fiziologia neuronului

Upload: chivu-madalina

Post on 14-Apr-2018

273 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    1/52

    FIZIOLOGIA NEURONULUI

    Pna nu de mult se considera ca sistemul nervos este o structuratridimensionala formata din elemente neuronale interconectate ntr-o retea masivade circuite. Sistemul nervos nu este o retea de elemente interconectate specializatesi imuabile. Sistemul nervos este un organ plastic, viu, care creste, se dezvolta si semodifica n continuu pe baza programelor genetice si sub influenta mediului.Aceste probleme de neuroplasticitate sunt cercetari moderne actuale care-si pundin ce nca mai mult amprenta pe vechile concepte privind sistemul nervos. La

    baza organizarii sistemului nervos sta unitatea elementara, neuronul, elementulcelular al sistemului nervos. Neuronul este unitatea embriologica, anatomica,functionala, trofica si metabolica a sistemului nervos.

    1.1 Unitatea embriologica a neuronului1.1.1 Dezvoltarea neuronala

    Unitatea embriologica este asigurata de originea ectodermica a sistemului nervos.Sistemul nervos la om se dezvolta ntr-o perioada foarte timpurie a embriogenezei.

    Fecundatia, care initiaza ntregul proces de dezvoltare a individului, are locn trompa uterina n treimea externa a acesteia. Celula ou sau zigotul care ia nasteredin contopirea spermatozoidului cu ovulul, parcurge drumul de la locul fecundatiei

    pna n cavitatea uterina n aproximativ 7 zile. Deplasarea zigotului se realizeazaprin miscarile contractile ale musculaturii trompei si a uterului.

    Odata cu deplasarea spre uter ncepe dezvoltarea propriu zisa azigotului. Din ziua a 15-a pna n cea de a 19-a de la fecundatie ia nastere acestdisc embrionar, numit placa cordo-mezodermica. Incepnd cu ziua a 18-a de lafecundatie, tesutul destinat sa se dezvolte n sistemul nervos formeaza placaneurala formata dintr-un mic strat de tesut ectodermic situat pe suprafata dorsala aembrionului. Se formeaza ntr-o prima etapa santul sau jghiabul neural. Cele douacreste laterale ale santului se vor uni ntre ziua a 25-a si a 31-a dupa fecundatie nsens cranio-caudal fiind nvelite n final de ectoderm la suprafata si dnd nasteretubului neural. In acest fel tubul neural de origine ectodermica va pierde legaturacu ectodermul si ramne n interiorul unui canal, limitat la exterior de mezoderm.Interiorul acestui tub va da nastere, n final, canalului ependinar de la nivelulmaduvei si ventriculilor cerebrali de la nivelul creierului. La sfrsitul celei de a 4-asaptamni de la fecundatie, devine vizibila o umflatura la capatul cronial al tubului,

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    2/52

    umflatura care este primordiul viitorului creier. In timpul transformarii placiineurale n tub neural, celulele destinate sa devina viitorul sistem nervos, ramnerelativ constant ca numar, n jur de 125.000 de celule. Dupa ce tubul neural s-aformat, celulele sufera un proces de proliferare rapida. Dupa ce neuronii cranian sicaudal ai tubului neural se nchid,celulele tubului neural din zona dorsala,

    provenite din crestele neurale, migreaza prin miscari ameboidale n sens lateral,fragmentndu-se n grupe care se succed segmental si vor formamai trziuganglioni spinali. Dupa 40 de zile de la momentul fecundatiei umflatura cranianase divide initial n trei vezicule din care se va dezvolta encefalul.

    Din mezodermul care limiteaza tubul neural la exterior va proveni scheletulosos care protejeaza maduva spinarii si creierul.

    1.1.2 Inducerea placii neurale

    Inaintea dezvoltarii placii neurale celulele ectodermului dorsal sunttutipotente, adica ele au capacitatea de a dezvolta ori ce tip de celula a corpului.Dar odata cu dezvoltarea placii neurale celulele ectodemice si pierdtutipotentialitatea.

    Odata ce marginile adnciturii placii neurale se unesc pentru a creia tubul neural,celulele tubului ncep sa creasca rapid n numar. Cea mai intensa diviziune celularadin tubul neural o are zona ventriculara situata deasupra cavitatii ventriculare,centrul fiind umplut cu lichid. In zona ventriculara este locul n care ADN-ul

    celular se dubleaza ca etapa premergatoare procesului de diviziune. Dupa diviziunecele doua celule fiice se divid din nou sau migreaza n alta zona a tubului neural.Aceste celule primordiale ale neuronilor din tubul neural se mai numescneuroblaste.

    1.1.3 Migrarea neuronilor

    In cursul perioadei de migrare apare o retea de celule gliale denumite celule glialeradiale. Neuronii migratori se misca de-a lungul acestor celule gliale radiale pnaajung la destinatie. In timp ce celulele tubului neural ncep sa prolifereze, multe din

    ele vor ramne pe loc formnd un strat celular ce se ngroasa progresiv numit zonaintermediara. Dupa ce aceasta zona este bine stabilizata, unele dintre celulele

    produse n zona ventriculara se multiplica formnd un strat ntre zona ventricularasi cea intermediara. Aceste celule care alcatuiesc zona subventriculara vor formaneuronii si celulele gliale, intermediare. Celulele nou formate din zona creieruluianterior migreaza formnd un strat de celule numit placa corticala care va danastere straturilor neuronale ale cortexului cerebral. Stratul celular mai profund a

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    3/52

    neuronilor corticali ajung primii la destinatie, neuronii celorlalte straturi maisuperficiale ale scoartei trebuiesc sa migreze printre ele. Cnd migrarea celulelordin zona ventriculara este terminata, celulele ramase n aceea zona se transforma ncelulele epiteliale epidimare, captusind suprafetele interne ale ventriculilorcerebrali si a canalului epidimar medular.

    Pe partea dorsala, de o parte si de alta a santului neural, se gasesc crestele neurale,care sunt formate din celule desprinse din tubul neural. De mare interes lreprezinta migrarea celulelor crestelor neurale, deoarece ele se transforma n celulegliale si n neuroni ai sistemului nervos periferic care trebuiesc sa migreze la celemai mari distante. Mediul extracelular este acela care le ghideaza n directiadestinatiei lor finale.

    Odata dezvoltati neuronii si croiesc drumul spre zona n care vor functiona n

    sistemul nervos al adultului. Ei trebuie sa stabileasca relatii precise cu celelaltecelule care si ele au migrat n aceea zona. Acest proces se numeste agregare.Agregarea este mediata de substante chimice denumite molecule ale adeziuniicelulelor neuronale, localizate pe suprafata neuronilor si care au rolul de arecunoaste ceilalti neuroni de acelasi tip si adera la ei printr-o orientare specifica.

    Odata cu neuronii au migrat si au ajuns n zona potrivita ncep sa creasca axionii sidendritele, ntinzndu-se spre celelalte celule. Suntem tentati sa consideram caaceste proiectii se realizeaza de o maniera foarte precisa, pentruca este foarte greude imaginat cum ar putea functiona sistemul nervos fara o buna armonizare, dupa

    un plan bine stabilit. Au putut fi puse n evidenta modele clare si stereotipice alecresterii axonilor la o serie de specii animale.

    Pentru fiecare axon sau dendrita se poate evidentia n aceasta faza o structuraaseman 737e411h ;toare pseudopodelor amobelor denumite conuri de crestere.Aceste structuri si extind si si retrag ritmic extensiile sale citoplasmatice. Acest

    proces a fost denumit filopodie.

    Dezvoltarea neuronala pare sa functioneze dupa principiul supravietuirii celui careeste mai potrivit. Se produc n general mai multi neuroni si sinapse dect estenecesar. Neuronii vor concura pentru resurse limitate si numai cei mai potriviti vorsupravietui. Este un proces cunoscut n biologie sub numele de apoptoza, adica

    procesul de moarte celulara programata. Mai multe experiente sugereaza caneuronii mor datorita esecurilor n competitia pentru unii factori de supravietuire

    primiti la tintele lor. Unul din acesti factori ar putea fi si factorul de crestere alnervilor.

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    4/52

    In timpul perioadei mortii neuronale planificate multe conexiuni sinapice dispar,dar n acelasi timp altele noi se vor forma. Astfel, n timpul acestei perioade se

    petrece o rearanjare a contactelor sinaptice, mai degraba dect o simpla reducere anumarului lor.

    1.2 Unitatea anatomica a neuronului

    Din punct de vedere structural neuronul prezinta o structura perfect adaptatafunctiei sale. Neuronii sunt celule prevazute cu prelungiri abundente, de lungimivariabile, uneori extrem de mari. Neuronii sunt celule specializate n transmiterearapida a informatiei, prin conducerea impulsurilor electrice si eliberarea deneurotransmitatori. Impulsurile electrice se propaga de-a lungul fibrei nervoasespre zona lor terminala, unde initiaza o serie de evenimente care declanseazaeliberarea mediatorilor chimici. Eliberarea acestora are loc la nivelul unor structuri

    speciale, la nivelul sinapselor, zona de contact dintre doua celule neuronale saudintre celula neuronala si organul efector.

    Propagarea potentialului de actiune, eliberarea mediatorilor chimici si activareareceptorilor membranei neuronale cu care vine n contact, constituie mecanisme,

    prin care neuronii comunica ntre ei, transmit unul altuia informatii, dar comunicasi cu organele efectoare (muschi, glande) sau cu organele receptoare.

