5. Živčevje

Živčni sistem: Celice in funkcije

• Živčni sistem je sestavljen iz nevronov in glije.
• Ima tri glavne vloge:
  • Senzorični sistem posreduje informacije o notranjem in zunanjem okolju.
  • Motorični sistem ustvarja in usklajuje odzive.
  • Asociacijski sistem povezuje senzorične in motorične sisteme, podpirajoč višje možganske funkcije, kot so zaznavanje, pozornost, kognicija, čustva, jezik, razmišljanje in samozavedanje.

Embrionalni razvoj možganov

• Konec prvega meseca razvoja se pojavi prozencefalon (sprednji možgani).
  • Prozencefalon se teden kasneje razdeli na telencefalon in diencefalon.
• Mezencefalon so srednji možgani.
• Rombencefalon so zadnji možgani.
  • Rombencefalon se razdeli na metencefalon in mielencefalon.

Osrednje živčevje: Deli in funkcije

• Osrednje živčevje je mogoče razdeliti na sedem glavnih delov:
  • Veliki možgani (cerebrum).
  • Krajni možgani (telencephalon).
  • Medmožgani (diencephalon).
  • Srednji možgani (mesencephalon).
  • Mali možgani (cerebellum).
  • Most (pons).
  • Podaljšana hrbtenjača (medulla oblongata).
  • Hrbtenjača (medulla spinalis) z 31 pari spinalnih živcev.

Organizacija živčnega sistema

• Osrednji živčni sistem (OŽS) sestavljajo možgani in hrbtenjača.
• Periferni živčni sistem (PŽS) sestavljajo možganski in hrbtenjačni živci.

Makroskopske strukture možganov

• Veliki možgani so sestavljeni iz dveh polobel (hemisfer) in diencefalona.
• Možgansko deblo vključuje mezencefalon, most in podaljšano hrbtenjačo, poleg tega pa še male možgane.
• Talamus v medmožganih sprejema čutilne signale.
• Hipotalamus uravnava številne telesne procese, vključno s temperaturo, krvnim tlakom, lakoto, žejo, spolnostjo, čustvovanjem in biološko uro.
• Epitalamus vsebuje češariko, ki izloča melatonin.

Možganski režnji in skorja

• Možgani so razdeljeni na čelni, temenski, zatilni in senčni reženj.
• Siva možganovina je prisotna na površini polobel (možganska skorja) in v notranjosti (bazalni gangliji).
• Skorja je nagubana in tvori gyrus.

Možganske ovojnice in hrbtenjača

– Hrbtenjača je kavdalna glede na možgansko deblo in prenaša informacije do in od organov, mišic in kože.

• Dorzalne in ventralne korenine se združujejo v spinalne živce.
• Gangliji dorzalne korenine vsebujejo telesa senzoričnih nevronov.
• Motorični živci v avtonomnem sistemu so lahko simpatični ali parasimpatični.

Nevroni: Značilnosti in funkcije

• Značilnost nevron je komunikacija med celicami z električnimi signali.
  • Akson je dolg izrastek.
  • Dendriti so številni izrastki iz some celice.
• Sinapse na dendritih (in some) sprejemajo signale z aksonov drugih nevronov.
• Nekateri nevroni nimajo dendritov, imajo malo sinaptičnih vhodov in veliko izhodov – visoka divergenca.
• Drugi imajo veliko dendritov z veliko vhodi – visoka konvergenca.

Vrste glije

• Celic glije je več kot nevronov.
• Ne izvajajo električne signalizacije in so odgovorne za zaščito.
• Astrociti vzdržujejo ravnovesje ionov, hranil, rastnih faktorjev, metabolitov, uravnavajo delovanje živčnih celic, prevajajo sinapse, uravnavajo razvoj živčevja, nekateri pa so matične celice.
• Oligodendrociti v osrednjem živčevju tvorijo mielinske ovoje okoli nekaterih aksonov, ki pospešujejo živčne impulze.
• Mikroglija izvira iz krvnih hematopoetskih celic in deluje imunsko kot makrofagi.
• Izlocajo vnetne dejavnike in odstranjujejo celične ostanke.

Ionski kanali in membranski potencial

• Aktivni transporterji in ionski kanali omogočajo prehod ionov čez membrane.
• Aktivni transporterji črpajo ione proti njihovemu koncentracijskemu gradientu.
• Ionski kanali omogočajo difuzijo ionov po njihovem koncentracijskem gradientu in so selektivno prepuščeni.
• Električni potenciali na membranah nastanejo zaradi:
  • Razlik v koncentraciji ionov znotraj in zunaj celice.
  • Selektivne prepustnosti membrane za različne ione.
• Nernstova enačba opisuje odnos med membranskim potencialom in koncentracijskim gradientom
• Mirovni membranski potencial in akcijski potencial nastaneta zaradi prevodnosti za več ionov.

