Neironu funkcija smadzenēs

Neirona ķermenī jeb somā atrodas kodols un lielākā daļa organoīdu, un tur notiek olbaltumvielu sintēze. No ķermeņa atzarojas dendrīti, kas ir daudzi, zarojoši un salīdzinoši īsi izaugumi, uz kuriem atrodas sinapses no citiem neironiem.

Aksons ir viens un parasti garš. Tas sākas ar aksona pauguru, kur veidojas lēmums par izlādi, un beidzas ar zarojumiem, kuru galos atrodas sinaptiskie pumpuriņi. Daļu aksonu apņem mielīna apvalks, ko centrālajā nervu sistēmā veido oligodendrocīti, bet perifērijā Švāna šūnas.

Neironi ir ļoti dažādi. Smadzeņu garozā vairākums ir piramīdveida neironi ar garu aksonu, kas sūta ierosinošus signālus tālu; tiem blakus strādā daudz dažādu starpneironu, kas ir mazi, ar īsiem izaugumiem un galvenokārt kavējoši.

Miera stāvoklī neirona iekšpuse attiecībā pret ārpusi ir negatīvi lādēta, jo sūkņi membrānā izvada nātrija jonus un ievada kālija jonus. Šī sagatavotā spriedze ir kā uzvilkts atspere.

Ja ierosinošie signāli padara iekšpusi pietiekami pozitīvāku, aksona pauguri atveras nātrija kanāli, un notiek strauja pārpolarizācija, ko sauc par darbības potenciālu. Tas tālāk pa aksonu ceļo pats no sevis, un mielinētā aksonā signāls lec no viena Ranvjē pārtvēruma uz nākamo, kas to būtiski paātrina.

1. Dendrīti un šūnas ķermenis saņem ierosinošus un kavējošus signālus.
2. Signāli tiek summēti telpā un laikā aksona pauguri.
3. Ja sasniegts slieksnis, atveras nātrija kanāli un sākas darbības potenciāls.
4. Impulss vadās pa aksonu, mielinētā šķiedrā lecot no pārtvēruma uz pārtvērumu.
5. Aksona galā atveras kalcija kanāli un pūslīši izdala mediatoru sinapsē.
6. Mediators saistās ar nākamās šūnas receptoriem un maina tās membrānas spriegumu.

Sinapse ir vieta, kur viens neirons nodod signālu otram. Vairumā gadījumu pārnese ir ķīmiska: starp šūnām ir sprauga, un signālu pārnes mediators. Retāk sastopamas elektriskās sinapses, kurās šūnas savienotas tieši un pārnese ir ātrāka, bet mazāk regulējama.

Galvenais ierosinošais mediators smadzenēs ir glutamāts, bet galvenais kavējošais gamma aminosviestskābe. Pārējie, piemēram, dopamīns, serotonīns, acetilholīns un noradrenalīns, darbojas plašāk un galvenokārt regulē citu sistēmu jutību, nevis pārnes tiešu informāciju.

Tieši šī atšķirība izskaidro, kāpēc psihiatrijā un neiroloģijā lietotie medikamenti reti darbojas kā slēdzis. Tie maina noskaņojumu, uzmanību vai kustību kontroli, pielāgojot visa tīkla darba režīmu.

• Glutamāts, galvenais ierosinošais mediators garozā.
• Gamma aminosviestskābe, galvenais kavējošais mediators.
• Dopamīns, iesaistīts kustību kontrolē, motivācijā un mācīšanās pastiprināšanā.
• Serotonīns, ietekmē garastāvokli, miegu, apetīti un sāpju uztveri.
• Acetilholīns, svarīgs uzmanībai un atmiņai, kā arī muskuļu kontrolei.

Atsevišķs neirons neko nezina un neatceras. Nozīme ir tam, kuri neironi ir savienoti un cik spēcīgs ir katrs savienojums. Mācīšanās būtībā ir šo savienojumu spēka maiņa.

Ja divas šūnas regulāri tiek ierosinātas kopā, to savienojums pastiprinās; ja tas notiek reti, savienojums vājinās. Šis princips darbojas visā nervu sistēmā, un tieši uz tā balstās mūsdienu izpratne par atmiņu, prasmju apgūšanu un rehabilitāciju pēc insulta.

Plastiskums ir arī iemesls, kāpēc bojātas smadzeņu funkcijas daļēji atjaunojas. Citas zonas var pārņemt daļu uzdevuma, ja tās tiek regulāri izmantotas, un tieši tāpēc rehabilitācijā tik liela nozīme ir atkārtotai, mērķtiecīgai praksei.

Lielākā daļa neironu izveidojas augļa attīstības laikā, kad no nervu caurules cilmes šūnām rodas jauni neironi un pēc tam pārceļas uz savu galīgo vietu garozā. Šis pārceļošanās process ir ļoti jutīgs pret kaitīgām ietekmēm, tostarp alkoholu un dažām infekcijām grūtniecības laikā.

