Układ nerwowy

1 . Główne funkcje:

• Odbieranie, przekazywanie i analizowanie bodźców ze świata zewnętrznego

• integracja poszczególnych części ciała

• wraz z układem hormonalnym – zachowanie homeostazy (kontrola i koordynacja)

• Tkanka nerwowa

Jej zasadniczym składnikiem są wysoko wyspecjalizowane komórki – neurocyty, (powstałe z

ektodermy), które łącząc się ze sobą wypustkami, tworzą zintegrowaną sied, obejmującą swoim

zasięgiem cały organizm.

• Komórki glejowe

Zalicza się do nich m.in. lemocyty i astrocyty. Wydzielają one czynniki wzrostowe i pełnią funkcje

podporowe dla neuronów. Wspierają je metabolicznie i wycofują z płynu komórkowego nadmiar

jonów i transmiterów, które mogłyby zakłócid ich czynnośd. Usuwają tez uszkodzone i martwe

komórki nerwowe. Wyściełają komory mózgu, uczestnicząc w wymianie różnych substancji

między płynami mózgowe-rdzeniowym a tkankowym mózgu. Stopki astrocytów uszczelniają

naczynia włosowate, są więc ważnym elementem bariery krew-mózg. Lemocyty zaś tworzą

osłonkę mielinową, stanowiącą izolację elektryczną aksonów bardzo wielu neuronów. W

odróżnieniu od neuronów komórki glejowe zachowują zdolnośd do podziałów w ciągu całego

życia.

• Neurony

Zasadniczą jednostką strukturalno – czynnościową tkanki nerwowej jest neuron. Tworzy

go komórka nerwowa wraz z wypustkami. Zasadnicze części neuronu to:

• Cytoplazma otaczająca jądro neurocytu, czyli perykarion

• Wypustki protoplazmatyczne (dendryty), w liczbie jedna lub więcej – odbierają

bodźce ze środowiska albo od innej komórki

• Wypustka osiowa (akson / neuryt); zwykle pojedyncza, na koocu często

rozgałęziona – rozprowadza albo przewodzi impuls z okolicy dendrytycznej.

Wewnątrz centralnego systemu nerwowego akson jest otoczony przez

nienerwowe komórki, zwane glejowymi, a poza centralnym układem nerwowym

jest otoczony komórkami Schwanna. Akson kooczy się przy efektorze,

telodendronem.

WAŻNE! Neurony mają dobrze rozwinięte retikulum szorstkie ---> wysokie tempo

metabolizmu.

Na podstawie spełnianych funkcji neurony dzielimy na:

• Czuciowe (wstępujące) – są albo receptorami, albo łącznikami receptorów, które przewodzą

informacje do centralnego układu nerwowego;

• Ruchowe (zstępujące) – przewodzą informacje z centralnego układu nerwowego do

efektorów (mięśni, gruczołów, narządów elektrycznych, narządów świetlnych);

• Pośredniczące – łączą dwa lub więcej neuronów, leżą zwykle całe wewnątrz centralnego

układu nerwowego.

Neurony, ze względu na liczbę wypustek nerwowych dzielimy na:

1. Neurony jednobiegunowe (unipolarne) – to komórki posiadające jedną wypustkę,

występują w :

• życiu zarodkowym organizmów

• w jądrach podwzgórza (u organizmów dojrzałych) .

2. Neurony dwubiegunowe (bipolarne) – to komórki nerwowe z dwoma wypustkami – jedna

wypustka jest aksonem , a druga dendrytem. Występują w:

• siatkówce oka.

3. Neurony wielobiegunowe (multipolarne) – to komórki posiadające dużą liczbę wypustek –

jedna jest aksonem a pozostałe to dendryty. Występują w :

• zwojach nerwowych współczulnych

• tworzą przede wszystkim ośrodkowy układ nerwowy.

Ryc. 1

Ciała komórek nerwowych są zwykle zgrupowane razem w skupienia zwane zwojami. Zwój to

zbiór ciał komórek nerwowych i neuronów pośredniczących. Mózg zwierząt ma budowę

wielozwojową.

W OUN (ośrodkowym układzie nerwowym) zwierząt, częśd komórkowa neuronów i częśd

włóknista są rozdzielone. U kręgowców istota szara zawiera ciała komórek, a istota biała składa się z

dendrytów i aksonów, wraz z osłonkami. Korę pni nerwowych bezkręgowców stanowią wyłącznie

ciała komórek, podczas gdy wnętrze składa się z włókien.

W skład neuronów wchodzą: jądro komórkowe, cytoplazma i błona komórkowa. Akson jest

owinięty neurylemą, zbudowaną z komórek Schwanna. Komórki te przechodzą z mezenchymy,

układają się wzdłuż neurytów i owijają je. Na niektórych neurytach komórka Schwanna odkłada

spiralne fałdy, które są tłuszczowym materiałem izolującym, zwanym mieliną. Aksony leżące

wewnątrz mózgu i rdzenia kręgowego (u kręgowców) nie mają neurylemy, a ich mielina jest

zastąpiona przez komórki towarzyszące (satelity). Główną funkcją osłonki mielinowej jest

zapewnienie specjalnego rodzaju przewodnictwa nerwowego.

Ryc. 2

• Synapsy

Synapsa jest okolicą, gdzie jedna komórka – presynaptyczna – wchodzi w bardziej lub mniej ścisłe

połączenie z drugą komórką – postsynaptyczną, na którą oddziaływuje. W układzie nerwowym

kręgowców istnieje wiele synaps pomiędzy telodendronami aksonów i ciałem komórki neuronu

postsynaptycznego. Większośd synaps bezkręgowców występuje pomiędzy telodendronami i

rozgałęzieniami dendrytu. Większośd synaps przewodzi impulsy tylko w jednym kierunku, np. z

komórek pre – do postsynaptycznych. Okolica synaptyczna aksonu presynaptycznego kręgowców jest

wypełniona małymi, okrągłymi ciałkami, pęcherzykami synaptycznymi. Pęcherzyki te wydzielają

neurotransmitery do szczeliny synaptycznej. Stan pobudzenia jest przenoszony tylko w jednym

kierunku: w neuronach czuciowych z organu czuciowego do rdzenia kręgowego i mózgu. Natomiast w

neuronach ruchowych z mózgu i rdzenia kręgowego do mięśni i gruczołów.

Podział synaps:

• Ze względu na sposób przekazywania impulsu:

• Chemiczna – przekaz sygnału odbywa się za pośrednictwem substancji chemicznej.

Taka synapsa jest jednokierunkowa, znużalna, opóźniająca i najpowszechniejsza w

organizmie.

• Elektryczna – fala depolaryzacyjna przeskakuje szczelinę synaptyczną (bardzo wąską),

w postaci łuku elektrycznego. Ten rodzaj synapsy jest symetryczny, nieznużalny i

nieopóźniany.

Ryc. 3

• Potencjał czynnościowy

We wszystkich komórkach istnieje zróżnicowanie potencjału elektrycznego pomiędzy

wnętrzem komórki, a jej powierzchnią zewnętrzną. Różnica potencjału w neuronie wynosi ok. 60mV

(potencjał wewnątrz jest ujemny). Ta różnica potencjałów nazywa się potencjałem

spoczynkowym(niepodrażniony neuron = spolaryzowany) . Jeżeli neuron jest drażniony (elektrycznie,

przez nacisk lub uszkodzenie), następuje zmiana potencjału spoczynkowego. Następuje wtedy

depolaryzacja. Miejscowy stan depolaryzacji, potencjał generujący, jest punktem wyjściowym

impulsu nerwowego. Jest to potencjał lokalny, bardzo wolny. Jeżeli nie osiągnął on wartości

krytycznej, zjawiska wyrównawcze w neuronie idące w kierunku repolaryzacji spowodują wolny zanik

różnic potencjału i żaden impuls nie będzie przewodzony wzdłuż nerwu. Jeżeli jednak depolaryzacja

osiągnie wartośd krytyczną w wystarczająco krótkim czasie, podrażni on akson. W konsekwencji,

płynie prąd z dwóch miejsc nieaktywnych do punktu depolaryzacji. Dwa spolaryzowane obszary

stymulują nieaktywne miejsca do nich przyległe i w ten sposób tworzą reakcję łaocuchową.

