Układ nerwowy: budowa i funkcje

Układ nerwowy to swoiste centrum zarządzania organizmem. To dzięki właściwej czynności układu nerwowego jesteśmy w stanie myśleć, czuć czy wykonywać rozmaite czynności. Układ nerwowy dzielić można różnie: na układ nerwowy ośrodkowy i obwodowy czy nerwowy somatyczny i autonomiczny. Budowa układu nerwowego jest równie skomplikowana, jak jego funkcje. Co wchodzi w skład układu nerwowego, jakie są jego funkcje i jakie są choroby układu nerwowego?

Spis treści

1. Układ nerwowy: rozwój
2. Układ nerwowy: podział morfologiczny
3. Układ nerwowy: podział czynnościowy
4. Układ nerwowy: budowa komórkowa
5. Układ nerwowy: funkcje
6. Układ nerwowy: choroby

Układ nerwowy uznawany jest za najważniejszy z układów istniejących w ludzkim organizmie. Takie traktowanie tej części ciała spowodowane jest tym, że to właśnie układ nerwowy kontroluje czynność pozostałych układów organizmu. Złożoność budowy układu nerwowego z pewnością nie wzbudza zdziwienia – struktura ta pełni tak wiele funkcji, że jej skomplikowana organizacja zasadniczo wydaje się zrozumiała.

Układ nerwowy: rozwój

Układ nerwowy zaczyna rozwijać się wcześnie - jego pierwsze zalążki pojawiają się w organizmie już w okolicy trzeciego tygodnia życia płodowego (około 18-19 dni po zapłodnieniu).

Pierwsza struktura układu nerwowego - płytka nerwowa - powstaje z neuroektodermy (różnicują się w nią komórki jednego z trzech listków zarodków - ektodermy).

Kolejnym etapem rozwoju ludzkiego układu nerwowego jest powstanie rynienki nerwowej, a kiedy - około 20-25 dnia od zapłodnienia - dojdzie do zarośnięcia jej brzegów, powstaje wtedy cewa nerwowa.

W drugim miesiącu życia płodowego układ nerwowy płodu podlega kolejnym przemianom. Z cewy nerwowej wykształcają się pęcherzyki mózgowe, zapoczątkowujące rozwój trzech głównych części mózgowia -są nimi:

• przodomózgowie
• śródmózgowie
• tyłomózgowie

W podobnym czasie dochodzi do powstania struktur układu komorowego mózgowia.

Kolejny miesiąc życia płodu to czas, w którym intensywnie powstają naczynia krwionośne zaopatrujące tkanki OUN.

Czwarty miesiąc od zapłodnienia jest z kolei czasem, kiedy to zapoczątkowany zostaje proces gyryfikacji w obrębie mózgowia, polegający na powstawaniu bruzd i zakrętów w obrębie mózgu.

Najistotniejsze procesy dotyczące rozwoju układu nerwowego zachodzą w trakcie życia wewnątrzmacicznego, nie jest to jednak równoznaczne z tym, że z chwilą przyjścia człowieka na świat, jego układ nerwowy jest w pełni rozwinięty.

Takie procesy, jak chociażby mielinizacja (czyli powstawanie osłonek mielinowych wokół włókien nerwowych) zapoczątkowywane są w łonie matki, jednakże trwają one przez jeszcze wiele długich lat już po urodzeniu. Okazuje się bowiem, że procesy mielinizacji mogą zachodzić do 20. roku życia człowieka, a czasami nawet jeszcze dłużej.

Układ nerwowy: podział morfologiczny

Podstawowy podział układu nerwowego wyróżnia dwie jego części: układ nerwowy ośrodkowy oraz układ nerwowy obwodowy. Ośrodkowy układ nerwowy (OUN) stanowi najważniejszą strukturę ludzkiego układu nerwowego. To tutaj znajdują się wszelkie ważne ośrodki odpowiadające za kontrolowanie rozmaitych czynności organizmu. Do struktur OUN zaliczane są:

• znajdujące się w czaszce mózgowie (do którego elementów zaliczane są mózg właściwy, międzymózgowie oraz pień mózgu, w skład którego wchodzą natomiast śródmózgowie, most i rdzeń przedłużony)
• chroniony przez struktury kręgosłupa rdzeń kręgowy

Tkanki OUN składają się z dwóch elementów. Są nimi istota szara (zbudowana w głównej mierze z ciał komórek nerwowych) oraz istota biała (składająca się z włókien komórek układu nerwowego).

