Nervová sústava

Last updated 03 May 24 Edit Source

• Orgány

Koordinuje rôzne časti tela pomocou vysielania elektrických signálov.

Elektricky excitovateľná bunka, tvorí akčné potenciály.

https://en.wikipedia.org/wiki/Neuron

• (pseudo)unipolárne - 1 neurit
  afferentné neuróny -> gangliá (soma)
• bipolárne - 1 axón 1 dendrit
  špecializované receptorové bunky (svetelné a čuchové)
• multipolárne - 1 axón 2+ dendrity
  väčšina neurónov CNS (interneuróny), autonomické ganglióny, motorické neuróny, CPGs v mieche (interneuróny)
• anaxonické - iba dendrity
  tvoria hormóny

Bazálny membránový potenciál neurónov je -70mV:

Na tvorbu akčného potenciálu je potrebné presiahnuť -55mV:

• otvorením Na+ kanálu po naviazaní ligandu
• otvorením Na+ kanálu mechanicky

Päta axónu je najviac excitovateľná časť neurónu, má najväčšiu permeabilitu pre ióny, tu sa spočítavajú všetky signály.

1. Bazálna fáza - napätím-ovládané kanály Na+ a K+ sú zavreté
2. Depolarizácia - nejaký vplyv otvorí kanály Na+
3. Stúpajúca fáza - pokiaľ bol prekročený threshold -55mV tak sa otvárajú napätím-ovládané kanály Na+ sa otvoria
4. Klesajúca fáza - Na+ kanály sa mechanicky uzavrú proteínom a K+ kanály sa otvoria
5. Prestrel - koncentračný gradient vytvorí záporný náboj vo vnútri bunky (nižší ako bazálny)

Obdobie, kedy sa membrána nemôže deploarizovať
Zabezpečuje šírenie AP len jedným smerom a určuje frekvenciu 20-2000 Hz

Absolútna: Počas depolarizácie, nereaguje na žiadne stimuly
Relatívna: Po deploarizácii, reaguje iba na veľmi silné stimuly

Závisí od:

• hrúbky: hrubší je vodivejší
• izolácie (myelin) - saltatórne

Binárna -> prešiel AP alebo nie
Sila signálu závisí od frekvencie

Prenos akčného potenciálu medzi dvoma neurónmi môže prebehnúť:

• chemicky - nepriamo cez neutrotransmitery
• elektricky - cez priamy gap junction
  hlavne koordinácia súsediacich neurónov (srdce, šošovka) ale aj v mozgu

Chemická:

• Po dorazení akčného potenciálu sa otvárajú Ca2+ kanály
• Vysoká koncentrácia Ca2+ aktivuje proteíny (SNAREs) na synaptických vezikulách
• Vezikuly vypustia neurotransmitery (kiss-and-run alebo exocytóza)
• Neurotransmitery sa naviažu na receptory na postsynaptickom neuróne
  Môžu vyvolať EPSP (excitatory postsynaptic potential) alebo IPSP (inhibitory PSP)

Látky produkované a vylučované neurónmi, ktoré vplývajú na bunku za synapsou
Väčšinou sú ukladané v synaptických vezikulách (okrem plynov, tie su syntetizované a ihneď uvoľnené)
Konkrétne neurotransmitery môžu vplývať na veľa rôznych receptorov, aj stimulačne, aj inhibične
Existuje viac ako 100 známych neurotransmiterov

Receptory:

• ligandový iónový kanál - EPSP, neuromuskulárna synapsa
• G-protein coupled receptor - IPSP, neuromyokardová synapsa

Veľa chemikálií, ktoré vplývajú na NS používajú pathways acetylcholínu:

• nikotín stimuluje ionotropický receptor ACh v CNS
• nervový plyn sarin blokuje enzymatickú hydrolýzu ACh
• botulotoxín blokuje presynaptické uvolnenie ACh

Najčastejší NT v CNS, tvorí dlhodobú pamäť.

Inhibičný NT v častiach CNS mimo mozgu (miecha, predĺžená miecha, sietnica)

Najčastejší ihnibičný NT v mozgu. Funguje cez zvýšenie permeability Cl-

• GABAa ligandový iónový kanál - IPSP
• GABAb G-protein coupled receptor (otvára K+ iónové kanály) - silnejší IPSP

(Dospelé) neuróny ktoré produkujú GABA (GABAergické), sú na synapse výlučne inhibičné.

