Apa fungsi dari selkuffler dalam hati

Sistem saraf manusia terdiri dari jutaan sel saraf yang terus bertukar informasi. Proses satu sel terhubung dengan lusinan sel lainnya dan membentuk sambungan celah khusus - sinapsis. Segera setelah impuls saraf mencapai titik di mana satu sel terhubung ke sel lain, sejumlah kecil pembawa pesan kimia dilepaskan. Pembawa pesan kimia ini (atau neurotransmiter) menghantarkan impuls dari satu sel saraf ke sel saraf lainnya. Dalam beberapa kasus, mereka tidak dapat mentransmisikan eksitasi, tetapi penghambatan, dan kadang-kadang mereka secara signifikan mempengaruhi proses internal dalam sel - misalnya, mereka mengubah ekspresi gen dan memaksa sel untuk mensintesis protein baru.

Neurotransmitter menghubungkan sel-sel saraf satu sama lain dan dengan otot. Dengan bantuan perantara kimia, sistem saraf mengatur kerja hampir semua organ dalam. Dilepaskan dari ujung sistem saraf otonom, neurotransmiter membuat jantung berdetak lebih lambat di malam hari dan lebih cepat di siang hari, menurunkan tekanan darah saat kita berbaring, mengatur buang air kecil saat tidur, dan sebagainya.

Baru pada awal abad ke-20, para ilmuwan sepakat bahwa sistem saraf adalah seperangkat sel saraf, dan bukan jaringan serat yang kompleks. Banyak peneliti sampai tahun 1930-an tidak percaya bahwa sel-sel saraf mengirimkan impuls menggunakan pembawa pesan kimia.

Mengapa "sup" dan "percikan" bertarung?

Pada tahun 1914, ahli farmakologi Inggris Henry Dale sedang mengerjakan obat yang meniru sistem saraf otonom. Sebagai hasil kerja kerasnya, ia mengisolasi banyak molekul menarik. Beberapa dari mereka telah menemukan aplikasi klinisnya, yang lain belum. Di antara yang terakhir adalah satu molekul tertentu, asetilkolin. Dalam percobaan pada tikus, Dale menemukan bahwa molekul ini meniru aksi satu bagian dari sistem saraf otonom, sistem saraf parasimpatis. Sistem saraf parasimpatis memperlambat pernapasan saat tidur dan detak jantung, mengatur gairah seksual, sekresi jus lambung dan efek fisiologis lainnya. Efek asetilkolin hanya berlangsung beberapa menit. Itulah sebabnya zat ini sama sekali tidak cocok untuk tujuan medis.

20 tahun setelah penemuan ini, peneliti Austria Otto Levi bermimpi dengan ide eksperimen membuktikan keberadaan mediator kimia. Menurut Levy (yang banyak dianggap berlebihan) dia terbangun di tengah malam pada tahun 1921, membuat catatan dengan rencana eksperimen yang hebat, dan kembali tidur. Di pagi hari dia tidak dapat mengingat ide itu, dan catatan itu ternyata adalah coretan. Tetapi malam berikutnya dia bangun lagi, dan kali ini dia tidak menulis apa pun, tetapi langsung pergi ke laboratorium.

Levi membedah dua katak dan mengambil hati mereka. Satu hati - dengan bagian dari saraf vagus, yang lain diisolasi dari semua saraf. Saat istirahat, di luar tubuh, jantung berdetak dengan kecepatan konstan. Levi menempatkan jantung dengan saraf vagus dalam larutan khusus dan mulai merangsang saraf dengan arus. Akibatnya, detak jantung melambat. Kemudian dia mengeluarkan jantung dari solusi dan menempatkan yang lain (tidak ada saraf) itu segera melambat. Percobaan membuktikan bahwa saraf vagus (bagian dari sistem saraf parasimpatis) memperlambat detak jantung dengan bantuan utusan kimia.

Banyak peneliti yang mencoba mengulang percobaan gagal mendapatkan hasil yang sama. Pada tahun 1926, Levy diminta untuk mengulangi eksperimennya secara terbuka di Kongres Internasional Fisiologi di Stockholm. Ia berhasil melakukannya 18 kali berturut-turut.

Faktanya, publikasi data ini memicu perang nyata antara ahli farmakologi, yang mendukung teori transmisi kimia eksitasi, dan beberapa ahli neurofisiologi yang yakin bahwa impuls saraf hanya dapat ditransmisikan secara langsung. Di antara sejarawan sains, konfrontasi ini disebut perang "sup" dan "percikan" orang.

Levy bekerja lama untuk mengidentifikasi bahan kimia yang dilepaskan dari ujung saraf vagus. Dia bereksperimen dengan banyak senyawa kimia dan berbicara dengan hati-hati tentang fakta bahwa itu bisa jadi asetilkolin. Dia diyakinkan oleh teman Inggrisnya, Henry Dale, yang mengingat penemuannya 20 tahun yang lalu. Setelah Dale dan Levi dianugerahi Hadiah Nobel pada tahun 1938, kritik berkurang.

John Eccles, ahli neurofisiologi terkenal lainnya, adalah pendukung klasik teori transmisi listrik. Baik eksperimen maupun Hadiah Nobel tidak meyakinkannya. Selama Perang Dunia II, Eccles bekerja di laboratorium yang sama dengan Steven Kuffler dan Bernard Katz, dua pendukung teori transfer kimia yang sangat berpengaruh. Secara harfiah di depan matanya, Katz dan Kuffler mengumpulkan semakin banyak bukti yang mendukung teori kimia. Menurut sejarah, Eccles jatuh ke dalam depresi, dari mana ia ditarik keluar oleh filsuf sains terkenal, Karl Popper. Pada tahun 1951, Eccles mulai mempelajari sumsum tulang belakang. Dia adalah salah satu yang pertama untuk membuktikan transmisi kimia antara neuron dari sumsum tulang belakang dan menemukan neurotransmitter penghambat - asam gamma-aminobutyric. Pada tahun 1963 ia dianugerahi Hadiah Nobel.

Protein apa yang membantu kita mengingat semuanya?

Eric Kandel, lulusan Fakultas Kedokteran Universitas New York, memahami cara kerja memori. Untuk lebih dekat memecahkan masalah, ia mencari memori pada hewan dengan sistem saraf sesederhana mungkin. Pencarian membawanya ke kelinci laut (atau Aplysia). Ia hanya memiliki 20 ribu sel saraf besar, yang mudah dilihat bahkan tanpa mikroskop.