Pēc dzimšanas galvenokārt notiek nevis jaunu šūnu, bet savienojumu veidošanās. Sinapses vispirms izveidojas pārpilnībā, un pēc tam neizmantotās tiek atlasītas prom. Mielinizācija turpinās ilgi, un priekšējās pieres daivas savienojumi nobriest vēlāk nekā pārējie, ar ko daļēji skaidro pusaudžu riskantākos lēmumus.

Vecumā samazinās sinapšu blīvums, palēninās vadīšanas ātrums un sarūk smadzeņu tilpums, bet spriedumi un vārdu krājums var saglabāties labi. Šo izmaiņu ātrumu ietekmē asinsvadu veselība, kustība, miegs un izglītība.

Traucējumi var skart jebkuru neirona daļu. Ja bojāts mielīns, kā multiplās sklerozes gadījumā, signāls vadās lēnāk vai vispār nenonāk līdz mērķim, un simptomi ir ļoti dažādi atkarībā no bojājuma vietas. Ja iet bojā paši neironi, kā Alcheimera vai Parkinsona slimībā, zūd konkrētas funkcijas.

Epilepsija turpretī ir ierosinājuma un kavēšanas līdzsvara traucējums, kurā neironu grupas izlādējas pārmērīgi sinhroni. Insultā neironi iet bojā skābekļa trūkuma dēļ, un funkcijas zudums atbilst bojātajai asinsvadu teritorijai.

Nekavējoties jāizsauc neatliekamā medicīniskā palīdzība, ja pēkšņi parādās vienas puses vājums, sejas asimetrija, runas traucējumi, pēkšņs redzes zudums, ļoti stipras pēkšņas galvassāpes vai krampji. Plānveidā ar nervu sistēmas slimībām nodarbojas neirologs, bērniem bērnu neirologs, bet ar uzvedības un garastāvokļa traucējumiem psihiatrs.

Atsevišķu neironu klīniskajā praksē neizmeklē. Vērtē vai nu neironu grupu summāro elektrisko aktivitāti, vai struktūru attēlu, vai funkciju netieši, ar klīnisko izmeklēšanu.

Neirologa apskate joprojām ir pamats: refleksi, spēks, jutība, koordinācija un runa ļauj noteikt, kurā nervu sistēmas līmenī ir problēma, un tikai pēc tam izvēlas attēldiagnostiku.

• Elektroencefalogrāfija, kas reģistrē garozas summāro elektrisko aktivitāti.
• Magnētiskā rezonanse struktūras un bojājumu novērtēšanai.
• Funkcionālā magnētiskā rezonanse pētniecībā un pirmsoperācijas plānošanā.
• Izsaukto potenciālu izmeklēšana, kas vērtē vadīšanas ātrumu redzes, dzirdes un jušanas ceļos.
• Elektroneiromiogrāfija perifēro nervu un muskuļu darbības vērtēšanai.

Pirmais pārpratums ir sajaukt neironu ar nervu. Neirons ir viena šūna; nervs ir daudzu aksonu kūlis saistaudu apvalkos perifērijā. Smadzenēs līdzīgus kūļus sauc par ceļiem vai traktiem, nevis par nerviem.

Otrs pārpratums ir apgalvojums, ka cilvēks izmanto tikai nelielu daļu savu smadzeņu. Attēldiagnostikas dati to neapstiprina: dažādos brīžos aktīvas ir dažādas zonas, bet neviena liela smadzeņu daļa nestāv neizmantota.

Trešais ir pārliecība, ka jauni neironi nekad nerodas. Precīzāks formulējums ir tāds, ka vairums neironu izveidojas pirms dzimšanas, bet dažās vietās, piemēram, hipokampa zobainajā vijā, jaunu šūnu veidošanās pieaugušajiem tiek pētīta un par tās apjomu cilvēkam zinātnieku viedokļi atšķiras.

Pirmā mazāk zināmā lieta ir smadzeņu enerģijas patēriņš. Smadzenes patērē nesamērīgi lielu daļu no organisma enerģijas, un lielākā tās daļa aiziet nevis domāšanai kā tādai, bet jonu gradientu atjaunošanai pēc katra impulsa. Tieši tāpēc smadzenes ir tik jutīgas pret asinsrites pārtraukumu.

Otrā lieta ir kavēšanas nozīme. Skaitliski kavējošo starpneironu ir mazāk nekā ierosinošo, bet tieši tie nosaka, kuri signāli izkļūs cauri un kuri tiks apslāpēti. Daudzas smadzeņu slimības, tostarp epilepsija, ir nevis „pārāk maz aktivitātes”, bet gan nepietiekamas kavēšanas problēma.

Trešā lieta ir glijas šūnu loma. Astrocīti uztur mediatoru līdzsvaru sinapsēs, piegādā neironiem enerģiju un regulē asinsriti; mikroglija uzrauga audus un atlasa liekās sinapses. Mūsdienās daudzas neirodeģeneratīvas un psihiskas slimības tiek pētītas tieši kā neironu un glijas mijiedarbības traucējumi.