Nervová soustava člověka a živočichů

Nervová regulace živočichů, nervová soustava člověka

Nervové regulace
· nervové řízení životních funkcí je základním rysem živočišného organismu
· nervová činnost určuje, jakým způsobem živočich jedná při působení vnitřních i vnějších podnětů
· současně upravuje funkční stav jednotlivých orgánů i celého organismu
· nervový systém přijímá podráždění z receptorů, zpracovává je a vydává odpověď pro činnost efektorů (sval, žláza), dále koordinuje činnost všech částí organismu (funkční jednota organismu)
 
Nervová tkáň
· základní jednotkou nervového systému jsou nervové buňky (neurony) a gliové buňky
· neuron
-  dendrit: vstupní část neuronu, tudy jsou signály přijímány, dendrity se napojují na těla dalších neuronů
-  buněčné tělo (soma): zpracovává přijatý signál a posílá jej dál
-  axon (neboli neurit): tvoří vodivou část neuronu, přenáší vyhodnocený signál na dendrit dalšího neuronu
-  axon může být buď myelinizovaný nebo nemyelinizovaný
•  myelinovou pochvou: z tukových a proteinových složek, které izolují a urychlují vedení signálu
•  Schwannovou pochvou: tvořena Schwannovými buňkami, jejichž činností vzniká myelinová pochva, slouží k výměně látek mezi axonem a okolím
-  obal axonu je přerušován tzv. Ranvierovými zářezy, po nichž se v praxi šíří nervový signál, saltatorně (přeskakuje z jednoho zářezu na druhý, což mu umožňuje zvýšit rychlost)
-  nervové zakončení: výstup neuronu

· gliové buňky
-  početnější než neurony, mají schopnost se dělit
-  jejich funkcí je tvorba mozkomíšního moku, výživa neuronu, produkce myelinu, některé mají schopnost fagocytózy
-  např.astrocyty, oligodendrocyty nebo mikroglie, je jich obrovské množství a mají specifické podoby
· přenos nervového signálu
-  jedná se o proces, který lze registrovat jako elektrický děj
-  je zprostředkován pohybem iontů, nikoli elektronů
-  základní podmínkou pro přenos nervového signálu je přítomnost elektrických a chemických gradientů mezi vnějškem a vnitřkem neuronu přes plazmatickou membránu
-  tyto gradienty jsou udržovány transportními soustavami plazmatické membrány za spotřeby chemické energie (aktivní transport Na+ a K+)
-  membránový potenciál
•  uvnitř všech buněk, tedy i neuronů, je malá převaha záporně nabitých iontů uvnitř a kladně nabitých vně
•  mezi vnitřkem a vnějškem buňky proto vzniká elektrický potenciální rozdíl se záporným potenciálem uvnitř buňky (-70mV), ten nazýváme klidovým membránovým potenciálem
•  uvnitř buňky je převaha K+ iontů, ale celkově zde mírně převažují záporné náboje velkých nitrobuněčných molekul, hlavně proteinů, které pro svou velikost nemohou pronikat přes cytoplazmatickou membránu do vnějšího prostředí buňky
•  draselné ionty sice mohou unikat z buňky, ale jsou uvnitř udržovány záporným nábojem ostatních molekul