Ketagihan. Aplysia (seperti banyak kerang) memiliki insang dan kecil
tabung - siphon, dengan bantuan moluska yang bergerak, berkembang biak dan melepaskan produk metabolisme ke lingkungan eksternal. Jika Anda menyentuh siphon Aplysia, ia akan langsung menariknya dengan insang. Anda dapat melakukan ini beberapa kali, dan Aplysia akan berhenti menarik insang. Ini adalah salah satu jenis memori yang paling sederhana.

Sensitisasi. Jenis memori lain dalam segel berjanggut adalah peningkatan sensitivitas. Jika, sebelum menyentuh siphon, Aplysia dipukul dengan kejutan listrik kecil di bagian ekor, ia akan mulai menarik insang lebih intensif sebagai respons terhadap sentuhan apa pun.

Refleks terkondisi. Dalam hal ini, Anda harus terlebih dahulu menyentuh siphon (pada saat yang sama, insang tidak akan ditarik terlalu banyak), lalu kejutkan kerang (di sini mereka akan ditarik jauh lebih kuat) dan melakukannya berkali-kali. Akibatnya, Aplysia "mengaitkan" sentuhan dengan sengatan listrik dan mulai menarik insang lebih banyak setelah sentuhan normal tanpa sengatan listrik.

Refleks retraksi insang hanya melibatkan beberapa neuron. Neuron sensorik mengirimkan impuls saraf ke neuron motorik, yang menyebabkan kontraksi otot dan retraksi insang. Ketika Aplysia dipukul, neuron lain tereksitasi - modulasi. Ini membentang melalui seluruh tubuh moluska dan mengatur kerja sel saraf lainnya. Ketika Aplysia mengingat untuk menarik kembali insangnya, koneksi antara neuron sensorik dan motorik diperkuat.

Ini adalah molekul kecil ini diperlukan untuk pembentukan Penyimpanan

Penguatan koneksi dimungkinkan karena neurotransmitter lain - serotonin. Ini dilepaskan dari ujung neuron modulasi dan mengikat reseptor khusus pada permukaan neuron sensorik. Akibatnya, seluruh kaskade reaksi biokimia diluncurkan. Yang disebut protein-G berhubungan dengan reseptor serotonin, yang mengaktifkan enzim adenilat siklase.

Adenylate cyclase adalah enzim yang sangat populer di tubuh kita. Ini mengubah ATP (adenosine triphosphate) - sumber energi utama dalam sel - menjadi AMP siklik (adenosine monophosphate), yang meningkatkan aksi serotonin sepuluh kali lipat. Satu molekul serotonin mengikat hanya satu reseptor, dan ratusan molekul AMP siklik disintesis di dalam sel sebagai respons terhadap hal ini.

Molekul kecil inilah yang penting untuk pembentukan memori. AMP siklik membuat enzim lain bekerja. Misalnya, dalam hal mengingat dan memperkuat koneksi sinaptik, ini adalah protein kinase A, yang mengubah molekul saluran kalsium di membran neuron. Karena itu, ion kalsium mulai aktif memasuki sel. Potensial listrik di ujung saraf meningkat. Hanya satu impuls saraf yang cukup untuk melepaskan lebih banyak glutamat dan mentransfer eksitasi ke neuron motorik.

Neuron (sel saraf)- elemen struktural dan fungsional utama dari sistem saraf; Manusia memiliki lebih dari 100 miliar neuron. Neuron terdiri dari tubuh dan proses, biasanya satu proses panjang - akson dan beberapa proses bercabang pendek - dendrit. Di sepanjang dendrit, impuls mengikuti ke badan sel, di sepanjang akson - dari badan sel ke neuron, otot, atau kelenjar lain. Berkat prosesnya, neuron saling menghubungi dan membentuk jaringan saraf dan lingkaran di mana impuls saraf bersirkulasi. Neuron, atau sel saraf, adalah unit fungsional dari sistem saraf. Neuron rentan terhadap rangsangan, yaitu dapat tereksitasi dan mengirimkan impuls listrik dari reseptor ke efektor. Dalam arah transmisi impuls, neuron aferen (neuron sensorik), neuron eferen (neuron motorik) dan neuron interkalar dibedakan. Setiap neuron terdiri dari soma (sel dengan diameter 3 hingga 100 mikron, mengandung nukleus dan organel sel lainnya yang terbenam dalam sitoplasma) dan proses - akson dan dendrit. Berdasarkan jumlah dan lokasi prosesnya, neuron dibagi menjadi neuron unipolar, neuron pseudo-unipolar, neuron bipolar, dan neuron multipolar. .

Fungsi utama sel saraf adalah persepsi rangsangan eksternal (fungsi reseptor), pemrosesannya (fungsi integratif) dan transmisi pengaruh saraf ke neuron lain atau berbagai organ kerja (fungsi efektor).

Fitur implementasi fungsi-fungsi ini memungkinkan untuk membagi semua neuron SSP menjadi dua kelompok besar:

1) Sel yang mengirimkan informasi jarak jauh (dari satu bagian sistem saraf pusat ke bagian lain, dari perifer ke pusat, dari pusat ke badan eksekutif). Ini adalah neuron aferen dan eferen besar yang memiliki sejumlah besar sinapsis pada tubuh dan prosesnya, baik penghambatan maupun rangsang, dan mampu memproses proses kompleks dari pengaruh yang datang melaluinya.

2) Sel yang menyediakan koneksi interneural dalam struktur saraf organik (neuron menengah dari sumsum tulang belakang, korteks serebral, dll.). Ini adalah sel-sel kecil yang merasakan pengaruh saraf hanya melalui sinapsis rangsang. Sel-sel ini tidak mampu melakukan proses kompleks integrasi pengaruh sinoptik lokal dari potensi; mereka berfungsi sebagai pemancar pengaruh rangsang atau penghambatan pada sel saraf lainnya.

Memahami fungsi neuron. Semua rangsangan yang memasuki sistem saraf ditransmisikan ke neuron melalui bagian-bagian tertentu dari membrannya yang terletak di area kontak sinaptik. 6.2 Fungsi integratif neuron Perubahan keseluruhan dalam potensial membran neuron adalah hasil dari interaksi kompleks (integrasi) EPSP lokal dan IPSP dari semua sinapsis teraktivasi pada badan sel dan dendrit.

