Țesutul nervos și organizarea sistemului nervos

Sistemul nervos are rolul crucial de a coordona procesele complexe din corp și de a facilita adaptarea la mediu. El ne permite să simțim, să percepem și să răspundem adecvat la tot ce ne înconjoară.

Din punct de vedere topografic, sistemul nervos se împarte în:

• Sistemul Nervos Central (SNC): format din encefal și măduva spinării (nevraxul)
• Sistemul Nervos Periferic (SNP): include receptorii (organele de simț), ganglionii și nervii (12 cranieni și 31 spinali)

Funcțional, SNC integrează informațiile și determină reacția adecvată, fiind centrul de control al organismului. SNP informează SNC despre schimbările din mediul intern și extern și transmite răspunsurile către mușchi sau glande.

Știai că? Dacă sistemul nervos n-ar funcționa, mușchii s-ar contracta haotic, temperatura corporală n-ar mai fi reglată, iar sângele n-ar mai fi distribuit în funcție de nevoile țesuturilor.

Nervii și celulele nervoase

În Sistemul Nervos Periferic, nervii sunt clasificați funcțional în:

• Senzoriali (aferenți): transportă informația de la receptori către SNC
• Motori (eferenți): transportă comenzi de la SNC către efectori

SNP se împarte funcțional în:

• Somatic (SNS): controlează mușchii voluntari
• Vegetativ/autonom (SNV): controlează mușchii involuntari și se subîmparte în simpatic $activ în situații stresante - "luptă sau fugi"$ și parasimpatic $activ în situații relaxante - "odihnă și digestie"$

Celulele nervoase se clasifică în:

• Neuroni: celule specializate care primesc și transmit informații prin semnale biochimice
• Nevroglia (celule gliale): oferă suport neuronilor și sunt de 10 ori mai numeroase

Între tipurile de celule gliale se numără oligodendrocitele (formează teaca de mielină în SNC), astrocitele $asigură nutriție și formează bariera hemato-encefalică$ și microgliile (fagocitează microorganismele în timpul inflamațiilor).

Important! Astrocitele au rol esențial în protejarea creierului, formând bariera hemato-encefalică care împiedică substanțele nedorite să intre în țesutul cerebral.

Structura neuronului și teaca de mielină

Axonul reprezintă o prelungire specializată a neuronului care pornește din conul de emergență și poate atinge lungimi de până la 1 metru. Acesta conține axoplasmă și este învelit de axolemă, terminându-se cu butoni terminali care eliberează neurotransmițători.

Teaca de mielină este o substanță lipidică albă care înconjoară axonii, având roluri esențiale:

• Funcționează ca izolator electric
• Permite conducerea mai rapidă a impulsului nervos prin nodurile Ranvier
• Conferă culoarea albă encefalului și măduvei spinării

În Sistemul Nervos Periferic, teaca de mielină este formată din celulele Schwann, iar neurilema (partea externă) înconjoară prelungirile și ajută la regenerarea neuronilor lezați. În Sistemul Nervos Central, mielina este produsă de oligodendrocite.

Atenție! Deteriorarea tecii de mielină în SNC poate conduce la scleroza multiplă, o boală gravă care afectează transmiterea impulsurilor nervoase.

Nervii, ganglionii și activitatea nervoasă

Un nerv este format din mai multe fascicule de axoni sau dendrite, învelite în țesut conjunctiv. Fiecare fascicul este înconjurat de perinerv, iar nervul în întregime de epinerv.

Activitatea nervoasă implică patru procese esențiale:

• Recepția: captarea informațiilor din mediu
• Transmiterea: neuronii senzoriali duc informația la SNC
• Integrarea: în SNC se determină reacția potrivită
• Răspunsul: neuronii motori transmit impulsul la efectori (mușchi și glande)

Pentru transmiterea informațiilor, neuronii produc impulsuri nervoase care sunt transmise de la un neuron la altul prin sinapse. Aceste conexiuni funcționale pot fi între doi neuroni (în SNC) sau între un neuron și o celulă musculară sau secretoare (în SNP).

