Osetrovatelska_pece_v_neurologii
2.2 Neuron-synapse, vzruch-reflexní oblouk-reflex
2.2 Neuron-synapse, vzruch-reflexní oblouk-reflex
Mikroskopické složení mozku ukazuje na nervové buňky – neurony, které jsou v mozkové kůře – šedé hmotě mozkové, celkem jich je při narození zhruba 30 miliard, denně jich zhruba 100.000 zaniká, a žádné nové nevznikají. Největší z nich pyramidového tvaru jsou již zmíněné velké Betzovy pyramidy v motorické kůře velkého mozku. Mají jeden dlouhý axon neboli neurit (o délce až 1 metr!) a více kratších výběžků, které označujeme jako dendrity. Druhým extrémem je neurit o délce jen několika tisícin milimetru. Většina axonů je myelinizovaných, jsou obaleny myelinovou pochvou tvořenou Schwannovými buňkami s Ranvierovými zářezy, po nichž se šíří podněty saltatorně (přeskakují ze zářezu na zářez). Přenos je takto poměrně rychlý. Naproti tomu příkladem pro nemyelinizované axony jsou vlákna pro bolest typu C, jsou to volná nervová zakončení protopatické difúzní bolesti s pomalejším nástupem a velmi pomalým odezníváním.
Neurit končí na dendritu, těle či axonu jiného neuronu. Zakončení se označuje jako synapse (axodendritická, axosomatická či axoaxonální). Na synapsi určujeme presynaptické zakončení, synaptickou štěrbinu a postsynaptické zakončení. Na tomto principu funguje propojení všech 30 miliard neuronů. Stejná funkce neuronů je spojuje v rámci mozku v mozková centra, jako centrum řeči, sluchu, zraku, motorické centrum a další. Spojení obdobných neuronů je soustředěno v rámci kmenového jádra (jádro některého mozkového nervu např. N.VIII). Vlákna stejných neuronů probíhají v provazcích tvořících mozkové či míšní dráhy, např.motorická-pyramidová dráha, dráha zadních provazců, sensitivní a další.
Vedle vláken myelinizovaných vystupujících z intervertebrálních foramin se za foramen oddělují souběžně probíhající nemyelinizovaná vlákna směřující k paravertebrálnímu gangliu, které je součástí vegetativního systému s paravertebrálním lineárně probíhajícím provazcem autonomních ganglií. Zprostředkovávají funkce, které jsou vůlí neovladatelné.
Vedle gangliových buněk je v CNS přítomná ještě glie, což jsou buňky podpůrné, v níž jsou neurony uloženy a mají též význam nutriční (výživový).
Vzruch představuje vlnu elektrické negativity v řádu mikrovoltů. Vzniká na vnitřním okraji neuritu a šíří se podél něj zevně do periferie (centrifugálně). Mezi povrchem a vnitřkem axonu resp.buňky je potenciálový rozdíl daný různou koncentrací iontů (K+ a Na+). K+ je více v buňce, Na+ spíše mimo buňku - zevně na povrchu membrány. Vzruch představuje krátkodobou změnu nepropustné, resp. polopropustné membrány na propustnou. Takto se vzruch rozšíří až na konec axonu k presynaptickému zakončení, kde se uskuteční synaptický přenos přes synaptickou štěrbinu při uvolnění mediátoru, který zaktivuje postsynaptické zakončení.
Mediátor je látka chemické povahy, která se vyplaví v podobě „prasklého“ měchýřku na velmi krátkou dobu do synaptické štěrbiny. Po uskutečněném přenosu přes membránu se mediátor rychle inaktivuje, čímž funkčně zaniká. Enzymy jsou úzce specifické látky, které tuto inaktivaci podporují, což je hojně v medicíně využíváno, především k prodloužení účinku mediátoru a tím vyšší odpovědi na uskutečněný přenos. Příkladem je moderní léčba Alzheimerovy nemoci, kdy blokátor acetylcholinesterázy prodlužující dobu přežívání mediátoru acetylcholinu v synaptické štěrbině, zvyšuje účinnost snížené hladiny acetylcholinu v mozku. Teprve však nedávno se podařilo vytvořit takovou látku, která prostupuje HEB, čímž může být účinná i v mozku samém.
