FIZIOLOGIJA NERVNOG SISTEMA

ORGANIZACIJA NERVNOG SISTEMA

• Centralni nervni sistem – CNS

• Uloga CNS je da skenira, evaluira (upoređuje sa memorisanim informacijama) i procesira informacije primljene od perifernih senzornih nerava i da generiše eferentne impulse, pa se može reći da on ima integracionu i koordinišuću funkciju.

• Centralni nervni sistem čine mozak i kičmena moždina.

• Periferni nervni sistem (PNS)

CENTRALNI NERVNI SISTEM

CENTRALNI NERVNI SISTEM

• Mozak i kičmena moždina su zaštićeni meningama (višeslojnom opnom), a zatim koštanim sistemom (lobanja, kičmeni pršljenovi).

• Površinski sloj telencephalona (velikog mozga) – korteks, deli se na režnjeve: – frontalni, – parijetalni, – temporalni i – okcipitalni.

ORGANIZACIJA NERVNOG SISTEMA

OSNOVNE FUNKCIJE SINAPSI

• Više od 100 milijardi

neurona (nervnih ćelija)

• Neuron se sastoji iz:

– tela (pokriveno

plazma

membranom, a u

njemu se nalaze

ćelijske organele

neophodne za

život i

funkcionisanje

ćelije) i

– nastavaka (dendriti

i akson).

ORGANIZACIJA NERVNOG SISTEMA

OSNOVNE FUNKCIJE SINAPSI

• Dendriti prenose ulazne informacije (impulse) ka telu ćelije.

• Akson prenosi izlazne informacije (impulse) od tela ka

periferiji.

• Akson se završava velikim brojem grančica koje na

krajevima imaju mala zadebljanja (nožice) kojim stupa u

kontakt sa drugim neuronima.

• Mesto kontakta – SINAPSA

• Većina sinapsi sprovodi signal samo unapred – od dendrita

ka aksonima

• Neuroni su organizovani u mnoštvo NEURONSKIH

MREŽA (SKUPOVA) koje odredjuju funkciju nervnog

sistema.

NEURON – OSNOVNA FUNKCIONALNA JEDINICA

• Somatski deo – prenosi informaciju kroz periferne nerve sa receptora površine tela ili iz nekih dubokih struktura.

• Senzorna područja:

1. kičmena moždina

2. retikularna formacija medule, ponsa i mezencefalona

3.cerebelum

4. talamus

5. područja cerebralnog korteksa.

SOMATOSENZORNA OSOVINA Većina aktivnosti nervnog sistema inicirana je

senzornim doživljajem koji potiče iz senzornih

receptora (vizuelni, auditivni, taktilni...)

SENZORNI DOŽIVLJAJ

TRENUTNA

REAKCIJA

MEMORISANJE

MOTORNA OSOVINA MOTORNE FUNKCIJE:

1. kontrakcije skeletnih mišića

2. kontrakcije glatkih mišića u

unutrašnjim organima

3. sekrecija egzokrinih i endokrinih

žlezda

Skeletni mišići mogu biti kontrolisani sa mnogo

različitih nivoa CNS-a:

1. kičmene moždine

2. retikularne formacije ponsa, medule

i mezencefalona

3. bazalne ganglije

4. cerebeluma

5. motornog korteksa

1

2

3

4

5

Niži delovi – automatizovani, trenutni odgovori na

senzornu stimulaciju

Viši delovi – namerni pokreti (posledica procesa

mišljenja)

autonomni nervni sistem

• Glavna funkcija nervnog sistema je da obradi pristižuću informaciju kako bi nastali prikladni mentalni ili motorni odgovori (više od 99% informacija se odbace kao nevažne ili beznačajne).

• Posle selekcije, važna informacija se usmerava u odgovarajuće motorne regione mozga da bi se izazvao željeni odgovor. Ovo usmeravanje i sprovodjenje informacija naziva se

INTEGRATIVNA FUNKCIJA NERVNOG SISTEMA

• Ključno mesto u obradi i usmeravanju informacija igraju sinapse jer deluju selektivno blokirajući ili pojačavajući signale.

