postoje dorzalni (stražnji) i ventralni (prednji) korijeni. Dorzalne korijene tvore središnji aksoni primarnih aferentnih neurona, čija tijela leže u dorzalnim ganglijima.

Ventralne korijene tvore aksoni α- i γ-motoneurona i nemijelinizirana vlakna neurona autonomnog živčanog sustava. Ova raspodjela aferentnih i eferentnih vlakana uspostavljena je neovisno jedna o drugoj u početkom XIX st. C. Bella (1811) i F. Magendieja (1822). Različita raspodjela funkcija u prednjem i stražnjem korijenu leđne moždine naziva se Bell-Magendiejev zakon. Segmenti leđne moždine i kralješci odgovaraju jednom metameru. Živčana vlakna para dorzalnih korijena idu ne samo do vlastitog metamera, već i iznad i ispod - do susjednih metamera. Područje kože u kojem su ova osjetilna vlakna raspoređena naziva se dermatom.

Broj vlakana u dorzalnom korijenu mnogo je veći nego u ventralnom.

Neuronske strukture leđne moždine. Središnji dio poprečnog presjeka leđne moždine zauzima siva tvar. Oko sive tvari je bijela tvar. U sivoj tvari nalaze se prednji, stražnji i bočni rogovi, a u bijeloj tvari stupci (ventralni, dorzalni, lateralni itd.).

Neuronski sastav leđne moždine prilično je raznolik. Postoji nekoliko vrsta neurona. Stanična tijela neurona dorzalnih ganglija nalaze se izvan leđne moždine. Leđna moždina sadrži aksone ovih neurona. Neuroni spinalnih ganglija su unipolarni ili pseudounipolarni neuroni. Dorzalni gangliji sadrže tijela somatskih aferenata, koji inerviraju uglavnom skeletne mišiće. Tijela ostalih osjetnih neurona nalaze se u tkivu iu intramuralnim ganglijima autonomnog živčanog sustava i daju osjetljivost samo unutarnjim organima. Dolaze u dvije vrste: veliki - promjera 60-120 mikrona i mali - promjera 14-30 mikrona. Veliki proizvode mijelinizirana vlakna, a mali proizvode mijelinizirana i nemijelinizirana vlakna. Živčana vlakna osjetnih stanica klasificiraju se prema brzini provođenja i promjeru na A-, B- i C-vlakna. Debela mijelinizirana A-vlakna promjera od 3 do 22 mikrona i brzine provođenja od 12 do 120 m/s, dijele se u podskupine: alfa vlakna - od mišićnih receptora, beta vlakna - od taktilnih i baroreceptora, delta vlakna - od termoreceptora, mehanoreceptora i boli. receptore. DO vlakna skupine B uključuju mijelinizirana vlakna srednje debljine s brzinom ekscitacije od 3-14 m/s. Oni uglavnom prenose osjećaj boli. DO aferenti tipa C uključuju većinu nemijeliniziranih vlakana debljine ne veće od 2 mikrona i brzine provođenja do 2 m/s. To su vlakna koja dolaze od boli, kemo- i nekih mehanoreceptora.

Siva tvar leđne moždine sadrži sljedeće elemente:

1) eferentni neuroni (motoneuroni);

2) interneuroni;

3) neuroni uzlaznih trakta;

4) intraspinalna vlakna osjetljivih aferentnih neurona.

Motorni neuroni koncentrirane u prednjim rogovima, gdje formiraju specifične jezgre, čije sve stanice šalju svoje aksone u određeni mišić. Svaka motorna jezgra obično se proteže kroz nekoliko segmenata, stoga njihovi aksoni, koji inerviraju isti mišić, napuštaju leđnu moždinu kao dio nekoliko ventralnih korijena.

Interneuroni su lokalizirani u međuzoni sive tvari. Njihovi se aksoni protežu i unutar segmenta i u najbliže susjedne segmente. Interneuroni- heterogena skupina čiji dendriti i aksoni ne napuštaju leđnu moždinu. Interneuroni tvore sinaptičke kontakte samo s drugim neuronima, a njih je većina. Interneuroni čine oko 97% svih neurona. Manje su veličine od α-motoneurona i sposobni su za visokofrekventne impulse (iznad 1000 u sekundi). Za propriospinalni interneuroni karakterizira svojstvo slanja dugih aksona kroz nekoliko segmenata i završava na motornim neuronima. Istodobno, vlakna različitih silaznih trakta konvergiraju na tim stanicama. Stoga su relejne stanice na putu od gornjih neurona do motornih neurona. Posebnu skupinu interneurona čine inhibitorni neuroni. To uključuje, na primjer, Renshawove stanice.

Neuroni uzlaznih trakta također su u potpunosti unutar središnjeg živčanog sustava. Stanična tijela ovih neurona nalaze se u sivoj tvari leđne moždine.

Središnji završeci primarnih aferenata imaju svoje karakteristike. Nakon ulaska u leđnu moždinu, aferentno vlakno obično stvara uzlazne i silazne grane, koje mogu prijeći znatne udaljenosti duž leđne moždine. Završne grane jednog aferentnog živčanog vlakna imaju brojne sinapse na jednom motornom neuronu. Osim toga, utvrđeno je da jedno vlakno koje dolazi iz receptora istezanja formira sinapse s gotovo svim motornim neuronima određenog mišića.

U dorzalnom dijelu leđnog roga nalazi se želatinozna tvar Rolanda.

Najtočnija predodžba o topografiji živčanih stanica sive tvari leđne moždine daje se njezinom podjelom na uzastopne slojeve ili ploče, u svakoj od kojih su u pravilu grupirani neuroni iste vrste.

Prema tim podacima, cjelokupna siva tvar leđne moždine podijeljena je na 10 ploča (Rexed) (slika 2.2).

I – rubni neuroni – nastaju spinotalamički trakt;

II-III – želatinozna tvar;

I-IV – općenito primarno senzorno područje leđne moždine (aferentacija od eksteroceptora, aferentacija od kože i receptora osjetljivosti na bol);

Riža. 2.2. Podjela sive tvari leđne moždine na ploče (prema Reksedu)

V-VI – interneuroni su lokalizirani, koji primaju inpute iz dorzalnih korijena i silaznih trakta (kortikospinalni, rubrospinalni);

VII-VIII – nalaze se propriospinalni interneuroni (od proprioceptora, vestibulospinalnih i retikulospinalnih vlakana)
nalni traktovi), aksoni propriospinalnih neurona;

IX – sadrži tijela α- i γ-motoneurona, presinaptička vlakna primarnih aferenata iz receptora istezanja mišića, završetke vlakana silaznih trakta;

X - okružuje spinalni kanal i sadrži, uz neurone, značajan broj glija stanica i komisuralnih vlakana.

Svojstva živčanih elemenata leđne moždine. Ljudska leđna moždina sadrži otprilike 13 milijuna neurona.

α-motoneuroni su velike stanice s dugim dendritima, koje imaju do 20 000 sinapsi, od kojih većinu čine završeci intraspinalnih interneurona. Brzina provođenja duž njihovog aksona je 70-120 m/s. Karakteristična su ritmička pražnjenja s frekvencijom ne većom od 10-20 impulsa / s, što je povezano s izraženom hiperpolarizacijom u tragovima. To su izlazni neuroni. Oni prenose signale do skeletnih mišićnih vlakana proizvedenih u leđnoj moždini.

γ-motoneuroni su manje stanice. Njihov promjer nije veći od 30-40 mikrona, nemaju izravan kontakt s primarnim aferentima.
γ-motoneuroni inerviraju intrafuzalna (intravretenasta) mišićna vlakna.

Oni se monosinaptički aktiviraju vlaknima silaznih trakta, što igra važnu ulogu u α-, γ-interakcijama. Brzina provođenja uz njihov akson je manja – 10-40 m/s. Frekvencija pulsa je viša od frekvencije α-moto-
neuroni, – 300-500 impulsa/s.

U bočnim i prednjim rogovima nalaze se preganglijski neuroni autonomnog živčanog sustava - njihovi aksoni usmjereni su na ganglijske stanice simpatičkog živčanog lanca i na intramuralne ganglije unutarnjih organa.

Tijela simpatičkih neurona, čiji aksoni tvore preganglijska vlakna, nalaze se u intermediolateralnoj jezgri leđne moždine. Njihovi aksoni pripadaju skupini B-vlakana. Karakteriziraju ih stalni tonički impulsi. Neka od tih vlakana sudjeluju u održavanju vaskularnog tonusa, dok druga osiguravaju regulaciju visceralnih efektorskih struktura (glatki mišići probavnog sustava, žljezdane stanice).

Tijela parasimpatičkih neurona tvore sakralne parasimpatičke jezgre. Smješteni su u sivoj tvari sakralne kralježnične moždine. Mnoge od njih karakterizira pozadinska impulsna aktivnost, čija se učestalost povećava, na primjer, s povećanjem tlaka u mjehuru.

Leđnu moždinu karakterizira izražena segmentna struktura, odražavajući segmentalnu strukturu tijela kralješnjaka. Dva para ventralnih i dorzalnih korijena proizlaze iz svakog segmenta kralježnice. Dorzalni korijenovi tvore aferentne ulaze leđne moždine. Formiraju ih središnji procesi vlakana primarnih aferentnih neurona, čija su tijela dovedena na periferiju i nalaze se u spinalnim ganglijima. Ventralni korijeni čine eferentne izlaze leđne moždine. Kroz njih prolaze aksoni a i g motornih neurona, kao i preganglijskih neurona autonomnog živčanog sustava. Ovakva raspodjela aferentnih i eferentnih vlakana ustanovljena je početkom prošlog stoljeća i nazvana je Bell-Magendiejev zakon. Nakon rezanja prednjih korijena s jedne strane, opaža se potpuno gašenje motoričkih reakcija; ali osjetljivost ove strane tijela ostaje. Transekcija dorzalnih korijena isključuje osjetljivost, ali ne dovodi do gubitka motoričkih reakcija mišića.

1 - bijela tvar;

2 - siva tvar;

3 - stražnji (osjetljivi) korijen;

4 - spinalni živci;

5 - prednji (motorni) korijen;

6 - spinalni ganglion

Neuroni spinalnih ganglija pripadaju jednostavnim unipolarnim ili pseudounipolarnim neuronima. Naziv "pseudo-unipolarni" objašnjava se činjenicom da je u embrionalno razdoblje Primarni aferentni neuroni nastaju iz bipolarnih stanica, čiji se procesi zatim stapaju. Neuroni spinalnih ganglija mogu se podijeliti na male i velike stanice. Tijelo velikih neurona ima promjer od oko 60-120 μm, dok se kod malih neurona kreće od 14 do 30 μm.

Veliki neuroni stvaraju debela mijelinizirana vlakna. I tanka mijelinizirana i nemijelinizirana vlakna počinju od malih. Nakon bifurkacije, oba su procesa usmjerena u suprotnim smjerovima: središnji ulazi u dorzalni korijen i, kao njegov dio, u leđnu moždinu, periferni u razne somatske i visceralne živce, približavajući se receptorskim tvorevinama kože, mišića i unutarnji organi.

Ponekad središnji procesi primarnih aferentnih neurona ulaze u ventralni korijen. To se događa kada se akson primarnog aferentnog neurona trifurcira, uslijed čega se njegovi procesi projiciraju u leđnu moždinu i kroz dorzalne i ventralne korijene.

Od cjelokupne populacije dorzalnih ganglijskih stanica, približno 60-70% su mali neuroni. To odgovara činjenici da je broj nemijeliniziranih vlakana u dorzalnom korijenu veći od broja mijeliniziranih vlakana.

Stanična tijela neurona dorzalnih ganglija nemaju dendritične procese i ne primaju sinaptičke ulaze. Njihovo uzbuđenje nastaje kao rezultat dolaska akcijskog potencijala duž perifernog procesa u kontaktu s receptorima.

Stanice dorzalnih ganglija sadrže visoke koncentracije glutaminske kiseline, jednog od navodnih medijatora. Njihova površinska membrana sadrži receptore specifično osjetljive na g-aminomaslačnu kiselinu, što se podudara s visokom osjetljivošću na g-aminomaslačnu kiselinu središnjih završetaka primarnih aferentnih vlakana. Mali ganglijski neuroni sadrže tvar P ili somatostatin. Oba ova polipeptida također su vjerojatni prijenosnici koji se oslobađaju iz završetaka primarnih aferentnih vlakana.

Svaki par korijena odgovara jednom od kralježaka i napušta spinalni kanal kroz foramen između njih. Stoga se segmenti leđne moždine obično označavaju kralješkom u blizini kojeg iz leđne moždine izlaze odgovarajući korijeni. Leđna moždina također se obično dijeli na nekoliko odjeljaka: cervikalni, torakalni, lumbalni i sakralni, od kojih svaki sadrži nekoliko segmenata. U vezi s razvojem udova, živčani aparat onih segmenata leđne moždine koji ih inerviraju dobio je najveći razvoj. To se odrazilo na stvaranje cervikalnih i lumbalnih zadebljanja. U području zadebljanja leđne moždine korijeni sadrže najveći broj vlakana i imaju najveću debljinu.

Na poprečnom presjeku leđne moždine jasno je vidljiva središnje smještena siva tvar koju čini nakupina živčanih stanica i okolna bijela tvar koju čine živčana vlakna. U sivoj tvari nalaze se ventralni i dorzalni rogovi između kojih se nalazi međuzona. Osim toga, u prsnim segmentima postoje i bočne izbočine sive tvari - bočni rogovi.

Svi živčani elementi leđne moždine mogu se podijeliti u 4 glavne skupine: eferentni neuroni, interneuroni, neuroni uzlaznih puteva i intraspinalna vlakna senzornih aferentnih neurona. Motorni neuroni su koncentrirani u prednjim rogovima, gdje formiraju specifične jezgre, čije sve stanice šalju svoje aksone u određeni mišić. Svaka motorna jezgra obično se proteže u nekoliko segmenata. Stoga aksoni motornih neurona koji inerviraju isti mišić napuštaju leđnu moždinu kao dio nekoliko ventralnih korijena.

Osim motornih jezgri smještenih u ventralnim rogovima, u srednjoj zoni sive tvari razlikuju se velike nakupine živčanih stanica. Ovo je glavna jezgra interneurona leđne moždine. Aksoni interneurona protežu se i unutar segmenta i u najbliže susjedne segmente.

Karakteristična nakupina živčanih stanica zauzima i dorzalni dio dorzalnog roga. Ove stanice tvore gusta tkanja, a ova se zona naziva Rolandova želatinozna tvar.

Najpreciznija i najsustavnija ideja o topografiji živčanih stanica sive tvari leđne moždine pruža se dijeljenjem u uzastopne slojeve ili ploče, u svakoj od kojih su grupirani uglavnom neuroni iste vrste.

Iako je slojevita tipografija sive tvari izvorno identificirana u leđnoj moždini mačke, pokazala se prilično univerzalnom i sasvim primjenjivom na leđnu moždinu drugih kralježnjaka i ljudi.

Prema tim podacima sva siva tvar može se podijeliti u 10 ploča. Prva dorzalna ploča sadrži uglavnom takozvane rubne neurone. Njihovi aksoni strše rostralno, stvarajući spinotalamički trakt. Na rubnim neuronima završavaju vlakna Lissauerovog trakta, koji se sastoji od mješavine primarnih aferentnih vlakana i aksona propriospinalnih neurona.

Druga i treća ploča tvore želatinoznu tvar. Ovdje su lokalizirane dvije glavne vrste neurona: manji i relativno veći neuroni. Iako su stanična tijela neurona u drugoj lamini malog promjera, njihove dendritične strukture su prilično brojne. Aksoni neurona u drugoj ploči strme u Lissauer trakt i dorsolateralni fasciculus propria leđne moždine, ali mnogi ostaju unutar substantia gelatinosa. Na stanicama druge i treće ploče završavaju vlakna primarnih aferentnih neurona, uglavnom kože i osjetljivosti na bol.

Četvrta ploča zauzima približno središte dorzalnog roga. Dendriti neurona sloja IV prodiru kroz substantia gelatinosa, a njihovi se aksoni projiciraju u talamus i lateralnu cervikalnu jezgru. Oni primaju sinaptičke ulaze od neurona supstancije želatinoze, a njihovi aksoni se projiciraju u talamus i lateralnu cervikalnu jezgru. Oni primaju sinaptičke ulaze od neurona supstancije želatinoze i primarnih aferentnih neurona.

Općenito, živčane stanice od prve do četvrte lamine zauzimaju cijeli vrh dorzalnog roga i tvore primarno osjetilno područje leđne moždine. Ovdje se projiciraju vlakna većine dorzalnih korijenskih aferenata iz eksteroceptora, uključujući kožu i osjetljivost na bol. U istoj zoni lokalizirane su živčane stanice, što dovodi do nekoliko uzlaznih trakta.

Peta i šesta ploča sadrže brojne vrste interneurona koji primaju sinaptičke ulaze iz vlakana dorzalnog korijena i silaznih putova, posebno kortikospinalnog i rubrospinalnog trakta.

Propriospinalni interneuroni su lokalizirani u sedmoj i osmoj ploči, što dovodi do dugih aksona koji dosežu neurone u udaljenim segmentima. Ovdje završavaju aferentna vlakna proprioceptora, vlakna vestibulospinalnog i retikulospinalnog trakta te aksoni propriospinalnih neurona.

Deveta ploča sadrži tijela a- i g-motoneurona. Ovo područje također dopiru presinaptički završeci primarnih aferentnih vlakana iz mišićnih receptora istezanja, završeci vlakana silaznih trakta, kortikospinalna vlakna i aksonski završeci ekscitatornih i inhibitornih interneurona.

Deseta ploča okružuje spinalni kanal i sadrži, uz neurone, značajan broj glija stanica i komisuralnih vlakana.

Neuroglijalne stanice leđne moždine u znatnoj mjeri prekrivaju površinu neurona, a procesi glija stanica usmjereni su, s jedne strane, na tijela neurona, as druge, često u kontaktu s krvnim kapilarama, djelujući kao posrednici između živčanih elemenata i njihovih izvora prehrane.

Leđna moždina prenosi signale kroz uzlazne puteve do suprasegmentalnih razina mozga, a kroz silazne puteve odatle prima naredbe za djelovanje. Uzlazni putevi prenose impulse od proprioceptora duž vlakana spinobulbarnih fascikula Gaullea i Burdacha i spinocerebelarnih trakta Goversa i Flexiga, od receptora boli i temperature duž lateralnog spinotalamičkog trakta, od taktilnih receptora duž ventralnog spinotalamičkog trakta i djelomično duž fascikle Gaullea i Burdacha.

Silazni putevi se sastoje od kortikospinalnih ili piramidalnih puteva i ekstrakortikospinalnih ili ekstrapiramidalnih puteva.



Leđna moždina je najstarija i primitivna tvorevina središnjeg živčanog sustava kralježnjaka, koja je zadržala svoju morfološku i funkcionalnu segmentaciju i kod najvisoko organiziranih životinja. Karakteristična značajka organizacije leđne moždine je periodičnost njegove strukture u obliku segmenata s ulazima u obliku dorzalnih korijena, staničnom masom neurona (sive tvari) i izlazima u obliku prednjih korijena.

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

Ne postoje morfološke granice između segmenata leđne moždine, stoga je podjela na segmente funkcionalna i određena je zonom raspodjele vlakana dorzalnog korijena u njemu i zonom stanica koje tvore izlaz prednjih korijena. Svaki segment inervira tri tjelesne metamere kroz svoje korijene i također prima informacije od tri tjelesne metamere. Kao rezultat preklapanja, svaki metamer tijela inerviraju tri segmenta i prenosi signale u tri segmenta leđne moždine.