Samogenerująca się fala depolaryzacji wędruje wzdłuż neuronu. Przenoszona depolaryzacja jest

potencjałem czynnościowym. Rozprzestrzenia się on szybko i wzbudzany jest według zasady

„wszystko albo nic” (pojawia się przy maksimum napięcia albo nie pojawia się wcale). Następuje

potem okres refrakcji bezwzględnej, aby mógł powstad następny potencjał. W obrębie neuronu

potencjał czynnościowy może rozprzestrzeniad się w różnych kierunkach od punktu powstania, ale

typowy jest kierunek od dendrytu do ciała komórki i od ciała komórki do aksonu.

Ryc. 4

• Teoria membranowa przewodzenia nerwowego

Zgodnie z tą teorią zjawiska elektryczne w włóknie nerwowym zachodzą dzięki selektywnej

przepuszczalności błony komórkowej nerwowej dla jonów sodu i potasu, a przepuszczalnośd tę

reguluje pole elektryczne powstałe po obu stronach błony. Współdziałanie tych dwóch czynników

wymaga wymaga przekroczenia pewnego progu krytycznego, by wystąpiło pobudzenie. Pobudzenie

jest regeneracyjnym uwolnieniem energii elektrycznej z błony nerwowej, a rozprzestrzenienie się tej

zmiany wzdłuż włókna stanowi krótki bodziec elektryczny typu "wszystko albo nic", nazywany

potencjałem czynnościowym.

Neuron w stanie spoczynkowym jest długą cylindryczną rurą, której błona plazmatyczna

rozdziela dwa roztwory o różnym składzie chemicznym, pomimo iż mają one takie samo stężenie

jonów. W ośrodku zewnętrznym przeważają jony sodu i chloru, a wewnątrz komórki występują

głównie jony potasu. Jony potasu i chloru dyfundują stosunkowo swobodnie poprzez błonę,

natomiast przepuszczalnośd dla jonów sodu jest niska. Na wewnętrznej stronie błony kumulują się

ładunki ujemne. Stan równowagi jonowej utrzymuje pompa sodowa - układ enzymatyczny, który

aktywnie przemieszcza jony sodu z wnętrza na zewnątrz komórki, a więc przeciwko gradientowi

stężeo i gradientowi elektrycznemu. Pompa sodowa wymaga dopływu energii w postaci ATP, którego

źródłem są procesy metaboliczne nerwowej.

Chociaż przepuszczalnośd błony jest bardzo mała dla jonów sodu przy zwykłym napięciu

spoczynkowym, to wzrasta ona ze spadkiem potencjału elektrycznego błony. Pozwala to a

przenikanie jonów sodu, zgodnie z potencjałem elektrochemicznym, do środowiska o niższym ich

stężeniu (do wnętrza komórki). To z kolei obniża potencjał elektryczny błony względem sodu.

Wniknięcie jonów sodu obniża potencjał błonowy do zera, a nawet poniżej. Po upływie 1 lub 2 ms

zmniejsza się przepuszczalnośd błony dla sodu i rozpoczyna się wpływ potasu. To wywołuje

przywrócenie potencjału spoczynkowego przez repolaryzację błony. Gdy błona zostanie całkowicie

zrepolaryzowana, jej przepuszczalnośd powraca do normy, a nadmiar Na, który wniknął w czasie tego

procesu do komórki, zostaje stopniowo usuwany przy pomocy pompy sodowej. Po rozprzestrzenieniu

się każdego bodźca następuje okres braku pobudliwości, okres refrakcji bezwzględnej, w czasie

którego włókno nie może przewodzid następnego bodźca.

Ryc. 5

• Wpływ substancj chemicznych na działanie synaps

W zależnościod rodzaju uwalnianego neuroprzekaźnika synapsy obwodowego układu

nerwowego dzieli się na: cholinergiczne (uwalniające acetylocholinę) i adrenergiczne

(wydzielające adrenalinę lub noradrenalinę). Efekt wywoływany przez te neuroprzekaźniki zależy

od rodzaju receptorówznajdujących się w błonie części postsynaptycznej. Leki lubinne związki

chemiczne, np. nikotyna czy muskaryna, oddziałują na układ nerwowy przez naśladowanie

(agoniści) lub blokowanie (antagoniści) działania neuroprzekaźników w synapsach.

Acetylocholina jest środkiem pobudzającym, wywołującym lokalną depolaryzację błony

komórki mięśniowej. Stymuluje ona powstawanie impulsów w błonie i powoduje kurczenie się

włókna mięśniowego.

Mechanizm potencjału czynnościowego

- 100

- 50

0

mV

Czas

Na +

Na +

Na +

Ryc. 6 Na +

• Opóźnienie synaptyczne

Opóźnienia synaptyczne są bardzo ważne przy określaniu drogi impulsu w ukłądzie

nerwowym oraz reakcji organizmuna specyficzne podniety. Nasze narządy zmysłowe otrzymują

nieprzerwany strumieo podniet, ale selektywnośd opóźnienia synaptycznego zapobiega

niekontrolowanym akcjom mięśni i gruczołów. Opóźnienie synaptyczne polega na tym, że dyfuzja

mediatorów w szczelinie synaptycznej jest bardzo wolna w porównaniu z falą depolaryzacyjną.

• Ewolucja układu nerwowego bezkręgowców

Ewolucyjne kształtowanie się układu nerwowego było związane z powstaniem organizmów

tkankowych, a następnie ze zmianą symetrii ciała z promienistej na dwuboczną (bilateralną)

oraz ze wzrostem aktywności zwierząt. U pierwotnych zwierząt tkankowych wyspecjalizowały

się komórki zdolne do odbierania, przewodzenia i reagowania na bodźce. Wyrazem

przystosowania do pełnienia takiej roli są wypustki komórek nerwowych i ich łącznie się

między sobą oraz tworzenie połączeo innymi częściami ciała. O układzie nerwowym możemy

mówid dopiero u zwierząt tkankowych. U nich wykształciły się dwie formy tego układu:

siatkowaty i centralizujący się.

I. PARZYDEŁKOWCE

Układ nerwowy siatkowaty: rozproszony, dyfuzyjny, rozmieszczony równomiernie, bez centrów,

komórki receptorowe między komórkami nabłonkowo - mięśniowymi, brak wyspecjalizowanych

receptorów. U meduzy zaczyna suę centralizacja, przejście do lokomocji wymusza zdolnośd do

koordynacji --> zwiększona specjalizacja - dookoła parasola łaocuszek z ropaliami, każde ropalium ma

plamkę oczną i statocystę.

Komplikwanie się układu nerwowego polega na zwiększaniu różnorodności komórek nerwowych i

złożoności ich budowy. Zwiększa się też złożonośd wzajemnego rozmieszczenia neuronów, głównie

ich związków między sobą, jak też z receptorami i efektorami.

Ryc. 7

II. PŁAZIOCE I NICIENIE

Układ centralizujący się. Występują pnie nerwowe połączone spoidłami i parzysty zwój głowowy ("mózg").

III. PIERŚCIENICE

Układ drabinkowy (po 2 zwoje w każdym segmencie) i scentralizowany: duży parzysty zwój nadgardzielowy

• obrączka okołogardzielowa

• parzysty zwój podgardzielowy

• pnie nerwowe ze zwojami segmentalnymi

IV. STAWONOGI

Układ drabinkowy lub łaocuszkowy (po 1 zwoju w każdym segmencie), 3 pęcherzykowy "mózg" . Specjalizacja u owadów związana z opanowaniem środowiska powietrznego. "Mózg" to zwoje nad- i podprzełykowe o krótkich połączeniach. Owady uczą się, rozróżniają i pamiętają; posiadają wyspecjalizowane receptory.

V. MIĘCZAKI

Brak ośrodków nadrzędnych, trzy części leżącena różnych poziomach: każda częśd złóżona z pierścienia okołogębowego i promieniście rozchodzącyh się pięciu pni nerwowych.

VI. SZKARŁUPNIE

Układ bardzo uproszczony.

VII. LANCETNIK

Cewa nerwowa ektodermalna położona grzbietowo z lokalnym rozszerzeniem - pojedynczy pęcherzyk przedni.