-  místní potenciál
•  ve vnějším prostředí neuronu se vyskytují poměrně velké koncentrace Na+ iontů
•  při stimulaci neuronu, kdy se mění propustnost plazmatické membrány pro tyto ionty vnikají do buňky a vyrovnávají záporný náboj uvnitř neuronu (depolarizace)
•  jestliže se tento náboj vyrovná jen nepatrně (asi o 10 – 15mV), vznikají nervové signály malé intenzity, které se nemohou šířit na větší vzdálenosti
•  označují se jako místní potenciály a jedná se např. o potenciál receptorový, postsynaptický nebo ploténkový
-  akční potenciál
•  při překročení tzv. prahové hodnoty membránového potenciálu vniká do neuronu v důsledku velkého zvýšení propustnosti membrány pro sodíkové ionty větší množství těchto iontů než při vzniku místního potenciálu
•  vnitřní potenciál neuronu se začne vyrovnávat až dokonce překročí nulu a stane se mírně kladným a vzniká akční potenciál
•  je nervovým signálem větší intenzity než místní potenciál, nicméně oba trvají jen krátce, protože zvýšení propustnosti membrány pro sodíkové ionty trvá také jen krátkou dobu a kladné náboje z buňky rychle vystoupí a to nejprve v podobě K+ iontů
•  teprve poté jsou K+ ionty vně buňky vyměněny za Na+ ionty uvnitř mechanismem aktivního transportu sodno-draselné pumpy (repolarizace)
•  akční potenciál se šíří po celé délce nervového vlákna, pro své zvláštní vlastnosti se označuje jako vzruch
-  integrace a transformace
•  místní potenciály, tzv. postsynaptické potenciály, vznikají vždy na vstupní části neuronu, mohou se sčítat, čímž mění svůj charakter, uvnitř nervové soustavy tedy kromě přenosu probíhá i integrace a transformace signálů
•  akční potenciály slouží jen k přenosu informací a jsou vždy velikostně stejné, nemohou se sčítat
•  informace jsou pomocí AP přenášeny v kódované formě na základě jejich frekvence
· propojení neuronů
-  mezi dendritem jednoho a axonem druhého neuronu funguje tzv. synapse
-  jejími složkami jsou presynaptická membrána (přichází na ni vzruch), synaptická štěrbina (díky té probíhá přenos signálu), postsynaptická membrána (přijímá signál)
-  přenos nervového signálu na synapsi probíhá chemickou cestou pomocí tzv. neuromediátoru
-  synaptický knoflík neboli uzlík je zakončením axonu, které obsahuje vesikuly (váčky) s neuromediátorem
-  chemické látky, které se uvolní pouze do prostoru synaptické štěrbiny jsou tzv. neurotransmittery (acetylcholin, noradrenalin), ty, které se uvolní až do krve pak neurohormony
-  ve chvíli, kdy na presynaptickou membránu dorazí signál, neuromediátory se uvolňují, aktivují receptory na postsynaptické membráně a mění její propustnost, vzruch se šíří dál
-  u synapsí funguje prostorová sumace (v příjímání a šíření signálu záleží na počtu synapsí, které působí na dendrit) a časová sumace (důležitá je dynamika procesu)