Excitačný NT v sympatiku a v malých častiach CNS, ktoré ale majú silný efekt na veľké časti mozgu.
Aj adrenalín je NT, ale iba v pár neurónoch v predlženej mieche.

Komplexný NT, tvorí v mozgu pathways (nálada, pamäť, spánok, …). Má aj efekty mimo NS

Komplexný NT, tvorí v mozgu reward pathway. Má aj efekty mimo NS.

-> Akceptované sú dnes iba $\ce{NO, CO, H2S}$
Sú uvoľnené hneď po syntéze (nedržia sa v synaptických vezikulách)

NO - je aj NT v neurónoch aktívnych na hladkom svalstve (GI trakt, erektilné tkanivo)
CO - málo research
H2S - nie úplne známy mechanizmus, viaže sa na cytochrom C oxidázu (znižuje dramaticky metabolizmus)

Všetky bunky okrem neurónov v nervovej sústave, je ich približne 85 miliard (1:1 s neurónmi)
Maju niekoľko funkcii:

• obklopovanie neurónov a držanie ich na mieste
• zásobovanie neurónov (živiny a kyslík)
• vzájomná izolácia neurónov
• ničenie patogénov a odstraňovanie mŕtvych neurónov
• udržiavanie a tvorenie synaptických spojení

CNS:

• astrocyty
  prepájanie neurónov s kapilárami -> krvno-mozgová bariéra
  recyklácia neurotransmiterov
  komunikujú navzájom s Ca2+ a ATP cez gap junctions, pravdepodobne aj s neurónmi cez glutamát
  zásobáreň glykogénu, schopné glukoneogenézy
• oligodendrocyty - tvoria myelínovú pošvu CNS neurónov (každý okolo 50)
• microglia - imunitný systém mozgu, makrofágy
  odstraňujú poškodené a apoptické bunky, NFTs (neurofibril. tangles z $\tau$ proteínov) a plaky, DNA fragmenty, …
• ependymálne bunky - tvoria mozgové a miešne blany

PNS:

• Schwannove bunky - tvoria myelínovú pošvu PNS neurónov
• satelitné bunky - obklopujú somu unipolárnych neurónov v PNS

-> centrálna nervová sústava
zahŕňa: mozog a miechu

Mozog a miecha, sú pokryté troma blanami
Obaly CNS:

• pia mater - cievnatka
• arachnoid - pavúčnica
• dura mater - tvrdá pléna
• lebka/chrbtica
• periost
• aponeuróza

Časti:

• predný mozog prosencephalon
  • cerebrum (koncový mozog)
  • diencephalon
    • thalamus - rozposiela informácie do rôznych častí mozgu
    • hypothalamus - prepája NS a HS cez hypofýzu
• stredný mozog mesencephalon
  strata dopaminergických n. v substantia nigra kontribuuje k Parkinsonovej chorobe
• medzimozog
• zadný mozog rhombencephalon
  • medulla oblongata (predlžená miecha) - hlavne usporiadávanie a triedenie informácií smerujúcich do mozgu
    prekríženie nervových traktov - výmena pologule
    centrum dýchania, srdca, kašeľ a kýchanie, prehltací a vyvrhovací reflex
  • pons (Varolov most)
  • cerebellum (mozoček) - dodáva presnosť, koordináciu a časovanosť pohybu (fine-tuning)
    arbor vitae
  • štvrtá komora

Tkanivá a obsah:

• sivá hmota - nemyelínované neuróny, kapiláry, glia ; vyššia hustota
• biela hmota - hlavne myelinované axóny, kapiláry, glia -> slúži ako trakt, rýchly prenos informácií
• 4 komory
• mozgové cisterny
• subarachnoidálny priestor (podpavúčnicový) s mozgovo-miešnym mokom
• cievy, žily, kapiláry

Skladá sa z dvoch hemisfér, ktoré sa delia na frontálny, temporálny, perietálny a occipetálny lalok
Hemisféry sú prepojené komisurálnymi vláknami (nervovými traktami) - corpus callosum, commisura anterior, …
Kôru (cortex) má zo sivej hmoty (bez myelínu) a vnútro z bielej hmoty (s myelínom)
Povrch má vysoko zvrásnený (gyrifikácia) na gyri (hory) a sulci (priehlbiny)

Štruktúry okolo talamusu, pod temporálnym lalokom.
Ovláda emócie, správanie, dlhodobú pamäť, čuch.
Funguje na princípe ovplyvňovania endokrinného systému a ANS

• amygdala
• hippocampus
• hypothalamus
• thalamus

Nervy, ktoré priamo vychádzajú z mozgu alebo predlženej miechy.

