Δοµή και Λειτουργία του Νευρώνα και του Εγκεφάλου Επισκόπηση o Νευρικό σύστηµα o Κύτταρα του νευρικού συστήµατος o Εγκέφαλος o Επικοινωνία εντός νευρώνα (νευρική αγωγιµότητα) o Επικοινωνία µεταξύ νευρώνων (συναπτική διαβίβαση) Νευρικό σύστηµα Ένα δίκτυο επικοινωνίας που απαρτίζεται από νευρικά κύτταρα, τόσο µέσα όσο και έξω από το κρανίο και τη σπονδυλική στήλη Διαιρέσεις του νευρικού συστήµατος o Κεντρικό Νευρικό Σύστηµα (ΚΝΣ) o Εγκέφαλος (στο κρανίο) o Νωτιαίος µυελός (στη σπονδυλική στήλη) o Περιφερικό Νευρικό Σύστηµα (ΠΝΣ) o Βρίσκεται εκτός του κρανίου και της σπονδυλικής στήλης o Μεταφέρει πληροφορίες προς το ΚΝΣ και απάγει σήµατα από το ΚΝΣ προς την περιφέρεια Το σωµατικό νευρικό σύστηµα (ΣΝΣ) είναι το τµήµα του ΠΝΣ που αλληλεπιδρά µε το περιβάλλον. Αποτελείται από προσαγωγά νεύρα που µεταφέρουν αισθητικά σήµατα από το δέρµα, τους σκελετικούς µύς, τους συνδέσµους, τα µάτια, τα αυτιά και τα λοιπά προς ΚΝΣ και απαγωγά νεύρα που µεταφέρουν κινητικά σήµατα από το ΚΝΣ στους σκελετικούς µυς. Το αυτόνοµο νευρικό σύστηµα (ΑΝΣ) είναι το τµήµα του ΠΝΣ που ρυθµίζει το εσωτερικό περιβάλλον του σώµατος. Αποτελείται από τα προσαγωγά νεύρα που µεταφέρουν αισθητικά σήµατα από τα εσωτερικά όργανα στο ΚΝΣ και τα απαγωγά νέυρα που µεταφέρουν κινητικά σήµατα από το ΚΝΣ στα εσωτερικά όργανα. Κάθε όργανο δέχεται αντιτιθέµενες πληροφορίες και από τα δύο συστήµατα: Συµπαθητικό: o Ψυχολογική διέγερση o Fight or flight Φυγή ή µάχη Παρασυµπαθητικό: o Ψυχολογική χαλάρωση o Rest and restore ξεκούραση και αναδόµηση Νευρώνες o Εξειδικευµένα κύτταρα για την υποδοχή, την αγωγή και τη διαβίβαση ηλεκτροχηµικών σηµάτων o Πολλά και διαφορετικά µεγέθη και σχήµατα Δοµή ενός τυπικού νευρώνα (βλ. Εικόνα) o Δενδρίτες: Οι βραχείες προεκβολές του κυτταρικού σώµατος που δέχονται τις περισσότερες από τις συναπτικές επαφές από άλλους νευρώνες. Λαµβάνουν εισερχόµενα σήµατα.
o Κυτταρικό σώµα: Το µεταβολικό κέντρο του νευρώνα. o Νευράξονας: Η επιµήκης, στενή προεκβολή του κυτταρικού σώµατος. Εναλλακτικά ονοµάζεαι και νευρική ίνα. Μεταφέρει την πληροφορία από το σώµα στο άκρο. Περιβάλλεται από τη µυελίνη η οποία ενισχύει την µετάδοση του σήµατος. o Μυελίνη: Το λιπιδικό µονωτικό περίβληµα πολλών νευραξόνων. Έχει λευκό χρώµα. Την αποτελούν κύτταρα της γλοίας µε το όνοµα Σβαν. o Περισφύξεις του Ranvier: Τα διάκενα ανάµεσα στα τµήµατα µυελίνης. o Τελικά κοµβία ή νευρική απόληξη: Οι τελικές απολήξεις του νευράξονα σχήµατος κουµπιού, οι οποίες απελευθερώνουν χηµικές ουσίες στις συνάψεις. o Συναπτικά κυστίδια: Σφαιρικά µεµβρανικά κυστίδια κοντά στις συνάψεις στα οποία αποθηκεύονται µόρια νευροδιαβιβαστή έτοιµα για απελευθέρωση. Βασικοί τύποι νευρώνα (βλ. Εικόνα) Μονοπολικός νευρώνας, διπολικός νευρώνας, πολυπολικός νευρώνας και πολυπολικός διάµεσος νευρώνας...