Hogyan működik a gerincvelő

mi a központi idegrendszer?

a központi idegrendszer (CNS) szabályozza a test és az elme legtöbb funkcióját. Két részből áll: az agyból és a gerincvelőből.

az agy a gondolataink középpontja, külső környezetünk értelmezője, valamint a testmozgások irányításának eredete. Mint egy központi számítógép, értelmezi a szemünkből (látás), fülből (hang), orrból (szag), nyelvből (íz), bőrből (érintés), valamint a belső szervekből, például a gyomorból származó információkat.,

a gerincvelő a test és az agy közötti kommunikáció útja. Amikor a gerincvelő megsérül, az agy és a test más részei közötti információcsere megszakad.

hogyan különbözik a központi idegrendszer a test más rendszereitől?

a test legtöbb rendszere és szervei csak egy funkciót irányítanak, de a központi idegrendszer sok munkát végez egyszerre. Ez szabályozza az összes önkéntes mozgást, például a beszédet és a járást, valamint az önkéntelen mozgásokat, például a villogást és a légzést., Ez is a lényege a gondolataink, felfogás, érzelmek.

hogyan védi meg magát a központi idegrendszer a sérülésektől?

a központi idegrendszer jobban védett, mint bármely más rendszer vagy szerv a szervezetben. Fő védelmi vonala a koponya és a gerincoszlop csontjai, amelyek kemény fizikai akadályt képeznek a sérülések ellen. A csontok alatt folyadékkal töltött tér, az úgynevezett syrnix, sokkfelszívódást biztosít.

sajnos ez a védelem kétélű kard lehet., Amikor a központi idegrendszer sérülése következik be, az agy és a gerincvelő lágyrésze megduzzad, ami nyomást okoz a zárt tér miatt. A duzzanat súlyosbítja a sérülést, kivéve, ha gyorsan megkönnyebbül. A törött csontok további károsodáshoz és a fertőzés lehetőségéhez vezethetnek.

miért nem tudja a központi idegrendszer megjavítani magát sérülés után?

a szervezet számos szerve és szövete beavatkozás nélkül felépülhet sérülés után. Sajnos a központi idegrendszer egyes sejtjei annyira specializáltak, hogy nem tudnak új sejteket felosztani és létrehozni., Ennek eredményeképpen az agy vagy a gerincvelő sérülése sokkal nehezebb.

a központi idegrendszer összetettsége nagyon megnehezíti az agy és a gerincvelő sejtek közötti megfelelő kapcsolatok kialakulását. Hatalmas kihívás a tudósok számára, hogy újra létrehozzák a központi idegrendszert, amely a sérülés előtt létezett.

A központi idegrendszer sejtjei

a neuronok összekapcsolódnak egymással, hogy üzeneteket küldjenek és fogadjanak az agyban és a gerincvelőben., Sok neuronok együtt dolgoznak felelős minden döntés, minden érzelem vagy érzés érezte, és minden tett.

a központi idegrendszer bonyolultsága elképesztő: az agyban és a gerincvelőben összesen mintegy 100 milliárd neuron található. A neuronok 10 000 különböző altípusát azonosították, mindegyik szakosodott bizonyos típusú információk küldésére és fogadására. Minden neuron egy sejttestből áll, amely a magot tartalmazza. Az axonok és a dendritek a sejttestből nyúlványokat képeznek.,

az asztrociták, egyfajta gliasejtek az agy és a gerincvelő elsődleges támogató sejtjei. Neurotróf faktoroknak nevezett fehérjéket állítanak elő és választanak ki. Lebontják és eltávolítják azokat a fehérjéket vagy vegyi anyagokat is, amelyek károsak lehetnek a neuronokra (például a glutamát, egy neurotranszmitter, amely feleslegben okozza a sejtek túlzott ingerlését és halálát egy excitotoxicitás nevű folyamat).