• Kada se informacija jednom uskladišti u nervnom sistemu ona postaje sastavni deo mehanizma za obradu.

• Proces mišljenja u mozgu uporedjuje nove senzorne doživljaje sa deponovanim informacijama.

• Pamćenje pomaže da se izabere nova, važna senzorna informacija i da se usmeri u odgovarajuće regione mozga gde će se deponovati i koristiti u budućnosti, ili u motorna područja da bi izazvala trenutnu reakciju tela.

DEPONOVANJE INFORMACIJA – PAMĆENJE

GLAVNI NIVOI U FUNKCIJI CENTRALNOG NERVNOG

SISTEMA

1. nivo kičmene moždine

2. nivo nižih delova mozga

subkortikalni nivo

3. nivo viših delova mozga

kortikalni nivo

PRVI NIVO – KIČMENA MOŽDINA

• Kičmena moždina je organ na kome se ostvaruje veza perifernih nerava sa CNS-om.

• Služi kao prenosilac i integrator funkcija.

PRVI NIVO – KIČMENA MOŽDINA

• Neuronske veze u kičmenoj moždini mogu izazvati:

1. pokrete koračanja,

2. refleks uklanjanja dela tela od bolnog objekta,

3. refleks koji ukrućuje noge da bi se poduprlo telo

nasuprot sile zemljine teže,

4. reflekse koji kontrolišu lokalne krvne sudove,

pokrete u gastrointestinumu i refleks koji kontroliše

urinarnu ekskreciju.

prednji rogovi

zadnj rogovi

poprečni presek kičmene moždine

siva masa

bela masa

Viši nivoi nervnog sistema najčešće ne šalju

signale direktno na periferiju tela, već u

kontrolne centre kičmene moždine

komandujući tim centrima da obave svoje

funkcije.

DRUGI NIVO – SUBKORTIKALNI NIVO

• Većinu aktivnosti koje nazivamo podsvesnim, kontrolišu niži delovi nervnog sistema (drugi

nivo) u meduli, ponsu, mezencefalonu, hipotalamusu, talamusu, cerebelumu i bazalnim

ganglijama.

• Primeri:

podsvesna kontrola arterijskog krvnog pritiska, kontrola ravnoteže, refleksi vezani za

uzimanje hrane, emocionalni obrasci ponašanja (ljutnja, uzbuđenost, reakcija na bol ili

reakcija zadovoljstva)...

medula – produžena

moždina

pons

bazalne ganglije

TREĆI NIVO – CEREBRALNI KORTEKS

• Cerebralni korteks je pre svega ogromno skladište pamćenja.

• Bez korteksa funkcije nižih delova su često neprecizne (deponovane informacije u korteksu modifikuju funkcije nižih delova u vrlo usmerene i precizne operacije).

• U korteksu se odvija najveći deo procesa mišljenja (niži nivoi iniciraju budnost korteksa i tako otvaraju njegovo skladište informacija potrbno za proces mišljenja).

SINAPSE

• U CNS-u se informacija uglavnom prenosi u obliku akcionih potencijala (nervni impuls), kroz neurone koji su poredjani u nizu jedan za drugim.

• Svaki se impuls može:

1. zaustaviti u prenosu sa jednog neurona na drugi,

2. izmeniti od pojedinačnog u više ponavljanih impulsa ili

3. integrisati sa impulsima iz drugih neurona kada nastaju veoma složeni obrasci impulsa u uzastopnom nizu neurona.

• Sve ove funkcije su SINAPTIČKE FUNKCIJE neurona!!!

• Postoje dve glavne vrste sinapsi: 1. hemijske sinapse i

2. električne sinapse.

• Kod ljudi su u CNS-u uglavnom sve sinapse hemijske.

• Transmiterske vezikule sadrže neurotransmitere koji se oslobadjaju u sinaptičku pukotinu i vezuju za

receptorske proteine na postsinaptičkoj membrani izazivajući ekscitaciju ili inhibiciju, zavisno od vrste

receptora.

