Kas ir kortikālais neirons?

Smadzeņu garoza klāj abas lielās puslodes (hemispheria cerebri). Tās biezums dažādos apvidos atšķiras: kustību garozā tā ir manāmi biezāka nekā primārajā redzes garozā, bet kopumā runa ir par dažiem milimetriem. Garoza turpinās arī vagu dziļumā, tāpēc lielākā daļa garozas virsmas cilvēkam ir paslēpta un nav redzama no ārpuses.

Pēc izcelsmes garozu dala jaunajā garozā (neocortex), kas aizņem lielāko daļu puslodes un kurai ir seši slāņi, un evolucionāri senākā garozā (allocortex), kurā slāņu ir mazāk. Pie senākās garozas pieder hipokamps (hippocampus) un ožas garoza. Šī atšķirība nav akadēmiska: hipokampa trīsslāņu uzbūve un tā īpašie neironi ir iemesls, kāpēc tieši šis apvidus ir tik jutīgs pret skābekļa trūkumu un tik bieži ir epilepsijas izejas punkts.

Jaunās garozas neironi nav izmētāti nejauši. Tie kārtojas sešās kārtās, kuras skaita no virsmas uz iekšpusi. Slāņu biezums atšķiras atkarībā no garozas apvidus funkcijas, un tieši šī atšķirība ļauj patologam mikroskopā pateikt, no kuras smadzeņu daļas ņemts preparāts.

• I slānis (molekulārais): gandrīz bez šūnu ķermeņiem, galvenokārt dendrītu galotnes un horizontāli aksoni.
• II un III slānis: mazi un vidēji piramīdveida neironi, kas savieno vienu garozas apvidu ar citu, arī pāri korpusam kallosum uz otru puslodi.
• IV slānis: galvenā ienākošā informācijas osta, kas saņem šķiedras no talāma; primārajā redzes un dzirdes garozā tas ir labi izteikts.
• V slānis: lielie piramīdveida neironi, kuru aksoni aiziet uz muguras smadzenēm, smadzeņu stumbru un citām dziļajām struktūrām.
• VI slānis: neironi, kas sūta atgriezenisko saiti atpakaļ uz talāmu un tādējādi regulē paši savu ieeju.

Piramīdveida neironam ir trīsstūrveida šūnas ķermenis, viens garš, uz virsmu vērsts galotnes dendrīts un vairāki sānu dendrīti, kas klāti ar tūkstošiem sīku izaugumu jeb dzelkšņiem. Uz šiem dzelkšņiem sēž ierosinošās sinapses, un to skaits un forma mainās, cilvēkam mācoties. Starpneironiem dzelkšņu parasti nav vai ir maz, to formas ir daudzveidīgākas, un tie ir sadalīti apakštipos pēc tā, kuru daļu no mērķa šūnas tie apņem.

Praktiskā nozīme šai atšķirībai ir liela. Starpneirons, kas beidzas uz piramīdveida neirona šūnas ķermeņa vai aksona sākuma, spēj to apklusināt pilnībā, jo sēž tieši tur, kur impulss rodas. Starpneirons, kas beidzas uz tāla dendrīta zara, drīzāk noregulē to, kurus ienākošos signālus šūna vispār pamanīs.

Signāla ceļš caur vienu garozas neironu ir īss, bet daudzpakāpju, un katrā pakāpē tas var tikt pastiprināts vai apturēts.

1. Dendrīti saņem ķīmiskus signālus no tūkstošiem citu neironu sinapsēm.
2. Katra sinapse rada nelielu membrānas potenciāla maiņu, kas var būt ierosinoša vai kavējoša.
3. Šīs izmaiņas summējas telpā un laikā, virzoties uz šūnas ķermeni.
4. Ja aksona sākuma segmentā potenciāls pārsniedz slieksni, rodas darbības potenciāls.
5. Impulss skrien pa aksonu; mielīna apvalks to paātrina, jo ierosa lec no viena Ranvjē pārtvēruma uz nākamo.
6. Aksona galos izdalās raidītājs, kas šķērso sinapses spraugu un iedarbojas uz nākamās šūnas receptoriem.

Garozas neironi rodas augļa attīstības laikā kambaru sieniņā un pēc tam pārvietojas uz virsmu pa radiālo glijas šūnu vadulām. Slāņi veidojas no iekšpuses uz āru: agrāk radušies neironi paliek dziļāk, vēlākie tiem iziet cauri un novietojas tuvāk virsmai. Šīs migrācijas traucējumi rada iedzimtas garozas attīstības anomālijas, kas bieži izpaužas kā grūti ārstējama epilepsija un attīstības aizture.

Pēc dzimšanas jaunu garozas neironu praktiski vairs nerodas. Turpretī sinapšu skaits agrā bērnībā strauji aug un pēc tam tiek apzināti samazināts, atstājot tās saiknes, kuras tiek lietotas. Mielinizācija priekšējās daivas garozā turpinās vēl ilgi pēc bērnības, un tas ir viens no bioloģiskajiem iemesliem, kāpēc spēja plānot un savaldīt impulsus nobriest vēlāk nekā kustību precizitāte.