Chybění mediátoru acetylcholinu v periferním NS na nervosvalové ploténce mezi svalem a nervem je podstatou choroby myastenia gravis. Příčina chybění mediátoru acetylcholinu v synaptické štěrbině je dána přítomností protilátek proti acetylcholinovým receptorům, které chorobně produkuje sám organizmus. Protilátky se dostávají do oběhu z brzlíku – tkáně, která je uložena v mezihrudí (mediastinu). Lékem volby je tak blokátor acetylcholinesterázy, který prodlužuje dobu setrvání acetylcholinu na nervosvalové ploténce. Látkou účinnou v PNS je např. prostigmin.
Receptor je přesně konfigurovaný „zámek“ postsynaptické membrány, do kterého přesně zapadá svojí molekulou mediátor jako „klíč do zámku“. Spojením mediátoru s receptorem postsynaptické membrány se uskuteční přenos informace. Změněný receptor, např. jeho změněná konformace (molekulární prostorové uspořádání) vede k tomu, že se přenos neuskuteční. Rovněž tak při některých chorobách je receptor obsazen falešným mediátorem přítomným v synaptické štěrbině (viz výše u myastenia gravis), čímž nemůže dojít ke vzniku vazby receptoru s mediátorem, což je opět modelovou situací celé řady chorob. Protilátky proti acetylcholinovým receptorům u myastenia gravis působí jako falešné mediátory, obsazují natrvalo zdravé a normální receptory, čímž během dne vyřazují stále více receptorů, které takto zanikají. Přes noc nové receptory narostou, čímž je jejich nabídka ráno větší a choroba se u některých nemocných vždy zlepší po noci, obecně po delším odpočinku. Při klasickém průběhu mystenia gravis lze takto vysvětlit denní (cirkadiární) kolísání příznaků myastenie v průběhu dne. Zvlášť citlivé jsou pro jejich velké množství receptory okohybných svalů. Ráno jsou oči široce otevřené a víčka teprve v průběhu dne padají a nutí člověka zaklánět hlavu, aby přes spadávající víčka dokázal vůbec vidět.
Mediátorů existuje a je potvrzena celá řada, dnes je jich známo hodně přes padesát. Acetylcholin je mediátorem parasympatiku, přenosu vzruchu na sval. Sympatikus a parasympaticus jsou trvale ve vzájemné rovnováze, jeden převáží a druhý se oslabí a naopak.
Sympatikus je přípravou na boj a stress, odtud dnes tak často mnohými skloňované adrenalinové sporty. Jeho mediátorem je noradrenalin. Při jeho převaze nad parasympatikem (kde mediátorem je acetylcholin) se rozšiřuje zornice, aby do ní mohlo vnikat více světla, organizmus se připravuje na zvýšenou aktivitu, dojde k vasokonstrikci, zrychluje se dech, zvyšuje se tepová frekvence „příprava na boj“.
Parasympatikus naopak zornici zužuje, vyvolává svým působením vasodilataci, tepová frekvence se snižuje, dýchání zpomaluje, zvýšeně se prokrvují orgány dutiny břišní, zvyšuje se sekrece slz a slin. Vše je opakem účinku sympatiku, parasympatikus navozuje „stav klidu a bezpečí“. Mediátorem parasympatiku je acetylcholin, který je též mediátotrem mezi nervem a svalem.
Dopamin je důležitým mediátorem ve striatu (v bazálních gangliích) v mozku a též v substantia nigra v mesencefalu), kde jeho nedostatek způsobuje Parkinsonovu chorobu.
Endorfiny jsou mediátory bolesti, organismus si je vyrábí sám a jsou podobné látkám morfinového typu.
GABA – kyselina gamaaminomáselná (gamaminobutaric acid) se v mozku na tlumivých synapsích podílí na patogenezi epileptického záchvatu.
Funkce neuronu je tak trojí, trofická (zajištění buňky), specifická (přenos vzruchu membránou buňky či membránou axonu) a sekreční (tvorba mediátorů).
Vzruch je vlna elektrické negativity šířící se jedním směrem a řídící se zákonem „vše nebo nic“. Jsou tedy jen 2 možné děje, vzruch buď vznikne nebo nevznikne, jiná možnost neexistuje. Neurony se mezi sebou liší frekvencí a uspořádáním vzruchů. Neurony rozlišujeme motorické, senzorické či sensitivní a vmezeřené (interneurony). V organizmu odráží vzruch 2 póly, jsou to podráždění na jedné a útlum na druhé straně.
