Centralny układ nerwowy (CUN) składa się z mózgu i rdzenia kręgowego. Nazywamy go «centralnym», ponieważ odpowiada za zbieranie informacji z całego ciała oraz koordynację działań organizmu.
W tym artykule przyjrzymy się bliżej centralnemu układowi nerwowemu (CUN), omówimy typy komórek, różne regiony mózgu, strukturę rdzenia kręgowego i sposoby, w jakie choroby mogą wpływać na ten układ.
Szybkie fakty dotyczące centralnego układu nerwowego
Oto kilka kluczowych punktów dotyczących CUN. Więcej szczegółów i dodatkowe informacje znajdziesz w dalszej części artykułu.
- CUN składa się z mózgu oraz rdzenia kręgowego.
- Mózg to najbardziej złożony narząd w ciele, zużywający 20% całkowitego tlenu.
- W mózgu znajduje się około 100 miliardów neuronów, z których każdy tworzy połączenia z tysiącami innych.
- Mózg dzieli się na cztery główne płaty: skroniowy, ciemieniowy, potyliczny i czołowy.
Czym jest centralny układ nerwowy?
CUN składa się z mózgu oraz rdzenia kręgowego.
Mózg jest chroniony przez czaszkę, a rdzeń kręgowy biegnie od tylnej części mózgu w dół, przez kręgosłup, zatrzymując się w okolicy lędźwiowej dolnej części pleców.
Mózg i rdzeń kręgowy otoczone są trójwarstwową membraną znaną jako opony mózgowe, która pełni funkcję ochronną.
Chociaż CUN został dokładnie przebadany przez anatomów i fizjologów, wciąż skrywa wiele tajemnic. Kontroluje nasze myśli, ruchy, emocje oraz pragnienia, a także zarządza oddechem, tętnem, wydzielaniem hormonów, temperaturą ciała i innymi funkcjami.
Siatkówka, nerw wzrokowy, nerwy węchowe oraz nabłonek węchowy są czasami uznawane za część CUN, ponieważ łączą się bezpośrednio z tkanką mózgową, omijając pośrednie włókna nerwowe.
Poniżej przyjrzymy się niektórym częścią CUN w większym szczególe, zaczynając od mózgu.
Mózg
Mózg to najbardziej złożony organ w ludzkim ciele; kora mózgowa, będąca największą częścią mózgu, zawiera od 15 do 33 miliardów neuronów, które łączą się z tysiącami innych neuronów.
W sumie mózg ludzki składa się z około 100 miliardów neuronów oraz 1000 miliardów komórek glejowych, zużywając przy tym około 20% całkowitej energii organizmu.
Mózg pełni rolę centralnego modułu sterującego, koordynując różne aktywności, od ruchu fizycznego po wydzielanie hormonów, tworzenie wspomnień i odczuwanie emocji.
Aby realizować te funkcje, niektóre sekcje mózgu mają przypisane konkretne role, natomiast wiele wyższych funkcji, takich jak rozumowanie, rozwiązywanie problemów oraz kreatywność, angażuje współpracujące obszary mózgu.
Mózg dzieli się na cztery główne płaty:
Płat skroniowy (zielony): kluczowy w przetwarzaniu danych sensorycznych i nadawaniu im znaczenia emocjonalnego. Odpowiada także za tworzenie długotrwałych wspomnień oraz niektóre aspekty percepcji językowej.
Płat potyliczny (fioletowy): odpowiada za przetwarzanie informacji wzrokowych, w tym znajduje się w nim kora wzrokowa.
Płat ciemieniowy (żółty): integruje informacje zmysłowe, takie jak dotyk, świadomość przestrzenna oraz nawigacja. Stymulacja dotykowa ze skóry jest przesyłana do tego płata, który również odgrywa rolę w przetwarzaniu języka.
Płat czołowy (różowy): zlokalizowany z przodu mózgu, płat czołowy zawiera większość neuronów wrażliwych na dopaminę i jest zaangażowany w procesy takie jak uwaga, nagroda, pamięć krótkotrwała, motywacja oraz planowanie.
Regiony mózgu
Przyjrzyjmy się teraz konkretnym regionom mózgu w nieco większym szczególe:
Zwoje podstawy: odpowiedzialne za kontrolę dobrowolnych ruchów motorycznych, uczenie się proceduralne oraz decyzje dotyczące wyboru działań motorycznych. Choroby, które wpływają na ten obszar, to m.in. choroba Parkinsona oraz choroba Huntingtona.
Móżdżek: odpowiedzialny głównie za precyzyjną kontrolę motoryczną, ale także za język i uwagę. Uszkodzenie móżdżku prowadzi do zaburzeń kontroli motorycznej, znanych jako ataksja.
Obszar Broki: niewielki obszar po lewej stronie mózgu (czasami po prawej stronie u osób leworęcznych), który odgrywa kluczową rolę w przetwarzaniu języka. Uszkodzenie tego obszaru utrudnia mówienie, ale osoba nadal rozumie mowę. Jąkanie czasami związane jest z uszkodzeniem obszaru Broki.
