Idegrendszerünk alkotója az idegszövet, amely két sejttípusból, neuronokból és gliasejtekből áll. Az idegszövetben az ingerület vezetését végzik a neuronok, a gliasejtek táplálják őket és szigetelik az idegsejtek nyúlványát, a belőlük kialakult velsőhüvely a gyors ingerületvezetést teszi lehetővé. Az idegsejtek a test legérzékenyebb sejtjei, csak szőlőcukrot fogyasztanak és már a rövid ideig tartó oxigénhiány is a pusztulásukat okozza. Szervezetünk minden szövettípusa közül a idegszövet regenerációs képessége a legkisebb, felnőttkorban gyakorlatilag nulla.
Az idegrendszer alapegységei az idegsejtek, más néven neuronok. A neuronok különlegessége, hogy képesek ingerületbe jönni és ezt az ingerületet a sejthártyán keresztül vezetni is. Az ingerület maga elektromos jelenség, ami a sejthártya két oldalán a töltéssel rendelkező részecskék eloszlásának megváltozásával jön létre. A sejthártya ugyanis az ionok számára nem átjárható, mivel az ionokhoz olyan nagy hidrátburok tapad, amivel nem férnek át a sejthártya résein. Normál esetben a sejten belül több a negatív ion, mint azon kívül. Ennek egyik oka, hogy a fehérjék többnyire negatív töltésűek, valamint az is, hogy a Na+ionok többsége a sejten kívül található, a sejten belül pedig lényegesen kevesebb K+ ion van. Ha a sejthártyát inger éri (ez lehet akár mechanikai inger is), a sejthártyán megnyílnak a Na+csatornák, aminek köszönhetően a sejthártya két oldala közötti potenciálkülönbség lecsökken. Hamarosan a potenciálváltozás hatására megnyílnak a K+csatornák is és minthogy a sejten belül jóval nagyobb a K+koncentráció, ezek az ionok kifelé áramolnak, ezzel visszaállítják az eredeti potenciálkülönbséget. Az eredeti állapotot a Na+/K+pumpa állítja helyre, ez a membrán található fehérje folyamatosan működik és egy ATP elbontásával egy K+iont juttat be a sejtbe, miközben két Na+iont juttat ki, ezzel nem csak az ionok eredeti eloszlását állítja helyre, hanem a töltéskülönbséget is. A Na+/K+pumpa működtetésére megy el egyes becslések szerint az emberi test teljes ATP mennyiségének egy harmada.
A fent leírt ingerület még nem terjed tovább, ez csak úgynevezett helyi jelenség. A sejthártyán találhatóak azonban olyan Na+csatornák, amelyek a közeli potenciálváltozásra érzékenyek. Ha a szomszédos területen a potenciálkülönbség annyira lezuhan, hogy megnyílnak ezek a potenciálérzékeny Na+csatornák, akkor az ingerület továbbterjed a sejthártyán. Ahhoz, hogy ilyen tovaterjedő ingerület alakuljon ki, a helyi jelenségnek el kell érnie egy szintet, ez az úgy nevezett akciós potenciál. Az is látható, hogy egy idegsejt vagy ingerületbe jön, vagy nem (minden vagy semmi elv), nincs olyan, hogy az idegsejt csak kicsit vagy nagyon lenne ingerületben.
9.1
Hol fordult még elő az emberi testben a minden vagy semmi elv?
Az így kialakult ingerület végigterjed az idegsejt nyúlványán (az axonon), míg el nem ér a nyúlvány végéhez az úgynevezett végbunkóhoz. Itt két idegsejt találkozásának neve: szinapszis. Az axon végbunkójában apró hólyagok vannak, amik az idegsejtre jellemző anyagot tartalmaznak. Amikor az ingerület elér a végbunkóhoz, ezekből a hólyagokból a bennük található anyag (neurotranszmitter) a két sejt közötti térbe, a szinaptikus résbe ürül. A másik sejt hártyáján speciális fehérjék találhatók, amelyek felfogják a résbe kerülő neurotranszmittereket és ennek hatására változtatnak a sejt hártyája két oldalának potenciálján. Ha ezt a potenciált csökkentik (közelebb viszik az akciós potenciálhoz) a szinapszist serkentőnek, ha növelik (távolítják az akciós potenciáltól) gátlónak nevezik. A szinapszisok esetében nem érvényesül a minden vagy semmi elv, vannak tehát erősebben serkentő/gátló szinapszisok. Mivel egy-egy idegsejthez sok szinapszis is kapcsolódhat, a lehetőségek szinte végtelenek. A neurotranszimitterek többsége fehérje, és többnyire jellemzően gátló vagy serkentő hatásúak.
9.2
Próbáld ki, te milyen ideghálózatot tudnál építeni!