Vecumā garozas biezums pamazām sarūk, galvenokārt tāpēc, ka zūd dendrīti, dzelkšņi un sinapses, nevis tāpēc, ka masveidā mirtu pašas šūnas. Tieši tāpēc smadzeņu darbaspēju daļēji izdodas saglabāt ar aktīvu prāta darbu, fiziskām aktivitātēm un asinsvadu riska faktoru kontroli.

Tā kā garozas apvidiem ir noteiktas funkcijas, bojājums dod raksturīgus perēkļa simptomus. Insults kustību garozas apvidū rada pretējās ķermeņa puses vājumu, bojājums valodas apvidos kreisajā puslodē rada afāziju, bet pakauša daivā redzes lauka izkrišanu. Neironu pārmērīga, vienlaicīga izlāde ir epilepsijas lēkmes pamatā.

Deģeneratīvās slimībās garozas neironi iet bojā pakāpeniski. Alcheimera slimībā agri cieš hipokamps un ar to saistītie apvidi, tāpēc pirmais simptoms parasti ir tikko notikušu notikumu aizmiršana. Frontotemporālajā deģenerācijā vispirms cieš priekšējās un deniņu daivas, un uzvedības vai valodas pārmaiņas var parādīties agrāk nekā atmiņas traucējumi.

Ar šīm slimībām strādā neirologs, akūtā insulta gadījumā insulta vienības komanda, audzēju un smagas epilepsijas gadījumā arī neiroķirurgs, bet izziņas funkciju izvērtēšanā palīdz klīniskais psihologs vai neiropsihologs. Pēkšņs vienas ķermeņa puses vājums, sejas nolaišanās, runas traucējumi vai pirmā mūžā piedzīvotā krampju lēkme ir iemesls nekavējoties saukt neatliekamo medicīnisko palīdzību.

• Pēkšņs vājums vai nejutīgums vienā ķermeņa pusē.
• Pēkšņi runas vai runas saprašanas traucējumi.
• Pēkšņs redzes zudums vienā laukā vai dubultošanās.
• Pirmā krampju lēkme vai lēkme, kas ilgst vairāk nekā dažas minūtes.
• Strauji progresējoši atmiņas un uzvedības traucējumi.

Uzbūvi rāda magnētiskās rezonanses izmeklējums, kas ļauj izmērīt garozas biezumu, saskatīt attīstības anomālijas un hipokampa sarukumu. Datortomogrāfija ir ātrākā izvēle akūtā situācijā, jo uzreiz parāda asiņošanu. Funkcionālā magnētiskā rezonanse netieši, pēc asinsrites izmaiņām, rāda, kuri apvidi darbojas noteikta uzdevuma laikā.

Elektrisko darbību reģistrē elektroencefalogrāfija. Uz galvas ādas novietoti elektrodi uztver galvenokārt tieši garozas piramīdveida neironu dendrītu summāro aktivitāti, nevis atsevišķus impulsus. Tāpēc EEG ir galvenā metode epilepsijas izmeklēšanā. Garozas funkciju pārbauda arī bez aparatūras: neiroloģiskā izmeklēšana un neiropsiholoģiskie testi parāda, kura funkcija cietusi, bieži precīzāk nekā attēldiagnostika.

Pirmā sajaukšana ir ar glijas šūnām. Astrocīti, oligodendrocīti un mikroglija arī atrodas garozā un ir ļoti daudz, bet tie neģenerē darbības potenciālus tādā nozīmē kā neironi; to uzdevums ir barošana, mielīna veidošana, vides noregulēšana un imūnā uzraudzība. Lielākā daļa smadzeņu audzēju veidojas tieši no glijas, nevis no neironiem.

Otrā sajaukšana ir ar bazālo gangliju un talāma neironiem. Tie atrodas dziļi puslodes iekšienē, ir pelēkā viela, bet nav garoza un neveido slāņus. Trešā ir garozas un baltās vielas nošķiršana: baltajā vielā neironu ķermeņu praktiski nav, tur iet to aksoni. Tāpēc baltās vielas bojājums bieži rada lēnumu un vadīšanas traucējumus, kamēr garozas bojājums biežāk rada precīzi norobežotu funkcijas zudumu vai lēkmes.

Garoza patērē nesamērīgi daudz enerģijas attiecībā pret savu masu, un lielākā daļa šīs enerģijas aiziet nevis pašu impulsu ģenerēšanai, bet jonu gradientu atjaunošanai pēc tiem un sinapšu darbības uzturēšanai. Tāpēc smadzenes ir tik jutīgas pret skābekļa un glikozes piegādes pārtraukumu: bez asins plūsmas garozas neironi zaudē spēju uzturēt membrānas potenciālu jau dažās minūtēs.

Otrs mazāk zināms aspekts ir tas, ka garoza nekad nav izslēgta. Arī miegā un atpūtā tās neironi darbojas gandrīz tikpat intensīvi kā uzdevuma laikā; mainās nevis aktivitātes daudzums, bet gan tās telpiskais un laika raksts. Uzdevums garozu ne tik daudz ieslēdz, cik pārkārto.