Actul reflex reprezintă reacția de răspuns a organismului la acțiunea unui stimul, iar arcul reflex este drumul parcurs de stimul de la receptor, prin centrulnervos, până la efector.

De reținut! Actul reflex constituie mecanismul fundamental de funcționare a sistemului nervos și ajută la menținerea homeostaziei în timpul strănutului, tusei sau înghițitului.

Tipuri de reflexe și arcul reflex

Există mai multe tipuri de reflexe, precum:

• Reflexul rotulian: extensia gambei la percutarea ligamentului patelar
• Reflexul de retragere: degetul atins de un stimul dureros se retrage imediat

Reflexul poate fi automat și inconștient, ajutând la menținerea homeostaziei în timpul strănutului, tusei sau înghițitului. Este cea mai simplă activitate îndeplinită de sistemul nervos.

Arcul reflex, baza anatomică a actului reflex, are următoarele componente:

• Receptori: captează stimulul
• Calea aferentă: formată din neuronul senzorial
• Centrul nervos: poate fi în encefal sau în măduva spinării, include interneuroni
• Calea eferentă: formată din neuronul motor
• Efectori: mușchi sau glande care răspund la stimul

Ganglionii sunt aglomerări de corpuri neuronale situate în afara SNC, având rol important în transmiterea impulsurilor.

Aplicație practică: Când te arzi accidental la deget, retragerea rapidă este un reflex mediat de măduva spinării, mult mai rapid decât dacă informația ar trebui să ajungă întâi la creier.

Impulsul nervos

Impulsul nervos apare în urma stimulării unui receptor, fie de la nivelul analizatorilor (ochi, nas), fie de la nivelul pielii (presiune, atingere, durere, cald, frig).

Un neuron în repaus este polarizat, având sarcini electrice opuse pe cele două părți ale membranei. Potențialul de repaus reprezintă diferența dintre aceste sarcini și are valoarea de -70 mV (milivolți).

Acest dezechilibru ionic este menținut de:

1. Pompa de Na/K: transportă activ 3 ioni de Na+ la exterior și 2 ioni de K+ la interior
2. Canalele cu poartă: proteine membranare care se deschid la stimulare, permițând intrarea ionilor în citoplasmă

Concentrația de Na+ este mai mare în exteriorul celulei decât în interior, iar ionii negativi (proteinele citoplasmatice și ionii de fosfat organic) se află predominant în citoplasmă.

Fascinant! Chiar și când nu transmite impulsuri, neuronul menține acest dezechilibru ionic consumând energie, ceea ce explică de ce creierul utilizează aproximativ 20% din energia corpului, deși reprezintă doar 2% din greutatea corporală.

Potențialul de acțiune

Potențialul de acțiune reprezintă modificarea temporară a potențialului de repaus în urma unui stimul (chimic, electric sau mecanic).

Când un stimul deschide canalele de Na+, ionii de sodiu intră în citoplasmă, inversând sarcinile electrice până la +35 mV. Acest proces se numește depolarizare și creează o undă care se propagă de-a lungul neuronului.

După o milisecundă, canalele de Na+ se închid și se deschid canalele de K+, permițând ieșirea potasiului din celulă. Acest proces, numit repolarizare, readuce potențialul de membrană la valoarea inițială.

Sistemul nervos funcționează pe principiul totul sau nimic:

• Un stimul subliminar $cu intensitate sub pragul critic de -55 mV$ nu produce impuls nervos
• Un stimul supraliminar (cu intensitate peste prag) declanșează același impuls, indiferent cât de puternic este stimulul

După producerea unui potențial de acțiune, neuronul intră într-o stare refractară în care nu poate transmite alt impuls, decât dacă stimulul este foarte puternic.

Interesant! Intensitatea impulsului nervos nu variază - ceea ce percepem ca stimuli mai puternici este de fapt o frecvență mai mare a impulsurilor nervoase, nu impulsuri individuale mai intense.