VIII. MINOGI I ŚLUZICE

Obecnośd płatów węchowych. Słabo rozwinięte wzgórze spowodowane brakiem zachowao plastycznych. Zachowania są zależne od podwzgórza. Dobrze rozwinięte śródmózgowie ze zmysłem wzroku. Móżdżek słabo wykształcony.

___________________________________________________________________________

Wraz z doskonaleniem się budowy układu nerwowego następował rozwój receptorów i efektorów. Im bardziej złożony i doskonały układ nerwowy, tym bardziej złożone i różnorodne reakcje

organizmów na bodźce. Komplikacji towarzyszy powstawanie rozmaitych struktur ochronnych, wzmacniających i innych przystosowao usprawniających pracę układu nerwowego.

• Ewolucja układu nerwowego u kręgowców

I. BEZŻUCHWOWCE

• mózg: mały, poszczególne części ułożone liniowo

• kresomózgowie - największa częśd mózgu: duze opuszki węchowe, zawiązki prymitywnej formy kory nerwowej

• śródmózgowie - słabo rozwinięte (podrzędna rola narządu wzroku)

• móżdżek - niewielki fałd prostopadły do osi mózgowia (słabe możliwości ruchowe)

• rdzeo przedłużony (ośrodki najważniejszych funkcji życiowych i czucia skórnego)

• 10 par nerwów czaszkowych wychodzących z mózgowia

II. RYBY

• mózg niewielki, lepiej rozwinięty niż u bezżuchwowców; układ liniowy wszystkich części mózgowia, a ich rozwój uzależniony od dominującego zmysłu:

a. u chrzęstnych posługujących się węchem - małe śródmózgowie, rozwinięte węchomózgowie, kresomózgowie z opuszkami węchowymi podzielone na dwie małe półkule

b. u ryb kostnych posługujących się wzrokiem - większe śródmózgowie i kresomózgowie, lecz mniejsze opuszki węchowe

• w kresomózgowiu - pierwotne formy kory nerwowej i ośrodki kojarzeniowe

• móżdżek pokryty korą móżdżku, wykształcony w zależności od środowiska i sposobu poruszania się

• rdzeo przedłużony - dośd duży (m.in. ze względu na rozwinięte czucie skórne)

• zmysły: węch, smak, wzrok, słuch, możliwośd wydawania dźwięków przez niektóre ryby, linia naboczna

III. PŁAZY

• mózg pięcioczęściowy (układ liniowy)

• rdzeo przedłużony zawiera ośrodki oddychania, kontroli pracy serca; największa częśd mózgu

• kresomózgowie nieco lepiej rozwinięte niż u ryb

• w międzymózgowiu szyszynka ( u współczesnych brak oka ciemnieniowego)

• spore śródmózgowie z ośrodkami wzroku

• móżdżek mały i wąski (prosta lokomocja)

• od mózgowia odchodzi 10par nerwów czaszkowych

IV. GADY

• mózgowie niewielkie w porównaniu z masą ciała, ale budowa i funkcje bardziej skomplikowane niż u płazów; wyraźnie większa zdolnośd uczenia się i zapamiętywania

• dwie półkule kresomózgowia zachodzące na międzymózgowie (częściowa utrata linowego ułożenia elementów mózgowia); zaczątki kory nowej zawierającej ośrodki kojarzeniowe

• śródmózgowie dobrze rozwinięte, zapewnia dobry wzrok

• stopieo rozwoju móżdżku zależy od aktywności ruchowej - najlepiej rozwinięty móżdżek mają żółwie morskie i krokodyle

• esowate wygięcie rdzenia przedłużonego charakterystyczne dla owodniowców

• od mózgowia odchodzi 12 par nerwów czaszkowych

V. PTAKI

• wyraźnie wyższa względna masa mózgowia (w porównaniu z gadami)

• kresomózgowie silnie rozwinięte, gładkie półkule

• zatracenie liniowego układu części mózgowia

• móżdzek silnie rozwinięty, obficie pofałdowany, zawierający ośrodki równowagi i koordynacji ruchów

• esowate wygięcie rdzenia przedłużonego; 12 par nerwów czaszkowych

• jedna kostka słuchowa w uchu środkowym (znakomity słuch)

• słabo rozwinięty węch

VI. SSAKI

• ośrodkowy układ nerwowy o planie budowy mózgowia jak u innych owodniowców

• bardzo duże kresomózgowie; półkule mózgowe pokryte pofałdowaną korą mózgową zbudowaną głównie z istoty szarej (kory nowej)

• w związku z przejmowaniem przez ośrodki płatów potylicznych półkul mózgowych funkcji wzrokowych śródmózgowie jest małe

• bardzo duży móżdzek

• półkule móżdżku pokryte są korą móżdżku (bardzo sprawna koordynacja ruchu)

BUDOWA UKŁADU NERWOWEGO CZŁOWIEKA

Ryc. 8

Ośrodkowy układ nerwowy składa się z mózgowia oraz rdzenia kręgowego. Mózgowie ma hierarchiczną strukturę i składa się z kilku połączonych ze sobą, osłoniętych czaszką części: kresomózgowia, międzymózgowia, śródmózgowia, tyłomózgowia i rdzenia przedłużonego. Rdzeo kręgowy ma kształt walcai jest złożony z tkanki nerwowej. Przekazuje impulsy nerwowe z oraz do mózgowia, kontroluje także odruchy własne.

Obwodowy układ nerwowy składa się z 12 par nerwów czaszkowych odchodzących od mózgowia, 31 par nerwów rdzeniowych odchodzących od rdzenia kręgowego oraz tzw. zwojów nerwowych będących niewielkimi skupieniami ciał neuronów poza ośrodkowym układem nerwowym. W zwojach odbywa się obróbka informacji, które docierają do organizmu ze środowiska. Nerwy obwodowe zapewniają szybkie przewodzenie impulsów nerwowych z zakooczeo nerwowych, czyli odbierających bodźce receptorów do ośrodków nerwowychoraz przewodzenie impulsów z tych ośrodków do narządów wykonawczych, czyli ekektorów.

Somatyczny układ nerwowy odbiera informacje ze środowiska zewnętznego oraz reguluje i koordynuje pracę aparatu ruchowego. Układ ten kieruje głównieświadomymi ruchami organizmu.

Autonomiczny układ nerwowy, inaczej wegetatywny, reguluje funkcjonowanie narządów wewnętrznychpracujących bez udziału świadomości, np. pracę mięśni gładkich, mięśnia sercowego, gruczołów. Układten jest odpowiedzialny za niezmiennośd środowiska wewnętrznego organizmu.

• Ośrodkowy układ nerwowy

Pełni nadrzędne funkcje kontrolne względem pozostałych elementów układu nerwowego. Jest on ostatecznym odbiorcą wszystkich impulsów nerwowych pochodzących z wnętrza organizmui środowiska zewnętrznego. Mózgowie jest jednym z większym narządów ciała ludzkiego, u dorosłego człowieka waży około 1350 g. Delikatną tkankę mózgową chronią przed uszkodzeniem kości czaszki. Dodatkowo zarówno mózgowie, jak i rdzeo kręgowy są osłonięte trzema błonami nazywanymi oponami.

Ryc. 9

Kresomózgowie jest największą częścią mózgu. Składa się z dwóch półkul pokrytych korą mózgową, czyli silnie pofałdowaną istotą szarą. Półkule są ze sobą połączone trzema włóknami istoty białej tzw. spoidłai, z których największym jest ciało modzelowate (spoidło wielkie mózgu).

Międzymózgowie to stosunkowo niewielki odcinek mózgowia, w którym znajdują się ośrodki kontrolujące pracę autonomicznego układu nerwowego i hormonalnego. Najważniejszymi strukturami międzymózgowia są:

• szyszynka - niewielki gruczoł produkujący tzw. hormon snu, czyli melatoninę, która reguluje dobowy rytm organizmu, a także hamuje wydzielanie hormonów gonadotropowych, zapobiegając przedwczesnemu dojrzewaniu płciowemu.

• wzgórze- parzysta struktura mająca połączenia z pozostałymi częściami ośrodkowego układu nerwowego. Jest przekaźnikiem impulsów nerwowych niemal we wszystkich drogach czuciowych.