Ljudska leđna moždina ima dva zadebljanja: cervikalno i lumbalno - sadrže veći broj neurona nego u drugim njegovim dijelovima. Vlakna koja putuju duž dorzalnih korijena leđne moždine obavljaju funkcije koje su određene time gdje i na kojim neuronima ta vlakna završavaju. Dorzalni korijeni su aferentni, osjetljivi, centripetalni. Prednji - eferentni, motorni, centrifugalni.

Aferentne ulaze u leđnu moždinu organiziraju aksoni spinalnih ganglija koji leže izvan leđne moždine, aksoni ekstra- i intramuralnih ganglija simpatičkih i parasimpatičkih odjela autonomnog živčanog sustava.

Prvu skupinu aferentnih ulaza leđne moždine čine osjetna vlakna koja dolaze iz mišićnih receptora, tetivnih receptora, periosta i zglobnih membrana. Ova skupina receptora čini početak proprioceptivne osjetljivosti.

Druga skupina aferentnih inputa leđne moždine polazi od kožnih receptora: boli, temperature, taktila, pritiska – i predstavlja kožni receptivni sustav.

Treću skupinu aferentnih ulaza leđne moždine predstavljaju receptivni ulazi iz visceralnih organa; Ovo je visceroceptivni sustav.

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

Leđna moždina ima dvije funkcije: vodljivu i refleksnu.

Leđna moždina ima vodljivu funkciju zbog uzlaznih i silaznih puteva koji prolaze kroz bijelu tvar leđne moždine. Ti putovi međusobno povezuju pojedine segmente leđne moždine. Leđna moždina povezuje periferiju s mozgom dugim uzlaznim i silaznim putevima. Aferentni impulsi duž putova leđne moždine prenose se u mozak, noseći informacije o promjenama u vanjskom i unutarnjem okruženju tijela. Duž silaznih putova, impulsi iz mozga prenose se do efektorskih neurona leđne moždine i uzrokuju ili reguliraju njihovu aktivnost.

Kao refleksni centar, leđna moždina je sposobna izvoditi složene motoričke i autonomne reflekse. Povezan je aferentnim - senzitivnim - putovima s receptorima, a eferentnim putovima - sa skeletnim mišićima i svim unutarnjim organima.

Siva tvar leđne moždine, stražnji i prednji korijeni spinalnih živaca i unutarnji snopovi bijele tvari čine segmentni aparat leđne moždine. Osigurava refleksnu (segmentalnu) funkciju leđne moždine.

Živčani centri leđne moždine su segmentni ili radni centri. Njihovi neuroni izravno su povezani s receptorima i radnim organima. Funkcionalna raznolikost neurona leđne moždine, prisutnost aferentnih neurona, interneurona, motoričkih neurona i neurona autonomnog živčanog sustava, kao i brojne izravne i inverzne, segmentne, intersegmentalne veze i veze s moždanim strukturama – sve to stvara uvjete za refleksna aktivnost leđne moždine uz sudjelovanje vlastitih struktura i mozga.

Takva organizacija omogućuje realizaciju svih motoričkih refleksa tijela, dijafragme, genitourinarnog sustava i rektuma, termoregulaciju, vaskularne reflekse itd.

Živčani sustav funkcionira prema principima refleksa. Refleks je odgovor tijela na vanjski ili unutarnji utjecaj i širi se duž refleksnog luka, tj. Vlastitu refleksnu aktivnost leđne moždine provode segmentni refleksni lukovi. Refleksni lukovi su krugovi sastavljeni od živčanih stanica.

Pet je karika u refleksnom luku:

receptor;

osjetljivo vlakno koje provodi uzbuđenje u centre;

živčani centar gdje dolazi do prebacivanja pobuđenja sa osjetnih stanica na motoričke stanice;

motorno vlakno koje prenosi živčane impulse na periferiju;

djelujući organ je mišić ili žlijezda.

Najjednostavniji refleksni luk uključuje osjetljive i eferentne neurone, po kojima se kreće živčani impuls od mjesta nastanka (receptora) do radnog organa (efektora).Tijelo prvog osjetljivog (pseudounipolarnog) neurona nalazi se u spinalnom gangliju. . Dendrit počinje s receptorom koji percipira vanjsku ili unutarnju stimulaciju (mehaničku, kemijsku itd.) i pretvara je u živčani impuls koji dolazi do tijela živčane stanice. Od tijela neurona duž aksona, živčani impuls se šalje kroz osjetne korijene spinalnih živaca do leđne moždine, gdje se formiraju sinapse s tijelima efektorskih neurona. U svakoj interneuronskoj sinapsi prijenos impulsa odvija se uz pomoć biološki aktivnih tvari (medijatora). Akson efektornog neurona napušta leđnu moždinu u sklopu prednjih korijena spinalnih živaca (motornih ili sekretornih živčanih vlakana) i usmjerava se prema radnom organu, izazivajući kontrakciju mišića i pojačano (inhibirano) lučenje žlijezda.

Funkcionalno, refleksna središta spinalnih refleksa su jezgre leđne moždine. U vratnoj leđnoj moždini nalazi se središte freničnog živca, središte suženja zjenice. U cervikalnom i torakalnom dijelu nalaze se motorički centri za mišiće gornjih udova, prsa, trbuha i leđa. U lumbalnoj regiji nalaze se središta mišića donjih ekstremiteta. Sakralna regija sadrži centre za mokrenje, defekaciju i seksualnu aktivnost. U bočnim rogovima torakalne i lumbalne regije nalaze se centri za znojenje i vazomotorni centri.

Leđna moždina ima segmentnu strukturu. Segment je segment koji daje dva para korijena. Ako se žabi režu stražnji korijeni s jedne strane, a prednji korijeni s druge, onda će noge na strani gdje su rezani stražnji korijeni izgubiti osjetljivost, a na suprotnoj strani, gdje su rezani prednji korijeni, bit će paraliziran. Posljedično, dorzalni korijeni leđne moždine su osjetljivi, a prednji su motorički.

Refleksne reakcije leđne moždine ovise o mjestu, jačini podražaja, području nadražene refleksne zone, brzini provođenja duž aferentnih i eferentnih vlakana i, konačno, o utjecaju mozga. Snaga i trajanje refleksa leđne moždine povećava se ponovljenim podražajem. Svaki spinalni refleks ima svoje receptivno polje i svoju lokalizaciju (lokaciju), svoju razinu. Na primjer, središte kožnog refleksa nalazi se u II-IV lumbalnom segmentu; Ahil - u V lumbalnom i I-II sakralnom segmentu; plantarni - u I-II sakralnom, središte trbušnih mišića - u VIII-XII torakalnim segmentima. Najvažniji vitalni centar leđne moždine je motorički centar dijafragme, smješten u III-IV vratnom segmentu. Njegovo oštećenje dovodi do smrti zbog zaustavljanja disanja.

1.1. Živčani sustav: opća struktura

Živčani sustav je sustav tijela koji integrira i regulira različite fiziološke procese u skladu s promjenjivim vanjskim i unutarnje okruženje. Živčani sustav sastoji se od osjetnih komponenti koje reagiraju na podražaje koji dolaze iz okoliš, integrativni - obrada i pohranjivanje osjetnih i drugih podataka te motorički, koji kontrolira pokrete i sekretornu aktivnost žlijezda.

Živčani sustav opaža osjetilne podražaje, obrađuje informacije i generira ponašanje. Posebne vrste obrade informacija su učenje i pamćenje, zahvaljujući kojima se, kada se promijeni okolina, ponašanje prilagođava uzimajući u obzir prethodno iskustvo. Drugi sustavi poput endokrinog i imunološkog sustava također su uključeni u ove funkcije, ali je živčani sustav specijaliziran za obavljanje tih funkcija. Obrada informacija odnosi se na prijenos informacija u neuronskim mrežama, transformaciju signala njihovim kombiniranjem s drugim signalima (neuronska integracija), pohranjivanje informacija u pamćenje i pronalaženje informacija iz memorije, korištenje senzornih informacija za percepciju, razmišljanje , učenje, planiranje (priprema) i izvođenje motoričkih kretnji, naredbi, formiranje emocija. Interakcije između neurona odvijaju se kroz električne i kemijske procese.

Ponašanje je kompleks reakcija tijela na promjenjive uvjete vanjske i unutarnje okoline. Ponašanje može biti čisto unutarnji, skriveni proces (kognicija) ili dostupno vanjskom promatranju (motoričke ili autonomne reakcije). Kod ljudi je skup akata ponašanja koji su povezani s govorom posebno važan. Svaku reakciju, jednostavnu ili složenu, osiguravaju živčane stanice organizirane u neuronske mreže (skupine živaca i putovi).

Živčani sustav dijelimo na središnji i periferni (slika 1.1). Središnji živčani sustav (CNS) sastoji se od mozga i leđne moždine. Periferni živčani sustav uključuje korijene, pleksuse i živce.

Riža. 1.1. Opća struktura živčanog sustava.

A- Središnji živčani sustav. B- Moždano deblo: 1 - telencefalon; 2 - diencefalon; 3 - srednji mozak; 4 - pons i cerebelum, 5 - medulla oblongata, 6 - središnje strukture telencefalona. U- Leđna moždina: 7 - spinalni konus; 8 - završni navoji. G- Periferni živčani sustav: 9 - ventralni korijen; 10- dorzalni korijen; 11 - spinalni ganglion; 12 - spinalni živac; 13 - mješoviti periferni živac; 14 - epineurium; 15 - perineurium; 16 - mijelinski živac; 17 - fibrocit; 18 - endoneurium; 19 - kapilara; 20 - nemijelinizirani živac; 21 - kožni receptori; 22 - kraj motornog neurona; 23 - kapilara; 24 - mišićna vlakna; 25 - jezgra Schwannove stanice; 26 - ubačaj Ranviera; 27 - simpatički deblo; 28 - spojna grana

središnji živčani sustav

Središnji živčani sustav prikuplja i obrađuje informacije o okolini koje dolaze od receptora, oblikuje reflekse i druge reakcije ponašanja, planira i provodi voljne pokrete. Osim toga, središnji živčani sustav osigurava takozvane više kognitivne funkcije. Procesi povezani s pamćenjem, učenjem i razmišljanjem odvijaju se u središnjem živčanom sustavu.

Tijekom procesa ontogeneze, mozak se formira iz moždanih vezikula koje nastaju kao rezultat neravnomjernog rasta prednjih dijelova medularne cijevi (slika 1.2). Od ovih mjehurića nastaje prednji mozak (prozencefalon), srednji mozak (mezencefalon) i rombencefalon (rombencefalon). Potom se iz prednjeg mozga formira terminalni mozak (telencefalon) i srednji (diencefalon) mozak, a rombencefalon se dijeli na stražnji mozak (metencefalon) i duguljasti (mijeloncefalon, ili produžena moždina) mozak. Iz telencefalona se formiraju moždane hemisfere, bazalni gangliji, iz diencefalona - talamus, epitalamus, hipotalamus, metatalamus, optički putevi i živci te mrežnica. Vidni živci i mrežnica dijelovi su središnjeg živčanog sustava koji se naizgled nalaze izvan mozga. Lamina quadrigemina i cerebralne peteljke nastaju iz srednjeg mozga. Pons i cerebelum nastaju iz stražnjeg mozga. Pons mozga dolje graniči s produženom moždinom.

Stražnji dio medularne cijevi tvori leđnu moždinu, a njezina šupljina postaje središnji kanal leđne moždine. Leđna moždina sastoji se od cervikalnog, prsnog, lumbalnog, sakralnog i kokcigealnog dijela, od kojih se svaki sastoji od segmenata.

Središnji živčani sustav podijeljen je na sivu i bijelu tvar. Siva tvar je skup neuronskih tijela, bijela tvar su procesi neurona prekriveni mijelinskom ovojnicom. U mozgu se siva tvar nalazi u kori velikog mozga, subkortikalnim ganglijima, jezgrama moždanog debla, kori malog mozga i njegovim jezgrama. U leđnoj moždini, siva tvar je koncentrirana u sredini, bijela tvar - na periferiji.

Periferni živčani sustav

Periferni živčani sustav (PNS) odgovoran je za sučelje između okoline (ili ekscitabilnih stanica) i središnjeg živčanog sustava. PNS uključuje osjetne (receptori i primarni aferentni neuroni) i motoričke (somatski i autonomni motorni neuroni) komponente.

Riža. 1.2. Embrionalni razvoj živčanog sustava sisavaca. Shema razvoja neuralnog odjeljka u trećoj fazi (A) i pet (B) moždani mjehurići. A. I- Opći bočni pogled: 1 - kranijalni zavoj; 2 - cervikalni zavoj; 3 - spinalni čvor. II- Pogled odozgo: 4 - prednji mozak; 5 - srednji mozak; 6 - romboidni mozak; 7 - neurocoel; 8 - zid neuralne cijevi; 9 - rudimentarna leđna moždina.

B. I- Opći pogled sa strane. B. II- Pogled odozgo: 10 - telencefalon; 11 - lateralna klijetka; 12 - diencefalon; 13 - očna stabljika; 14 - leća; 15 - optički živac; 16 - srednji mozak; 17 - stražnji mozak; 18 - medula oblongata; 19 - leđna moždina; 20 - središnji kanal; 21 - četvrta klijetka; 22 - cerebralni akvadukt; 23 - treća klijetka. III- Pogled sa strane: 24 - neobarka; 25 - interventrikularni septum; 26 - strijatum; 27 - globus pallidus; 28 - hipokampus; 29 - talamus; 30 - pinealno tijelo; 31 - gornji i donji kolikuli; 32 - mali mozak; 33 - stražnji mozak; 34 - leđna moždina; 35 - produžena moždina; 36 - most; 37 - srednji mozak; 38 - neurohipofiza; 39 - hipotalamus; 40 - amigdala; 41 - mirisni trakt; 42 - olfaktorni korteks

Senzorni dio PNS-a. Osjetilna percepcija je transformacija energije vanjskog podražaja u živčani signal. Provode ga specijalizirane strukture - receptori, koji percipiraju učinke na tijelo različitih vrsta vanjske energije, uključujući mehaničke, svjetlosne, zvučne, kemijske podražaje i promjene temperature. Receptori se nalaze na perifernim završetcima primarnih aferentnih neurona, koji primljenu informaciju prenose u središnji živčani sustav duž osjetnih vlakana živaca, pleksusa, spinalnih živaca i na kraju duž dorzalnih korijenova leđne moždine (ili kranijalnih živaca). Stanična tijela dorzalnih korijenova i kranijalnih živaca nalaze se u spinalnim ganglijima ili u ganglijima kranijalnih živaca.

Motorički dio PNS-a. Motorna komponenta PNS-a uključuje somatske i autonomne (autonomne) motorne neurone. Somatski motorički neuroni inerviraju poprečno-prugaste mišiće. Stanična tijela nalaze se u prednjem rogu leđne moždine ili u moždanom deblu i imaju duge dendrite koji primaju mnoge sinaptičke "ulaze". Motorni neuroni svakog mišića čine specifičnu motornu jezgru – skupinu neurona središnjeg živčanog sustava koji imaju slične funkcije. Na primjer, mišići lica su inervirani iz jezgre facijalnog živca. Aksoni somatskih motornih neurona napuštaju središnji živčani sustav kroz prednji korijen ili kroz kranijalni živac.

Autonomni (autonomni) motorni neuronišalju živce do glatkih mišićnih vlakana i žlijezda – preganglijskih i postganglijskih neurona simpatičkog i parasimpatičkog živčanog sustava. Preganglijski neuroni nalaze se u središnjem živčanom sustavu – u leđnoj moždini ili moždanom deblu. Za razliku od somatskih motoričkih neurona, autonomni preganglijski neuroni ne formiraju sinapse na efektorskim stanicama (glatkim mišićima ili žlijezdama), već na postganglionskim neuronima, koji zauzvrat sinapsiraju izravno s efektorima.

1.2. Mikroskopska građa živčanog sustava

Živčani sustav se sastoji od živčanih stanica ili neurona koji su specijalizirani za primanje dolaznih signala i prijenos signala drugim neuronima ili efektorskim stanicama. Osim živčanih stanica živčani sustav sadrži glija stanice i elemente vezivnog tkiva. Neuroglijalne stanice (od grčke "glia" - ljepilo)

ispunjavaju potporne, trofičke i regulatorne funkcije u živčanom sustavu, sudjelujući u gotovo svim vrstama neuronske aktivnosti. Kvantitativno, oni prevladavaju nad neuronima i zauzimaju cijeli volumen između krvnih žila i živčanih stanica.

Živčana stanica

Glavna strukturna i funkcionalna jedinica živčanog sustava je neuron (slika 1.3). Neuron ima tijelo (somu) i procese: dendrite i akson. Soma i dendriti predstavljaju receptivnu površinu stanice. Akson živčane stanice tvori sinaptičke veze s drugim neuronima ili s efektorskim stanicama. Živčani impuls uvijek se širi u jednom smjeru: duž dendrita do tijela stanice, duž aksona - od tijela stanice (Ramon y Cajalov zakon dinamičke polarizacije živčane stanice). Tipično, neuron ima mnogo "ulaza" od dendrita i samo jedan "izlaz" (akson) (vidi sliku 1.3).

Neuroni međusobno komuniciraju pomoću akcijskih potencijala koji putuju duž aksona. Akcijski potencijali putuju od jednog neurona do drugog kroz sinaptički prijenos. Akcijski potencijal koji dosegne presinaptički terminal obično pokreće oslobađanje neurotransmitera, koji ili pobuđuje postsinaptičku stanicu tako da ona proizvodi pražnjenje jednog ili više akcijskih potencijala, ili inhibira njezinu aktivnost. Aksoni ne samo da prenose informacije u živcima

Riža. 1.3. Građa neurona. A- Tipični neuron, koji se sastoji od samog tijela, dendrita i aksona: 1 - početak aksona; 2 - dendriti; 3 - tijelo neurona; 4 - akson; 5 - Schwannova stanica; 6 - grananje aksona. B- Povećano tijelo neurona. Aksonski brežuljak ne sadrži Nisslovu supstancu: 7 - jezgra; 8 - Golgijev aparat; 9 - mitohondriji; 10 - aksonski brežuljak; 11 - Nisslova tvar

lanaca, ali također dostavljaju kemikalije u sinaptičke završetke aksonskim transportom.

Postoje brojne klasifikacije neurona prema obliku njihova tijela, duljini i obliku dendrita i drugim karakteristikama (slika 1.4). Živčane stanice prema svom funkcionalnom značaju dijelimo na aferentne (osjetljive, osjetne), koje daju impulse centru, eferentne (motorne, motoričke), prenose informacije od centra prema periferiji, i interneurone (interneuroni), u kojima se impulsi obrađuju se i organiziraju kolateralne veze.

Živčana stanica obavlja dvije glavne funkcije: specifičnu obradu dolaznih informacija i prijenos živčanih impulsa i biosintetsku, usmjerenu na održavanje vitalnih funkcija. To se također izražava u ultrastrukturi živčane stanice. Prijenos informacija s jedne živčane stanice na drugu, udruživanje živčanih stanica u sustave i komplekse različite složenosti provode neuronske strukture: aksoni, dendriti i sinapse. Organele povezane s energetskim metabolizmom i funkcijom stanične sinteze proteina nalaze se u većini stanica; u živčanim stanicama obavljaju funkcije opskrbe stanice energijom, obrade i prijenosa informacija (vidi sl. 1.3).

Struktura neurona. Soma. Tijelo živčane stanice ima okrugli ili ovalni oblik, s jezgrom smještenom u središtu (ili blago ekscentričnom). Sadrži jezgricu i okružena je vanjskom i unutarnjom jezgrinom membranom, svaka debljine oko 70 Å, odvojena perifernim rubom.