Fungsi efektor neuron Dengan munculnya AP, yang, tidak seperti perubahan lokal pada potensial membran (EPSP dan IPSP), adalah proses propagasi, impuls saraf mulai dilakukan dari tubuh sel saraf sepanjang akson ke sel saraf lain atau organ kerja. , yaitu fungsi efektor neuron dilakukan.

sinapsis- Ini adalah formasi morfofungsional SSP, yang menyediakan transmisi sinyal dari neuron ke neuron lain atau dari neuron ke sel efektor. Semua sinapsis SSP dapat diklasifikasikan sebagai berikut.

1. Dengan lokalisasi: pusat dan perifer (neuromuskular, sinaps neurosekretori dari sistem saraf otonom).

2. Dengan pengembangan di ontogeni: stabil dan dinamis, muncul dalam proses perkembangan individu.

3. Dengan efek akhir: penghambatan dan rangsang.

4. Menurut mekanisme transmisi sinyal: listrik, kimia, campuran.

5. Sinapsis kimia dapat diklasifikasikan:

sebuah) melalui formulir kontak- terminal (koneksi berbentuk labu) dan sementara (varises akson);

b) sifat perantara- kolinergik, adrenergik, dopaminergik

sinapsis listrik. Sekarang diakui bahwa ada sinapsis listrik di SSP. Dari sudut pandang morfologi, sinapsis listrik adalah formasi seperti celah (ukuran celah hingga 2 nm) dengan jembatan ion-saluran antara dua sel yang berkontak. Loop arus, khususnya dengan adanya potensial aksi (AP), melompat hampir tanpa hambatan melalui kontak dan eksitasi seperti slot, mis. menginduksi generasi AP dari sel kedua. Secara umum, sinapsis semacam itu (disebut ephapses) memberikan transmisi eksitasi yang sangat cepat. Tetapi pada saat yang sama, konduksi satu sisi tidak dapat dipastikan dengan bantuan sinapsis ini, karena sebagian besar sinapsis ini memiliki konduksi dua arah. Selain itu, mereka tidak dapat digunakan untuk memaksa sel efektor (sel yang dikendalikan melalui sinapsis tertentu) untuk menghambat aktivitasnya. Sebuah analog dari sinaps listrik pada otot polos dan otot jantung adalah gap junction dari tipe nexus.

sinapsis kimia. Secara struktur, sinapsis kimia adalah ujung akson (sinapsis terminal) atau bagian varisesnya (melewati sinapsis), yang diisi dengan zat kimia - mediator. Dalam sinaps, elemen prasinaptik dibedakan, yang dibatasi oleh membran prasinaps, elemen pascasinaps, yang dibatasi oleh membran pascasinaps, serta daerah ekstrasinaptik dan celah sinaptik, ukuran rata-ratanya adalah 50 nm.

Busur refleks. Klasifikasi refleks.

Refleks- reaksi tubuh terhadap perubahan lingkungan eksternal atau internal, dilakukan melalui sistem saraf pusat sebagai respons terhadap iritasi reseptor.

Semua tindakan refleks dari seluruh organisme dibagi menjadi refleks tanpa syarat dan terkondisi. Refleks tanpa syarat diwariskan, mereka melekat pada setiap spesies biologis; busur mereka terbentuk pada saat kelahiran dan biasanya bertahan sepanjang hidup. Namun, mereka dapat berubah di bawah pengaruh penyakit. Refleks terkondisi muncul dengan pengembangan individu dan akumulasi keterampilan baru. Pengembangan sambungan sementara baru tergantung pada perubahan kondisi lingkungan. Refleks terkondisi terbentuk atas dasar tidak terkondisi dan dengan partisipasi bagian otak yang lebih tinggi. Mereka dapat diklasifikasikan ke dalam berbagai kelompok menurut sejumlah kriteria.

1. Dengan signifikansi biologis

Sebuah makanan

B.) defensif

B.) seksual

D.) indikasi

D.) postural-tonik (refleks posisi tubuh dalam ruang)

E.) lokomotor (refleks gerak tubuh di ruang angkasa)

2. Berdasarkan lokasi reseptor, iritasi yang menyebabkan tindakan refleks ini

A.) refleks eksteroseptif - iritasi reseptor pada permukaan luar tubuh

B.) refleks viscero- atau interoreseptif - timbul dari iritasi reseptor organ internal dan pembuluh darah

B.) refleks proprioseptif (miotatik) - iritasi reseptor otot rangka, sendi, tendon

3. Menurut lokasi neuron yang terlibat dalam refleks

A.) refleks tulang belakang - neuron terletak di sumsum tulang belakang

B.) refleks bulbar - dilakukan dengan partisipasi wajib neuron medula oblongata

C.) refleks mesencephalic - dilakukan dengan partisipasi neuron otak tengah

D.) refleks diencephalic - neuron diencephalon terlibat

D.) refleks kortikal - dilakukan dengan partisipasi neuron korteks serebral dari belahan otak

busur refleks- ini adalah jalur di mana iritasi (sinyal) dari reseptor diteruskan ke organ eksekutif. Dasar struktural lengkung refleks dibentuk oleh sirkuit saraf yang terdiri dari neuron reseptor, interkalar, dan efektor. Neuron-neuron inilah dan prosesnya yang membentuk jalur di mana impuls saraf dari reseptor ditransmisikan ke organ eksekutif selama implementasi refleks apa pun.

Busur refleks (sirkuit saraf) dibedakan dalam sistem saraf tepi

Sistem saraf somatik, menginervasi tulang dan otot

Sistem saraf otonom yang mempersarafi organ dalam: jantung, lambung, usus, ginjal, hati, dll.

Busur refleks terdiri dari lima bagian:

1. Reseptor yang merasakan iritasi dan meresponnya dengan eksitasi. Reseptor terletak di kulit, di semua organ internal, kelompok reseptor membentuk organ indera (mata, telinga, dll.).

2. Serabut saraf sensitif (sentripetal, aferen) yang mentransmisikan eksitasi ke pusat; Sebuah neuron yang memiliki serat ini disebut juga sensitif. Badan sel neuron sensorik terletak di luar sistem saraf pusat - di ganglion di sepanjang sumsum tulang belakang dan di dekat otak.

