Cum funcționează măduva spinării

care este sistemul nervos central?

sistemul nervos central (SNC) controlează majoritatea funcțiilor corpului și minții. Se compune din două părți: creierul și măduva spinării.creierul este centrul gândurilor noastre, interpretul mediului nostru extern și originea controlului asupra mișcării corpului. Ca un computer central, interpretează informații din ochii noștri (vedere), urechi (sunet), nas (miros), limbă (gust) și piele (atingere), precum și din organele interne, cum ar fi stomacul.,măduva spinării este autostrada pentru comunicarea dintre corp și creier. Când măduva spinării este rănită, schimbul de informații între creier și alte părți ale corpului este întrerupt.

cum diferă sistemul nervos central de alte sisteme ale corpului? majoritatea sistemelor și organelor corpului controlează o singură funcție, dar sistemul nervos central face multe locuri de muncă în același timp. Controlează toate mișcările voluntare, cum ar fi vorbirea și mersul pe jos, și mișcările involuntare, cum ar fi clipirea și respirația., Este, de asemenea, nucleul gândurilor, percepțiilor și emoțiilor noastre.

cum se protejează sistemul nervos central de leziuni? sistemul nervos central este mai bine protejat decât orice alt sistem sau organ din organism. Principala sa linie de apărare este oasele craniului și coloanei vertebrale, care creează o barieră fizică dură la rănire. Un spațiu umplut cu lichid sub oase, numit syrnix, asigură absorbția șocurilor.din păcate, această protecție poate fi o sabie cu două tăișuri., Când apare o leziune a sistemului nervos central, țesutul moale al creierului și măduvei spinării se umflă, provocând presiune din cauza spațiului închis. Umflarea face ca vătămarea să se înrăutățească dacă nu este ușurată rapid. Oasele fracturate pot duce la deteriorarea ulterioară și la posibilitatea infecției.

de ce nu se poate repara sistemul nervos central după rănire? multe organe și țesuturi din organism se pot recupera după rănire fără intervenție. Din păcate, unele celule ale sistemului nervos central sunt atât de specializate încât nu pot diviza și crea celule noi., Ca urmare, recuperarea de la o leziune a creierului sau a măduvei spinării este mult mai dificilă.complexitatea sistemului nervos central face ca formarea conexiunilor corecte dintre creier și celulele măduvei spinării să fie foarte dificilă. Este o provocare uriașă pentru oamenii de știință să recreeze sistemul nervos central care a existat înainte de rănire.

celulele sistemului nervos central

neuronii se conectează unul cu celălalt pentru a trimite și primi mesaje în creier și măduva spinării., Mulți neuroni care lucrează împreună sunt responsabili pentru fiecare decizie luată, pentru fiecare emoție sau senzație simțită și pentru fiecare acțiune întreprinsă.complexitatea sistemului nervos central este uimitoare: există aproximativ 100 de miliarde de neuroni în creier și măduva spinării combinate. Au fost identificate până la 10.000 de subtipuri diferite de neuroni, fiecare specializat pentru a trimite și primi anumite tipuri de informații. Fiecare neuron este alcătuit dintr-un corp celular, care găzduiește nucleul. Axonii și dendritele formează extensii din corpul celular.,astrocitele, un fel de celulă glială, sunt celulele primare de sprijin ale creierului și măduvei spinării. Ele produc și secretă proteine numite factori neurotrofici. De asemenea, descompun și elimină proteinele sau substanțele chimice care ar putea fi dăunătoare neuronilor (de exemplu, glutamatul, un neurotransmițător care, în exces, determină celulele să devină supraexcitate și să moară printr-un proces numit excitotoxicitate).astrocitele nu sunt întotdeauna benefice: după rănire, se împart pentru a face noi celule care înconjoară locul leziunii, formând o cicatrice glială care este o barieră în calea regenerării axonilor.,Microglia sunt celule imune pentru creier. După rănire, migrează la locul rănirii pentru a ajuta la eliminarea celulelor moarte și moarte. Ele pot produce, de asemenea, molecule mici numite citokine care declanșează celulele sistemului imunitar pentru a răspunde la locul leziunii. Acest proces de curățare este probabil să joace un rol important în recuperarea funcției în urma unei leziuni spinale.

oligodendrocitele sunt celule gliale care produc o substanță grasă numită mielină care se înfășoară în jurul axonilor în straturi., Fibrele Axon izolate de mielină pot transporta mesaje electrice (numite și potențiale de acțiune) la o viteză de 100 de metri pe secundă, în timp ce fibrele fără mielină pot transporta mesaje doar cu o viteză de un metru pe secundă.

