Fizjologia układu nerwowego

Organizacja układu nerwowego

Układ nerwowy odbiera informacje z otoczenia i z wnętrza ciała, przetwarza je i wysyła odpowiedź do efektorów, czyli mięśni i gruczołów. Robi to szybko, w skali milisekund, w odróżnieniu od układu hormonalnego, który działa wolniej, ale dłużej. Oba układy współpracują, a miejscem ich spotkania jest podwzgórze i przysadka.

Podział anatomiczny wyróżnia układ ośrodkowy, czyli mózgowie i rdzeń kręgowy, oraz układ obwodowy, na który składa się 12 par nerwów czaszkowych, 31 par nerwów rdzeniowych, sploty i zwoje. Podział czynnościowy przebiega inaczej: układ somatyczny unerwia mięśnie szkieletowe i odbiera czucie świadome, a układ autonomiczny steruje mięśniówką gładką, mięśniem sercowym i gruczołami, poza kontrolą woli.

Istota szara to skupiska ciał komórek nerwowych. W mózgowiu leży na powierzchni jako kora oraz głębiej jako jądra podkorowe, a w rdzeniu kręgowym przeciwnie - w środku, w kształcie motyla. Istota biała to wypustki pokryte mieliną, czyli drogi łączące ośrodki między sobą. Skupisko ciał komórkowych poza ośrodkowym układem nerwowym nazywa się zwojem, a wewnątrz niego - jądrem.

W praktyce pielęgniarskiej ten podział porządkuje ocenę pacjenta: inaczej interpretuje się objawy z układu somatycznego, na przykład niedowład kończyny, a inaczej z autonomicznego, na przykład zatrzymanie moczu albo hipotonię ortostatyczną.

Neuron i komórki glejowe

Neuron składa się z ciała komórki, licznych dendrytów odbierających sygnały oraz jednego aksonu, który sygnał wyprowadza. Akson kończy się kolbkami synaptycznymi. Pod względem czynnościowym neurony dzielą się na czuciowe, czyli aferentne, doprowadzające informację do ośrodka, ruchowe, czyli eferentne, prowadzące polecenie do efektora, oraz pośredniczące. Te ostatnie stanowią zdecydowaną większość komórek nerwowych i odpowiadają za całą analizę pomiędzy wejściem a wyjściem.

Dojrzałe neurony nie dzielą się, a utracone nie są odtwarzane. Układ nerwowy kompensuje ubytki inaczej - przez plastyczność, czyli przebudowę połączeń synaptycznych i przejmowanie funkcji przez sąsiednie obszary. To fizjologiczna podstawa rehabilitacji po udarze.

Osłonkę mielinową tworzą dwa różne rodzaje komórek. W ośrodkowym układzie nerwowym są to oligodendrocyty, z których jedna obsługuje odcinki wielu aksonów. W obwodowym - komórki Schwanna, gdzie jedna komórka tworzy jeden odcinek osłonki i pozostawia po sobie kanał, wzdłuż którego uszkodzony akson może odrosnąć. Stąd zasadnicza różnica rokowania: nerw obwodowy regeneruje się w tempie około milimetra na dobę, droga w ośrodkowym układzie nerwowym praktycznie nie. Sam mechanizm przewodzenia skokowego omawia podkategoria Pobudliwość i przewodnictwo nerwowo-mięśniowe.

Komórki glejowe są liczniejsze od neuronów i nie przewodzą impulsów, ale bez nich neurony nie przeżyją. Astrocyty budują barierę krew-mózg, wychwytują nadmiar potasu i glutaminianu ze środowiska zewnątrzkomórkowego oraz zaopatrują neurony metabolicznie. Mikroglej pełni rolę makrofagów tkanki nerwowej. Ependymocyty wyściełają komory mózgu i swoimi rzęskami wprawiają w ruch płyn mózgowo-rdzeniowy.