Ośrodkowy układ nerwowy stanowi rzeczywiście centrum dowodzenia czynnościami organizmu, struktura ta nie mogłaby jednak odgrywać swojej roli bez obwodowego układu nerwowego – to właśnie ta druga część układu nerwowego odpowiedzialna jest za dostarczanie do OUN impulsów nerwowych płynących ze wszystkich struktur ciała. Do obwodowego układu nerwowego zaliczane są:

• nerwy czaszkowe (których wyróżnia się 12 par)
• nerwy rdzeniowe (których istnieje 31 par)
• zwoje nerwowe (rozmieszczone w różnych miejscach organizmu skupiska ciał komórek nerwowych)
• obwodowe zakończenia nerwowe

Układ nerwowy: podział czynnościowy

Ludzki układ nerwowy można podzielić nie tylko ze względu na jego budowę, ale i biorąc pod uwagę pełnione przez niego funkcję. W podziale czynnościowym wyróżnia się układ nerwowy somatyczny oraz układ nerwowy autonomiczny.

Układ nerwowy somatyczny to ta część układu nerwowego, która związana jest przede wszystkim z uświadamianymi sobie przez nas czynnościami. Ten element układu nerwowego odpowiedzialny jest m.in. za ruch - te zjawiska kontrolowane są przez

• układ piramidowy - zaangażowany jest przede wszystkim w wykonywanie celowych i zaplanowanych aktywności
• układ pozapiramidowy - jego funkcją jest z kolei kontrola nad ruchami automatycznymi, których wykonywania najczęściej nie jesteśmy nawet świadomi)

Układ nerwowy somatyczny odbiera również rozmaite bodźce czuciowe, takie jak chociażby dotyk czy temperatura, stanowi on również strukturę, która to odbiera impulsy pochodzące z narządów zmysłów, czyli bodźce wzrokowe, słuchowe, węchowe czy smakowe.

Drugim funkcjonalnym elementem układu nerwowego jest autonomiczny (wegetatywny) układ nerwowy. Nazwa tego elementu układu nerwowego wzięła się stąd, że jego czynność odbywa się całkowicie bez naszej świadomej kontroli. W obrębie układu autonomicznego wyróżnia się, działające w stosunku co do siebie przeciwstawnie, dwie jego części:

• układ współczulny
• układ przywspółczulny

Układ autonomiczny odpowiada za szereg różnych zjawisk, m.in. ma on wpływ na czynność serca, reguluje czynność układu pokarmowego, kontroluje stan zwieraczy (m.in. zwieracza pęcherza moczowego), a także odpowiada za stan źrenicy (to właśnie układ autonomiczny doprowadza do zwężenia lub rozszerzenia źrenicy) oraz wpływa na stan dróg oddechowych (układ ten może doprowadzać do zwężenia lub rozszerzenia oskrzeli).

Układ nerwowy: budowa komórkowa

Podstawowymi komórkami budującymi układ nerwowy są neurony. Wyróżnia się w nich kilka istotnych dla czynności układu nerwowego elementów. Ciało komórki nerwowej posiada dwa rodzaje wypustek: są nimi krótsze dendryty oraz dłuższe aksony.

Dendryty służą przede wszystkim do przekazywania informacji pomiędzy położonymi blisko siebie komórkami nerwowymi. Aksony stanowią z kolei zdecydowanie dłuższe wypustki (u człowieka długość aksonu może sięgać nawet około stu centymetrów) i ich funkcją jest przesyłanie impulsów nerwowych na zdecydowanie dalsze odległości.

W ludzkim układzie nerwowym znajdować się może nawet 15 miliardów neuronów, zdecydowanie - bo nawet aż dziesięciokrotnie więcej może być w nim innych komórek, nazywanych komórkami glejowymi. Do tego rodzaju komórek układu nerwowego zaliczane są m.in.:

• komórki mikrogleju
• oligodendrocyty
• astrocyty
• ependemocyty
• komórki Schwanna

Każdy z wymienionych rodzajów komórek glejowych pełni istotną funkcję w układzie nerwowym. Komórkami biorącymi udział w powstawaniu osłonek mielinowych są oligodendrocyty i komórki Schwanna.