• podwzgórze - obejmuje ośrodki czynności niezależnych od woli, jak ośrodki termoregulacji, sytości i głodu, pragnienia, ośrodki kontrolujące poziom cukrów, aminokwasów i jonów we krwi. W nim też są zlokalizowane ośrodkimotywacyjne, które umożliwiają człowiekowi zaspokajanie popędów. Neurony podwzgórza wydzielają hormony regulujące skurcze mięśni gładkich narządów rozrodczych obu płci, pracę nerek i przysadki.

• przysadka - gruczoł wytwarzający m.in. hormony, które pobudzają inne gruczoły do wydzielania własnych hormonów.

Śródmózgowie to częśd mózgowia, w której znajdują się m.in. ośrodki reakcji słuchowych i wzrokowych, takich jak ruchy powiek czy zmiana średnicy źrenicy.

Tyłomózgowie leży za śródmózgowiem. W skład tyłomózgowia wchodzą:

• móżdżek - składa się z dwóch półkul i części środkowej. Wierzchnią warstwę móżdżku stanowi pofałdowana istota szara, a spodnią - istota biała. W móżdżku znajdują się ośrodki nerwowe kontrolujące stan napięcia mięśni i koordynujące ruchy ciała, jego postawę oraz równowagę. Móżdżek łączy się z innymi częściami mózgowia przez tzw. konary móżdzku.

• most - obejmuje liczne drogi nerwowe, zwoje dróg ruchowych i czuciowych powiązanych z mózgiem i móżdżkiem, m.in. zwoje nerwów czaszkowych.

• rdzeo przedłużony - łączy się bezpośrenio z rdzeniem kręgowym. Znajdują się w nim skupienia istoty szarej stanowiące ośrodki nerwowe, które regulują podstawowe czynności fizjologiczne, m.in. pracę serca, wentylacjępłuc, połykanie, odruch ssania, odruchy obronne (np. kaszel, kichanie, mruganie powiek).

Komory to jamy mózgowia i rdzenia przedłużonego, wypełnione płynem mózgowo-rdzeniowym. W obrębie kresomózgowia znajdują się parzyste komory boczne, które łączą się z pojedynczą komorą międzymózgowia. Wewnątrz śródmózgowia biegnie kanał nazywany wodociągiem mózgu, który łączy się z komorą zlokalizowaną w rdzeniu przedłużonym. Ta komora jest z kolei połączona z kanałem środkowym rdzenia kręgowego.

Opony ośrodkowego układu nerwowego

Opona twarda to mocna włóknita błona zewnętrzna. Składa się z dwóch warstw: bogato unaczynionej i unerwionej warstwy zewnętrznej oraz warstwy wewnętrznej. Opona ta wyścieła jamę czaszki i kanał kostny utworzony przez kręgi.

Opona pajęcza to delikatna opona śrdkowa.

Opona miękka to dwuwarstwowa, silnie unaczyniona błona, która bezpośrednio przylega do powierzchni mózgowia i rdzenia kręgowego. Wnika ona we wszystkie zagłębienia, szczeliny i bruzdy kory mózgowej. Ściany tętnic i żył obecnychw oponie miękkiej stanowią tzw. barierę krew - mózg, przez którą mogą przenikad tylko niektóre substancje, m.in. tlen, woda czy glukoza (do neuronów zlokalizowanych w mózgu nie docierają znajdujące się we krwi szkodliwe dla organizmu substancje oraz takie, które zakłócają przekazywanie impulsów nerwowych z komórki do komórki).

Płyn mózgowo - rdzeniowy wypełnia jamę podpajęczą, tj. przestrzeo między oponą pajęczą a oponą miękką. Płyn znajduje się też w wolnych przestrzeniach mózgu, w tzw. komorach. Płyn mózgowo - rdzeniowy jest bezbarwną cieczą o składzie podobnym do składu osocza krwi. Zawiera on znaczne ilości NaCl, niewielkie ilości glukozy i białka oraz śladowe ilości składników morfotycznych krwi, głównie limfocytów i monocytów. Płyn amortyzuje wstrząsy i pośredniczy w wymianie substancji między tkanką nerwową a krwią.

Rozmieszczenie ośrodków w korze mózgowej

Na powierzchni kory mózgowej można wyróżnid fałdy, czyli zakręty, poodzielane bruzdami. Głębokie bruzdy dzielą korę mózgową każdej z półkul na cztery płaty: czołowy, ciemieniowy, skroniowy i potyliczny. W każdym z nich są zlokalizowane neurony wespecjalizowane w odbiorze określonych bodźców. Neurony te grupują się w tzw. ośrodki funkcjonalne kory, zas grupy osrodków skupiają się w pola kojarzeniowe odpowiedzialne za wyższe czynności nerwowe (mowa, pamięd, świadomośd).

Ryc. 10

Ośrodek czucia odbiera sygnały z receptorów znajdujących się w skórze, mięśniach oraz wewnątrz organizmu. Informacje czuciowe z receptorów zlokalizowanych po jednej stronie ciała przechodzą na przeciwną stronę kory mózgowej, gdzie wytwarzane są wrażenia świadome. Rozmiar obszaru czuciowego dla poszczególnych części ciała zależy od liczby receptorów w tej części ciała.

Ośrodek wzroku znajduje się wewnątrz płata potylicznego. Odbiera, interpretuje oraz ocenia bodżce wzrokowe. Każde oko ma osobne pole widzenia i z każdego z nich sygnały do mózgu są wysyłane oddzielnie. Dopiero ośrodek wzroku łączy oba obrazy w jeden.

Ośrodek motoryczny (ruchu) kontroluje ruchy mięśni. Stymulacja punktu po jednej stronie osrodka motorycznego pwoduje skurcz mięśnia po przeciwnej stronie ciała.

Ośrodek kojarzeniowy odpowiada za kojarzenie, koncentrację, kontrolę osobowości i procesy myślowe.

Ośrodek smakowy interpretuje doznania związane ze smakiem.

Ośrodek mowy można podzielid na motoryczny obszar mowy (obszar Broca) odpowiedzialny za mówienie i czuciowy obszar mowy (obszar Wernickiego) odpowiedzialny za rozpoznawanie słyszanych słów i ich rozumienie.

Ośrodek słuchowy interpretuje podstawowe cechy oraz znaczenie dzwięków.

Budowa i czynności rdzenia kręgowego

Rdzeo kręgowy znajduje się w kanale kręgowym utworzonym przez kręgi. Ciągnie się od rdzenia przedłużonego do drugiego kręgu lędźwiowego. Rdzeo jest podzielony na tzw. segmenty: 8 szyjnych, 12 piersiowych, 5 lędźwiowych, 5 krzyżowych i 1 guziczny. Od każdego segmentu odchodzi para nerwów rdzeniowych, które opuszczają kanał kręgowy przez otwory międzykręgowe. Rdzeo kręgowy zapewnia komunikację między mózgowiem a obwodowym układem nerwowym, umożliwia też reakcje odruchowe. Na przekroju poprzecznym rdzenia jest widoczny charakterystyczny układ istoty szarej, która przybiera kształt litery H. Pozostałą przestrzeo wypełnia istota biała. W obrębie istoty szarej wyróżnia się tzw. korzenie brzuszne (przednie) praz korzenie grzbietowe (tylne), które łączą się i tworzą nerwy rdzeniowe.

Ryc. 11

Odruchy nerwowe

Odruch jest automatyczną powtarzalną odpowiedzią na bodziec, powstającą bez udziału świadomości. Do powstania odruchy niezbędny jest łuk odruchowy, tj. zespół pięciu elementów: receptora, drogi nerwowej czuciowej, ośrodka nerwowego, drogi nerwowej ruchowej oraz efektora. Odruchy dzieli się na bezwarunkowe (wrodzone, gatunkowe) oraz warunkowe (nabyte, osobnicze).

• Łuk odruchowy

Ryc. 12

W powstawaniu odruchów bezwarunkowych uczestniczą ośrodki rdzenia kręgowego oraz ośrodki mózgowia położone poza obszarem kresomózgowia. Odruchy te są charakterystyczne dla wszystkich przedstawicieli danego gatunku i dziedziczone przez pokolenia potomne. Przykładami bezwarunkowych reakcji odruchowych są np. odruch kolanowy, ssania, wymiotmy czy odruch cofania pod wpływem bólu.