A drogok, idegrendszerre ható nagy része valamilyen neurotranszmitter működését változtatja meg. Ezek közül kettőnek a működését mutatja be az alábbi két animáció:
Az idegrendszert felépítése alapján többféleképpen is csoportosíthatjuk. Annak alapján, hogy egy idegsejt mihez kapcsolódik megkülönböztetünk érzékelő (szenzoros, egy érzékelősejttől egy másik idegsejthez vezető), mozgató (motoros, egy idegsejttől egy izomsejthez vezető) és asszociációs (interneuron, két idegsejt között kapcsolatot létesítő) idegsejtet. A szinapszisok típusa alapján megkülönböztethetünk serkentő, gátló és vegyes működésű, modulációs neuronokat is.
A teljes idegrendszert két nagy részre osztják,: a központi idegrendszerhez tartozik az agy és a gerincvelő, míg a fennmaradó rész alkotja a környéki (perifériás) idegrendszert. A neuronok sejttestjei gyakran csoportokba gyűlnek, a központi idegrendszerben az ilyen csoportosulásokat magnak , a környéki idegrendszerben dúcnak nevezik. Az axonok is többnyire csoportosan futnak, a központi idegrendszerben ezek neve pálya , a környékiben ideg .
A környéki idegrendszer tovább osztható szomatikus és vegetatív idegrendszerre. Szomatikus az, ami tudatos irányítás alatt áll, a mozgás, a beszéd idegi szabályozása, vegetatív (vagy zsigeri) pedig az, amit tudatosan nem befolyásolunk. Ez utóbbi leginkább a homeosztázis szabályozásában játszik szerepet.
A vegetatív idegrendszer további két részre osztható. Izgalom, veszély esetén működik a szimpatikus idegrendszer, míg nyugalomban a paraszimpatikus idegrendszer élvez előnyt.
9.3
Készíts ábrát az idegrendszer felosztásáról!
A központi idegrendszer
A központi idegrendszer két része tehát a gerincvelő és az agy. A gerincvelőből csigolyánként egy pár ideg lép ki. A gerincvelőben kívül találhatóak az idegsejtek axonjai és belül a sejttestek, tehát kívül van a fehérállomány és középen a szürkeállomány. A gerincvelő legfontosabb feladata, hogy az agy és a test többi része között közvetítsen, amit a fel- és leszállópályák tesznek lehetővé. Vannak azonban olyan folyamatok, amik a gerincvelőben magában játszódnak le, és az agy csak értesül róluk, nem írányítja őket. Ezeket gerincvelői reflexeknek nevezik. Mindenki számára ismerős, hogy az ideggyógyász kis kalapáccsal ütögeti a beteg térdét. Ilyenkor egy alapvető, a testtartásban szerepet játszó gerincvelői reflexet vizsgál. Azt, hogy a mozgás megtörténik, az agy érzékeli, de már csak a mozgás után, ezért érezzük úgy, hogy önkéntelen, tudattalan volt a láb mozgása. A kezdetlegesebb idegrendszerrel rendelkező gerincesek hosszú ideig képesek élni pusztán a gerincvelői reflexeikre hagyatkozva.
A gerincvelő közepén húzódik a gerincsatorna, benne a gerincvelői folyadék, a liquor. Ez az agyban termelődő folyadék tölti ki az agykamrákat is és a koponya és az agy közötti teret is. A liquor túlzott termelődése okozza a vízfejűséget.
 |
Az agyban megfordul az idegsejtek elhelyezkedése, a külső (szürke) rétegben helyezkednek el a sejttestek, a belsőben (fehér) az axonok. Ez az elrendezés lehetőséget ad arra, hogy a nagy felületen különlegesen sok interneuron férjen el (becslések szerint 100 milliárd, vagyis 10 11 ). Az agy több részre osztható. A gerincvelő felől haladva ezek: nyúltvelő (nyúltagy), híd, középagy, köztiagy (talamusz és hipotalamusz), nagyagy és kisagy. A nyúltvelő, a híd és a középagy alkotják az agytörzset. Az agytörzs különlegessége, hogy benne az idegsejtek diffúz hálózata található meg, aminek köszönhetően minden összefügg mindennel benne. Az agytörzs legalsó része szerkezetében még sokban hasonlít a gerincvelőhöz. Itt találhatóak a legalapvetőbb tevékenységek központjai, a belégzés és kilégzés központja, a nyelés, a hányás, a vérnyomás növelő és csökkentő központ. Számos agyideg is innen lép ki, vagy ide jut be, melyek azután behálózzák az egész testet. Ezek közül különös említést érdemel a bolygóideg, ami a felsőtest elsődleges paraszimpatikus beidegzését látja el.
A híd legfontosabb szerepe, a nyúltvelő reflexeinek összehangolása, ez az agyi terület gondoskodik például arról, hogy ne következzen be egyszerre nyelés és belégzés. A középagy elsősorban a mozgáskoordinációban, az „ösztönös” mozgások kivitelezésében játszik szerepet (pl. járás, biciklizés stb.). de itt kereszteződnek a látóideg rostjai is.