Asztrocitákban nem mindig előnyös: sérülés után, osztják, hogy az új sejtek körül a sérülés helyén, amely egy glia heg, ez egy akadályt, hogy regeneráló axonok.,

a mikroglia az agy immunsejtjei. Sérülés után a sérülés helyére vándorolnak, hogy segítsenek eltávolítani az elhalt és haldokló sejteket. Kis molekulákat is termelhetnek, úgynevezett citokineket, amelyek az immunrendszer sejtjeit kiváltják, hogy reagáljanak a sérülés helyére. Ez a tisztítási folyamat valószínűleg fontos szerepet játszik a gerinc sérülését követő funkció helyreállításában.

az oligodendrociták olyan gliasejtek, amelyek egy mielinnek nevezett zsíros anyagot termelnek, amely rétegekben axonok köré tekeredik., A mielin által szigetelt axonszálak másodpercenként 100 méter sebességgel hordozhatnak elektromos üzeneteket (más néven akciópotenciálokat), míg a mielin nélküli szálak másodpercenként csak egy méter sebességgel hordozhatnak üzeneteket.

szinapszisok és neurotranszmisszió

Az üzenetek a neuronról a neuronra szinapszisokon, a sejtek közötti kis réseken keresztül, neurotranszmittereknek nevezett vegyi anyagok segítségével jutnak el., Továbbítja az akciós potenciál üzenetet egy szinapszis, neurotranszmitter molekulák szabadulnak fel az egyik neuron (a “pre-szinaptikus” neuron) át a különbség, hogy a következő neuron (a “poszt-szinaptikus” neuron). A folyamat addig folytatódik, amíg az üzenet el nem éri a rendeltetési helyét.

több millió kapcsolat van a gerincvelőben lévő neuronok között. Ezek a kapcsolatok a fejlődés során pozitív (neurotróf faktorok) és negatív (gátló fehérjék) jelekkel készülnek, hogy finomhangolják őket. Meglepő módon egyetlen axon szinapszisokat képezhet akár 1000 más neuronnal.,

mi okozza a bénulást?

a központi idegrendszer anatómiájához logikai és fizikai topográfiai szervezet tartozik, amely szorosan összekapcsolt idegpályák bonyolult hálója. Ez a rendezett kapcsolat azt jelenti, hogy a zsinór különböző szegmentális szintjei különböző dolgokat szabályoznak, a zsinór egy adott részének sérülése hatással lesz a test szomszédos részeire.

bénulás akkor következik be, amikor az agy és a gerincvelő közötti kommunikáció sikertelen. Ez az agy neuronjainak (stroke) vagy a gerincvelőnek a sérüléséből eredhet., A gerincvelő sérülése csak a sérülés szintje alatti területeket érinti. Azonban a poliomyelitis (vírusfertőzés) vagy Lou Gehrig-betegség (amyotrophiás laterális szklerózis vagy ALS) befolyásolhatja az idegsejteket az egész gerincvelőben.

Az információs utak

Speciális idegsejtek hordoznak üzeneteket a bőr, izmok, ízületek, illetve a belső szervek, a gerincvelő, a fájdalom, a hőmérséklet, az érintés, a vibráció, valamint a propriocepció. Ezeket az üzeneteket ezután a két út egyikén, a spinothalmic tract-on és a lemniscal úton továbbítják az agynak., Ezek az utak különböző helyeken vannak a gerincvelőben, így a sérülés nem érintheti őket ugyanúgy vagy ugyanolyan mértékben.

a gerincvelő minden szegmense szenzoros bemenetet kap a test egy adott régiójából. A tudósok feltérképezték ezeket a területeket, és meghatározták a “fogékony” mezőket a gerincvelő minden szintjén. A szomszédos mezők átfedik egymást, így a diagramon lévő vonalak hozzávetőlegesek.

