Mali mozak je centralni organ ravnoteže i koordinacije pokreta. Sastoje se od dvije hemisfere s velikim brojem žljebova i zavoja, te uskim srednjim dijelom - vermisom.

Najveći dio sive tvari u malom mozgu nalazi se na površini i čini njegov korteks. Manji dio sive tvari leži duboko u bijeloj tvari u obliku centralnih jezgara malog mozga.

Postoje 3 sloja u malom korteksu: 1) vanjski molekularni sloj sadrži relativno malo stanica, ali mnogo vlakana. Razlikuje korpe i zvjezdaste neurone, koji su inhibitorni. Stelate - inhibiraju vertikalno, košare - šalju aksone na velike udaljenosti, koji završavaju na tijelima piriformnih stanica. 2) Srednji ganglijski sloj je formiran od jednog reda velikih piriformnih ćelija, koje je prvi opisao češki naučnik Jan Purkinje. Ćelije imaju veliko tijelo, od vrha se protežu 2-3 kratka dendrita, koji se granaju u malom sloju. Od baze se proteže 1 akson koji ide u bijelu tvar do jezgara malog mozga. 3) Unutrašnji zrnati sloj karakteriše veliki broj gusto ležećih ćelija. Među neuronima razlikuju se granularne ćelije, Golgijeve ćelije (zvezdane) i fuziformni horizontalni neuroni. Granule ćelije su male ćelije koje imaju kratke dendrite, a potonji formiraju ekscitatorne sinapse sa mahovinastim vlaknima u cerebelarnoj glameluri. Ćelije granula pobuđuju mahovina vlakna, a aksoni ulaze u molekularni sloj i prenose informacije do piriformnih ćelija i svih vlakana koja se tamo nalaze. To je jedini ekscitatorni neuron u malom korteksu. Golgijeve ćelije leže ispod tijela piriformnih neurona, aksoni se protežu u glamerule malog mozga i mogu inhibirati impulse od mahovinastih vlakana do ćelija granula.

Aferentni putevi ulaze u korteks malog mozga kroz 2 vrste vlakana: 1) u obliku lijane (penjajuća) - uzdižu se iz bijele tvari kroz granularni i ganglijski sloj. Dospijevaju do molekularnog sloja, formiraju sinapse s dendritima piriformnih stanica i pobuđuju ih. 2) Briofiti - iz bijele tvari ulaze u zrnati sloj. Ovdje formiraju sinapse s dendritima granularnih stanica, a aksoni granularnih stanica idu u molekularni sloj, formirajući sinapse sa dendritima piriformnih neurona, koji formiraju inhibitorna jezgra.

Cerebralni korteks. Razvoj, neuronski sastav i organizacija sloj po sloj. Koncept cito- i mijeloarhitekture. Krvno-moždana barijera. Strukturna i funkcionalna jedinica korteksa.

Moždana kora je najviši i najsloženije organizirani nervni centar tipa ekrana, čija aktivnost osigurava regulaciju različitih tjelesnih funkcija i složenih oblika ponašanja. Korteks je formiran slojem sive tvari. Siva tvar sadrži nervne ćelije, nervna vlakna i neuroglijalne ćelije.

Među multipolarnim neuronima korteksa razlikuju se piramidalne, zvjezdaste, vretenaste, arahnidne, horizontalne, "kandelabraste" stanice, stanice s dvostrukim buketom dendrita i neke druge vrste neurona.

Piramidalni neuroni čine glavni i najspecifičniji oblik za moždanu koru. Imaju izduženo tijelo u obliku konusa, čiji je vrh okrenut prema površini korteksa. Dendriti se protežu od vrha i bočnih površina tijela. Aksoni potiču iz baze piramidalnih ćelija.

piramidalne ćelije različitim slojevima korteks se razlikuje po veličini i ima različit funkcionalni značaj. Male ćelije su interneuroni. Aksoni velikih piramida učestvuju u formiranju motoričkih piramidalnih puteva.

Neuroni korteksa nalaze se u nejasno omeđenim slojevima, koji su označeni rimskim brojevima i numerisani izvana prema unutra. Svaki sloj karakterizira prevlast jedne vrste ćelija. Postoji šest glavnih slojeva u moždanoj kori:

I - Molekularni sloj korteksa sadrži mali broj malih asocijativnih horizontalnih ćelija Cajal. Njihovi aksoni idu paralelno s površinom mozga kao dio tangencijalnog pleksusa nervnih vlakana molekularnog sloja. Međutim, najveći dio vlakana ovog pleksusa predstavljen je grananjem dendrita donjih slojeva.

II - Spoljni granularni sloj formiraju brojni mali piramidalni i zvezdasti neuroni. Dendriti ovih ćelija uzdižu se u molekularni sloj, a aksoni ili odlaze u bijelu tvar ili, formirajući lukove, također ulaze u tangencijalni pleksus vlakana molekularnog sloja.

III - Najširi sloj kore velikog mozga je piramidalni sloj. Sadrži piramidalne neurone i vretenaste ćelije. Apikalni dendriti piramida protežu se u molekularni sloj, a lateralni dendriti formiraju sinapse sa susjednim ćelijama ovog sloja. Akson piramidalne ćelije uvijek se proteže od njene baze. U malim ćelijama ostaje unutar korteksa, u velikim ćelijama formira mijelinsko vlakno koje ide u bijelu tvar mozga. Aksoni malih poligonalnih ćelija usmjereni su u molekularni sloj. Piramidalni sloj obavlja prvenstveno asocijativnu funkciju.

IV - Unutrašnji granularni sloj je vrlo dobro razvijen u nekim kortikalnim poljima (na primjer, u vidnim i slušnim područjima korteksa), dok u drugim može biti gotovo odsutan (na primjer, u precentralnom girusu). Ovaj sloj formiraju mali zvjezdasti neuroni. Sadrži veliki broj horizontalnih vlakana.

V - Ganglijski sloj korteksa formiran je od velikih piramida, a područje motornog korteksa (precentralni girus) sadrži divovske piramide, koje je prvi opisao kijevski anatom V. A. Betz. Apikalni dendriti piramida dosežu prvi sloj. Aksoni piramida projektuju se na motorna jezgra mozga i kičmene moždine. Najduži aksoni Betzovih ćelija u piramidalnim traktovima dosežu kaudalne segmente kičmene moždine.

VI - Sloj polimorfnih ćelija formiraju neuroni različitih oblika (fusiformni, zvezdasti). Aksoni ovih stanica protežu se u bijelu tvar kao dio eferentnih puteva, a dendriti dopiru do molekularnog sloja.

Citoarhitektura – karakteristike lokacije neurona u različitim dijelovima moždane kore.

Među nervnim vlaknima kore velikog mozga mogu se razlikovati asocijativna vlakna koja se povezuju odvojene oblasti korteks jedne hemisfere, komisuralni, koji povezuje korteks različitih hemisfera, i projekciona vlakna, i aferentna i eferentna, koja povezuju korteks sa jedrima donjih delova centralnog nervnog sistema.

Autonomni nervni sistem. Opće strukturne karakteristike i glavne funkcije. Struktura simpatičkih i parasimpatičkih refleksnih lukova. Razlike između autonomnih refleksnih lukova i somatskih.

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

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

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

Ljudska kičmena moždina ima dva zadebljanja: cervikalno i lumbalno - sadrže veći broj neurona nego u drugim njegovim dijelovima. Vlakna koja putuju duž dorzalnih korijena kičmene 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.

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

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

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

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

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

Kičmena moždina ima dvije funkcije: provodnu i refleksnu.

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

Kao refleksni centar, kičmena moždina je sposobna da izvodi složene motoričke i autonomne reflekse. Povezana je aferentnim - osjetljivim - putevima sa receptorima, a eferentnim putevima - sa skeletnim mišićima i svim unutrašnjim organima.

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

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

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

Nervni sistem funkcioniše prema principima refleksa. Refleks je odgovor tijela na vanjski ili unutrašnji utjecaj i širi se po refleksnom luku, tj. Sopstvenu refleksnu aktivnost kičmene moždine obavljaju segmentni refleksni lukovi. Refleksni lukovi su krugovi sastavljeni od nervnih ćelija.

Postoji pet karika u refleksnom luku:

receptor;

osjetljivo vlakno koje provodi pobudu do centara;

nervni centar u kojem dolazi do prebacivanja ekscitacije sa senzornih ćelija na motorne ćelije;

motorno vlakno koje prenosi nervne impulse na periferiju;

organ koji djeluje je mišić ili žlijezda.

Najjednostavniji refleksni luk uključuje osjetljive i eferentne neurone, duž kojih se nervni impuls kreće 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 unutrašnju stimulaciju (mehaničku, kemijsku, itd.) i pretvara je u nervni impuls koji stiže do tijela nervne ćelije. Od tijela neurona duž aksona, nervni impuls se šalje kroz senzorne korijene kičmenih živaca do kičmene moždine, gdje se formiraju sinapse s tijelima efektorskih neurona. U svakoj interneuronskoj sinapsi dolazi do prijenosa impulsa uz pomoć biološki aktivnih tvari (transmitera). Akson efektorskog neurona napušta kičmenu moždinu kao dio prednjih korijena kičmenih živaca (motorna ili sekretorna nervna vlakna) i usmjerava se na radni organ, uzrokujući kontrakciju mišića i pojačano (inhibirano) lučenje žlijezde.

Funkcionalno, refleksni centri spinalnih refleksa su jezgra kičmene moždine. U cervikalnoj regiji kičmene moždine nalazi se centar freničnog živca, centar suženja zenice. U cervikalnom i torakalnom dijelu nalaze se motorni centri za mišiće gornjih udova, grudnog koša, trbuha i leđa. U lumbalnoj regiji nalaze se centri mišića donjih ekstremiteta. Centri za mokrenje, defekaciju i seksualnu aktivnost nalaze se u sakralnoj regiji. U bočnim rogovima torakalne i lumbalne regije nalaze se centri znojenja i vazomotorni centri.

Kičmena moždina ima segmentnu strukturu. Segment je segment koji daje dva para korijena. Ako se zadnje korijenje žabe isječe s jedne strane, a prednje korijenje s druge strane, tada će noge na strani gdje je sječeno stražnje korijenje izgubiti osjetljivost, a na suprotnoj strani, gdje se isječe prednji korijen, oni će izgubiti osjetljivost. biće paralizovan. Shodno tome, dorzalni korijeni kičmene moždine su osjetljivi, a prednji su motorni.

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

1.1. Nervni sistem: opšta struktura

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

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

Ponašanje je kompleks reakcija tijela na promjenjive uvjete vanjskog i unutrašnjeg okruženja. Ponašanje može biti čisto unutrašnji, skriveni proces (spoznaja) ili dostupan vanjskom promatranju (motoričke ili autonomne reakcije). Kod ljudi je posebno važan skup radnji ponašanja koje su povezane s govorom. Svaku reakciju, jednostavnu ili složenu, pružaju nervne ćelije organizovane u neuronske mreže (nervne ansambli i putevi).

Nervni sistem se deli na centralni i periferni (slika 1.1). Centralni nervni sistem (CNS) sastoji se od mozga i kičmene moždine.

Periferni nervni sistem uključuje korijene, pleksuse i živce. Rice. 1.1.

Opća struktura nervnog sistema. A - Centralni nervni sistem. B - Moždano deblo: 1 - telencefalon; 2 - diencephalon; 3 - srednji mozak; 4 - most i mali mozak, 5 - oblongata medulla, 6 - srednje strukture telencefalona. IN - Kičmena moždina: 7 - kičmeni konus; 8 - terminalni navoj. G

- Periferni nervni sistem: 9 - ventralni koren; 10- leđni korijen; 11 - kičmeni ganglion; 12 - kičmeni nerv; 13 - mješoviti periferni nerv; 14 - epineurijum; 15 - perineurijum; 16 - mijelinski nerv; 17 - fibrocit; 18 - endoneurijum; 19 - kapilar; 20 - nemijelinizirani nerv; 21 - kožni receptori; 22 - kraj motornog neurona; 23 - kapilara; 24 - mišićna vlakna; 25 - jezgro Schwannove ćelije; 26 - presretanje Ranviera; 27 - simpatički trup; 28 - priključna grana

Centralni nervni sistem

Centralni nervni sistem prikuplja i obrađuje informacije o okolini koje dolaze od receptora, formira reflekse i druge bihevioralne reakcije, planira i vrši dobrovoljne pokrete. Pored toga, centralni nervni sistem obezbeđuje takozvane više kognitivne (kognitivne) funkcije. Procesi povezani sa pamćenjem, učenjem i razmišljanjem odvijaju se u centralnom nervnom sistemu. Tokom procesa ontogeneze, mozak se formira od moždanih vezikula koje nastaju kao rezultat neravnomjernog rasta prednjih dijelova medularne cijevi (slika 1.2). Od ovih vezikula formira se prednji mozak (prozencefalon), srednji mozak (mesencephalon) i rhombencephalon (rhombencephalon). Nakon toga, terminalni mozak se formira od prednjeg mozga (telencefalon) i srednje (diencephalon) mozak, a rombencefalon je podijeljen na zadnji mozak (metencephalon) i duguljasti (mijeloncefalon, mozak. Od telencefalona se formiraju moždane hemisfere, bazalni gangliji, od diencefalona - talamus, epitalamus, hipotalamus, metatalamus, optički putevi i živci i retina. Optički živci i mrežnica su dijelovi centralnog nervnog sistema, koji se naizgled nalaze izvan mozga. Lamina quadrigemina i cerebralni pedunci formiraju se iz srednjeg mozga. Most i mali mozak formiraju se iz zadnjeg mozga. Mozak mosta graniči odozdo sa produženom moždinom.