Reflex je podstatně složitější a komplexnější projev nervových dějů. Příkladem může být reflex bicipitový. Poklepem (neurologickým kladívkem) na lacertus fibrosus v lokti (úponová šlacha bicepsu na předloktí) dojde k pasívnímu protažení tzv.intrafuzálních vláken svalových vřetének v m.biceps brachii, toto podráždění je vedeno zadním kořenem míšním přes spinální ganglion do míchy, kam vstupuje zadním rohem míšním, odkud se přenese na přední roh k motorickým neuronům, které předním kořenem vyšlou impulz k extrafuzálním vláknům m. biceps brachii s následným stahem svalu, což se projeví jako záškub. Tím je reflexní oblouk završen. Děj probíhá v jediném segmentu (segmentu C5), a proto tento reflex patří mezi tzv. reflexy monosegmentální (Obr. 13).
Monosegmetálních reflexů máme v organizmu více, na HK to jsou to dále C6 - radiopronační, C7 - tricipitový, C8 - flexorů prstů. Na DK zasahují do více segmentů, patelární L2-4, reflex šlachy Achillovy L5-S2. V oblasti hlavových nervů jsou monosegmentální reflexy r.maseterový (žvýkací) trigemino-trigeminový a r.korneální (rohovkový) trigemino-faciálisový.
Tyto všechny reflexy jsou nepodmíněné, vrozené, vybavitelné již těsně po narození. Vedle těchto reflexů existují též reflexy podmíněné, které jsou podmíněné učením a nejsou vrozené. Známé je vysvětlení na modelu slintajícího psa na ukázanou potravu. Předchází-li ukázání potravy jiný podnět (konkrétně třeba zvonění zvoncem), při opakováních samotného zvonění, dojde u psa ke zvýšené tvorbě slin. V mozku tak došlo k propojení sluchového centra s centrem nepodmíněného reflexu slinění. Toto je obecný způsob možného vzniku nepřeberného množství podmíněných reflexů.
Pyramidová dráha je spjata s volní motorikou (řízenou vůlí). Ta je zajištěna dvouneuronovou dráhou. První centrální neuron začíná ve třetí vrstvě mozkové kůry již zmíněnými Betzovými pyramidami na frontoparietálním pomezí, pokračuje mezi thalamem a bazálními ganglii, mesencefalem do pontu a oblongaty až do dekuzace pyramid, kde se její vlákna kříží a probíhají v postranních míšních provazcích ke kontralaterálním předním rohům míšním, kde končí na 2.periferním motorickém neuronu, odkud axony pokračují k příslušným nervosvalovým ploténkám. Uspořádání center v mozkové kůře je přesně popsáno. Na základě těchto dat byl sestaven tzv.homunkulus, (Obr. 14) který v mozkové kůře stojí navíc „na hlavě“. Neurony pro obličej jsou nejníže, výše pro HK a ještě výše pro DK, které sahají až parasagitálně na vnitřní plochu hemisféry. Rozsah kortikálního pole v mozku je úměrný počtu receptorů v té určité oblasti. Proporčně největší mají tak zastoupení rty, prsty rukou, genitálie, méně zbylé oblasti HK a DK, kde větší zastoupení mají plosky nohou. Mediátorem přenosu vzruchu je acetylcholin (ACHE). Schematicky pyramidovou dráhu zobrazuje (Obr. 15).
K uskutečnění pohybu je nutné, aby se aktivovaly správné svaly – agonisté a zároveň došlo k útlumu jiných svalů antagonistů. Tato svalová souhra je zajišťována reflexně tak, že o ní ani nevíme. Aktivitu bicepsu na paži tak doplňuje mimovolní útlum tricepsu a obráceně při zvýšení aktivity tricepsu se utlumuje reflexně biceps.
Útlum a podráždění svalových skupin je řízeno na úrovni vyšších mozkových struktur, až i v mozkové kůře, kde jsou kódovány pohybové stereotypy, za pomoci kterých se pohyb usměrňuje a řídí. Motorický systém nemůže pracovat samostatně, vyžaduje v každém okamžiku zpětnou vazbu na sensitivní (senzorickou) realitu, na níž se podílí svým výstupem, který je přesně koordinován.