    Neuronul are o structura nalt specializata pentru receptionarea si transmitereainformatiei. Din punct de vedere structural neuronul prezinta un corp celular (soma

    sau pericarionul) si numeroase prelungiri unele scurte si ramificate, numitedendrite, si o prelungire mica, de obicei mai lunga, ramificata n zona terminala,denumita axon. Anatomo-functional neuronul poate fi mpartit n trei zone

    principale:

    Regiunea receptoare, specializata pentru receptionarea si procesarea informatiei.Este reprezentata de ramificatiile dendritice si de corpul celular. In aceasta zonaneuronul realizeaza contactul cu alt neuron prin sinapse. Deci aceasta zona aneuronului este dotata cu receptori specifici pentru neurotransmitatori. Pragul saude depolarizare este mare si de obicei la nivelul acestei zone nu se formeaza

    potentiale de actiune.

    Excitarea zonei, genereaza doar potentiale locale sub forma potentialelorpostsinaptice, care codifica informatia n amplitudine, direct proportionat cuintensitatea stimulului.

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    5/52

    Regiunea conducatoare face legatura dintre regiunea receptoare si cea efectoare aneuronului. Este reprezentata de prelungirea axonica, de la locul n care aceastaiese din corpul celular, zona denumita conul axonic sau hilul axonilor si se ntide

    pna la arborizatia terminala a axonului. Membrana acestei zone este bogata ncanale ionice activate electric denumite voltaj-dependente. Aici ia nastere

    potentialul de actiune prin sumarea potentialelor locale generate n zona recepoare.Potentialul de actiune se propaga apoi pna la capatul distal al axonuluisupunndu-se legii "tot sau nimic".

    Dintre toate regiunile functionale ale axonului, conul axonic are cel mai mic pragde depolarizare. ncepnd de la conul axonic informatia este codificata nfrecventa. Potentialele de actiune au aceeasi amplitudine dar frecventa lor este

    proportionala cu intensitatea stimulului.

    Regiunea efectoare este reprezentata dupa butonii terminali ai axonului. Informatiapropagata de-a lungul regiunii conducatoare, sub forma de potential de actiuneajunge n regiunea efectoare unde este recodificata n semnal chimic si apoitransmisa regiunii receptoare a neuronului urmator.

    1.2.1 Structura neuronului

    Cele trei regiuni functionale ale neuronului au particularitati structurale, perfectadaptate functiei lor.

    Corpul celular si dendritele sunt acoperite de o membrana plasmatica denumitaneurilema, iar axonul este nvelit n axolema. Membrana joaca un rol esential nfunctia de excitatie si conducere a neuronului. Organizarea sa moleculara este subforma unui mozaic lichidian (Singer si Nicolson). Este o membrana permeabilaselectiv pentru ioni si din acest motiv ncarcata electric. In aceasta zona aneuronului, canalele ionice joaca rol pentru difuziunea ionilor dinspre citoplasman exterior sau invers. Aceste canale sunt activate electric deci voltaj-dependente.In plus, se ntlnesc si canalele ligand-dependente, care sunt legate de proteine curol de receptor pentru mediatorii chimici, avnd n vedere ca membrana de lanivelul acestei zone joaca rolul de membrana postsinaptica. Neuronii prezinta deobicei un singur nucleu central, foarte mare. Acesta vine ntr-o oarecarediscordanta cu faptul ca pna nu de mult neuronul se considera ca nu se divide.Cercetarile moderne au adus argumente n favoarea ideii dupa care neuronii suntcelule care au capacitatea de a se divide chiar si n perioada adulta. n cursulneurogenezei din perioada adultului, neuronii nou formati iau nastere din celule

    precursoare. Nucleul neuronal este

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    6/52

    implicat n sinteze proteice intense la nivelul corpului celular. La nivelul nucleuluineuronal se produce mai mult ARN-m dect n orice alt tip de celula a corpuluiuman. Din acest motiv cromatina nucleara este dispersata. Sintezele de proteine serealizeaza n structurile citoplasmatice neuronale si anume la nivelul ribozomilorendoplasmic rugos care la nivelul neuronilor se organizeaza sub formacorpusculilor Nissl sau corpi tigroizi. Aceste organite celulare sunt specificestructurii corpului celular neuronal. Axonul nu contine corpusculi Nissl si de aceeanici nu sintetizeaza proteine.

    Reticulul endoplasmic neted este implicat n depozitarea Ca++ intracelular simentinerea lui la o concentratie constanta n citoplasma la 10-7 moli. DacaCa++ intracitoplasmatic creste peste aceasta valoare duce la degradarea si moarteaneuronului.

    n corpul celulelor ntlnim de asemenea aparatul Golgi. El este mai dezvoltat nneuronii cu proprietati secretoare de hormoni cum sunt mai ales neuroniihipotalamici. Dar toti neuronii au proprietati neurosecretorii.

    Citoscheletul neuronilor este format din microfilamente, neurofilamente simicrotubuli. Microfilamentele se gasesc mai ales n dendrite si sunt formate dinactina. Neurofilamentele se gasesc att n dendrite ct si n axoni. Ele conferarigiditatea si mentinerea formei neuronale. Ei nu apar n portiunile cele maidinamice ale neuronilor: cum ar fi conurile de crestere si n capetele dendritelor.

    Microtubulii sunt responsabili de transportul rapid al substantei prin dendrita, darmai ales prin axon. Ei sunt formati din proteine numite proteine asociatemicrotubulilor. Dendritele au proteine asociate microtubulilor cu greutatemoleculara mare iar axonii proteine cu greutate mica. Aceste proteine asociatemicrotubulilor sunt responsabile de distributia materialului n dendrite siaxoni.Proteinele neurofilamentelor au proprietatea de a pune n miscare sistemul demicrotubuli. Cele doua structuri, microtubilii si neurofilamentele, formeaza un totunitar denumit neurofibrile, cel de al doilea organit specific al neuronului dupacorpusculii Nissl. Aceste organite pe lnga rolul lor structural ndeplinesc un rol detransport al proteinelor, veziculelor cu mediator chimic si al materialelor necesare

    pentru mentinerea integritatii structurale si functionale a neuronului.

    In corpul celular al neuronului se ntlnesc numeroase mitocondrii ce furnizeazaATP-ul ca substrat energetic sintezei de proteine si mediatorilor chimici. Dar ceamai mare densitate de mitocondrii se afla n regiunea terminala a axonului, n

    butonii terminali, unde ele furnizeaza pe de o parte energia necesara transmiterii

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    7/52

    sinaptice si pe de alta parte furnizeaza substrate pentru sinteza unor substante curol de neurotransmitatori. Pe de alta parte,unele mitocondrii de la acest nivel joacarol n degradarea moleculelor de mediatori chimici, fiind echipate cu enzimespecifice.

    Axonul, prelungirea unica, lunga, denumit si fibra nervoasa conduce centrifugpotentialul de actiune, influxul nervos, generat n conul axonic prin sumareapotentialelor locale, care au luat nastere n portiunea receptoare a neuronului.Axonii neuronilor sunt organizati n caile de conducere ascendente si descendentedin sistemul nervos central si n nervii periferici. Spre deosebire de dendrite, axoniisunt ramificati numai la capatul periferic unde se ntlnesc arborizatiile terminalecare au butoni terminali la capete. Aceste formatiuni ale axonului sunt implicate ntransmiterea sinaptica pe cale chimica. Aceasta parte alcatuieste portiuneaefectoare a neuronului. Ele prezinta membrana presinaptica care vine n contact fie

    cu zona receptoare a altui neuron fie cu organele efecteoare (glande sau muschi).

    Axoplasma este strabatuta de neurofibrile care penetreaza pna n regiuneabutonului terminal. Axonul este nvelit de axolema care la rndul sau este nvelitala unii neuroni de trei teci: teaca de mielina, teaca celulelor Schwann si teaca luiHenle. Teaca Henle se afla la exterior si este de natura conjunctiva. Ea asiguranutritia, protectia si legatura dintre fibrele neuronale. Sub ea se afla teaca luiSchwann formata din celule gliale numite celule Schwann, care adera de axolemasi se rasuceste n jurul axonului secretnd mielina.

    Teaca de mielina este un nvelis de natura lipoproteica, fiind cosiderata ca unul dincei mai perfecti izolatori electrici cunoscuti. Teaca de mielina este ntrerupta dinloc n loc la nivelul strangulatiilor sau nodulilor Ranvier. La acest nivel pot iesiaxonii colaterali, ramificatii colaterale ale axonilor. Spatiul dintre doua noduriRanvier numit spatiu internodal este de dimensiune constanta pentru aceeasi fibra.Teaca de mielina se formeaza datorita rularii n spirala a celulelor Schwann dincare dispare citoplasma si ramn membranele celulare si mielina. Nodulul estezona de contiguitate ntre doua celule Schwann nvecinate. La acest nivel axolemaeste denudata venind n raport cu mediul extracelular.

    La mamifere, caile motorii se mielinizeaza mult mai trziu, n uter miscarile fatuluisunt relativ reduse. La om, fibrele motorii ncep sa-si secrete teaca de mielina n adoua luna de viata extrauterina. Mai nti ncepe mielinizarea cailorextrapiramidale, apoi a celor piramidale. Procesul de mielinizare se ncheie n jurulvrstei de 2 ani, cnd copilul are deja un mers sigur.

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    8/52

    Fibrele nervoase amielinice numite fibrele Remach sunt lipsite de mielina sau unstrat foarte subtire de mielina. Ele au un diametru n general redus si sunt acoperitede celulele Schwann care frecvent sunt comune pentru mai multi axoni nvecinati,

    pentru 10-15 axoni Remach.