Riža. 1.4. Varijante neurona različitih oblika.

A- Pseudounipolarni neuron. B- Purkinjeova stanica (dendriti, akson). U- piramidalna stanica (akson). G- motorni neuron prednjeg roga (akson)

nuklearni prostor, čije su dimenzije promjenjive. Grudice kromatina raspoređene su u karioplazmi, lokalizirane uglavnom na unutarnjoj nuklearnoj membrani. U citoplazmi živčanih stanica nalaze se elementi granularnog i negranularnog citoplazmatskog retikuluma, polisomi, ribosomi, mitohondriji, lizosomi, multivezikularna tjelešca i drugi organeli (slika 1.5).

Aparat za biosintezu u neuronima uključuje Nisslova tijela - usko susjedne spljoštene cisterne granularnog endoplazmatskog retikuluma, kao i dobro definiran Golgijev aparat. Osim toga, soma sadrži brojne mitohondrije, koji određuju njezin energetski metabolizam, te elemente citoskeleta, uključujući neurofilamente i mikrotubule. Lizosomi i fagosomi su glavne organele "unutarstaničnog probavnog trakta".

Dendriti. Dendriti i njihove grane određuju receptivno polje određene stanice (vidi sliku 1.5). Elektronsko mikroskopsko ispitivanje otkriva da se tijelo neurona postupno pretvara u dendrit. Nema oštrih granica niti izraženih razlika u ultrastrukturi soma i početnog dijela velikog dendrita. Dendriti su vrlo varijabilni u obliku, veličini, grananju i ultrastrukturi. Obično se nekoliko dendrita proteže iz tijela stanice. Duljina dendrita može biti veća od 1 mm, oni čine više od 90% površine neurona.

Glavne komponente citoplazme dendrita su mikrotubuli i neurofilamenti; proksimalni dijelovi dendrita (bliži tijelu stanice) sadrže Nisslova tjelešca i dijelove Golgijevog aparata. Prethodno se vjerovalo da su dendriti električni nepobudljivi; sada je dokazano da dendriti mnogih

Riža. 1.5. Ultrastruktura živčane stanice.

1 - jezgra; 2 - granularni endoplazmatski retikulum; 3 - lamelarni kompleks (Golgi); 4 - mitohondrije; 5 - lizosomi; 6 - multivezikularno tijelo; 7 - polisomi

neuroni imaju vodljivost ovisnu o naponu, što je posljedica prisutnosti kalcijevih kanala na njihovim membranama, čijom aktivacijom nastaju akcijski potencijali.

Akson. Akson nastaje na aksonskom brežuljku - specijaliziranom dijelu stanice (obično soma, ali ponekad i dendrit) (vidi sliku 1.3). Akson i aksonski brežuljak razlikuju se od some i proksimalnih dendrita po odsutnosti zrnatog endoplazmatskog retikuluma, slobodnih ribosoma i Golgijevog aparata. Akson sadrži glatki endoplazmatski retikulum i izražen citoskelet.

Aksoni su prekriveni mijelinskom ovojnicom, tvoreći mijelinska vlakna. Snopovi vlakana (koji mogu sadržavati pojedinačna nemijelinizirana vlakna) čine bijelu tvar mozga, kranijalnih i perifernih živaca. Kada akson prijeđe u presinaptički terminal, ispunjen sinaptičkim mjehurićima, akson formira nastavak u obliku tikvice.

Isprepletenost aksona, dendrita i procesa glija stanica stvara složene, neponovljive obrasce neuropila. Raspodjela aksona i dendrita, njihov relativni položaj, aferentno-eferentni odnosi i obrasci sinaptoarhitekture određuju mehanizme integrativne funkcije mozga.

Vrste neurona. Polimorfizam u strukturi neurona određen je njihovim različitim ulogama u sustavnoj aktivnosti mozga kao cjeline. Dakle, neuroni ganglija dorzalnog korijena leđne moždine (spinalni gangliji) primaju informacije ne kroz sinaptički prijenos, već od osjetnih živčanih završetaka u receptorskim organima. U skladu s tim, stanična tijela ovih neurona su lišena dendrita i ne primaju sinaptičke završetke (bipolarne stanice; sl. 1.6). Napuštajući tijelo stanice, akson takvog neurona dijeli se na dvije grane, od kojih se jedna (periferni proces) šalje kao dio perifernog živca do receptora, a druga grana (središnji proces) ulazi u leđnu moždinu ( kao dio dorzalnog korijena) ili moždanog debla (kao dio kranijalnog živca). Neuroni druge vrste, kao što su piramidalne stanice cerebralnog korteksa i Purkinjeove stanice cerebelarne kore, zauzeti su obradom informacija. Njihovi dendriti prekriveni su dendritskim bodljama i imaju veliku površinu; primaju ogroman broj sinaptičkih ulaza (multipolarne stanice; vidi sl. 1.4, 1.6). Moguće je klasificirati neurone prema duljini njihovih aksona. Golgijevi neuroni tipa 1 imaju kratke aksone koji završavaju, poput dendrita, blizu some. Neuroni tipa 2 imaju duge aksone, ponekad duže od 1 m.

Neuroglia

Druga skupina staničnih elemenata živčanog sustava je neuroglija (slika 1.7). U središnjem živčanom sustavu čovjeka broj neuroglijalnih stanica je red veličine veći od broja neurona: 10 13 odnosno 10 12. Bliski morfološki odnos je osnova za fiziološke i patološke interakcije između glije i neurona. Njihovi su odnosi opisani konceptom dinamičkih neuronsko-glijalnih signalnih procesa. Sposobnost prijenosa signala od neurona do glije, a time i do drugih neurona, otvara mnoge mogućnosti za međustanično "preslušavanje".

Postoji nekoliko vrsta neuroglije, u CNS-u neurogliju predstavljaju astrociti i oligodendrociti, au PNS-u Schwannove stanice i satelitske stanice. Osim toga, mikroglijalne stanice i ependimalne stanice smatraju se središnjim glijalnim stanicama.

Astrociti(nazvani zbog zvjezdastog oblika) reguliraju stanje mikrookoliša oko neurona CNS-a. Njihovi su procesi okruženi skupinama sinaptičkih završetaka, koji su kao rezultat izolirani od susjednih sinapsi. Posebni procesi - "noge" astrocita stvaraju kontakte s kapilarama i vezivnim tkivom na površini mozga i leđne moždine (pia mater) (slika 1.8). Noge ograničavaju slobodnu difuziju tvari u središnji živčani sustav. Astrociti mogu aktivno preuzeti K+ i neurotransmitere, zatim ih metabolizirati. Zahvaljujući selektivno povećanoj propusnosti za K+ ione, astroglija regulira aktivaciju enzima potrebnih za održavanje neuronskog metabolizma, kao i za uklanjanje medijatora i drugih agenasa koji se oslobađaju tijekom neuronskog procesa.

Riža. 1.6. Klasifikacija neurona prema broju procesa koji se protežu iz tijela stanice.

A - bipolarni. B- pseudounipolarni. U- multipolarni. 1 - dendriti; 2 - akson

Riža. 1.7. Glavne vrste glija stanica.

A- Protoplazmatski astrocit. B- mikroglijalna stanica. U- oligoderdrocit. G- fibrozni astrocitom

nalnu djelatnost. Astroglia je uključena u sintezu imunoloških medijatora: citokina, drugih signalnih molekula (ciklički gvanozin monofosfat - koMP, dušikov oksid - NO), zatim se prenosi na neurone, - u sintezi čimbenika rasta glije ( GDNF), sudjeluje u trofizmu i popravku neurona. Astrociti su sposobni odgovoriti na povećanje sinaptičke koncentracije neurotransmitera i promjene u električnoj aktivnosti neurona promjenom unutarstanične koncentracije Ca 2+. To stvara "val" migracije Ca 2+ između astrocita, što može modulirati stanje mnogih neurona.

Dakle, astroglija, ne samo trofička komponenta živčanog sustava, sudjeluje u specifičnom funkcioniranju živčanog tkiva. U citoplazmi astrocita nalaze se glijalni filamenti koji obavljaju funkciju mehaničke potpore u tkivu središnjeg živčanog sustava. Kada su oštećeni, astrocitni procesi koji sadrže glijalne filamente hipertrofiraju i tvore glijalni ožiljak.

Glavna funkcija oligodendrociti je osigurati električnu izolaciju aksona stvaranjem mijelinske ovojnice (slika 1.9). To je višeslojni omotač spiralno omotan preko plazma membrane aksona. U PNS-u mijelinsku ovojnicu tvore membrane Schwannovih stanica (vidi sliku 1.18). Mijelin predstavlja

To je paket listića specifičnih plazma membrana bogatih fosfolipidima, a sadrži i nekoliko vrsta proteina, različitih u CNS-u i PNS-u. Proteinske strukture omogućuju plazma membranama da se čvrsto zbije jedna uz drugu. Kako membrana glijalne stanice raste, ona se okreće oko aksona neurona i oblikuje slojevitu spiralu s dvostrukom plazma membranom oko aksona. Debljina mijelinske ovojnice može biti 50-100 membrana, koje igraju ulogu električnog izolatora aksona, sprječavajući izmjenu iona između citosola aksona i izvanstaničnog okoliša.

Osim toga, neuroglija uključuje satelitske stanice koje inkapsuliraju neurone spinalnih i kranijalnih živčanih ganglija, regulirajući mikrookruženje oko tih neurona na sličan način kao što to čine astrociti (Sl. 1.10).

Druga vrsta stanica - mikroglija, ili latentnih fagocita. Mikroglija je jedina reprezentacija imunokompetentnih stanica u središnjem živčanom sustavu. Široko je zastupljen u tkivu ljudskog mozga i čini 9-12% ukupne populacije glije u sivoj tvari i 7,5-9% u bijeloj tvari. Za razliku od astrocita, mikroglijalne stanice potječu od matičnih stanica i u normalnim su uvjetima razgranate

Riža. 1.8. Interakcija astrocita s okolnim staničnim elementima.

1 - tanicit; 2 - ventrikularna šupljina; 3 - ependimalne stanice; 4 - kapilara; 5 - neuron; 6 - mijelinizirani akson; 7 - pia mater; 8 - subarahnoidalni prostor.

Slika prikazuje dva astrocita i njihov odnos s ependimalnim stanicama koje oblažu ventrikul, perikarion, dendrite neurona, kapilare i pločasti epitel pia mater. Treba napomenuti da je ova slika shematska i da je malo vjerojatna povezanost neurona s ventrikulom i subarahnoidnim prostorom.

Riža. 1.9. Oligodendrocit: stvaranje mijelinske ovojnice aksona. 1 - akson; 2 - mijelin; 3 - glatki endoplazmatski retikulum; 4 - neurofilamenti; 5 - mitohondriji

Riža. 1.10. Interakcija između glija stanica i neurona. Shematski prikazano strelicama. 1 - satelitska glija stanica; 2 - glija stanica koja sintetizira mijelin

kovrčavog oblika s mnogo grana. Aktivacija mikroglije, osobito u uvjetima hipoksije ishemije, popraćena je proizvodnjom proupalnih medijatora s toksičnim svojstvima. Kronični upalni odgovor u moždanom tkivu koji podupiru dovodi do odgođenog gubitka neurona, mikrocirkulacijskih poremećaja i promjena u funkciji krvno-moždane barijere.

U patološkim uvjetima mikroglijalne stanice povlače procese i poprimaju ameboidni oblik, što odgovara njihovoj izraženoj funkcionalnoj aktivaciji do stanja fagocitoze. Kada je tkivo mozga oštećeno, mikroglija, zajedno s fagocitima koji prodiru u središnji živčani sustav iz krvotoka, pomažu u uklanjanju produkata staničnih raspada.

Tkivo središnjeg živčanog sustava odvojeno je od cerebrospinalne tekućine (likvora), koja ispunjava moždane klijetke, epitelom kojeg tvore ependimalne stanice. Ependima omogućuje difuziju mnogih tvari između izvanstaničnog prostora mozga i likvora. CSF izlučuju specijalizirane ependimalne stanice koroidnih pleksusa u ventrikularnom sustavu.

Opskrba moždanih stanica hranjivim tvarima i uklanjanje otpadnih produkata stanica odvija se kroz krvožilni sustav.

sustav. Iako je živčano tkivo prepuno kapilara i drugih krvnih žila, krvno-moždana barijera (BBB) ​​ograničava difuziju mnogih tvari između krvi i tkiva CNS-a.

1.3. Električni prijenos informacija između neurona

Normalna aktivnost živčanog sustava ovisi o ekscitabilnosti njegovih neurona. Ekscitabilnost- to je sposobnost staničnih membrana da na djelovanje odgovarajućih podražaja odgovore specifičnim promjenama ionske vodljivosti i membranskog potencijala. Uzbuđenje- elektrokemijski proces koji se odvija isključivo na citoplazmatskoj membrani stanice, a karakteriziran je promjenama njezinog električnog stanja, što pokreće funkciju specifičnu za pojedino tkivo. Dakle, ekscitacija mišićne membrane uzrokuje njezinu kontrakciju, a ekscitacija neuronske membrane uzrokuje provođenje električnog signala duž aksona. Neuroni nisu samo kontrolirani naponom, tj. ionski kanali regulirani djelovanjem električnog pobuđivača, ali i kemijski kontrolirani i mehanički kontrolirani.

Postoje razlike u odnosu između membranskog potencijala/propusnosti membrane i vrste podražaja. Kada je izložen električnom podražaju, lanac događaja je sljedeći: podražaj (električna struja) => pomak membranskog potencijala (na kritični potencijal) => aktivacija naponskih ionskih kanala => promjena ionske propusnosti membrane => promjena ionskih struja kroz membranu => daljnji pomak membrane potencijal (stvaranje akcijskog potencijala).

Kada se izloži kemijskom iritantu, događa se bitno drugačiji lanac događaja: podražaj (kemijska tvar) => kemijsko vezanje podražaja i receptora ionskog kanala uvjetovanog kemoterapijom => promjena u konformaciji kompleksa receptora liganda i otvaranje ionskih kanala povezanih ionskim kanalima uvjetovanim receptorom (kemoaktiviranjem) => promjena u ionskoj propusnosti membrane => promjena ionskih struja kroz membranu => pomak membranskog potencijala (nastanak npr. lokalnog potencijala).

Lanac događaja pod utjecajem mehaničkog podražaja sličan je prethodnom, budući da se u ovom slučaju aktiviraju i receptori.

zatvoreni ionski kanali: podražaj (mehanički stres) => promjena napetosti membrane => otvaranje receptorski (mehanički kontroliranih) ionskih kanala => promjena ionske propusnosti membrane => promjena ionskih struja kroz membranu => pomak membranskog potencijala (formiranje mehanički induciranog potencijala).

Pasivna električna svojstva stanice povezana su s električnim svojstvima njezine membrane, citoplazme i vanjske okoline. Električna svojstva stanične membrane određena su njezinim kapacitivnim i otpornim karakteristikama, budući da se lipidni dvosloj može izravno usporediti i s kondenzatorom i s otpornikom. Kapacitivne karakteristike lipidnog dvosloja i prave membrane su slične, ali se otporne karakteristike razlikuju zbog prisutnosti prvenstveno proteina koji tvore ionske kanale. U većini ćelija ulazni otpor se ponaša nelinearno: za struju koja teče u jednom smjeru, veći je nego za struju koja teče u suprotnom smjeru. Ovo svojstvo asimetrije odražava aktivnu reakciju i naziva se ravnanje. Struja koja teče kroz membranu određena je kapacitivnom i otpornom komponentom. Otporna komponenta opisuje samu ionsku struju, budući da elektricitet u ćeliji prenose ioni. Kretanje iona u stanicu ili iz nje sprječava plazma membrana. Budući da je membrana lipidni dvosloj nepropustan za ione, ona ima otpornost. Umjesto toga, membrana ima određenu vodljivost za ione koji prolaze kroz ionske kanale. Zbog zapreke slobodnom kretanju iona isti se ioni nalaze izvan i unutar stanice, ali u različitim koncentracijama.

Dva su temeljna mehanizma za kretanje tvari kroz membranu - jednostavnom difuzijom (Sl. 1.11) i kada

Riža. 1.11. Prijenos tvari kroz staničnu membranu.

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

snaga specifičnih transportera ugrađenih u membranu i predstavljaju transmembranske integralne proteine. Potonji mehanizam uključuje olakšanu difuziju i aktivni transport iona, koji može biti primarno aktivan ili sekundarno aktivan.

Jednostavnom difuzijom (bez pomoći nosača) mogu se u vodi netopivi organski spojevi i plinovi (kisik i ugljikov dioksid) transportirati kroz lipidni dvosloj otapanjem u lipidima stanične membrane; ioni Na + , Ca 2+ , K + , Cl - kroz ionske kanale stanične membrane povezujući citoplazmu stanice s vanjskim okolišem (pasivni transport iona koji je određen elektrokemijskim gradijentom i usmjeren je od višeg elektrokemijskog potencijala prema manji: unutar stanice za ione Na +, Ca 2+, Cl -, prema van - za ione K+); molekule vode kroz membranu (osmoza).

Uz pomoć specifičnih prijenosnika dolazi do energetski neovisne olakšane difuzije niza spojeva (vidi sl. 1.11). Upečatljiv primjer olakšane difuzije je transport glukoze kroz neuronsku membranu. Bez specijaliziranog astrocitnog transportera, ulazak glukoze u neurone bio bi gotovo nemoguć, budući da je riječ o relativno velikoj polarnoj molekuli. Zbog svoje brze pretvorbe u glukoza-6-fosfat, unutarstanična razina glukoze niža je od izvanstanične razine, te se stoga održava gradijent kako bi se osigurao kontinuirani protok glukoze u neurone.

Primarni aktivni transport ovisan o energiji Na+, Ca 2+, K+ i H+ iona je prijenos tvari ovisan o energiji protiv njihovih elektrokemijskih gradijenata (vidi sliku 1.11). Zahvaljujući njemu stanice mogu akumulirati ione u koncentracijama većim nego u okolišu. Kretanje od nižih prema višim koncentracijama i održavanje ravnomjernog gradijenta mogući su samo uz kontinuiranu opskrbu energijom transportnog procesa. Tijekom primarnog aktivnog transporta ATP se izravno troši. Energetske pumpe ATP-a (ATPaze) transportiraju ione suprotno njihovom koncentracijskom gradijentu. Na temelju karakteristika molekularne organizacije razlikuju se 3 klase - P, V i F (sl. 1.12). Sve tri klase ATPaza imaju jedno ili više ATP veznih mjesta na citosolnoj površini membrane. Klasa P uključuje Ca 2+ -ATPazu i Na + /K + -ATPazu. Aktivni prijenosnici iona specifični su za tvar koja se prenosi i mogu se zasititi, tj. njihov protok je maksimalan kada su zauzeta sva specifična vezna mjesta za transportiranu tvar.

Mnogi gradijenti elektrokemijskog potencijala stanice, koji su nužni uvjeti za pasivni transport iona, nastaju kao rezultat njihovog aktivnog transporta. Dakle, gradijenti K + i Na + nastaju kao rezultat njihovog aktivnog prijenosa Na + /K + - pumpom (slika 1.13). Zbog aktivnosti Na + /K + pumpe unutar stanice, ioni K + prisutni su u višim koncentracijama, ali imaju tendenciju proći kroz difuziju u izvanstanični okoliš uz koncentracijski gradijent. Da bi se održala jednakost pozitivnih i negativnih naboja unutar stanice, otpuštanje iona K + u vanjski okoliš mora se kompenzirati ulaskom iona Na + u stanicu. Budući da je membrana u mirovanju puno manje propusna za Na+ ione nego za K+ ione, kalij mora napustiti stanicu duž koncentracijskog gradijenta. Zbog toga se na vanjskoj strani membrane nakuplja pozitivan, a na unutarnjoj negativni naboj. Time se održava potencijal mirovanja membrane.