Astrocyty pełnią funkcję wspierającą neurony i mają wpływ na przekazywanie impulsów nerwowych, ependemocyty są z kolei istotne dla prawidłowej funkcji bariery krew-mózg.

Komórki mikrogleju mają natomiast za zadanie bronić struktur układu nerwowego - terminem mikroglej są bowiem określane specyficzne dla układu nerwowego komórki układu odpornościowego.

Układ nerwowy: funkcje

Podstawową funkcją układu nerwowego jest przekazywanie sygnałów - impulsów nerwowych - pomiędzy komórkami nerwowymi. Odbywa się to dzięki istnieniu synaps, czyli połączeń przede wszystkim pomiędzy poszczególnymi neuronami, ale i pomiędzy komórkami nerwowymi a np. komórkami mięśniowymi czy komórkami należącymi do narządów zmysłów.

Impulsy w obrębie komórek nerwowych przesyłane są dzięki temu, że struktury te cechują się pobudliwością elektryczną. W ten sposób sygnał przemieszcza się w obrębie komórki nerwowej, aż to dociera on do synapsy, a dokładniej do jej elementu nazywanego zakończeniem presynaptycznym. Pod wpływem licznych przemian do przestrzeni synaptycznej uwalniane są cząsteczki, nazywane neuroprzekaźnikami. Docierają one do kolejnego elementu synapsy - zakończenia postsynaptycznego - i po ich związaniu się z receptorami, generowany jest kolejny impuls elektryczny.

W ludzkim układzie nerwowym wyróżnia się wiele różnych neuroprzekaźników, do najważniejszych z nich zaliczane są:

• noradrenalina
• serotonina
• dopamina
• kwas glutaminowy
• kwas gamma-aminomasłowy (GABA)
• acetylocholina
• histamina
• adrenalina

Dzięki istnieniu synaps ludzki układ nerwowy może odbierać informacje pochodzące ze środowiska zewnętrznego - impulsy tego rodzaju docierają do struktur OUN dzięki tzw. włóknom dośrodkowym (aferentnym).

Ludzkie ciało może różnorodnie reagować na otrzymywane bodźce - przykładowo po tym, jak zarejestrowane zostaną informacje o niskiej temperaturze środowiska, pobudzane mogą być zjawiska związane z produkcją ciepła w organizmie. Takie informacje przekazywane są ze struktur OUN do narządów wykonawczych za pośrednictwem innych niż wspominanych wcześniej włókien, czyli tzw. włókien odśrodkowych (eferentnych).

Funkcją układu nerwowego jest wspominane już kilkukrotnie odbieranie bodźców czuciowych, ale i jego rolą jest kontrola czynności ruchowych. To właśnie struktury układu nerwowego kontrolują to, jak chodzimy, piszemy czy sięgamy po jakikolwiek przedmiot. Może się to wydawać wręcz niewyobrażalne, aczkolwiek przed dokonaniem jakiejkolwiek czynności w strukturach układu nerwowego dochodzi do przesyłania bardzo dużej ilości sygnałów nerwowych, których celem jest zapewnienie ciągłości i prawidłowości wykonania danego ruchu.

Układ nerwowy stanowi piętro nadrzędne, kontrolujące czynność innych układów organizmu. Znajdujące się w pniu mózgu ośrodki wpływają na czynność serca, kontrolują czynność układu oddechowego czy też regulują wartość ciśnienia tętniczego krwi.

Układ hormonalny również znajduje się w stałym połączeniu z układem nerwowym - narządy należące do ostatniego z wymienionych, takie jak przysadka czy podwzgórze, wydzielają różnorodne hormony (takie jak podwzgórzowe liberyny i statyny czy przysadkowe hormony tropowe), które kontrolują czynność i wydzielanie innych gruczołów dokrewnych, takich jak chociażby tarczyca, nadnercza czy gonady.