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

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

Periferni nervni sistem

Periferni nervni sistem (PNS) je odgovoran za vezu između okoline (ili ekscitabilnih ćelija) i centralnog nervnog sistema. PNS uključuje senzorne (receptori i primarni aferentni neuroni) i motorne (somatski i autonomni motorni neuroni) komponente.

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

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

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

Motorni dio PNS-a. Motorna komponenta PNS-a uključuje somatske i autonomne (autonomne) motorne neurone. Somatski motorni neuroni inerviraju prugaste mišiće. Ćelijska tijela nalaze se u prednjem rogu kičmene moždine ili u moždanom deblu i imaju dugačke dendrite koji primaju mnoge sinaptičke „ulaze“. Motorni neuroni svakog mišića čine specifično motorno jezgro - grupu neurona centralnog nervnog sistema koji imaju slične funkcije. Na primjer, mišići lica su inervirani iz jezgre facijalnog živca. Aksoni somatskih motornih neurona napuštaju centralni nervni sistem kroz prednji koren ili kroz kranijalni nerv.

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

1.2. Mikroskopska struktura nervnog sistema

Nervni sistem se sastoji od nervnih ćelija, ili neurona, specijalizovanih za primanje dolaznih signala i prenošenje signala drugim neuronima ili efektorskim ćelijama. Pored nervnih ćelija, nervni sistem sadrži glijalne ćelije i elemente vezivnog tkiva. Neuroglijske ćelije (od grčkog "glia" - ljepilo)

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

Nervna ćelija

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

Neuroni komuniciraju jedni s drugima koristeći akcione potencijale koji putuju duž aksona. Akcioni potencijali putuju od jednog neurona do drugog putem sinaptičkog prijenosa. Akcijski potencijal koji dosegne presinaptički terminal obično pokreće oslobađanje neurotransmitera, koji ili pobuđuje postsinaptičku ćeliju tako da proizvodi pražnjenje jednog ili više akcionih potencijala, ili inhibira njenu aktivnost. Aksoni ne prenose informacije samo nervima

Rice. 1.3. Struktura neurona. Opća struktura nervnog sistema.- Tipičan neuron, koji se sastoji od samog tijela, dendrita i aksona: 1 - početak aksona; 2 - dendriti; 3 - tijelo neurona; 4 - akson; 5 - Schwannova ćelija; 6 - grananje aksona. - Centralni nervni sistem.- Povećano tijelo neurona. Aksonalni brežuljak ne sadrži Nissl supstancu: 7 - jezgro; 8 - Golgijev aparat; 9 - mitohondrije; 10 - aksonalni brežuljak; 11 - Nissl supstanca

lancima, ali i isporučuju hemikalije do sinaptičkih terminala aksonskim transportom.

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

Nervna ćelija obavlja dvije glavne funkcije: specifičnu obradu dolaznih informacija i prijenos nervnih impulsa i biosintetičku, usmjerenu na održavanje vitalnih funkcija. To je također izraženo u ultrastrukturi nervnih ćelija. Prijenos informacija od jedne nervne ćelije do druge, povezivanje nervnih ćelija u sisteme i komplekse različite složenosti vrše neuronske strukture: aksoni, dendriti i sinapse. Organele povezane sa energetskim metabolizmom i funkcijom ćelije koja sintetiše proteine ​​nalaze se u većini ćelija; u nervnim ćelijama obavljaju funkcije opskrbe energijom ćelije, obrade i prijenosa informacija (vidi sliku 1.3).

Struktura neurona. Soma. Tijelo nervne ćelije ima okrugli ili ovalnog oblika, jezgro se nalazi u centru (ili blago ekscentrično). Sadrži nukleolus i okružen je vanjskim i unutrašnjim nuklearnim membranama, svaka debljine oko 70 Å, razdvojenih periferijama.

Rice. 1.4. Varijante neurona različitih oblika.

Opća struktura nervnog sistema.- Pseudounipolarni neuron. - Centralni nervni sistem.- Purkinjeova ćelija (dendriti, akson). - Moždano deblo: 1 - telencefalon; 2 - diencephalon; 3 - srednji mozak; 4 - most i mali mozak, 5 - oblongata medulla, 6 - srednje strukture telencefalona.- piramidalna ćelija (akson). - Kičmena moždina: 7 - kičmeni konus; 8 - terminalni navoj.- motorni neuron prednjeg roga (akson)

nuklearnog prostora, čije su dimenzije promjenjive. Grudice hromatina su raspoređene u karioplazmi, lokalizovane uglavnom na unutrašnjoj nuklearnoj membrani. U citoplazmi nervnih ćelija nalaze se elementi granularnog i negranularnog citoplazmatskog retikuluma, polizomi, ribozomi, mitohondriji, lizozomi, multivezikularna tela i druge organele (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, koje određuju njen energetski metabolizam, te elemente citoskeleta, uključujući neurofilamente i mikrotubule. Lizozomi i fagozomi su glavne organele „unutarćelijskog digestivnog trakta“.

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

Glavne komponente citoplazme dendrita su mikrotubule i neurofilamenti; proksimalni dijelovi dendrita (bliži tijelu ćelije) sadrže Nisslova tijela i dijelove Golgijevog aparata. Ranije se vjerovalo da su dendriti električni neuzbudljivi;

Rice. 1.5. Ultrastruktura nervne ćelije.

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

neuroni imaju provodljivost zavisnu od napona, što je posljedica prisutnosti kalcijumskih kanala na njihovim membranama, pri čijoj aktivaciji nastaju akcioni potencijali.

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

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

Preplitanje aksona, dendrita i procesa glijalnih ćelija stvaraju 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 sistemskoj aktivnosti mozga u cjelini. Dakle, neuroni ganglija dorzalnog korijena kičmene moždine (spinalne ganglije) primaju informacije ne putem sinaptičkog prijenosa, već iz senzornih nervnih završetaka u receptorskim organima. U skladu s tim, ćelijska tijela ovih neurona su lišena dendrita i ne primaju sinaptičke završetke (bipolarne ćelije; slika 1.6). Napuštajući tijelo ćelije, akson takvog neurona dijeli se na dvije grane, od kojih se jedna (periferni proces) šalje kao dio perifernog živca do receptora, a druga grana (centralni proces) ulazi u kičmenu moždinu ( kao dio dorzalnog korijena) ili moždanog stabla (kao dio kranijalnog živca). Neuroni drugog tipa, kao što su piramidalne ćelije moždane kore i Purkinje ćelije kore malog mozga, zauzeti su obradom informacija. Njihovi dendriti su prekriveni dendritskim bodljama i imaju veliku površinu; primaju ogroman broj sinaptičkih inputa (multipolarne ćelije; vidi slike 1.4, 1.6). Neurone je moguće klasificirati prema dužini njihovih aksona. Golgijev tip 1 neuroni imaju kratke aksone koji završavaju, poput dendrita, blizu some. Neuroni tipa 2 imaju dugačke aksone, ponekad duže od 1 m.

Neuroglia

Druga grupa ćelijskih elemenata nervnog sistema je neuroglija (slika 1.7). U ljudskom centralnom nervnom sistemu, broj neuroglijalnih ćelija je red veličine veći od broja neurona: 10 13 i 10 12, respektivno. Bliska morfološka veza je osnova za fiziološke i patološke interakcije između glije i neurona. Njihovi odnosi su opisani konceptom dinamičkih neuronsko-glijalnih signalnih procesa. Sposobnost prenošenja signala od neurona do glije, a time i do drugih neurona, otvara mnoge mogućnosti za međućelijsko „preslušavanje“.

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

Astrociti(nazvani zbog svog zvezdastog oblika) regulišu stanje mikrookruženja oko neurona centralnog nervnog sistema. Njihovi procesi su okruženi grupama sinaptičkih terminala, koji su kao rezultat izolirani od susjednih sinapsi. Posebni procesi – “noge” astrocita formiraju kontakte sa kapilarima i vezivnim tkivom na površini mozga i kičmene moždine (pia mater) (slika 1.8). Noge ograničavaju slobodnu difuziju supstanci u centralni nervni sistem. Astrociti mogu aktivno preuzimati K+ i neurotransmitere, a zatim ih metabolizirati. Zahvaljujući selektivno povećanoj permeabilnosti za jone K+, astroglija reguliše aktivaciju enzima neophodnih za održavanje neuronskog metabolizma, kao i za uklanjanje medijatora i drugih agenasa koji se oslobađaju tokom neuronskog procesa.

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

A - bipolarni. - Centralni nervni sistem.- pseudounipolarni. - Moždano deblo: 1 - telencefalon; 2 - diencephalon; 3 - srednji mozak; 4 - most i mali mozak, 5 - oblongata medulla, 6 - srednje strukture telencefalona.- multipolarni. 1 - dendriti; 2 - akson

Rice. 1.7. Glavne vrste glijalnih ćelija.

Opća struktura nervnog sistema.- Protoplazmatski astrocit. - Centralni nervni sistem.- mikroglijalna ćelija. - Moždano deblo: 1 - telencefalon; 2 - diencephalon; 3 - srednji mozak; 4 - most i mali mozak, 5 - oblongata medulla, 6 - srednje strukture telencefalona.- oligoderdrocit. - Kičmena moždina: 7 - kičmeni konus; 8 - terminalni navoj.- fibrozni astrocit

nalnu aktivnost. Astroglia je uključena u sintezu imunih medijatora: citokina, drugih signalnih molekula (ciklički gvanozin monofosfat - COMP, dušikov oksid - NO), zatim se prenosi do neurona, - u sintezi glijalnih faktora rasta ( GDNF), učestvuje u trofizmu i popravljanju neurona. Astrociti su u stanju da odgovore na povećanje sinaptičke koncentracije neurotransmitera i promene u električnoj aktivnosti neurona promenom intracelularne koncentracije Ca 2+. Ovo stvara "val" migracije Ca 2+ između astrocita, koji može modulirati stanje mnogih neurona.

Dakle, astroglija, ne samo kao trofička komponenta nervnog sistema, učestvuje u specifičnom funkcionisanju nervnog tkiva. U citoplazmi astrocita nalaze se glijalni filamenti koji vrše mehaničku potpornu funkciju u tkivu centralnog nervnog sistema. Kada su oštećeni, astrocitni procesi koji sadrže glijalne filamente podliježu hipertrofiji i formiraju glijalni ožiljak.

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

To je paket listova specifičnih plazma membrana bogatih fosfolipidima, a sadrži i nekoliko vrsta proteina, različitih u CNS i PNS. Proteinske strukture omogućavaju da se plazma membrane čvrsto spajaju. Kako glijalna ćelijska membrana raste, ona rotira oko aksona neurona i formira slojevitu spiralu s dvostrukom plazma membranom oko aksona. Debljina mijelinske ovojnice može biti 50-100 membrana, koje igraju ulogu električnog izolatora aksona, sprječavajući razmjenu jona između citosola aksona i vanćelijske sredine.

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

Druga vrsta ćelije - mikroglija, ili latentnih fagocita. Mikroglija je jedina reprezentacija imunokompetentnih ćelija u centralnom nervnom sistemu. Široko je zastupljen u ljudskom moždanom tkivu i čini 9-12% ukupne glijalne populacije u sivoj tvari i 7,5-9% u bijeloj tvari. Za razliku od astrocita, mikroglijalne ćelije potiču od matičnih ćelija i u normalnim uslovima su se razgranale

Rice. 1.8. Interakcija astrocita sa okolnim ćelijskim elementima.

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

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

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

Rice. 1.10. Interakcija između glijalnih ćelija i neurona. Šematski prikazano strelicama. 1 - satelitska glijalna ćelija; 2 - glijalna ćelija koja sintetiše mijelin

kovrčavog oblika sa mnogo grana. Aktivacija mikroglije, posebno u uvjetima ishemije hipoksije, praćena je proizvodnjom proinflamatornih medijatora s toksičnim svojstvima. Kronični upalni odgovor u moždanom tkivu koji oni podržavaju dovodi do odgođenog gubitka neurona, poremećaja mikrocirkulacije i promjena u funkciji krvno-moždane barijere.

U patološkim stanjima mikroglijalne ćelije povlače procese i poprimaju ameboidni oblik, što odgovara njihovoj izraženoj funkcionalnoj aktivaciji do stanja fagocitoze. Kada je moždano tkivo oštećeno, mikroglija, zajedno sa fagocitima koji iz krvotoka prodiru u centralni nervni sistem, pomažu u uklanjanju produkata ćelijskog raspadanja.

Tkivo centralnog nervnog sistema je odvojeno od cerebrospinalne tečnosti (CSF), koja ispunjava ventrikule mozga, epitelom koji formiraju ependimalne ćelije. Ependyma omogućava difuziju mnogih supstanci između ekstracelularnog prostora mozga i CSF. CSF luče specijalizovane ependimalne ćelije horoidnih pleksusa u ventrikularnom sistemu.

Snabdijevanje moždanih stanica hranjivim tvarima i uklanjanje otpadnih produkata stanica odvijaju se kroz vaskularni sistem.

sistem.