Sekundarni aktivni transport niza iona i molekula također koristi energiju akumuliranu kao rezultat potrošnje ATP-a i utrošenu na stvaranje koncentracijskog gradijenta. Gradijent koncentracije iona u odnosu na membranu koristi se kao izvor energije stvoren primarnim aktivnim transportom (slika 1.14). Dakle, sekundarni aktivni transport uključuje kotransport i protutransport: tok iona iz više (više energetsko stanje) u nižu (niže energetsko stanje) koncentracije osigurava energiju za premještanje aktivno transportirane tvari iz područja niske koncentracije u područje visoka koncentracija.

Riža. 1.12. Tri klase ionskih pumpi ovisnih o ATP-u. A- P-klasa. B- F 1 razred U- V 1 razred

Stanični potencijali određeni pasivnim transportom iona

Kao odgovor na impulse električne struje ispod praga, blizu praga i praga, javljaju se pasivni elektrotonički potencijal, lokalni odgovor i akcijski potencijal (Slika 1.15). Svi ovi potencijali određeni su pasivnim transportom iona kroz membranu. Za njihovu pojavu potrebna je polarizacija stanične membrane, koja se može dogoditi ekstracelularno (obično opažamo na živčanim vlaknima) i unutarstanično (obično opažamo na tijelu stanice).

Pasivni elektrotonični potencijal javlja se kao odgovor na impuls ispod praga, koji ne dovodi do otvaranja ionskih kanala i određen je samo kapacitivnim i otpornim svojstvima stanične membrane. Pasivni elektrotonični potencijal karakterizira vremenska konstanta, koja odražava pasivna svojstva membrane; vremenski tijek promjena membranskog potencijala, tj. brzina kojom se mijenja pri prelasku s jedne vrijednosti na drugu. Proći-

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

Riža. 1.14. Mehanizam rada sekundarnog aktivnog transporta. A- Faza 1. B- Faza 2. U- Faza 3: 1 - Na+; 2 - molekula tvari koja se mora prenijeti protiv koncentracijskog gradijenta; 3 - transporter. Kada se Na+ veže na nosač, dolazi do alosteričnih promjena u središtu vezanja proteina nosača za molekulu transportirane tvari, što uzrokuje konformacijske promjene u proteinu nosaču, omogućujući Na+ ionima i vezanoj tvari da izađu s druge strane membrane.

Jaki elektrotonični potencijal karakterizira jednakost u brzinama porasta i smanjenja eksponencijala. Postoji linearni odnos između amplituda električnog podražaja i pasivnog elektrotoničnog potencijala, a povećanje trajanja pulsa ne mijenja ovaj obrazac. Pasivni elektrotonični potencijal širi se duž aksona uz slabljenje, što je određeno konstantnom duljinom membrane.

Kada se snaga električnog impulsa približi vrijednosti praga, a lokalni membranski odgovoršto se očituje promjenom oblika pasivnog elektrotoničkog potencijala i razvojem neovisnog vrha male amplitude, oblikovanog kao krivulja u obliku slova S (vidi sl. 1.15). Prvi znakovi lokalnog odgovora bilježe se pod djelovanjem podražaja koji čine približno 75% vrijednosti praga. Kako se iritirajuća struja povećava, amplituda lokalnog odgovora raste nelinearno i može ne samo doseći kritični potencijal, već ga i premašiti, međutim, bez da se razvije u akcijski potencijal. Neovisni razvoj lokalnog odgovora povezan je s povećanjem propusnosti membrane za natrij kroz natrijeve kanale, koji osiguravaju ulaznu struju, koja na podražaj praga uzrokuje fazu depolarizacije akcijskog potencijala. Međutim, kod subthreshold podražaja, to povećanje propusnosti nije dovoljno za pokretanje procesa regenerativne depolarizacije membrane, budući da se otvara samo mali dio natrijevih kanala. de-

Riža. 1.15. Potencijali stanične membrane.

A- Dinamika promjena membranskog potencijala ovisno o jakosti depolarizirajućeg impulsa električne struje. B- Diskretno povećanje snage depolarizirajućeg impulsa

polarizacija prestaje. Kao rezultat otpuštanja iona K+ iz stanice, potencijal se vraća na razinu potencijala mirovanja. Za razliku od akcijskog potencijala, lokalni odgovor nema jasan prag pojavljivanja i ne poštuje zakon "sve ili ništa": s povećanjem snage električnog impulsa, amplituda lokalnog odgovora raste. U tijelu, lokalni odgovor je elektrofiziološki izraz lokalne ekscitacije i obično prethodi akcijskom potencijalu. Ponekad lokalni odgovor može postojati neovisno u obliku ekscitatornog postsinaptičkog potencijala. Primjeri neovisnog značaja lokalnog potencijala su provođenje ekscitacije od amakrinskih stanica retine - neurona središnjeg živčanog sustava, lišenih aksona, do sinaptičkih završetaka, kao i odgovor postsinaptičke membrane kemijske sinapse i komunikacijski prijenos informacija između živčanih stanica koje generiraju sinaptičke potencijale.

Na graničnoj vrijednosti iritirajućeg električnog impulsa, akcijski potencijal, koji se sastoji od faza depolarizacije i repolarizacije (sl. 1.16). Akcijski potencijal počinje kao rezultat pomaka pod djelovanjem kvadratnog impulsa električne struje od potencijala mirovanja (na primjer, od -90 mV) do razine kritičnog potencijala (različit za različite tipove stanica). Faza depolarizacije temelji se na aktivaciji svih naponskih natrijevih kanala, nakon čega slijedi

Riža. 1.16. Promjene u potencijalu neuronske membrane (A) i vodljivost iona kroz plazmalemu (B) kada se pojavi akcijski potencijal. 1 - brza depolarizacija; 2 - prekoračenje; 3 - repolarizacija; 4 - potencijal praga; 5 - hiperpolarizacija; 6 - potencijal mirovanja; 7 - spora depolarizacija; 8 - akcijski potencijal; 9 - propusnost za natrijeve ione; 10 - propusnost za ione kalija.

Krivulje ionske vodljivosti međusobno su povezane s krivuljom akcijskog potencijala

Kao rezultat toga, povećava se pasivni transport iona Na + u stanicu i dolazi do pomaka u membranskom potencijalu do 35 mV (ova vršna razina je drugačija za stanice različiti tipovi). Višak akcijskog potencijala iznad nulte linije naziva se prekoračenje. Nakon dostizanja vrha, vrijednost potencijala pada u negativno područje, dostižući potencijal mirovanja (faza repolarizacije). Repolarizacija se temelji na inaktivaciji naponskih natrijevih kanala i aktivaciji naponskih kalijevih kanala. Ioni K+ napuštaju stanicu pasivnim transportom i rezultirajuća struja dovodi do pomaka membranskog potencijala u negativno područje. Faza repolarizacije završava naknadnom hiperpolarizacijom ili naknadnom depolarizacijom - alternativnim ionskim mehanizmima za vraćanje membranskog potencijala na razinu potencijala mirovanja (vidi sliku 1.16). Kod prvog mehanizma repolarizacija doseže vrijednost mirovanja i nastavlja dalje u negativniju regiju, nakon čega se vraća na razinu potencijala mirovanja (hiperpolarizacija u tragovima); u drugom, repolarizacija se javlja polako i glatko prelazi u potencijal mirovanja (depolarizacija u tragovima). Razvoj akcijskog potencijala praćen je faznim promjenama ekscitabilnosti stanica - od povećane ekscitabilnosti do apsolutne i relativne refraktornosti.

Bioelektrična aktivnost neurona

Prva vrsta bioelektrične stanične aktivnosti svojstvena je tihim neuronima koji nisu u stanju samostalno generirati akcijske potencijale. Potencijal mirovanja ovih stanica se ne mijenja (slika 1.17).

Neuroni druge vrste sposobni su samostalno generirati akcijske potencijale. Među njima se razlikuju stanice koje generiraju pravilnu i nepravilnu ritmičku ili burst (prasak se sastoji od nekoliko akcijskih potencijala, nakon čega dolazi do kratkog razdoblja mirovanja) aktivnost.

Treći tip bioelektrične aktivnosti uključuje neurone koji su sposobni samostalno generirati fluktuacije potencijala mirovanja sinusoidnog ili pilastog oblika koji ne dosežu kritični potencijal. Samo rijetke oscilacije mogu doseći prag i uzrokovati stvaranje pojedinačnih akcijskih potencijala. Ti se neuroni nazivaju pacemaker neuroni (slika 1.17).

Na "ponašanje" pojedinih neurona i interneuronske interakcije utječe dugotrajna polarizacija (depolarizacija ili hiperpolarizacija) postsinaptičkih staničnih membrana.

Stimulacija neurona uz stalnu depolarizaciju elektro šok uzrokuje odgovore ritmičkim pražnjenjima akcijskih potencijala. Nakon prestanka dugotrajne depolarizacije membrane, postaktivacijska inhibicija u kojem stanica nije u stanju generirati akcijske potencijale. Trajanje stupnja inhibicije nakon aktivacije izravno je u korelaciji s amplitudom stimulirajuće struje. Zatim stanica postupno vraća svoj uobičajeni ritam stvaranja potencijala.

Naprotiv, konstantna hiperpolarizirajuća struja inhibira razvoj akcijskog potencijala, što je od posebne važnosti u odnosu na neurone sa spontanom aktivnošću. Povećanje hiperpolarizacije stanične membrane dovodi do smanjenja učestalosti šiljaste aktivnosti i povećanja amplitude svakog akcijskog potencijala; sljedeća faza je potpuni prestanak stvaranja potencijala. Nakon prestanka dugotrajne hiperpolarizacije membrane počinje faza postinhibitorna aktivacija, kada stanica počinje spontano stvarati akcijske potencijale na višoj frekvenciji od normalne. Trajanje postaktivacijske faze izravno je u korelaciji s amplitudom hiperpolarizirajuće struje, nakon čega stanica postupno vraća svoj uobičajeni ritam stvaranja potencijala.

Riža. 1.17. Vrste bioelektrične aktivnosti živčanih stanica

1.4. Provođenje ekscitacije duž živčanog vlakna

Obrasci provođenja ekscitacije duž živčanih vlakana određeni su i električnim i morfološkim karakteristikama aksona. Živčana debla sastoje se od mijeliniziranih i nemijeliniziranih vlakana. Membrana nemijeliniziranog živčanog vlakna je u izravnom kontaktu s vanjskom okolinom, tj. Razmjena iona između unutarstaničnog i izvanstaničnog okoliša može se dogoditi u bilo kojoj točki nemijeliniziranog vlakna. Mijelinizirano živčano vlakno prekriveno je većom dužinom masnom (mijelinskom) ovojnicom, koja djeluje kao izolator (vidi sliku 1.18).

Mijelin iz jedne glija stanice tvori regiju mijeliniziranog živčanog vlakna, odvojenu od sljedeće regije koju formira druga glija stanica, nemijeliniziranu regiju - Ranvierov čvor (Sl. 1.19). Duljina Ranvierovog čvora je samo 2 µm, a duljina dijela mijeliniziranog vlakna između susjednih Ranvierovih čvorova doseže 2000 µm. Ranvierovi čvorovi potpuno su bez mijelina i mogu doći u kontakt s izvanstaničnom tekućinom, tj. električna aktivnost mijeliniziranog živčanog vlakna ograničena je membranom Ranvierovih čvorova, kroz koje ioni mogu prodrijeti. Ova područja membrane sadrže najveću gustoću naponskih natrijevih kanala.

Pasivni elektrotonički potencijal širi se duž živčanog vlakna na kratke udaljenosti (sl. 1.20), dok se njegovo pojačanje

Riža. 1.18. Shema mijelinizacije perifernog živčanog vlakna. A- Faze mijelinizacije. a - akson je zahvaćen procesom Schwannove stanice; b - proces Schwannove stanice obavija akson; c - Schwannova stanica gubi većinu svoje citoplazme, pretvarajući se u lamelarnu membranu oko aksona. B- Nemijelinizirani aksoni okruženi procesima Schwannovih stanica

Riža. 1.19. Struktura Ranvierovog čvora.

1 - plazma membrana aksona;

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

tamo se brzina porasta i pada smanjuje s udaljenošću (fenomen opadanja pobude). Širenje ekscitacije u obliku akcijskog potencijala nije popraćeno promjenom oblika ili amplitude potencijala, budući da se pri depolarizaciji praga aktiviraju naponski kontrolirani ionski kanali, što se ne događa tijekom širenja pasivnog elektrotoničnog potencijala. . Proces širenja akcijskog potencijala ovisi o pasivnim (kapacitivnost, otpor) i aktivnim (aktivacija naponskih kanala) svojstvima membrane živčanog vlakna.

I unutarnje i vanjsko okruženje aksona dobri su vodiči. Membrana aksona, unatoč svojim izolacijskim svojstvima, također može provoditi struju zbog prisutnosti kanala za "propuštanje" iona. Kada se stimulira nemijelinizirano vlakno, naponski kontrolirani natrijevi kanali se otvaraju na mjestu stimulacije, što uzrokuje pojavu unutarnje struje i generiranje faze depolarizacije akcijskog potencijala na ovom dijelu aksona. Dolazna struja Na + inducira lokalne strujne krugove između depolariziranih i nedepolariziranih područja membrane. Zahvaljujući opisanom mehanizmu, u nemijeliniziranom vlaknu, akcijski potencijal se širi u oba smjera od mjesta ekscitacije.

U mijeliniziranim živčanim vlaknima, akcijski potencijali se stvaraju samo u Ranvierovim čvorovima. Električni otpor područja prekrivenih mijelinskom ovojnicom je visok i ne dopušta razvoj lokalnih kružnih struja koje su neophodne za stvaranje akcijskog potencijala. Kada se ekscitacija širi duž mijeliniziranog vlakna, živčani impuls skače s jednog Ranvierovog čvora na drugi (saltatorno provođenje) (vidi sliku 1.20). U tom se slučaju akcijski potencijal može širiti u oba smjera od mjesta iritacije, kao kod nemijeliniziranog vlakna. Saltatorno provođenje

Riža. 1.20. Shema distribucije električni potencijal duž živčanog vlakna.

A- Širenje akcijskog potencijala duž nemijeliniziranog aksona: a - akson u mirovanju; b - pokretanje akcijskog potencijala i pojava lokalnih struja; c - širenje lokalnih struja; d - širenje akcijskog potencijala duž aksona. B- Širenje akcijskog potencijala od tijela neurona do terminalnog završetka. B- Saltatorno provođenje impulsa duž mijeliniziranih vlakana. Ranvierovi čvorovi odvajaju segmente mijelinske ovojnice aksona

Proširenje impulsa osigurava 5-50 puta veću brzinu ekscitacije u usporedbi s nemijeliniziranim vlaknima. Osim toga, to je ekonomičnije, budući da lokalna depolarizacija membrane aksona samo u Ranvierovom čvoru dovodi do gubitka 100 puta manje iona nego kada se lokalne struje stvaraju u nemijeliniziranom vlaknu. Osim toga, tijekom saltatornog provođenja, naponski kontrolirani kalijevi kanali su minimalno uključeni, zbog čega akcijski potencijali mijelinskih vlakana često nemaju tragove faze hiperpolarizacije.

Zakoni provođenja pobude duž živčanog vlakna Prvi zakon: kada je živčano vlakno nadraženo, ekscitacija duž živca se širi u oba smjera.

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

Treći zakon: ekscitacija se širi duž živca bez fenomena slabljenja, odnosno bez dekrementa. Četvrti zakon: provođenje ekscitacije duž živčanog vlakna moguće je samo ako je ono anatomski i fiziološki neoštećeno. Svaka ozljeda površinske membrane živčanog vlakna (transekcija, kompresija zbog upale i oticanje okolnog tkiva) remeti provođenje podražaja. Provođenje je također poremećeno kada se promijeni fiziološko stanje vlakana: blokada ionskih kanala, hlađenje itd.

Peti zakon: izolirana je ekscitacija širenja duž živčanih vlakana, t.j. ne prelazi s jednog vlakna na drugo, nego pobuđuje samo one stanice s kojima su završeci danog živčanog vlakna u kontaktu. Zbog činjenice da periferni živac obično uključuje mnogo različitih vlakana (motornih, senzornih, autonomnih), koja inerviraju različite organe i tkiva i obavljaju različite funkcije, izolirano provođenje duž svakog vlakna je od posebne važnosti.

Šesti zakon:živčano vlakno se ne umara; Akcijski potencijal vlakana ima istu amplitudu jako dugo.

Sedmi zakon: brzina ekscitacije je različita u različitim živčanim vlaknima i određena je električni otpor intra- i izvanstanični okoliš, membrana aksona, kao i promjer živčanog vlakna. S povećanjem promjera vlakana, povećava se brzina stimulacije.

Klasifikacija živčanih vlakana

Na temelju brzine podražaja duž živčanih vlakana, trajanja faza akcijskog potencijala i strukturnih značajki razlikuju se tri glavne vrste živčanih vlakana: A, B i C.

Sva vlakna tipa A su mijelinizirana; dijele se u 4 podskupine: α, β, γ i δ. αA vlakna imaju najveći promjer (12-22 µm), što određuje veliku brzinu ekscitacije kroz njih (70-170 m/s). Kod ljudi αA vlakna provode uzbuđenje od motornih neurona prednjih rogova leđne moždine do skeletnih mišića, kao i od proprioceptivnih mišićnih receptora do senzornih centara središnjeg živčanog sustava.

Ostala vlakna tip A(β, γ i δ) imaju manji promjer, manju brzinu provođenja i duži akcijski potencijal. Ove skupine vlakana uključuju pretežno senzorna vlakna koja provode impulse iz različitih receptora u središnjem živčanom sustavu; iznimka su γA vlakna, koja provode ekscitaciju od γ-neurona prednjih rogova leđne moždine do intrafuzalnih mišićnih vlakana.

Vlakna tip B također mijelinizirani, pripadaju uglavnom preganglionskim vlaknima autonomnog živčanog sustava. Brzina provođenja duž njih je 3-18 m / s, trajanje akcijskog potencijala je gotovo 3 puta veće od vlakana tipa A. Faza depolarizacije tragova nije karakteristična za ova vlakna.

Vlakna tip C nemijelinizirani, imaju mali promjer (oko 1 µm) i malu brzinu ekscitacije (do 3 m/s). Većina vlakana tipa C su postganglijska vlakna simpatičkog živčanog sustava; neka vlakna tipa C uključena su u provođenje ekscitacije od boli, temperature i drugih receptora.

1.5. Kodiranje

Informacije koje se na ovaj ili onaj način prenose duž aksona su kodirane. Skup neurona koji pružaju određenu funkciju (na primjer, određeni senzorni modalitet) tvori projekcijski put (prva metoda kodiranja). Dakle, vidni put uključuje neurone u retini, lateralno koljenasto tijelo talamusa i vidna područja cerebralnog korteksa. Aksoni koji provode vizualne signale dio su vidnog živca, optičkog trakta i optičkog zračenja. Fiziološki podražaj za aktivaciju vidnog sustava je ulazak svjetlosti u mrežnicu. Neuroni mrežnice pretvaraju te informacije i prenose signal dalje duž vidnog puta. Međutim, kod mehaničke ili električne stimulacije neurona vidnog puta također se javlja vizualni osjet, iako u pravilu iskrivljen. Dakle, neuroni vizualnog sustava čine projekcijski put, nakon čijeg aktiviranja nastaje vizualni osjet. Motorički putovi također predstavljaju projekcijske strukture. Na primjer, kada se aktiviraju određeni neuroni u moždanoj kori, u motoričkim neuronima mišića ruke nastaju pražnjenja, a ti se mišići kontrahiraju.

