Układ nerwowy.
Pobudliwość jest to zdolność reagowania na bodźce w sposób zapewniający ciągłość procesów życiowych. Zdolnością tą w najwyższym stopniu obdarzony jest układ nerwowy, dzięki czemu zajmuje on w ustroju szczególne miejsce. Układ nerwowy utrzymuje łączność organizmu ze światem zewnętrznym. Łączność ta jest niezbędna dla życia, gdyż ze środowiska zewnętrznego ustrój czerpie substancje dla budowy własnego ciała i podtrzymania podstawowych procesów życiowych, jak również dlatego by uniknąć czynników tego środowiska zagrażających życiu.
Układ nerwowy integruje czynności poszczególnych narządów i układów narządów tworząc z organizmu jedną całość, której składniki harmonijnie ze sobą współpracują.
Czynności układu nerwowego można podzielić na dwie kategorie - jedna z nich, nastawiona na łączność ze światem zewnętrznym, odbiera zeń różnorodne informacje za pośrednictwem narządów zmysłów oraz zarządza aparatem ruchowym, umożliwiając poruszanie się w przestrzeni i reagowanie w sposób celowy na bodźce zewnętrzne; druga - polega na regulowaniu przemiany materii i czynności narządów wewnętrznych organizmu.
Czynnościami pierwszej kategorii zarządza układ nerwowy somatyczny ( soma - ciało), drugiej - układ nerwowy autonomiczny ( autos - sam + nomos - prawo, tj. samorządzący się), zwany także układem wegetatywnym. Działalność obu tych układów jest podporządkowana korze mózgowej.
Neuron.
Podstawowym elementem układu nerwowego jest komórka nerwowa z odchodzącymi od niej licznymi wypustkami. Ta komórka to neuron. Składa się on z bańkowatego ciała komórkowego, jądra, a w nim jąderka oraz innych organelli. Od tego ciała, na obwodzie, odchodzi szereg rozgałęziających się wypustek. Liczne krótkie wypustki tworzące drzewkowate rozgałęzienia nazywają się dendrytami. Jedna wypustka jest długa, pokryta zwykle tłuszczową jasna otoczką, tzw. osłonką mielinową, i nosi nazwę neurytu lub aksonu. Niekiedy aksony osiągają długość jednego metra.( rys. 194, str. 410)
Dendryt przewodzi impulsy z zewnątrz do komórki nerwowej, a neuryt z komórki nerwowej na zewnątrz. Dendryty i neuryty służą do komunikowania się ze sobą.
Głównym zadaniem neuronów jest przyjmowanie, przetwarzanie i przekazywanie informacji za pomocą bodźców elektrycznych. Każda komórka otrzymuje informacje od innych neuronów, bądź ze środowiska zewnętrznego przez wyspecjalizowane dendryty. Po przerobieniu ich przekazuje je dalej przez akson na zewnątrz. Przekazywane i przetwarzane w neuronach informacje są zakodowane w postaci sygnałów elektrycznych. Akson można porównać do kabla tworzącego pewien obwód elektryczny. Po dojściu do miejsca przeznaczenia akson dzieli się na liczne gałązki, które nawiązują kontakt z dendrytami lub bezpośrednio z ciałem komórkowym innego neuronu. W miejscu takiego kontaktu znajduje się specjalne urządzenie do przekazywania bodźców z jednego neuronu na drugi, zwane synapsą ( liczba synaps jest większa niż liczba komórek nerwowych, ponieważ komórki tworzą wiele kontaktów synaptycznych; synapsy łączą się nie tylko z komórkami układu nerwowego, ale także z komórkami układu mięśniowego i układu zmysłu).
Akson otacza osłonka mielinowa zbudowana z lipidów, które są dobrym izolatorem elektrycznym. Dzięki izolacji po obydwu stronach włókna nerwowego istnieje różnica potencjałów zwana potencjałem błonowym, gdyż wewnętrzne części komórki zawierają nadmiar anionów, natomiast zewnętrzne nadmiar kationów. Na wyrównanie tej różnicy potencjałów nie pozwala rozdzielająca błona je błona komórkowa, która działa jak izolator. Nie jest ona izolatorem absolutnym. Złożone zjawiska fizykochemiczne mogą powodować lokalne zmiany dla jonów i wynikające z tego wyrównanie potencjałów po obu stronach. Mówimy wtedy, że następuje w danym punkcie depolaryzacja neuronów (rys. 193, str. 409). Obie zmiany potencjału stanowią podstawę czynności komórkowo-nerwowych.
