Nervová sústava

Riadiace sústavy a regulačné mechanizmy

Regulačné mechanizmy zabezpečujú rovnováhu vnútorného prostredia organizmov- homeostázu.

• Pri jednobunkovcoch funguje ako regulačný mechanizmus rôzna aktivita enzýmov v cytoplazme.
• Pri mnohobunkových organizmoch k regulačným mechanizmom patria:

  - dráždivé (nervové) mechanizmy

  - látkové(hormonálne) mechanizmy

  - obranné(imunitné) mechanizmy

Medzi týmito tromi spôsobmi regulácie existuje úzke spojenie- stáva sa základom na priebeh pravidelne sa opakujúcich životných procesov – biorytmov.

Nervová regulácia:

Jej funkciou je reagovať na zmeny vonkajšieho a vnútorného prostredia a spolu s hormonálnou sústavou zabezpečovať homeostázu v organizme.

Podstatou je pohotovo premieňať podnety,  informácie z okolia, na signály, ktoré zmenou elektrického potenciálu biomembrány (cytoplazmatickej membrány) vyvolá okamžitú odpoveď cieľového orgánu.

Nervová regulácia pôsobí najrýchlejšie a jej účinok je presne nasmerovaný. Nervová sústava receptormi (zmyslovými bunkami) prijíma podnety, nervové vlákna vedú vzruch do nervových centier,  kde sa získaná informácia vyhodnotí a vydá sa adekvátna odpoveď.

 

Fylogenéza nervovej sústavy

Jednobunkové organizmy majú dráždivosť (vnímajú podnety z vonkajšieho prostredia), nejde však o nervovú sústavu (NS)

U mnohobunkových organizmov sa začína vyvíjať NS ako prepojenie medzi jednotlivými bunkami.

1. difúzna (rozptýlená) NS

- najprimitívnejší typ nervovej sústavy, nachádza sa u pŕhlivcov (Cnidaria, nezmar zelený, medúzy)   

- v tele pŕhlivcov sa nachádzajú rozptýlené bunky, ktoré vzájomným prepojením vytvárajú nervovú sieť

- žiadna bunka v nervovej sieti nemá nadradené postavenie

2. gangliová (uzlová) NS

Spájaním buniek vo fylogenéze vznikali zhluky (uzly- gangliá) →vznikli rôzne úrovne gangliovej nervovej sústavy.

a) pásová NS

- je charakteristická pre kmeň ploskavcov (Plathelminthes, ploskulice, motolice, pásomnice)

- v prednej časti tela sa nachádzajú 2 gangliá (zhluky nervových buniek), z ktorých vybiehajú nervové pásy spájajúce sa okolo hltana

- z nervových uzlov vybiehajú aj krátke nervové vlákna, ktoré sú zakončené v zmyslových orgánoch (oči)

b) gangliová NS

- napr. u mäkkýšov (Mollusca)

- v tele sa nachádzajú 4 gangliá: v hlavovej časti sú nadhltanové a podhltanové gangliá spojené prstencom

- vybiehajú z nich nervové pásy, pričom v nich sú 2 menšie gangliá- vnútorný uzol a nožný uzol

 

c) rebríčková NS

- nachádza sa u obrúčkavcov (Annelida, napr. dážďovka)

- z hlavových ganglií vybiehajú nervové pásy (pozdĺžne sa nazývajú konektívy), pričom v každom článku tela obrúčkavcov sa sa nachádza pár menších ganglií, ktoré sú navzájom prepojené (prepojenie medzi pravou a ľavou stranou nervových pásov sa nazývajú komisúry)

- u všetkých prvoústovcov (protostomia) sa nervová sústava nachádza na brušnej časti tela, pod tráviacou sústavou

Výnimku tvoria článkonožce, ktoré majú dokonalejšiu rebríčkovú NS, tiahne sa približne stredom tela, gangliá v hlavovej časti sa zväčšujú. Tento útvar sa niekedy označuje ako jednoduchý mozog hmyzu.

 

d) rúrková NS

- sa nachádza u všetkých chordátov,

- základom je nervová rúrka, ktorá sa tiahne po chrbtovej časti tela (druhoústovce)  

-  k najprimitívnejším patria kopijovce (Cephalochordata)- majú chordu zachovanú po celý život, nachádza sa na chrbtovej strane a nad  ňou sa tiahne NS

Až postupnou premenou chordy na chrbticu a lebku dochádza k prechodu nervovej rúrky do chrbtice a lebky.