Druga metoda kodiranja određena je načelom uređene prostorne (somatotopske) organizacije središnjeg živčanog sustava. Somatotopske karte sastavljaju određene skupine neurona u senzornom i motoričkom sustavu. Ove skupine neurona, prvo, primaju informacije iz odgovarajuće lokaliziranih područja površine tijela i, drugo, šalju motoričke naredbe određenim dijelovima tijela. U vizualnom sustavu, područja mrežnice predstavljena su u cerebralnom korteksu skupinama neurona koji tvore retinotopske karte. U slušnom sustavu, frekvencijske karakteristike zvukova odražavaju se u tonotopskim mapama.

Treća metoda kodiranja informacija temelji se na mijenjanju karakteristika sekvenci (serija) živčanih impulsa,

lijaran kao rezultat sinaptičkog prijenosa na sljedeću skupinu neurona, dok je mehanizam kodiranja privremena organizacija pražnjenja živčanih impulsa. Moguće su različite vrste takvog kodiranja. Kod je često prosječna brzina aktiviranja: u mnogim senzornim sustavima, povećanje intenziteta podražaja prati povećanje brzine aktiviranja senzornih neurona. Osim toga, šifra može biti trajanje pražnjenja, različita grupiranja impulsa u pražnjenju, trajanje visokofrekventnih izboja impulsa itd.

1.6. Provođenje ekscitacije između stanica.

Odnosi između živčanih stanica ostvaruju se interneuronskim kontaktima ili sinapsama. Informacije u obliku niza akcijskih potencijala dolaze od prvog (presinaptičkog) neurona do drugog (postsinaptičkog) ili stvaranjem lokalne struje između susjednih stanica (električne sinapse) ili neizravno kemikalije- medijatori, neurotransmiteri (kemijske sinapse), ili preko oba mehanizma (mješovite sinapse). Brzi prijenos signala provodi se električnim sinapsama, sporije - kemijskim.

Tipične sinapse su tvorevine formirane od završetaka aksona jednog neurona i dendrita drugog (aksodendritičke sinapse). Osim toga, postoje aksosomatske, akso-aksonalne i dendrodendritičke sinapse (slika 1.21). Neki asocijacijski neuroni imaju različite sinaptičke veze (slika 1.22). Sinapsa između aksona motoričkog neurona i vlakna skeletnog mišića naziva se završna ploča motora ili neuromuskularni spoj.

U električna sinapsa(Sl. 1.23) stanične membrane susjednih neurona su blisko jedna uz drugu, razmak između njih je oko 2 nm. Područja membrana susjednih stanica koja tvore prazninski spoj sadrže specifične proteinske komplekse koji se sastoje od 6 podjedinica (koneksona), poredanih takvim redoslijedom da se u središtu kontakta formira pora ispunjena vodom. Spojevi membrana susjednih stanica, poredani jedni protiv drugih, tvore otvorenu vezu - "kanale", čija je udaljenost oko 8 nm.

Riža. 1.21. Glavne vrste sinapsi.

A- a - električna sinapsa; b - bodljikava sinapsa koja sadrži vezikule guste elektrone; V - "en passant" - sinapsa, ili sinaptički "pupoljak"; d - inhibitorna sinapsa smještena na početnom dijelu aksona (sadrži elipsoidne vezikule); d - dendritična kralježnica; e - bodljikava sinapsa; g - inhibitorna sinapsa; h - akso-aksonska sinapsa; i - recipročna sinapsa; k - ekscitatorna sinapsa. B- Atipične sinapse: 1 - akso-aksonska sinapsa. Završetak jednog aksona može regulirati aktivnost drugog; 2 - dendrodendritička sinapsa; 3 - somasomatska sinapsa

Električne sinapse najčešće nastaju u embrionalnom stadiju razvoja, a kod odraslih njihov broj se smanjuje. Međutim, čak iu odraslom tijelu, važnost električnih sinapsi ostaje za glijalne i amakrine stanice retine; električne sinapse mogu se naći u moždanom deblu, posebno u donjim olivama, u retini i vestibularnim korijenima.

Depolarizacija presinaptičke membrane dovodi do stvaranja potencijalne razlike s nedepolariziranom postsinaptičkom membranom. Kao rezultat toga, kroz kanale koje tvore koneksoni, počinje kretanje pozitivnih iona duž gradijenta razlike potencijala u postsinaptičku stanicu ili kretanje aniona u suprotnom smjeru. Dospijevši u postsinaptičku membranu

Riža. 1.22. Asocijativni neuron s više sinaptičkih veza.

1 - brdo aksona, pretvara se u akson; 2 - mijelinska ovojnica; 3 - aksodendritička sinapsa; 4 - jezgra; 5 - dendrit; 6 - aksosomatska sinapsa

Riža. 1.23. Struktura električne sinapse.

A- Prazninski spoj između dijelova membrana susjednih stanica. B- Spojevi membrana susjednih stanica tvore interneuronski "kanal". 1 - proteinski kompleks; 2 - ionski kanal. 3 - kanal; 4 - spojna ćelija 1; 5 - svakih šest podjedinica; 6 - spojna ćelija 2

Ukupna depolarizacija vrijednosti praga stvara akcijski potencijal. Važno je napomenuti da se u električnoj sinapsi ionske struje javljaju s minimalnim vremenskim odgodom od 10 -5 s, što objašnjava visoku sinkronizaciju odgovora čak i vrlo veliki broj stanice spojene praznim spojevima. Provođenje struje kroz električnu sinapsu također je moguće u oba smjera (za razliku od kemijske sinapse).

Funkcionalno stanje električnih sinapsi regulirano je ionima Ca 2+ i razinom potencijala stanične membrane, čime se stvaraju uvjeti za utjecaj na širenje ekscitacije do njezina prekida. Osobitosti aktivnosti električnih sinapsi uključuju nemogućnost izravnog prijenosa pobuđenja na udaljene stanice, budući da je samo nekoliko drugih izravno povezano s pobuđenom stanicom; razina ekscitacije u presinaptičkim i postsinaptičkim stanicama je ista; usporiti širenje

ekscitacija je nemoguća, pa se stoga mozak novorođenčadi i male djece, koji sadrži znatno više električnih sinapsi od mozga odrasle osobe, pokazuje mnogo ekscitabilnijim za električne procese: brzo širenje električne ekscitacije nije podložno inhibitornoj korekciji i gotovo trenutno postaje generaliziran, što objašnjava njegovu posebnu ranjivost i osjetljivost na razvoj paroksizmalne aktivnosti.

Treba napomenuti da u nekim oblicima demijelinizirajućih polineuropatija, aksoni koji su dio jednog živčanog debla počinju dolaziti u bliski kontakt jedni s drugima, tvoreći patološke zone (efapse), unutar kojih postaje moguće "skočiti" akcijski potencijal iz jednog aksona na drugi. Kao rezultat toga, mogu se pojaviti simptomi koji odražavaju primitak "pseudoinformacija" u mozgu - osjećaj boli bez iritacije perifernih receptora za bol, itd.

Kemijska sinapsa također prenosi električni signal iz presinaptičke u postsinaptičku stanicu, ali se u njemu ionski kanali na postsinaptičkoj membrani otvaraju ili zatvaraju kemijskim prijenosnicima (transmiterima, neurotransmiterima) koji se oslobađaju iz presinaptičke membrane (sl. 1.24.). Promjena sposobnosti provođenja određenih iona kroz postsinaptičku membranu temelj je funkcioniranja kemijskih sinapsi. Ionske struje mijenjaju potencijal postsinaptičke membrane, tj. izazvati razvoj postsinaptičkog potencijala. Ovisno o tome koja se ionska vodljivost mijenja pod djelovanjem neurotransmitera, njegov učinak može biti inhibicijski (hiperpolarizacija postsinaptičke membrane zbog dodatne izlazne struje K+ iona ili ulazne struje C1 - iona) ili ekscitacijski (depolarizacija postsinaptičke membrane zbog dodatne ulazne struje iona Ca 2+ ili Na+).

U sinapsi (slika 1.25) razlikuje se presinaptički proces koji sadrži presinaptičke vezikule (vezikule) i postsinaptički dio (dendrit, tijelo stanice ili akson). Na presinaptičkom živčanom završetku neurotransmiteri se nakupljaju u vezikulama. Sinaptičke vezikule fiksirane su uglavnom na citoskelet preko proteina sinapsina, lokaliziranog na citoplazmatskoj površini svake vezikule, i spektrina, koji se nalazi na F-aktinskim vlaknima citoskeleta (slika 1.26). Manji dio vezikula povezan je s pres.

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

Jedna vezikula sadrži 6000-8000 molekula transmitera, što je 1 kvant transmitera, tj. minimalna količina otpuštena u sinaptičku pukotinu. Kada niz akcijskih potencijala dosegne živčani završetak (presinaptičku membranu), ioni Ca 2+ žure u stanicu. Na vezikulama povezanim s presinaptičkom membranom, ioni Ca 2+ vežu se na protein sinaptotagmije vezikula

Riža. 1.24. Glavne faze prijenosa kroz kemijsku sinapsu: 1 - akcijski potencijal doseže presinaptički završetak; 2 - depolarizacija presinaptičke membrane dovodi do otvaranja naponski ovisnih Ca 2+ kanala; 3 - Ca 2+ ioni posreduju u spajanju vezikula s presinaptičkom membranom; 4 - molekule transmitera se oslobađaju u sinaptičku pukotinu egzocitozom; 5 - molekule transmitera vežu se na postsinaptičke receptore, aktivirajući ionske kanale; 6 - dolazi do promjene vodljivosti membrane za ione i, ovisno o svojstvima medijatora, nastaje ekscitatorni (depolarizacijski) ili inhibitorni (hiperpolarizacijski) potencijal postsinaptičke membrane; 7 - ionska struja se širi duž postsinaptičke membrane; 8 - molekule transmitera vraćaju se u presinaptički terminal ponovnim unosom ili 9 - difundiraju u izvanstaničnu tekućinu

nom, što uzrokuje otvaranje membrane vezikule (vidi sl. 1.26). Paralelno se polipeptidni kompleks sinaptofizina spaja s neidentificiranim proteinima presinaptičke membrane, što dovodi do stvaranja pore kroz koju se odvija regulirana egzocitoza, tj. izlučivanje neurotransmitera u sinaptičku pukotinu. Posebni proteini vezikula (rab3A) reguliraju ovaj proces.

Ca 2+ ioni u presinaptičkom terminalu aktiviraju Ca 2+ -kalmodulin-ovisnu 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 kako bi provele daljnji ciklus.

Širina sinaptičke pukotine je oko 20-50 nm. U njega se oslobađaju molekule neurotransmitera čija je lokalna koncentracija neposredno nakon otpuštanja prilično visoka i kreće se u milimolarnom području. Molekule neurotransmitera difundiraju do postsinaptičke membrane za približno 0,1 ms.

U postsinaptičkoj membrani razlikuje se subsinaptička zona - područje izravnog kontakta između presinaptičke i postsinaptičke membrane, koje se naziva i aktivna zona sinapse. Sadrži proteine ​​koji tvore ionske kanale. U mirovanju se ti kanali rijetko otvaraju. Kada molekule neurotransmitera uđu u postsinaptičku membranu, one stupaju u interakciju s proteinima ionskih kanala (sinaptičkim receptorima), mijenjajući svoju konformaciju i dovodeći do znatno češćeg otvaranja ionskih kanala. Oni receptori čiji se ionski kanali otvaraju u izravnom kontaktu s ligandom (neurotransmiterom) nazivaju se ionotropni. Receptori u kojima se otvaraju

Riža. 1.25. Ultrastruktura aksodendritičke sinapse. 1 - akson; 2 - dendrit; 3 - mitohondrije; 4 - sinaptičke vezikule; 5 - presinaptička membrana; 6 - postsinaptička membrana; 7 - sinaptička pukotina

Stvaranje ionskih kanala povezano je s povezivanjem drugih kemijskih procesa, tzv metabotropni(Slika 1.27).

U mnogim sinapsama receptori neurotransmitera nalaze se ne samo na postsinaptičkoj, već i na presinaptičkoj membrani (autoreceptori). Kada neurotransmiter stupa u interakciju s autoreceptorima na presinaptičkoj membrani, njegovo se oslobađanje pojačava ili slabi (pozitivna ili negativna povratna sprega) ovisno o vrsti sinapse. Na funkcionalno stanje autoreceptora također utječe koncentracija Ca 2+ iona.

U interakciji s postsinaptičkim receptorom, neurotransmiter otvara nespecifične ionske kanale u postsinaptičkom

Riža. 1.26. Pristajanje vezikula na presinaptičku membranu. A- Sinaptička vezikula se veže za citoskeletni element pomoću molekule sinapsina. Docking kompleks je istaknut četverokutom: 1 - samkinaza 2; 2 - sinapsa 1; 3 - fodrin; 4 - nosač posrednika; 5 - sinaptofizin; 6 - pristanišni kompleks

B- Povećani dijagram pristanišnog kompleksa: 7 - sinaptobrevin; 8 - sinaptotagmin; 9 - rab3A; 10 - NSF; 11 - sinaptofizin; 12 - SNAP; 13 - sintaksin; 14 - neureksin; 15 - fiziofilin; 16 - α-SNAP; 17 - Ca 2+; 18 - n-sek1. CaM kinaza-2 - protein kinaza 2 ovisna o kalmodulinu; n-secl - sekretorni protein; NSF - fuzijski protein osjetljiv na N-etilmaleimid; gab3ZA - GTPaza iz porodice ras; SNAP – protein presinaptičke membrane

membrana Ekscitacijski postsinaptički potencijal proizlazi iz povećanja sposobnosti ionskih kanala da provode monovalentne katione ovisno o njihovim elektrokemijskim gradijentima. Dakle, potencijal postsinaptičke membrane je u rasponu između -60 i -80 mV. Ravnotežni potencijal za Na+ ione je +55 mV, što objašnjava snažnu pokretačku silu za Na+ ione u stanicu. Ravnotežni potencijal za K+ ione je približno -90 mV, tj. ostaje lagana struja K+ iona, usmjerena iz intracelularnog u izvanstanični okoliš. Rad ionskih kanala dovodi do depolarizacije postsinaptičke membrane, što se naziva ekscitacijski postsinaptički potencijal. Budući da ionske struje ovise o razlici između ravnotežnog potencijala i membranskog potencijala, kad se potencijal mirovanja membrane smanji, struja Na + iona slabi, a struja K + iona raste, što dovodi do smanjenja amplituda ekscitatornog postsinaptičkog potencijala. Na + i K + struje uključene u pojavu ekscitatornih postsinaptičkih

Riža. 1.27. Dijagram strukture receptora.

A- Metabotropni. B- Ionotropni: 1 - neuromodulatori ili lijekovi; 2 - receptori s različitim veznim mjestima (heteroceptor); 3 - neuromodulacija; 4 - sekundarni glasnik; 5 - autoreceptor; 6 - povratna informacija; 7 - umetanje membrane vezikule; 8 - neuromodulatori; 9 - odašiljač; 10 - neuromodulacija; 11-transmiter katalizira reakcije G-proteina; 12 - transmiter otvara ionski kanal

koji se potencijali ponašaju drugačije nego tijekom stvaranja akcijskog potencijala, budući da u mehanizmu postsinaptičke depolarizacije sudjeluju drugi ionski kanali drugačijih svojstava. Ako se tijekom stvaranja akcijskog potencijala aktiviraju naponski ionski kanali, a s povećanjem depolarizacije otvaraju se i drugi kanali, zbog čega se proces depolarizacije pojačava, tada se smanjuje vodljivost transmiterom upravljanog (ligand- Gated) kanala ovisi samo o broju molekula transmitera povezanih s receptorima, tj. na broj otvorenih ionskih kanala. Amplituda ekscitatornog postsinaptičkog potencijala kreće se od 100 μV do 10 mV, trajanje potencijala je od 4 do 100 ms, ovisno o vrsti sinapse.

Ekscitatorni postsinaptički potencijal formiran lokalno u zoni sinapse pasivno se širi po postsinaptičkoj membrani stanice. Uz istodobnu ekscitaciju velikog broja sinapsi, dolazi do fenomena zbrajanja postsinaptičkog potencijala, koji se očituje naglim povećanjem njegove amplitude, zbog čega se može depolarizirati membrana cijele postsinaptičke stanice. Ako veličina depolarizacije dosegne graničnu vrijednost (više od 10 mV), tada počinje stvaranje akcijskog potencijala, koji se provodi duž aksona postsinaptičkog neurona. Od početka ekscitatornog postsinaptičkog potencijala do stvaranja akcijskog potencijala prođe oko 0,3 ms, tj. s masivnim otpuštanjem neurotransmitera, postsinaptički potencijal se može pojaviti unutar 0,5-0,6 ms od trenutka kada akcijski potencijal stigne u presinaptičku regiju (tzv. sinaptičko kašnjenje).

Drugi spojevi mogu imati visok afinitet za postsinaptički receptorski protein. Ovisno o tome kakav učinak (u odnosu na neurotransmiter) dovodi njihovo vezanje na receptor, razlikuju se agonisti (jednosmjerno djelovanje s neurotransmiterom) i antagonisti (čije djelovanje interferira s učincima neurotransmitera).

Postoje receptorski proteini koji nisu ionski kanali. Kada se na njih vežu molekule neurotransmitera, dolazi do kaskade kemijske reakcije, uslijed čega se uz pomoć sekundarnih glasnika otvaraju susjedni ionski kanali - metabotropnih receptora. G protein ima važnu ulogu u njihovom funkcioniranju. Sinaptički prijenos, koji koristi metabotropni prijem, vrlo je spor, s vremenom prijenosa od oko 100 ms. Do sinapsi

Ovaj tip uključuje postganglijske receptore, receptore parasimpatičkog živčanog sustava i autoreceptore. Primjer je kolinergička sinapsa muskarinskog tipa, u kojoj zona vezanja neurotransmitera i ionski kanal nisu lokalizirani u samom transmembranskom proteinu; metabotropni receptori povezani su izravno s G proteinom. Kada se transmiter veže za receptor, G protein, koji ima tri podjedinice, formira kompleks s receptorom. GDP vezan na G protein zamjenjuje se GTP-om, a G protein se aktivira i stječe sposobnost otvaranja ionskog kanala kalija, tj. hiperpolariziraju postsinaptičku membranu (vidi sl. 1.27).

Drugi glasnici mogu otvoriti ili zatvoriti ionske kanale. Tako se ionski kanali mogu otvoriti uz pomoć cAMP/IP 3 ili fosforilacije protein kinaze C. Taj se proces također događa uz pomoć G proteina koji aktivira fosfolipazu C, što dovodi do stvaranja inozitol trifosfata (IP 3) . Dodatno, povećava se stvaranje diacilglicerola (DAG) i protein kinaze C (PKC) (slika 1.28).