Przykłady odruchów bezwarunkowych

• odruch akomodacji oka

• odruch krztuśny

• odruch nurkowania

• odruch przedsionkowo-oczny

• odruch ścięgna Achillesa

• odruch rzepkowy, inaczej odruch kolanowy

• odruch źreniczny

• odruch wymiotny

Odruch warunkowy – nabyta reakcja organizmu. Odruch warunkowy klasyczny powstaje podczas życia osobnika na bazie odruchu bezwarunkowego. Występuje dopiero po analizie danego bodźca przez ośrodek kojarzenia w mózgowiu, głównie w pniu mózgu. Powstawanie odruchów warunkowych wynika z powtarzalności pewnych sytuacji oraz integracyjnej funkcji mózgowia, które korzystając z danych przekazywanych przez różne zmysły może postrzegad otoczenie wieloaspektowo. Wprawdzie bodźcem powodującym wydzielanie śliny jest obecnośd w pysku pokarmu, lecz podczas jedzenia pies widzi otoczenie, widzi pokarm (jego formę), czuje zapach i rejestruje wiele innych cech sytuacji. Każdy z tych elementów może stad się bodźcem warunkowym i wywoływad ślinienie, o ile pies będzie głodny.

Schemat powstawania klasycznego odruchu warunkowego

• Stan pierwotny. Odruch warunkowy powstaje na bazie odruchu bezwarunkowego.

• Bodźcem pierwotnym (bezwarunkowym) jest kontakt pokarmu ze śluzówką jamy gębowej → bezwarunkowa reakcja wydzielania śliny

• Powstawanie klasycznego odruchu warunkowego

1 etap. Bodziec bezwarunkowy (pokarm) + bodziec obojętny np. dzwonek → wydzielanie śliny. Niniejsza sytuacja zostaje wielokrotnie powtórzona. 2 etap. Dzwonek - dotychczasowy bodziec obojętny, towarzyszący karmieniu → wydzielanie śliny Dzwonek nabył właściwości bodźca bezwarunkowego mimo że w niczym nie przypomina pokarmu.

• Receptor

Receptory to struktury nerwowe (narząd zmysłowy), w którym dochodzi do przekształcenia energii działającego bodźca na impulsy nerwowe.

Receptor odbiera bodziec, który wywołuje impuls nerwowy, neuron czuciowy przewodzi impuls z receptora do odpowiedniego ośrodka nerwowego w mózgu lub rdzeniu kręgowym. W ośrodku nerwowym impuls zostaje odpowiednio przetworzony i zmodyfikowany, a następnie przewodzony przez neuron ruchowy do efektora, którym jest najczęściej mięsieo lub gruczoł, w którym impuls nerwowy wywołuje pobudzenie i reakcję lub czynnośd właściwą dla danego odruchu.

Zatem pobudzenie, które jest impulsem elektrycznym powstającym w receptorze przenoszone jest nerwami czuciowymi (dzięki rozprzestrzenianiu się fali depolaryzacji w neuronach) do ośrodkowego układu nerwowego ( z reguły rdzenia kręgowego), a z kolei nerwami ruchowymi i autonomicznymi (autonomiczny układ nerwowy) - do efektorów (np. do mięśni, gruczołów), występuje wówczas reakcja na bodziec.

• Efektor

Efektor to narząd wykonawczy organizmu żywego, wykonujący lub zmieniający swoją czynnośd pod wpływem pobudzeo nerwowych (koocowa częśd łuku odruchowego). Efektorami są np.: mięśnie szkieletowe, mięśnie gładkie i gruczoły. Efektor wykonuje reakcję - czyli daje efekt po zadziałaniu bodźca.

Podział receptorów ze względu na pochodzenie bodźca

TELERECEPTORYReagują na bodźce działające z daleka:

receptory wzroku, słuchu, węchu.

EKSTERORECEPTORY

Rejestrują zmiany w środowisku zewnętrznym

oddziałujące bezpośrednio na ciało:

receptory dotyku, ucisku, wibracji,

rozciągnięcia, uszkodzenia tkanek.

INTERORECEPTORYRejestrują zmiany zachodzące wewnątrz

organizmu, w układach: naczyniowym,

oddechowym, pokarmowym itp.

PROPRIORECEPTORY

Reagują na zmiany położenia ciała i jego

elementów względem otoczenia; występują w:

mięśniach, ścięgnach, torebkach stawowych i

błędniku; są wrażliwe na zmiany

mechaniczne: rozciągnięcie (zmianę

długości) i zmiany napięcia mięśni.

Podział receptorów ze względu na rodzaj odbieranych bodźców

MECHANORECEPTORYSą wrażliwe na odkształcenie tkanek

pod wpływem: dotyku, ucisku,

rozciągnięcia, wibracji itp.

TERMORECEPTORYOdbierają zmiany temperatury

otoczenia.

CHEMORECEPTORY

Do tej grupy zalicza się: receptory

węchu i smaku, a także receptory

wykrywające zmiany pH i zawartości

gazów oddechowych w osoczu oraz

osmoreceptory, które rejestrują zmiany

stężenia osmotycznego płynów

tkankowych.

FOTORECEPTORY Są pobudzane przez fotony.

NOCYCEPTORYSą wrażliwe na uszkodzenie tkanek i

temperaturę powyżej 45°C

Mechanoreceptory (receptory dotyku)

Do receptorów dotyku zaliczamy:

· ciałka dotykowe Meissnera (ciałka czuciowe) odpowiadają za czucie dotyku, występują na opuszkach palców i wargach, wykrywają dotyk szczególnie lekkich przedmiotów, biorą udział w lokalizowaniu bodźca dotykowego

Ryc. 13 ciałko dotykowe (mikroskop świetlny)

Ryc. 14 ciałko dotykowe

· ciałka blaszkowate Paciniego – w tkance podskórnej, odpowiadają za czucie ucisku

· łąkotki dotykowe (tarczki Merckla) odbierają bodźce dotykowe szybko działające, o zmiennej sile działania. (opuszki palców)

· ciałka zmysłowe (narządy koocowe Ruffiniego) (skóra, tkanka podskórna). Służą

do odbierania długotrwałego i silnego ucisku;

· receptory koszyczkowe mieszków włosowych, są pobudzane przy poruszaniu włosa).

• Bodziec

Bodziec, podnieta, czynnik wywołujący pobudzenie receptorów - pochodzący ze środowiska zewnętrznego lub ze środowiska wewnętrznego. Bodźce zewnętrzne działają na telereceptory - receptory przystosowane do odbierania bodźców na odległośd - np. oko, ucho - i receptory odbierające bodźce przez bezpośredni kontakt (dotyk). Bodźce wewnętrzne działają poprzez proprioreceptory warunkujące czucie pozycji ciała, ruchu członków ciała oraz intereroreceptory reagujące na zmiany wewnętrznego środowiska organizmu.

• Obwodowy układ nerwowy

Jest on utworzony z nerwów czaszkowych, nerwów rdzeniowych oraz ze zwojów nerwowych. Nerwy czaszkowe unerwiają narządy zmysłów głowy, mięśnie twarzy i narządy wewnętrzne. Nerwy rdzeniowe unerwiają skórę, mięśnie szkieletowe, narządy wewnętrzne oraz naczynia krwionośne. W zależności od rodzaju włókien, z jakich są zbudowane, obwodowe nerwy czaszkowe dzieli się na: czuciowe, ruchowe i mieszane .

a. Nerwy czaszkowe

Poza nerwami X (błędnym) i XI (dodatkowym) nerwy czaszkowe unerwiają okolice głowy i szyi. Nerw X unerwia przełyk, oskrzela, płuca, serce, żołądek, jelita, a nerw XI unerwia mięśnie obręczy barkowej.

b. Nerwy rdzeniowe

Powstały w wyniku połączenia odchodzących od rdzenia kręgowego korzeni brzusznych (zawierających włókna ruchowe) z korzeniami grzbietowymi (zawierającymi włókna czuciowe). W nerwach rdzeniowych znajdują się również tzw. włókna autonomiczne. Nerwy rdzeniowe unerwiają przede wszystkim skórę i mięśnie. Dlatego ich uszkodzenie prowadzi z reguły do zaburzeo czuciowych i ruchowych.