Ciało modzelowate: szeroki pas włókien nerwowych, łączący lewą i prawą półkulę mózgu. Jest to największa struktura istoty białej i umożliwia komunikację między półkulami. Dzieci z dysleksją często mają mniejsze ciała modzelowate, podczas gdy osoby leworęczne, oburęczne oraz muzycy zazwyczaj mają większe.
Rdzeń przedłużony: znajdujący się poniżej czaszki, bierze udział w mimowolnych czynnościach, takich jak wymioty, oddychanie, kichanie oraz regulacja ciśnienia krwi.
Podwzgórze: usytuowane tuż nad pniem mózgu, wydziela wiele neurohormonów i wpływa na kontrolę temperatury ciała, pragnienia oraz głodu.
Wzgórze: umieszczone w centrum mózgu, odbiera informacje sensoryczne i motoryczne oraz przekazuje je do reszty kory mózgowej. Bierze udział w regulacji świadomości, snu oraz czujności.
Ciała migdałowate: dwa jądra w kształcie migdałów, znajdujące się głęboko w płatach skroniowych, zaangażowane w podejmowanie decyzji, pamięć oraz reakcje emocjonalne, szczególnie te negatywne.
Rdzeń kręgowy
Rdzeń kręgowy, który przebiega niemal całą długość grzbietu, przenosi informacje między mózgiem a resztą ciała, a także pełni inne funkcje.
Z pnia mózgu, w miejscu gdzie rdzeń kręgowy łączy się z mózgiem, wychodzi 31 nerwów rdzeniowych.
Wzdłuż swojej długości rdzeń kręgowy łączy się z nerwami obwodowego układu nerwowego (PNS), które rozciągają się od skóry, przez mięśnie, aż po stawy.
Polecenia motoryczne z mózgu są przekazywane przez rdzeń kręgowy do mięśni, a informacje sensoryczne z tkanek czuciowych, takich jak skóra, kierują się w stronę rdzenia kręgowego, a następnie do mózgu.
Rdzeń kręgowy zawiera obwody, które kontrolują określone reakcje refleksyjne, takie jak mimowolny ruch, który może wystąpić, gdy palec dotknie płomienia.
Obwody w rdzeniu mogą także generować bardziej złożone ruchy, takie jak chodzenie. Nawet bez wpływu z mózgu, nerwy rdzeniowe potrafią koordynować wszystkie mięśnie niezbędne do wykonywania tego ruchu. Na przykład, jeśli mózg kota zostanie oddzielony od rdzenia kręgowego, to mimo braku kontaktu, zacznie on spontanicznie chodzić po umieszczeniu go na bieżni. Mózg jest potrzebny jedynie do zatrzymania i rozpoczęcia ruchu lub wprowadzenia zmian, jeśli na przykład pojawi się przeszkoda na drodze.
Biała i szara materia
CUN można podzielić na białą i szarą materię. Mózg składa się z zewnętrznej kory szarej materii oraz wewnętrznych obszarów białej materii.
Obydwa rodzaje tkanek zawierają komórki glejowe, które chronią i wspierają neurony. Istota biała zbudowana jest głównie z aksonów (projekcji nerwowych) oraz oligodendrocytów, podczas gdy istota szara składa się głównie z neuronów.
Centralne komórki glejowe
Nazywane również neuroglia, komórki glejowe często określane są jako komórki pomocnicze dla neuronów. W mózgu przewyższają liczbę neuronów 10 do 1.
Bez komórek glejowych rozwijające się neurony często gubią swoją drogę i mają trudności z tworzeniem funkcjonalnych synaps.
Komórki glejowe występują zarówno w CUN, jak i PNS, jednak każdy z tych typów pełni różne funkcje. Oto krótkie opisy typów komórek glejowych występujących w CUN:
Astrocyty: komórki te mają liczne projekcje, które umożliwiają im zakotwiczanie neuronów do ich dopływu krwi. Regulują także lokalne środowisko, usuwając nadmiar jonów i przetwarzając neuroprzekaźniki.
Oligodendrocyty: odpowiedzialne za tworzenie osłonki mielinowej, cienkiej warstwy pokrywającej komórki nerwowe, co pozwala na szybkie i efektywne przesyłanie sygnałów.
Komórki wyściółkowe: pokrywają rdzeń kręgowy i komory mózgu (przestrzenie wypełnione płynem), a ich zadaniem jest produkcja i wydzielanie płynu mózgowo-rdzeniowego (CSF) oraz utrzymywanie jego krążenia za pomocą rzęsopodobnych wypustek.
Radialny glej: działa jako rusztowanie dla nowych komórek nerwowych podczas tworzenia układu nerwowego w zarodku.
Nerwy czaszkowe
Nerwy czaszkowe to 12 par nerwów, które powstają bezpośrednio z mózgu i przechodzą przez otwory w czaszce, zamiast przemieszczać się wzdłuż rdzenia kręgowego. Nerwy te zbierają i przesyłają informacje między mózgiem a częściami ciała, głównie szyją i głową.