A köztiagy két részre osztható, a talamusz az érzetek központja, a hipotalamusz a homeosztázis fenntartásáért felel. A talamuszba futnak be a látás, a hallás, egyensúly- és testérzékelés érzetei, de ennek a területnek fontos szerepe van a tudat kialakulásában is, valamint a hosszútávú memória sem működik nélküle. A hipotalamuszban van az éhség és jóllakottság központja, a hűtő és fűtő központ és az agyalapi mirigyen keresztül ez a terület koordinálja a hormonrendszer működését is.
A kisagy elsődlegesen a mozgások koordinációjában, finom vezérlésében játszik szerepet. Egyes területeinek meghibásodása remegéshez vezet, mint az a Parkinson-kórosoknál látható.
A nagyagy
Az agy legnagyobb részét a nagyagy alkotja. Maga a nagyagy két féltekére osztható, amik között a kérgestest teremt kapcsolatot. A két félteke nem teljesen azonos feladatot lát el, a lineáris gondolkodás a bal féltekére jellemzőbb, a holisztikus a jobbra. Leegyszerűsítve szokás azt mondani, hogy a bal félteke a racionális, a jobb a kreatív és művészi. Ez természetesen nem igaz ilyen élesen, de valóban erős különbségek vannak közöttük. Az aszimmetrikus féltekék az ember sajátos jellemzői, az emberszabásúakban a két félteke teljesen azonos. A féltekéken túl a nagyagyat lebenyekre oszthatjuk, ezek aszerint kapták nevüket, hogy melyik koponyacsont mellett találhatók.
A nagyagy a tudatos folyamatok központja. A tudat meghatározása nem egyszerű feladat. Első szinten az értelmezett érzeteket nevezik tudatnak, ebben az értelemben tudattal rendelkezik a kutya és az elefánt is (de valószínűleg a csótány nem). Hosszas viták folytak arról, hogy a tudat lebontható-e valamiféle alapegységekre, tudatelemekre, amikből az egyes tudatállapotok felépülnek (pl. van-e ilyen alapérzete a vörös színnek vagy a melegnek stb.). Mai elképzeléseink szerint ilyenről nem beszélhetünk és minden egyes tudatelem és tudatállapot egyedi.
Az elvont gondolkodás képessége a magasabb tudat vagy másodlagos tudat, ez az, amivel csak az ember és esetleg némely emberszabásúak rendelkeznek (bár az utóbbi idők etológiai vizsgálatai hoztak meglepő eredményeket a bozótszajkóról és más madarakról is).
 |
Sokáig kétféle nézet ütközött azzal kapcsolatban, hogy miként épül fel a nagyagy. A XIX. században frenológia „tudománya” különféle tulajdonságokat kötött az agy bizonyos területeihez és a koponya felmérésével vélte meghatározni az emberi tulajdonságokat. Voltak azonban olyan elképzelések is, melyek szerint az agy egységes egészként működik, benne egyes területek nem különíthetők el.
A neurológia hosszú ideig csak a hibás idegrendszerből tudott következtetni, miként működik az egészséges rendszer. A sérülések, agyvérzések következtében roncsolódott területek bizonyos funkciók elvesztésével is jártak, így felmérhető volt, hogy milyen terület miért felel. Az utóbbi évtizedekben viszont egyre jobb és részletesebb képalkotó eljárások jelentek meg, amikkel egyre jobban lehet megismerni az egészséges agy működését is. Ezeket az alábbi animáció foglalja össze.
A nagyagy egyes területekért felelős részeit az alábbi ábra mutatja.
Az elmúlt harminc évben egy új, interdiszciplináris tudományág született meg, a kognitív tudomány. Ez az ág összefoglalja mindazt, amit a biológia, a pszichológia, a nyelvészet és az informatika a gondolkodásról tud. Ezeknek a kutatásoknak köszönhetően kezdjük lassan megérteni az agy működését. Mára már például bizonyítottnak tekinthető, hogy létezik egy előre meghatározott nyelvi alapváz, amit a gyerek megtölt a megtanult nyelv szabályainak részleteivel. Ez az univerzális nyelvtan részben genetikailag is meghatározott, létezik például olyan dominánsan öröklődő betegség, amelyben szenvedők nem képesek múlt időt képezni. Ma már olyan, korábban biológiailag megfoghatatlannak hitt jelenségek idegrendszeri hátterét is kezdjük sejteni, mint az empátia vagy a fair-play.
A vegetatív idegrendszer szerveződése kapcsán már említettük, hogy két részre, szimpatikus és paraszimpatikus rendszerre osztható. Ezek elhelyezkedését mutatja az ábra.
A szimpatikus idegrendszer szorosan együttműködik a mellékvese velőállományának hormonjaival, ezért szimpatiko-adrenális rendszernek is nevezik. Ez a rendszer lép működésbe mindenféle izgalmi állapotban, legyen az félelem, izgalom, zsákmányszerzés, menekülés, vagy csak egy év végi termtud vizsga. Hatásai közül néhány:
A paraszimpatikus idegrendszer a nyugalmi állapotokban jut szerephez és hatása pontosan ellentétes a szimpatikuséval.
A tartós szimpatikus hatás a stressz .
9.4 Milyen
betegségek kialakulásában lehet szerepe a stressznek?