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

informacije između neurona Normalna aktivnost nervnog sistema zavisi od ekscitabilnosti njegovih neurona. Ekscitabilnost - to je sposobnost ćelijskih membrana da odgovore na djelovanje adekvatnih podražaja specifičnim promjenama jonske provodljivosti i membranskog potencijala. Uzbuđenje

- elektrohemijski proces koji se odvija isključivo na citoplazmatskoj membrani ćelije i karakteriše se promenama njenog električnog stanja, što pokreće funkciju specifičnu za svako tkivo. Dakle, ekscitacija mišićne membrane uzrokuje njenu kontrakciju, a ekscitacija neuronske membrane uzrokuje provođenje električnog signala duž aksona. Neuroni nisu samo naponsko kontrolirani, tj. jonski kanali regulirani djelovanjem električnog uzbuđivača, ali i kemijski kontrolirani i mehanički kontrolirani. stimulus (električna struja) => pomak membranskog potencijala (do kritičnog potencijala) => aktivacija naponsko vođenih jonskih kanala => promjena ionske permeabilnosti membrane => promjena jonskih struja kroz membranu => daljnji pomak u membrani potencijal (formiranje akcionog potencijala).

Kada su izloženi hemijskom iritantu, dešava se fundamentalno drugačiji lanac događaja: stimulus (hemijska supstanca) => hemijsko vezivanje stimulusa i receptora kemo-zavisnog ionskog kanala => promena konformacije kompleksa ligand receptora i otvaranje receptor-zavisnih (hemo-zavisnih) jonskih kanala => promena u ionskoj permeabilnosti membrane => promjena jonskih struja kroz membranu => pomak membranskog potencijala (formiranje, na primjer, lokalnog potencijala).

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

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

Pasivna električna svojstva ćelije povezana su s električnim svojstvima njene membrane, citoplazme i vanjskog okruženja. Električna svojstva ćelijske membrane su određena njenim kapacitivnim i otpornim karakteristikama, budući da se lipidni dvosloj može direktno uporediti i sa kondenzatorom i sa otpornikom. Kapacitivne karakteristike lipidnog dvosloja i prave membrane su slične, ali se otporne karakteristike razlikuju zbog prisustva prvenstveno proteina koji formiraju jonske 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 ispravljanje. Struja koja teče kroz membranu određena je kapacitivnom i otpornom komponentom. Otporna komponenta opisuje samu jonsku struju, budući da se električna energija u ćeliji prenosi jonima. Sprečava kretanje jona u ćeliju ili iz nje. Pošto je membrana lipidni dvosloj nepropusna za jone, ona ima otpornost. Umjesto toga, membrana ima određenu provodljivost za jone koji prolaze kroz jonske kanale. Zbog ometanja slobodnog kretanja jona, isti ioni se nalaze izvan i unutar ćelije, ali u različitim koncentracijama.

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

Rice. 1.11. Transport tvari kroz ćelijsku membranu.

Opća struktura nervnog sistema.- jednostavna difuzija. - Centralni nervni sistem.- olakšana difuzija. - Moždano deblo: 1 - telencefalon; 2 - diencephalon; 3 - srednji mozak; 4 - most i mali mozak, 5 - oblongata medulla, 6 - srednje strukture telencefalona.- aktivni transport: 1- membrana

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

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

Uz pomoć specifičnih nosača dolazi do energetski nezavisne olakšane difuzije određenog broja jedinjenja (vidi sliku 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 velikom polarnom molekulu. Zbog njegove brze konverzije u glukoza-6-fosfat, intracelularni nivo glukoze je niži od ekstracelularnog nivoa, te se tako održava gradijent kako bi se osigurao kontinuirani protok glukoze u neurone.

Energetski ovisan primarni aktivni transport jona Na+, Ca 2 +, K+ i H+ je energetski ovisan prenos supstanci u odnosu na njihove elektrohemijske gradijente (vidi sliku 1.11). Zahvaljujući njemu, ćelije mogu akumulirati ione u koncentracijama većim od onih u okolini. Kretanje od nižih ka višim koncentracijama i održavanje stalnog gradijenta moguće je samo uz kontinuirano snabdijevanje energijom transportnog procesa. Tokom primarnog aktivnog transporta, ATP se direktno troši. ATP energetske pumpe (ATPaze) transportuju ione protiv njihovog gradijenta koncentracije. Na osnovu karakteristika molekularne organizacije razlikuju se 3 klase - P, V i F (slika 1.12). Sve tri klase ATPaza imaju jedno ili više vezivnih mjesta za ATP na citosolnoj površini membrane. Klasa P uključuje Ca 2+ -ATPazu i Na + /K + -ATPazu.

Aktivni transportni nosači jona su specifični za supstancu koja se transportuje i zasićeni su, tj. njihov tok je maksimalan kada su sva specifična mjesta vezivanja za transportiranu supstancu zauzeta.

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

Rice. 1.12. Tri klase ATP-ovisnih jonskih pumpi. Opća struktura nervnog sistema.- P klasa. - Centralni nervni sistem.- F 1 klasa - Moždano deblo: 1 - telencefalon; 2 - diencephalon; 3 - srednji mozak; 4 - most i mali mozak, 5 - oblongata medulla, 6 - srednje strukture telencefalona.- V 1 razred

Ćelijski potencijali određeni pasivnim transportom jona

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

Pasivni elektrotonički potencijal javlja se kao odgovor na impuls ispod praga, koji ne dovodi do otvaranja jonskih kanala i određen je samo kapacitivnim i otpornim svojstvima ćelijske membrane. Pasivni elektrotonični potencijal karakteriše vremenska konstanta, koja odražava pasivna svojstva membrane u vremenskom toku promene membranskog potencijala, tj. brzina kojom se mijenja pri prelasku s jedne vrijednosti na drugu. proći-

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

Rice. 1.14. Mehanizam rada sekundarnog aktivnog transporta. Opća struktura nervnog sistema.- Faza 1. - Centralni nervni sistem.- Faza 2. - Moždano deblo: 1 - telencefalon; 2 - diencephalon; 3 - srednji mozak; 4 - most i mali mozak, 5 - oblongata medulla, 6 - srednje strukture telencefalona.- Faza 3: 1 - Na+; 2 - molekul supstance koja se mora preneti protiv gradijenta koncentracije; 3 - transporter. Kada se Na+ veže za nosač, dolazi do alosteričnih promjena u centru vezivanja proteina nosača za molekulu transportirane tvari, što uzrokuje konformacijske promjene u proteinu nosaču, omogućavajući ionima Na+ i vezanoj tvari da izađu s druge strane membrane.

Jak elektrotonički potencijal karakteriše jednakost u stopama povećanja i smanjenja eksponencijala. Postoji linearna zavisnost između amplituda električnog stimulusa i pasivnog elektrotoničkog potencijala, a povećanje trajanja impulsa ne mijenja ovaj obrazac. Pasivni elektrotonički potencijal širi se duž aksona sa slabljenjem, koje je određeno konstantnom dužinom membrane.

Kada se jačina električnog impulsa približi graničnoj vrijednosti, a lokalni membranski odgovoršto se manifestuje promjenom oblika pasivnog elektrotoničkog potencijala i razvojem nezavisnog pika male amplitude, u obliku krivulje u obliku slova S (vidi sliku 1.15). Prvi znaci lokalnog odgovora se bilježe pod djelovanjem stimulusa koji čine približno 75% vrijednosti praga. Kako se iritirajuća struja povećava, amplituda lokalnog odgovora raste nelinearno i ne samo da može dostići kritični potencijal, već ga i premašiti, a da se, međutim, ne razvije u akcioni potencijal. Nezavisan razvoj lokalnog odgovora povezan je s povećanjem natrijumske permeabilnosti membrane kroz natrijeve kanale, osiguravajući dolaznu struju koja na pragu stimulusa uzrokuje fazu depolarizacije akcionog potencijala. Međutim, s podpragom, ovo povećanje permeabilnosti nije dovoljno da pokrene proces regenerativne depolarizacije membrane, jer se otvara samo mali dio natrijevih kanala. de-

Rice. 1.15. Potencijali ćelijske membrane.

Opća struktura nervnog sistema.- Dinamika promjena membranskog potencijala u zavisnosti od jačine impulsa depolarizirajuće električne struje. - Centralni nervni sistem.- Diskretno povećanje snage depolarizirajućeg impulsa

polarizacija prestaje. Kao rezultat oslobađanja K+ jona iz ćelije, potencijal se vraća na nivo potencijala mirovanja. Za razliku od akcionog potencijala, lokalni odgovor nema jasan prag za nastanak i ne poštuje zakon "sve ili ništa": sa povećanjem snage električnog impulsa, amplituda lokalnog odgovora raste. U tijelu, lokalni odgovor je elektrofiziološka ekspresija lokalne ekscitacije i obično prethodi akcionom potencijalu. Ponekad lokalni odgovor može postojati nezavisno u obliku ekscitatornog postsinaptičkog potencijala. Primjeri nezavisnog značaja lokalnog potencijala su provođenje ekscitacije od amakrinih stanica retine - neurona centralnog nervnog sistema, lišenih aksona, do sinaptičkih završetaka, kao i odgovor postsinaptičke membrane hemijske sinapse i komunikativni prijenos informacija između nervnih stanica generirajući sinaptičke potencijale.

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

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

Krive ionske provodljivosti su međusobno povezane sa krivom akcionog potencijala

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

Bioelektrična aktivnost neurona

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

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

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

Na “ponašanje” pojedinačnih neurona i interneuronske interakcije utječe dugotrajna polarizacija (depolarizacija ili hiperpolarizacija) postsinaptičkih ćelijskih membrana.

Stimulacija neurona konstantnom depolarizirajućom električnom strujom proizvodi odgovore s ritmičkim pražnjenjima akcionih potencijala. Nakon prestanka dugotrajne depolarizacije membrane, postaktivaciona inhibicija u kojoj ćelija nije u stanju da generiše akcione potencijale. Trajanje postaktivacijske faze inhibicije u direktnoj je korelaciji sa amplitudom stimulativne struje. Tada ćelija postepeno vraća svoj uobičajeni ritam stvaranja potencijala.

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

Rice. 1.17. Vrste bioelektrične aktivnosti nervnih ćelija

1.4. Provođenje ekscitacije duž nervnog vlakna

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

Mijelin iz jedne glijalne ćelije formira region mijelinizovanog nervnog vlakna, odvojenog od sledećeg regiona formiranog od strane druge glijalne ćelije, nemijelinizovanog regiona - Ranvierovog čvora (slika 1.19). Dužina Ranvierovog čvora je samo 2 µm, a dužina presjeka mijeliniziranog vlakna između susjednih Ranvierovih čvorova doseže 2000 µm. Ranvierovi čvorovi su potpuno oslobođeni mijelina i mogu doći u kontakt sa ekstracelularnom tečnošću, tj. električna aktivnost mijeliniziranog nervnog vlakna ograničena je membranom Ranvierovih čvorova, kroz koje ioni mogu prodrijeti. U ovim područjima membrane je zabilježeno najveća gustina naponski vođeni natrijumski kanali.

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

Rice. 1.18. Shema mijelinizacije perifernih nervnih vlakana. Opća struktura nervnog sistema.- Faze mijelinizacije. a - akson je zahvaćen procesom Schwannove ćelije; b - proces Schwannove ćelije obavija se oko aksona; c - Schwannova ćelija gubi većinu svoje citoplazme, pretvarajući se u lamelarnu membranu oko aksona. - Centralni nervni sistem.- Nemijelinizirani aksoni okruženi procesima Schwannovih ćelija

Rice. 1.19. Struktura Ranvierovog čvora.

1 - plazma membrana aksona;

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

tamo, brzina porasta i pada opada sa rastojanjem (fenomen raspada ekscitacije). Širenje ekscitacije u obliku akcionog potencijala nije praćeno promjenom oblika ili amplitude potencijala, jer se na pragu depolarizacije aktiviraju naponski vođeni jonski kanali, što se ne događa tokom širenja pasivnog elektrotoničkog potencijala. . Proces propagacije akcionog potencijala zavisi od pasivnih (kapacitivnost, otpor) i aktivnih (aktivacija naponskih kanala) svojstava membrane nervnih vlakana.

I unutrašnje i spoljašnje okruženje aksona su dobri provodnici. Aksonska membrana, uprkos svojim izolacijskim svojstvima, također može provoditi struju zbog prisustva kanala za „curenje“ jona. Kada se stimulira nemijelinizirano vlakno, na mjestu stimulacije otvaraju se naponski vođeni natrijumski kanali, što uzrokuje nastanak unutrašnje struje i stvaranje faze depolarizacije akcionog potencijala na ovom dijelu aksona. Dolazna Na + struja indukuje lokalne strujne krugove između depolarizovanih i nedepolarizovanih regiona membrane. Zahvaljujući opisanom mehanizmu, u nemijeliniziranom vlaknu, akcioni potencijal se širi u oba smjera od mjesta ekscitacije.

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

Rice. 1.20. Dijagram širenja električnog potencijala duž nervnog vlakna.

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

Dilatacija impulsa obezbeđuje 5-50 puta veću brzinu ekscitacije u poređenju sa nemijelinizovanim vlaknom. Osim toga, ekonomičnije je, jer lokalna depolarizacija membrane aksona samo na Ranvierovom čvoru dovodi do gubitka 100 puta manje iona nego kada se lokalne struje formiraju u nemijeliniziranom vlaknu. Osim toga, tokom slatnog provođenja, naponski vođeni kalijumovi kanali su minimalno uključeni, zbog čega akcioni potencijali mijeliniziranih vlakana često nemaju fazu hiperpolarizacije u tragovima.