    1.2.2 Transportul axoplasmatic

    Integritatea anatomica a prelungirilor unui neuron depinde de pericarion. Axoniisunt lipsiti de ribozomi care sa le permita sinteza de proteine, de aceea proteineleaxonale provin din pericarion si migreaza de aici n prelungiri, fenomen numittransport sau flux axoplasmatic. Transportul axoplasmatic poate fi studiat prinligatura fibrelor nervoase si analiza substantelor acumulate deasupra ligaturii. Sedistinge un transport anterograd, de la soma spre periferie si un transport retrogradn directia corpului celular. Se distinge apoi un transport rapid, cu o viteza de 410

    mm/zi, si un transport lent cu o viteza ntre 0,5 si 10 mm /zi. Kinezina este oproteina asociata microtubulilor, implicata n medierea transportului anterograd.

    S-a evidentiat recent ca sursa energetica locala legata de transportul rapid prinaxon ar fi strns corelata cu metabolismul oxidativ al nervului, deoarece n nervulasfixiat cu cianura, transportul rapid este blocat n cca 15 minute de la nceputulasfixiei. Viteza de transport nu depinde de structura anatomica a neuronului.Microtubulii cu diametru de 25 nm sunt implicati n mecanismul transportuluianterograd rapid. Tubulina, o proteina din structura microtubulilor, are actiuneATP-azica, fiind o enzima care scindeaza ATP-ul elibernd astfel energia necesara

    transportului.

    Pe suprafata microtubulilor se observa numeroase proeminente, asezate la intervaleregulate. Daca se administreaza colhicina (o substanta citostatica extrasa din bulbulde brndusa - colhicis autumnalis) este dezorganizat sistemul microtubular. Inaceste conditii este blocat transportul rapid, nu nsa si cel lent. Aceste observatiiduc la concluzia ca transportul rapid ar avea loc de-a lungul microtubulilor, pecnd cel lent de-a lungul microfilamentelor. Fluxul axonal rapid serveste mai alesla vehicularea mediatorilor chimici, fiind utilizat pentru transportul organitelor,veziculelor si membranelor glicoproteice necesar bunei functionari a butonilorsinaptici. Acest transport necesita ca substrat energetic ATP-ul si se desfasoaraindependent de transmiterea potentialului de actiune. Transportul lent este folosit

    pentru transportul Ca++, gucozei si ATP-ului.

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    9/52

    n dendrite tranportul anterograd are o viteza de 0,4 mm/zi si solicita de asemeaATP-ul. transportul dendritic se realizeaza pentru ribozomi si ARN, sugernd casintezele proteice sunt corelate cu functia dendritelor.

    S-a descris si un transport retrograd datorita caruia unele substante se ndreapta dela periferie spre corpul celular, cu o viteza de cca 220 mm/zi. Transportul retrogradeste mediat de catre dineina, o alta proteina asociata microtubulilor. Acest transportse pare ca joaa un rol important n reglarea sintezei de proteine din corpul celular.De acest lucru ne dam seama dupa ce se sectionaza axonul. La cteva zile dupasectionarea unui axon apare n pericarion procesul de distrugere a corpusculilor

    Nissl numit cromatoliza sau tigroliza, ca o expresie a tulburarii sintezei deproteine. Prin transport retrograd se propaga virusurile neutrotrope (de ex. virusulpoliomielitei, herpetic, rabic etc.) care ajung de la periferia organismului la nivelulcorpilor celulari din sistemul nervos central pe care i distrug. Polinevritele (cum ar

    fi cele alcoolice sau avitaminotice B1 din boala Beri Beri) se explica prin tulburarimetabolice le nivelul axonului care mpiedica procesele de transport axonal.

    1.2.3 Clasificarea neuronilor

    Clasificarea neuronilor se poate face dupa prelungiri, dupa lungime, fupa functii,dupa mediatorii chimici pe care i sintetizeaza etc.

    Dupa numarul prelungirilor se deosebesc urmatoarele tipuri de neuroni:

    - neuronii multipolari reprezinta majoritatea celulelor nervoase. Au o forma stelata,cu numeroase prelungiri si cu nucleu mare, sferic, situat central. Ei pot fi motorisau senzitivi, situati n interiorul sau n afara sistemului nervos central.

    - neuronii bipolari, de forma ovalara sau fusiforma, se caracterizeaza printr-oprelungire la nivelul fiecarei extremitati. Nucleul lor este ovalar si adesea situatexcentric. Neuronii acestia i ntlnim n retina, n ganglionii Scarpa si n cel a luiCorti. Neuronii simpatici sunt adesea de tip bipolar.

    - neuronii unipolari sunt rari, prezinta o unica prelungire axonala cum sunt celulele

    cu bastonas si con din retina.

    - neuronii pseudounipolari caracterizeaza ganglionii rahidieni sau spinali. Suntcelule sferice cu nucleu mare, rotund, dispus central. Au o prelungire unica initialcare se divide n doua ramuri: una periferica si cealalta centrala. Acesti neuronisunt atipici prin faptul ca au o singura prelungire de obicei foarte lunga si

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    10/52

    mielinizata, considerata a fi un axon modificat. Ei sunt neuroni lipsiti de dendrite(neuronii senzitivi din ganglionii spinali sau cerebrali),

    - neuroni lipsiti de axoni cum sunt celulele orizontale si amacrine din retina.

    Din punct de vedere functional neuronii se mpart n:

    - neuroni motori sau eferenti, sunt de obicei celule mari, multipolare, cu axon lung.Din acest grup fac parte celulele piramidale ale scoartei si neuronii piramidali dincornul anterior al maduvei;

    - neuronii de asociatie sau interneuronii sunt mici, adesea multipolari si uneoribipolari:

    - neuronii senzitivi aferenti sau receptori sunt de tip pseudounipolari fiindreprezentati de celulele din ganglionii spinali (ganglionii rahidieni) si n ganglioniinervilor cranieni.

    Cercetarile recente au demonstrat marea complexitate si heterogenitate functionalaa neuronilor. Astfel, neuronii motori pot fi de tip excitator sau inhibitor. Studiilehistochimice au demonstrat existenta n sistemul nervos central a unor neuroninonadrenergici, colinergici, dopaminergici, serotoninergici si altii dupa naturamediatorului chimic pe care-l sintetizeaza.

    Neuronii au dimensiuni foarte variate. Unii au dimensiuni foarte mari, care variazantre 100 si 200 m asa cum sunt celulele piramidale din scoarta cerebrala,motoneuronii din coarnele ventrale ale maduvei spinarii, neuronii Purkinje dinscoarta cerebeloasa. Alti neuroni au dimensiuni foarte reduse cum sunt de exempluneuronii din stratul granular al scoartei cerebeloase, care ating dimensiuni de abea4-8 m

    1.2.4 Celulele gliale

    Neuronii nu sunt singurele celule care populeaza sistemul nervos central. In

    sistemul nervos central sunt de asemenea asa numitele celule gliale care alcatuiescnevroglia. Ele alcatuiesc tesutul interstitial al sistemului nervos central si sunt mainumeroase dect neuronii de 10-50 de ori. Aceste celule nu poseda axoni si nu faccontacte sinaptice ntre ele. Membrana a doua celule gliale adiacente fuzioneaza siformeaza asa numitele "gap junctions" adica jonctiunea de mare conductantaionica. Celulele gliale poseda capacitatea de a se divide n decursul vietii.Considerati nainte vreme doar un simplu tesut de sustinere a neuronilor din SNC,

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    11/52

    celulele gliale par a detine un rol mult mai important n economia sistemuluinervos. Studiile de microscopie electronica au aratat ca spatiul dintre neuroni,ramas n afara contactelor sinaptice, este ocupat de celulele gliale. Ramne doar unspatiu de 15-26 nm ntre neuroni, care reprezinta doar 5% din volumul total alcreierului si doar acest spatiu este de fapt adevaratul spatiu extracelular. Celulelegliale poseda organitele unor celule active metabolic: mitocondrii, reticulendoplasmic, ribozomi, ATP si incluziuni celulare de glicogen si lipide. Dementionat este faptul ca celulele gliale prolifereaza abundent n regiunile cerebvralunde neuronii sunt distrusi.

    Au fost identificate trei tipuri de celule gliale:

    Astrocitele constitue astroglia. Ele nconjoara vasele sanguine cerebrale. Capilarelecerebrale au o structura speciala la nivelul sistemului nervos central, jonctiunile

    dintre celulele endoteliale fiind foarte strnse. Din acest motiv sunt consideratecapilarele cele mai restrictive din organism. Astrocitele formeaza cea mai mareclasa de celule neexcitabile din SNC. Se disting doua tipuri de astrocite: astrocitele

    protoplasmatice situate n substanta cenusie si astrocitele fibroase dispuse mai alesn substanta alba. Deoarece astrocitele se interpun ntre capilarele cerebrale sineuronii cerebrali, li s-a atribuit o functie de transport speciala. Numerosicercetatori sunt de parere ca astrocitele reprezinta bariera hematoencefalica reala.Bariera hematoencefalica reprezinta un mecanism homeostatic cerebral de mareimportanta n functionarea sistemului nervos central. Dar la aceasta bariera mai

    joaca un rol, poate mai important, structura speciala a capilarelor cerebrale.

