jaký je centrální nervový systém?
centrální nervový systém (CNS) řídí většinu funkcí těla a mysli. Skládá se ze dvou částí: mozku a míchy.
mozek je středem našich myšlenek, tlumočníkem našeho vnějšího prostředí a původem kontroly nad pohybem těla. Jako centrální počítač, interpretuje informace z našich očí (pohled), uši (zvuk), nos (čich), jazyk (chuť) a kůže (dotykové), stejně jako z vnitřních orgánů, např. žaludku.,
mícha je dálnice pro komunikaci mezi tělem a mozkem. Když je mícha zraněna, je narušena výměna informací mezi mozkem a jinými částmi těla.
jak se centrální nervový systém liší od ostatních systémů těla?
Většina systémů a orgánů těla ovládat jen jednu funkci, ale centrální nervový systém má mnoho pracovních míst ve stejnou dobu. Ovládá veškerý dobrovolný pohyb, jako je řeč a chůze, a nedobrovolné pohyby, jako je blikání a dýchání., Je to také jádro našich myšlenek, vnímání a emocí.
jak se centrální nervový systém chrání před zraněním?
centrální nervový systém je lépe chráněn než jakýkoli jiný systém nebo orgán v těle. Jeho hlavní obrannou linií jsou kosti lebky a páteře, které vytvářejí tvrdou fyzickou bariéru zranění. Prostor naplněný tekutinou pod kostmi, nazývaný syrnix, poskytuje absorbanci šoku.
tato ochrana může být bohužel dvojsečným mečem., Při poranění centrálního nervového systému dochází, měkké tkáně mozku a míchy bobtná, což způsobuje tlak, protože v uzavřeném prostoru. Otok zhoršuje zranění, pokud se rychle nezbaví. Zlomené kosti mohou vést k dalšímu poškození a možnosti infekce.
proč se centrální nervový systém nemůže opravit po zranění?
mnoho orgánů a tkání v těle se může zotavit po zranění bez zásahu. Bohužel některé buňky centrálního nervového systému jsou tak specializované, že nemohou rozdělit a vytvořit nové buňky., Výsledkem je, že zotavení z poranění mozku nebo míchy je mnohem obtížnější.
složitost centrálního nervového systému činí tvorbu správných spojení mezi buňkami mozku a míchy velmi obtížnou. Pro vědce je obrovskou výzvou znovu vytvořit centrální nervový systém, který existoval před zraněním.
buňky centrálního nervového systému
neurony se navzájem spojují a odesílají a přijímají zprávy v mozku a míše., Mnoho neurony pracují společně jste zodpovědní za každé rozhodnutí, každá emoce nebo pocit, a každé opatření.
složitost centrálního nervového systému je úžasná:v mozku a míše je kombinováno přibližně 100 miliard neuronů. Bylo identifikováno až 10 000 různých podtypů neuronů, z nichž každý se specializoval na odesílání a přijímání určitých typů informací. Každý neuron je tvořen buněčným tělem, ve kterém je jádro. Axony a dendrity tvoří rozšíření z buněčného těla.,
astrocyty, druh gliové buňky, jsou primární podpůrné buňky mozku a míchy. Vytvářejí a vylučují proteiny nazývané neurotrofické faktory. Oni také rozebrat a odstranit bílkoviny nebo chemikálie, které by mohly být škodlivé pro neurony (například, množství glutamátu, což je neurotransmiter, který v přebytku způsobuje buňky, aby se stal podrážděný a zemřít proces tzv. excitotoxicitě).
Astrocyty nejsou vždy prospěšné: po zranění, rozdělují, aby se nové buňky, které obklopují místo zranění, které tvoří gliové jizvy, která je překážkou pro regenerující axony.,
mikroglie jsou imunitní buňky pro mozek. Po zranění migrují na místo zranění, aby pomohli vyčistit mrtvé a umírající buňky. Mohou také produkovat malé molekuly zvané cytokiny, které spouštějí buňky imunitního systému, aby reagovaly na místo poranění. Tento proces čištění bude pravděpodobně hrát důležitou roli při obnově funkce po poranění páteře.
oligodendrocyty jsou gliové buňky, které produkují tukovou látku zvanou myelin, která obaluje axony ve vrstvách., Axon vlákna izolovaná myelinu mohou nést elektrické zpráv (také tzv. akční potenciály) při rychlosti 100 metrů za sekundu, zatímco vlákna bez myelinu může vykonávat pouze zprávy rychlostí jeden metr za sekundu.
