Budowa i funkcje układu nerwowego: neurony, synapsy, mózgowie i rdzeń kręgowy

Podział neuronów ze względu na funkcję

Neurony czuciowe: przewodzą impulsy od receptorów (np. narządu wzroku) do ośrodkowego układu nerwowego.

Neurony ruchowe: przewodzą impulsy z ośrodkowego układu nerwowego do narządów wykonawczych (np. mięśni).

Neurony pośredniczące: przewodzą impulsy pomiędzy neuronami czuciowymi a ruchowymi.

Przewodzenie impulsu nerwowego

Neurony są pobudliwe (pod wpływem bodźca przechodzą ze stanu spoczynku w stan pobudzenia). Podstawą tego zjawiska są procesy elektrochemiczne w błonie komórkowej związane z transportem jonów sodu (Na⁺) i potasu (K⁺).

Kluczowe pojęcia

Potencjał spoczynkowy: potencjał niepobudzonej komórki, wynikający z różnicy ładunków elektrycznych po obu stronach błony (wynosi ok. -70 mV).

Potencjał czynnościowy: lokalna, krótkotrwała zmiana potencjału w czasie aktywności komórki (wynosi ok. +30 mV).

Bodziec progowy: najsłabszy bodziec, który wywołuje stan pobudzenia.

Fazy przewodzenia impulsu

Stan spoczynku (polaryzacja): błona jest spolaryzowana. Na zewnątrz jest nadmiar ładunków dodatnich (kationy sodu), a wewnątrz nadmiar ładunków ujemnych i kationy potasu. Różnica ta to potencjał spoczynkowy.

Odbiór bodźca (depolaryzacja): bodziec otwiera kanały sodowe. Jony sodu gwałtownie napływają do wnętrza komórki, co odwraca ładunki (wnętrze staje się dodatnie, a zewnętrze ujemne). Powstaje potencjał czynnościowy (impuls nerwowy).

Repolaryzacja: przywrócenie błony do stanu spoczynkowego. Działa pompa sodowo-potasowa (wymaga ATP), która usuwa sód na zewnątrz i wprowadza potas do środka. Powstająca fala depolaryzacji przemieszcza się wzdłuż neuronu jako impuls.

Właściwości potencjału i synapsy

Cechy potencjału czynnościowego

• Powstaje zgodnie z zasadą „wszystko albo nic” (każdy bodziec progowy lub nadprogowy generuje impuls o stałej amplitudzie).
• Ma zdolność rozprzestrzeniania się wzdłuż błony neuronu.
• Jego amplituda i kształt się nie zmieniają.
• Częstotliwość potencjałów jest „kodem” informującym o sile bodźca (słaby bodziec = mała częstotliwość, silny bodziec = duża częstotliwość).

Refrakcja (okres niepobudliwości komórki)

Refrakcja bezwzględna: okres całkowitej niewrażliwości na bodźce (niezależnie od ich siły).

Refrakcja względna: komórka jest niewrażliwa na bodziec progowy, ale bodziec nadprogowy (bardzo silny) może wywołać reakcję.

Przekazywanie impulsu (synapsy)

Synapsa to połączenie między zakończeniem aksonu jednego neuronu a inną komórką (neuronem, komórką mięśniową lub gruczołową).

Podział synaps

Synapsy chemiczne:

• Występuje między nimi szczelina synaptyczna.
• Sygnał przekazywany jest za pomocą substancji chemicznych (neuroprzekaźników).
• Występuje opóźnienie w przekazywaniu sygnału, ale możliwa jest jego modyfikacja.

Mechanizm: impuls dociera do aksonu → pęcherzyki wydzielają neuroprzekaźnik do szczeliny → neuroprzekaźnik łączy się z receptorem na błonie postsynaptycznej → powstaje impuls w kolejnej komórce.

Synapsy elektryczne:

• Komórki stykają się bardzo ściśle (połączenie szczelinowe / gap junctions).
• Impuls przekazywany jest bezpośrednio, w postaci elektrycznej.
• Sygnał przesyłany jest bardzo szybko i bez opóźnień.

Neuroprzekaźniki

Budowa tkankowa OUN

Ośrodkowy układ nerwowy zbudowany jest z dwóch rodzajów substancji:

• Istota szara: tworzą ją ciała komórek nerwowych oraz komórki glejowe.
• Istota biała: tworzą ją wypustki komórek nerwowych oraz komórki glejowe.

Rozmieszczenie istoty szarej i białej

Mózgowie: istota szara znajduje się na zewnątrz (tworzy korę), a istota biała wewnątrz.

Rdzeń kręgowy: istota szara znajduje się wewnątrz (ma kształt litery H), a istota biała na zewnątrz.