• Działanie autonomicznego układu nerwowego

Autonomiczny układ nerwowy dzieli się na układy współczulny i przywspółczulny. Ponieważ większośd efektorów narządów wewnętrznych ma podwójne unerwienie, czyli dochodzą do nich włókna nerwowe z obu części autonomicznego układu nerwowego, to oba te układy oddziałują na kontrolowane narządy w dużej mierze antagonstycznie. Większośd nerwów części współczulnej uwalnia noradrenalinę, która dociera do krwiobiegu, gdzie jest powoli dezaktywowana. Dlatego też pobudzenie współczulne ma tendencję do działania przez długi czas i na dosyd dużym obszarze ciała. Nerwy układu współczulnego kontrolują przygotowania organizmu do wzmożonego wysiłku, np. przyspieszają akcję serca, rozszerzają naczynia krwionośne. Z kolei nerwy układu przywspółczulnego uwalniają do krwi acetylocholinę, która jest dezaktywowana

gwałtownie. Dlatego efekty jej działania są miejscowe i krótkotrwałe. Nerwy układu przewspółczulnego kontrolują też powrót organizmu do stanu sprzed jego reakcji na zachwianie równowagi przez np. zwolnienie akcji serca, kurczenie naczyo krwionośnych czy pobudzenie trawienia.

a. Układ współczulny, układ sympatyczny (łac. systema sympathica) - częśd autonomicznego układu nerwowego, odpowiadająca za przygotowanie organizmu do walki bądź ucieczki. Jest on aktywny w czasie stresu i powoduje następujące reakcje organizmu:

• wydzielanie małej ilości gęstej śliny,

• szybsza praca serca,

• zwiększenie dostawy glukozy do mięśni i mózgu przez rozkład glikogenu w wątrobie,

• rozszerzenie źrenic,

• rozkurcz mięśnia rzęskowego oka (zwolnienie akomodacji),

• stroszenie włosów,

• wydzielanie potu na dłoniach,

• reakcja "walcz albo uciekaj",

• rozkurcz mięśnia wypieracza moczu i jednoczesny skurcz mięśnia zwieracza cewki moczowej (trzymanie moczu),

• pobudzenie nadnerczy do produkcji adrenaliny (hormonu walki),

• wzmaga skurcz mięśni gładkich,

• zwiększa agregację płytek krwi (trombocytów),

• zahamowanie perystaltyki jelit,

• podwyższenie ciśnienia tętniczego krwi poprzez zwężenie naczyo krwionośnych mięśni szkieletowych,

• rozkurcz mięśni gładkich naczyo skórnych (skóra ciepła i czerwona),

• skurcz mięśni gładkich naczyo mięśni szkieletowych (szybsze zaopatrywani mięśni w tlen),

• zwiększenie oporu obwodowego w naczyniach tętniczych,

• wydzielanie łez,

• rozszerzenie mięśni oskrzeli w płucach,

• zwiększenie wydzielania reniny,

Po zniknięciu zagrożenia, układ ten wyłącza się, a efekty jego pobudzenia są likwidowane przez układ przywspółczulny.

b. Układ przywspółczulny, parasympatyczny, cholinergiczny, (łac. systema parasympathica) - podukład autonomicznego układu nerwowego odpowiedzialny za odpoczynek organizmu i poprawę trawienia. W uproszczeniu można powiedzied, że działa on antagonistycznie (odwrotnie) do układu współczulnego.

• zwężanie źrenicy,

• wydzielanie dużej ilości rzadkiej śliny,

• hamowanie czynności serca (zmniejszanie siły skurczu),

• zwężanie oskrzeli,

• rozszerzanie naczyo krwionośnych powodujące spadek ciśnienia tętniczego krwi,

• nasilanie skurczów przewodu pokarmowego,

• kurczenie pęcherza moczowego,

• wzrost wydzielania insuliny,

Zmysły

Człowiek, jak każdy złożony organizm, dysponuje kilkoma różnie rozwiniętymi zmysłami, umożliwiającymi odczuwanie skórne, widzenie, słyszenie, odczuwanie smaku i zapachów, utrzymywanie równowagi.

Odczuwanie skórne

W skórze znajdują się liczne zakooczenia nerwowe - wolne i wchodzące w skład receptorów posiadających własną, odrębną strukturę, rejestrujące dotyk, ciepło, zimno oraz bodźce bólowe. Mechanoreceptory skóry reagują na ucisk dotyk i wibrację. Na dotyk są wrażliwe tzw. ciałka Meissnera i receptory okołowłosowe. Są to receptory, które adaptują się zarówno wolno, jak i szybko. Pola odczuwania bodźca przypisane tym receptorom mają zróżnicowaną powierzchnię, która wynosi od 1 do 12 mm2.

Rozmieszczenie receptorów czuciowych w skórze jest bardzo różne. Dlatego różne okolice skóry wykazują inną wrażliwośd na ucisk. Najbardziej są wrażliwe opuszki palców i - czubek nosa, oraz wargi. Najmniej - ramiona, uda i grzbiet. Żeby wywoład rekcję w skórze czubka nosa wystarczy ucisnąd ją z minimalna siłą wynoszącą jedynie 2g/mm2. Aby spowodowad podobny efekt na skórze ramion, trzeba ją ucisnąd niemal 20-krotnie mocniej.

W skórze i innych tkankach są rozmieszczone receptory rejestrujące ból, który jest nieprzyjemnym wrażeniem zmysłowym, powstałym w wyniku uszkodzenia (nocycepcji) tkanek. Mechanizm odczuwania bólu ma chemiczny charakter i związany jest z uwalnianiem z uszkodzonych tkanek mediatorów chemicznych, zwłaszcza - kinin (bradykininy), które oddziałując na zakooczenia nerwowe, indukują w nich reakcje prowadzące do powstania impulsu elektrycznego.

W receptorach rozmieszczonych w narządach powstaje tzw. ból trzewny. Może byd odczuwany jako "głęboki" (pochodzący "z głębi"), albo "powierzchowny", rzutowany, czyli odbierany tak, jakby pochodził z tkanek zewnętrznych. Jest to związane z uszkodzeniami wzdłuż dróg nerwowych.

Receptory bólowe mogą mied też cechy mechanoreceptorów, reagujących na mechaniczne odkształcenia powierzchni, lub byd mechano- i termoreceptorami. Narastająca siła bodźca powoduje, że poczucie dotyku lub ucisku, albo temperatury (ciepła lub zimna) przeistacza się w wyraźny ból.

Analiza czucia powierzchownego, w tym bólu, ostatecznie dokonuje się w korze mózgowej, w jej części czuciowej. Impuls elektryczny powstały w wyniku dotyku, bólu i temperatury jest przewodzony drogami nerwowymi do zwojów przyrdzeniowych, a stąd (sznurem tylnym) do rdzenia przedłużonego (dotyk, ucisk), wzgórza i kory czuciowej.

U człowieka, niezależnie od jego świadomości, podczas dowolnego ruchu, za pomocą tzw. proprioreceptorów, zbierane są informacje dotyczące położenia stawów względem siebie, długości mięśni (stopnia ich rozciągnięcia). Są one przesyłane do rdzenia kręgowego i już na jego poziomie mogą byd przetwarzane z wydaniem dyrektyw korygujących (za pomocą prostych lub nieco bardziej złożonych odruchów) ruch. Ich celem jest nie tylko rdzeo kręgowy, ale także móżdżek i kora ruchowa mózgu. W nich dokonuje się bardziej złożona analiza ruchu dzięki sygnałom nadchodzącym od dużej liczby nadawców (proprioreceptorów różnych grup mięśniowych). W wyniku tej analizy uruchamiane są złożone odruchy polisynaptyczne, dzięki którym ruch ciała, stan napięcia mięśni są adekwatne do potrzeb.