Synapse a neurotransmise
Zprávy jsou přenášeny z neuronu do neuronu přes synapse, malé mezery mezi buňkami, s pomocí chemických látek, tzv. neurotransmiterů., Pro přenos akční potenciální zprávy přes synapse se molekuly neurotransmiteru uvolňují z jednoho neuronu („pre-synaptický“ neuron) přes mezeru do dalšího neuronu („post-synaptický“ neuron). Proces pokračuje, dokud zpráva nedosáhne svého cíle.
Existují miliony a miliony spojení mezi neurony v samotné míše. Tyto spoje jsou provedeny během vývoje, pomocí pozitivní (neurotrofní faktory) a negativní (inhibiční proteiny) signály doladit. Je úžasné, že jediný axon může tvořit synapse s až 1 000 dalšími neurony.,
co způsobuje paralýzu?
existuje logická a fyzická topografická organizace anatomie centrálního nervového systému, což je propracovaná síť úzce propojených nervových drah. To nařídil vztah znamená, že různé segmentální úrovně ovládání šňůra různé věci, a zranění na konkrétní část kabelu bude mít dopad na sousední části těla.
paralýza nastane, když komunikace mezi mozkem a míchou selže. To může být důsledkem poranění neuronů v mozku (mrtvice) nebo v míše., Trauma míchy postihuje pouze oblasti pod úrovní zranění. Poliomyelitida (virová infekce) nebo Lou Gehrigova choroba (amyotrofická laterální skleróza nebo ALS) však mohou ovlivnit neurony v celé míše.
informace cesty
Specializované neurony, které přenášejí zprávy z kůže, svalů, kloubů a vnitřních orgánů do míchy o bolesti, teplotu, dotyk, vibrace a propriocepce. Tyto zprávy jsou pak přenášeny do mozku podél jedné ze dvou cest: spinothalmického traktu a lemniscální dráhy., Tyto cesty jsou na různých místech v míše, takže zranění nemusí mít vliv na ně stejným způsobem nebo ve stejné míře.
každý segment míchy přijímá smyslový vstup z určité oblasti těla. Vědci zmapovali tyto oblasti a určili „vnímavá“ pole pro každou úroveň míchy. Sousední pole se navzájem překrývají, takže čáry na diagramu jsou přibližné.
dobrovolný a nedobrovolný pohyb
Více než jeden milion axonů cestuje přes míchu, včetně nejdelších axonů v centrálním nervovém systému.,
Neuronů v motorické kůře, oblast mozku, která kontroluje pohyb dobrovolné, poslat jejich axony přes kortikospinální trakt, spojte se s motorickými neurony v míše. Páteřní motorické neurony vyčnívají z míchy do správných svalů ventrálním kořenem. Tato spojení řídí vědomé pohyby, jako je psaní a běh.
informace také proudí v opačném směru, což vede k nedobrovolnému pohybu. Smyslové neurony poskytují mozku zpětnou vazbu prostřednictvím hřbetního kořene., Některé z těchto senzorických informací jsou přenášeny přímo na nižší motorické neurony dříve, než se dostanou do mozku, což vede k nedobrovolným nebo reflexním pohybům. Zbývající smyslové informace putují zpět do kůry.
jak mícha a svaly spolupracují
mícha je rozdělena do pěti částí: krční, hrudní, bederní, sakrální a kokcygeální oblasti. Úroveň zranění určuje rozsah paralýzy a/nebo ztráty pocitu. Žádná dvě zranění nejsou stejná.,
tento diagram ilustruje spojení mezi hlavními skupinami kosterních svalů a každou úrovní míchy. Podobná organizace existuje pro kontrolu páteře vnitřních orgánů.
Jak mícha a vnitřní orgány pracují společně,
kromě toho k řízení dobrovolné hnutí, centrální nervový systém obsahuje sympatických a parasympatických drah, které kontrolují „boj nebo let“ reakce na nebezpečí a regulace tělesných funkcí., Patří mezi ně uvolňování hormonů, pohyb jídla žaludkem a střevem a pocity z a svalové kontroly do všech vnitřních orgánů.
tento diagram ilustruje tyto cesty a úroveň míchy vyčnívající do každého orgánu.
co se stane po poranění míchy?
společný soubor biologických akce se konají po poranění míchy:
- Buňky imunitního systému se stěhují do místa zranění, což způsobuje další poškození některých neuronů a smrti pro ostatní, které přežily počáteční trauma.,
- smrt oligodendrocytů příčiny axony ztratit jejich myelinizace, která výrazně narušuje vedení akčního potenciálu, zprávy, nebo vykreslí zbývající připojení k ničemu. Neuronální informační dálnice je dále narušen, protože mnoho axony jsou přerušeny, odříznutí komunikačních linek mezi mozkem a svaly a mezi těla, smyslových orgánů a mozku.