Celá řada specializovaných periferních „čidel“ se podílí na vzestupné informaci, která postupuje z tělísek pro tlak, teplo, dotyk… tělísek zprostředkujících ostrou a prudkou bolest, dále i volných nervových zakončení pro protopatickou bolest (tupá, dlouho odeznívající, neohraničená) přes spinální ganglion, kde je 1.neuron, po zkřížení do druhostranných postranních míšních provazců (vlákna pro teplo a bolest), zatímco vlákna pro dotek se nekříží a postupují stejnostrannými míšními provazci do kmene, kde je 2.neuron a odtud do thalamu, kde je 3.neuron a tzv. senzitivní (senzorické) centrum.
Informace ze svalových vřetének a šlachových tělísek postupuje zadními provazci bez křížení po přepojení v kmeni (clava, tuber cinereum) přes lemnisky do thalamu.
Z thalamu se informace dostává do mozkové kůry, probíhá dorzálně od motorické dráhy a má prakticky shodné somatotopické (tělesné schéma respektující) uspořádání v podobě „homunkula stojícího na hlavě“.
Dostředivý systém senzitivní (senzorický) je na mnoha úrovních provázán se systémem motorickým, na kontrolních mechanismech týkajících se motoriky se významně podílí i mozeček, který koriguje mimo jiné i cílenou motoriku při maximální aktualizaci získané informace.
Vazby na tento systém mají i další mozková centra s drahami, které zde probíhají. Je to systém vestibulární (tr.vestibulospinalis), mimopyramidový (extrapyramidový), zrak a sluch se zrakovou resp.sluchovou dráhou.
Na stavu bdělosti (arousal) se významně podílí struktura, která se označuje jako retikulární formace (RF), je jednak ascendentní (ARAS) a descendentní systém RF, podílející se na zajištění svalového tonu. RF udržuje bdělost tím, že neustále mozkovou kůru zahrnuje impulzy, takže ve stavu bdělosti nedochází díky neustálým impulzům k možnosti korového útlumu. Descendentní část RF končí na předních rozích a modifikuje svými impulzy míru svalového napětí.
Motorický neuron v předních rozích míšních podléhá vlivům z celé řady systémů – tr.corticospinalis, tr.vestibulospinalis, descendentní RF, drah extrapyramidových.
Z mozkových center mají největší význam centra řeči, která byla probrána podrobně dříve, dále centrum zraku v týlním (okcipitálním) laloku a sluchu ve spánkovém laloku.
Zraková dráha začíná bulbem, přes čočku se zrakové podněty šíří na sítnici, kde dopadají podle směru na její různá místa, tuto lokalizaci si uchovávají až do cílové struktury, kterou je fissura calcarina, symetrický zářez s gyry v okcipitálních lalocích. První 3 neurony jsou uloženy v sítnici, 3.neuron dosahuje do corpus geniculatum laterale, kde se nachází 4.neuron, který končí právě v mozkové kůře podél fissura calcarina. Axony 3.neuronu prostupují chiasmatem (křížení uložené nad podvěskem mozkovým – kříží se vlákna z vnitřních polovin sítnic tj.ze zevních polovin zorných polí), který se nachází v tureckém sedle ve střední jámě lební (Obr. 16). Přesné mapování zrakové dráhy umožňují zrakové evokované potenciály (VEP – visual evoked potentials) a nověji MR traktografie (DTI - difision tensor imaging) (Obr. 17).
Sluchová dráha vychází ze sluchových buněk hlemýždě, zčásti se kříží v oblongátě (prodloužené míše), a prostupuje kmenem do mozkové kůry do Heschlových závitů v horním temporálním gyru oboustranně. Mapování sluchové dráhy umožňují do značné míry sluchové evokované potenciály (BAEP - brain stem evoked potentials), případně i MR traktografie.
Čichová dráha má receptory čichu v nosní sliznici, vlákna prostupují bazí přední jámy lební podél střední čáry, postupují dorzálně jako bulbus a tractus olfactorius do mediálních struktur temporálních laloků.
Mezimozek (diencefalon) je centrem spánku a bdění, termoregulace, nadřazené centrum žláz s vnitřní sekrecí. V kmeni jsou centra dechu a srdeční činnosti.
Život bez mozku není možný, i když většina orgánů smrt mozku přežívá. Smrt mozku považujeme za smrt celého organizmu.