• Neurotransmiter se oslobadja u sinaptičku pukotinu kada akcioni potencijal propagira preko presinaptičke

membrane.

• Mitohondrije u presinaptičkom završetku obezbedjuju energiju (ATP) za sintezu novih količina

neurotransmitera.

• Važnu ulogu u oslobadjanju neurotransmitera iz vezikula igraju joni Ca – mehanizam nije do kraja

razjašnjen.

presinaptička membrana postsinaptička membrana

HEMIJSKE SINAPSE

HEMIJSKE SINAPSE - MALI MOLEKULI, BRZO

DELUJUĆI NEUROTRANSMITERI

• Izazivaju akutne odgovore nervnog sistema, kao što je transmisija senzornih signala u mozak i motornih signala nazad ka mišićima.

HEMIJSKE SINAPSE - NEUROPEPTIDI, SPORO

DELUJUĆI NEUROTRANSMITERI

Imaju prolongirana dejstva kao što su:

• dugotrajne promene u broju receptora,

• dugotrajno otvoreni ili zatvoreni kanali ili

• dugotrajne promene broja sinapsi ili veličine sinapsi.

ELEKTRIČNE SINAPSE

• Električne sinapse karakteriše postojanje direktnih, otvorenih, tečnošću ispunjenih kanala za sprovodjenje električne struje sa jednog na drugi neuron (gap junction – porozne veze)

• U CNS-u je nadjeno nekoliko ovakvih medjućelijskih spojeva ali u visceralnim glatkim mišićima kao i u srčanom mišiću ovakvi spojevi su veoma značajni (brzo prenošenje akcionih potencijala sa jedne na drugu ćeliju – funkcionalni sincicijum).

• Istovremeno paljenje samo nekoliko sinapsi neće dovesti do sumiranog potencijala koji bi bio dovoljan da izazove akcioni potencijal. Ako istovremeno ispaljuje mnogo sinapsi, sumirani potemcijal će se povećati do praga ekscitacije i izazvaće superponiran akcioni potencijal.

• Efekat sumacije simultano nastalih postsinaptičkih potencijala, zbog aktivacije mnogobrojnih završetaka na širokoj površini membrane, naziva se prostorna sumacija.

• Ako se iz pojedinačnog završetka ispaljuju akcioni potencijali velikom brzinom uzastopno, postsinaptički potencijali se mogu sabirati jedan sa drugim. Ovaj tip sumacije se naziva vremenska sumacija.

• Često je sumirani postsinaptički potencijal po svojoj prirodi ekscitacijski, ali ne poraste dovoljno visoko da bi dostigao prag podražljivosti. Kada se to dogodi, kaže se da je neuron facilitiran.

SENZORNI RECEPTORI

• Senzorni receptori obezbeđuju ulaz senzornih

informacija u nervni sistem (dodir, zvuk, svetlost,

bol hladnoća, toplota).

• Svaki tip receptora je veoma osetljiv na jednu vrstu

draži za koju je stvoren i gotovo je potpuno

neosetljiv na normalnu jačinu drugih tipova

senzornih draži.

• Svaki od osnovnih tipova osećaja koje doživljavamo

(bol, dodir, zvuk...) nazivamo modalitetom osećaja.

• Receptorski potencijal može nastati na više načina:

1. mehaničkom deformacijom receptora koja isteže membranu i otvara jonske kanale,

2. delovanjem hemijskih supstanci na membranu receptora pri čemu dolazi do otvaranja jonskih kanala,

3. promenom temperature membrane što remeti propustljivost membrane,

4. uticajem elektromagnetskih talasa (svetlost), što direktno ili indirektno menja karakteristike membrane i dozvoljava jonima da a protiču kroz jonske kanale.

• Akcioni potencijal nervnog vlakna koje je u vezi sa receptorom nastaje kada receptorski potencijal dostigne prag okidanja. Što je receptorski potencijal veći od praga to je veća frekvencija akcionih potencijala.

SOMATSKI OSEĆAJI

• Somatski osećaji su nervni mehanizmi koji sakupljaju senzorne informacije iz tela.