3. Pusat saraf, tempat eksitasi beralih dari neuron sensorik ke motorik; Pusat sebagian besar refleks motorik terletak di sumsum tulang belakang. Di otak terdapat pusat-pusat refleks yang kompleks, seperti pelindung, makanan, orientasi, dll. Di pusat saraf

ada hubungan sinaptik antara neuron sensorik dan motorik.

1. Serabut saraf motorik (sentrifugal, eferen) yang membawa eksitasi dari sistem saraf pusat ke organ kerja; Serat sentrifugal adalah proses panjang dari neuron motorik. Neuron motorik disebut neuron, proses yang mendekati organ kerja dan mengirimkan sinyal ke sana dari pusat.

2. Efektor - organ kerja yang melakukan efek, reaksi sebagai respons terhadap iritasi reseptor. Efektor dapat berupa otot yang berkontraksi ketika eksitasi datang dari pusat, sel kelenjar yang mengeluarkan jus di bawah pengaruh eksitasi saraf, atau organ lain.

Pusat saraf- satu set sel saraf, kurang lebih terlokalisasi secara ketat dalam sistem saraf dan tentu saja terlibat dalam pelaksanaan refleks, dalam pengaturan satu atau lain fungsi tubuh atau salah satu sisi fungsi ini. Dalam kasus yang paling sederhana, pusat saraf terdiri dari beberapa neuron yang membentuk simpul terpisah (ganglion).

Di setiap N. c. melalui saluran input - serabut saraf yang sesuai - datang dalam bentuk informasi impuls saraf dari organ indera atau dari N lainnya. c. Informasi ini diproses oleh neuron N. c., yang prosesnya (Axon) tidak melampaui batasnya. Neuron berfungsi sebagai penghubung terakhir, yang prosesnya meninggalkan N. c. dan menyampaikan impuls perintahnya ke organ perifer atau N lainnya. c. (saluran keluaran). Neuron yang membentuk N.c. saling berhubungan melalui sinapsis rangsang dan penghambatan dan membentuk kompleks kompleks, yang disebut jaringan saraf. Seiring dengan neuron yang tereksitasi hanya sebagai respons terhadap sinyal saraf yang masuk atau aksi berbagai rangsangan kimia yang terkandung dalam darah, N. c. neuron-alat pacu jantung dengan otomatisme mereka sendiri dapat masuk; mereka memiliki kemampuan untuk secara berkala menghasilkan impuls saraf.

lokalisasi N. dari c. ditentukan berdasarkan eksperimen dengan iritasi, penghancuran terbatas, pengangkatan atau pemotongan bagian tertentu dari otak atau sumsum tulang belakang. Jika reaksi fisiologis ini atau itu terjadi ketika bagian tertentu dari sistem saraf pusat teriritasi, dan ketika dihilangkan atau dihancurkan, itu menghilang, maka secara umum diterima bahwa N. c. terletak di sini, mempengaruhi fungsi ini atau berpartisipasi dalam refleks tertentu.

Pusat saraf (NC) adalah kumpulan neuron di berbagai bagian sistem saraf pusat yang menyediakan pengaturan fungsi tubuh apa pun.

Fitur berikut adalah karakteristik untuk melakukan eksitasi melalui pusat saraf:

1. Konduksi satu jalur, berjalan dari aferen, melalui interkalar ke neuron eferen. Ini karena adanya sinapsis interneuronal.

2. Keterlambatan sentral dalam konduksi eksitasi, yaitu, sepanjang NC eksitasi jauh lebih lambat daripada di sepanjang serabut saraf. Ini karena keterlambatan sinaptik, karena sebagian besar sinapsis berada di tautan pusat lengkung refleks, di mana kecepatan konduksi paling rendah. Berdasarkan hal ini, waktu refleks adalah waktu dari awal paparan stimulus hingga munculnya respons. Semakin lama waktu tunda sentral, semakin lama pula waktu refleksnya. Namun, itu tergantung pada kekuatan stimulus. Semakin besar, semakin pendek waktu refleks dan sebaliknya. Ego dijelaskan oleh fenomena penjumlahan eksitasi dalam sinapsis. Selain itu, juga ditentukan oleh keadaan fungsional sistem saraf pusat. Misalnya, ketika NC lelah, durasi reaksi refleks meningkat.

3. Penjumlahan spasial dan temporal. Penjumlahan temporal terjadi, seperti pada sinapsis, karena fakta bahwa semakin banyak impuls saraf masuk, semakin banyak neurotransmitter yang dilepaskan di dalamnya, semakin tinggi amplitudo EPSP. Oleh karena itu, reaksi refleks dapat terjadi pada beberapa rangsangan sub-ambang yang berurutan. Penjumlahan spasial diamati ketika impuls dari beberapa reseptor neuron pergi ke pusat saraf. Di bawah aksi rangsangan sub-ambang pada mereka, potensi postsinaptik yang muncul diringkas 11 dan AP yang merambat dihasilkan pada membran neuron.

4. Transformasi ritme eksitasi - perubahan frekuensi impuls saraf saat melewati pusat saraf. Frekuensinya bisa naik atau turun. Misalnya, transformasi ke atas (peningkatan frekuensi) adalah karena dispersi dan perkalian eksitasi di neuron. Fenomena pertama terjadi sebagai akibat dari pembagian impuls saraf menjadi beberapa neuron, yang aksonnya kemudian membentuk sinapsis pada satu neuron. Kedua, pembangkitan beberapa impuls saraf selama pengembangan potensi postsinaptik rangsang pada membran satu neuron. Transformasi ke bawah dijelaskan oleh penjumlahan beberapa EPSP dan munculnya satu AP dalam neuron.

5. Potensiasi post-tetanik, ini adalah peningkatan reaksi refleks sebagai akibat dari eksitasi yang berkepanjangan

neuron pusat. Di bawah pengaruh banyak rangkaian impuls saraf yang melewati sinapsis dengan frekuensi tinggi, sejumlah besar neurotransmitter dilepaskan di sinapsis interneuronal. Hal ini menyebabkan peningkatan progresif dalam amplitudo potensi postsinaptik rangsang dan eksitasi neuron yang berkepanjangan (beberapa jam).

6. Aftereffect - ini adalah penundaan akhir dari respon refleks setelah penghentian stimulus. Terkait dengan sirkulasi impuls saraf melalui sirkuit tertutup neuron.