önkéntes és akaratlan mozgás

Több mint egymillió Axon halad át a gerincvelőn, beleértve a központi idegrendszer leghosszabb axonjait is.,

a motoros kéreg neuronjai, az agy azon régiója, amely az önkéntes mozgást szabályozza, axonjaikat a kortikospinális traktuson keresztül továbbítják, hogy kapcsolatba lépjenek a gerincvelő motoros neuronjaival. A gerincvelő motoros neuronjai a ventrális gyökéren keresztül a megfelelő izmokhoz nyúlnak ki a köldökzsinórból. Ezek a kapcsolatok irányítják a tudatos mozgásokat, például az írást és a futást.

Az információ az ellenkező irányba is áramlik, ami akaratlan mozgást eredményez. Az érzékszervi neuronok visszajelzést adnak az agynak a hátsó gyökéren keresztül., Ezen érzékszervi információk egy részét közvetlenül az alsó motoros neuronokhoz továbbítják, mielőtt eléri az agyat, ami akaratlan vagy reflex mozgásokat eredményez. A fennmaradó szenzoros információ visszatér a kéregbe.

hogyan működik együtt a gerincvelő és az izmok

a gerincvelő öt részre oszlik: a nyaki, mellkasi, ágyéki, szakrális és coccygealis régiók. A sérülés mértéke határozza meg a bénulás mértékét és / vagy az érzés elvesztését. Nincs két egyforma sérülés.,

Ez az ábra szemlélteti a főbb vázizomcsoportok és a gerincvelő minden szintje közötti kapcsolatokat. Hasonló szervezet létezik a belső szervek gerincszabályozására.

hogyan működik együtt a gerincvelő és a belső szervek

az önkéntes mozgás szabályozása mellett a központi idegrendszer tartalmazza azokat a szimpatikus és paraszimpatikus útvonalakat, amelyek szabályozzák a “harc vagy repülés” veszélyre adott válaszát és a testi funkciók szabályozását., Ezek közé tartozik a hormon felszabadulása, az élelmiszer mozgása a gyomorban és a belekben,valamint az összes belső szervre gyakorolt érzés és izomkontroll.

Ez az ábra szemlélteti ezeket az útvonalakat és az egyes szervekre kivetülő gerincvelő szintjét.

mi történik a gerincvelő sérülése után?

Egy közös meghatározott biológiai események zajlanak következő gerincvelő sérülés:

1. Sejtek az immunrendszer vándorolnak, hogy a sérülés helyén, ami további károkat egyes neuronok halál, hogy mások, hogy túlélte az első trauma.,
2. az oligodendrociták halála miatt az axonok elveszítik myelinációjukat, ami nagymértékben rontja az akciós potenciál, üzenetek vezetését, vagy használhatatlanná teszi a fennmaradó kapcsolatokat. A neuronális információ tovább bomlik, mert sok axont levágnak, elvágva az agy és az izmok közötti, valamint a test érzékszervei és az agy közötti kommunikáció vonalát.
3. a kezdeti sérüléstől számított néhány héten belül a szövetkárosodás területét mikroglia távolította el, és egy folyadékkal töltött üreg, amelyet gliális heg vesz körül, hátrahagyott., Azon molekulák, amelyek gátolják a levágott axonok újraindulását, most ezen a helyen fejeződnek ki. A kavitációt syrinxnek nevezik, amely akadályozza a sérült gerincvelő két oldalának újracsatlakozását.

bár a gerincvelő sérülése összetett károsodást okoz, a mozgás és a folyamat információinak szabályozására szolgáló alapvető áramkör meglepő mennyisége érintetlen maradhat. Ennek oka az, hogy a gerincvelő áramköri rétegekben van elrendezve. A sérülés helyén és alatt lévő áramkört alkotó számos kapcsolat és idegsejt-test túléli a traumát., A tudósok kutatásának fontos kérdése az, hogy mennyit tudnak ezek a túlélő neuronok?”Képesek-e regenerálódni és új, helyes kapcsolatokat kialakítani?