• Somatski osećaji se mogu klasifikovati u tri fiziološka tipa:

1. mehanoreceptivne somatske osećaje, u koje spadaju osećaji dodira i položaja,

2. termoreceptivne osećaje koji služe za primećivanje toplog i hladnog,

3. osećaj bola koji aktivira bilo koji činilac koji oštećuje tkiva.

• Somatske senzacije se često grupišu u:

- eksteroceptivne senzacije koje dolaze sa površine tela,

- prorioceptivne senzacije se odnose na fizičko stanje tela (položaj, pritisak na stopala),

- visceralne senzacije koje dolaze iz unutrašnjih organa,

- duboke senzacije koje dolaze iz dubokih tkiva kao što su mišići i kosti (duboki pritisak, bol, vibracije)

• Gotovo sve senzorne informacije iz somatskih segmenata tela ulaze u kičmenu

moždinu kroz dorzalne korenove spinalnih nerava i prenose se do

odgovarajućeg somatosenzornog područja mozga jednim od dva senzorna puta:

1. dorzalne kolumne ili

2. anterolateralnim sistemom.

• Moždana kora je podeljena na oko 50 različitih oblasti, koje se nazivaju

Brodmanovim poljima na osnovu histoloških razlika.

Mapa moždane kore čoveka – Brodmanova polja. Zapazite centralni

žleb koji se širi centralno horizontalno kroz mozak.

• Brodmanova polja 1, 2 i 3 odgovaraju primarnom

somatosenzornom području.

• Brodmanova polja 5 i 7 igraju važnu ulogu u

dešifrovanju senzornih informacija koje ulaze u SSP i

zovu se somatosenzorne asocijacione oblasti.

• SSPI ima visok stepen lokalizacije za različite delove tela.

• Stepen lokalizacije je siromašniji u SSPII.

• Funkcija SSPI je bolje izučena od funkcije SSPII.

Dve somatosenzorne oblasti kore. Somatosenzorna

područja 1 i 2 (SSPI i SSPII)

Reprezentacija različitih delova tela u somatosenzornoj (SSP)

oblasti I

MOTORNA I INTEGRATIVNA

NEUROFIZIOLOGIJA

• Svi voljni pokreti koji počinju u korteksu ostvaruju se kortikalnom aktivacijom obrazaca uskladištenih u nižim moždanim područjima (kičmena moždina, moždano stablo, bazalne ganglije i cerebelum).

• Za nekoliko tipova pokreta, korteks ima gotovo direktan put do prednjih motoneurona kičmene moždine – naročito za kontrolu vrlo veštih pokreta prstiju i šake.

• Motorni korteks se deli na tri regiona:

1. primarni motorni korteks

2. premotorni region i

3. suplementarni motorni region

• Primarni motorni korteks odgovara regionu 4 u

Brodmanovoj klasifikaciji i ima preciznu topografsku

reprezentaciju različitih mišićnih regiona u telu ( više od

polovine ovog područja odnosi se na kontrolu mišića šaka i

mišića za govor)

• Premotorni region – nervni signali u ovom regionu uzrokuju

mnogo kompleksnije obrasce pokreta od diskretnih obrazaca

koji nastaju u primarnom motornom korteksu. Prednji deo

premotornog regiona prvo razvija “motornu sliku” celog

mišićnog pokreta koji treba da se izvede. Ova slika ekscitira

svaki sukcesivni obrazac u zadnjem delu ovog regiona

odakle se signali šalju bilo direktno u primarni motorni

korteks ili često, putem bazalnih ganglija i onda nazad kroz

talamus do primarnog motornog korteksa. Tako, premotorni

korteks, bazalne ganglije, talamus i primarni motorni

korteks sačinjavaju kompleksan zajednički sistem za

kontrolu kompleksnih obrazaca koordinisane mišićne

aktivnosti.