7. Nada pusat saraf - keadaan peningkatan aktivitas yang konstan. Ini karena suplai impuls saraf yang konstan ke NC dari reseptor perifer, efek rangsang pada neuron produk metabolisme dan faktor humoral lainnya. Misalnya, manifestasi nada pusat yang sesuai adalah nada kelompok otot tertentu.

8. otomatisitas atau aktivitas spontan pusat saraf. Impuls saraf yang dihasilkan secara berkala atau konstan oleh neuron, yang muncul secara spontan di dalamnya, mis. tanpa adanya sinyal dari neuron atau reseptor lain. Ini disebabkan oleh fluktuasi prosesor metabolisme di neuron dan aksi faktor humoral pada mereka.

9. Plastisitas pusat saraf. Ini adalah kemampuan mereka untuk mengubah sifat fungsional. Dalam hal ini, pusat memperoleh kemampuan untuk melakukan fungsi baru atau mengembalikan yang lama setelah kerusakan. Plastisitas N.Ts. terletak plastisitas sinapsis dan membran saraf, yang dapat mengubah struktur molekulnya.

10. Labilitas fisiologis rendah dan kelelahan. N.Ts. hanya dapat menghantarkan impuls dengan frekuensi terbatas. Kelelahan mereka dijelaskan oleh kelelahan sinapsis dan penurunan metabolisme neuron.

Penghambatan di SSP mencegah perkembangan eksitasi atau melemahkan eksitasi yang sedang berlangsung. Contoh penghambatan dapat berupa penghentian reaksi refleks, dengan latar belakang aksi stimulus lain yang lebih kuat. Awalnya, teori penghambatan kesatuan-kimia diusulkan. Itu didasarkan pada prinsip Dale: satu neuron - satu neurotransmitter. Menurutnya, penghambatan disediakan oleh neuron dan sinapsis yang sama dengan eksitasi. Selanjutnya, kebenaran teori kimia-biner dibuktikan. Sesuai dengan yang terakhir, penghambatan disediakan oleh neuron penghambat khusus, yang bersifat interkalar. Ini adalah sel Renshaw dari sumsum tulang belakang dan neuron perantara Purkinje. Penghambatan di SSP diperlukan untuk integrasi neuron ke dalam pusat saraf tunggal. Di SSP, mekanisme penghambatan berikut dibedakan:

1| pascasinaptik. Ini terjadi di membran postsinaptik soma dan dendrit neuron, mis. setelah sinaps transmisi. Di area ini, neuron penghambat khusus membentuk sinapsis axo-dendritic atau axosomatic (Gbr.). Sinapsis ini bersifat glisinergik. Sebagai akibat dari paparan NLI pada kemoreseptor glisin pada membran pascasinaps, saluran kalium dan kloridanya terbuka. Ion kalium dan klorida memasuki neuron, dan IPSP berkembang. Peran ion klorida dalam pengembangan IPSP: kecil. Sebagai hasil dari hiperpolarisasi yang dihasilkan, rangsangan neuron menurun. Konduksi impuls saraf yang melaluinya berhenti. Alkaloid striknin dapat berikatan dengan reseptor gliserol pada membran pascasinaps dan mematikan sinapsis penghambatan. Ini digunakan untuk menunjukkan peran penghambatan. Setelah pengenalan strychnine, hewan itu mengalami kejang semua otot.

2. Penghambatan prasinaps. Dalam hal ini, neuron penghambat membentuk sinaps pada akson neuron, yang cocok untuk sinaps transmisi. Itu. sinaps seperti itu adalah axo-axonal (Gbr.). Sinapsis ini dimediasi oleh GABA. Di bawah aksi GABA, saluran klorida dari membran postsinaptik diaktifkan. Tetapi dalam kasus ini, ion klorida mulai meninggalkan akson. Hal ini menyebabkan sedikit depolarisasi lokal tetapi berkepanjangan pada membrannya.

Sebagian besar saluran natrium membran tidak aktif, yang menghalangi konduksi impuls saraf di sepanjang akson, dan karenanya pelepasan neurotransmitter di sinaps transmisi. Semakin dekat sinaps penghambatan terletak ke bukit akson, semakin kuat efek penghambatannya. Inhibisi presinaptik paling efektif dalam pemrosesan informasi, karena konduksi eksitasi tidak diblokir di seluruh neuron, tetapi hanya pada satu inputnya. Sinapsis lain yang terletak di neuron terus berfungsi.

3. Penghambatan pesimis. Ditemukan oleh N.E. Vvedensky. Terjadi pada frekuensi impuls saraf yang sangat tinggi. Terjadi depolarisasi jangka panjang yang persisten dari seluruh membran neuron dan inaktivasi saluran natriumnya. Neuron menjadi tidak bersemangat.

Potensi penghambatan dan rangsang postsinaptik dapat terjadi secara bersamaan di neuron. Karena ini, sinyal yang diperlukan dipilih.

Prinsip koordinasi proses refleks.

Reaksi refleks dalam banyak kasus dilakukan bukan oleh satu, tetapi oleh seluruh kelompok busur refleks dan pusat saraf. Koordinasi aktivitas refleks adalah interaksi pusat saraf dan impuls saraf yang melewatinya, yang memastikan aktivitas organ dan sistem tubuh yang terkoordinasi. Itu dilakukan melalui proses berikut:

1. Relief temporal dan spasial. Ini adalah peningkatan reaksi refleks di bawah aksi serangkaian rangsangan berturut-turut atau tindakan simultan mereka pada beberapa bidang reseptif. Ini dijelaskan oleh fenomena penjumlahan di pusat saraf.

2. Oklusi adalah kebalikan dari relief. Ketika respons refleks terhadap dua atau lebih rangsangan suprathreshold kurang dari respons terhadap paparan terpisah mereka. Ini terkait dengan konvergensi beberapa impuls rangsang pada satu neuron.

3. Prinsip jalur akhir yang sama. Dirancang oleh C. Sherington. Hal ini didasarkan pada fenomena konvergensi. Menurut prinsip ini, sinapsis dari beberapa aferen, termasuk dalam beberapa lengkung refleks, dapat terbentuk pada satu neuron motorik eferen. Neuron ini disebut jalur akhir umum dan terlibat dalam beberapa respons refleks. Jika interaksi refleks ini menyebabkan peningkatan reaksi refleks umum, refleks semacam itu disebut sekutu. Jika di antara sinyal aferen ada perjuangan untuk neuron motorik - jalur terakhir, maka antagonis. Sebagai hasil dari perjuangan ini, refleks sekunder melemah, dan jalan akhir bersama dibebaskan, sangat penting.