· typy synaptického potenciálu
-  excitační: změna klidového potenciálu o 20mV, depolarizace, vzruch se šíří dál (vyvolá uvolnění neuromediátoru atd.)
-  inhibiční: klidový potenciál se snižuje o 20mV, na –90mV a dochází k útlumu šíření vzruchu (např. GABA chloridové kanály)
· nervosvalová ploténka
-  místo napojení axonu na sval, je zakončením nervové dráhy
-  mediátory se vážou na receptory na svalovém vlákně (samozřejmě funguje stejně i u žláz), otevírají se kanály a činností sarkoplazmatického retikula se zvyšuje koncentrace Ca2+ iontů, který odblokovává troponin a může dojít ke stahu svalu činností aktinu a myosinu
 
Nervová soustava
· jedná se o soustavu skládající se z různě uspořádané sítě neuronů
· tyto sítě se skládají z receptorů, umístěných ve smyslových orgánech, které přijímají podněty z vnějšku (exteroreceptory) a receptorů umístěných ve vnitřních orgánech (interoreceptory, proprioceptory)
· v nejjednodušších případech mohou být receptory jen v podobě volných nervových zakončení v prostorech mezi buňkami epitelů
· z toho plyne, že nervová soustava a smyslové orgány souvisí vývojově s povrchem těla a tedy s embryonálním ektodermem
· podněty přijaté receptory vede nervová tkáň (neurony) na místo reakce, do tzv. efektorů, což mohou být svaly nebo žlázy
· průběh vzruchu mezi receptorem a efektorem se nazývá reflex
· u bezobratlých nacházíme tzv. difúzní nervovou soustavu a gangliovou nervovou soustavu, u obratlovců pak trubicovou nervovou soustavu
· difúzní nervová soustava
-  všechny buňky jsou stejně významné a jsou rozptýlené stejnoměrně po těle organismu
-  skládá se z tzv. protoneuronů, které ještě nejsou diferenciovány na dendrity a axony, z toho důvodu mohou synapse mezi buňkami, potažmo pak šíření vzruchu, probíhat oběma směry, ne jen jedním jako u vyspělejších organismů
-  vyskytuje se u nižších organismů, často např. přisedlých, s paprsčitou tělní souměrností, protože vzruchy tu přicházejí ze všech směrů a proto je rovnoměrně rozptýlení nervových receptorů a drah výhodné
-  existují tu tři typy neuronů, multipolární (mnoho krátkých výběžků, lokální reakce), bipolární a tripolární (se dvěma až třemi dlouhými výběžky, zajišťují spojení na delší vzdálenost)
-  přenos vzruchů v tomto typu systému je poměrně pomalý, 4-15 cm za sekundu
-  charakteristickou vlastností difúzní soustavy je schopnost každého jejího okrsku reagovat autonomně
-  nezmar, sasanka
· centralizovaná nervová soustava
-  vzniká u živočichů s bilaterálně souměrnou stavbou těla
-  pohyb těla se uskutečňuje jedním směrem a proto se v hlavové části soustřeďují smyslové orgány a důsledkem toho se rozvíjí i přední část nervové soustavy a postupně vzniká i mozek, který se stává centrálním nervovým systémem
· gangliová nervová soustava
-  centralizovaná soustava, je tvořena shluky nervových buněk, tzv. nervovými uzlinami či ganglii
-  největší ganglion se vyskytuje v hlavové části těla a nazývá se mozkové ganglion, jedná se o pár zauzlin
-  od něj obyčejně odstupuje jeden nebo více nervových pruhů, které se táhnou podélně celým tělem a mohou se na nich vytvářet další uzliny, obvykle označované podle orgánu, v jehož blízkosti se vyskytují
-  do uzlin, které jsou vytvořeny v podélných kruzích se vzruchy dostávají z periferních nervů, naopak tyto vedou podnět k výkonnému orgánu
-  objevuje se tu tendence k oddělení dostředivých (aferentních, většinou senzorických) a odstředivých (eferentních, motorických) vláken
-  žebříčkovitá
•  části soustavy (včetně uzlin) jsou navzájem propojené spojkami (komisurami), takže zadní části těla mohou reagovat nezávisle na hlavové části, na páru mozkových uzlin
•  vyskytuje se např. u kroužkovců
-  s břišní nervovou páskou
•  vzniká splýváním párových ganglií
•  vyskytuje se např. u hmyzu
-  modifikovaná
•  viditelný proces cefalizace, ganglia splývají ve větší zauzliny a vniká cosi jako mozek (neurální hmota se hromadí v hlavové části těla)
•  nemůže se ale ještě hovořit o mozku, protože jím prochází jícen (rozdíl od mozku obratlovců)
•  výskyt u pavouků, měkkýšů, hlavonožců atd.
· trubicová nervová soustava
-  nejvyspělejší typ centralizované nervové soustavy, vyskytuje se u všech strunatců, tedy i u člověka
-  skládá se z centrálního nervového systému (CNS) a periferního nervového systému (PNS)
-  základem je nervová trubice, která vznikla z ektodermu při neurulaci (proces formování nervové trubice ve vývoji zárodku)
-  rozšířením hlavového ganglia vzniká mozek (cephalon), zbytek nervové trubice se mění v míchu
-  periferní nervy vedoucí vzruchy do CNS (aferentní)
•  senzorické vedou vzruchy ze specializovaných smyslových receptorů
•  senzitivní, resp. proprioreceptivní, vedou vzruch ze svalů či jiných nespecializovaných oblastí
-  periferní nervy vedoucí vzruchy z CNS (eferentní)
•  motorické vedou vzruchy do příčně pruhovaného svalstva
•  vegetativní, resp. autonomní vedou vzruchy do žláz, cév, případně hladkého svalstva
 