Fazele potențialului de acțiune

Potențialul de acțiune parcurge mai multe faze distincte:

1. Pragul: un stimul deschide canalele pentru Na+ când potențialul ajunge la -55 mV
2. Panta ascendentă (depolarizarea): Na+ intră în celulă și inversează sarcinile electrice până la +35 mV
3. Panta descendentă (repolarizarea): K+ iese din celulă prin canalele specifice
4. Pompa Na/K: reintroduce K+ în interior și scoate Na+ în exterior, restabilind echilibrul

După un potențial de acțiune, neuronul traversează două perioade refractare:

• Perioada refractară absolută: nu poate apărea un nou potențial indiferent de intensitatea stimulului, deoarece toate canalele de Na+ sunt deja deschise
• Perioada refractară relativă: poate apărea un al doilea potențial doar dacă intensitatea stimulului este suficient de puternică

În axonii mielinizați, impulsul se propagă saltatoriu, sărind de la un nod Ranvier la altul, deplasându-se mult mai rapid decât în axonii nemielinizați.

Aplicație practică: Viteza de conducere a impulsului în axonii mielinizați poate atinge 120 m/s, spre deosebire de doar 0,5-2 m/s în axonii nemielinizați - aceasta explică de ce reflexele sunt atât de rapide!

Sinapsa - joncțiunea dintre neuroni

Sinapsa reprezintă joncțiunea dintre doi neuroni sau dintre un neuron și un efector. Când conexiunea se realizează între un neuron și o celulă musculară, se numește sinapsă neuromusculară sau placă motorie.

Componentele principale ale unei sinapse sunt:

• Componenta presinaptică: butonul terminal cu vezicule sinaptice care conțin neurotransmițători
• Fanta sinaptică: spațiul unde se eliberează mediatorii chimici
• Componenta postsinaptică: poate fi dendrita, axolema, corpul celular, fibra musculară sau o glandă

Când impulsul nervos ajunge la butonul terminal, ionii de Ca2+ determină eliberarea neurotransmițătorilor din veziculele sinaptice în fanta sinaptică prin exocitoză.

Neurotransmițătorii se leagă de receptorii specifici de pe membrana postsinaptică. Acești receptori sunt molecule proteice care formează canale ionice ce permit intrarea Na+ în celulă, declanșând un nou impuls nervos dacă depolarizarea este suficientă.

Știai că? În creierul uman există aproximativ 100 de trilioane de sinapse, ceea ce explică complexitatea fantastică a funcțiilor cerebrale și capacitatea noastră de învățare și adaptare.

Neurotransmițători și efectele lor

Neurotransmițătorii sunt substanțe chimice esențiale pentru comunicarea între neuroni:

• Acetilcolina: eliberată de neuronii somatici ce inervează mușchii scheletici, provocând contracția musculară; este descompusă de colinesterază pentru ca stimulul să aibă durată scurtă

• Noradrenalina (norepinefrina): eliberată de neuronii simpatici pentru reacțiile de tip "luptă sau fugi"; reglează alerta în diferite organe

• Adrenalina (epinefrina): face parte din categoria catecolaminelor, cu efecte similare noradrenalinei

• Dopamina: controlează funcții motorii în encefal și este implicată în sistemul de recompensă

• Serotonina: reglează funcții mentale, ritmul circadian, somnul și starea de veghe

Alți neurotransmițători importanți includ glutamatul (în cortexul cerebral), GABA și glicina (cu rol inhibitor).

Efectele neurotransmițătorilor pot fi:

• Excitatorii (PPSE): produc noi impulsuri nervoase
• Inhibitorii (PPSI): blochează apariția impulsurilor prin menținerea canalelor de Na+ închise

De reținut! Dezechilibrele neurotransmițătorilor sunt implicate în numeroase afecțiuni psihice: deficitul de dopamină în Parkinson, excesul în schizofrenie, iar nivelurile scăzute de serotonină în depresie.