Dochádza k rozširovaniu prednej časti rúrky, prebieha v lebke, rúrka sa tiahne miechovým kanálom a dáva základ mieche. Predný mozog začína prekrývať ostatné časti a tak sa vytvára typický mozog. Pôvodnú NS predstavuje mozgový kmeň, do ktorého patrí časť stredného mozgu, medzimozgu,   predĺžená miecha. Sú tu sústredené všetky reflexné reakcie živočíchov a ich inštinktívne správanie.

 

Nervová sústava človeka

 

1.Ústredná (centrálna) nervová sústava- CNS

tvorí ju:  – miecha (medulla spinalis)

- mozog (encephalon, cerebrum)- skladá sa z 5 častí:

Predný mozog (Telencephalon) , Mozoček (Cerebellum), Medzimozog (Diencephalon), Predĺžená miecha (Medulla oblongata), Stredný mozog ( Mesencephalon)

 

2. Periférna (obvodová) NS

Tvoria ju periférne nervy zložené z tisícok nervových vláken, vychádzajú z mozgu a miechy.

Základnou štruktúrnou a funkčnou jednotkou NS je nervová bunka NEURÓN- objavil ho Jan Evangelista Purkyne ( 1835).

Stavba neurónu:

Neurón sa skladá z krátkych výbežkov(dendrity), dlhého výbežku- axón (neurit), telodendrií- všetky končia synaptickými uzlíkmi. Axón odvádza nervové vzruchy z tela bunky neurónu, je obalený dvoma vrstvami: a) myelínová pošva-má ochrannú funkciu, zabezpečuje rýchlosť nervového vzruchu, má Ranvierove zárezy b) neuriléma- Schwannova pošva- vrstva zabraňujúca šíreniu vzruchu medzi susednými neurónmi, izoluje ich

 Nervové bunky zoradené za sebou vytvárajú nervové vlákna, jednotlivé bunky sú navzájom prepojené synapsami (synaptickými štrbinami), kde sa šíri nervový vzruch- tok katiónov sodíka Na+ a draslíka K+.

Synaptické prepojenie nervových buniek:

katióny Na+, K+ z presynaptickej bunky (1. neurón, ktorý odovzdáva nervový vzruch) nie sú schopné samostatne prejsť cez cytoplazmatickú membránu (CM) dendritu postsynaptickej bunky (druhý neurón) → je potrebné ovplyvniť priepustnosť CM. Z fyzikálneho hľadiska ide o zmenu elektrického potenciálu bunky, ovplyvňujú ho chemické látky-  V synaptických váčkoch sa nachádza mediátor (transmiter) zložený z acetylcholínu a noradrenalínu, je tu prítomné množstvo mitochondrií, ktoré zabezpečujú dostatočné  množstvo energie pre prenos nervového vzruchu. V mitochondriách sa tvorí ATP,  ktorý spôsobuje to, že sa mediátor uvoľňuje do synaptickej štrbiny- väzbou mediátora na receptory sa vyvolá zmena elektrického potenciálu z pokojového ( – 60 mV) na akčný potenciál (+ 40 mV), tým sa zabezpečí priepustnosť CM pre katióny Na+ a K+ → nervový vzruch prechádza do postsynaptickej bunky. Po prenose sa mediátor dostáva naspäť do synaptických váčkov (synaptozómov) sodíkovou pumpou. Zmena hodnoty akčného potenciálu závisí od intenzity signálu. Veľkosť synaptickej štrbiny je približne 20 nm.            

Typy neurónov

1. Aferentné- (dostredivé, senzitívne, vzostupné), receptor prijíma podnet, ktorý zmení na nervový signál, ktorý je prenášaný do miechy, mozgu. Sú súčasťou obvodovej NS.
2. Eferentné- (odstredivé, motorické, zostupné), vedú nervový vzruch z mozgu, miechy do efektoru (cieľového orgánu), súčasť obvodovej NS.
3. Interneuróny- (asociačné, vmedzerené neuróny), nervové bunky analyzujúce informácie, podnety,

   nachádzajú sa v mozgu, mieche → súčasť CNS

Zoskupením tiel nervových buniek vzniká sivá hmota, zoskupením výbežkov vzniká biela hmota.

V CNS sa nachádzajú aj gliové bunky, ktoré sa nachádzajú medzi neurónmi, majú podpornú, výživnú aj zásobnú funkciu. Ich úlohou nie je vedenie nervového vzruchu.