    Astrocitele servesc drept canale de transport ntre vasele sanguine si neuroni,avnd deci rol simbiotic n metabolismul celular. Astrocitele joaca rol de asemenean conducerea impulsului nervos si n transmiterea sinaptica. La nivelul sinapselorGABA-ergice si glutamat-ergice celulele gliale joaca rol n inactivarea aciduluigamaaminobutilic si a glutamatului, prin captarea acestuia de la nivelul fisuriisinaptice. Dupa captare mediatorii sunt inactivati si convertiti n glutamina, careapoi sunt transportati n butonul presinaptic si utilizati n sinteza GABA siglutamatului care sunt incorporati n vezicule presinaptice si utilizati ca mediatori

    chimici ai acestor sinapse.

    O subgrupa de astrocite, denumite astrocite radiare, actioneaza ca o retea, ca unesafodaj, care permite migrarea neuronilor n cursul neurogenezei, de la punctul lorde origine embrionara spre destinatiile lor finale.

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    12/52

    Oligocitele formeaza oligorendroglia. Sunt celule formatoare de mielina la nivelulSNC, fiind echivalentul celulelor Schwann din fibrele nervoase periferice. Dar spredeosebire de celulele Schwann care mielinizeaza portiuni mici din axonii periferici,cuprins ntre spatiul internodal, oligodendrocitele realizeaza acest proces pentruaproximativ 40 de neuroni centrali nvecinati si de aici consecintele negative pecare le joaca n procesul de regenerare a neuronilor centrali, care nu regenereazacomparativ cu fibrele nervoase periferice care regenereaza foarte usor.

    Microcitele formeaza microglia care facce parte din sistemul reticuloendotelial.Microcitele au origine din monocitele sanguine care parasesc vasul si se fixeaza ntesuturi. Ele detin rol fagocitar, avnd rol n apararea imuna a SNC mpotrivaagentilor bacterieni, virali sau a celulelor proprii distruse sau moarte, curatindterenul n vederea cicatrizarii.

    1.3 Metabolismul neuronalMetabolismul neuronal reprezinta unitatea trofica a sistemului nervos central.Glucoza pare a fi singurul material energetic utilizat de neuron "in vivo". De aceeacoeficientul respirator al tesutului cerebral este egal cu unitatea. Coeficientulrespirator este dat de raportul dintre oxigenul consumat si dioxidul de carboneliminat. Cu ct substanta metabolizata are n compozitia sa chimica raportul ntrehidrogen si oxigen de 2/1 acesta substanta se va degrada n totalitate n apa sidioxid de carbon. n compozitia glucazei avem acest raport deci coeficientulrespirator al tesutului care o utilizeaza este unitar. Glucoza strabate usor bariera

    hematoencefalica, printr-un mecanism activ, iar utilizarea ei este asigurata deaceleasi enzime ca si celelalte celule ale corpului.

    Lipidele neuronale prezinta cele mai importante caracteristici, neavnd nimiccomun cu cele din restul organismului. Astfel neuronii nu contin trigliceride,componentul lipidic cel mai important n restul celulelor. Neuronul are n schimbun continut foarte ridicat (50-54%) de lipide complexe: fosfolipide, sfingozine,

    proteolipide, colesterol neesterificat etc. Lipidele sunt sintetizate n ntregime nneuron, deoarece nici un material "prefabricat" nu poate strabate barierahematoencefalica. Spre deosebire de alte tesuturi, n neuroni catabolismul lipidicnu pare a fi utilizat pentru furnizarea de energie.

    Aminoacizii, bogat reprezentati n neuron, n parte sintetizati local si n partetransportati prin bariera hematoencefalica, ndeplinesc numeroase functii n sintezade proteine neuronale, de acizi nucleici, amine biologic active sau mediatorichimici acizi aminati si polipeptidici. Sinteza proteica este foarte importanta n

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    13/52

    neuron, existnd proteine de "structura" si proteinele "functionale" (reprezentate deenzime, polipeptidele sau unele cu functie hormonala.

    1.4 Proprietatile functionale ale neuronului

    Neuronii reprezinta unitatea functionala a sistemului nervos. Ei sunt celulespecializate n receptionarea stimulilor din mediu, conducerea impulsurilor spreorganele centrale precum si n transmiterea comenzilor spre organele efectoare.

    Neuronii reprezinta urmatoarele proprietati importante: excitabilitatea,conductibilitatea, degenerescenta, regenerarea si activitatea sinaptica.

    1.4.1 Excitabilitatea

    Excitabilitatea este proprietatea neuronilor sau a oricarei celule vii de a intra nactivitate sub influenta unui stimul. Excitabilitatea este datorata structuriimembranei celulare. Prin stimul se ntelege modificarea brusca a energiei din

    preajma membranei plasmatice, care mareste dintr-o data permeabilitateamembranei celulare pentru Na+. Stimulii pot fi electrici, mecanici, termici, chimicietc. Reactia de raspuns a tesuturilor la un stimul poarta numele de excitatie. Pentruca stimulul sa determine excitatia, trebuie sa ndeplineasca anumite conditii:

    Excitatia apare numai sub actiunea unor stimuli ce depasesc o anumita intensitate.Intensitatea minima a curentului care provoaca excitatia, are valoare prag (valoareliminala). Stimulii cu intensitate sub valoarea prag sunt numiti subliminali. Cei

    care depasesc pragul, stimuli supraliminali.

    Variatia de energie trebuie sa aiba o anumita bruschete. In cazul cresterii lente siprogresive a intensitatii stimulului, tesutul nu mai raspunde, chiar daca sedepaseste valoarea prag, ntruct are loc o acomodare a tesutului la stimuli.Acomodarea se explica ca si o crestere a pragului de excitabilitate a tesutului ntimpul stimularii. Inlaturarea fenomenului de acomodare se obtine prin folosireaunor stimuli electrici a caror intensitate creste extrem de rapid.

    Pentru a declansa excitatia stimulul trebuie sa realizeze o anumita densitate pe

    unitatea de suprafata. Aplicnd pe un nerv doi electrozi, unul cu suprafata foartemare, altul cu suprafata foarte mica, punctiforma si lasnd sa treaca un curentelectric de aceeasi intensitate vom observa ca excitatia nervului va pornintotdeauna de la electrodul cu suprafata mica, deoarece creeaza o densitate maimare pe unitatea de suprafata.

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    14/52

    Excitarea tesuturilor depinde si de durata stimularii. Chiar si stimulii supraliminali,a caror intensitate creste brusc, daca sunt aplicati o perioada prea scurta de timp, nu

    produce excitatia.

    ntre stimulii mai sus amintiti, este utilizat n fiziologie si medicina de preferintastimulul electric. Stimularea electrica la intensitati reduse nu provoaca leziunineuronului sau determina modificari reversibile. Momentul aplicarii stimulului semarcheaza cu precizie, poate fi bine localizat iar durata stimularii poate fimodificata dupa dorinta.

    Excitatia se traduce la periferie prin variatii ale potentialului electric al membraneineuronale.

    1.4.1.1 Potentialul de repaus

    Celula vie, n stare de repaus, este polarizata electric, avnd sarcini pozitive laexterior si negative la interior. Utiliznd microelectrozi intracelulari s-a aratat cadiferenta ntre suprafata exterioara si interioara a membranei celulare masoara

    pentru muschii striati, n repaus, -90 mV pentru celulele musculare netede -30 mV,pentru nervii neexcitati -70 mV. Diferenta de potential al membranei celularepoarta numele de potential de repaus sau de membrana.

    Microelectrozii sunt niste tuburi efilate din sticla neutra cu un diametru la vrf deaproximativ 0,2 m, umplute cu solutie de clorura de potasiu. n interiorul

    microelectrodului se introduce un fir de platina care reprezinta unul din poliicircuitului. celalalt pol este plasat pe suprafata celulara. Variatiile de potentialelectric dintre cei doi poli sunt nregistrate cu ajutorul unui tub catodic.Microelectrodul pentru a fi introdus n celula este purtat de un micromanipulator.n momentul strapungerii membranei neuronale apare o diferenta de potential de -70 mV ntre cei doi electrozi.

    La producerea potentialului de repaus contribuie trei factori: transportul activ deNa+ si K+, difuziunea ionilor si echilibru Donnan la nivelul membranei neuronale.

    Transportul activ de Na+ si K+ este datorat interventiei pompei ionice de Na+ siK+ prin care sunt expulzati din celula trei ioni de natriu (3Na+) si captati doi ioni de

    potasiu (2K+). Deoarece se elimina din celula mai multe sarcini pozitive dectpatrund, interiorul celulei se negativeaza. Prin mecanismul de transport activ seexplica prima aparitie a potentialului de membrana. Aceasta se realizeazaconsecutiv instalarii unor gradiente de concentratie ionica de o parte si de alta amembranei. Pompa de Na+ si K+ este o pompa electrogena si este reprezentata de

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    15/52

    ATP-aza Na+ si K+ - dependenta fiind activata n urma descompunerii ATP n ADPsi eliberarea energiei necesare transportului.

    Difuziunea ionilor prin membrana celulara este inegala. Un prim factor ilreprezinta inegalitatea distributiei ionilor de potasiu si sodiu de o parte si de alta amembranei celulare. Aceasta inegalitate a concentratiei ionilor reprezinta unul dinfactorii care initiaza difuziunea ionilor. Concentratia extracelulara a Na+ este de143 mEq/l iar n celula de 14 mEq/l, n timp ce concentratia intracelulara a K+ estede 155mEq/l iar n lichidul extracelular deste de 5 mEq/l. Un al doilea factor lconstituie permeabilitatea inegala a membranei pentru diferitii ioni.Permeabilitatea este de 50-100 mai mare pentru K+ dect pentru Na+. Din cauzaconcentratiei intracelulare mai mare de K+ n comparatie cu concentratia saextracelulara, K+difuzeaza spre exterior de-a lungul gradientului de concentratie.Iesirea K+ din celula confera sarcini pozitive la suprafata membranei si mareste

    negativitatea n interior. Cnd interiorul celulei devine suficient de negativ pentru ampiedica difuziunea n continuare a K+, se ajunge la potentialul de echilibrupentru K+.