Svaka živčana stanica ima na svojoj površini mnogo sinaptičkih završetaka, od kojih su neki ekscitatorni, drugi -

Riža. 1.28. Uloga inozitol trifosfata (IP 3) sekundarnih glasnika (A) i diacilglicerol (DAG) (B) u funkcioniranju metabotropnog receptora. Kada se posrednik veže na receptor (P), dolazi do promjene u konformaciji G proteina, nakon čega dolazi do aktivacije fosfolipaze C (PLC). Aktivirani PLS razgrađuje fosfatidilinozitol trifosfat (PIP 2) na DAG i IP 3. DAG ostaje u unutarnjem sloju stanične membrane, a IP 3 difundira u citosol kao drugi glasnik. DAG je ugrađen u unutarnji sloj membrane, gdje stupa u interakciju s protein kinazom C (PKC) u prisutnosti fosfatidilserina (PS)

pametan. Ako se susjedne ekscitatorne i inhibicijske sinapse aktiviraju paralelno, rezultirajuće struje se superponiraju jedna na drugu, što rezultira postsinaptičkim potencijalom s amplitudom manjom od njegove ekscitatorne i inhibitorne komponente zasebno. U ovom slučaju, hiperpolarizacija membrane je značajna zbog povećanja njezine vodljivosti za K + i C1 - ione.

Dakle, ekscitacijski postsinaptički potencijal nastaje zbog povećanja propusnosti za Na + ione i ulazne struje Na + iona, a inhibitorni postsinaptički potencijal nastaje zbog izlazne struje K + iona ili ulazne struje C1 - ioni. Smanjenje vodljivosti iona K+ trebalo bi depolarizirati staničnu membranu. Sinapse, u kojima je depolarizacija uzrokovana smanjenjem vodljivosti za K + ione, lokalizirane su u ganglijima autonomnog živčanog sustava

Sinaptički prijenos mora biti dovršen brzo kako bi sinapsa bila spremna za novi prijenos, inače odgovor ne bi nastao pod utjecajem novopristiglih signala, već bi se promatrao depolarizacijski blok. Važan regulatorni mehanizam je brzo smanjenje osjetljivosti postsinaptičkog receptora (desensitizacija), koje se događa kada su molekule neurotransmitera još očuvane. Unatoč kontinuiranom vezanju neurotransmitera na receptor, mijenja se konformacija proteina koji stvara kanale, ionski kanal postaje nepropustan za ione i sinaptička struja prestaje. Za mnoge sinapse desenzibilizacija receptora može se produžiti (do nekoliko minuta) sve dok ne dođe do rekonfiguracije i reaktivacije kanala.

Drugi načini prekidanja djelovanja transmitera, koji izbjegavaju dugotrajnu desenzibilizaciju receptora, su brzo kemijsko cijepanje transmitera na neaktivne komponente ili njegovo uklanjanje iz sinaptičke pukotine visoko selektivnim ponovnim unosom od strane presinaptičkog terminala. Priroda inaktivacijskog mehanizma ovisi o vrsti sinapse. Dakle, acetilkolin se vrlo brzo hidrolizira acetilkolinesterazom u acetat i kolin. U CNS-u, ekscitatorne glutamatergičke sinapse gusto su prekrivene astrocitnim procesima, koji aktivno hvataju neurotransmiter iz sinaptičke pukotine i metaboliziraju ga.

1.7. Neurotransmiteri i neuromodulatori

Neurotransmiteri prenose signale u sinapsama između neurona ili između neurona i izvršnih organa (mišićne, žljezdane stanice). Neuromodulatori presinaptički utječu na količinu oslobođenog neurotransmitera ili njegovu ponovnu pohranu od strane neurona. Osim toga, neuromodulatori postsinaptički reguliraju osjetljivost receptora. Dakle, neuromodulatori mogu regulirati razinu ekscitabilnosti u sinapsama i promijeniti učinak neurotransmitera. Neurotransmiteri i neuromodulatori zajedno čine skupinu neuroaktivnih tvari.

Mnogi neuroni su izloženi višestrukim neuroaktivnim tvarima, ali oslobađaju samo jedan transmiter kada su stimulirani. Isti neurotransmiter, ovisno o vrsti postsinaptičkog receptora, može proizvesti ekscitatorni ili inhibicijski učinak. Neki neurotransmiteri (kao što je dopamin) također mogu djelovati kao neuromodulatori. Neurofunkcionalni sustav obično uključuje nekoliko neuroaktivnih tvari, a jedna neuroaktivna tvar može utjecati na više neurofunkcionalnih sustava.

Kateholaminergički neuroni

Kateholaminergički neuroni sadrže u svom perikariju i procesiraju neurotransmitere kao što su dopamin, norepinefrin ili epinefrin, koji se sintetiziraju iz aminokiseline tirozina. U mozgu odrasle osobe dopaminergički, noradrenergički i adrenergički neuroni odgovaraju lokalizacijom neuronima koji sadrže melanin. Noradrenergičke i dopaminergičke stanice označene su brojevima od A1 do A15, a adrenergičke stanice - od C1 do C3, serijski brojevi su dodijeljeni uzlaznim redoslijedom, prema njihovom položaju u moždanom deblu od donjeg do gornjeg dijela.

Dopaminergički neuroni Stanice koje sintetiziraju dopamin (A8-A15) nalaze se u srednjem mozgu, diencefalonu i telencefalonu (slika 1.29). Najveća skupina dopaminergičkih stanica je substantia nigra pars compacta (A9). Njihovi aksoni tvore uzlazni put koji prolazi kroz lateralni dio hipotalamusa i unutarnju kapsulu, nigrostrijatne fascikle kose

Riža. 1.29. Lokalizacija dopaminergičkih neurona i njihovih putova u mozgu štakora.

1 - mali mozak; 2 - cerebralni korteks; 3 - strijatum; 4 - nucleus accumbens; 5 - frontalni korteks; 6 - mirisna žarulja; 7 - mirisni tuberkuloz; 8 - kaudatna jezgra; 9 - jezgra amigdale; 10 - središnja visina; 11 - nigrostrijatni snop. Glavni put (nigrostrijatni snop) počinje u substantia nigra (A8, A9) i ide naprijed do strijatuma

con dopiru do jezgre kaudatusa i putamena. Zajedno s dopaminergičkim neuronima substancije retikularis (A8) čine nigrostrijatni sustav.

Glavni put (nigrostrijatni snop) počinje u substantia nigra (A8, A9) i prolazi naprijed do strijatuma.

Mezolimbička skupina dopaminergičkih neurona (A10) proteže se od mezencefaličnih regija do limbičkog sustava. Grupa A10 tvori ventralni vrh na interpedunkularnim jezgrama u tegmentumu srednjeg mozga. Aksoni su usmjereni na unutarnje jezgre sulcus terminalis, septum, olfaktorne tuberkule, nucleus accumbens (n. accumbens), cingularna vijuga.

Treći dopaminergički sustav (A12), nazvan tuberoinfundibularni sustav, nalazi se u diencefalonu, nalazi se u sivom tuberozitetu i proteže se do infundibuluma. Ovaj sustav je povezan s neuroendokrinim funkcijama. Druge grupe diencefalnih stanica (A11, A13 i A14) i njihove ciljne stanice također se nalaze u hipotalamusu. Mala skupina A15 raspršena je u olfaktornom bulbusu i jedina je dopaminergička skupina neurona u telencefalonu.

Svi dopaminski receptori djeluju preko sustava sekundarnih glasnika. Njihovo postsinaptičko djelovanje može biti ekscitatorno ili inhibitorno. Dopamin se brzo vraća u presinaptički terminal, gdje ga metaboliziraju monoaminooksidaza (MAO) i katehol-O-metiltransferaza (COMT).

Noradrenergički neuroni Noradrenergičke živčane stanice nalaze se samo u uskoj anterolateralnoj zoni tegmentuma produžene moždine i ponsa (slika 1.30). U-

Riža. 1.30. Lokalizacija noradrenergičkih neurona i njihovih putova u mozgu štakora (parasagitalni presjek).

1 - mali mozak; 2 - leđni snop; 3 - ventralni snop; 4 - hipokampus; 5 - cerebralni korteks; 6 - mirisna žarulja; 7 - pregrada; 8 - medijalni snop prednjeg mozga; 9 - završna traka; 10 - hipotalamus.

Glavni put počinje u locus coeruleusu (A6) i prolazi naprijed u nekoliko snopova, dajući grane različitim dijelovima mozga. Također, noradrenergičke jezgre nalaze se u ventralnom dijelu moždanog debla (A1, A2, A5 i A7). Većina njihovih vlakana ide zajedno s vlaknima neurona locus coeruleusa, ali neka su projicirana u dorzalnom smjeru

vlakna koja dolaze iz tih neurona uzdižu se do srednjeg mozga ili se spuštaju do leđne moždine. Osim toga, noradrenergičke stanice imaju veze s malim mozgom. Noradrenergička vlakna se granaju više nego dopaminergička vlakna. Smatra se da igraju ulogu u regulaciji moždanog krvotoka.

Najveća skupina noradrenergičkih stanica (A6) nalazi se u locus coeruleusu (locus cereleus) a uključuje gotovo polovicu svih noradrenergičkih stanica (sl. 1.31). Jezgra se nalazi u gornjem dijelu ponsa na dnu IV ventrikula i proteže se do donjih kolikula. Aksoni stanica locus coeruleusa više puta se granaju, a njihovi adrenergički završeci mogu se naći u mnogim dijelovima središnjeg živčanog sustava. Imaju modulirajući učinak na procese sazrijevanja i učenja, procesiranje informacija u mozgu, regulaciju spavanja i endogenu inhibiciju boli.

Stražnji noradrenergički snop potječe iz skupine A6 i povezuje se u srednjem mozgu s jezgrama stražnjeg rafa, gornjim i donjim kolikulima; u diencefalonu - s prednjim jezgrama talamusa, medijalnih i lateralnih genikulatnih tijela; u telencefalonu - s amigdalom, hipokampusom, neokorteksom, cingularnim girusom.

Dodatna vlakna iz stanica skupine A6 idu u cerebelum kroz njegovu gornju peteljku (vidi sliku 1.31). Descedentna vlakna iz locusa coeruleusa, zajedno s vlaknima susjedne skupine stanica A7, idu do stražnje jezgre živca vagusa, donje olive i leđne moždine. Anterolateralni

Riža. 1.31. Dijagram noradrenergičkih putova iz nucleus coeruleusa (makule), koji se nalazi u sivoj tvari ponsa.

1 - vlakna vodljivog puta; 2 - hipokampus; 3 - talamus; 4 - jezgra hipotalamusa i amigdale; 5 - mali mozak; 6 - leđna moždina; 7 - plava mrlja

Silazni fascikul iz locus coeruleusa šalje vlakna u prednji i stražnji rog leđne moždine.

Neuroni skupina A1 i A2 nalaze se u produženoj moždini. Zajedno sa skupinama pontinskih stanica (A5 i A7) tvore prednje uzlazne noradrenergičke putove. U srednjem mozgu projiciraju se na sivu periakveduktalnu jezgru i retikularnu formaciju, u diencefalonu - na cijeli hipotalamus, u telencefalonu - na olfaktorni bulbus. Osim toga, iz ovih skupina stanica (A1, A2, A5, A7) bulbospinalna vlakna također idu u leđnu moždinu.

U PNS-u, norepinefrin (i u manjoj mjeri epinefrin) važan je neurotransmiter simpatičkih postganglijskih završetaka autonomnog živčanog sustava.

Adrenergički neuroni

Neuroni koji sintetiziraju adrenalin nalaze se samo u produženoj moždini, u uskom anterolateralnom području. Najveća skupina stanica C1 nalazi se iza stražnje olivarne jezgre, srednja skupina C2 stanice - uz jezgru solitarnog trakta, skupina C3 stanica - neposredno ispod periakveduktalne sive tvari. Eferentni putovi od C1-C3 idu do stražnje jezgre živca vagusa, jezgre solitarnog trakta, locus coeruleusa, periakveduktalne sive tvari ponsa i srednjeg mozga te hipotalamusa.

Postoje 4 glavne vrste kateholaminergičkih receptora, koji se razlikuju po svom odgovoru na agoniste ili antagoniste i po svojim postsinaptičkim učincima. α1 receptori pokreću kalcijeve kanale preko drugog glasnika inozitol fosfata-3 i, kada se aktiviraju, povećavaju koncentracije intracelularnih iona

Ca 2+. Stimulacija β2 receptora dovodi do smanjenja koncentracije drugog glasnika cAMP, što je popraćeno različitim učincima. Receptori preko sekundarnog glasnika cAMP povećavaju vodljivost membrane za K+ ione, stvarajući inhibitorni postsinaptički potencijal.

Serotoninergički neuroni

Serotonin (5-hidroksitriptamin) nastaje iz aminokiseline triptofan. Većina serotonergičkih neurona lokalizirana je u medijalnim dijelovima moždanog debla, tvoreći takozvane raphe jezgre (slika 1.32). Grupe B1 i B2 nalaze se u produženoj moždini, B3 - u graničnoj zoni između produžene moždine i mosta, B5 - u mostu, B7 - u srednjem mozgu. Raphe neuroni B6 i B8 nalaze se u tegmentumu ponsa i srednjeg mozga. Jezgre raphe također sadrže živčane stanice koje sadrže druge neurotransmitere, kao što su dopamin, norepinefrin, GABA, enkefalin i supstanca P. Zbog toga se jezgre raphe nazivaju i multitransmiterskim centrima.

Projekcije serotonergičkih neurona odgovaraju tijeku norepinefrinskih vlakana. Glavnina vlakana usmjerena je na strukture limbičkog sustava, retikularne formacije i leđne moždine. Postoji veza s locus coeruleusom - glavnom koncentracijom neurona norepinefrina.

Veliki prednji uzlazni trakt nastaje od stanica skupina B6, B7 i B8. Prolazi sprijeda kroz tegmentum srednjeg mozga i lateralno kroz hipotalamus, zatim odaje grane prema forniksu i cingularnom girusu. Ovim putem skupine B6, B7 i B8 povezane su u srednjem mozgu s interpedunkularnim jezgrama i substantia nigra, u diencefalonu - s jezgrama uzice, talamusa i hipotalamusa, u telencefalonu - s jezgrama septuma i mirisna žarulja.

Postoje brojne projekcije od serotonergičkih neurona do hipotalamusa, cingularnog korteksa i olfaktornog korteksa, kao i veze sa strijatumom i frontalnim korteksom. Kraći stražnji uzlazni trakt povezuje stanice skupina B3, B5 i B7 kroz stražnji longitudinalni fascikulus s periakveduktalnom sivom tvari i stražnjim područjem hipotalamusa. Osim toga, postoje serotonergičke projekcije na mali mozak (B6 i B7) i leđnu moždinu (B1 do B3), kao i brojna vlakna koja se povezuju s retikularnom formacijom.

Serotonin se oslobađa na uobičajeni način. Na postsinaptičkoj membrani nalaze se receptori koji uz pomoć sekundarnih glasnika otvaraju kanale za ione K+ i Ca 2+. Postoji 7 klasa serotoninskih receptora: 5-HT 1 - 5-HT 7, koji različito reagiraju na djelovanje agonista i antagonista. Receptori 5-HT 1, 5-HT 2 i 5-HT 4 nalaze se u mozgu, 5-HT 3 receptori nalaze se u PNS-u. Djelovanje serotonina završava kroz mehanizam ponovne pohrane neurotransmitera od strane presinaptičkog terminala. Serotonin koji ne uđe u vezikule deaminira MAO. Postoji inhibicijski učinak silaznih serotonergičkih vlakana na prve simpatičke neurone leđne moždine. Pretpostavlja se da na taj način raphe neuroni medule oblongate kontroliraju provođenje bolnih impulsa u anterolateralnom sustavu. Nedostatak serotonina povezan je s depresijom.

Riža. 1.32. Lokalizacija serotonergičkih neurona i njihovih putova u mozgu štakora (parasagitalni presjek).

1 - mirisna žarulja; 2 - pojas; 3 - corpus callosum; 4 - cerebralni korteks; 5 - medijalni uzdužni fascikul; 6 - mali mozak; 7 - medijalni snop prednjeg mozga; 8 - medularna traka; 9 - završna traka; 10 - svod; 11 - kaudatna jezgra; 12 - vanjska kapsula. Serotoninergički neuroni grupirani su u devet jezgri smještenih u moždanom deblu. Nukleusi B6-B9 projiciraju se anteriorno u diencefalon i telencefalon, dok se kaudalne jezgre projiciraju u produženu moždinu i leđnu moždinu

Histaminergički neuroni

Histaminergičke živčane stanice nalaze se u donjem dijelu hipotalamusa blizu infundibuluma. Histamin se metabolizira pomoću enzima histidin dekarboksilaze iz aminokiseline histidina. Dugi i kratki snopovi vlakana histaminergičkih živčanih stanica u donjem dijelu hipotalamusa idu do moždanog debla u sklopu stražnje i periventrikularne zone. Histaminergička vlakna dopiru do periakveduktalne sive tvari, stražnjeg nukleusa raphe, medijalnog vestibularnog nukleusa, nukleusa solitarnog trakta, stražnjeg nukleusa vagusnog živca,

facijalni živac, prednja i stražnja kohlearna jezgra, lateralni lemniscus i inferiorni kolikulus. Osim toga, vlakna su usmjerena na diencefalon - stražnji, lateralni i prednji dijelovi hipotalamusa, mamilarna tijela, optički talamus, periventrikularne jezgre, lateralna genikulatna tijela i na telencefalon - Broca dijagonalni girus, n. accumbens, amigdale i moždane kore.

Kolinergički neuroni

Alfa (α)- i gama (γ)-motoneuroni okulomotornog, trohlearnog, trigeminalnog, abducensnog, facijalnog, glosofaringealnog, vagusnog, akcesornog i hipoglosalnog živca te spinalnih živaca su kolinergični (Sl. 1.33). Acetilkolin utječe na kontrakciju skeletnih mišića. Preganglijski neuroni autonomnog živčanog sustava su kolinergični; oni stimuliraju postganglijske neurone autonomnog živčanog sustava. Druge kolinergičke živčane stanice označene su alfanumerički odozgo prema dolje (obrnutim redoslijedom od kateholaminergičkih i serotonergičkih neurona). Ch1 kolinergički neuroni čine oko 10% stanica srednjih septalnih jezgri, Ch2 neuroni čine 70% stanica okomitog kraka dijagonalne Brocine fisure, Ch3 neuroni čine 1% stanica horizontalnog kraka dijagonalna fisura Broca. Sve tri skupine neurona projiciraju se prema dolje do medijalnih jezgri povodca i interpedunkularnih jezgri. Ch1 neuroni povezani su uzlaznim vlaknima kroz forniks na hipokampus. Skupina stanica Ch3 sinaptički je povezana sa živčanim stanicama olfaktornog bulbusa.

U ljudskom mozgu, Ch4 skupina stanica je relativno opsežna i odgovara nucleus basalis Meynerta, u kojem je 90% svih stanica kolinergičkih. Ove jezgre primaju aferentne impulse iz subkortikalnih dijencefalno-telencefalnih regija i tvore limbičko-paralimbički korteks mozga. Prednje stanice bazalne jezgre projiciraju se u frontalni i parijetalni neokorteks, a stražnje stanice projiciraju se u okcipitalni i temporalni neokorteks. Dakle, bazalna jezgra je prijenosna veza između limbičko-paralimbičkih regija i neokorteksa. Dvije male skupine kolinergičkih stanica (Ch5 i Ch6) nalaze se u ponsu i smatraju se dijelom uzlaznog retikularnog sustava.

Mala skupina stanica periolivarne jezgre, koja se dijelom sastoji od kolinergičkih stanica, nalazi se na rubu trapezoidnog tijela u donjim dijelovima ponsa. Njegova eferentna vlakna idu do receptorskih stanica slušnog sustava. Ovaj kolinergički sustav utječe na prijenos zvučnih signala.

Aminacidergički neuroni

Za četiri aminokiseline dokazana su svojstva neurotransmitera: ekscitatorna za glutaminsku (glutamat), asparaginsku (aspartat) kiseline, inhibitorna za g-aminomaslačnu kiselinu i glicin. Pretpostavlja se da cistein ima svojstva neurotransmitera (ekscitatora); taurin, serin i p-alanin (inhibitor).