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

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

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

peti zakon: izolovana je ekscitacija propagacije duž nervnih vlakana, tj. ne prelazi s jednog vlakna na drugo, već pobuđuje samo one ćelije s kojima su u kontaktu završeci datog nervnog vlakna. Zbog činjenice da periferni nerv obično uključuje mnoga različita vlakna (motorna, senzorna, autonomna), koja inerviraju različite organe i tkiva i obavljaju različite funkcije, izolirano provođenje duž svakog vlakna je od posebne važnosti.

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

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

Klasifikacija nervnih vlakana

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

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

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

Vlakna tip B također mijelinizirana, koja pretežno pripadaju preganglionskim vlaknima autonomnog nervnog sistema. Brzina provodljivosti duž njih je 3-18 m/s, trajanje akcijskog potencijala je skoro 3 puta veće nego kod vlakana tipa A. Faza depolarizacije u tragovima nije karakteristična za ova vlakna.

Vlakna tip C nemijelinizirani, imaju mali prečnik (oko 1 µm) i malu brzinu ekscitacije (do 3 m/s). Većina vlakana tipa C su postganglijska vlakna simpatičkog nervnog sistema.

1.5. Kodiranje

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

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

Treći način kodiranja informacija zasniva se na variranju karakteristika sekvenci (serija) nervnih impulsa, smjer

nastaje kao rezultat sinaptičkog prijenosa na sljedeću grupu neurona, dok je mehanizam kodiranja privremena organizacija pražnjenja nervnih impulsa. Moguće su različite vrste takvog kodiranja. Često je šifra prosječna frekvencija pražnjenja: u mnogim senzorni sistemi povećanje intenziteta stimulusa je praćeno povećanjem frekvencije pražnjenja senzornih neurona. Osim toga, šifra može biti trajanje pražnjenja, različita grupiranja impulsa u pražnjenju, trajanje visokofrekventnih rafala impulsa itd.

1.6. Provođenje ekscitacije između ćelija.

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

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

U električna sinapsa(Sl. 1.23) ćelijske membrane susjednih neurona su usko susjedne jedna uz drugu, jaz između njih je oko 2 nm. Područja membrana susjednih stanica koje formiraju jaz spoj sadrže specifične proteinske komplekse koji se sastoje od 6 podjedinica (koneksona), raspoređenih u takvom redoslijedu da se u centru kontakta formira pora ispunjena vodom. Koneksoni membrana susjednih ćelija, poređani jedni protiv drugih, formiraju otvorenu vezu - "kanale", udaljenost između kojih je oko 8 nm.

Rice. 1.21. Glavne vrste sinapsi.

Opća struktura nervnog sistema.- a - električna sinapsa; b - bodljikava sinapsa koja sadrži vezikule guste elektronima; V - "en passant"-sinapsa, ili sinaptički "pupoljak"; d - inhibitorna sinapsa smještena na početnom dijelu aksona (sadrži elipsoidne vezikule); d - dendritična kičma; e - bodljikava sinapsa; g - inhibitorna sinapsa; h - akso-aksonalna sinapsa; i - recipročna sinapsa; k - ekscitatorna sinapsa. - Centralni nervni sistem.- Atipične sinapse: 1 - akso-aksonska sinapsa. Završetak jednog aksona može regulisati aktivnost drugog; 2 - dendrodendritska sinapsa; 3 - somasomatska sinapsa

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

Depolarizacija presinaptičke membrane dovodi do stvaranja razlike potencijala s nedepolariziranom postsinaptičkom membranom. Kao rezultat toga, kroz kanale formirane od koneksona, kretanje pozitivnih iona počinje duž gradijenta potencijalne razlike u postsinaptičku ćeliju ili kretanje aniona u suprotnom smjeru. Po dolasku do postsinaptičke membrane

Rice. 1.22. Asocijativni neuron sa više sinaptičkih veza.

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

Rice. 1.23. Struktura električne sinapse.

Opća struktura nervnog sistema.- Spaja između delova membrane susednih ćelija. - Centralni nervni sistem.- Koneksoni membrana susednih ćelija formiraju interneuronski “kanal”. 1 - proteinski kompleks; 2 - jonski kanal. 3 - kanal; 4 - priključna ćelija 1; 5 - svakih šest podjedinica; 6 - priključna ćelija 2

Potpuna depolarizacija granične vrijednosti proizvodi akcioni potencijal. Važno je napomenuti da u električnoj sinapsi jonske struje nastaju sa minimalnim vremenskim kašnjenjem od 10 -5 s, što objašnjava visoku sinhronizaciju odgovora čak i vrlo veliki brojćelije povezane praznim spojevima. Provođenje struje kroz električnu sinapsu također je moguće u oba smjera (za razliku od kemijske sinapse).

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

ekscitacija je nemoguća, pa se stoga mozak novorođenčadi i male djece, koji sadrži znatno više električnih sinapsi od mozga odrasle osobe, pokazuje da je mnogo ekscitabilniji za električne procese: električna ekscitacija koja se brzo širi ne podliježe inhibitornoj korekciji i gotovo trenutno postaje generaliziran, što objašnjava posebnu ranjivost i podložnost razvoju paroksizmalne aktivnosti.

Treba napomenuti da u nekim oblicima demijelinizirajućih polineuropatija aksoni koji su dio jednog nervnog stabla počinju da dolaze u bliski kontakt jedni s drugima, formirajući patološke zone (efapse), unutar kojih postaje moguće „preskočiti” akcioni potencijal iz jedan akson u drugi. Kao rezultat toga, mogu se pojaviti simptomi koji odražavaju prijem "pseudo-informacija" u mozak - osjećaj boli bez iritacije perifernih receptora za bol, itd.

Hemijska sinapsa prenosi i električni signal iz presinaptičke u postsinaptičku ćeliju, ali se u njoj ionski kanali na postsinaptičkoj membrani otvaraju ili zatvaraju hemijskim nosačima (transmiterima, neurotransmiterima) oslobođenim iz presinaptičke membrane (slika 1.24). Promjena sposobnosti provođenja određenih jona kroz postsinaptičku membranu je osnova za funkcioniranje kemijskih sinapsi. Jonske struje mijenjaju potencijal postsinaptičke membrane, tj. izazivaju razvoj postsinaptičkog potencijala. U zavisnosti od toga koja se jonska provodljivost mijenja pod djelovanjem neurotransmitera, njegovo djelovanje može biti inhibitorno (hiperpolarizacija postsinaptičke membrane zbog dodatne izlazne struje K+ iona ili dolazne struje C1 - jona) ili ekscitatorno (depolarizacija postsinaptičke membrane). zbog dodatne dolazne struje Ca 2+ jona ili Na+).

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

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

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

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

nom, što uzrokuje otvaranje membrane vezikula (vidi sliku 1.26). Paralelno, polipeptidni kompleks sinaptofizina spaja se sa neidentifikovanim proteinima presinaptičke membrane, što dovodi do formiranja pora kroz koje dolazi do regulisane egzocitoze, tj. izlučivanje neurotransmitera u sinaptičku pukotinu. Specijalni proteini vezikula (rab3A) regulišu ovaj proces.

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

Širina sinaptičke pukotine je oko 20-50 nm. U njega se oslobađaju molekule neurotransmitera, čija je lokalna koncentracija odmah nakon oslobađanja prilično visoka i nalazi se u milimolarnom rasponu. Molekuli neurotransmitera difundiraju do postsinaptičke membrane za otprilike 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 formiraju jonske kanale. U mirovanju se ovi kanali rijetko otvaraju. Kada molekuli neurotransmitera uđu u postsinaptičku membranu, stupaju u interakciju s proteinima ionskih kanala (sinaptičkim receptorima), mijenjajući njihovu konformaciju i dovodeći do znatno češćeg otvaranja ionskih kanala. Zovu se oni receptori čiji se jonski kanali otvaraju pri direktnom kontaktu sa ligandom (neurotransmiterom). jonotropna. Receptori u kojima se otvaraju

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

Formiranje jonskih kanala povezano je sa povezivanjem drugih hemijskih procesa tzv metabotropno(Sl. 1.27).

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

Interakcijom sa postsinaptičkim receptorom, neurotransmiter otvara nespecifične jonske kanale u postsinaptičkom

Rice. 1.26. Pristajanje vezikula na presinaptičkoj membrani. Opća struktura nervnog sistema.- Sinaptička vezikula se vezuje za citoskeletni element pomoću molekula sinapsina. Kompleks pristajanja je istaknut četverouglom: 1 - samkinaza 2; 2 - sinapsa 1; 3 - fodrin; 4 - nosač posrednika; 5 - sinaptofizin; 6 - pristanišni kompleks

- Centralni nervni sistem.- Uvećani dijagram pristajanja: 7 - sinaptobrevin; 8 - sinaptotagmin; 9 - rab3A; 10 - NSF; 11 - sinaptofizin; 12 - SNAP; 13 - sintaksin; 14 - neureksin; 15 - fiziofilin; 16 - α-SNAP; 17 - Ca 2+;

membrana Ekscitatorni postsinaptički potencijal nastaje povećanjem sposobnosti jonskih kanala da provode monovalentne katjone u zavisnosti od njihovih elektrohemijskih gradijenta. Dakle, potencijal postsinaptičke membrane je u rasponu između -60 i -80 mV. Potencijal ravnoteže za jone Na+ je +55 mV, što objašnjava snažnu pokretačku silu za jone Na+ u ćeliju. Potencijal ravnoteže za K+ jone je približno -90 mV, tj. ostaje blaga struja K+ jona, usmjerena iz unutarćelijske sredine u vanćelijsku. Rad ionskih kanala dovodi do depolarizacije postsinaptičke membrane, što se naziva ekscitatornim postsinaptičkim potencijalom. Budući da ionske struje zavise od razlike između ravnotežnog potencijala i membranskog potencijala, kada se potencijal mirovanja membrane smanji, struja Na+ jona slabi, a struja K+ jona raste, što dovodi do smanjenja amplituda ekscitatornog postsinaptičkog potencijala. Na + i K + struje uključene u pojavu ekscitatornih postsinaptičkih

Rice. 1.27. Dijagram strukture receptora.

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

koji potencijali se ponašaju drugačije nego tokom generisanja akcionog potencijala, budući da u mehanizmu postsinaptičke depolarizacije učestvuju i drugi jonski kanali različitih svojstava. Ako se tokom generisanja akcionog potencijala aktiviraju naponski vođeni jonski kanali, a sa povećanjem depolarizacije otvaraju se i drugi kanali, usled čega se proces depolarizacije pojačava, tada se provodljivost transmiter-gated (ligand-gated ) kanala zavisi samo od broja molekula transmitera povezanih sa receptorima, tj. na broj otvorenih jonskih kanala. Amplituda ekscitatornog postsinaptičkog potencijala kreće se od 100 μV do 10 mV, a trajanje potencijala je od 4 do 100 ms, u zavisnosti od tipa sinapse.

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

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

Postoje receptorski proteini koji nisu jonski kanali. Kada se molekuli neurotransmitera vežu za njih, dolazi do kaskade hemijske reakcije, zbog čega se susjedni jonski kanali otvaraju uz pomoć sekundarnih glasnika - metabotropni receptori. G protein igra važnu ulogu u njihovom funkcioniranju. Sinaptički prijenos, koji koristi metabotropni prijem, je vrlo spor, s vremenom prijenosa od oko 100 ms. U sinapse

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

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

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

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

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

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

Sinaptički prijenos mora biti završen brzo kako bi sinapsa bila spremna za novi prijenos, inače odgovor ne bi nastao pod utjecajem novopristiglih signala, već bi se promatrao blok depolarizacije. Važan regulatorni mehanizam je brzo smanjenje osjetljivosti postsinaptičkog receptora (desensitizacija), koje se događa kada su molekuli neurotransmitera još uvijek očuvani. Uprkos kontinuiranom vezivanju neurotransmitera za receptor, konformacija proteina koji formira kanal se menja, jonski kanal postaje nepropustan za jone i sinaptička struja prestaje. Za mnoge sinapse, desenzibilizacija receptora se može produžiti (do nekoliko minuta) dok ne dođe do rekonfiguracije i reaktivacije kanala.

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

1.7. Neurotransmiteri i neuromodulatori

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

Mnogi neuroni su izloženi višestrukim neuroaktivnim supstancama, ali oslobađaju samo jedan transmiter kada su stimulirani. Isti neurotransmiter, ovisno o vrsti postsinaptičkog receptora, može proizvesti ekscitatorno ili inhibitorno djelovanje. Neki neurotransmiteri (kao što je dopamin) također mogu funkcionirati kao neuromodulatori. Neurofunkcionalni sistem obično uključuje nekoliko neuroaktivnih supstanci, a jedna neuroaktivna supstanca može uticati na nekoliko neurofunkcionalnih sistema.

Kateholaminergički neuroni

Kateholaminergički neuroni sadrže u svojoj perikariji i procesiraju neurotransmitere kao što su dopamin, norepinefrin ili epinefrin, koji se sintetiziraju iz aminokiseline tirozin. U mozgu odrasle osobe, dopaminergički, noradrenergički i adrenergički neuroni odgovaraju po lokalizaciji neuronima koji sadrže melanin. Noradrenergičke i dopaminergičke ćelije označene su brojevima od A1 do A15, a adrenergičke ćelije - od C1 do C3, serijski brojevi su dodijeljeni rastućim redoslijedom, prema njihovoj lokaciji u moždanom deblu od donjih prema gornjim dijelovima.