    Potentialul de repaus se schimba n functie de concentratia K+ extracelular.Acumularea K+intracelular nu poate fi explicata numai de actiunea directa a

    pompei de ioni care pompeaza n interior doi ioni de K+pentru trei de Na+ iesiti dincelula. Din cauza negativitatii create n interior de pompa electrogena cationii deK+ sunt atrasi de la exterior la interior.

    Ionii ce Cl- nu sunt pompati de membrana neuronala n nici o directie.Negativitatea din interiorul celulei respinge ionii de Cl-, nct concentratia lor ncelula masoara doar 4 mEq/l fata de 103 mEq/l la exterior. Valoarea potentialuluide membrana depinde n orice moment de distributia ionilor de K+, Na+ si Cl- de o

    parte si de alta a membranei celulare si de permeabilitatea membranei pentrufiecare din ioni.

    La repartitia inegala a ionilor de o parte si de alta a membranei mai participa siechilibrul de membrana a lui Donnan. El se produce din cauza ca proteinelencarcate negativ nu pot parasi celula si determina ncarcarea electrica negativainterioara a membranei. In aceasta situatie ionii pozitivi, care strabat cu usurintamembrana, cum este ionul de K+ , se acumuleaza la suprafata membranei,conferindu-i sarcinile electrice la exterior.

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    16/52

    1.4.1.2Potentialul de actiune

    Modificarea potentialului de repaus ce apare dupa stimularea supraliminala acelulei, poarta numele de potential de actiune. El consta n stergerea diferentei de

    potential dintre interiorul si exteriorul celulei si n ncarcarea electrica inversa amembranei, pozitiva n interior si negativa la exterior (pna la aproximativ + 35mV). Valoarea potentialului ce depaseste valoarea zero se numeste overshoot.Aceste valori sunt urmate de revenirea potentialului spre valoarea de repaus.

    Cresterea si scaderea rapida a potentialului se cunoaste sub denumirea de potentialde vrf sau spike potential si dureaza n fibra nervoasa 0,5-1 ms. Revenirea

    potentialului are loc brusc pna ce repolarizarea se face n proportie de cca 70%,dupa care viteza de repolarizare ncetineste. O perioada de cca 4 ms potentialulramne deasupra nivelului de repaus, constituind postdepolarizarea sau

    postpotential negativ.

    Dupa ce potentialul a atins valoarea de repaus, se constata ca el se subdeniveleaza(cu 1-2 mV) un interval de 40-50 ms sau chiar mai mult, ceea ce reprezinta

    posthiperpolarizarea sau postpotentialul pozitiv.

    Denumirile de postpotential negativ sau pozitiv s-au facut pornind de laschimbarile electrice survenite n timpul excitatiei la suprafata externa amembranei neuronale.

    Aparitia potentialului de actiune este determinata de cresterea brusca apermeabilitatii membranei celulare pentru Na+. Cresterea este de cca 5.000 ori.Modificarea permeabilitatii membranei celulare pentru Na+ si K+ a fost apreciata

    prin masurarea conductantei pentru Na+ si K+. Conductanta reprezinta valoareainversa a rezistentei electrice a membranei si se noteaza cu g. In faza dedepolarizare creste foarte mult conductanta pentru Na+ (gNa+) iar n cea derepolarizare conductanta pentru K+ (gK+). In structura membranei celulare existacanale de Na+si K+ voltaj-dependente si canale ligand-dependente.

    Factorul principal n producerea depolarizarii membranei neuronale l constituie

    deschiderea si nchiderea succesiva a canalelor de Na+ si K+. Ele se caracterizeazaprin permeabilitatea selectiva si prin prezenta unor bariere sau porti care potnchide sau deschide canalele. Barierele sunt niste expansiuni ale moleculelor dinstructura proteica a canalului care prin schimbari conformationale permeabilizeazaori blocheaza canalul. Dupa modul cum pot fi actionate barierele canalelor de

    Na+ si K+ ele pot fi: canale voltaj-dependente cnd variatiile de potential alemembranei induc modificari ale barierei si determina fie deschiderea fie nchiderea

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    17/52

    ei; sau canale ligand dependente cnd modificarile conformationale ale proteinelorsurvin dupa cuplarea lor cu anumite substante. Substanta care se fixeaza pereceptorii canalului ionic se numeste ligand. Din categoria liganzilor se ncadreazamediatorii chimici sau hormonii.

    Canalul de Na+ are suprafata interna puternic ncarcata negativ care atrage Na+ ninteriorul canalului ntr-o masura mai mare dect alti ioni. Spre partea extracelularaa canalului se afla o bariera de activare, iar pe partea intracelulara o bariera deinactivare. La potentialul de repaus de -70 mV bariera de activare se afla nchisaiar cea de inactivare deschisa. Odata ce depolarizarea celulei ajunge de la -70 mVla -55 mV se produce schimbarea brusca a conformatiei proteice a barierea deactivare si se deschide canalul de sodiu. In consecinta, ionii de sodiu navalesc ncelula conform gradientului de concentratie. n momentul potentialului de vrfnumarul canalelor de sodiu deschise depaseste de 10 ori pe cel al canalelor de K+.

    De aceea permeabilitatea membranei pentru Na+

    creste n timpul depolarizarii de5000 de ori. In faza de repolarizare, revenirea potentialului de vrf la valoarea derepaus, produce nchiderea barierei de inactivare. Modificarile conformationalecare nchid bariera de inactivare se desfasoara mult mai lent dect cele care deschid

    bariera de activare. Odata cu nchiderea barierei de inactivare Na+ nu mai poatepatrunde n celula si potentialul de membrana ncepe sa revina spre valoarea derepaus. Redeschiderea barierei interne de inactivare are loc numai n momentul ncare potentialul de membrana atinge valoarea de repaus.

    Canalele de K+ nu prezinta ncarcatura electrica negativa. In absenta sarcinilor

    negative lipseste forta electrostatica care atrage ionii pozitivi n canal. Formahidratata a K+ are dimensiuni mult mai mici dect forma hidratata a Na+, de aceeaionii hidratati de K+ pot trece cu usurinta prin canal pe cnd cei de Na+ suntrespinsi.

    Pe partea intracelulara a canalului de K exista o singura bariera, nchisa n perioadapotentialului de repaus. Membrana celulara, contine nsa n repaus un numar deaproximativ 9 ori mai multe canale pentru K+deschise fata de cele pentru Na+, ceeace nseamna o conductanta de 9 ori mai mare pentru K+ n comparatie cu Na+.

    Depolarizarea celulei determina o modificare conformationala lenta a barierei, cudeschiderea ei si difuzarea K+spre exterior. Din cauza ncetinelii cu care sedeschide canalul de K+ deblocarea lui are loc n acelasi timp cu inactivareacanalelor de Na+, ceea ce accelereaza procesul de repolarizare.

    La sfrsitul perioadei de repolarizare numarul canalelor de K+ deschise este de 15ori mai mare dect a canalelor de Na+ deschise.

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    18/52

    Prin urmare, n cinetica fluxurilor ionice prin canalele membranale trebuie sa setina cont de faptul ca fiecare canal odata activat ramne deschis un anumit intervalde timp dupa care se nchide automat. Aceasta constanta de inactivare estecaracteristica fiecarui tip de canal.

    Ionii de Ca++ participa la mecanismul de activare a canalelor de Na+ voltaj-dependente. Reducerea concentratiei Ca++ n mediul extracelular scade pragul dedeclansare al activarii canalului, n timp ce crestere concentratiei Ca ++ tinde sastabilizeze canalul. Absenta Ca++duce la o crestere semnificativa a conductantei

    Na+, deci la o crestere a excitabilitatii celulei.

    Marirea permeabilitatii pentru Na+ se produce numai la acei stimuli care diminuanegativitatea potentialului de repaus cu 15 mV, de la -70 la -55 mV. Stimuliisubliminali determina deschiderea unui numar restrns de bariere de activare a

    canalelor de Na+

    si membrana ncepe sa se depolarizeze. In aceasta situatiemembrana neuronala este facilitata, adica sensibilizata la actiunea unui alt stimulsubliminal.

    Stimularea subliminala care nu e n masura sa provoace un flux important deNa+ duce la modificari de potential cu caracter local. In timpul raspunsului localpermeabilitatea pentru Na+ creste usor, nsa efluxul de K+ poate restabilipotentialul la valoarea sa de repaus.

    Raspunsul local nu este maximal, ci creste n amplitudine proportional cu

    intensitatea stimulului pna la valoarea prag a stimulului, cnd apare potentialul devrf. Acest potential are valoarea ntre 15-35 mV. Actiunea mai multor stimulisubliminali succesivi fie temporari, fie spatiali se pot suma si sa dea nastere la

    potentialul de vrf. Aceste potentiale locale au darul sa faciliteze membrananeuronului. Potentialul de receptor si potentialele postsinaptice fac parte dinaceasta categorie de potentiale.

    Trecerea Na+ prin membrana celulara n timpul potentialului de vrf se face pasiv,fiind dependenta exclusiv de gradientul de concentratie. De aceea genezaimpulsurilor nervosase nu este subordonata proceselor metabolice si nu esteconsumatoare de energie.

    Restabilirea potentialului de repaus are loc prin limitarea influxului de Na+ sicresterea permeabilitatii pentru K+.