Orjaški akson lignja

• Veliko znanja o membranskih prepustnostih in potencialih izvira iz poskusov na orjaških aksonih lignja.
• Debeli so do 1 mm, kar je 1000 več kot so debeli aksoni pri sesalcih.
• Zviševanje zunajcelične koncentracije kalijevih ionov povzroči manj negativen membranski potencial.
• Amplituda akcijskih potencialov je odvisna od zunajcelične koncentracije natrijevih ionov.
• Orjaški akson oživčuje mišice plašča, ki omogoča nenaden beg živali.
• Ligenj živi v morju in ima nekajkrat višje koncentracije ionov, saj ima morje višjo osmolarnost kot plazma sesalcev.

Akcijski potenciali

• Povezava se širi, ker depolarizacija aktivira kalijeve kanale.
• Presinaptični terminal je končni del presinaptičnega nevrona, znotraj pa je polno majhnih sinapse med nevroni.
• Verjetnost odpiranja natrijevega kanala je večja ob depolarizaciji.
• Ločevanje Na+ in K+ tokov s farmakološkimi učinkovinami. Oblivanje aksona s tetrodotoksinom zavre zgodnji tok, TEA pa kasni tok. Mielinizacija aksona povzroča hitrejše akcijske potenciale. Akcijski potenciali se po mieliniziranem aksonu prevajajo po podobnem načelu kot po nemieliniziranem, le da je prevajanje skokovito od zažemka do zažemka in zato hitrejše
• Multipla skleroza: napad imunskega sistema na protein kontaktin-2, ki je ob zažemkih

Sinaptični prenos informacije

• 100 milijard nevronov v možganih
• Vseh povezav je več kot 1014
• Vsaka povezava ni le stikalo, temveč procesor.
• Sinapse so lahko električne ali kemične.

Električna sinapsa

• Električne sinapse omogočajo prehod pasivnega električnega toka.
• Sestavljene so iz presinaptičnega dela in postsinaptičnega dela nevrona.
• V povezavi so presledkovni stiki.
• Električne sinapse prenašajo informacijo s prehodom ionov.
• Potencial za prehod ionov je običajno akcijski potencial na presinaptičnem nevronu.
• Prehod je lahko dvosmeren, glede na to, kateri od nevronov je prevajal akcijski potencial. Električne sinapse so zelo hitre
• Električne sinapse so pomembne tudi za sinhronizacijo nevronov, na primer nevroni v možganskem deblu, ki uravnavajo dihanje.

Kemična sinapsa

• Zivčni signali potujejo skozi receptorje od živčnih celic (nevnov) do telesa

1. Transmiter se sintetizira in shrani v mešičke
2. Akcijski potencial prispe do končiča.
3. Depolarizacija odpre kalcijeve kanale, kalcij vdre in sproži eksocitozo živčnega prenašalca
4. Živčni prenašalec se sprosti in veže na receptor.
5. Receptor je lahko hkrati ionski kanal, ki se odpre ali zapre.
6. Tokovi ionov povzročijo spremembe potenciala
7. Živčni prenašalci se razgradijo ali odstranijo.
8. Mešički se odcepljajo od membrane.

Od ligandov odvisni ionski kanali

• Ligand veže kanal in ga odpre

Receptorski proteini SNARP

• SNARP omogočajo premikanje proteinov

Botulizem in tetanus

• Obe sta posledici bakterjiske okužbe.
• Toksin botulin povzroči ohlapno paralizo, tetanospazmin pa spastično.
• receptorji živčnih prenašalcev
• Receptorji za živčne prenašalce so transmembranski proteini.
  • Na zunanji strani imajo vezavno mesto za živčne prenašalce.
• Prva skupina so tisti receptorji, ki so hkrati ionski kanali – ionotropni receptoriji

G protein

• G protein pomaga pri sinapsi med receptorji živcev.
• Drugi tip acetilholinskih receptorjev so muskarinski AChR

Sinteza in recikliranje GABA v glicina

• Glutamat se odlaga iz celic po sinapsi, več kot polovica sinaps pa je glutamatnih.
• Gama prenašalec v GABA receptorjih je GABA receptor

Antipsihotik oz. nevroleptik haloperidol

Namenjeno za zdravljenje in preprečevanje duševnih motenj

Kratek pregled nevrotransmiterjev in delovanja živčnega sistema. Raziskovanje vpliva zdravil, kot so GHB, kokain in antipsihotiki, na možgane. Obravnavane so tudi funkcije različnih delov možganov.