Riža. 1.33. Lokalizacija kolinergičkih neurona i njihovih putova u mozgu štakora (parasagitalni presjek). 1 - jezgra amigdale; 2 - prednja olfaktorna jezgra; 3 - lučna jezgra; 4 - bazalna jezgra Meynerta; 5 - cerebralni korteks; 6 - ljuska kaudatne jezgre; 7 - Broca dijagonalna greda; 8 - savijena greda (Meynert greda); 9 - hipokampus; 10 - interpedunkularna jezgra; 11 - lateralna dorzalna tegmentalna jezgra; 12 - medijalna jezgra uzice; 13 - mirisna žarulja; 14 - mirisni tuberkuloz; 15 - retikularna formacija; 16 - medularna traka; 17 - talamus; 18 - retikularna formacija gume

Glutamatergički i aspartatergički neuroni Strukturno slične aminokiseline glutamat i aspartat (Slika 1.34) elektrofiziološki se klasificiraju kao ekscitacijski neurotransmiteri. Živčane stanice koje sadrže glutamat i/ili aspartat kao neurotransmitere prisutne su u slušnom sustavu (neuroni prvog reda), u olfaktornom sustavu (ujedinjuje olfaktorni bulbus s cerebralnim korteksom), u limbičkom sustavu, u neokorteksu (piramidalne stanice). Glutamat se također nalazi u neuronima putova koji dolaze iz piramidalnih stanica: kortikostrijatnog, kortikotalamičkog, kortikotektalnog, kortikomontinog i kortikospinalnog trakta.

Važnu ulogu u funkcioniranju glutamatnog sustava igraju astrociti, koji nisu pasivni elementi živčanog sustava, već su uključeni u opskrbu neurona energetskim supstratima kao odgovor na povećanje sinaptičke aktivnosti. Astrocitni procesi

Riža. 1.34. Sinteza glutaminske i asparaginske kiseline.

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

ki se nalaze oko sinaptičkih kontakata, što im omogućuje da osjete povećanje sinaptičke koncentracije neurotransmitera (Sl. 1.35). Prijenos glutamata iz sinaptičke pukotine posredovan je specifičnim transportnim sustavima, od kojih su dva specifična za gliju ( GLT-1 I GLAST- nosači). Treći prometni sustav (EAAS-1), koji se nalazi isključivo u neuronima, ne sudjeluje u prijenosu glutamata koji se oslobađa iz sinapsi. Prijelaz glutamata u astrocite događa se duž elektrokemijskog gradijenta Na+ iona.

U normalnim uvjetima, izvanstanične koncentracije glutamata i aspartata održavaju se relativno konstantnima. Njihovo povećanje uključuje kompenzacijske mehanizme: hvatanje viška iz međustaničnog prostora neuronima i astrocitima, presinaptičku inhibiciju otpuštanja neurotransmitera, metaboličko iskorištavanje i

Riža. 1.35. Građa glutamatergičke sinapse.

Glutamat se oslobađa iz sinaptičkih vezikula u sinaptičku pukotinu. Na slici su prikazana dva mehanizma ponovne pohrane: 1 - natrag u presinaptički terminal; 2 - u susjednu glija stanicu; 3 - glijalna stanica; 4 - akson; 5 - glutamin; 6 - glutamin sintetaza; 7 - ATP+NH4+; 8 - glutaminaza; 9 - glutamat + NH4+; 10 - glutamat; 11 - postsinaptička membrana. U glijalnim stanicama glutamin sintaza pretvara glutamat u glutamin, koji zatim prelazi u presinaptički terminal. Na presinaptičkom terminalu, glutamin se pretvara natrag u glutamat pomoću enzima glutaminaze. Slobodni glutamat također se sintetizira u reakcijama Krebsovog ciklusa u mitohondrijima. Slobodni glutamat skuplja se u sinaptičkim vezikulama prije nego što se pojavi sljedeći akcijski potencijal. Desna strana slike prikazuje reakcije pretvorbe glutamata i glutamina posredovane glutamin sintetazom i glutaminazom

itd. Ako je njihova eliminacija iz sinaptičke pukotine poremećena, apsolutna koncentracija i vrijeme zadržavanja glutamata i aspartata u sinaptičkoj pukotini prelaze dopuštene granice, a proces depolarizacije neuronskih membrana postaje ireverzibilan.

U središnjem živčanom sustavu sisavaca postoje obitelji ionotropnih i metabotropnih glutamatnih receptora. Ionotropni receptori reguliraju propusnost ionskih kanala i klasificiraju se ovisno o 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-fosfonomaslačna kiselina (L-AP4)- najselektivniji ligandi ove vrste receptora. Imena ovih spojeva dodijeljena su odgovarajućim tipovima receptora: NMDA, AMRA, K I L-AP4.

Najviše proučavani receptori su tipa NMDA (Sl. 1.36). Postsinaptički receptor NMDA je složena supramolekularna tvorevina koja uključuje nekoliko mjesta (mjesta) regulacije: mjesto za specifično vezanje medijatora (L-glutaminska kiselina), mjesto za specifično vezanje koagonista (glicin) i alosterična modulatorna mjesta smještena oba na membrani (poliamin) i u ionskom kanalu, spojen na receptor (vezna mjesta za dvovalentne katione i mjesto "fenciklidina" - mjesto vezivanja za nekompetitivne antagoniste).

Ionotropni receptori imaju ključnu ulogu u provedbi ekscitatorne neurotransmisije u središnjem živčanom sustavu, provedbi neuroplastičnosti, formiranju novih sinapsi (sinaptogeneza), te u povećanju učinkovitosti funkcioniranja postojećih sinapsi. Mehanizmi pamćenja, učenja (stjecanje novih vještina) i kompenzacije funkcija oštećenih organskim oštećenjem mozga uvelike su povezani s tim procesima.

Uzbudljivi aminokiselinski neurotransmiteri (glutamat i aspartat) karakterizirani su citotoksičnošću pod određenim uvjetima. U interakciji s prenadraženim postsinaptičkim receptorima nastaju dendrosomatske lezije bez promjena u provodnom dijelu živčane stanice. Uvjeti koji stvaraju takvu prekomjernu ekscitaciju karakterizirani su povećanim oslobađanjem i/ili smanjenim ponovnim unosom transportera. Pretjerana ekscitacija receptora glutamatom NMDA dovodi do otvaranja ago-

nist ovisne kalcijeve kanale i snažan influks Ca 2+ u neurone uz naglo povećanje njegove koncentracije do praga. Uzrokovano pretjeranim djelovanjem aminokiselinskih neurotransmitera "ekscitotoksična neuronska smrt" je univerzalni mehanizam oštećenja živčanog tkiva. U pozadini je nekrotične smrti neurona u raznim bolestima mozga, akutnim (ishemijski moždani udar) i kroničnim (neu-

Riža. 1.36. Glutamat NMDA receptor

rodegeneracija). Izvanstanične razine aspartata i glutamata, a time i ozbiljnost ekscitotoksičnosti, pod utjecajem su temperature i pH mozga te izvanstaničnih koncentracija jednovalentnih iona C1 - i Na+. Metabolička acidoza inhibira transportne sustave glutamata iz sinaptičke pukotine.

Postoje dokazi o neurotoksičnim svojstvima glutamata povezanim s aktivacijom AMPA i K receptora, što dovodi do promjene propusnosti postsinaptičke membrane za monovalentne katione K+ i Na+, povećanja ulazne struje Na+ iona i kratkotrajne depolarizacije. postsinaptičke membrane, što zauzvrat uzrokuje povećanje priljeva Ca 2+ u stanicu kroz receptore ovisne o agonistu NMDA) i naponski upravljani kanali. Protok Na+ iona prati ulazak vode u stanice, što uzrokuje bubrenje apikalnih dendrita i lizu neurona (osmolitičko oštećenje neurona).

Metabotropni glutamatni receptori povezani s G proteinom igraju važnu ulogu u regulaciji unutarstanične struje kalcija uzrokovane aktivacijom NMDA receptora i obavljaju modulatorne funkcije, uzrokujući tako promjene u staničnoj aktivnosti. Ovi receptori ne utječu na funkcioniranje ionskih kanala, ali potiču stvaranje unutarstaničnih medijatora diacilglicerola i nositol trifosfata, koji sudjeluju u daljnjim procesima ishemijske kaskade.

GABAergički neuroni

Neki neuroni sadrže g-aminomaslačnu kiselinu (GABA) kao neurotransmiter, koja nastaje iz glutaminske kiseline djelovanjem glutamat dekarboksilaze (slika 1.37). U cerebralnom korteksu, GABAergički neuroni nalaze se u njušnim i limbičkim područjima (neuroni hipokampalne košarice). GABA također sadrži neurone eferentnog ekstrapiramidnog striatonigralnog, palidonigralnog i subtalamopalidnog puta, Purkinjeove stanice malog mozga, neurone kore malog mozga (Golgijev, zvjezdasti i košarasti), interkalarne inhibitorne neurone leđne moždine.

GABA je najvažniji inhibitorni neurotransmiter središnjeg živčanog sustava. Glavna fiziološka uloga GABA je stvaranje stabilne ravnoteže između ekscitatornog i inhibitornog sustava, modulacija i regulacija aktivnosti glavnog ekscitatornog neurotransmitera glutamata. GABA ograničava širenje ekscitatornog podražaja i presinaptički - preko GABA-B receptora, funkcionalno

Riža. 1.37. Reakcija pretvaranja glutamata u GABA.

Aktivnost dekarboksilaze glutaminske kiseline (DHA) zahtijeva koenzim piridoksal fosfat

Riža. 1.38. GABA receptor.

1 - mjesto vezanja benzodiazepina;

2 - GABA-vezno mjesto; 3 - ionski kanal za CL - ; 4 - mjesto vezanja barbiturata

ali povezan s naponskim kalcijevim kanalima presinaptičkih membrana, i postsinaptički - preko GABAA receptora (GABA-barbiturat benzodiazepinski receptorski kompleks), funkcionalno povezan s naponskim kloridnim kanalima. Aktivacija postsinaptičkih GABA-A receptora dovodi do hiperpolarizacije staničnih membrana i inhibicije ekscitatornog impulsa uzrokovanog depolarizacijom.

Gustoća GABA-A receptora najveća je u temporalnom i frontalnom korteksu, hipokampusu, amigdali i jezgri hipotalamusa, substantia nigra, periakveduktalnoj sivoj tvari i cerebelarnim jezgrama. U nešto manjoj mjeri receptori su zastupljeni u nukleusu kaudatusu, putamenu, talamusu, okcipitalnom korteksu i pinealnoj žlijezdi. Sve tri podjedinice GABA-A receptora (α, β i γ) vežu GABA, iako je afinitet vezanja najveći za β podjedinicu (slika 1.38). Barbiturati stupaju u interakciju s a- i P-podjedinicama; benzodiazepini - samo sa 7-podjedinicom. Afinitet vezanja svakog liganda se povećava ako drugi ligandi paralelno stupaju u interakciju s receptorom.

Glicinergički neuroni Glicin je inhibitorni neurotransmiter u gotovo svim dijelovima središnjeg živčanog sustava. Najveća gustoća receptora za glicin utvrđena je u strukturama moždanog debla, cerebralnom korteksu, striatumu, jezgrama hipotalamusa, vodičima od frontalnog korteksa do hipotalamusa, mozgu.

srce, leđna moždina. Glicin pokazuje inhibicijska svojstva kroz interakciju ne samo s vlastitim receptorima glicina osjetljivim na strihnin, već i s GABA receptorima.

U malim koncentracijama, glicin je neophodan za normalan rad glutamatnih receptora NMDA. Glicin je ko-agonist receptora NMDA budući da je njihova aktivacija moguća samo ako se glicin veže na specifična (na strihnin neosjetljiva) glicinska mjesta. Potencirajuće djelovanje glicina na receptore NMDA pojavljuje se pri koncentracijama ispod 0,1 µmol, a pri koncentracijama od 10 do 100 µmol mjesto glicina je potpuno zasićeno. Visoke koncentracije glicina (10-100 mmol) ne aktiviraju NMDA-induciranu depolarizaciju in vivo te stoga ne povećavaju ekscitotoksičnost.

Peptidergički neuroni

Funkcija neurotransmitera i/ili neuromodulatora mnogih peptida još se proučava. Peptidergički neuroni uključuju:

Hipotalamoneurohipofizne živčane stanice s peptidima o-

Citocin i vazopresin kao neurotransmiteri; hipofiztrofne stanice s peptidima somatostatinom, korti-

koliberin, tiroliberin, luliberin;

Neuroni s peptidima autonomnog živčanog sustava gastrointestinalnog trakta, kao što je supstanca P, vazoaktivni intestinalni polipeptid (VIN) i kolecistokinin;

Neuroni čiji peptidi nastaju iz proopiomelanokortina (kortikotropin i β-endorfin),

Enkefalinergičke živčane stanice.

Supstance-R - koji sadrži neurone Supstanca P je peptid od 11 aminokiselina koji ima polagani i dugotrajni stimulativni učinak. Tvar P sadrži:

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

Stanice mirisnih lukovica;

Neuroni periakveduktalne sive tvari;

Neuroni puta koji vodi od srednjeg mozga do interpedunkularnih jezgri;

Neuroni eferentnih nigrostriatalnih puteva;

Male živčane stanice smještene u cerebralnom korteksu, uglavnom u slojevima V i VI.

Neuroni koji sadrže VIP Vazoaktivni intestinalni polipeptid (VIP) sastoji se od 28 aminokiselina. U živčanom sustavu, VIP je ekscitacijski neurotransmiter i/ili neuromodulator. Najveća koncentracija VIP-a nalazi se u neokorteksu, uglavnom u bipolarnim stanicama. U moždanom deblu, živčane stanice koje sadrže VIP nalaze se u jezgri solitarnog trakta i povezane su s limbičkim sustavom. Suprahijazmatska jezgra sadrži neurone koji sadrže VIP povezane s jezgrama hipotalamusa. U probavnom traktu ima vazodilatacijski učinak i potiče prijelaz glikogena u glukozu.

Neuroni koji sadrže β-endorfineβ-endorfin je peptid od 31 aminokiseline koji djeluje kao inhibitorni neuromodulator u mozgu. Endorfinergičke stanice nalaze se u mediobazalnom hipotalamusu iu donjim dijelovima jezgre solitarnog trakta. Uzlazni endorfinski putovi iz hipotalamusa idu u preoptičko polje, septalne jezgre i amigdalu, a silazni putovi idu u periakveduktalnu sivu tvar, jezgru coeruleusa i retikularnu formaciju. Endorfinski neuroni sudjeluju u središnjoj regulaciji analgezije, potiču oslobađanje hormona rasta, prolaktina i vazopresina.

Enkefalinergički neuroni

Enkefalin je peptid od 5 aminokiselina koji djeluje kao endogeni ligand opijatnih receptora. Enkefalinergički neuroni nalaze se u površinskom sloju stražnjeg roga leđne moždine i jezgri spinalnog trakta trigeminalnog živca, periovalnoj jezgri (slušni sustav), olfaktornim bulbusima, u jezgrama rafa i u sivom periakveduktalu. tvar. Neuroni koji sadrže enkefalin također se nalaze u neokorteksu i alokorteksu.

Enkefalinergički neuroni presinaptički inhibiraju otpuštanje supstance P iz sinaptičkih završetaka aferenata koji provode impulse boli (slika 1.39). Analgezija se može postići električnom stimulacijom ili mikroinjektiranjem opijata u to područje. Enkefalinergički neuroni utječu na hipotalamo-hipofiznu regulaciju sinteze i oslobađanja oksitocina, vazopresina, nekih liberina i statina.

Dušikov oksid

Dušikov oksid (NO) je višenamjenski fiziološki regulator sa svojstvima neurotransmitera, koji se, za razliku od tradicionalnih neurotransmitera, ne skladišti u sinaptičkim vezikulama živčanih završetaka i otpušta se u sinaptičku pukotinu slobodnom difuzijom, a ne mehanizmom egzocitoze. . Molekula NO sintetizira se kao odgovor na fiziološke potrebe pomoću enzima WA sintaze (WAS) iz aminokiseline L-arginina. Sposobnost NO da proizvede biološki učinak određena je uglavnom malom veličinom njegove molekule, njegovom visokom reaktivnošću i sposobnošću difuzije u tkivima, uključujući živčano tkivo. To je bila osnova da se NO nazove retrogradnim glasnikom.

Postoje tri oblika WAV-a. Dva su konstitutivna: neuronski (ncNOS) i endotelni (ecWAS), treći je inducibilni (WAV), nalazi se u glija stanicama.

Ovisnost neuronske WAV izoforme o kalciju i kalmodulinu uzrokuje povećanu sintezu NO s povećanjem razina intracelularnog kalcija. U tom smislu, svi procesi koji dovode do nakupljanja kalcija u stanici (nedostatak energije, promjene u aktivnom transportu iona,

Riža. 1.39. Mehanizam enkefalinergičke regulacije osjetljivosti na bol na razini želatinozne supstance.

1 - interneuron; 2 - enkefalin; 3 - enkefalinski receptori; 4 - neuron stražnjeg roga leđne moždine; 5 - receptori tvari P; 6 - tvar P; 7 - senzorni neuron spinalnog ganglija. U sinapsi između perifernog senzornog neurona i spinotalamičkog ganglijskog neurona, glavni prijenosnik je tvar P. Enkefalinergički interneuron reagira na osjetljivost na bol ispoljavanjem presinaptičkog inhibitornog učinka na otpuštanje supstance P

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

Dokazano je da NO ima modulirajući učinak na sinaptički prijenos i funkcionalno stanje NMDA glutamatnih receptora. Aktiviranjem topive gvanilat ciklaze koja sadrži hem, NO je uključen u regulaciju intracelularne koncentracije Ca 2+ iona i pH unutar živčanih stanica.

1.8. Aksonski transport

Aksonski transport igra važnu ulogu u interneuronskim vezama. Membranske i citoplazmatske komponente koje nastaju u biosintetskom aparatu some i proksimalnog dijela dendrita moraju biti raspoređene duž aksona (osobito je važan njihov ulazak u presinaptičke strukture sinapsi) kako bi se nadoknadio gubitak elemenata koji su pušteni ili deaktivirani.

Međutim, mnogi su aksoni predugi da bi se materijali jednostavnom difuzijom učinkovito kretali od some do sinaptičkih završetaka. Ovu zadaću obavlja poseban mehanizam - aksonski transport. Postoji nekoliko vrsta. Organele i mitohondriji okruženi membranom prenose se relativno velikim brzinama putem brzog aksonskog transporta. Tvari otopljene u citoplazmi (na primjer, proteini) kreću se sporim aksonskim transportom. Kod sisavaca brzi aksonski transport ima brzinu od 400 mm/dan, a spori aksonski transport ima brzinu od oko 1 mm/dan. Sinaptičke vezikule mogu stići brzim aksonskim transportom iz soma motornog neurona leđne moždine čovjeka do mišića stopala nakon 2,5 dana. Usporedimo: isporuka mnogih topivih proteina na istu udaljenost traje otprilike 3 godine.

Aksonski transport zahtijeva metaboličku energiju i prisutnost intracelularnog kalcija. Elementi citoskeleta (točnije, mikrotubule) stvaraju sustav vodećih niti duž kojih se kreću organele okružene membranama. Te se organele pričvršćuju na mikrotubule na način sličan onom koji se događa između debelih i tankih niti skeletnih mišićnih vlakana; kretanje organela duž mikrotubula pokreću ioni Ca 2+.