    Ionul de potasiu abandonnd lichidul intracelular restabileste echilibrul electric.Iesirea K+ nu reuseste sa readuca imediat potentialul la valoarea de repaus. Ca

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    19/52

    urmare, dupa potentialul de vrf urmeaza faza de postpolarizare sau postpotentialnegativ. In perioada potentialului de vrf, depolarizarea se produce total, pe cnd la

    postpotentialul negativ, repolarizarea celulei nu se face deplin.

    Posthiperpolarizarea sau postpotentialul pozitiv se caracterizeaza prin acumulareade Na+ si K+ la exterior si cresterea numarului de sarcini negative n interior. Fazade posthiperpolarizare se explica prin interventia activa a pompelor de Na + si K+.Prin mpiedicarea transportului activ de ioni, are loc o disparitie a

    posthiperpolarizarii, desi potentialul si postdepolarizarea continua sa apara nca operioada de timp.

    Potentialul de actiune se supune legii "tot sau nimic", adica un stimul supraliminalindiferent de intensitate, nu poate depasi depolarizarea de 115 mV ( de la -70 mVla + 45 mV.

    1.4.1.3Variatiile excitabilitatii

    Aplicarea pe un nerv a unui stimul a carui intensitate creste progresiv si foarte lent,induce fenomenul de acomodare, descris anterior.

    Excitabilitatea se modifica paralel cu potentialul de actiune. In perioadapotentialului de vrf, membrana neuronului devine inexcitabila, deoarecemembrana celulei este depolarizata. Timpul n care celula nervoasa ramneinexcitabila reprezinta perioada refractara absoluta. Urmeaza o mica perioada

    refractara relativa, n care din cauza cresterii pragului de excitabilitate, numaistimuli destul de puternici reusesc sa declanseze excitatia, daca potentiale deactiune se produc acestea au amplitudine mai mica. Sfrsitul perioadei refractarerelative corespunde cu restabilirea amplitudinii normale a potentialului de actiune.Frecventa potentialelor de actiune generate de un tesut depinde de durata

    perioadelor refractare absolute. Perioada refractara absoluta dureaza 2 ms de ladeclansarea potentialului de actiune, ceea ce nseamna ca celula poate fi excitata cumaximum 500 stimuli / secunda. O reducere a excitabilitatii apare n faza

    posthiperpolarizarii sau postpotentialului pozitiv.

    In cursul stimularii nervului cu un curent electric continuu la stabilirea circuitului,excitatia porneste de la catod, care aduce sarcini negative n plus si favorizeazadepolarizarea membranei. La ntreruperea circuitului, excitatia porneste de la anodunde se creaza un dezechilibru electric mai puternic, care influenteaza tesutul.Trecerea nentrerupta a curentului continuu cu valoare pna la 7 mV printr-un nervmodifica excitabilitatea n apropierea polului pozitiv si negativ, fenomen numitelectrotonus. Sub actiunea curentului electric continuu, excitabilitatea nervului n

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    20/52

    jurul catodului se mareste, fenomen cunoscut sub numele de catelectrotonus. Inapropierea polului pozitiv excitabilitatea diminua (necesitnd un stimul excitant deintensitate mai mare), modificare denumita anelectrotonus.

    Excitabilitatea variaza si n functie de frecventa stimulilor. Tesuturile vii transmitimpulsuri cu o anumita frecventa. Majoritatea celulelor au capacitatea de a emitesau de a propaga impulsuri cu o frecventa de 500 impulsuri/s. Cnd stimululaplicat asupra tesutului viu depaseste posibilitatea lui de a genera sau transmiteimpulsuri, excitatia nu se mai produce. Numarul mare de stimuli ce pot fi generatisau propagati de un tesut viu n unitatea de timp poarta numele de mobilitatefunctionala sau labilitate functionala. Un stimul care depaseste mobilitateafunctionala, nu produce excitatie ci o stare numita parabioza. Curentii de naltfrecventa sunt utilizati n fizioterapie fara a produce excitatii, deoarece estedepasita mobilitatea functionala a tesuturilor.

    1.4.1.4Masurarea excitabilitatii tesuturilor

    Pentru masurarea excitabilitatii tesuturilor n medicina se foloseste curentulelectric. Pentru masurarea excitabilitatii unui nerv sau muschi se recurge la

    procedee conventionale. Se practica stimularea prin nchiderea unui curentcontinuu sau prin aplicarea unui stimul rectangular. Se stabileste n mV sau nmA, valoarea curentului n masura sa produca ntr-o perioada minima de timpaceleasi efecte ca si un curent de aceiasi intensitate, actionnd nedefinit. Durataminima a unui curent de o anumita intensitate necesar pentru producerea excitatiei

    a fost numit de Gildemeister timp util si depinde de intensitatea curentului deexcitatie. Cu ct intensitatea curentului de excitatie este mai mare cu att timpuleste mai redus. n cazul n care nscriem ntr-un sistem de coordonate raportul ntretimpul n ms si intensitatea curentului n mV apare o curba de forma unei hiperbolecunoscuta sub numele de curba timp-intensitate (sau tensiune) care reflectaexcitabilitatea unui tesut. Ca indicatori de masurare a excitabilitatii se utilizeazaurmatorii parametri:

    Intensitatea minima a curentului, capabil sa produca excitatia ntr-un timpnedefinit se numeste reobaza.

    Timpul n ms n care un curent rectangular de o reobaza produce excitatiapoarta denumirea de timp util principal.

    Cronaxia reprezinta timpul n care un curent de doua reobaze produceexcitatia. Acest parametru a fost introdus de Lapique n 1903. Determinareacronaxiei constituie metoda de electie pentru stabilirea excitabilitatii relative a

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    21/52

    tesuturilor excitabile. De exemplu cronaxia unei fibre mielinice groase A este de0,1-0,2 ms; fibrele nervoase mielinizate subtiri au valori de 0,3 ms; fibreleamielinice 0,5 ms; fibrele musculaturii striate de la 0,25 la 1,0 ms; fibrelemiocardice de la 1,0 la 3,0 ms; fibrele netede pna la 20 ms.

    Cronaxia este invers proportionala cu excitabilitatea. Cu aceasta metoda se poateexplora tulburarile transmiterii neuromusculare. In acest sens se masoara cu unelectrod ac introdus n muschi, cronaxia la stimularea muschiului respectiv. Dacatransmiterea neuronala este normala, valoarea cronaxiei masurate transcutan estecea a fibrei mielinice groase. In cazul alterarii inervatiei motorii a muschiului striatse obtin valori mai lungi ale cronaxiei peste 1 ms pna la 100 ms.

    1.4.2 Conductibilitatea

    Conductibilitatea este proprietatea neuronului de a transmite impulsuri.Propagarea impulsurilor se face diferit n fibrele amielinice si mielinice.

    1.4.2.1Conductibilitatea n fibrele amielinice

    In fibrele amielinice, excitatia se transmite din aproape n aproape, prin curentiHermann, care se raspndesc att la suprafata ct si n interiorul fibrei nervoase. Oscadere a potentialului de repaus cu 20 mV determina propagarea excitatiei nambele directii. Curentii locali, care se produc n interiorul zonei excitate,actioneaza asupra zonelor vecine, ntocmai ca si catodul, care a produs excitatia.

    Aceasta va produce o depolarizare n imediata vecinatate, care va progresa. Zonadepolarizata, datorita patrunderii inverse, din afara nauntru a curentului esterepolarizata n asa fel ca zona depolarizata avanseaza sub forma unei unde. Undade depolarizare se propaga astfel n ambele sensuri, plecnd de la catod. Viteza detransmitere a impulsurilor prin prelungirile amielinice variaza direct proportionalcu diametrul fibrei.

    1.4.2.2 Conducerea n fibrele mielinice

    Fibrele mielinice au o conductibilitate mai mare datorita prezentei tecii de mielina.

    Conducerea impulsului nervos prin fibrele mielinice se face saltator, de la ostrangulatie Ranvier, la alta. Fibra mielinica are membrana libera numai n zonanodulilor Ranvier. In regiunile internodale nu se produc scurgeri de curent prinmembrana, din cauza tecii de mielina, izolatoare, ce are o rezistenta electrica de500 ori mai mare. Depolarizarea din zona nodulului Ranvier se datoreaza

    patrunderii Na+ prin membrana nzestrata cu canale de Na+de cca 200 ori maimulte dect n membrana fibrelor amielinice. Fibrele amielinice sunt dotate cu 110

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    22/52

    canale de Na+/m2. Membrana pericarionului neuronilor mielinici contine ntre 50si 5 canale de Na+/m2, portiunea incipienta a axonului (conul axonal) ntre 350 si500/m2 membrana de la suprafata tecii de mielina are 25/m2, membranastrangulatiilor Ranvier ntre 2000 si 12000/m2 iar axonul terminal ntre 20 si 75canale de Na+/m2. Potentialul de actiune generat, se transmite fara ntrziere ca siun curent electric, de la nodul la nodul, att prin lichidul extracelular ct si prinaxoplasma. In zona nodulilor are loc o ntrziere a conducerii din cauza ca

    potentialul de actiune trebuie sa atinga un anumit prag, pentru a provocaexcitatia. Dar, variatia potentialului este suficient de mare pentru a depolariza sistrangulatiile urmatoare. Deci, transmiterea saltatorie are un grad de siguranta chiardaca sunt excluse multe strangulatii Ranvier, producnd transmiterea potentialuluide-a lungul ntregii fibre.