Zmysł równowagi

Sprawne poruszanie się człowieka może byd zapewnione tylko wówczas, gdy dobrze funkcjonuje jego zmysł równowagi. Jest w ustroju narząd, wchodzący w skład ucha wewnętrznego, którego receptory odbierają sygnały o położeniu ciała w trójwymiarowej przestrzeni. Te receptory są wyspecjalizowanymi komórkami zaopatrzonymi w rzęski zanurzone w gęstym płynie (endolimfie) wypełniającym trzy kanały pólkoliste ucha wewnętrznego. Te trzy kanały rejestrują ruchy obrotowe w trzech osiach w przestrzeni. W czasie ruchu ciała, szczególnie zaś - obrotu głowy - endolimfa, wypełniająca kanały, wskutek własnej bezwładności, "spóźnia się" w stosunku do ścian kanałów i wytwarza "wodny" prąd, który porusza rzęski komórek receptorowych. Ruch rzęsek indukuje zmiany w komórkach receptorowych, w wyniku których powstaje potencjał elektryczny, a następnie impuls elektryczny, który jest przewodzony nerwem przedsionkowym do gałek ocznych, do móżdżku oraz do kory mózgowej. W móżdżku oraz w korze jest dokonywana kompleksowa analiza położenia ciała w przestrzeni i są generowane dyrektywy korygujące odchylenia.

Ryc. 15

Smak i węch

Człowiek rozpoznaje cztery podstawowe smaki: słodki, kwaśny, gorzki i słony, za pomocą receptorów, znajdujących się w specjalnych strukturach błony śluzowej, zwanych kubkami smakowymi, zgromadzonych w jamie ustnej, szczególnie zaś na powierzchni języka. Komórki receptorowe są chemoreceptorami reagującymi jedynie wówczas, gdy substancja smakowa jest rozpuszczona w śluzie otaczającym kubek. Interesujące jest to, że receptory smakowe nie odbierają poszczególnych smaków oddzielnie, jednak każdy smak wywołuje impuls elektryczny o innej charakterystyce. Impulsy elektryczne powstałe w kubkach smakowych są przewodzone przez włókna nerwów czaszkowych: VII, IX i X do ośrodków analizujących, znajdujących się w pniu mózgu, wzgórzu i w korze mózgu, w której kształtują się ostatecznie wrażenia smakowe.

gorzki słony słodki umami kwaśny Ryc. 16

Dogłębne różnicowanie smaków następuje dopiero pod wpływem zmysłu węchu (powonienia). W jamie nosowej, w jej tylnej części znajduje się okolica węchowa, w której są neurony będące rodzajem chemoreceptorów. Podobnie jak w przypadku komórek w kubkach smakowych, także i tu, substancja zapachowa, by byd rozpoznana, musi się rozpuścid w warstwie śluzu znajdującego się na powierzchni komórek. Dopiero wtedy ta substancja może związad się z błoną komórki receptorowej i wywoład w niej reakcje biochemiczne, których rezultatem jest powstanie impulsu elektrycznego. Ten impuls jest przewodzony drogą węchową do opuszki węchowej kory, gdzie powstaje wrażenie węchowe.

W okolicy wechowej jamy nosowej znajduje się do kilkudziesięciu tysięcy receptorów rozróżniających najrozmaitsze zapachy. Każdy z nich charakteryzuje się różnym progiem pobudliwości dla różnych substancji. Receptory węchowe wykazują bardzo szybką adaptację; nawet najbardziej intensywny, czasem bardzo niemiły zapach (np.

siarkowodoru czy merkaptanów), szybko przestaje przeszkadzad i nie musi minąd nawet kilka minut, by stał się w ogóle niewyczuwalny.

Ryc. 17

Zmysł powonienia oprócz swoich typowych zadao dostarcza, co ciekawe, także informacji, które z pozoru nie maja związku z powonieniem. Idzie tu np. o informacje "socjalne", pozwalające łatwiej definiowad "przyjaciela" i "wroga". Pojęcie "swojskiej atmosfery" ma bardzo istotna "węchową" konotację. Zmysł powonienia ma także wpływ na stan uczuciowy człowieka oraz na funkcjonowanie jego pamięci. Kora węchowa jest filogenetycznie bardzo stara i u zwierzat odgrywa znacznie większą rolę, ponieważ węch jest u nich bardzo ważnych zmysłem ostrzegawczym.

Wzrok

Człowiek ma bardzo dobrze rozwinięty zmysł wzroku, w przeciwieostwie do opisanego wyżej zmysłu powonienia, którego czułośd i precyzja są znacznie gorsze w porównaniu z innymi przedstawicielami ssaków.

Do rejestrowania bodźców świetlnych, widzenia przedmiotów służy człowiekowi oko z jego aparatem optycznym i siatkówką, będącą de facto wraz z nerwem wzrokowym częścią składową ośrodkowego układu nerwowego.

Oko znajduje się w oczodole twarzoczaszki, ma kształt niemal kulisty. Zapewnia mu to zewnętrzna łącznotkankowa warstwa, zwana twardówką oraz ciśnienie wewnątrzgałkowe, wewnątrzgałkowej cieczy wodnistej.

Aparat optyczny oka składa się z zewnętrznej, zlokalizowanej na przodzie gałki ocznej - przejrzystej rogówki (nb. najważniejszego elementu optycznego oka), cieczy wodnistej, soczewki i ciała szklistego. Ilośd energii świetlnej wpadającej do oka zależy od wielkości źrenicy - okrągłego otworu w tęczówce, środkowej błonie gałki ocznej. Zaopatrzona w mięśnie tęczówka kurczy się i rozkurcza, zmieniając w miarę potrzeb wielkośd źrenicy. W ciemnych pomieszczeniach źrenica jest najszersza, w słoocu - najwęższa. Drugi pod

względem ważnosci element optyczny oka - dwuwypukła soczewka, znajdująca się z tyłu za rogówką i komorą przednią i z przodu ciała szklistego, dzięki swojej dużej elastyczności oraz czynności obsługujących ją mięśni może w pewnym zakresie zmieniad wypukłośd swoich kształtów. Ta cecha zwana jest zdolnością do akomodacji, dzięki której przedmioty bliskie i oddalone są widziane ostro i wyraźne.

Ryc. 18

Z tyłu, za soczewką i galaretowatym ciałem szklistym - wewnętrzna częśd gałki ocznej wysłana jest warstwą komórek nerwowych, która nazywa się siatkówką. Siatkówka jest zaopatrzona w fotoreceptory: pręciki i czopki, wyspecjalizowane neurony posiadające światłoczułe barwniki wzrokowe, zwłaszcza rodopsynę. Czopki są wykorzystywane do widzenia barwnego, szczegółowego - przy dobrym oświetleniu, pręciki zaś reagują na słabe bodźce świetlne. Umożliwiają widzenie czarno-białe nawet w najgorszych warunkach oświetleniowych. Mechanizm oddziaływania energii świetlnej na receptory z grubsza polega na zmianach w strukturze w cząsteczce rodopsyny pod wpływem światła. Te zmiany inicjują wewnątrzkomórkowe złożone reakcje biochemiczne, w rezultacie których dochodzi do wytworzenia potencjału generującego i odpowiedniego impulsu elektrycznego. W siatkówce, w kilku warstwach neuronów wstępnie powstaje obraz obserwowanego przedmiotu. Jednak ostateczna analiza bodżców i ich scalanie w obraz ma miejsce w korze wzrokowej mózgu. Bodźce wzrokowe biegną drogami wzrokowymi nie tylko do kory, ale do innych struktur mózgowia, Są analizowane i przetwarzane także przez móżdżek, struktury podkorowe oraz pieo mózgu. Jest to potrzebne do utrzymania równowagi i zapewnienia harmonii ruchów.

Słuch

Człowiek może rejestrowad i przetwarzad bodźce akustyczne, czyli fale dźwiękowe. Narządem zmysłu rejestrującym dźwięki jest ucho. Jest ono umieszczone na granicy mózgo- i twarzoczaszki i zbudowane jest z części zewnętrznej, środkowej i wewnętrznej.

W skład ucha zewnętrznego wchodzi małżowina uszna zbierająca fale oraz krótki kilkucentymetrowy przewód słuchowy zewnętrzny. Na jego dnie znajduje się sprężysta błona bębenkowa reagująca drganiem na nacierające na nią fale dźwiękowe. Za błoną bębenkową zaczyna się ucho środkowe wyposażone w delikatne kosteczki słuchowe (młoteczek, kowadełko i strzemiączko), dzięki którym drgania błony są przenoszone do okienka owalnego znajdującego się na granicy ucha śrokowego i wewnętrznego. To okienko ma błoniastą budowę i ma możliwośd ruchu.