Poznáme 3 typy:

astrocyty- majú množstvo dlhých výbežkov, ktoré sa dotýkajú ciev- krvných vlásočníc, čím získavajú výživné látky pre neuróny

mikroglie- sú schopné fagocytózy, odstraňujú odumreté bunky

oligodendroglie- tvoria obaly buniek CNS, pošvy vláken (ako Schwannove bunky)

 

mozog a miecha majú na povrchu 3 obaly (pleny, meningy)

1. tvrdá plena (dura mater)- tvorí vonkajší obal, prirastá na vnútornú stranu lebky

2. pavúčnica (arachnoidea)- je stredný obal, štruktúrou pripomína pavučinu, pretože sa skladá  zo sieťovito usporiadaných  vláken

3. cievnatka (pia mater) kopíruje obrysy mozgu a miechy

Medzi pavúčnicou a cievnatkou sa nachádza priestor vyplnený´likvorom, mozgovo- miechovým mokom ( liquor cerebro-spinalis)- má podobné zloženie ako krvná plazma (okrem bielkovín).

 

Predný mozog (Telencephalon)                                                           

Je najväčšia časť mozgu, hlbokou pozdĺžnou ryhou je rozdelený na 2 pologule (hemisféry), ktoré sú navzájom spojené svorovým telesom.

U primitívnych stavovcov má najmä čuchovú funciu.

Na povrchu sa nachádza mozgová kôra(cortex cerebri, palium)- skladá sa zo 7 vrstiev nervových vláken,  je zvrásnená do mnohých záhybov(gyrifikácia), počet závitov sa vekom (učením) zvyšuje. Má analytickú a syntetickú schopnosť, umožňuje  učenie a abstraktné myslenie. Rozlišujeme čelový,temenný, záhlavový a spánkový lalok.

Funkcie jednotlivých častí predného mozgu:

Čelový lalok → reč, čuch, myslenie, city     

Temenný lalok → kožná citlivosť, pohyb

Záhlavový → zrak                                              

Spánkový → sluch, pamäť, polohový analyzátor

Z funkčného hľadiska je rozdelený na motorickú časť (riadi pohyb) a senzitívnu časť(zmysly), ktorá je sústredená viac v zadnej oblasti mozgu.

Pod šedou kôrou sa nachádza vnútorné púzdro (capsula interna) tvorené bielou hmotou (zoskupenie nervových výbežkov).Šedá hmota prechádza do vnútornej bielej hmoty, kde vytvára 3 veľké gangliá- uplatňujú sa pri motorických pohyboch. (odumieranie neurónov v tejto časti mozgu spôsobuje Parkinsonovu chorobu- tras končatín).

Šedá hmota sa vyvíjala vo fylogenéze postupne, je zložená z 3 častí:

paleopálium (paleocortex)- má pôvod v čuchových lalokoch

archipálium (archicortex) – tvorili základ limbickej sústavy, primitívny mozog, uskutočnuje sa tu inštinktívna a emocionálna funkcia

neopalium- fylogeneticky najmladšia časť, tvorí mozgovú kôru, kde sa ukladajú vedomosti, pamäť

Do mozgovej kôry sa privádzajú informácie zo všetkých receptorov, oblastí NS, spracúvajú sa tu, analyzujú.

Prebieha subjektívne uvedomovanie, formuje sa vedomá činnosť, motorické pohyby (ak praskne cieva- mŕtvica), je to tiež asociačná oblasť→správanie sa.

Ľavá hemisféra usmerňuje pohyby pravej hornej a dolnej končatiny, prijíma podnety podnety z pravej časti očného zorného uhla, u pravákov riadi ľavá hemisféra pravú časť tela. Tento jav spôsobuje prekrižovanie pyramídových dráh, ktoré vystupujú z telencephalonu.

 

Medzimozog (Diencephalon)

Pomerne malý oválny útvar, úplne prekrytý hemisférami predného mozgu→ je vidieť len jeho spodnú časť.

Rozdeľujeme na dve časti lôžko (thalamus)- brána vedomia, koordinuje a prepúšťa do mozgovej kôry aferentné podnety, sprostredkúva rozličné podnety (čuchové, chuťové, dotykové, bolesť…)

podlôžko (hypothalamus)- má riadiacu aj endokrinnú funkciu (oxitocín, vazopresín), riadi činnosť autonómnych nervov, činnosť vnútorných orgánov (funkcia srdca, termoregulácia), sú tu centrá spánku, pocitov, hladu a nasýtenia.Stopkou je naň pripojená hypofýza.