intervenciós stratégiák

a kutatás rámutat a lehetséges beavatkozások sokféleségére, amelyek elősegítik a gerinc sérüléséből való kilábalást. Egyeseket közvetlenül a sérülés után szállítanak, mások kevésbé időigényesek, és a sérült zsinór újjáépítését és újracsatlakoztatását foglalják magukban., Nyilvánvaló, hogy mindkét megközelítés fontos: a degeneráció korlátozása növeli a nagyobb gyógyulás valószínűségét, míg a regeneráció ösztönzése a fennmaradó rendszerre épül, hogy helyreállítsa az elveszett kapcsolatot, és talán megakadályozza a további degenerációt.

az alábbiakban felsorolunk néhány olyan intervenciós stratégiát, amelyet a Christopher& Dana Reeve Alapítvány Finanszíroz. Ez nem az összes lehetséges beavatkozás átfogó listája.,

kezelések közvetlenül a baleset után:

1. a kezdeti degeneráció korlátozása
   a legújabb kutatások kimutatták, hogy legalább három különböző mechanizmus létezik a sejthalálra a sérülés utáni neuronális és oligodendrocyte veszteségben: nekrózis, excitotoxicitás és apoptózis.
2. gyulladás kezelése
   nem sokkal a sérülés után a gerincvelő megduzzad, és az immunrendszerből származó fehérjék behatolnak a sérült zónába. Ez a duzzanat és gyulladás elősegítheti a vezeték másodlagos károsodását a kezdeti sérülés után., Ezért fontos, hogy a gyulladásos választ a lehető leggyorsabban kezeljük. Az ezt a megközelítést alkalmazó laboratóriumok közé tartozik a Schwab Labor.

Hosszabb távú kezelés:

1. Stimuláló idegi növekedési
   Ideg műtrágyák úgynevezett neurotrophins elősegítheti a sejt túlélését, hogy blokkolja apoptózis, valamint stimulálják az idegi növekedés. Minden neurotrofin nagyon specifikus célsejt funkcióval rendelkezik. Egyesek szelektíven megakadályozzák az oligodendrocita sejtek halálát, mások elősegítik az axon regrowth vagy a neuron túlélését, mások pedig több funkciót szolgálnak., Az ezt a megközelítést alkalmazó laborok között van a fekete labor és a Parada labor is.
2. az új növekedés elősegítése szubsztrát-vagy iránymolekulákon keresztül
   a szubsztrát-és iránymolekulák javíthatják a célzást, ha az axonokat arra ösztönzik, hogy regenerálódjanak a lézió helyén. Ezek a fehérjék közúti térképekként működnek, axonokat irányítanak a megfelelő céljaikhoz. Ez egy kritikus funkció, mert még akkor is, ha az axonok túlélik, újra össze kell kapcsolódniuk a megfelelő célokkal. Az ilyen megközelítést alkalmazó laborok közé tartozik a fekete labor, a Mendell Labor és a Parada Labor.,
3. blokkoló molekulák, amelyek gátolják a regenerációt
   vannak molekulák az agyban és a gerincvelőben, amelyek megakadályozzák a neuronok osztódását és az axonok növekedését. A gátlás leküzdése serkentheti az axonális regrowth-ot és a regenerációt, és valószínűleg a regeneratív terápiák fontos összetevője. A Schwab Lab ezt a megközelítést követi.
4. a központi idegrendszerből izolált és új sejtekké osztható őssejtek helyettesíthetik az elveszett idegsejteket és a gila-t., Ezeket az őssejteket betakarítani, kezelni kell a növekedés ösztönzése érdekében, majd be kell fecskendezni a sérült zsinórba. Az ilyen megközelítést alkalmazó laboratóriumok közé tartozik a Bunge Labor és a Gage Labor.
5. hidak építése a sérülés üregének átívelésére
   hidakra lehet szükség a sérült gerincvelő levágott szakaszainak újracsatlakozásához. A tudósoknak meg kell határozniuk, hogyan lehet a legjobban felépíteni ezeket a hidakat, és milyen molekulákat kell használni az új növekedés ösztönzésére és az új kapcsolatok túlélésének fokozására. A Bunge Lab ezt a megközelítést alkalmazza.