4. Penghambatan timbal balik. Ditemukan oleh C. Sherington. Ini adalah fenomena penghambatan satu Pusat sebagai akibat dari eksitasi yang lain. Itu. dalam hal ini, pusat antagonistik dihambat. Misalnya, ketika pusat fleksi kaki kiri dirangsang, pusat otot ekstensor kaki yang sama dan pusat fleksor kaki kanan dihambat oleh mekanisme timbal balik. Dalam hubungan timbal balik adalah pusat inhalasi dan pernafasan medula oblongata. pusat tidur dan terjaga, dll.

5. Prinsip dominasi. Ditemukan oleh A.A. Ukhtomsky. Yang dominan adalah fokus utama eksitasi di sistem saraf pusat, menundukkan NC lainnya. Pusat dominan menyediakan serangkaian refleks yang diperlukan saat ini untuk mencapai tujuan tertentu. Dalam kondisi tertentu, minuman, makanan, pertahanan, seksual, dan dominan lainnya muncul. Sifat-sifat fokus yang dominan adalah peningkatan eksitabilitas, ketekunan eksitasi, kemampuan penjumlahan yang tinggi, dan inersia. Sifat-sifat ini disebabkan oleh fenomena kelegaan, iradiasi, dengan peningkatan simultan dalam aktivitas neuron penghambat interkalar, yang menghambat neuron pusat lain.

6. Prinsip aferentasi terbalik. Hasil tindakan refleks dirasakan oleh neuron aferentasi terbalik dan informasi dari mereka kembali ke pusat saraf. Di sana mereka dibandingkan dengan parameter eksitasi dan reaksi refleks dikoreksi.

Metode untuk mempelajari fungsi sistem saraf pusat.

1. Metode transeksi batang otak pada berbagai tingkatan. Misalnya antara medula oblongata dan sumsum tulang belakang.

2. Metode pemusnahan (pembuangan) atau penghancuran bagian-bagian otak.

3. Metode iritasi berbagai departemen dan pusat otak.

4. Metode anatomi dan klinis. Pengamatan klinis terhadap perubahan fungsi sistem saraf pusat jika terjadi kerusakan pada salah satu departemennya, diikuti oleh studi patoanatomi.

5. Metode elektrofisiologis:

sebuah. Electroencephalography - pendaftaran biopotensial otak dari permukaan kulit tengkorak. Teknik ini dikembangkan dan diimplementasikan di klinik oleh G. Berger.

b. Registrasi biopotensial berbagai pusat saraf digunakan bersama dengan teknik stereotaxic, di mana elektroda dimasukkan ke dalam nukleus yang ditentukan secara ketat dengan bantuan mikromanipulator dalam metode potensi yang dibangkitkan, registrasi aktivitas listrik daerah otak selama stimulasi listrik reseptor perifer atau daerah lain;

6. Cara pemberian zat intraserebral menggunakan mikroinoforesis.

7. Chronoreflexometry - penentuan waktu refleks.

refleks sumsum tulang belakang.

fungsi refleks. Pusat saraf sumsum tulang belakang adalah segmental atau pusat kerja. Neuron mereka terhubung langsung dengan reseptor dan organ kerja. Selain sumsum tulang belakang, pusat tersebut ditemukan di medula oblongata dan otak tengah. Pusat suprasegmental, misalnya, diencephalon, korteks serebral, tidak memiliki hubungan langsung dengan perifer. Mereka mengaturnya melalui pusat-pusat segmental. Neuron motorik sumsum tulang belakang menginervasi semua otot batang, tungkai, leher, serta otot pernapasan - diafragma dan otot interkostal.

8285 0

Neuron

Struktur

badan sel. Ini adalah nukleus dan sitoplasma.

Akson. Ini adalah proses panjang dan tipis yang mentransmisikan informasi dari badan sel ke sel lain melalui koneksi yang disebut sinapsis. Beberapa akson panjangnya kurang dari satu sentimeter, sementara yang lain lebih dari 90 cm. Sebagian besar akson berada dalam zat pelindung yang disebut selubung mielin, yang membantu mempercepat transmisi impuls saraf. Penyempitan pada akson setelah selang waktu tertentu disebut nodus Ranvier.

Dendrit. Ini adalah jaringan serat pendek yang memanjang dari akson atau badan sel dan menghubungkan ujung akson dari neuron lain. Dendrit menerima informasi untuk sel dengan menerima dan menghantarkan sinyal. Setiap neuron dapat memiliki ratusan dendrit.

Struktur neuron

Fungsi

selubung mielin

. Segmen yang berdekatan dipisahkan oleh penyempitan yang disebut node Ranvier (G) dimana akson tidak memiliki selubung mielin.

impuls saraf

1 neuron istirahat

Hal ini didukung oleh dua faktor:

Permeabilitas membran sel yang berbeda untuk ion natrium dan kalium, yang memiliki muatan positif yang sama. Natrium berdifusi (melewati) ke dalam sel lebih lambat daripada kalium meninggalkannya.

Pertukaran natrium-kalium, di mana lebih banyak ion positif meninggalkan sel daripada yang masuk. Akibatnya, lebih banyak ion positif terakumulasi di luar membran sel daripada di dalamnya.

2 Neuron terstimulasi

3 impuls saraf

4 Repolarisasi

Menurut kepercayaan populer, sel-sel saraf tidak beregenerasi. Namun, ini tidak benar: neuron - sel-sel sistem saraf - memang, tidak dapat membelah seperti sel-sel jaringan lain, tetapi mereka muncul dan berkembang bahkan di otak orang dewasa. Selain itu, neuron mampu memulihkan proses dan kontak yang hilang dengan sel lain.

Sistem saraf manusia terdiri dari bagian sentral dan bagian perifer. Pusat termasuk otak dan sumsum tulang belakang. Otak berisi kumpulan neuron terbesar. Banyak proses memanjang dari tubuh masing-masing, yang membentuk kontak dengan neuron tetangga. Bagian perifer dibentuk oleh simpul tulang belakang, vegetatif dan kranial, saraf dan ujung saraf, yang memberikan impuls saraf ke anggota badan, organ internal, dan jaringan. Dalam keadaan sehat, sistem saraf adalah mekanisme yang terkoordinasi dengan baik, jika salah satu mata rantai yang kompleks tidak memenuhi fungsinya, seluruh tubuh menderita. Kematian neuron yang dipercepat disebabkan, misalnya, oleh kerusakan otak yang parah setelah stroke, penyakit Parkinson, Alzheimer. Selama beberapa dekade, para ilmuwan telah mencoba untuk memahami apakah mungkin untuk merangsang pemulihan sel-sel saraf yang hilang.