Dopaminergički neuroniĆelije koje sintetišu dopamin (A8-A15) nalaze se u srednjem mozgu, diencefalonu i telencefalonu (slika 1.29). Najveća grupa dopaminergičkih ćelija je substantia nigra pars compacta (A9). Njihovi aksoni formiraju uzlaznu stazu koja prolazi kroz lateralni dio hipotalamusa i unutrašnju kapsulu, nigrostriatalne fascikle kose.

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

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

con dospiju do nukleusa kaudata i putamena. Zajedno sa dopaminergičkim neuronima substantia reticularis (A8), oni formiraju nigrostrijatni sistem.

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

Mezolimbička grupa dopaminergičkih neurona (A10) proteže se od mezencefalnih regija do limbičkog sistema. Grupa A10 formira ventralni vrh na interpedunkularnim jezgrama u tegmentumu srednjeg mozga. Aksoni su usmjereni na unutrašnja jezgra sulcus terminalis, septum, olfaktorne tuberkule, nucleus accumbens (n. accumbens), cingularni girus.

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

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

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

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

1 - mali mozak; 2 - dorzalni snop; 3 - trbušni snop; 4 - hipokampus;

5 - cerebralni korteks; 6 - mirisna lukovica; 7 - pregrada; 8 - medijalni snop prednjeg mozga; 9 - krajnja traka; 10 - hipotalamus.

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

vlakna koja dolaze iz ovih neurona penju se do srednjeg mozga ili se spuštaju do kičmene moždine. Osim toga, noradrenergičke ćelije imaju veze sa malim mozgom. Noradrenergička vlakna se granaju ekstenzivnije od dopaminergičkih vlakana. Smatra se da igraju ulogu u regulaciji cerebralnog krvotoka. Najveća grupa noradrenergičkih ćelija (A6) nalazi se u locus coeruleusu(locus cereleus)

i uključuje skoro polovinu svih noradrenergičkih ćelija (slika 1.31). Jezgro se nalazi u gornjem dijelu ponsa na dnu IV ventrikula i proteže se prema gore do inferiornih kolikula. Aksoni ćelija locus coeruleus se granaju više puta, a njihovi adrenergički završeci se mogu naći u mnogim dijelovima centralnog nervnog sistema. Imaju modulirajući učinak na procese sazrijevanja i učenja, obradu informacija u mozgu, regulaciju sna i endogenu inhibiciju bola.

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

Rice. 1.31. Dijagram noradrenergičkih puteva iz nucleus coeruleusa (macula), smještenog u sivoj tvari mosta.

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

Silazni fascikul od locus coeruleusa šalje vlakna u prednje i zadnje rogove kičmene moždine.

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

U PNS-u, norepinefrin (i u manjoj mjeri epinefrin) je važan neurotransmiter simpatičkih postganglionskih završetaka autonomnog nervnog sistema.

Adrenergički neuroni

Neuroni koji sintetišu adrenalin nalaze se samo u produženoj moždini, u uskoj anterolateralnoj regiji. Najveća grupa C1 ćelija leži iza zadnjeg olivarskog jezgra, srednja grupa C2 ćelija leži uz jezgro solitarnog trakta, a grupa C3 ćelija leži direktno ispod periakveduktalne sive materije. Eferentni putevi od C1-C3 idu do zadnjeg jezgra vagusnog živca, jezgra solitarnog trakta, locus coeruleusa, periakveduktalne sive tvari ponsa i srednjeg mozga i hipotalamusa.

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

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

Serotonergički neuroni

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

Projekcije serotonergičkih neurona odgovaraju toku norepinefrinskih vlakana. Najveći dio vlakana usmjeren je na strukture limbičkog sistema, retikularne formacije i kičmene moždine. Postoji veza s locus coeruleusom - glavnom koncentracijom neurona norepinefrina.

Veliki prednji uzlazni trakt nastaje od ćelija B6, B7 i B8 grupa. Prolazi anteriorno kroz tegmentum srednjeg mozga i bočno kroz hipotalamus, a zatim daje grane prema forniksu i cingularnom girusu. Ovim putem su grupe B6, B7 i B8 povezane u srednjem mozgu sa interpedunkularnim jezgrima i crnom supstancom, u diencefalonu - sa jezgrima povodca, talamusa i hipotalamusa, u telencefalonu - sa jezgrima septuma i olfaktorna sijalica.

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

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

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

1 - mirisna lukovica; 2 - remen; 3 - corpus callosum; 4 - cerebralni korteks; 5 - medijalni longitudinalni fascikulus; 6 - mali mozak; 7 - medijalni snop prednjeg mozga; 8 - medularna traka; 9 - krajnja traka; 10 - svod; 11 - kaudatno jezgro; 12 - vanjska kapsula. Serotonergički neuroni su grupirani u devet jezgara smještenih u moždanom stablu. Jezgra B6-B9 se projektuju anteriorno na diencefalon i telencefalon, dok kaudalna jedra projektuju na produženu moždinu i kičmenu moždinu

Histaminergički neuroni

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

facijalnog živca, prednje i zadnje kohlearne jezgre, lateralni lemniscus i inferiorni kolikulus. Osim toga, vlakna su usmjerena na diencefalon - stražnji, lateralni i prednji dio hipotalamusa, mamilarna tijela, talamus optički, periventrikularna jezgra, lateralna koljenasta tijela i na telencefalon - Brokina dijagonalna vijuga, n. accumbens, amigdale i moždane kore.

Holinergički neuroni

Holinergični su alfa (α)- i gama (γ)-motoneuroni okulomotornog, trohlearnog, trigeminalnog, abducenskog, facijalnog, glosofaringealnog, vagusnog, pomoćnog i hipoglosnog živca i kičmenog živca (slika 1.33). Acetilholin utiče na kontrakciju skeletnih mišića. Preganglijski neuroni autonomnog nervnog sistema su holinergični; oni stimulišu postganglijske neurone autonomnog nervnog sistema. Ostale holinergičke nervne ćelije su označene alfanumerički od vrha do dna (obrnutim redosledom od kateholaminergičkih i serotonergičkih neurona). Ch1 holinergički neuroni formiraju oko 10% ćelija srednjih septalnih jezgara, Ch2 neuroni čine 70% ćelija vertikalnog ekstremiteta dijagonalne Brokine pukotine, Ch3 neuroni čine 1% ćelija horizontalnog ekstremiteta dijagonalna Brokina pukotina. Sve tri grupe neurona se projektuju prema dolje na medijalna jezgra povodca i interpedunkularne jezgre. Ch1 neuroni su povezani uzlaznim vlaknima kroz forniks do hipokampusa. Grupa Ch3 ćelija je sinaptički povezana sa nervnim ćelijama olfaktorne lukovice.

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

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

Aminacidergični neuroni

Svojstva neurotransmitera su dokazana za četiri aminokiseline: ekscitatornu za glutaminsku (glutamatnu), asparaginsku (aspartatnu) kiselinu, inhibitornu za g-aminobutirnu kiselinu i glicin. Pretpostavlja se da cistein ima neurotransmiterska (ekscitacijska) svojstva; taurin, serin i p-alanin (inhibicijski).

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

Glutamatergični i aspartatergički neuroni Strukturno slične aminokiseline glutamat i aspartat (slika 1.34) su klasifikovane elektrofiziološki kao ekscitatorni neurotransmiteri. Nervne ćelije koje sadrže glutamat i/ili aspartat kao neurotransmitere prisutne su u slušnom sistemu (neuroni prvog reda), u olfaktornom sistemu (ujedinjuje mirisnu lukovicu sa korteksom mozga), u limbičkom sistemu, u neokorteksu (piramidalne ćelije). Glutamat se također nalazi u neuronima puteva koji dolaze iz piramidalnih stanica: kortikostriatalnog, kortikotalamičnog, kortikotektalnog, kortikomontinskog i kortikospinalnog trakta.

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

Rice. 1.34. Sinteza glutaminske i asparaginske kiseline.

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

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

U normalnim uslovima, ekstracelularne koncentracije glutamata i aspartata održavaju se relativno konstantnim. Njihovo povećanje uključuje kompenzacijske mehanizme: hvatanje viškova iz međućelijskog prostora od strane neurona i astrocita, presinaptičku inhibiciju oslobađanja neurotransmitera, metaboličku upotrebu i

Rice. 1.35. Struktura glutamatergične sinapse.

Glutamat se oslobađa iz sinaptičkih vezikula u sinaptički rascjep. Na slici su prikazana dva mehanizma ponovnog preuzimanja: 1 - nazad u presinaptički terminal; 2 - u susjednu glijalnu ćeliju; 3 - glijalna ćelija; 4 - akson; 5 - glutamin; 6 - glutamin sintetaza; 7 - ATP+NH 4 +; 8 - glutaminaza; 9 - glutamat + NH 4 +;

10 - glutamat; 11 - postsinaptička membrana. U glijalnim ćelijama, glutamin sintaza pretvara glutamat u glutamin, koji zatim prelazi u presinaptički terminal. Na presinaptičkom terminalu, glutamin se pretvara nazad u glutamat pomoću enzima glutaminaze. Slobodni glutamat se također sintetizira u reakcijama Krebsovog ciklusa u mitohondrijima. Slobodni glutamat se skuplja u sinaptičkim vezikulama prije nego se dogodi sljedeći akcioni potencijal. Desna strana slike prikazuje reakcije konverzije glutamata i glutamina posredovane glutamin sintetazom i glutaminazom

itd. Ako je poremećena njihova eliminacija iz sinaptičkog pukotina, apsolutna koncentracija i vrijeme zadržavanja glutamata i aspartata u sinaptičkom rascjepu prelazi dozvoljene granice, a proces depolarizacije neuronskih membrana postaje nepovratan. U centralnom nervnom sistemu sisara postoje porodice jonotropnih i metabotropnih glutamatnih receptora. Jonotropni receptori regulišu permeabilnost jonskih kanala i klasifikuju se u zavisnosti od njihove osetljivosti na delovanje N-metil-D-aspartata(NMDA), α-amino-3-hidroksi-5-metil-4-izoksazol-propionska kiselina(AMRA), kainska kiselina (K) i L-2-amino-4-fosfonobuterna kiselina(L-AP4) - najselektivniji ligandi ovog tipa receptori. Imena ovih jedinjenja dodeljena su odgovarajućim tipovima receptora: I NMDA, AMRA, K

L-AP4. Najviše proučavani receptori su NMDA tip (slika 1.36). Postsinaptički receptor je složena supramolekularna tvorevina koja uključuje nekoliko mjesta (mjesta) regulacije: mjesto za specifično vezivanje medijatora (L-glutaminske kiseline), mjesto za specifično vezivanje koagonista (glicina) i alosterična modulatorna mjesta smještena oba na membrani (poliamin) i u ionskom kanalu, spojen na receptor (vezna mjesta za dvovalentne katjone i “fenciklidin” mjesto - mjesto vezivanja za nekonkurentne antagoniste).

Jonotropni receptori imaju ključnu ulogu u realizaciji ekscitatorne neurotransmisije u centralnom nervnom sistemu, realizaciji neuroplastičnosti, formiranju novih sinapsi (sinaptogeneza) i povećanju efikasnosti funkcionisanja postojećih sinapsi. Mehanizmi pamćenja, učenja (sticanje novih vještina) i kompenzacije funkcija oštećenih zbog organskog oštećenja mozga u velikoj su mjeri povezani s ovim procesima.

Uzbudljive aminokiselinske neurotransmitere (glutamat i aspartat) karakteriše citotoksičnost pod određenim uslovima. Kada stupe u interakciju sa preekscitiranim postsinaptičkim receptorima, razvijaju se dendrosomatske lezije bez promjena u provodnom dijelu nervnih ćelija. Uslovi koji stvaraju takvu prekomjernu ekscitaciju karakteriziraju povećano oslobađanje i/ili smanjeno ponovno preuzimanje transportera. Prekomjerna ekscitacija receptora glutamatom Najviše proučavani receptori su NMDA tip (slika 1.36). Postsinaptički receptor dovodi do otvaranja pre-

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

Rice. 1.36. Glutamatni NMDA receptor

rodegeneracija).

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

Igraju metabotropni glutamatni receptori vezani za G protein važnu ulogu u regulaciji intracelularne kalcijeve struje uzrokovane aktivacijom NMDA receptora, te obavljaju modulatorne funkcije, uzrokujući time promjene u ćelijskoj aktivnosti. Ovi receptori ne utiču na funkcionisanje jonskih kanala, ali stimulišu stvaranje intracelularnih medijatora diacilglicerola i nositol trifosfata, koji učestvuju u daljim procesima ishemijske kaskade.

GABAergični neuroni

Neki neuroni sadrže g-aminobuternu kiselinu (GABA) kao neurotransmiter, koji se formira od glutaminske kiseline djelovanjem glutamat dekarboksilaze (slika 1.37). U moždanoj kori, GABAergični neuroni se nalaze u olfaktornom i limbičkom području (neuroni hipokampalne korpe). GABA sadrži i neurone eferentnog ekstrapiramidalnog striatonigralnog, palidonigralnog i subtalamopalidnog puta, Purkinjeove ćelije malog mozga, neurone malog mozga (Golgi, stelat i basket), interkalarne inhibitorne neurone kičmene moždine.

GABA je najvažniji inhibitorni neurotransmiter centralnog nervnog sistema. Glavna fiziološka uloga GABA je da stvori stabilnu ravnotežu između ekscitatornog i inhibitornog sistema, modulira i reguliše aktivnost glavnog ekscitatornog neurotransmitera glutamata. GABA ograničava širenje ekscitatornog stimulusa i presinaptički - preko GABA-B receptora, funkcionalno

Rice. 1.37. Reakcija pretvaranja glutamata u GABA.