Budowa i podział mózgowia

1. Podział rozwojowy (zarodkowy)

• Kresomózgowie
• Międzymózgowie
• Śródmózgowie
• Tyłomózgowie wtórne (móżdżek i most)
• Rdzeń przedłużony

Charakterystyka części mózgowia

Kresomózgowie: największa część mózgowia. Składa się z dwóch półkul połączonych ciałem modzelowatym. Obejmuje korę mózgu i jądra podkorowe.

Międzymózgowie: położone pod kresomózgowiem. Kluczową częścią jest podwzgórze, które zawiera ośrodki czynności niezależnych od woli (termoregulacja, głód, sytość, pragnienie) oraz pełni funkcję nadrzędną nad układem hormonalnym.

Tyłomózgowie wtórne

Most: pośredniczy w przepływie sygnałów między mózgiem, móżdżkiem a rdzeniem przedłużonym.

Móżdżek: zbudowany z dwóch półkul połączonych robakiem. Pokryty korą móżdżku (istota szara).

Rdzeń przedłużony: łączy mózgowie z rdzeniem kręgowym.

• Ośrodki odruchowe: ssanie, połykanie, żucie, kaszel, kichanie, mruganie, wymioty.
• Ośrodki życiowe: oddechowy, naczynioruchowy (ciśnienie), regulacja pracy serca.

Kora mózgu

Kora mózgu jest podzielona bruzdami na płaty. Pełni funkcje ruchowe, czuciowe i kojarzeniowe (pamięć, myślenie).

Funkcje poszczególnych płatów

Płat czołowy:

• Ośrodki kontrolujące pracę mięśni szkieletowych (kora ruchowa).
• Ośrodki ruchowe mowy.
• Analiza emocji, planowanie i przewidywanie konsekwencji.

Płat ciemieniowy: ośrodki zbierające informacje z receptorów dotyku, ucisku, rozciągania, temperatury i bólu (kora czuciowa).

Płat potyliczny: ośrodki wzroku (kora wzrokowa).

Płat skroniowy: ośrodki przetwarzania wrażeń słuchowych (kora słuchowa).

Dodatkowe elementy (z marginesów i zadań)

Struktury widoczne na schematach: ciało modzelowate, podwzgórze, przysadka, most, móżdżek, rdzeń przedłużony.

Zadanie dopasowania funkcji:

• Kontrola tempa oddychania i przepływu krwi → C. rdzeń przedłużony.
• Kontrola i koordynacja ruchów → B. móżdżek.
• Ośrodki głodu, sytości i termoregulacji → A. międzymózgowie.

ruchach bezwarunkowych.

Budowa i funkcje rdzenia kręgowego

Rdzeń kręgowy znajduje się w kanale kręgowym kręgosłupa. Jest zbudowany z istoty szarej (położonej wewnątrz) oraz otaczającej ją istoty białej.

Kanał środkowy: znajduje się w centralnej części rdzenia i jest wypełniony płynem mózgowo-rdzeniowym.

Odcinki rdzenia: wyróżnia się części: szyjną, piersiową, lędźwiową, krzyżową i guziczną (ogonową).

Struktury widoczne na schemacie budowy

• Kanał środkowy.
• Rogi przednie (brzuszne) i rogi tylne (grzbietowe).
• Istota szara oraz istota biała.
• Nerw rdzeniowy oraz powiązane z nim zwoje rdzeniowe (ruchowy i czuciowy).
• Opony rdzenia: miękka, pajęcza i twarda.
• Przestrzeń podpajęczynówkowa.

Funkcje rdzenia kręgowego

• Przewodzi impulsy z mózgowia do narządów wykonawczych i z powrotem.
• Uczestniczy w odruchach bezwarunkowych.

Ochrona mózgowia i rdzenia kręgowego

Mózgowie i rdzeń kręgowy są osłonięte oponami – błonami zbudowanymi z tkanki łącznej.

Płyn mózgowo-rdzeniowy

Płyn ten znajduje się w jamie podpajęczynówkowej (pomiędzy oponą pajęczą a miękką) oraz w komorach mózgu.

• Powstawanie: jest przesączem osocza krwi powstającym w splotach naczyniówkowych komór mózgu.
• Skład: białka, glukoza, jony potasu, sodu i chlorkowe oraz śladowe ilości limfocytów i monocytów.
• Funkcje: chroni ośrodkowy układ nerwowy przed urazami mechanicznymi; utrzymuje równomierne ciśnienie w jamie czaszki; odżywia neurony i usuwa produkty ich metabolizmu.

Bariera krew–mózg

Tworzą ją nieprzepuszczalne ściany naczyń włosowatych mózgu oraz otaczające je komórki glejowe (astrocyty).

Zadanie: zabezpiecza płyn mózgowo-rdzeniowy przed przenikaniem szkodliwych substancji z krwi.

• Nie przepuszcza: wielu substancji o dużej masie cząsteczkowej, np. niektórych leków.
• Przepuszcza: glukozę, aminokwasy oraz cząsteczki wykorzystywane do produkcji neuroprzekaźników.