    Avantajul conducerii saltatorii consta n: 1) transmiterea mai rapida a influxului

    nervos de cca de 50 ori mai iute dect cea mai rapida fibra amielinica; 2) consumulmai redus de energie, ntruct se depolarizeaza numai zona restrnsa a strangulatieiRanvier si 3) pierderile de ioni sunt de cteva sute de ori mai mici.

    1.4.2.3 Legile conductibilitatii

    Legile care guverneaza conducerea influxului nervos sunt:

    a) Legea integritatii neuronului. Neuronul distrus chiar partial nu conduceexcitatia.

    b)Legea conducerii izolate. Excitatia transmisa de o fibra nu trece n fibraalaturata.

    c)Legea conducerii indiferente. Impulsurile se transmit prin neuroni siprelungirile sale n ambele directii.

    d)Legea conducerii nedecrementiale. Transmiterea influxului nervos se facefara scaderea amplitudinii potentialului de actiune pe tot parcursul fibrei nervoase,deoarece intervin procesele biologice n mecanismele conductibilitatii.

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    23/52

    1.4.2.4 Clasificarea fibrelor nervoase n functie de viteza de conducere

    nregistrnd potentialul de actiune ntr-un nerv mixt (de ex. sciatic) la distantafata de locul de stimulare, se obtine un potential de actiune compus, avnd maimulte deflexiuni care se nscriu sub forma electronervogramei. Deflexiunile sedatoreaza conducerii impulsurilor cu viteza inegala prin fibrele ce alcatuiescnervul. In functie de structura, fibrele se mpart n: fibre mielinice A si B si fibreamielinice C (vezi tabelul de mai jos).

    Tipul de fibra Diametrul(m)

    Viteza (m/s) Functia fibrei

    Mielinica A 10 - 20 60 - 120Motoneuronii

    Proprioreceptorii

    Mielinica A 7 (sapte) - 15 40 - 90 Exteroreceptorii tactili

    si presoreceptoriiMielinica A 4 - 8 30 - 40 Motoneuronii

    Mielinica A 2,5 - 5 15 - 25Receptorii durerosi

    TermoreceptoriiMielinica B 1 - 3 3 - 14 Fibre vegetative preganglionare

    Amielinica C sub 1 0,5 - 2

    Raspuns reflex dureros

    Fibre vegetativepostganglionare

    Fibrele A la rndul lor, n raport de grosime se clasifica n fibre alfa, beta,gama si delta. Diametrul lor variaza de la 1 la 20 mm, iar viteza de conducere ntre5 m/s si 120 m/s (alfa = F 10-20 mm ; 60-120 m/s; beta = F 7-15 mm, 40-90 m/s;gama = F 4-8 mm, 30-40 m/s; delta = F 2,5 - 5 mm, 15-25 m/s. Astfel de fibre suntatasate motoneuronilor si proprioceptorilor.

    Tipul B cu diametrul de 1-3 mm si viteza de conducere de 3-14 m/s sunt fibrepreganglionare vegetative.

    Fibrele C, amielinice cu diametrul sub 1 mm cu viteza de conducere de 0,5-2m/s, formeaza fibrele postganglionare vegetative si nervii senzitivi ce conducdurerea.

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    24/52

    1.4.3 Degenerarea si regenerarea neuronala1.4.3.1Degenerarea neuronala

    Lezarea axonilor prin zdrobire, sectionare, anoxie, injectare de substantetoxice si altele, produce doua tipuri de degenerare neuronala: o degenerare asegmentului distal denumita degenerare anterograda si una a segmentului proximaldenumita degenerare retrograda.

    Degenerarea anterograda a fost studiata de A.V.Waller n 1850 si de aceeapoarta numele si de degenerare sau degenerescenta walleriana. Ea apare la scurtinterval de la producerea leziunii si se datoreaza n principal separarii segmentuluidistal al axonului de corpul celular care reprezinta centrul metabolic al neuronului.Aceasta degenerare ncepe la 24 ore de la sectionare si este urmata de o serie demodificari structurale, histologice si chimice, care se petrec de-a lungul ntregii

    portiuni distale. La nceput apare o umflare, o tumefiere a acestei portiuni, iarncepnd cu aproximativ a 5-a zi detasarea n fragmente a portiunii distale. Teacade mielina se fragmenteaza. Acest proces este urmat de o invazie a macrofagelor lalocul leziuni si fagocitarea fragmentelor. Intre ziua a 8-a si a 32-a teaca de mielinadispare complet. La locul leziunii ramn celule Schwann care se diferentiaza ncelule alungite. Aceste celule cresc n toate directiile de la capatul distal al nervuluisectionat. Acest proces se produce cu o viteza de aproximativ 1 mm/zi. Spatiuldintre capetele nervului sectionat daca nu depasesc 3 mm este umplut complet cucelule Schwann. Din acest motiv procesul este favorizat daca capetele sectionatesunt suturate prin procedeul de neurorafie.

    n portiunea proximala prima reactie la sectionarea axonului este degenerareaportiunii axonice adiacente sectiunii, de obicei pna la prima stangulatie Ranviersau la a 2-a strangulatie. Adesea n aproximativ 48 de ore de la sectionare aparmodificari si la nivelul corpului celular dar mai putin intense si mai variabile dect

    primele. Aceasta constituie degenerescenta retrograda. Aceste modificari pot fi dedoua tipuri: degenerative sau regenerative. Modificarile degenerative timpurii alecorpului celular al unui nerv sectionat sunt de prost augur, semnalndu-ne moartea

    posibila a neuronului. Aceste modificari sunt traduse prin dezintegrari si

    pulverizari ale corpusculilor Nissl (fenomenul de cromatolza sau tigroliza), caredispar complet n 15-20 zile de la leziune.

    n acest timp corpul celular se tumefiaza, devine rotund si se producedisparitia si a celorlalte organite celulare (aparatul Golgi, mitocondrii). Gradul decromatoliza depinde de varietatea neuronilor afectati, de natura si de distantasectiunii fata de corpii celulari. Modificarile regenerative timpurii indica faptul ca

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    25/52

    corpul celular este implicat ntr-o sinteza masiva de proteine necesare pentrunlocuirea portiunii degenerate a axonului. "Reparatiile" celulare ncep la cca 20 dezile dupa sectionare si devin complete dupa 80 de zile. Corpusculii Nissl siaparatul Golgi se refac treptat iar celula capata forma si dimensiunile normale.Aceasta refacere celulara nu garanteaza nsa si o supravietuire de lunga durata aneuronului lezat. Daca un neuron regenerat nu reuseste sa stabileasca contactesinaptice cu o celula tinta potrivita, el poate muri.

    Daca axonii lezati se afla n SNC celulele gliale specializate, si n primul rndmicroglia, dar si astroglia, prolifereaza si absorb prin fagocitoza resturile celulare.De aceea aceste tipuri de celule gliale se mai numesc si fagocite. Astrocitelefibroase vor forma tesutul cicatricial.

    1.4.3.2 Degenerarea transneurala.

    n general degenerescenta se opreste la nivelul sinapselor. Dar n anumite situatiiea se exercita si transneural. De exemplu degenerarea nervului optic sectionat setransmite transsinaptic si n neuronii ganglionului geniculat lateral si chiar maideparte. La fel dupa sectionarea radacinilor medulare posterioare aparedegenerescenta neuronilor din coarnele anterioare.

    1.4.3.3 Regenerarea neuronala

    Regenerarea neuronala reflecta de fapt fenomenele de neuroplasticitate. Se

    face pe seama celulelor Schwann care-si prelungesc citoplasma sub forma demuguri care dau nastere la 50-100 prelungiri. Procesul ncepe la 2-3 saptamni dela sectionarea axonului. Din cele 50-100 ramuri nmugurite abia una patrunde nteaca endoneurala formata de teaca Schwann golita. Acest lucru este deci posibildaca exista o solutie de continuitate la distanta de cel putin 3 min. ntre capetelesectiunii si de aici necesitatea apropierii acestor capete prin procedeul deneurorefie. Rata zilnica de crestere este de 0,25 mm n jurul leziunii si de 4 mm/zin segmentul distal. Cresterea fibrelor nervoase se face deci foarte lent, regenerareanervului necesitnd perioade de unul sau mai multi ani. Daca spatiul care separacele doua fragmente sectionate este mai mare de 3 mm si este ocupat de tesutcicatricial ce creiaza un obstacol pentru fibrele care nmuguresc, acestea sencolacesc si formeaza o structura tumorala numita neurom. Durerile fantomaticece le semnaleaza unii bolnavi dupa amputatii sunt cauzate de aparitia acesteiformatiuni tumorale.

    n procesul regenerarii pot survenii unele complicatii. Este posibil ca unnumar de fibre sa creasca n teaca altui nerv dect cel original sau ca fibrele unui

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    26/52

    nerv senzitiv sa creasca n segmentul distal al unui nerv motor, sau invers. Astfelse descrie regenerarea aberanta a nervului facial, cnd unele fibre pot lua directiaspre ganglionul sfenopalatin si glanda lacrimala. La astfel de persoane aparesindromul "lacrimilor de crocodil", caracterizat prin hiperlacrimatie n timpulmasticatiei.

    Axonii sanatosi din apropierea unei fibre sectionate pot raspunde uneori ladegenerarea acestora prin dezvoltarea unor muguri adiacenti colaterali careinerveaza zonele sinaptice abandonate de axonii degenerati. Aceste ramuricolaterale pot avea origine din terminatiile axonice sau din colateralele pornind dela nivelul strangulatiilor Ranvier.

    nainte vreme se credea ca aceasta nmugurire colaterala ar fi determinata desubstante chimice eliminate de axonii degenerati, dar cercetarile recente au aratat

    ca ele sunt determinate de anumiti factori eliberati de tesuturile tinta. De exemplunmugurirea colaterala poate fi indusa n neuronii motori prin simpla pastrare amuschiului tinta ntr-o stare de inactivitate, si absenta daca acest muschi estestimulat electric.