Namun mereka beregenerasi

Publikasi ilmiah pertama yang mengkonfirmasi kelahiran neuron baru di otak mamalia dewasa adalah milik peneliti Amerika Joseph Altman. Pada tahun 1962, jurnal Science menerbitkan makalahnya "Apakah Neuron Baru Dibentuk di Otak Mamalia Dewasa?", Di mana Altman berbicara tentang hasil eksperimennya. Dengan bantuan arus listrik, ia menghancurkan salah satu struktur otak tikus (badan genikulatum lateral) dan memasukkan zat radioaktif di sana, yang menembus ke dalam sel-sel baru. Beberapa bulan kemudian, Altman menemukan neuron radioaktif baru di thalamus dan korteks serebral. Pada tahun-tahun berikutnya, Altman menerbitkan beberapa makalah lagi yang membuktikan keberadaan neurogenesis di otak. Misalnya, pada tahun 1965, artikelnya diterbitkan di jurnal Nature. Meskipun demikian, Altman memiliki banyak lawan di komunitas ilmiah, hanya beberapa dekade kemudian, pada 1990-an, karyanya diakui, dan fenomena kelahiran neuron baru - neurogenesis - menjadi salah satu bidang neurofisiologi yang paling menarik.

Hari ini sudah diketahui bahwa neuron dapat berasal dari otak mamalia dewasa dari apa yang disebut sel induk saraf. Sejauh ini, telah ditetapkan bahwa ini terjadi di tiga area otak: dentate gyrus hippocampus, wilayah subventrikular (di dinding lateral ventrikel lateral otak) dan korteks serebelum. Di otak kecil, neurogenesis paling aktif. Area otak ini bertanggung jawab untuk memperoleh dan menyimpan informasi tentang keterampilan otomatis yang tidak disadari - misalnya, ketika belajar tarian, kita secara bertahap berhenti memikirkan gerakan, kita melakukannya secara otomatis; informasi tentang pas ini disimpan di otak kecil. Mungkin yang paling menarik bagi para peneliti adalah neurogenesis di dentate gyrus. Di sinilah emosi kita lahir, informasi spasial disimpan dan diproses. Sejauh ini, belum mungkin untuk mengetahui bagaimana neuron yang baru terbentuk mempengaruhi ingatan yang sudah terbentuk dan berinteraksi dengan sel-sel dewasa di bagian otak ini.

Labirin untuk memori

Untuk memahami bagaimana neuron baru berinteraksi dengan yang lama, proses pembelajaran hewan di labirin air Morris sedang dipelajari secara aktif. Selama percobaan, hewan ditempatkan di kolam dengan diameter 1,2-1,5 m, kedalaman 60 cm. Dinding kolam berbeda, sedangkan di tempat tertentu kolam tersembunyi beberapa milimeter di bawah air. Tenggelam dalam air, tikus laboratorium cenderung dengan cepat merasakan tanah padat di bawah kakinya. Berenang di kolam, hewan itu belajar di mana platformnya, dan lain kali ia menemukannya lebih cepat.

Dengan melatih tikus di labirin air Morris, dimungkinkan untuk membuktikan bahwa pembentukan memori spasial menyebabkan kematian neuron termuda, tetapi secara aktif mendukung kelangsungan hidup sel yang terbentuk sekitar seminggu sebelum percobaan, yaitu, di proses pembentukan memori, volume neuron baru diatur. Pada saat yang sama, munculnya neuron baru memberikan peluang untuk pembentukan ingatan baru. Jika tidak, hewan dan manusia tidak dapat beradaptasi dengan perubahan kondisi lingkungan.

Telah dicatat bahwa bertemu dengan objek yang dikenal mengaktifkan berbagai kelompok neuron di hippocampus. Rupanya, setiap kelompok neuron semacam itu membawa ingatan tentang peristiwa atau tempat tertentu. Selain itu, kehidupan di lingkungan yang beragam merangsang neurogenesis di hippocampus: tikus yang hidup di kandang dengan mainan dan labirin memiliki lebih banyak neuron yang baru terbentuk di hippocampus daripada kerabat mereka dari kandang kosong standar.

Patut dicatat bahwa neurogenesis secara aktif hanya terjadi di area otak yang secara langsung bertanggung jawab untuk kelangsungan hidup fisik: orientasi dengan penciuman, orientasi dalam ruang, dan untuk pembentukan memori motorik. Pengajaran berpikir abstrak berlangsung secara aktif pada usia muda, ketika otak masih tumbuh dan neurogenesis mempengaruhi semua area. Tetapi setelah mencapai kedewasaan, fungsi mental berkembang karena restrukturisasi kontak antar neuron, tetapi bukan karena munculnya sel-sel baru.

Meskipun beberapa upaya gagal, pencarian fokus neurogenesis yang sebelumnya tidak diketahui di otak orang dewasa terus berlanjut. Arah ini dianggap relevan tidak hanya untuk ilmu dasar, tetapi juga untuk penelitian terapan. Banyak penyakit pada sistem saraf pusat dikaitkan dengan hilangnya sekelompok neuron otak tertentu. Jika mungkin untuk menumbuhkan pengganti mereka, maka penyakit Parkinson, banyak manifestasi penyakit Alzheimer, konsekuensi negatif dari epilepsi atau stroke akan dikalahkan.

Tambalan Otak

Metode aneh lain yang diadopsi oleh ahli saraf dalam penelitian mereka adalah implantasi embrionik sel induk ke dalam otak hewan dewasa untuk mengembalikan fungsi yang hilang. Sejauh ini, eksperimen semacam itu mengarah pada penolakan terhadap jaringan atau sel yang diperkenalkan karena kuat respon imun, tetapi jika sel punca berakar dalam beberapa kasus, mereka berkembang menjadi sel glial (jaringan penyerta), dan sama sekali tidak menjadi neuron. Bahkan jika di masa depan neurogenesis dapat diaktifkan di area otak mana pun, tidak jelas bagaimana neuron yang baru terbentuk akan membentuk koneksi dalam jaringan sel saraf yang sudah terbentuk, dan apakah mereka akan dapat melakukan ini sama sekali. Jika hipokampus siap untuk proses seperti itu, maka munculnya neuron baru di area lain di otak dapat mengganggu jaringan yang telah terbentuk selama bertahun-tahun; alih-alih manfaat yang diharapkan, mungkin hanya kerugian yang akan dilakukan. Namun demikian, para ilmuwan terus secara aktif mempelajari kemungkinan neurogenesis di bagian lain dari otak.