αν και οι νευρώνες υπάρχουν σε πολλαπλάσια σχήµατα! Κύτταρα της γλοίας: Η ξεχασµένη πλειονότητα o Υποστηρίζουν τους νευρώνες o Έχουν αναλογία 10:1 o Τα τελευταία χρόνια έχει φανεί ότι στέλνουν και λαµβάνουν σήµατα από νευρώνες και άλλα κύτταρα της γλοίας. Επίσης, ελέγχουν την καθιέρωση και διατήρηση συνάψεων. Νεύρα Ένα νεύρο είναι µια οµάδα αξόνων που περιβάλλεται από προστατευτικό στρώµα συνδετικού ιστού. Τα νεύρα, ως δοµή, επιτρέπουν την επικοινωνία µεταξύ του εγκεφάλου και του νωτιαίου µυελού µε το υπόλοιπο σώµα. Εγκεφαλικός φλοιός Το εξωτερικό στρώµα της φαιάς ουσίας που σχηµατίζει την επιφάνεια των εγκεφαλικών ηµισφαιρίων. Οι µεγάλες εγκοπές σε έναν πτυχωτό φλοιό καλούνται σχισµές και οι µικρές καλούνται αύλακες. Τα επάρµατα µεταξύ σχισµών και αυλάκων καλούνται έλικες. (βλ. Εικόνα). Εγκεφαλικοί Λοβοί Μετωπιαίος = frontal lobe Βρεγµατικός = parietal lobe Κροταφικός = temporal lobe Ινιακός = occipital lobe Μετωπιαίος λοβός o Λόγος o Κίνηση o Μνήµη εργασίας
o Συναισθήµατα o Λήψη αποφάσεων/σκέψη o Προσωπικότητα Βρεγµατικός Λοβός - Αισθήσεις (σωµαταίσθηση) & ολοκλήρωση (άνω και κάτω βρεγµατικό λοβίο) - Επίγνωση και αντίληψη χώρου(ιδιοδεκτική αίσθηση- Αντίληψη του σώµατος/ µερών του σώµατος σε σχέση µε το χώρο και σε σχέση το ένα µε το άλλο) Αισθητηριακό ανθρωπάριο Η πληροφορία που λαµβάνεται από το σώµα «χαρτογραφείται» συστηµατικά στο σωµατοαισθητικό φλοιό για να σχηµατιστεί µία αναπαράσταση της επιφάνειας του σώµατος. Κάποια µέρη του σώµατος, όπως οι άκρες των δακτύλων και το στόµα, έχουν υψηλή πυκνότητα υποδοχέων και αντίστοιχα µεγαλύτερο αριθµό αισθητηριακών νεύρων. Περιοχές όπως η πλάτη µας έχουν πολύ λιγότερους υποδοχείς και νεύρα. Ωστόσο, στο σωµατοαισθητικό φλοιό, η πυκνότητα των νευρώνων είναι οµοιόµορφη. Ως εκ τούτου, ο «χάρτης» της επιφάνειας του σώµατος στο φλοιό είναι παραµορφωµένος. Αυτή η αναπαράσταση, που µερικές φορές ονοµάζεται αισθητηριακό ανθρωπάριο, αν υπήρχε στην πραγµατικότητα θα ήταν ένας παραµορφωµένος άνθρωπος, µε τους υποδοχείς της αφής να κατανέµονται οµοιόµορφα σε όλη την επιφάνεια του σώµατος. Ινιακός λοβός Η κύρια λειτουργία του σχετίζεται µε την επεξεργασία, την ολοκλήρωση και ερµηνεία των οπτικών ερεθισµάτων δηλαδή µε την όραση. Κροταφικός Λοβός - Ακοή (έλικα του Heschl) - Οργάνωση/κατανόηση της γλώσσας (περιοχή Wernicke, συνήθως στο αριστερό ηµισφαίριο) - Επεξεργασία οπτικών πληροφοριών (µέση & κάτω κροταφική έλικα) - Ανάκτηση πληροφοριών (Μνήµη και σχηµατισµός µνήµης ) Οι λειτουργίες των ηµισφαιρίων του εγκεφάλου µπορούν να µελετηθούν ανάλογα µε την ανατοµική εστίαση και το είδος της λειτουργίας. Οι λειτουργίες του φλοιού µπορεί να διαιρεθούν σε τρεις µεγάλες κατηγορίες: 