• Suplementaran motorni region – kontrakcije izazavane

stimulacijom ovog regiona su češće obostrane nego

jednostrane. Ovaj region funkcioniše zajedno sa

premotornim regionom da bi se obezbedili posturalni

pokreti, fiksacioni pokreti različitih segmenata tela,

položajni pokreti glave i očiju...kao osnova za finiju

motornu kontrolu ruku i šaka premotornom regionu i

primarnom motornom korteksu.

Neki specijalizovani regioni motorne kore u motornom

korteksu čoveka

• Broka region i govor – odgovoran za formiranje reči, kod oštećenja, nije moguće da osoba izgovara cele reči, već je govor nekoordinisan i povremeno izgovara samo proste reči ka što su “da” ili “ne” (motorna afazija).

• Polje za voljne pokrete oka – oštećenje ovog regiona sprečava osobu da voljno pokreće oči prema različitim objektima.

• Region za okretanje glave – usko je povezan sa poljem za pokrete očiju; on usmerava glavu prema različitim objektima.

• Region za vešte pokrete šake – kod oštećenja, pokreti šake postaju nekoordinisani i besciljni; stanje nazvano motorna apraksija.

Moždano stablo

• Moždano stablo (medula, pons i mezencefalon), između ostalog obezbeđuje mnogobrojne specijalne kontrolne funkcije:

1. kontrola respiracije

2. kontrola kardiovaskularnog sistema

3. kontrola gastrointestinalnih funkcija

4. kontrola mnogih stereotipnih pokreta

5. kontrola ravnoteže

6. kontrola očnih pokreta

• S druge strane moždano stablo služi kao usputna stanica za komandne signale iz viših nervnih centara koji komanduju moždanom stablu da otpočne ili modifikuje specifične kontrolne funkcije svuda u telu.

Cerebelum

• Cerebelum pomaže da se motorne radnje nadovezuju jedna na drugu, a istovremeno prati njihovo izvođenje i obezbeđuje korektivno prilagođavanje u toku izvođenja motorne aktivnosti da bi se usaglasila sa motornim signalima iz motornog korteksa i drugih delova mozga.

• Cerebelum neprestano prima sveže informacije o planiranom programu mišićnih kontrakcija koje dolaze iz moždanih oblasti; on takođe prima senzorne informacije iz perifernih delova tela. To omogućava da cerebelum uporedi stvarne pokrete (onako kako se izvode) sa nameravanim pokretima. Ako se te dve slike ne podudare na odgovarajući način, odmah nastaje odgovarajući korektivni signal.

• Pored toga cerebelum pomaže korteksu da planira naredni pokret u nizu pokreta koji se nadovezuju, delić sekunde unapred dok je prethodni pokret još u toku.

• Cerebelum takodje uči na svojim greškama – ako se pokret ne izvodi tačno onako kako je nameravano, cerebelarno kolo uči da sledeći put poveća ili samnji obim izvršenja – to se postiže promenama ekscitabilnosti odgovarajućih cerebelarnih neurona što omogućava da se naredne kontrakcije bolje usaglase sa nameravanim pokretima.

BAZALNE GANGLIJE

• Bazalne ganglije predstavljaju drugi pomoćni motorni sistem koji funkcioniše u bliskoj vezi sa cerebralnim korteksom i kortikospinalnim motornim sistemom.

• Bazalne ganglije primaju gotovo sve svoje ulazne signale iz samog korteksa a isto tako vraćaju gotovo sve svoje izlazne signale nazad u korteks.

• Gotovo sva motorna i senzorna nervna vlakna koja povezuju cerebralni korteks sa kičmenom moždinom, prolaze između glavnih masa bazalnih ganglija (nukleus kaudatus i putamen). Ova nervna vlakna nazivaju se kapsula interna mozga.

Anatomske veze bazalnih ganglija sa ostalim strukturama u mozgu

Jedna od glavnih uloga bazalnih ganglija je

učešće u kontroli kompleksnih obrazaca

motorne aktivnosti kao što su: pisanje slova,

rezanje papira makazama, zakucavanje eksera,

ubacivanje lopte u koš, dodavanje lopte u

fudbalu, mnogi aspekti vokalizacije,

kontrolisani pokreti očiju ili doslovno svi naši

ostali vešti pokreti.