Za aktivnost dekarboksilaze glutaminske kiseline (DHA) potreban je koenzim piridoksal fosfat.

Rice. 1.38. GABA receptor.

1 - mjesto vezivanja benzodiazepina;

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

ali povezan sa voltažnim kalcijumskim kanalima presinaptičkih membrana, a postsinaptički - preko GABAA receptora (GABA-barbiturat benzodiazepinski receptorski kompleks), funkcionalno povezan sa voltažnim kloridnim kanalima. Aktivacija postsinaptičkih GABA-A receptora dovodi do hiperpolarizacije ćelijskih membrana i inhibicije ekscitatornog impulsa uzrokovanog depolarizacijom.

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

Glicinergički neuroni Glicin je inhibitorni neurotransmiter u gotovo svim dijelovima centralnog nervnog sistema. Najveća gustoća glicinskih receptora pronađena je u strukturama moždanog stabla, moždane kore, strijatuma, jezgri hipotalamusa, provodnicima od frontalnog korteksa do hipotalamusa, mozgu

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

U malim koncentracijama, glicin je neophodan za normalno funkcionisanje glutamatnih receptora NMDA. Glicin je koagonist receptora NMDA budući da je njihova aktivacija moguća samo ako se glicin veže za specifična (neosjetljiva na strihnin) glicinska mjesta. Potencirajući efekat glicina na receptore Najviše proučavani receptori su NMDA tip (slika 1.36). Postsinaptički receptor pojavljuje se pri koncentracijama ispod 0,1 µmol, a pri koncentracijama od 10 do 100 µmol glicinsko mjesto je potpuno zasićeno. Visoke koncentracije glicina (10-100 mmol) ne aktiviraju depolarizaciju izazvanu NMDA in vivo i stoga ne povećavaju ekscitotoksičnost.

Peptidergijski neuroni

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

Hipotalamoneurohipofizne nervne ćelije sa peptidima o-

Citocin i vazopresin kao neurotransmiteri; hipofistrofične ćelije sa peptidima somatostatinom, korti-

koliberin, tiroliberin, luliberin;

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

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

Enkefalinergičke nervne ćelije.

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

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

Ćelije olfaktornih lukovica;

Neuroni periakveduktalne sive tvari;

Neuroni puta koji se protežu od srednjeg mozga do interpedunkularnih jezgara;

Neuroni eferentnih nigrostriatnih puteva;

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

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

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

Enkefalinergički neuroni

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

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

Dušikov oksid

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

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

Zavisnost neuronske izoforme WAV od kalcijuma i kalmodulina uzrokuje povećanu sintezu NO sa povećanjem intracelularnog nivoa kalcijuma. U tom smislu, svi procesi koji dovode do akumulacije kalcija u ćeliji (nedostatak energije, promjene u aktivnom transportu jona,

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

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

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

Pokazalo se da NO ima modulirajući učinak na sinaptičku transmisiju i funkcionalno stanje NMDA glutamatnih receptora. Aktiviranjem rastvorljive gvanilat ciklaze koja sadrži hem, NO je uključen u regulaciju intracelularne koncentracije Ca 2+ jona i pH u nervnim ćelijama.

1.8. Aksonalni transport

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

Međutim, mnogi aksoni su predugi da bi se materijali jednostavnom difuzijom mogli efikasno kretati od some do sinaptičkih terminala. Ovaj zadatak obavlja poseban mehanizam - aksonalni transport. Postoji nekoliko tipova. Organele i mitohondrije okružene membranom prenose se relativno velikim brzinama putem brzog aksonskog transporta. Supstance otopljene u citoplazmi (na primjer, proteini) kreću se pomoću sporog aksonskog transporta. Kod sisara brzi aksonalni transport ima brzinu od 400 mm/dan, a spori aksonalni transport ima brzinu od oko 1 mm/dan. Sinaptičke vezikule mogu stići brzim aksonskim transportom od some motornog neurona u ljudskoj kičmenoj moždini do mišića stopala nakon 2,5 dana. Uporedimo: isporuka mnogih rastvorljivih proteina na istoj udaljenosti traje otprilike 3 godine.

Aksonski transport zahteva metaboličku energiju i prisustvo intracelularnog kalcijuma. Elementi citoskeleta (tačnije, mikrotubule) stvaraju sistem vodećih niti duž kojih se kreću organele okružene membranama. Ove organele se vežu za mikrotubule na način sličan onome što se dešava između debelih i tankih filamenata vlakana skeletnih mišića; kretanje organela duž mikrotubula pokreću joni Ca 2+.

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

Aksonalni transportni sistem je glavni mehanizam koji određuje obnavljanje i snabdevanje transmitera i modulatora u presinaptičkim terminalima, a takođe je u osnovi formiranja novih procesa, aksona i dendrita. Prema idejama o plastičnosti mozga u cjelini, čak i u mozgu odrasle osobe stalno se javljaju dva međusobno povezana procesa: formiranje novih procesa i sinapsi, kao i uništavanje i nestanak nekih od već postojećih međuneuronskih kontakata. Mehanizmi aksonskog transporta, povezani procesi sinaptogeneze i rast najfinijih aksonalnih grana leže u osnovi učenja, adaptacije i kompenzacije za poremećene funkcije. Poremećaj aksonalnog transporta dovodi do uništenja sinaptičkih završetaka i promjena u funkcioniranju određenih moždanih sustava.

Ljekovite i biološki aktivne tvari mogu utjecati na metabolizam neurona, što određuje njihov aksonski transport, stimulirajući ga i time povećavajući mogućnost kompenzacijskih i restorativnih procesa.

Jačanje aksonskog transporta, rast najfinijih aksonalnih grana i sinaptogeneza imaju pozitivnu ulogu u normalnoj funkciji mozga. U patologiji, ove pojave leže u osnovi reparativnih, kompenzacijskih i restaurativnih procesa. Neki virusi i toksini šire se kroz periferne živce putem aksonskog transporta. Da, virus vodenih kozica(virus Varicella zoster)

prodire u ćelije kičmenih ganglija. Tamo virus ostaje u neaktivnom obliku, ponekad i godinama, sve dok se imunološki status osobe ne promijeni. Tada se virus može prenijeti duž senzornih aksona do kože, te u dermatome, kičmenih živaca, javljaju se bolni osip herpes zoster(herpes zoster). Tetanus toksin se takođe prenosi aksonalnim transportom. Bakterije Clostridium tetani

iz kontaminirane rane ulaze u motorne neurone retrogradnim transportom. Ako se toksin otpusti u ekstracelularni prostor prednjih rogova kičmene moždine, blokira aktivnost sinaptičkih receptora za inhibitorne neurotransmiterske aminokiseline i uzrokuje tetanične napade.

1.9. Reakcije nervnog tkiva na oštećenje

Oštećenje nervnog tkiva je praćeno reakcijama neurona i neuroglije. Ako je oštećenje ozbiljno, ćelije umiru. Budući da su neuroni postmitotične ćelije, oni se ne obnavljaju sami.

Mehanizmi smrti neurona i glijalnih ćelija

U teško oštećenim tkivima prevladavaju procesi nekroze koji zahvaćaju cijela stanična polja sa pasivnom degeneracijom stanica, oticanjem i fragmentacijom organela, destrukcijom membrana, lizom stanica, oslobađanjem unutarćelijskog sadržaja u okolno tkivo i razvojem upalnog odgovora. Nekroza je uvijek uzrokovana grubom patologijom, njeni mehanizmi ne zahtijevaju utrošak energije i mogu se spriječiti samo uklanjanjem uzroka oštećenja.- vrsta programirane ćelijske smrti. Apoptotične ćelije, za razliku od nekrotičnih, nalaze se pojedinačno ili u malim grupama, rasute po tkivu. Manje su veličine, imaju nepromijenjene membrane, naboranu citoplazmu sa 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 ćelije i apoptotska tela sadrže netaknute ćelijske organele i mase kondenzovanog hromatina. Rezultat sekvencijalnog razaranja DNK u apoptotičkim stanicama je nemogućnost njihove replikacije (reprodukcije) i učešća u međućelijskim interakcijama, jer ti procesi zahtijevaju sintezu novih proteina. Umiruće ćelije se efikasno uklanjaju iz tkiva fagocitozom. Glavne razlike između procesa nekroze i apoptoze su sažete u tabeli. 1.1.

Tabela 1.1. Znakovi razlika između procesa nekroze i apoptoze

Apoptoza je sastavni dio procesa razvoja i homeostaze zrelog tkiva. Normalno, tijelo koristi ovaj genetski programirani mehanizam tokom embriogeneze kako bi uništilo “višak” ćelijskog materijala u ranoj fazi razvoja tkiva, posebno u neuronima koji nisu uspostavili kontakt sa ciljnim stanicama i zbog toga su lišeni trofičke podrške ovih stanica. U odrasloj dobi, intenzitet apoptoze u centralnom nervnom sistemu sisara značajno opada, iako ostaje visok u drugim tkivima. Eliminacija ćelija inficiranih virusom i razvoj imunološkog odgovora također su praćeni apoptotičkom reakcijom. Uz apoptozu, postoje i druge varijante programirane ćelijske smrti.

Morfološki markeri apoptoze su apoptotska tijela i naborani neuroni s intaktnom membranom. Biohemijski marker koji je postao gotovo identičan konceptu “apoptoze” je fragmentacija DNK. Ovaj proces aktiviraju joni Ca 2+ i Mg 2+, a inhibiraju joni Zn 2+.

Cijepanje DNK nastaje kao rezultat djelovanja endonukleaze ovisne o kalciju i magneziju. Utvrđeno je da endonukleaze cijepaju DNK između histonskih proteina, oslobađajući fragmente pravilne dužine. DNK je u početku podijeljena na velike fragmente od 50.000 i 300.000 baza, koje se zatim cijepaju na dijelove od 180 parova baza koji formiraju "ljestve" kada se razdvoje gel elektroforezom. Fragmentacija DNK nije uvijek u korelaciji s morfološkom karakteristikom apoptoze i uslovni je marker koji nije ekvivalentan morfološkim kriterijima. Najnaprednija metoda za potvrđivanje apoptoze je biološko-histohemijska metoda, koja omogućava snimanje ne samo fragmentacije DNK, već i važne morfološke karakteristike - apoptotičkih tijela.

Program apoptoze sastoji se od tri uzastopne faze: donošenje odluke o smrti ili preživljavanju; implementacija mehanizma uništavanja; eliminacija mrtvih ćelija (razgradnja ćelijskih komponenti i njihova fagocitoza). Preživljavanje ili smrt ćelije je u velikoj meri određena ekspresijskim produktima gena porodice CW. Proteinski proizvodi dva od ovih gena su I ced-3 ced-4 („geni ubice“) su neophodni za pojavu apoptoze. Proteinski proizvod gena ced-9 Preživljavanje ili smrt ćelije je u velikoj meri određena ekspresijskim produktima gena porodice CW. Proteinski proizvodi dva od ovih gena su I štiti ćelije sprečavanjem apoptoze sprečavanjem ekscitacije gena ced-4. Ostali geni porodice ced

kodiraju proteine ​​uključene u pakovanje i fagocitozu umirućih ćelija i razgradnju DNK mrtve ćelije. Preživljavanje ili smrt ćelije je u velikoj meri određena ekspresijskim produktima gena porodice CW. Proteinski proizvodi dva od ovih gena su Kod sisara, homolozi gena ubice (i njegovi proteinski proizvodi) su geni koji kodiraju enzime koji pretvaraju interleukin - kaspaze (cistein aspartil proteaze), koji imaju različite supstratne i inhibitorne specifičnosti. Neaktivni prekursori kaspaze, prokaspaze, prisutni su u svim ćelijama. Aktivaciju prokaspaza kod sisara provodi analog ced-4 gena - ekscitatorni faktor apoptotičke proteaze-1 obavezujući za ATP, što naglašava važnost nivoa snabdijevanja energijom za izbor mehanizma smrti. Kada su pobuđene, kaspaze modifikuju aktivnost ćelijskih proteina (polimeraze, endonukleaze, komponente nuklearne membrane) odgovornih za fragmentaciju DNK u apoptotičkim ćelijama. Aktivirani enzimi počinju cijepanje DNK pojavom trifosfonukleotida na mjestima loma i uzrokuju destrukciju citoplazmatskih proteina.