1)Αισθητικές 2)Κινητικές 3)Συνδετικές ή συνειρµικές Υπάρχουν τµήµατα του εγκεφαλικού φλοιού που δε λαµβάνουν άµεσα αισθητηριακά µηνύµατα ούτε αποστέλλουν κινητικά, αλλά συνδέονται έµµεσα µε αισθητηριακούς, κινητικούς και άλλους νευρώνες. Οι συνειρµικές περιοχές πραγµατοποιούν τις σύνθετες γνωστικές λειτουργίες, όπως να συνδέουν λέξεις µε εικόνες και να δηµιουργούν την αφαιρετική σκέψη. Συνειρµικές λειτουργίες υπάρχουν σε όλους τους λοβούς των ηµισφαιρίων. Υποφλοιώδεις δοµές (βλ. Εικόνα)
Μεταιχµιακό σύστηµα: Ψαλίδα Έλικα του προσαγωγίου Ιππόκαµπος Αµυγδαλή Μαστία Διάφραγµα Το µεταιχµιακό σύστηµα εµπλέκεται στη ρύθµιση συµπεριφορών που σχετίζονται µε κίνητρα-όπου συµπεριλαµβάνονται η φυγή, η λήψη τροφής, η µάχη και η σεξουαλική συµπεριφορα (the four Fs : flight, fight, feeding and mating). Έχει να κάνει και µε το συναίσθηµα. Βασικά γάγγλια: Αµυγδαλή Θάλαµος Κερκοφόρος πυρήνας Ωχρά σφαίρα Επικλινής πυρήνας Τα βασικά γάγγλια διαδραµατίζουν σηµαντικό ρόλο στην εκτέλεση εκούσιων κινητικών απαντήσεων. Η νόσος του Parkinson, µία διαταραχή που χαρακτηρίζεται από ακαµψία, τρόµο και αδυναµία εκούσιας κίνησης, συνδέεται µε την εκφύλιση αυτής. Προστασία του εγκεφάλου Χηµική προστασία o Αιµατοεγκεφαλικός φραγµός Φυσική προστασία o Κρανίο o Μήνιγγες o Εγκεφαλονωτιαίο υγρό (ΕΝΥ) o Χηµική προστασία Εαν ενέσουµε µια µπλέ χρωστική στο αίµα, όλα τα όργανα πλην του εγκεφάλου και του νωτιαίου µυελού βάφονται µπλε. Αντίθετα, εάν η ίδια χρωστική ενεθεί στις κοιλίες του εγκεφάλου το µπλε χρώµα θα µεταφερθεί σε όλο το κεντρικό νευρικό σύστηµα. Στο υπόλοιπο σώµα, τα κύτταρα που συγκροτούν τα τοιχώµατα των αιµοφόρων αγγείων στοιβάζονται χαλαρά. Κατά συνέπεια, τα περισσότερα µόρια εύκολα διαπερνούν διαµέσου αυτών στον περιβάλλοντα ιστό. Στον εγκέφαλο, όµως, τα κύτταρα των τοιχωµάτων των αιµοφόρων αγγείων στοιβάζονται σε πυκνή διάταξη, δηµιουργώντας κατά συνέπεια ένα εµπόδιο στη δίοδο πολλών µορίων ιδιαίτερα πρωτεϊνών και µεγάλων µορίων. Ο βαθµός στον οποίο τα ψυχοδραστικά φάρµακα επηρεάζουν τις ψυχολογικές διεργασίες εξαρτάται από την ευκολία µε την οποία διαπερνούν τον αιµατοεγκεφαλικό φραγµό. Ο αιµατοεγκεφαλικός φραγµός είναι:
Ενα ηµιδιαπερατό τείχος µεταξύ του αίµατος και του εγκεφάλου που παράγεται από τα κύτταρα των τοιχωµάτων των αγγείων. Είναι ένα φυσικό εµπόδιο και ένα σύστηµα διακυτταρικής µεταφοράς. Περιορίζει την είσοδο βλαπτικών χηµικών από την κυκλοφορία ενώ παράλληλα επιτρέπει την είσοδο απαραίτητων θρεπτικών ουσιών (π.