Wśród funkcji układu nerwowego znajduje się również kontrolowanie zachowań popędowych. To właśnie w tej części ludzkiego organizmu znajdują się ośrodki związane z głodem i sytością, oprócz tego układ nerwowy odpowiedzialny jest również za kontrolowanie zjawisk związanych z ludzką seksualnością i rozrodem.

W obrębie układu nerwowego dochodzi również do ostatecznego przetwarzania bodźców płynących z narządów zmysłów. W najwyższym piętrze układu nerwowego - w obrębie OUN - zachodzi analiza i integracja impulsów odbieranych przez narządy zmysłów.

Ucho, oko czy komórki receptorowe na języku i we wnętrzu nosa są oczywiście niezbędne do odbierania bodźców zmysłowych, jednakże dopiero ich odpowiednia analiza w specyficznych ośrodkach mózgowia - przykładowo w korze wzrokowej czy słuchowej - sprawia, że widzimy to, co widzimy czy słyszymy to, co słyszymy.

Wśród funkcji układu nerwowego nie sposób nie wspomnieć o zjawiskach, których doświadcza każdy człowiek, a które jednocześnie są nadal niedostatecznie poznane i zrozumiałe. Mowa tutaj o takich zjawiskach, jak pamięć czy myślenie - tego rodzaju zjawiska również możliwe są właśnie dzięki prawidłowemu funkcjonowaniu układu nerwowego.

Układ nerwowy: choroby

Schorzeniami dotyczącymi układu nerwowego zajmuje się lekarz neurolog.

W grupie chorób atakujących centrum zarządzania czynnościami organizmu znajduje się wiele rozmaitych jednostek. Do chorób układu nerwowego zaliczyć można bowiem:

• jednostki wrodzone (takie jak np. rozszczep kręgosłupa, przepuklina oponowo-rdzeniowa, wodogłowie czy anencefalia)
  
  
• schorzenie infekcyjne (jak np. kiła ośrodkowego układu nerwowego, zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych, zapalenie mózgu czy ropień mózgu)
  
  
• nowotwory OUN (wyróżnia się wiele różnych guzów OUN, jako ich przykłady można podać glejaka wielopostaciowego, oponiaka czy gwiaździaka) 

• oprócz tego w OUN mogą również lokalizować się przerzuty nowotworów z innych narządów organizmu, jak to bywa w przypadku chociażby raka płuc czy czerniaka
  
  
• choroby naczyniowe (wśród których wymienia się np. udar mózgu, ale i tętniaki naczyń mózgowych czy malformacje naczyń OUN)
  
  
• wiele różnych rodzajów padaczki
  
  
• choroby neurodegeneracyjne (takie jak np. choroba Alzheimera czy stwardnienie boczne zanikowe)
  
  
• stwardnienie rozsiane
  
  
• otępienia (np. otępienie z ciałami Lewy'ego czy otępienie czołowo-skroniowe)
  
  
• miastenię
  
  
• zespół Guillaina-Barrego
  
  
• urazy i związane z nimi - często, niestety, nieodwracalne - uszkodzenia układu nerwowego (związane np. z różnymi krwiakami, takimi jak krwiak podpajęczynówkowy czy śródmózgowy, czy z innymi problemami, takimi jak stłuczenie mózgu czy przerwanie rdzenia kręgowego)
  
  
• chorobę Parkinsona
  
  
• choroby prionowe (np. chorobę Creutzfeldta-Jakoba)
  
  
• toksyczne uszkodzenia tkanek OUN (np. w postaci zespołu Korsakowa)
  
  
• różne rodzaje bólu głowy (takie jak np. migrena, klasterowy ból głowy czy napadowa hemikrania)
  
  
• polineuropatie

Powyższa lista - mimo swojej złożoności - stanowi zaledwie skromny zarys możliwych chorób układu nerwowego.

Przy omawianiu tego zagadnienia nie sposób nie wspomnieć o jednostkach, których występowanie jest powiązane z zaburzeniami czynności układu nerwowego, czyli o chorobach i zaburzeniach psychicznych. Takie problemy, jak chociażby

• schizofrenia
• choroba afektywna dwubiegunowa
• depresja
• autyzm
• upośledzenie umysłowe

również zasadniczo bywają traktowane jako choroby układu nerwowego.