Przekaźnictwo synaptyczne

Synapsa chemiczna jest miejscem, w którym sygnał elektryczny zamienia się na chemiczny i z powrotem. Potencjał czynnościowy dociera do kolbki synaptycznej i otwiera kanały wapniowe bramkowane napięciem. Napływający wapń uruchamia egzocytozę pęcherzyków, a uwolniony neuroprzekaźnik pokonuje szczelinę synaptyczną o szerokości kilkudziesięciu nanometrów i łączy się z receptorami błony postsynaptycznej. Cała sekwencja zajmuje około 0,5-1 ms i nazywa się opóźnieniem synaptycznym. Ponieważ pęcherzyki są tylko po jednej stronie, synapsa przewodzi wyłącznie w jednym kierunku - to ona, a nie akson, decyduje o kierunku ruchu informacji.

Skutek pobudzenia zależy od tego, jakie kanały otworzy przekaźnik. Napływ sodu lub wapnia daje potencjał postsynaptyczny pobudzający, czyli lokalną depolaryzację. Napływ chlorków albo wypływ potasu daje potencjał hamujący, czyli hiperpolaryzację, oddalającą komórkę od progu. Pojedynczy potencjał pobudzający zwykle nie wystarcza. Dopiero sumowanie czasowe, czyli szybkie następstwo bodźców z jednej synapsy, i sumowanie przestrzenne, czyli jednoczesne pobudzenie wielu synaps, może przekroczyć próg. Miejscem decyzji jest wzgórek aksonu, gdzie gęstość kanałów sodowych jest największa.

Działanie przekaźnika musi zostać przerwane, inaczej sygnał trwałby w nieskończoność. Służą temu trzy mechanizmy: rozkład enzymatyczny w szczelinie, jak w przypadku acetylocholiny rozkładanej przez acetylocholinesterazę, wychwyt zwrotny do zakończenia presynaptycznego, typowy dla noradrenaliny i serotoniny, oraz zwykła dyfuzja. Wychwyt zwrotny to punkt uchwytu bardzo wielu leków psychiatrycznych.

Receptory postsynaptyczne dzielą się na jonotropowe, które same są kanałem i działają w milisekundach, oraz metabotropowe, sprzężone z białkiem G, działające wolniej, ale dłużej i z możliwością wzmocnienia sygnału.

Neuroprzekaźniki i receptory

Acetylocholina działa w trzech miejscach istotnych klinicznie: na płytce nerwowo-mięśniowej i w zwojach autonomicznych poprzez receptory nikotynowe oraz w narządach unerwionych przywspółczulnie poprzez receptory muskarynowe. Hamowanie jej rozkładu, na przykład neostygminą, zwiększa siłę mięśniową w miastenii i odwraca blokadę nerwowo-mięśniową po znieczuleniu. Atropina blokuje receptory muskarynowe, dlatego przyspiesza czynność serca, rozszerza źrenice, hamuje wydzielanie śliny i osłabia perystaltykę.

Noradrenalina jest głównym przekaźnikiem zakończeń współczulnych, a rdzeń nadnerczy wydziela do krwi głównie adrenalinę. Receptory alfa1 kurczą naczynia, beta1 przyspieszają i wzmacniają pracę serca, beta2 rozszerzają oskrzela i naczynia mięśni szkieletowych. Ten podział tłumaczy zarówno działanie amin katecholowych we wstrząsie, jak i objawy uboczne leków beta-adrenolitycznych u chorych z astmą.

Dopamina bierze udział w kontroli ruchu, w układzie nagrody i w hamowaniu wydzielania prolaktyny. Zwyrodnienie neuronów dopaminergicznych istoty czarnej daje objawy parkinsonowskie, a blokowanie receptorów dopaminowych przez neuroleptyki może dawać objawy pozapiramidowe i wzrost prolaktyny. Serotonina wpływa na nastrój, sen, apetyt i odruch wymiotny - receptory 5-HT3 w strefie chemoreceptorowej są celem leków przeciwwymiotnych.

Kwas gamma-aminomasłowy jest głównym przekaźnikiem hamującym ośrodkowego układu nerwowego, a jego działanie nasilają benzodiazepiny i barbiturany, co tłumaczy ich efekt uspokajający, przeciwdrgawkowy i ryzyko depresji oddechowej. Glutaminian jest głównym przekaźnikiem pobudzającym, a jego nadmiar uwalniany w niedokrwieniu prowadzi do ekscytotoksycznego uszkodzenia neuronów. Endorfiny i enkefaliny działają na receptory opioidowe, hamując przewodzenie bólu na poziomie rdzenia i w strukturach nadrdzeniowych.