Ćelija gubi vodu i smanjuje se, pH citoplazme se smanjuje. Ćelijska membrana gubi svojstva, ćelija se skuplja i formiraju se apoptotska tijela. Proces restrukturiranja staničnih membrana temelji se na aktivaciji siringomijelaze, koja razgrađuje siringomijelin stanice uz oslobađanje ceramida, koji aktivira fosfolipazu A2. Proizvodi arahidonske kiseline se akumuliraju. Proteini fosfatidilserin i vitronektin koji se eksprimiraju tokom apoptoze dovode se do vanjske površine ćelije i signaliziraju makrofagima koji provode fagocitozu apoptotičkih tijela. Homolozi gena nematode ced-9, koji određuju opstanak ćelija, kod sisara je porodica protoonkogena bcl-2. I bcl-2, i srodnih proteina bcl-x-l in vivo I prisutni u mozgu sisara, gdje štite neurone od apoptoze tijekom izlaganja ishemiji, uklanjanja faktora rasta i utjecaja neurotoksina in vitro. Analiza produkata ekspresije gena bcl-2 otkrila je čitavu porodicu proteina srodnih bcl-2, uključujući oba anti-apoptotička I (Bcl-2 Bcl-x-l), i proapoptotički(Bcl-x-s, Bax, Bad, Bag) proteini. Bax i loši proteini imaju homolognu sekvencu i sa njima formiraju heterodimere I bcl-2 bcl-x-l in vitro. proteini. Bax i loši proteini imaju homolognu sekvencu i sa njima formiraju heterodimere I i srodnih proteina Za aktivnost koja potiskuje smrt, moraju formirati dimere sa proteinima bah, proteini. Bax i loši proteini imaju homolognu sekvencu i sa njima formiraju heterodimere a dimeri sa lošim proteinom povećavaju smrt. To nam je omogućilo da to zaključimo

i srodni molekuli su ključne determinante opstanka ćelije ili smrti ćelije u CNS-u. Molekularne genetske studije su otkrile da je to tako I nazvana porodica gena koji se sastoji od 16 gena sa suprotnim funkcijama, kod ljudi je mapiran na hromozomu 18. Anti-apoptotičke efekte proizvodi šest gena iz porodice, slično kao i prethodnik grupe bcl-2;

ostalih 10 gena podržava apoptozu. proteini. Bax i loši proteini imaju homolognu sekvencu i sa njima formiraju heterodimere ostvaruju se kroz modulaciju mitohondrijalne aktivnosti. Mitohondrije su ključni igrači u apoptozi. Sadrže citokrom C, ATP, jone Ca 2+ i faktor koji indukuje apoptozu (AIF) - komponente neophodne za indukciju apoptoze. Oslobađanje ovih faktora iz mitohondrija se dešava tokom interakcije njegove membrane sa aktiviranim proteinima iz porodice I koji se pričvršćuju na vanjsku membranu mitohondrija na mjestima gdje se spajaju vanjska i unutrašnja membrana - u području takozvane permeabilizacijske pore, koja je megakanal prečnika do 2 nm. Prilikom vezivanja proteina proteini. Bax i loši proteini imaju homolognu sekvencu i sa njima formiraju heterodimere prema vanjskoj membrani mitohondrija, megakanali pora se šire na 2,4-3 nm. Kroz ove kanale, citokrom C, ATP i AIF ulaze u citosol ćelije iz mitohondrija. Porodica antiapoptotičkih proteina I naprotiv, zatvaraju megakanale, prekidajući napredovanje apoptotičkog signala i štiteći ćeliju od apoptoze. Tokom procesa apoptoze, mitohondrije ne gube svoj integritet i ne uništavaju se. Citokrom C oslobođen iz mitohondrija formira kompleks sa faktorom aktivacije apoptotičke proteaze (APAF-l), kaspazom-9 i ATP-om. Ovaj kompleks je apoptozom u kojem dolazi do aktivacije kaspaze-9, a zatim glavne "ubice" kaspaze-3, što dovodi do smrti ćelije. Mitohondrijska signalizacija je glavni put za indukciju apoptoze.

Drugi mehanizam za izazivanje apoptoze je prenošenje pro-apoptotičkog signala kada se ligand veže za receptore regiona ćelijske smrti, što se dešava uz pomoć adapterskih proteina FADD/MORT1, TRADD. Receptorski put ćelijske smrti je mnogo kraći od mitohondrijalnog: kaspaza-8 se aktivira preko adapterskih molekula, koji zauzvrat direktno aktiviraju kaspaze "ubice".

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

Degeneracija aksona

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

Dio aksona distalno od mjesta transekcije umire. U roku od nekoliko dana, ovo područje i svi sinaptički završeci aksona su uništeni. Mijelinski omotač aksona također se degenerira, njegovi fragmenti su zarobljeni fagocitima. Međutim, neuroglijalne ćelije koje formiraju mijelin ne umiru. Ovaj niz pojava naziva se Wallerova degeneracija.

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

Regeneracija aksona

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

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

Regeneracija aksona u CNS-u je nešto drugačija: ćelije 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 mijelin samo jednom aksonu).

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

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

Trofički faktori

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

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

Najjači trofički uticaj na sve osnovne procese života neurona imaju neurotrofini - regulatorni proteini nervnog tkiva koji se sintetiziraju u njegovim ćelijama (neuroni i glija). Djeluju lokalno - na mjestu oslobađanja i posebno intenzivno induciraju dendritično grananje i rast aksona u smjeru ciljnih stanica.

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

Tabela 1.2. Savremena klasifikacija neurotrofnih faktora

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

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

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

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

Utvrđeno je da 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 faktora, te neravnotežu citokina. Jedan od predloženih mehanizama je autoimuna agresija na vlastite neurotrofine i strukturne neurospecifične proteine ​​koji imaju trofička svojstva, što postaje moguće kao rezultat narušavanja zaštitne funkcije krvno-moždane barijere.

Predstavlja spljoštena vrpca, koji se nalazi u kičmenom kanalu, dugačak je oko 45 cm kod muškaraca i 42 cm kod žena. Na mjestima gdje nervi izlaze u gornje i donje ekstremitete, kičmena moždina ima dva zadebljanja: cervikalno i lumbalno.

Kičmena moždina se sastoji od dve vrste tkanina: vanjska bijela tvar (snopovi nervnih vlakana) i unutrašnja siva tvar (tela nervnih ćelija, dendriti i sinapse). U središtu sive tvari, duž cijelog mozga prolazi uski kanal koji sadrži cerebrospinalnu tekućinu. Kičmena moždina ima segmentna struktura(31-33 segmenta), svaki odsjek je povezan sa određenim dijelom tijela, 31 par kičmene moždine odstupa od segmenata kičmene moždine živci: 8 pari cervikalnih (Ci-Cviii), 12 pari torakalnih (Thi-Thxii), 5 pari lumbalnih (Li-Lv), 5 pari sakralnih (Si-Sv) i par kokcigealnih (Coi-Coiii).

Svaki živac koji izlazi iz mozga dijeli se na prednji i zadnji korijeni. Stražnji korijeni– aferentni putevi, prednjim korenima eferentni putevi. Aferentni impulsi iz kože, motornog sistema i unutrašnjih organa ulaze u kičmenu moždinu duž dorzalnih korijena kičmenih živaca. Prednji korijeni su formirani motornim nervnim vlaknima i prenose eferentne impulse do radnih organa. Senzorni nervi preovlađuju nad motoričkim nervima, pa dolazi do primarne analize dolaznih aferentnih signala i formiranja reakcija koje su trenutno najvažnije za organizam (prenos brojnih aferentnih impulsa na ograničeni broj eferentnih neurona naziva se konvergencija).

Ukupna količina neurona kičmene moždine iznosi oko 13 miliona Dele se: 1) prema odeljenju nervnog sistema - neuroni somatskog i autonomnog nervnog sistema; 2) po nameni – eferentni, aferentni, interkalarni; 3) po uticaju - uzbudljivo i inhibitorno.

Funkcije neurona kičmene moždine.

Eferentni neuroni pripadaju somatskom nervnom sistemu i inerviraju skeletne mišiće – motorne neurone. Postoje alfa i gama motorni neuroni. Motorni neuroni prenose signale od kičmene moždine do skeletnih mišića. Aksoni svakog motornog neurona dijele se više puta, tako da svaki od njih obuhvaća mnoga mišićna vlakna, tvoreći motoričku jedinicu. G motorni neuroni inerviraju mišićna vlakna mišićnog vretena. Imaju visoku frekvenciju impulsa i primaju informacije o stanju mišićnog vretena preko srednjih neurona (interneurona). Generirajte impulse frekvencije do 1000 u sekundi. To su fonoaktivni neuroni sa do 500 sinapsi na svojim dendritima.

Aferentni neuroni somatski NS su lokalizovani u spinalnim ganglijama i ganglijama kranijalnih nerava. Njihovi procesi izvode impulse iz mišićnih, tetivnih i kožnih receptora, ulaze u odgovarajuće segmente kičmene moždine i povezuju se sinapsama sa interkalarnim ili alfa motornim neuronima.

Funkcija interneuroni sastoji se od organiziranja veza između struktura kičmene moždine.

Neuroni autonomnog nervnog sistema su interkalarni . Simpatički neuroni smješteni u bočnim rogovima torakalne kičmene moždine, imaju rijetku frekvenciju impulsa. Neki od njih učestvuju u održavanju vaskularnog tonusa, drugi u regulaciji glatkih mišića probavnog sistema.

Zbirka neurona formira nervne centre.

Kičmena moždina sadrži regulatorne centre većina unutrašnjih organa i skeletnih mišića. Centri kontrola skeletnih mišića nalaze se u svim dijelovima kičmene moždine i inerviraju, prema segmentnom principu, skeletne mišiće vrata (Ci-Civ), dijafragme (Ciii-Cv), gornjih ekstremiteta (Cv-Thii), trupa (Thiii-Li ), donjih ekstremiteta (Lii-Sv). Kada su određeni segmenti kičmene moždine ili njeni putevi oštećeni, nastaju specifični motorički i senzorni poremećaji.

Funkcije kičmene moždine:

A) pruža dvosmjernu komunikaciju između kičmenih živaca i mozga – provodna funkcija;

B) izvodi složene motoričke i autonomne reflekse – refleksnu funkciju.

Nervni sistem se obično deli na nekoliko delova. Prema topografskim karakteristikama dijeli se na centralne i periferne, a prema funkcionalnim karakteristikama na somatske i vegetativne. Centralni odjel, ili centralni nervni sistem, uključuje mozak i kičmenu moždinu. Periferni dio, odnosno periferni nervni sistem, obuhvata sve nerve, odnosno sve periferne puteve koji se sastoje od senzornih i motornih nervnih vlakana. Somatski odjel, ili somatski nervni sistem, uključuje kranijalne i kičmene živce koji povezuju centralni nervni sistem sa organima koji percipiraju vanjske iritacije - sa kožom i pokretnim aparatom. Autonomna podjela ili autonomni nervni sistem obezbjeđuje komunikaciju između centralnog nervnog sistema i svih unutrašnjih organa, žlijezda, sudova i organa koji sadrže glatko mišićno tkivo. Autonomni odjel je podijeljen na simpatički i parasimpatički dio, odnosno na simpatički i parasimpatički nervni sistem.

Centralni nervni sistem uključuje mozak i kičmenu moždinu. Postoje određeni odnosi između mase mozga i kičmene moždine: kako se organizacija životinje povećava, relativna masa mozga u odnosu na kičmenu moždinu raste. Kod ptica mozak je 1,5-2,5 puta veći od kičmene moždine, kod kopitara - 2,5-3 puta, kod mesoždera - 3,5-5 puta, kod primata - 8-15 puta.

Kičmena moždina- medulla spinalis leži u kičmenom kanalu i zauzima približno 2/3 njegovog volumena. Kod goveda i konja, njegova dužina je 1,8-2,3 m, težina 250-300 g, kod svinja - 45-70 g. Ima izgled cilindrične vrpce, nešto spljoštene dorzoventralno. Ne postoji jasna granica između mozga i kičmene moždine. Vjeruje se da prolazi na nivou kranijalne ivice atlasa. Kičmena moždina se prema lokaciji dijeli na cervikalni, torakalni, lumbalni, sakralni i kaudalni dio. U embrionalnom periodu razvoja kičmena moždina ispunjava cijeli kičmeni kanal, ali zbog velike stope rasta skeleta razlika u njihovoj dužini postaje sve veća. Kao rezultat toga, mozak goveda završava na nivou 4. lumbalnog pršljena, kod svinje - u predjelu 6. lumbalnog pršljena, a kod konja - u području 1. segmenta sakralne kosti. Srednji dorzalni žlijeb (žlijeb) prolazi duž dorzalne strane kičmene moždine. Dorzalni septum vezivnog tkiva seže dublje od njega. Na bočnim ili srednjim brazdama nalaze se manje dorzalne lateralne brazde. Duž trbušne strane nalazi se duboka srednja ventralna pukotina, a sa njenih strana nalaze se ventralni lateralni žljebovi (žljebovi). Na kraju se kičmena moždina naglo sužava, formirajući medularni konus, koji prelazi u filum terminale. Formira ga vezivno tkivo i završava na nivou prvog kaudalnog pršljena.

Postoje zadebljanja u vratnom i lumbalnom dijelu kičmene moždine. Zbog razvoja udova, u ovim područjima se povećava broj neurona i nervnih vlakana. Kod svinja, cervikalno zadebljanje formiraju 5-8. neurosegmenti. Njegova maksimalna širina na nivou sredine 6. vratnog pršljena je 10 mm. Lumbalno zadebljanje se javlja na 5-7 lumbalnim neurosegmentima. U svakom segmentu, par kičmenih živaca odstupa od kičmene moždine u dva korijena - desno i lijevo. Dorzalni korijen nastaje iz dorzalnog lateralnog brazde, a ventralni korijen iz ventralnog lateralnog brazde. Kičmeni nervi izlaze iz kičmenog kanala kroz intervertebralne otvore. Dio kičmene moždine između dva susjedna kičmena živca naziva se neurosegment. Neurosegmenti dolaze u različitim dužinama i često po veličini ne odgovaraju dužini koštanog segmenta. Kao rezultat toga, kičmeni nervi izlaze pod različitim uglovima. Mnogi od njih putuju određenu udaljenost unutar kičmenog kanala prije nego što izađu iz intervertebralnog foramena svog segmenta. U kaudalnom smjeru, ova udaljenost se povećava i od živaca koji prolaze unutar kičmenog kanala, iza conusa medullaris, formira se četkica koja se naziva „konjski rep“.