Ďalšie časti: nadlôžko (epithalamus) je tvorené šuškovitým telieskom (epifýza)- vylučovanie melatonínu

 zalôžko (metathalamus)- súčasť zrakovej a sluchovej dráhy

predná časť lôžka (subthalamus)- niekoľko mozgových jadier so vzťahom k plánovaniu pohybov

 

Stredný mozog (Mesencephalon)

Najviac je vyvinutý u obojživelníkov a plazov. Nachádza sa medzi hemisférami mozočka a mostom, spolu s mostom a predĺženou miechou tvorí mozgový kmeň. Je centrom zrakových a sluchových reflexov (reflexný pohyb očí a hlavy- napr. odvrátenie hlavy pri prudkom osvetlení sietnice, reflexné natočenie hlavy za zdrojom zvuku). Vystupujú odtiaľto nervy, ktoré inervujú okohybné svaly.

 

Zadný mozog (Metencephalon)

Mozoček (cerebellum)- skladá sa z dvoch hemisfér, na povrchu sa nachádza kôra zo sivej hmoty, ktorá nemá schopnosť ukladania pamäťových buniek. Biela hmota sa vo vnútri mozočku rozvetvuje do sivej hmoty a vytvára strom života. Mozoček je centrum koordinácie pohybov a rovnováhy, udržiava svalový tonus- napätie kostrových svalov, zosúlaďuje pohyby. Jeho činnosť výrazne ovplyvňuje užívanie alkoholických nápojov, niektorých liekov a narkotických látok.

Most (pons Varoli)- nazývaný tiež Varolov most, krátky úsek (asi 2,5 cm), obklopuje dolnú plochu predĺženej miechy, je to spojovací informačný kanál tvorený bielou hmotou.

 

Predĺžená miecha (Medulla oblongata)

Je časť miechy, prechádzajú cez ňu všetky odstredivé aj dostredivé dráhy, vychádzajú z nej nervy zodpovedné za mimiku tváre a artikulovanú reč. Je centrom životne dôležitých nepodmienených reflexov (dýchanie, kašľanie, kýchanie, činnosť srdca a ciev, automatického krvného obehu). Jej porušenie môže spôsobiť smrť.

 

Miecha (Medulla spinalis)

Z fylogenetického hľadiska staršia ako mozog, prechádza miechovým kanálom, ktorý sa tiahne chrbticou. Z jej úsekov vychádzajú predné a zadné miechové  korene                                                                                                                 

 Prierez miechy-tiahne sa miechovým kanálom, kuželovite sa smerom dole zužuje, medzi stavcami sú otvory, cez kt. vybiehajú po dĺžke celej chrbtice miechové korene. Rozlišujeme zadný plytký zárez a predný hlboký zárez. Tvorí ju biela hmota, a vo vnútri sivá hmota. Kanál je vyplnený likvorom- cerebro-spinálnym mokom.

Zadný miechový koreň- aferentný, dostredivý, senzitívny, Predný miechový kanál- eferentný, odstredivý, motorický

Reflexný oblúk

1. Jednoduchý- vyhodnotený v mieche, príp. v predĺženej mieche; Receptor- orgán, kt. prijíma nervové podnety; prechádza cez nerv do zadného koreňa, do miechy – medzi aferentými a eferentými b. je interferón. Spracovaný nervový vzruch sa šíri na efektor- výkonný orgán, kt. odpovedá na podráždenie receptora

2. Zložitý- medzi miechou a mozgom sú pyramídové dráhy. Informácie sa dostávajú do mozgu, kde sa spracúvajú

Miecha je pomerne samostatné ústredie na riadenie mnohých fyziologických dejov, sú tu uložené miechové pohybové reflexy, napr. reflex odťahovania končatín, reflex vyprázdňovania močového mechúra a čriev, centrum regulácie zrenice

Medzi mozgom a miechou je množstvo pyramídových kortikospinálnych dráh, kt. zabezp. prenos info. do mozgu.

Spinálny šok- nastáva pri úplnom prerušení miechy, je to útlm miechových reflexov

Nervové bunky nie sú schopné absolútnej regenerácie, v periférnych oblastiach NS sa dokážu čiastočne regenerovať

Elektrofyziologické vyšetrenie mozgu- fyzikálna meracia technika – prístroje merajú akčné potenciály bioelektrické potenciály- sú to zložité vlny- elektroencephalogram- EEG

Mozog- pracuje neustále, aj zdravý človek môže mať nedostatok glukózy pre činnosť mozgu (hypoglykémia). Pri cukrovke a hypoglykémii môže dôjsť ku kolapsu-, je závislý od kyslíka- Hypoxia- nedostatok kyslíka, kt. trvá viac ako 10 s- človek sa dostáva do bezvedomia (Pri epilepsii sa nároky na kyslík zvyšuje). Kys. glutámová (glutamát)- dôležitá pre metabolizmus nervových buniek- detoxikačná funkcia – odbúravanie amoniaku