Nervová soustava člověka
· nervová soustava člověka se skládá z centrální nervové soustavy, která umožňuje velmi rychlé reakce na rozmanité podněty zevního i vnitřního prostředí
· s centrální nervovou soustavou propojuje všechny orgány periferní nervový systém a to obojím směrem (aferentně i eferentně)
· autonomní nervový systém je pak ještě méně vázán na centrální nervový systém, není ovládán vůlí a řídí základní procesy nutné k životu organismu
· PNS, resp. nervová vlákna
-  eferentní (odstředivá) a aferentní (dostředivá)
-  nervová vlákna vedou dvěma základními proudy
•  přední kořen míšní (frontalis): eferentní, motoneurony vedoucí motorické vzruchy
•  zadní kořen míšní (dorsalis): aferentní, senzorická vlákna vedoucí senzorické vjemy
-  obecně různá nervová vlákna vedou různé typy vzruchů a signálů (bolest, tlak…)
-  visceromotorika: ovládání sekrece žláz, nervová vlákna se tam dostávají alespoň po jednom přepojení
-  viscerosenzitivita: přijímání vjemů z vnitřních orgánů
-  některé typy inervace jsou velmi blízko sebe a signál může přeskakovat do jiných drah (např. svědění malíčku při infarktu)
-  neurony lokální jsou propojeny pouze místně, neurony projekční fungují na delší vzdálenost
-  k perifernímu nervovému systému patří nervy mozkomíšní (12 párů mozkových a 31 míšních, např. trojklanný nerv, nerv lícní a nerv bloudivý) a nervy útrobní (vegetativní), které tvoří autonomní nervový systém
· CNS
-  skládá se z míchy a mozku
-  mícha
•  je uložena v kanálu páteřním, má uvnitř šedou hmotu a vně bílou
•  šedá hmota je tvořena těly neuronů zatímco bílá hmota myelinovým obalem nervových výběžků
•  v bílé i šedé hmotě jsou samozřejmě i buňky gliové
•  mícha je centrem základních reflexů hybných, svalového napětí, reflexu mikčního (močení), defekačního, erekčního, ejakulačního a jiných reflexů jako vazomotorických atd.
•  mícha zprostředkovává také spojení mozku s periferií těla pomocí nervových drah vzestupných i sestupných
•  z míchy odstupuje osm pár nervů krčních, dvanáct hrudních, pět bederních, pět křížových a jeden kostrční
•  v centrálním kanálku (canalis centralis) proudí mozkomíšní mok
•  spinální ganglion je citlivé přeposílací místo, v němž je uloženo tělo senzorického neuronu

•  s míchou také souvisí tzv. míšní reflex, který vzniká po příchodu prudkého podnětu, který je třeba vyhodnotit ihned – je proto zpracován už v míše a vůbec není přeposlán do mozku (proto některé životní funkce nepřestávají fungovat ani při přerušení míchy)
-  mozek
•  skládá se z šedé a bílé hmoty, které jsou ale uloženy opačně než u míchy (těla neuronů jsou vně a myelinový obal uvnitř)
•  mozek začíná zadním mozkem (prodloužená mícha, most Varolův a mozeček), pokračuje středním mozkem a končí předním mozkem (mezimozek a koncový mozek)
•  rhombencephalon (zadní mozek)
-  prodloužená mícha (medulla oblongata): centrum složitých životně důležitých reflexů (dýchací, kašlací, dávicí, udržení TK), poškození této části mozku vede ke smrti
-  mozeček (cerebellum): přijímá signály s proprioceptorů a pohybového vestibulárního ústrojí a na jejich základě koordinuje pohyby a rovnováhu
-  most Varolův (pons Varolli): propojuje mozeček a kůru koncového mozku
•  mesencephalon (střední mozek)
-  na zadní straně je čtverhrbolí (tectum), jehož horní hrbolky dostávají signály od ústrojí zrakového, spodní hrbolky pak od ústrojí sluchového
-  střední část obsahuje jádra významná pro motoriku
•  prosencephalon (přední mozek)
-  mezimozek (diencephalon):
¨  thalamus (hrboly mezimozkové), které filtrují senzorické vjemy, přicházející do kůry
¨  hypothalamus (podhrbolí), který souvisí s hormonální regulací a produkuje některé hormony ovládající činnost hypofýzy
¨  šišinka (epifýza)
-  koncový mozek (telencephalon, cerebrum):
¨  je tvořen dvěma polokoulemi (hemisférami) spojenými vazníkem
¨  hemisféry jsou kryty šedou kůrou mozkovou a v každé hemisféře je dutina zvaná postranní komora a obě se napojují na další mozkové komory
¨  kůra (cortex) je paměťové úložiště, zpracovává informace, skládá se z korových analyzátorů, které zpracovávají nejrůznější signály a analyzují je
¨  propojováním jednotlivých struktur kůry mozkové vznikají tzv. podmíněné reflexy a celkově vyšší činnost člověka
¨  podkorové struktury (limbický systém) ovlivňují emoce člověka
-  hypocampus: paměť, vybavování, ukládání
-  amygdala: významné emoční vjemy, agrese atd.
¨  bazální ganglia obsahují centra kontroly pohybů (parkinsonn)