Baru-baru ini, pada bulan Februari 2010, sekelompok peneliti Kanada dari Universitas Toronto dan Universitas Waterloo menerbitkan hasil percobaan menggunakan siklosporin A sebagai stimulan neurogenesis. Siklosporin A telah ditunjukkan dalam kultur sel untuk meningkatkan pertumbuhan dan jumlah sel per koloni, dan pemberian zat ini pada tikus dewasa menghasilkan peningkatan sel induk saraf di otak.

Seiring dengan zat buatan, sifat molekul endogen yang dapat meningkatkan neurogenesis juga sedang dieksplorasi. Perhatian terbesar di sini layak untuk faktor neurotropik yang diproduksi oleh tubuh hewan. Ini adalah faktor pertumbuhan saraf (NGF), faktor neurotropik yang diturunkan dari otak (BDNF), neurotropin-1, -3 dan -4.

Faktor neurotropik termasuk dalam kelompok protein yang mendukung pertumbuhan, perkembangan, dan kelangsungan hidup sel saraf. Jika faktor neurotropik dikirim ke area otak yang rusak, maka kematian neuron dapat diperlambat secara signifikan dan aktivitas vitalnya dapat dipertahankan. Meskipun faktor neurotropik tidak dapat mengaktifkan munculnya sel saraf baru di otak, mereka memiliki sifat unik - mereka mengaktifkan pemulihan proses sel saraf (akson) setelah kerusakan atau kehilangan. Panjang beberapa akson mencapai satu meter, dan akson inilah yang menghantarkan impuls saraf dari otak ke anggota tubuh, organ dalam, dan jaringan kita. Integritas jalur ini terganggu oleh patah tulang belakang dan perpindahan tulang belakang. Regenerasi aksonal adalah harapan untuk mendapatkan kembali kemampuan untuk menggerakkan lengan dan kaki dalam kasus seperti itu.

Kecambah dan tunas

Karya pertama yang membuktikan kemungkinan regenerasi aksonal diterbitkan pada tahun 1981. Kemudian sebuah artikel muncul di jurnal Science, yang membuktikan bahwa regenerasi seperti itu mungkin terjadi. Biasanya, beberapa alasan mengganggu regenerasi akson, tetapi jika penghalang dihilangkan, maka akson secara aktif berkecambah dan membuat kontak baru alih-alih yang hilang. Dengan dimulainya studi regenerasi aksonal, era baru dalam kedokteran telah dibuka, kini penderita cedera tulang belakang memiliki harapan bahwa kemampuan motorik dapat dipulihkan. Studi-studi ini mendapat dukungan luas, dan tidak hanya dari berbagai pusat penelitian. Jadi, aktor terkenal Christopher Reeve, yang memainkan peran utama dalam film "Superman" dan menjadi cacat setelah patah tulang belakang, mendirikan yayasan untuk mendukung penelitian tersebut bersama istrinya - Yayasan Kelumpuhan Christopher dan Dana Reeve.

Penghalang utama regenerasi akson adalah pembentukan jaringan parut, yang memisahkan kerusakan pada sumsum tulang belakang atau saraf perifer dari sel-sel di sekitarnya. Dipercayai bahwa bekas luka seperti itu menyelamatkan area terdekat dari kemungkinan penetrasi racun dari area yang rusak. Akibatnya, akson tidak dapat menembus bekas luka. Telah terbukti bahwa dasar dari jaringan parut adalah protein glikans (kondroitin sulfat).

Penelitian yang dilakukan pada tahun 1998 di laboratorium Profesor David Muir di Brain Institute di University of Florida menunjukkan bahwa adalah mungkin untuk memecah protein glycans dengan bantuan enzim bakteri chondroitinase ABC. Tetapi bahkan dengan obstruksi mekanis dihilangkan, pertumbuhan akson masih melambat. Faktanya adalah bahwa di lokasi kerusakan terdapat zat yang mengganggu regenerasi, seperti MAG, OMgp, Nogo. Jika Anda memblokirnya, Anda dapat mencapai peningkatan regenerasi yang signifikan.

Akhirnya, penting untuk mempertahankan faktor neurotropik tingkat tinggi untuk pertumbuhan aksonal yang sukses. Terlepas dari kenyataan bahwa neurotropin memiliki efek positif pada regenerasi sistem saraf, uji klinis telah mengungkapkan efek samping yang signifikan seperti penurunan berat badan, nafsu makan, mual, dan masalah psikologis. Untuk meningkatkan regenerasi, sel punca dapat disuntikkan ke tempat cedera, tetapi ada bukti bahwa menanamkan sel punca ke dalam sumsum tulang belakang dapat memicu munculnya tumor.

Bahkan jika akson telah tumbuh dan mampu menghantarkan impuls saraf, ini tidak berarti bahwa anggota badan akan mulai berfungsi secara normal. Agar hal ini terjadi, diperlukan banyak kontak (sinapsis) antara akson sel saraf dan serat otot, yang menggerakkan tubuh manusia. Memulihkan kontak semacam itu membutuhkan waktu lama. Tentu saja, pemulihan dapat dipercepat jika Anda melakukan latihan fisik khusus, tetapi dalam beberapa bulan atau bahkan bertahun-tahun tidak mungkin untuk sepenuhnya menciptakan kembali gambaran kontak saraf yang telah terbentuk selama beberapa dekade, sejak hari pertama kelahiran manusia. kehidupan. Jumlah kontak semacam itu tidak terhitung, mungkin sebanding dengan jumlah bintang di Alam Semesta.

Tetapi ada juga poin positif - lagipula, dalam beberapa tahun terakhir, kami telah berhasil memulai, sekarang setidaknya jelas dengan cara apa Anda dapat mencoba untuk mempercepat regenerasi saraf.

Berita mitra