Medzi krvou a NB existuje hematoencefalitická bariéra- tá určuje a zabraňuje aby do NB išlo čo najmenej toxínov a do NB vchádzali len tie l., kt. sú potrebné

 

Mozgové nervy

Z mozgu vystupuje 12 párov mozgových nervov, ktorých číslovanie je pevne dané (tzn. že 10. hlavový nerv je vždy blúdivý nerv):

Aferentné (dostredivé) nervové vlákna                       Eferentné (odstredivé) nervové vlákna                                

I. čuchový nerv (nervus olfactorius)                              VII. tvárový nerv (n. facialis)      

II. zrakový nerv (n. opticus)                                         VIII. polohovosluchový nerv (n. vestibulocochlearis)

III. okohybný nerv (n. oculomotorius)                         IX. jazykovohltanový nerv (n. glossopharyngeus)

IV. kladkový nerv (n. trochlearis)                                X. blúdivý nerv (n. vagus)

V. trojklanný nerv (n. trigeminus)                               XI. vedľajší nerv (n. accesorius)

VI. odťahujúci nerv (n. abducens)                              XII. podjazykový nerv (n. hypoglossus)

Miechové nervy

Z miechy vystupuje 31 párov miechových nervov. Podľa toho, z ktorého oddielu chrbtice vystupujú, rozoznávame:

1. krčné nervy -  8 párov

2. hrudníkové nervy - 12 párov

3. driekové nervy -5 párov

4. krížové nervy - 5 párov

5. kostrčový nerv - 1 pár

Vegetatívne nervy (útrobné)

Vegetatívne (autonómne) nervy motoricky inervujú hladké svaly, v stenách vnútorných orgánov, ciev a vývodov žliaz. Vegetatívne nervy vychádzajú z centrálnej nervovej sústavy spolu s mozgovými a miechovými nervami, ale sa od nich oddeľujú a tvoria samostané nervy. Vegetatívnu nervovú sústavu tvoria dva funkčné celky:

sympatikus- Vlákna sympatika vychádzajú z krčnej, hrudníkovej a driekovej časti miechy. Vo vláknach sympatika sa uplatňuje ako mediátor noradrenalín

parasympatikus- Vlákna parasympatika vychádzajú z mozgového kmeňa a krížového oddielu miechy. Vo vláknach parasympatika sa uplatňuje ako mediátor acetylcholín.. Parasympatikus a sympatikus sú antagonisticky postavené

Príklady pôsobenia autonómnych nervov

Sympatikus:                                                        Parasympatikus:

rozšírenie ( zrenica)                                             zúženie (zrenica)

zastavenie vylučovania (slinné žľazy)                vylučovanie slín

rozšírenie (pľúca)                                               stiahnutie (pľúca)

zrýchlenie činnosti (srdce)                                  spomalenie činnosti (srdce)

ochabnutie, uvoľnenie (žalúdok, črevá)             stiahnutie ( žalúdok, črevá)

stimulácia vylučovania (obličky)                       stiahnutie (močový mechúr)

uvoľnenie (močový mechúr)

 

Vyššie funkcie NS

najzložitejšie I.P.Pavlov- objasnil ich fungovanie

Vrodené formy správania: - Nepodmienené reflexy (NR) -vrodené reakcie, kt. prebiehajú u všetkých jedincov toho istého druhu rovnako, neučíme sa ich… napr. Inštinktívne správanie- v prevahe sa prejavuje u nižších tried živ., sú to stereotypy správania a rozmnožovania a hľadania potravy, sociálne inštinkty, u primátov, u mravcov

Emócie- osobitná forma vrodeného správania (strach, agresia,..) viazané na lymbickú sústavu a hypotalamus, ovplyvnené subjektívnou a objektívnou skúsenosťou

Získané- Podmienené reflexy (PR)- reflexy, kt. vznikli v dôsledku častého opakovania impulzov a činností, vznikajú na základe dočasných nervových spojení (písanie, čítanie..) procesom učenia po viacnásobnom opakovaní vzniká PR

Signálna sústava

-1. Signálna sústava- sústava PR a NR realizujúca sa pomocou zmyslových orgánov –typická pre všetky živočíchy

-2. Signálna sústava- typická len pre človeka- nové reflexné spojenia vytvára abstraktný pojem – slovo