Ryc. 19

W uchu wewnętrznym, kształtem przypominającym muszle ślimaka, dokonuje się receptorowy odbiór dźwięków. Komórki receptorowe posiadają rzęski, które poruszają się wraz z ruchami płynnego środowiska ucha wewnętrznego. Obecna w nim dośd gęsta ciecz (perylimfa), w wyniku ruchów błony okienka owalnego przemieszcza się, drażniąc rzęski komórek receptorowych. Ruch rzęsek inicjuje reakcje biochemiczne, w wyniku których jest wytwarzany impuls elektryczny W elektronicznej informacji powstałej w receptorach ucha wewnętrznego są zakodowane ważne parametry dźwięku: częstotliwośd, natężenie, kierunek, odległośd od źródła. W takiej "zakodowanej" postaci informacja ta jest przesyłana nerwem słuchowym do pól analizujących w korze skroniowej mózgu.

Ludzkie ucho rejestruje dźwięki o częstotliwości od 16 do 20 000 Hz, ale najbardziej jest wrażliwe na dźwięki o częstotliwości 2000-5000 Hz. Pojedynczy dźwięk o przebiegu sinusoidalnym - nazywa się tonem. Z reguły ucho ma do czynienia z dźwiękami składającymi się z kilku lub nawet wielu tonów. Ważne jest, że próg słuchu dla pojedynczych tonów podwyższa się, gdy obok nich pojawią się dodatkowe.

Ciśnienie, jakie wywiera fala akustyczna, jest mierzalne i wyraża się w decybelach. Kiedy przekracza wartośd 100-120 decybeli dźwięk staje się nieznośny i wywołuje efekt bólowy. Ucho odbiera fale akustyczne powietrza oraz drżenia kości czaszki. Można więc także mówid o tzw. przewodzeniu kostnym dźwięku. W warunkach fizjologicznych

przewodzenie kostne nie ma żadnego znaczenia, jest jednak wykorzystywane do diagnostyki narządu słuchu.

Narządy zmysłów kręgowców, nie występujące u człowieka

• Narząd policzkowy - odbiera bodźce optyczne (w zakresie podczerwieni). Komórki zmysłowe umiejscowione są w jamkach po bokach głowy węży z rodzin dusicieli i grzechotników. Dzięki niemu organizm może spostrzegad kontury i przemieszczanie się obiektów o temp. wyższej niż otoczenie (przydatne do chwytania ofiar).

• Narząd ciemieniowy - odbiera bodźce optyczne (w zakresie widzialnym). Komórki zmysłowe umiejscowione w linii środkowej głowy między kośdmi ciemieniowymi u hatterii i jaszczurek. Pozwala na odróżnianie światła od ciemności (wykorzystywane do nastawiania rytmów biologicznych, zwłaszcza dobowych).

• Linia boczna - odbiera bodźce mechaniczne (ciśnienie wody). Komórki zmysłowe umiejscowione w rynienkowatych zagłębieniach w powierzchni ciała lub w kanałach w skórze kręgoustych, ryb i niektórych płazów. Umożliwia odbieranie zmian ciśnienia wody, jej ruchów lub ruchu przedmiotów w niej się poruszających.

• Zmysł elektryczny - odbiera bodźce związane z polem elektrycznym. Komórki zmysłowe znajdują się w skórze tułowia i głowy niektórych ryb; odbieranie zmian pola elektrycznego, umożliwiające orientację w wodzie, lokalizację ofiar, a niektórym rybom także elektrolokację

• Zmysł magnetyczny - odbiera zmiany pola magnetycznego; komórki zmysłowe znajdują się prawdopodobnie w mózgu. Ułatwia orientację w przestrzeni- ważne głownie dla ptaków odbywajacych dalekie wędrówki.

Choroby układu nerwowego

• Choroba Parkinsona

Jest to dosyd częsta choroba u osób starszych, stopniowo zmniejszająca ich sprawnośd ruchową, a nierzadko również intelektualną. U podstaw tej choroby leży proces zwyrodnieniowy ograniczony wybiórczo do jednej grupy neuronów (komórek nerwowych) umiejscowionych w śródmózgowiu i nazywanych istotą czarną. Komórki istoty czarnej wytwarzają substancję zwaną dopaminą i uwalniają ją na zakooczeniach swoich wypustek w jądrach pod-korowych. W chorobie Parkinsona liczba tych komórek systematycznie się zmniejsza, czemu towarzyszy postępujące zmniejszenie stężenia dopaminy w jądrach podkorowych.

Przyczyny powstawania i rozwoju zwyrodnienia komórek istoty czarnej w chorobie Parkinsona są nieznane. Bardzo podobne objawy mogą również wystąpid na skutek innej niż zwyrodnienie przyczyny uszkodzenia istoty czarnej, np. w przebiegu niedokrwienia, zapalenia lub toksycznego uszkodzenia tej struktury mózgu. Mogą byd także następstwem działania silnych leków psychotropowych stosowanych w leczeniu schizofrenii i innych psychoz.

Choroba zaczyna się zwykle lekkim drżeniem, występującym tylko w spoczynku, a zanikającym przy ruchu, a także we śnie Typowym objawem jest ocieranie kciuka o palec wskazując) tzw. kręcenie pigułek. Z upływem czasu ruchy ulegają zwolnieniu i ograniczeniu (chodzenie, ruchy rąk, mruganie), przy czym największe trudności sprawia pierwszy ruch. Chory posuwa się małymi i powłóczącymi krokami. Następuje zakłócenie równowagi z powodu braku współ ruchów rąk. Ruchy mimiczne stają się niemożliwe, ponieważ twarz sztywnieje. Chory zaczyna mówid monotonnie i niezrozumiale, jego pismo staje się drobne i nieczytelne, następuje coraz większe zesztywnienie mięśni.

• Borelioza

Choroba spowodowana przezv bakterię przenoszoną m.in. przez kleszcze. Objawy: zaburzenia napięcia mięśniowego, sztywnośd kooczyn, drżenie kooczyn.

• Stwardnienie rozsiane

Spowodowane uszkodzeniem osłonek mielinowych neuronów centralnego układu nerwowego. Objawy: podobne do objawów grypy, zmiany w układzie ruchowym, krążenia i OUN. Leczenie antybiotykowe.

• Udar mózgu

Uszkodzenie tkanki mózgu wywołane np. zatorem lub wylewem krwi do mózgu. Objawy: utrata przytomności i porażenie ciała. Leczenie: usunięnie zaburzenia krążeniai rehabilitacja układu ruchu.

• Padaczka

Zmiany w mózgu wywołane np. zmianami pourazowymi, nowotworem, miażdżycą, zatruciem, bodźcami świetlnymi. Objawy: napady drgawek lub całkowita utrata przytomności. Leczenie farmakologiczne.

• Choroba Alzheimera

Przyspieszony ubytek neuronów, szczególnie w korze mózgowej, zakłócenia przewodzenia w synapsach. Objawy: kłopoty z pamięcią, zaburzenia mowy, postępująca dezorientacja, utrata wspomnieo, otępienie. Leczenie farmakologiczne.

• Schizofrenia

Wrodzone lub wynikające z przebytych infekcji czy urazów zaburzenia rozwoju mózgu powodujące zaburzone wydzielanie dopaminy i serotoniny. Objawy: utrata kontaktu z otoczeniem, zaburzenia percepcji, pamięci i myślenia, zaburzenia snu, łaknienia, agresja, zaburzenia osobowości. Leczenie farmakologiczne.

Bibliografia:

1. Podręcznik Biologia Akademia WSiP częśd 2 tom 2

2. Podręcznik Biologia 2 zakres rozszezrony wyd. Operon 2005

3. Biologia. Seria z Tangramem cz. 2

4. Vilee C. Biologia

5. www.biomedical.pl

6. Tablice Biologiczne wyd. Adamantan

7. www.resmedica.pl

8. Matura od A do Z wyd. Kram