Wśród tych 12 par nerwów, nerwy węchowe i wzrokowe pochodzą z przodomózgowia i są uważane za część ośrodkowego układu nerwowego:
Nerwy węchowe (nerw czaszkowy I): przekazują informacje o zapachach z górnej części jamy nosowej do węchowych wężyków w mózgu.
Nerwy wzrokowe (nerw czaszkowy II): przenoszą informacje wzrokowe z siatkówki do pierwotnych jąder wzrokowych mózgu. Każdy nerw wzrokowy składa się z około 1,7 miliona włókien nerwowych.
Choroby centralnego układu nerwowego
Poniżej przedstawione są główne przyczyny zaburzeń wpływających na CUN:
Uraz: w zależności od lokalizacji urazu objawy mogą się znacznie różnić, od paraliżu po zaburzenia nastroju.
Infekcje: niektóre mikroorganizmy i wirusy mogą atakować CUN, w tym grzyby, takie jak kryptokokowe zapalenie opon mózgowych, pierwotniaki, takie jak malaria, oraz bakterie, jak w przypadku trądu.
Degeneracja: w niektórych przypadkach rdzeń kręgowy lub mózg mogą ulegać degeneracji, na przykład w chorobie Parkinsona, która wiąże się z postępującym uszkodzeniem komórek produkujących dopaminę w zwojach podstawy mózgu.
Wady strukturalne: najczęściej występujące wady wrodzone, takie jak bezmózgowie, w którym brakuje części czaszki, mózgu oraz skóry głowy przy porodzie.
Nowotwory: zarówno nowotworowe, jak i nienowotworowe guzy mogą wpływać na CUN, powodując uszkodzenia i szereg objawów w zależności od miejsca ich rozwoju.
Choroby autoimmunologiczne: w niektórych przypadkach układ immunologiczny pacjenta atakuje zdrowe komórki. Na przykład, ostre rozsiane zapalenie mózgu i rdzenia charakteryzuje się odpowiedzią immunologiczną na mózg i rdzeń kręgowy, prowadząc do uszkodzenia mieliny (izolacji nerwów) oraz zniszczenia istoty białej.
Udar: udar to przerwanie dopływu krwi do mózgu, co prowadzi do niedotlenienia tkanki w dotkniętym obszarze.
Różnica między CUN a obwodowym układem nerwowym
Termin obwodowy układ nerwowy (PNS) odnosi się do wszystkich części układu nerwowego, które znajdują się poza mózgiem i rdzeniem kręgowym. CUN jest oddzielony od PNS, chociaż oba systemy są ze sobą powiązane.
Wśród różnic między CUN a PNS wyróżnia się wielkość komórek. Aksony nerwowe w CUN – cienkie projekcje komórek nerwowych przenoszące impulsy – są znacznie krótsze. Aksony nerwów PNS mogą mieć długość nawet do 1 metra (np. nerw, który aktywuje duży palec), podczas gdy w CUN rzadko przekraczają kilka milimetrów.
Inna istotna różnica między CUN a PNS dotyczy regeneracji (odrastania komórek). Znaczna część PNS ma zdolność do regeneracji; jeśli nerw w palcu zostanie przerwany, może odrosnąć. CUN nie ma jednak tej zdolności.
Składniki ośrodkowego układu nerwowego dzielą się na wiele różnych części. Poniżej przedstawimy niektóre z tych sekcji w większym szczególe.
Aktualności i badania nad CUN w 2024 roku
W 2024 roku badania nad centralnym układem nerwowym posunęły się naprzód w wielu obszarach. Nowe technologie obrazowania mózgu, takie jak funkcjonalny rezonans magnetyczny (fMRI), umożliwiają naukowcom lepsze zrozumienie, jak różne obszary mózgu współpracują ze sobą podczas wykonywania różnych zadań. Ostatnie badania wykazały, że neuroplastyczność, zdolność mózgu do adaptacji i zmiany, jest znacznie większa, niż wcześniej sądzono, co otwiera nowe możliwości w terapii rehabilitacyjnej po udarach czy urazach mózgu.
Ponadto, zwiększa się zainteresowanie wpływem diety oraz stylu życia na zdrowie mózgu. Badania sugerują, że dieta bogata w kwasy omega-3, antyoksydanty i odpowiednią ilość snu może znacząco poprawić funkcje poznawcze oraz zmniejszyć ryzyko wystąpienia chorób neurodegeneracyjnych.
W obszarze badań nad chorobami neurodegeneracyjnymi, takich jak choroba Alzheimer oraz Parkinsona, trwają intensywne badania nad nowymi metodami leczenia, w tym terapiami genowymi oraz lekami wpływającymi na procesy zapalne w mózgu. Ostatnie wyniki wskazują na obiecujące rezultaty w zakresie spowolnienia postępu choroby oraz poprawy jakości życia pacjentów.
Wszystkie te odkrycia podkreślają znaczenie dalszych badań nad centralnym układem nerwowym, które mogą przyczynić się do lepszego zrozumienia jego funkcjonowania oraz rozwoju skuteczniejszych terapii. W miarę jak technologia i wiedza medyczna się rozwijają, przyszłość w zakresie zdrowia neurologicznego wydaje się być coraz jaśniejsza.