- Během několika týdnů počátečního zranění, oblasti poškození tkáně byly odklizeny mikroglie, a tekutiny naplněné dutiny obklopené gliové jizvy po sobě zanechal., Molekuly, které inhibují opětovný růst oddělených axonů, jsou nyní vyjádřeny v tomto místě. Kavitace se nazývá syrinx, která působí jako bariéra pro opětovné připojení obou stran poškozené míchy.
přestože poranění míchy způsobuje komplexní poškození, překvapivé množství základních obvodů pro kontrolu pohybu a zpracování informací může zůstat nedotčeno. Je to proto, že mícha je uspořádána ve vrstvách obvodů. Mnoho spojení a neuronálních buněčných těl tvořících tento obvod nad a pod místem poranění přežije trauma., Důležitou otázkou pro výzkumné vědce je, kolik tyto přežívající neurony “ vědí?“Mohou regenerovat a vytvářet nové, správné spojení?
intervenční strategie
výzkum poukazuje na množství možných intervencí na podporu zotavení z poranění páteře. Některé by byly dodány ihned po zranění; jiné jsou méně časově specifické a zahrnují přestavbu a opětovné připojení poškozeného kabelu., Jasně, oba přístupy jsou důležité: omezení degenerace zvýší pravděpodobnost, že větší oživení, zatímco stimuluje regeneraci bude stavět na zbývající systém obnovit ztracené připojení a snad i zabránit dalšímu degenerace.
níže jsou uvedeny některé z intervenčních strategií podporovaných financováním nadace Christopher & Dana Reeve Foundation. Toto není úplný seznam všech možných intervencí.,
Ošetření bezprostředně po nehodě:
- Omezení počáteční degenerace
Nedávný výzkum ukázal, že existují nejméně tři různé mechanismy buněčné smrti hrají v neuronální a oligodendrocyte ztráta po zranění: nekróza, excitotoxicity a apoptózy. - léčba zánětu
brzy po poranění se mícha zvětšuje a proteiny z imunitního systému napadají zraněnou zónu. Tento otok a zánět mohou podporovat sekundární poškození šňůry po počátečním zranění., Proto je důležité co nejrychleji léčit zánětlivou odpověď. Laboratoře sledující tento přístup zahrnují laboratoř Schwab.
dlouhodobá léčba:
- stimulující axonální růst
nervová hnojiva zvaná neurotrofiny mohou podporovat přežití buněk blokováním apoptózy a stimulovat axonální růst. Každý neurotrofin má velmi specifickou funkci cílových buněk. Někteří selektivně zabraňují smrti oligodendrocytových buněk, jiní podporují opětovný růst axonu nebo přežití neuronů a jiní slouží více funkcím., Laboratoře sledující tento přístup zahrnují černou laboratoř a laboratoř Parada. - Podporovat nový růst prostřednictvím substrátu nebo pokyny molekuly
Substrátu a vedení molekul mohou zlepšit cílení jednou axony byly povzbuzovány k regeneraci minulost místě léze. Tyto proteiny působí jako roadmaps, řízení axonů na jejich správné cíle. To je kritická funkce, protože i když axony přežijí, musí se znovu spojit se správnými cíli. Laboratoře sledující tento přístup zahrnují Black Lab, Mendell Lab a Parada Lab., - blokující molekuly, které inhibují regeneraci
v mozku a míše jsou molekuly, které brání dělení neuronů a růstu axonů. Překonání inhibice může stimulovat axonální opětovný růst a regeneraci a je pravděpodobné, že bude důležitou součástí regeneračních terapií. Laboratoř Schwab sleduje tento přístup. - dodávat nové buňky nahradit ztracené
kmenové buňky, které jsou izolovány z CNS a mohou rozdělit tvořit nové buňky, může nahradit ztracené neurony a gila., Tyto kmenové buňky musí být sklizeny, ošetřeny, aby podporovaly růst, a poté injikovány do poraněné šňůry. Laboratoře sledující takový přístup zahrnují Bunge Lab a Gage Lab. - pro opětovné připojení oddělených částí poraněné míchy mohou být zapotřebí stavební mosty pro překlenutí dutiny léze
mosty. Vědci musí určit, jak nejlépe postavit tyto mosty a jaké molekuly použít k podpoře nového růstu a zvýšení přežití nových spojení. Bunge Lab sleduje tento přístup.
Napsat komentář