χ. γλυκόζη). Εξασφαλίζει χηµική αποµόνωση των νευρώνων από το υπόλοιπο σώµα. Φυσική προστασία- µήνιγγες Ο εγκέφαλος είναι έγκλειστος στο κρανίο και επιπλέει στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό το οποίο σαν «µαξιλάρι» προστατεύει τον εγκέφαλο από επαφή µε το κρανίο. Φυσική προστασία- κοιλίες Οι κοιλίες είναι κενοί χώροι εντός του εγκεφάλου γεµάτες µε εγκεφαλονωτιαίο υγρό (ΕΝΥ) Το ΕΝΥ έχει σύσταση παρόµοια του πλάσµατος και εκτός από τις κοιλίες γεµίζει και τον υπαραχνοείδη χώρο Ο εγκέφαλος επιπλέει στο ΕΝΥ Πλάγιες κοιλίες = lateral ventricles Τρίτη κοιλία = third ventricle Υδραγωγός του Silvius = Cerebral aqueduct Τέταρτη κοιλία = fourth ventricle Κεντρικός (νωτιαίος δίαυλος) = Central canal Νευρική αγωγιµότητα Δυναµικά δράσης Τα δυναµικά δράσης είναι είναι ο τρόπος µέσω του οποίου οι νευρώνες µεταδίδουν την πληροφορία. Το δυναµικό δράσης είναι ένας ηλεκτρικός παλµός που ξεκινά από τους δενδρίτες και µεταφέρεται µέσω του άξονα στην άκρη του νευρώνα στα συναπτικά κοµβία Δυναµικό δράσης όλα ή τίποτα Ολα τα δυναµικά δράσης έχουν το ίδιο µέγεθος. Εάν το ερέθισµα που δέχεται το κύτταρο είναι κάτω του ορίου δεν προκύπτει δυναµικό δράσης. Πάνω από το όριο, το κύτταρο εκπολώνεται πάντα στο ίδιο επίπεδο. ΟΛΑ Η ΤΙΠΟΤΑ: Οταν το όριο ξεπεραστεί ο νευρώνας «εκπυρσοκροτεί» Επικοινωνία µεταξύ νευρώνων (συναπτική διαβίβαση) Χηµική σύναψη: Σύναψη ονοµάζουµε το κενό µεταξύ του τέλους ενός άξονα (προσυναπτικός νευρώνας) και την περιοχή πρόσληψης ενός άλλου νευρώνα (µετασυναπτικός νευρώνας). Στις συνάψεις µεταφέρονται χηµικά σήµατα από τον ένα νευρώνα στον άλλο που αντιστοιχούν σε ηλεκτρικά ερεθίσµατα Η σύναψη έχει δύο µέρη: Το προ-συναπτικό που περιέχει τις χηµικές ουσίες, µεταφορείς του σήµατος (νευροβιαβιβαστές). Το µετα-συναπτικό που έχει υποδοχείς (πάνω στους δενδρίτες) πάνω στους
οποίους προσδένονται οι νευροδιαβιβαστές. Νευροδιαβιβαστές Μικρά µόρια: συνθέτονται στα τελικά κοµβία και «πακετάρονται» στα συναπτικά κυστίδια Μεγάλα µόρια: Συνθέτονται στο κυτταρικό σώµα, «πακετάρονται» στα συναπτικά κυστίδια και µεταφέρονται στην άκρη του νευράξονα µέσω των µικροσωληνίσκων Επαναπρόσληψη, ενζυµική αποδόµηση και ανακύκλωση o Όσο βρίσκεται ο νευροδιαβιβαστής στη συναπτική σχισµή η σύναψη είναι «ενεργή» και πρέπει να διακοπεί η λειτουργία της o Επαναπρόσληψη ανακύκλωση o Ενζυµική αποδόµηση Πώς επηρεάζουν τα φάρµακα τη συναπτική διαβίβαση o Αγωνιστές νευροδιαβιβαστή ενισχύουν ή διευκολύνουν τη δράση του o Ανταγωνιστές του νευροδιαβιβαστή αναστέλλουν τις επιδράσεις του Νευροδιαβιβαστές Σεροτονίνη: Ρύθµιση διάθεσης και θερµοκρασίας, επιθετικότητα και κύκλοι ύπνου Ντοπαµίνη: Κινητική λειτουργία και επιβράβευση Ακετυλοχολίνη: o Συσπαση µυών (ΠΝΣ) o Φλοιϊκή διέγερση (ΚΝΣ) Ανανδαµίδιο: Μείωση πόνου, αύξηση όρεξης Νορεπινεφρίνη: Εγκεφαλική διέγερση, διάθεση, πείνα και κύκλοι ύπνου GABA: Σηµαντικότερος ανασταλτικός νευροδιαβιβαστής Γλουταµινικό οξύ: Σηµαντικότερος διεγερτικός νευροδιαβιβαστής. Συµµετέχει στη µετάδοση