•  mozek se dále dělí na jednotlivé komory, které dohromady tvoří tzv. ventrikulární systém
-  I. + II. komora: hemisféry koncového mozku
-  III. komora: mezimozek
-  IV. komora: prodloužená mícha
•  mozkové obaly obalují a chrání mozek i míchu, protože jsou velmi náročné na kyslík a glukózu
-  tvrdá plena mozková (dura mater) tvoří vazivové ochranné pouzdro
-  dvě měkké pleny mozkové (pia mater a archnoidea – pavoučnice)
-  arachnoidea a pia mater jsou propojeny trámečky a tvoří subarachnoideální prostor vyplněný mozkomíšním mokem
•  mozkomíšní mok je čirá tekutina iontově podobná krevní plazmě, neobsahuje ale téměř proteiny, vyrábí se v mozkových komorách a vstřebává v subarachnoideálním prostoru do žil, chrání mozek a míchu před infekcí
· ANS (autonomní nervový systém)
-  fylogeneticky nejstarší rychlý regulátor homeostázy
-  skládá se ze dvou systémů, které jsou funkčně i anatomicky oddělené, ale doplňují se – sympatikus a parasympatikus
-  každý z nich má na specifických místech ganglia (sympatikus na stěnách orgánů a parasympatikus podél míchy)
-  za normálních podmínek udržuj ANS stálé slabé signály, tzv. tonus
-  sympatikus:
•  jeho mediátorem je noradrenalin, proto je napojen na dřeň nadledvin
•  vyvolává akci, zvýšení TK a TF, zrychlení metabolismu a svalového tonu, zesílení výkonu, zvýšení srážlivosti krve, vyvolává stresovou reakce (zvýšená hladina glykémie)
•  oplétá všechny cévy a proto může ovlivňovat jejich smršťování a roztahování
-  parasympatikus:
•  mediátorem je acetylcholin
•  udržuje klidové prostředí orgánů
•  pomáhá jejich informačnímu propojení a výrazně ovlivňuje trávicí systém a jeho komunikaci v jednotlivých částech
•  má jedno velké ganglium za očima
•  inervuje také reflexy jako slzení očí apod.
-  vyšší kontrolní místa ANS řídí regulační funkci, ale konkrétní chování ANS neovlivňují, nachází se v prodloužené míše a hypothalamu (samo je ale řízeno vyššími centry mozku)
· nervová činnost
-  nervová soustava funguje na základě reakcí na vnější nebo vnitřní vjemy, které jsou buď vrozené nebo nově vytvořené
-  chování organismů na základě vrozených reakcí je druhově specifické
-  spojení neuronů, jež se vytváří na základě genetické informace, ve sledu smyslový orgán, řídící centrum, výkonný orgán se nazývá reflexní dráha
-  přenos signálu po takové dráze a zároveň základní jednotka nervové činnosti je tedy reflex
-  složitější reflexní činnost vzniká na základě integrace několika jednodušších reflexních reakcí (ty jsou totiž propojeny tzv. interneurony)
-  takovou složitou dráhu lze vyjádřit schématem stimulace – integrace – odpověď
-  protože ke vzniku vrozených reflexů není třeba žádných specifických podmínek, nazývají se reflexy nepodmíněné
-  reflexy podmíněné vznikají na základě zkušenosti a učení, kdy se v mozku vytváří nové spoje (popsáno I. P. Pavlovem)