• 0. terminálny - pravdepodobne má rolu v sexuálnej príťažlivosti (feromóny, vône)
• I. čuchový olfactorius
• II. zrakový opticus - technicky to je trakt a nie nerv
  tvorí optickú chiasmu, kde sa prekrývajú nervy (ľavé pole videnia do pravej hemisféry, pravé do ľavej)
• III. okohybný oculomotorius - pohyb oka
• IV. kladkový trochlearis - pohyb oka
• V. trojklanný trigeminus - žutie a cit v tvári
• VI. odťahujúci abducens - pohyb oka
• VII. tvárový facialis - pohyb tváre
• VIII. polohovosluchový vestibulocochlearis - sluch a rovnováha
• IX. jazykovohltanový glossofaryngeus - cit v ústach, chuť a slinenie
• X. blúdivý vagus - parasympatické nervy orgánov hrude
• XI. vedľajší accesorius - pohyb hlavy a ramien
• XII. podjazykový hypoglossus - pohyb jazyka

Plní funkciu prepájania mozgu a tela:

• afferentné senzorické nervy
• efferentné motorické nervy
• interneuróny - prepájajú senzorické a motorické -> rytmický intuitívny pohyb (central pattern generator)

Od 1. krčného po 2. driekový (C1-L2)

-> Cerebro-Spinal Fluid - mozgovo-miešny mok
Extracelulárna tekutina v mozgovej komore a miechovom kanáliku
Môže byť extrahovaná pomocou lumbar puncture -> zistenie rôznych encefalitíd

Funkcie:

• mechanická obrana - pred rôznymi otrasmi
• vztlak - nadvihovanie mozgu => ochrana citlivého nervového tkaniva, umožňuje rast
• regulácia tlaku - zastavuje ischémiu (zastavenie cirkulácie krvi)
• udržanie homeostázy - regulácia distribúcie rôznych látok
• odstraňovanie odpadových látok - pomocou recyklácie MMM

Produkcia -> približne 25 ml/hr (80% - choroid plexus, špeciálne tepnové kapiláry)
Resorbcia -> mozgové žily (sinusy), musí najprv prejsť cez arachnoidné granulácie v dura mater

-> blood-brain barrier

Semipermeabilná bariéra medzi krvou a mozgovými tekutinami (CSF a intracelulárna t.)
Tvoria ju endotelové bunky s tight junctions (transmembránové proteíny), projekcie astrocytov a pericyty

Zabraňuje vstup patogénom a potenciálne toxickým látkam -> infekcie mozgu sú zriedkavé, ale sú aj ťažko liečiteľné, lebo niektoré antibiotiká a protilátky sa cez BBB nedostanú.
Väčšinou preúšťa hydrofóbne molekuly ($\ce{O2, CO2}$, hormóny) a neprepúšťa hydrofilné (potrebujú aktívny transport) ako napr. glukóza, aminokyseliny, jóny, iné živiny.
Neprepúšťa ani imunitné faktory (signalizačné molekuly, protilátky) a imunitné bunky (ochrana pred zápalmi)

Nachádza sa mimo mozgu a miechy
Pozostáva z:

• nervov - zväzok axónov neurónov, ktoré sú postupne obalené: Schwann bunky, endoneurium, perineurium, epineurium
  

  

• ganglií - zoskupenia tiel (soma) neurónov
  • dorzálne gangliá - soma afferentných senzorických neurónov na dorzálnej strane miechy

• exteroreceptory
  • mechanoreceptory (hmat, sluch)
  • chemoreceptory (čuch, chuť)
  • radioreceptory (zrak, teplo)
• interoreceptory
  proprioreceptory v svaloch

multiple sclerosis (skleróza multiplex) - demyelinácia bielej hmoty

https://en.wikipedia.org/wiki/Neurodegenerative_disease
https://en.wikipedia.org/wiki/Infarction