Rdzeń kręgowy - budowa czynnościowa

Rdzeń kręgowy rozciąga się od otworu wielkiego do wysokości pierwszego lub drugiego kręgu lędźwiowego, gdzie kończy się stożkiem rdzeniowym. Niżej w kanale kręgowym biegną już tylko korzenie nerwowe tworzące ogon koński. Dlatego punkcję lędźwiową wykonuje się poniżej trzeciego kręgu lędźwiowego - igła trafia w przestrzeń wypełnioną płynem i luźnymi korzeniami, a nie w rdzeń.

Na przekroju poprzecznym istota szara ma kształt motyla. Rogi przednie zawierają neurony ruchowe alfa, których aksony wychodzą korzeniem przednim do mięśni. Rogi tylne odbierają informację czuciową wchodzącą korzeniem tylnym. Rogi boczne występują tylko na wysokości od ósmego segmentu szyjnego do drugiego lędźwiowego, gdzie mieszczą neurony przedzwojowe współczulne, oraz w segmentach krzyżowych od drugiego do czwartego, gdzie leży ośrodek przywspółczulny odpowiedzialny między innymi za opróżnianie pęcherza i odbytnicy.

Korzeń przedni jest ruchowy, korzeń tylny czuciowy i ma na swoim przebiegu zwój rdzeniowy z ciałami neuronów czuciowych. Ta reguła, znana jako prawo Bella i Magendiego, pozwala przewidzieć skutek uszkodzenia. Oba korzenie łączą się w nerw rdzeniowy, który jest już nerwem mieszanym.

Istota biała dzieli się na sznury. W sznurach tylnych biegną drogi czucia głębokiego, w sznurach bocznych droga piramidowa boczna i droga rdzeniowo-wzgórzowa boczna, w przednich drogi pozapiramidowe i czucie dotyku prostego. Znajomość dermatomów przydaje się przy ocenie poziomu uszkodzenia: linia sutków odpowiada czwartemu segmentowi piersiowemu, pępek dziesiątemu, a pachwina pierwszemu lędźwiowemu.

Łuk odruchowy i odruchy rdzeniowe

Odruch to automatyczna odpowiedź na bodziec, realizowana bez udziału woli. Jego podłożem jest łuk odruchowy złożony z pięciu elementów: receptora, drogi doprowadzającej, ośrodka w rdzeniu lub pniu mózgu, drogi odprowadzającej i efektora. Przerwanie któregokolwiek ogniwa znosi odruch.

Najprostszy jest odruch monosynaptyczny na rozciąganie. Receptorem jest wrzeciono nerwowo-mięśniowe, a między neuronem czuciowym a ruchowym znajduje się tylko jedna synapsa, dlatego czas odruchu jest najkrótszy. W tej grupie mieszczą się odruchy badane rutynowo: kolanowy z segmentów od drugiego do czwartego lędźwiowego, skokowy z pierwszego i drugiego krzyżowego oraz odruch z mięśnia dwugłowego ramienia z piątego i szóstego szyjnego. Odruchy wielosynaptyczne, jak odruch zginania w odpowiedzi na bodziec bólowy, angażują interneurony i kilka segmentów rdzenia, a po stronie przeciwnej wywołują odruch wyprostny skrzyżowany, który utrzymuje równowagę ciała.

Rdzeń nie pracuje w oderwaniu od mózgowia. Drogi zstępujące stale hamują jego pobudliwość, dlatego wzmożenie odruchów, wzrost napięcia mięśniowego i obecność objawu Babińskiego wskazują na uszkodzenie neuronu ruchowego górnego, a zniesienie odruchów z wiotkością i zanikiem mięśni - na uszkodzenie neuronu dolnego lub korzenia. Tuż po urazie rdzenia pojawia się jednak szok rdzeniowy z całkowitym zniesieniem odruchów poniżej poziomu uszkodzenia, który ustępuje po kilku dniach do kilku tygodni.

Dalsza część artykułu jest dostępna w pakiecie

W pakiecie znajdziesz także pytania egzaminacyjne z wyjaśnieniami do tego tematu.

Załóż darmowe konto

Na start 12 godzin pełnego dostępu za darmo.

Mam już konto - zaloguj się