Mozak- encefalon - nalazi se u lobanjskoj kutiji i sastoji se od nekoliko dijelova. Kod kopitara relativna težina mozga iznosi 0,08-0,3% tjelesne težine, što je kod konja 370-600 g, kod goveda 96-150 g kod malih životinja masa mozga je obično veća od one velikih.

Mozak kopitara je poluovalan. Kod preživača imaju široku frontalnu ravan, gotovo bez izbočenih olfaktornih lukovica i primjetnih proširenja na nivou temporalnih regija. Kod svinje je sprijeda suženiji, s primjetno izbočenim mirisnim lukovicama. Njegova dužina je u proseku 15 cm kod goveda, 10 cm kod ovaca i 11 cm kod svinja. Područja mozga koja su filogenetski starija, a predstavljaju nastavak projekcijskih puteva kičmene moždine, nazivaju se moždanim stablom. Uključuje produženu moždinu, medularni most, srednji most i dio diencefalona. Filogenetski mlađi dijelovi mozga čine integumentarni dio mozga. Uključuje cerebralne hemisfere i mali mozak.

Dijamantski mozak- rhombencephalon - podijeljen je na produženu moždinu i zadnji mozak i sadrži četvrtu moždanu komoru.

Medulla oblongata- oblongata medulla - najzadnji dio mozga. Njegova masa čini 10-11% mase mozga; dužina kod goveda - 4,5, kod ovaca - 3,7, kod svinja - 2 cm. Ima oblik spljoštenog konusa, sa osnovom usmjerenom naprijed i uz medularni most, a vrhom do kičmene moždine, u koju prelazi. bez oštrih granica.

Na njegovoj dorzalnoj strani nalazi se udubljenje u obliku dijamanta - četvrta moždana komora. Duž trbušne strane nalaze se tri utora: srednji i 2 bočna. Povezujući se kaudalno, prelaze u ventralnu srednju pukotinu kičmene moždine. Između žljebova nalaze se 2 uska izdužena grebena - piramide, u kojima prolaze snopovi motornih nervnih vlakana. Na granici duguljaste moždine i kičmene moždine piramidalni putevi se ukrštaju - formira se piramidalni križ. U produženoj moždini, siva tvar se nalazi unutra, na dnu četvrte moždane komore u obliku jezgara iz kojih nastaju kranijalni nervi (od VI do XII para), kao i jezgra u kojima se impulsi prebacuju na drugim dijelovima mozga. Bijela tvar leži izvana, uglavnom ventralno, formirajući puteve. Motorni (eferentni) putevi od mozga do kičmene moždine formiraju piramide. Osjetljivi putevi (aferentni) od kičmene moždine do mozga formiraju stražnje cerebelarne pedunkule, koje se protežu od produžene moždine do malog mozga. U masi produžene moždine, u obliku retikularnog pleksusa, leži važan koordinacioni aparat mozga - retikularna formacija. Povezuje strukture moždanog debla i promiče njihovo uključivanje u složene, višestepene odgovore.

Medulla oblongata- vitalni dio centralnog nervnog sistema (CNS), njegovo uništenje dovodi do trenutne smrti. Ovdje su centri disanja, otkucaja srca, žvakanja, gutanja, sisanja, povraćanja, žvakaće gume, lučenja pljuvačke i soka, vaskularnog tonusa itd.

zadnji mozak- metencephalon - sastoji se od malog mozga i medularnog mosta.

Brain Bridge- pons - masivno zadebljanje na ventralnoj površini mozga, koje leži preko prednjeg dijela produžene moždine, široko do 3,5 cm kod goveda, 2,5 cm kod ovaca i 1,8 oma kod svinja. Najveći dio moždanog mosta sastoji se od puteva (silaznih i uzlaznih) koji povezuju mozak s kičmenom moždinom i pojedine dijelove mozga međusobno. Veliki broj nervnih vlakana ide preko mosta do malog mozga i formira srednje cerebelarne pedunke. Pons sadrži grupe jezgara, uključujući jezgra kranijalnih nerava (V par). Najveći V par kranijalnih živaca, trigeminalni, polaze od lateralne površine mosta.

Mali mozak- mali mozak - nalazi se iznad mosta, oblongate moždine i četvrte moždane komore, iza kvadrigeminusa. Ispred se graniči sa hemisferama mozga. Njegova masa čini 10-11% mase mozga. Kod ovaca i svinja, njegova dužina (4-4,5 cm) je veća od visine (2,2-2,7 oma), kod goveda se približava sfernom - 5,6X6,4 cm bočni dijelovi - hemisfere malog mozga. Mali mozak ima 3 para peduna. Povezan je zadnjim nogama (tijela užeta) sa produženom moždinom, srednjim nogama sa medularnim ponsom, a prednjim (rostralnim) nogama sa srednjim mozgom. Površina malog mozga sastavljena je u brojne presavijene lobule i konvolucije, odvojene žljebovima i pukotinama. Siva tvar u malom mozgu nalazi se iznad - malog mozga i u dubini u obliku jezgara. Površina kore malog mozga kod goveda je 130 cm2 (oko 30% u odnosu na cerebralni korteks) sa debljinom od 450-700 mikrona. Bijela tvar se nalazi ispod kore i ima izgled grane drveta, zbog čega je nazvana drvo života.

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

Dijamantski mozak sadrži četvrtu moždanu komoru. Njegovo dno je udubljenje produžene moždine - romboidna jama. Njegove zidove čine cerebelarne pedunke, a krov prednja (rostralna) i stražnja medularna jedra, koja su horoidni pleksus. Ventrikul komunicira rostralno sa cerebralnim akvaduktom, kaudalno sa centralnim kanalom kičmene moždine, a kroz otvore na velumu sa subarahnoidalnim prostorom.

Veliki mozak- veliki mozak - uključuje telencefalon, diencefalon i srednji mozak. Telencefalon i diencefalon su kombinovani u prednji mozak.

Srednji mozak - mesencephalon - sastoji se od kvadrigeminalnog pedunka, cerebralnih pedunula i cerebralnog akvedukta koji je zatvoren između njih. Prekriveno velikim hemisferama. Njegova masa čini 5-6% mase mozga.

Kvadrigeminal čini krov srednjeg mozga. Sastoji se od para rostralnih (prednjih) kolikula i para kaudalnih (posteriornih) kolikula. Kvadrigeminalna regija je centar bezuslovnih refleksnih motoričkih radnji kao odgovor na vizuelne i slušne podražaje. Prednji kolikuli se smatraju subkortikalnim centrima vizuelnog analizatora, zadnji kolikuli se smatraju subkortikalnim centrima slušnog analizatora. Kod preživača prednji kolikuli su veći od stražnjih, kod svinja je suprotno.

Pedunci velikog mozga formiraju dno srednjeg mozga. Izgledaju kao dva debela grebena koja leže između optičkih puteva i moždanog mosta. Razdvojen interpeduncularnim žlijebom.

Između kvadrigeminalnog pedunkula i cerebralnih pedunkula, cerebralni (silvijski) akvadukt prolazi u obliku uske cijevi. Rostralno se povezuje sa trećom, kaudalno sa četvrtim moždanim komorama. Cerebralni akvadukt je okružen supstancom retikularne formacije.

U srednjem mozgu bijela tvar se nalazi izvana i predstavlja aferentni i eferentni put. Siva tvar se nalazi u dubini u obliku jezgara. Treći par kranijalnih nerava polazi od cerebralnih pedunula.

Diencephalon- diencephalon - sastoji se od vidnih brežuljaka - talamus, epitalamus - epitalamus, hipotalamus - hipotalamus. Diencefalon se nalazi između telencefalona.

Srednji mozak je prekriven telencefalonom. Njegova masa čini 8-9% mase mozga. Vizualni talamus je najmasivniji, centralno smješten dio diencefalona. Spajajući se zajedno, oni komprimiraju treću moždanu komoru tako da ona poprima oblik prstena koji prolazi oko srednje mase vidnog talamusa. Vrh ventrikula prekriven je vaskularnom kapom; Interventrikularni foramen komunicira sa bočnim komorama i aboralno prolazi u cerebralni akvadukt. Bijela tvar u talamusu leži na vrhu, siva tvar unutra u obliku brojnih jezgara. Oni služe kao veze za prebacivanje od osnovnih sekcija do korteksa i povezane su sa gotovo svim analizatorima. Na bazalnoj površini diencefalona nalazi se hijaza vidnih živaca.

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

Hipotalamus se nalazi na bazalnoj površini diencefalona između hijazme i cerebralnih pedunula. Sastoji se od nekoliko dijelova. Neposredno iza hijazme, u obliku ovalnog tuberkula, nalazi se sivi tuberkul. Njegov vrh okrenut prema dolje izdužen je zbog izbočenja zida treće komore i formira lijevak na kojem je visi hipofiza, endokrina žlijezda. Iza sivog tuberkula nalazi se mala okrugla formacija - mastoidno tijelo. Bijela tvar u hipotalamusu nalazi se izvana i formira aferentne i eferentne puteve. Siva tvar - u obliku brojnih jezgara, budući da je hipotalamus najviši subkortikalni vegetativni centar. Sadrži centre za disanje, cirkulaciju krvi i limfe, temperaturu, seksualne funkcije itd.

Telencefalon se sastoji od dvije hemisfere, odvojene dubokom uzdužnom pukotinom i povezane corpus callosumom. Njegova masa je 250-300 g kod goveda, 60-80 g kod ovaca i svinja, što je 62-66% mase mozga. Strijatum i lateralna komora odvojeni su prozirnim septumom i komuniciraju sa trećom moždanom komorom interventrikularnim foramenom.

Olfaktorni mozak se sastoji od nekoliko dijelova vidljivih na ventralnoj površini telencefalona. Rostralno, blago vire iza rta, nalaze se 2 mirisne lukovice. Zauzimaju fosu etmoidne kosti. Kroz rupu na perforiranoj ploči kosti u njih ulaze olfaktorni filamenti koji zajedno čine njušni nerv. Lukovice su primarni olfaktorni centri. Od njih odlaze olfaktorni putevi - aferentni putevi. Lateralni olfaktorni trakt doseže piriformne režnjeve, smještene lateralno od cerebralnih pedunki. Medijalni olfaktorni trakti dosežu medijalnu površinu plašta. Između trakta leže olfaktorni trouglovi. Piriformni režnjevi i olfaktorni trokuti su sekundarni olfaktorni centri. U dubini olfaktornog mozga, na dnu bočnih 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 jezgara, koji su subkortikalni motorni centri.

Plašt dostiže svoj najveći razvoj kod viših sisara. Sadrži viši centri cjelokupnu životnu aktivnost životinje. Površina ogrtača je prekrivena zavojima i brazdama. Kod goveda njegova površina je 600 cm 2. Siva tvar u ogrtaču se nalazi na vrhu - ovo je moždana kora. Bijela tvar se nalazi 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 desetina polja u hemisferama. Polja se međusobno razlikuju po svojoj citoarhitekturi - lokaciji, broju i obliku ćelija i mijeloarhitekturi - lokaciji, broju i obliku vlakana.

Moždane ovojnice mozga. Kičmena moždina i mozak prekriveni su tvrdim, arahnoidnim i mekim membranama.

Tvrda ljuska je najpovršnija, debela, formirana od gustog vezivnog tkiva, siromašna krvnim sudovima. Spaja se s kostima lubanje i pršljenova sa ligamentima, naborima i drugim formacijama. Spušta se u uzdužnu pukotinu između hemisfera velikog mozga u obliku falciformnog ligamenta (falx cerebellum) i odvaja veliki mozak od romboida membranoznim tentorijumom malog mozga. Između njega i kosti nalazi se nepotpuno razvijen epiduralni prostor, ispunjen labavim vezivnim i masnim tkivom. Ovo je mjesto gdje prolaze vene. Unutrašnjost dura mater je obložena endotelom. Između nje i arahnoidne membrane nalazi se subduralni prostor ispunjen cerebrospinalnom tečnošću. Arahnoidna membrana je formirana od labavog vezivnog tkiva, osjetljiva je, avaskularna i ne proteže se u brazde. Sa obje strane je prekriven endotelom i odvojen je subduralnim i subarahnoidnim (subarahnoidnim) prostorom od ostalih membrana. Pričvršćuje se na membrane uz pomoć ligamenata, kao i žila i živaca koji prolaze kroz njega.

Meka ljuska je tanka, ali gusta, s velikim brojem krvnih žila, zbog čega se naziva i vaskularna. Ulazi u sve žljebove i pukotine mozga i kičmene moždine, kao i u moždane komore, gdje formira vaskularne omote.

Intertekalni prostori, moždane komore i centralni kičmeni kanal ispunjeni su cerebrospinalnom tečnošću, koja je unutrašnje okruženje mozga i štiti ga od štetnih efekata, reguliše intrakranijalni pritisak, obavlja zaštitnu funkciju. Nastaje tečnost. Uglavnom u vaskularnom tektumu ventrikula, uliva se u venski krevet. Normalno, njegova količina je konstantna.

Žile mozga i kičmene moždine. Kičmena moždina se opskrbljuje krvlju kroz grane koje izlaze iz vertebralnih, interkostalnih, lumbalnih i sakralnih arterija. U kičmenom kanalu formiraju kičmene arterije koje prolaze u žljebovima i centralnoj fisuri kičmene moždine. Krv se približava mozgu kroz vertebralne i unutrašnje karotidne (kod goveda - kroz unutrašnju čeljust) arterije.