sinapsele și neurotransmisia

mesajele sunt transmise de la neuron la neuron prin sinapse, mici decalaje între celule, cu ajutorul substanțelor chimice numite neurotransmițători., Pentru a transmite un mesaj potențial de acțiune printr-o sinapsă, moleculele de neurotransmițători sunt eliberate dintr-un neuron (neuronul „pre-sinaptic”) de-a lungul decalajului către următorul neuron (neuronul „post-sinaptic”). Procesul continuă până când mesajul ajunge la destinație.există milioane și milioane de conexiuni între neuroni numai în măduva spinării. Aceste conexiuni se fac în timpul dezvoltării, folosind semnale pozitive (factori neurotrofici) și negative (proteine inhibitoare) pentru a le regla fin. Uimitor, un singur axon poate forma sinapse cu până la 1.000 de alți neuroni.,

ce cauzează paralizia? există o organizare topografică logică și fizică a anatomiei sistemului nervos central, care este o rețea elaborată de căi neuronale strâns legate. Această relație ordonată înseamnă că diferite niveluri segmentale ale cablului controlează diferite lucruri, iar rănirea unei anumite părți a cablului va avea un impact asupra părților vecine ale corpului.paralizia apare atunci când comunicarea dintre creier și măduva spinării eșuează. Acest lucru poate rezulta din leziuni ale neuronilor din creier (un accident vascular cerebral) sau din măduva spinării., Trauma măduvei spinării afectează numai zonele sub nivelul leziunii. Cu toate acestea, poliomielita (o infecție virală) sau boala lui Lou Gehrig (scleroza laterală amiotrofică sau ALS) poate afecta neuronii din întreaga măduvă spinării.neuronii specializați transmit mesaje de la nivelul pielii, mușchilor, articulațiilor și organelor interne către măduva spinării despre durere, temperatură, atingere, vibrații și propriocepție. Aceste mesaje sunt apoi transmise creierului de-a lungul uneia dintre cele două căi: tractul spinotalmic și calea lemniscală., Aceste căi se află în locații diferite în măduva spinării, astfel încât o leziune ar putea să nu le afecteze în același mod sau în aceeași măsură.fiecare segment al măduvei spinării primește intrare senzorială dintr-o anumită regiune a corpului. Oamenii de știință au cartografiat aceste zone și au determinat câmpurile „receptive” pentru fiecare nivel al măduvei spinării. Câmpurile vecine se suprapun între ele, astfel încât liniile din diagramă sunt aproximative.peste un milion de axoni călătoresc prin măduva spinării, inclusiv cei mai lungi axoni din sistemul nervos central.,neuronii din cortexul motor, regiunea creierului care controlează mișcarea voluntară, își trimit axonii prin tractul corticospinal pentru a se conecta cu neuronii motori din măduva spinării. Neuronii motori spinali se proiectează din cordon către mușchii corecți prin rădăcina ventrală. Aceste conexiuni controlează mișcările conștiente, cum ar fi scrierea și rularea.

informațiile curg, de asemenea, în direcția opusă, rezultând o mișcare involuntară. Neuronii senzoriali oferă feedback creierului prin rădăcina dorsală., Unele dintre aceste informații senzoriale sunt transmise direct către neuronii motori inferiori înainte de a ajunge la creier, rezultând mișcări involuntare sau reflexe. Informațiile senzoriale rămase se deplasează înapoi la cortex.măduva spinării este împărțită în cinci secțiuni: regiunile cervicale, toracice, lombare, sacrale și coccisale. Nivelul de vătămare determină gradul de paralizie și / sau pierderea senzației. Nu există două leziuni sunt la fel.,această diagramă ilustrează legăturile dintre grupurile majore de mușchi scheletici și fiecare nivel al măduvei spinării. Există o organizație similară pentru controlul coloanei vertebrale a organelor interne.în plus față de controlul mișcării voluntare, sistemul nervos central conține căile simpatice și parasimpatice care controlează răspunsul „luptă sau zbor” la pericol și reglarea funcțiilor corporale., Acestea includ eliberarea hormonilor, mișcarea alimentelor prin stomac și intestine și senzațiile de la controlul muscular la toate organele interne.această diagramă ilustrează aceste căi și nivelul măduvei spinării care se proiectează pentru fiecare organ.

ce se întâmplă în urma unei leziuni a măduvei spinării?

un set comun de evenimente biologice au loc în urma leziunilor măduvei spinării:

1. celulele din sistemul imunitar migrează la locul leziunii, provocând daune suplimentare unor neuroni și moarte altora care au supraviețuit traumei inițiale., moartea oligodendrocitelor determină ca axonii să-și piardă mielinizarea, ceea ce afectează foarte mult conducerea potențialului de acțiune, mesajele sau face ca conexiunile rămase să fie inutile. Autostrada informațiilor neuronale este perturbată în continuare, deoarece mulți axoni sunt tăiați, tăind liniile de comunicare dintre creier și mușchi și între sistemele senzoriale ale corpului și creier.
2. în câteva săptămâni de la leziunea inițială, zona afectării țesutului a fost curățată de microglie și o cavitate umplută cu lichid înconjurată de o cicatrice glială este lăsată în urmă., Moleculele care inhibă regenerarea axonilor tăiați sunt acum exprimate în acest loc. Cavitația se numește syrinx, care acționează ca o barieră pentru reconectarea celor două părți ale măduvei spinării deteriorate.deși leziunea măduvei spinării provoacă daune complexe, o cantitate surprinzătoare de circuite de bază pentru a controla mișcarea și a procesa informațiile poate rămâne intactă. Acest lucru se datorează faptului că măduva spinării este aranjată în straturi de circuite. Multe dintre conexiunile și corpurile celulare neuronale care formează acest circuit deasupra și dedesubtul locului leziunii supraviețuiesc traumei., O întrebare importantă pentru cercetătorii de cercetare este: cât de mult știu acești neuroni supraviețuitori?”Pot regenera și face conexiuni noi, corecte?
   

   strategii de intervenție

   cercetarea indică o multitudine de intervenții posibile pentru a promova recuperarea de la o leziune a coloanei vertebrale. Unele ar fi livrate imediat după rănire; altele sunt mai puțin specifice timpului și implică reconstruirea și reconectarea cordonului rănit., În mod clar, ambele abordări sunt importante: limitarea degenerării va spori probabilitatea unei recuperări mai mari, în timp ce stimularea regenerării se va baza pe sistemul rămas pentru a restabili conectivitatea pierdută și poate pentru a preveni degenerarea ulterioară.

   următoarele sunt câteva dintre strategiile de intervenție susținute prin finanțare de la Christopher & Dana Reeve Foundation. Aceasta nu este o listă cuprinzătoare a tuturor intervențiilor posibile.,

   Tratamente imediat după un accident:

   1. Limitarea inițială degenerare
      studii Recente au arătat că există cel puțin trei mecanisme diferite de celule moarte de la a juca în neuronale și oligodendrocite pierdere după leziuni: necroza, excitotoxicitatea, și apoptoza.
   2. tratarea inflamației
      La scurt timp după leziune, măduva spinării se umflă și proteinele din sistemul imunitar invadează zona rănită. Această umflare și inflamație pot favoriza deteriorarea secundară a cordonului după leziunea inițială., Deci, este important să tratați răspunsul inflamator cât mai repede posibil. Laboratoarele care urmăresc această abordare includ Laboratorul Schwab.

   tratamente pe termen lung:

   1. stimularea creșterii axonale
      îngrășămintele nervoase numite neurotrofine pot promova supraviețuirea celulară prin blocarea apoptozei și stimularea creșterii axonale. Fiecare neurotrofină are o funcție foarte specifică a celulei țintă. Unii împiedică selectiv moartea celulelor oligodendrocite, alții promovează regenerarea axonului sau supraviețuirea neuronilor, iar alții servesc mai multe funcții., Laboratoarele care urmăresc această abordare includ Laboratorul negru și Laboratorul Parada.
   2. promovarea unei noi creșteri prin molecule de substrat sau de ghidare
      moleculele de substrat și de ghidare pot îmbunătăți direcționarea odată ce axonii au fost încurajați să se regenereze dincolo de locul leziunii. Aceste proteine acționează ca foi de parcurs, direcționând axonii către țintele lor corecte. Aceasta este o funcție critică, deoarece chiar dacă axonii supraviețuiesc, trebuie să se reconecteze cu țintele corecte. Laboratoarele care urmăresc această abordare includ Laboratorul Negru, Laboratorul Mendell și Laboratorul Parada.,
   3. blocarea moleculelor care inhibă regenerarea
      există molecule în creier și măduva spinării care împiedică divizarea neuronilor și creșterea axonilor. Depășirea inhibiției poate stimula regenerarea și regenerarea axonală și este probabil să fie o componentă importantă a terapiilor regenerative. Laboratorul Schwab urmărește această abordare.
   4. furnizarea de celule noi pentru a le înlocui pe cele pierdute
      celulele Stem, care sunt izolate de SNC și se pot diviza pentru a forma celule noi, pot înlocui neuronii pierduți și gila., Aceste celule stem trebuie recoltate, tratate pentru a încuraja creșterea și apoi injectate în cordonul rănit. Laboratoarele care urmăresc o astfel de abordare includ Laboratorul Bunge și Laboratorul Gage.
   5. construirea de poduri pentru a acoperi cavitatea leziunii
      pot fi necesare poduri pentru a reconecta secțiunile tăiate ale măduvei spinării rănite. Oamenii de știință trebuie să determine cum să construiască cel mai bine aceste poduri și ce molecule să utilizeze pentru a încuraja creșterea nouă și pentru a spori supraviețuirea noilor conexiuni. Laboratorul Bunge urmărește această abordare.