Aksonski transport odvija se u dva smjera. Prijenos od some do aksonskih završetaka, nazvan anterogradni aksonski transport, nadopunjuje opskrbu sinaptičkih vezikula i enzima odgovornih za sintezu neurotransmitera u presinaptičkim završecima. Transport u suprotnom smjeru, retrogradni aksonski transport, vraća prazne sinaptičke vezikule u somu, gdje se te membranske strukture razgrađuju lizosomima. Tvari koje dolaze iz sinapsi neophodne su za održavanje normalnog metabolizma tijela živčanih stanica i, osim toga, nose informacije o stanju njihovog terminalnog aparata. Poremećaj retrogradnog aksonskog transporta dovodi do promjena u normalnom funkcioniranju živčanih stanica, au težim slučajevima i do retrogradne neuronske degeneracije.

Aksonski transportni sustav je glavni mehanizam koji određuje obnavljanje i opskrbu transmitera i modulatora u presinaptičkim terminalima, a također je u osnovi formiranja novih procesa, aksona i dendrita. Prema idejama o plastičnosti mozga kao cjeline, čak iu mozgu odrasle osobe neprestano se događaju dva međusobno povezana procesa: stvaranje novih procesa i sinapsi, kao i uništavanje i nestanak nekih od već postojećih interneuronskih kontakata. Mehanizmi aksonskog transporta, povezani procesi sinaptogeneze i rast najfinijih aksonskih grana temelj su učenja, prilagodbe i kompenzacije za oštećene funkcije. Poremećaj aksonskog transporta dovodi do razaranja sinaptičkih završetaka i promjena u funkcioniranju pojedinih moždanih sustava.

Ljekovite i biološki aktivne tvari mogu utjecati na metabolizam neurona, koji određuje njihov aksonski transport, potičući ga i time povećavajući mogućnost kompenzacijskih i restorativnih procesa. Jačanje aksonskog transporta, rast najfinijih aksonskih grana i sinaptogeneza imaju pozitivnu ulogu u normalnoj funkciji mozga. U patologiji su ti fenomeni temelj reparativnih, kompenzacijskih i restorativnih procesa.

Neki virusi i toksini šire se perifernim živcima aksonskim transportom. Da, virus vodenih kozica (Varicella zoster virus) prodire u stanice spinalnih ganglija. Ondje virus ostaje u neaktivnom obliku, ponekad godinama, sve dok se imunološki status osobe ne promijeni. Zatim se virus može prenijeti duž senzornih aksona do kože, au dermatomima,

spinalnih živaca, javljaju se bolni osipi herpes zostera (Herpes zoster). Tetanusni toksin se također prenosi aksonskim transportom. Bakterije Clostridium tetani iz kontaminirane rane retrogradnim transportom ulaze u motorne neurone. Ako se toksin otpusti u izvanstanični prostor prednjih rogova leđne moždine, on blokira aktivnost sinaptičkih receptora za inhibitorne aminokiseline neurotransmitera i uzrokovat će tetaničke napadaje.

1.9. Reakcije živčanog tkiva na oštećenje

Oštećenje živčanog tkiva popraćeno je reakcijama neurona i neuroglije. Ako je oštećenje ozbiljno, stanice umiru. Budući da su neuroni postmitotske stanice, ne obnavljaju se.

Mehanizmi smrti neurona i glija stanica

U teško oštećenim tkivima prevladavaju procesi nekroze koji zahvaćaju čitava stanična polja s pasivnom degeneracijom stanica, bubrenjem i fragmentacijom organela, destrukcijom membrana, lizom stanica, oslobađanjem intracelularnog sadržaja u okolno tkivo i razvojem upalnog odgovora. Nekroza je uvijek uzrokovana velikom patologijom, njezini mehanizmi ne zahtijevaju utrošak energije i mogu se spriječiti samo uklanjanjem uzroka oštećenja.

Apoptoza- vrsta programirane stanične smrti. Apoptotične stanice, za razliku od nekrotičnih, nalaze se pojedinačno ili u malim skupinama, razasute po tkivu. Manje su veličine, imaju nepromijenjene membrane, naboranu citoplazmu s očuvanim organelama i pojavu višestrukih izbočina povezanih s citoplazmatskom membranom. Također nema upalne reakcije tkiva, koja trenutno služi kao jedan od važnih morfoloških znakova razlikovanja apoptoze od nekroze. I smežurane stanice i apoptotička tijela sadrže netaknute stanične organele i mase kondenziranog kromatina. Rezultat sekvencijalnog uništavanja DNA u apoptotskim stanicama je nemogućnost njihove replikacije (reprodukcije) i sudjelovanja u međustaničnim interakcijama, budući da ti procesi zahtijevaju sintezu novih proteina. Umiruće stanice učinkovito se uklanjaju iz tkiva fagocitozom. Glavne razlike između procesa nekroze i apoptoze sažete su u tablici. 1.1.

Tablica 1.1. Znakovi razlike između procesa nekroze i apoptoze

Apoptoza je sastavni dio procesa razvoja i homeostaze zrelog tkiva. Normalno, tijelo koristi ovaj genetski programirani mehanizam u embriogenezi za uništavanje "viška" staničnog materijala u ranoj fazi razvoja tkiva, posebno u neuronima koji nisu uspostavili kontakt s ciljnim stanicama i stoga su lišeni trofičke potpore iz tih stanica. U odrasloj dobi intenzitet apoptoze u središnjem živčanom sustavu sisavaca značajno opada, iako u drugim tkivima ostaje visok. Eliminacija virusom zaraženih stanica i razvoj imunološkog odgovora također su popraćeni apoptotičkom reakcijom. Uz apoptozu, postoje i druge varijante programirane stanične smrti.

Morfološki markeri apoptoze su apoptotička tjelešca i naborani neuroni s intaktnom membranom. Biokemijski marker koji je postao gotovo identičan konceptu "apoptoze" je fragmentacija DNA. Ovaj proces aktiviraju ioni Ca 2+ i Mg 2+, a inhibiraju ioni Zn 2+. Cijepanje DNA nastaje kao rezultat djelovanja endonukleaze ovisne o kalciju i magneziju. Utvrđeno je da endonukleaze cijepaju DNA između histonskih proteina, oslobađajući fragmente pravilne duljine. DNK se u početku dijeli na velike fragmente od 50 000 i 300 000 baza, koji se zatim cijepaju na dijelove od 180 parova baza koji tvore "ljestve" kada se odvoje elektroforezom u gelu. Fragmentacija DNA nije uvijek u korelaciji s morfologijom karakterističnom za apoptozu i uvjetna je oznaka koja nije ekvivalentna morfološkim kriterijima. Najnaprednija metoda za potvrđivanje apoptoze je biološko-histokemijska metoda, koja omogućuje snimanje ne samo fragmentacije DNA, već i važne morfološke značajke - apoptotičkih tjelešaca.

Program apoptoze sastoji se od tri uzastopna stupnja: donošenje odluke o smrti ili preživljavanju; provedba mehanizma uništenja; eliminacija mrtvih stanica (razgradnja staničnih komponenti i njihova fagocitoza).

Preživljavanje ili smrt stanica uvelike je određeno produktima ekspresije gena obitelji cW. Proteinski produkti dva od ovih gena su ced-3 I ced-4(„geni ubojice”) neophodni su za nastanak apoptoze. Proteinski produkt gena ced-9štiti stanice sprječavajući apoptozu sprječavajući ekscitaciju gena ced-3 I ced-4. Ostali geni iz obitelji ced kodiraju proteine ​​uključene u pakiranje i fagocitozu umirućih stanica i razgradnju mrtve stanične DNA.

Kod sisavaca, homolozi gena ubojice ced-3(i njegovi proteinski produkti) su geni koji kodiraju enzime koji pretvaraju interleukin - kaspaze (cistein aspartil proteaze), koji imaju različite supstratne i inhibitorne specifičnosti. Neaktivni prekursori kaspaza, prokaspaze, prisutni su u svim stanicama. Aktivaciju prokaspaza u sisavaca provodi analog gena ced-4 - ekscitacijski čimbenik apoptotičke proteaze-1 (Apaf-a), vezanje za ATP, što naglašava važnost razine opskrbe energijom za izbor mehanizma smrti. Kada su pobuđene, kaspaze modificiraju aktivnost staničnih proteina (polimeraze, endonukleaze, komponente nuklearne membrane) odgovornih za fragmentaciju DNA u apoptotičnim stanicama. Aktivirani enzimi započinju cijepanje DNA pojavom trifosfonukleotida na mjestima prijeloma i uzrokuju razaranje citoplazmatskih proteina. Stanica gubi vodu i smanjuje se, pH citoplazme se smanjuje. Stanična membrana gubi svoja svojstva, stanica se skuplja i stvaraju se apoptotička tjelešca. Proces restrukturiranja staničnih membrana temelji se na aktivaciji siringomijelaze koja razgrađuje siringomijelin stanice uz oslobađanje ceramida koji aktivira fosfolipazu A2. Produkti arahidonske kiseline se nakupljaju. Proteini fosfatidilserin i vitronektin eksprimirani tijekom apoptoze dovode se na vanjsku površinu stanice i signaliziraju makrofagima koji provode fagocitozu apoptotskih tijela.

Homolozi gena nematode ced-9, određujući preživljavanje stanica, kod sisavaca je obitelj protoonkogena bcl-2. I bcl-2, i srodnih proteina bcl-x-l prisutni u mozgu sisavaca, gdje štite neurone od apoptoze tijekom ishemijske izloženosti, uklanjanja faktora rasta i utjecaja neurotoksina in vivo I in vitro. Analiza produkata ekspresije gena bcl-2 otkrila je cijelu obitelj proteina povezanih s bcl-2, uključujući i antiapoptotičke (Bcl-2 I Bcl-x-l), i proapoptotski (Bcl-x-s, Bax, Bad, Bag) bjelančevine. Bax i bad proteini imaju homolognu sekvencu i tvore heterodimere s bcl-2 I bcl-x-l in vitro. Za aktivnost koja suzbija smrt, bcl-2 I bcl-x-l mora tvoriti dimere s proteinom bah, a dimeri s lošim proteinom pospješuju smrt. To nam je omogućilo da zaključimo da bcl-2 i srodne molekule ključne su determinante preživljavanja stanica ili stanične smrti u CNS-u. Molekularne genetičke studije su otkrile da je to tako

zove obitelj gena bcl-2, koji se sastoji od 16 gena sa suprotnim funkcijama, kod ljudi je mapiran na kromosomu 18. Anti-apoptotičke učinke proizvodi šest gena iz obitelji, slično pretku skupine bcl-2; ostalih 10 gena podržava apoptozu.

Pro- i anti-apoptotski učinci produkata aktivirane genske ekspresije bcl-2 ostvaruju se modulacijom mitohondrijske aktivnosti. Mitohondriji su ključni igrači u apoptozi. Sadrže citokrom C, ATP, Ca 2+ ione i čimbenik koji inducira apoptozu (AIF) – komponente potrebne za indukciju apoptoze. Oslobađanje ovih faktora iz mitohondrija događa se tijekom interakcije njegove membrane s aktiviranim proteinima obitelji bcl-2, koji se vežu za vanjsku membranu mitohondrija na mjestima gdje se vanjska i unutarnja membrana spajaju – u području tzv. permeabilizacijske pore, koja je megakanal promjera do 2 nm. Kod pričvršćivanja proteina bcl-2 prema vanjskoj membrani mitohondrija megakanali pora se šire na 2,4-3 nm. Ovim kanalima citokrom C, ATP i AIF ulaze u citosol stanice iz mitohondrija. Obitelj antiapoptotičkih proteina bcl-2, naprotiv, oni zatvaraju megakanale, prekidajući napredovanje apoptotičkog signala i štiteći stanicu od apoptoze. Tijekom procesa apoptoze mitohondriji ne gube svoj integritet i ne bivaju uništeni. Citokrom C oslobođen iz mitohondrija tvori kompleks s faktorom aktivacije apoptotske proteaze (APAF-1), kaspazom-9 i ATP-om. Taj kompleks je apoptosom u kojem dolazi do aktivacije kaspaze-9, a potom i glavne “ubojice” kaspaze-3, što dovodi do stanične smrti. Mitohondrijska signalizacija je glavni put za indukciju apoptoze.

Drugi mehanizam indukcije apoptoze je prijenos proapoptotičkog signala kada se ligand veže na receptore regije stanične smrti, što se događa uz pomoć adapterskih proteina FADD/MORT1, TRADD. Receptorski put stanične smrti puno je kraći od mitohondrijskog: kaspaza-8 se aktivira preko adapterskih molekula, koje zauzvrat izravno aktiviraju kaspaze “ubojice”.

Određeni proteini kao što su p53, p21 (WAF1), može pospješiti razvoj apoptoze. Pokazalo se da je prirodno p53 inducira apoptozu u tumorskim staničnim linijama i in vivo. Transformacija p53 od prirodnog tipa do mutantnog oblika dovodi do razvoja raka u mnogim organima kao rezultat supresije procesa apoptoze.

Degeneracija aksona

Nakon presijecanja aksona u somi živčane stanice razvija se takozvana aksonska reakcija usmjerena na obnavljanje aksona sintezom novih strukturnih proteina. U somi intaktnih neurona Nisslova tjelešca su intenzivno obojena bazičnom anilinskom bojom, koja se veže na ribonukleinske kiseline ribosoma. Međutim, tijekom reakcije aksona, cisterne grubog endoplazmatskog retikuluma povećavaju volumen, puneći se produktima sinteze proteina. Dolazi do kromatolize - dezorganizacije ribosoma, zbog čega bojanje Nissl tjelešaca osnovnom anilinskom bojom postaje znatno slabije. Tijelo stanice bubri i zaokružuje se, a jezgra se pomiče u jednu stranu (ekscentrični položaj jezgre). Sve te morfološke promjene odraz su citoloških procesa koji prate povećanu sintezu proteina.

Dio aksona distalno od mjesta transekcije odumire. U roku od nekoliko dana, ovo područje i svi sinaptički završeci aksona su uništeni. Mijelinska ovojnica aksona također degenerira, njegove fragmente hvataju fagociti. Međutim, neuroglijalne stanice koje tvore mijelin ne umiru. Ovaj slijed fenomena naziva se Wallerova degeneracija.

Ako je oštećeni akson osigurao jedini ili glavni sinaptički ulaz u živčanu ili efektorsku stanicu, tada postsinaptička stanica može degenerirati i umrijeti. Dobro poznati primjer je atrofija skeletnih mišićnih vlakana nakon prekida njihove inervacije motornim neuronima.

Regeneracija aksona

Nakon što se oštećeni akson degenerira, mnogim neuronima može izrasti novi akson. Na kraju proksimalnog segmenta akson se počinje granati [spruiting (klijanje)- proliferacija]. U PNS-u novonastale grane rastu duž izvorne staze mrtvog živca, ako je, naravno, ta staza dostupna. Tijekom Wallerove degeneracije, Schwannove stanice distalnog dijela živca ne samo da prežive, već se i razmnožavaju, redajući se u redove tamo gdje je mrtvi živac prošao. "Čušci rasta" regenerirajućeg aksona probijaju se između redova Schwannovih stanica i naposljetku mogu doseći svoje ciljeve, ponovno ih inervirajući. Schwannove stanice zatim remijeliniziraju aksone. Stopa regeneracije je ograničena

određena je brzinom sporog aksonskog transporta, tj. otprilike 1 mm/dan.

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

Važno je napomenuti da kemijski signali imaju različite učinke na regenerativne procese u CNS-u i PNS-u. Dodatna prepreka regeneraciji aksona u središnjem živčanom sustavu su glijalni ožiljci koje stvaraju astrociti.

Sinaptičko klijanje, koje osigurava "ponovno pojačanje" postojećih neuronskih struja i stvaranje novih polisinaptičkih veza, određuje plastičnost neuronskog tkiva i formira mehanizme uključene u obnovu oštećenih neuroloških funkcija.

Trofički faktori

Razina njegove trofičke opskrbe igra važnu ulogu u razvoju ishemijskog oštećenja moždanog tkiva.

Neurotrofna svojstva svojstvena su mnogim proteinima, uključujući strukturne proteine ​​(na primjer, S1OOβ). Istovremeno, maksimalno ih realiziraju čimbenici rasta, koji predstavljaju heterogenu skupinu trofičkih čimbenika, koja se sastoji od najmanje 7 obitelji - neurotrofini, citokini, fibroblastni čimbenici rasta, inzulinski ovisni čimbenici rasta, obitelj transformirajućih čimbenika rasta 31 (TGF-J3I), epidermalni čimbenici rasta i drugi, uključujući protein rasta 6 (GAP-6)4, čimbenik rasta ovisan o trombocitima, neurotrofni čimbenik vezan za heparin, eritropoetin, čimbenik stimulacije kolonije makrofaga, itd. (Tablica 1.2).

Najjači trofički utjecaj na sve osnovne procese života neurona imaju neurotrofini - regulatorni proteini živčanog tkiva koji se sintetiziraju u njegovim stanicama (neuroni i glija). Djeluju lokalno – na mjestu oslobađanja i posebno intenzivno potiču grananje dendrita i rast aksona u smjeru ciljnih stanica.

Do danas su najviše proučavana tri neurotrofina koji su strukturno slični jedan drugome: čimbenik rasta živaca (NGF), faktor rasta dobiven iz mozga (BDNF) i neurotrofin-3 (NT-3).

Tablica 1.2. Suvremena klasifikacija neurotrofnih čimbenika

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

Čimbenike rasta vezane na receptore preuzimaju neuroni (tj. endocitozirani) i transportiraju retrogradno u somu. Tamo mogu djelovati izravno na jezgru, mijenjajući stvaranje enzima odgovornih za sintezu neurotransmitera i rast aksona. Postoje dva oblika receptora za čimbenike rasta - receptori niskog afiniteta i receptori tirozin kinaze visokog afiniteta, s kojima se veže većina trofičkih čimbenika.

Kao rezultat, akson doseže ciljnu stanicu, uspostavljajući sinaptički kontakt s njom. Čimbenici rasta podržavaju život neurona, koji u njihovoj odsutnosti ne mogu postojati.

Trofička disregulacija jedna je od univerzalnih komponenti patogeneze oštećenja živčanog sustava. Kada su zrele stanice lišene trofičke podrške, razvija se biokemijska i funkcionalna dediferencijacija neurona s promjenama svojstava inerviranih tkiva. Trofička disregulacija utječe na stanje makromolekula uključenih u membransku elektrogenezu, aktivni transport iona, sinaptičku transmisiju (enzimi za sintezu medijatora, postsinaptički receptori) i efektorsku funkciju (mišićni miozin). Ansambli dediferenciranih središnjih neurona stvaraju žarišta patološki pojačane ekscitacije, pokrećući patobiokemijske kaskade koje dovode do smrti neurona kroz mehanizme nekroze i apoptoze. Naprotiv, s dovoljnom razinom trofičke opskrbe, regresija neurološkog deficita nakon ishemijskog oštećenja mozga često se opaža čak i uz preostali morfološki defekt koji ga je inicijalno uzrokovao, što ukazuje na visoku prilagodljivost funkcije mozga.

Utvrđeno je da razvoj nedovoljne trofičke opskrbe uključuje promjene u homeostazi kalija i kalcija, prekomjernu sintezu dušikovog oksida, koji blokira enzim tirozin kinazu, koji je dio aktivnog centra trofičkih čimbenika, te neravnotežu citokina. Jedan od predloženih mehanizama je autoimuna agresija na vlastite neurotrofine i strukturne neurospecifične proteine ​​koji imaju trofična svojstva, što postaje moguće kao rezultat poremećaja zaštitne funkcije krvno-moždane barijere.