Przy depolaryzacji potencjał szybko narasta od wartości ujemnych w spoczynku do wartości dodatniej w stanie wzmożonym. Przesuwanie się wartości potencjału wywołanego przez jakiś bodziec stanowi istotę przekazywania informacji. Prędkość potencjału jest różna i waha się od 4 do 400 km/h. Najszybciej przewodzą potencjał włókna, które posiadają otoczkę mielinową. Potencjał przebywający drogę nie zanika i nie traci na sile. Dzieje się tak dlatego, że przewodzenie bodźców wiąże się ze zużyciem minimalnej energii z procesów biochemicznych.
Neurony muszą nie tylko przekazywać pobudzenie, ale także jego siłę. Natura rozwiązała to w ten sposób, iż siła bodźca zostaje przełożona na częstotliwość bodźca. Słabe bodźce wywołują impulsy o słabej częstotliwości kilka na 1s. Silne powodują powstanie impulsów o dużej częstotliwości kilkaset na 1s. W ten sposób ten sam rodzaj impulsu przekazywanego z różną częstotliwością dostarcza informacji zarówno o rodzaju sygnału jak i o jego sile. Akson neuronu przekazuje i odbiera bodźce nie stykając się bezpośrednio, istnieje między nimi mikroskopowa szczelina od 10 do 15 nm i bodziec ten pokonuje tą szczelinę za pośrednictwem specjalnego przenośnika chemicznego. Nadchodzący do synapsy potencjał czynnościowy powoduje uwalnianie się na zakończeniu aksonu minimalnej ilości odpowiedniej substancji chemicznej zwanej mediatorem. Ta substancja powoduje w błonie komórkowej sąsiedniej komórki stan pobudzenia lub hamowania, czyli zmniejszenia reaktywności. Proces ten możemy wyobrazić sobie w ten sposób, że nadchodzący do takiego neuronu bodziec wyzwala substancję chemiczną, która nie ułatwia, lecz odwrotnie utrudnia przechodzenie jonów sodu i potasu przez błonę komórkową. Typowy neuron pośredni otrzymuje bodźce zarówno od licznych neuronów pobudzających, jak i hamujących. Jego aktualny stan - pobudzenie lub hamowanie - zależy od wypadkowej wszystkich nadchodzących bodźców pobudzających lub hamujących.
Synapsy przewodzą sygnały w jednym kierunku - od synapsy do przewodu komórkowego. Działają jak zastawki. W układzie nerwowym pełnią rolę podobną do półprzewodników jak w układzie elektrycznym.
Do najważniejszych mediatorów należy zaliczyć:
- adrenalinę
- serotoninę
- acetylocholinę.
Mediatorami są także prawdopodobnie niektóre aminokwasy takie jak:
- kwas gamaaminomasłowy
- kwas glutaminowy
- glicyna.
Niektóre peptydy pełnią rolę neurohormonów, które wydzielają się z zakończeń nerwowych do krwi na odpowiednie gruczoły dokrewne. Należą tu działające na przysadkę hormony uwalniające, a także ADH i oksytocyna, które wytwarzane są w podgórzu, a przechowywane w przysadce mózgowej. W mózgu jest liczna grupa peptydów, która moduluje aktywność neuronów. Należy do niej endorfina - substancja, która wiąże się z receptorami błony komórkowej. Substancja ta działa podobnie jak morfina.
Układ nerwowy zbudowany jest z olbrzymiej ilości neuronów - liczbę tą szacuje się na ok. 30 mld. Pod względem czynnościowym neurony dzielą się na czuciowe (możemy nazwać urządzeniami wejściowymi - prowadzą podniety z obwodu do mózgu), ruchowe ( natomiast urządzeniami wyjściowymi - prowadzą podniety z mózgu do mięśni) i pośrednie (prowadzą podniety do gruczołów; są to gruczoły wydzielnicze).