    Cresterea axonilor este determinata n mare masura de interactiunea ntreaxonii care cresc n mediul tisular n care se dezvolta. La capatul axonului exista ostructura numit conul de crestere a axonului. Axonul se strecoara prin tesuturi princonul sau de crestere. Penetrarea conului de crestere se numeste filopodie. Conurilede crestere contin actina, care determina extensii si retractii citoplasmatice cu un

    ritm de 6-10 m/min. Noile structuri formate inclusiv microtubulii sineurofilamentele sunt aduse printr-un transport axoplasmatic din portiunea

    proximala a axonului. Directia de crestere a axonului este dictata n parte demoleculele de adeziune celulara, glicoproteine membranare care accelereaza

    procesul de comunicare intercelulara.

    Regenerarea nervilor este un proces care se realizeaza deosebit de greu lavertebratele superioare si la om, comparativ cu vertebratele inferioare si lanevertebrate, la care acest proces se realizeaza deosebit de usor. Daca factorii care

    promoveaza regenerarea precisa la vertebratele inferioare ar putea fi identificati siapoi aplicati n cazul regenerarii nervoase la om, acest lucru ar putea face posibilarecuperarea unor leziuni cerebrale.

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    27/52

    1.4.4 Neurotransplantarea

    S-a pus problema daca sistemul nervos poate fi transplantat si daca acest tesutpoate nlocui zonele lezate din SNC si sistemul nervos periferic.

    In anul 1971 a nceput era moderna a neurotransplantarii printr-un studiu carea adus dovezi indubitabile privind supravietuirea tesutului neuronal transplantat ncreierul unei gazde. Acesti neuroni transplantati aveau ADN-ul nuclear marcat n

    prealabil cu timidina radioactiva. Era vorba de o portiune din cerebelul unorsobolani tineri n vrsta de 7 zile. Dupa doua saptamni examenulantoradiografic indica faptul ca cei mai multi din neuronii transplantatisupravietuiau.

    Cercetari ulterioare au aratat ca eliminarea transplantului n SNC este rara

    ntre membrii aceleasi specii, n special daca tesutul este preluat de la donatori nounascuti sau embrioni. Zonele optime pentru neurotransplant sunt acele zoneputernic vascularizate si care au un suficient spatiu de crestere.

    Un implant va dezvolta o structura normala spre proiectiile sale neuronaledoar daca este implantat ntr-o zona corespunzatoare. In aceasta situatie, neuroniitransplantati se dezvolta la fel ca si n organismul donatorului. De exemplu cnd

    precursorul embrionar al retinei este transplantat la sobolani nou nascuti n cortexulnevizual sau cerebel, care n mod normal nu primesc informatii de la retina, acestianu supravietuiesc.

    Aceste cercetari de pionierat privind neurotransplantarea au fost motivate de ideeaca ele ar putea dovedi posibilitatea de realizare a unor procedee utilizate n terapiaunor leziuni nervoase.

    Eforturile pentru a promova regenerarea n SNC s-au focalizat pe ntrebareade ce neuronii sistemul nervos periferic regenereaza, pe cnd cei ai SNC nurealizeaza aceasta regenerare? Cercetarile au dovedit ca neuronii SNC aucapacitatea de a regenera n cazul n care sunt implantati n structurile sistemuluinervos periferic. Astfel, neuronii periferici senzitivi regenereaza normal de-a

    lungul radacinilor medulare posterioare pna ajung n maduva spinarii, la nivelulcareia regenerarea se opreste. S-a pus problema ca la nivelul SNC exista ceva carempiedica regenerarea. Au fost discutate doua posibilitati: Una este ca tesutulfibros al astrogliei care prolifereaza n zona lezata a SNC ar mpiedica proliferarea.Dar s-a constatat ca eliminarea acestui tesut cicatricial nu a creat posibilitatearegenerarii neuronilor n SNC. A doua posibilitate este ca n opozitie cu celuleleSchwann din sistemul nervos periferic, oligodendroglia, care asa cum am amintit

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    28/52

    are rolul de a mieliniza mai multi axoni din SNC. Acest proces s-a dovedit a fi unsubstrat fizic propice axonilor n vederea regenerarii lor.

    Cercetarile facute cu neuronii SNC care erau obligati sa nmugureasca si sa sedezvolte n conducte formate din celule Schwann, au ajuns la concluzia ca naceste conditii acesti neuroni pot regenera oprindu-si nsa procesul de regenerareodata ajunsi n zona SNC.

    O arie larga de preocupari privind neurotransplantul a constat n posibilitatilede tratare a afectiunilor cerebrale prin neurotansplantare, de nlocuire a tesutului

    bolnav lezat cu tesut sanatos. Aceasta abordare a fost utilizata n mai multe directii,dar cele mai mari progrese s-au obtinut n tratamentul bolii Parkinson. Boala estedata de degenerarea unei populatii de neuroni dopaminergici din substanta neagra atrunchiului cerebral si care se proiecteaza n zona neostriatului din nucleii bazali

    (este o boala degenerativa care se caracterizeaza printr-un comportament motoraberant).

    Precursorii celulelor eliberatoare de dopamina din subtanta neagra obtinute dela embrionii sobolanilor au fost transplantati n peretele ventriculului cerebral vis-a-vis de leziunile experimentale din substanta neagra care inducea simptomele

    bolii Parkinson sau ntr-o cavitate adiacenta creiata pe cale neurochirurgicala napropierea neostriatului. Numerosi axoni din implant au crescut ulterior nneostriat. Dupa sase luni de la neurotransplant se observa o mbunatatire acomportamentului motor afectat de leziunile din substanta neagra. Imbunatatirea

    comportamentului motor era direct proportionala cu numarul neuronilor regenerati.

    La bolnavii parkinsonieni s-a transplantat tesut dopaminergic dinmedulosuprarenala n zona ventriculilor laterali din apropierea neostriatului. Acest

    procedeu a dus la ameliorarea simptomelor bolii.

    Una din cele mai recente si mai spectaculoase strategii de cercetare ndomeniul neurotransplantarii preconizeaza grefa de celule provenite de la embrioniavortati a caror celule regenereaza prin colonizare tesuturile nervoase lezate saudistruse. Ca urmare, au fost initiate studii ce urmaresc, pe parcursul dezvoltariiembrionului evolutia sistemuli nervos, cautnd sa determine perioada optima

    pentru recoltarea celulelor n vederea neurotransplantarii si de aici interesul sidezvoltarea care a fost adusa cercetarilor privind embriogeneza si organogenezaSNC si sistemului nervos periferic. n aceasta etapa cercetarile se desfasoara nca

    pe animale de laborator.

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    29/52

    In prezent, se efectueaza experiente pe maimute mult mai apropiate structuralde om, iar primele rezultate sunt ncurajatoare. Transplantul de tesut nervos

    promite sa amelioreze sau chiar sa vindece, n viitor si alte boli provocate dedistructii aparute la nivelul creierului si SNP cum ar fi epilepsia, scleroza n placi,

    boala Altzheimeier.

    1.5 Arcul reflex

    Prin act reflex se ntelege reactia de raspund involuntara si inconstienta aorganismului, aparuta la aplicarea unui stimul asupra unei zone receptoare, cu

    participarea sistemului nervos. Reflexele secretorii si motorii gastrice si intestinale,reflexele respiratorii, circulatorii precum si reflexele motorii care mentin echilibrulsi postura se desfasoara fara un control constient. Atingerea cu degetul a uneisuprafete ascutite provoaca retractia minii nainte de aparitia durerii constiente,

    ceea ce demonstreaza caracterul involuntar al reflexului.

    Baza anatomica a actului reflex este arcul reflex, compus din cinci elemente:receptorul, calea aferenta, centrul reflex, calea eferenta si efectorul.

    Terminatiile nervoase libere sau specializate ndeplinesc rolul de receptori. Inalcatuirea cailor aferente intra fibre nervoase senzitive a caror neuroni de originesunt situati n ganglionii spinali sau n ganglionii nervilor cranieni. Este vorba dedentritele acestor neuroni.

    Centrii nervosi pot fi localizati n maduva spinarii sau n etajele supraiacente.Calea aferenta este constituita din fibre nervoase motorii somatice sau vegetative.

    Desi majoritatea celulelor din organism se comporta ca si efectori, tesuturilespecializate n raspunsuri efectoare sunt muschii si glandele.

    1.6 Receptorii

    Receptorii transforma diferitele forme ale variatiilor de energie din mediulnconjurator, n semnale nervoase. In receptori are loc n acelasi timp o codificare a

    informatiei.

    Din punct de vedere structura, receptorii sunt fie terminatii nervoase libere, fieformatiuni specializate. Clasificarea receptorilor a fost facuta pentru prima data deSherrington n 1906, n functie de localizarea lor: exteroreceptori si interoreceptori.Exteroreceptorii raspund la stimuli care iau nastere n afara organismului, iarinteroreceptorii la cei din interiorul lui.

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    30/52

    Exteroreceptorii la rndul lor sunt de doua feluri:

    a) Telereceptori (receptorii la distanta). Sursa de energie care excita asemeneareceptori este situata la distanta (de exemplu receptorii vizuali, auditivi).

    b) Receptorii de contact, vin n contact direct cu sursa de energie (de ex. receptoriitactili).

    Interoreceptorii, n functie de amplasarea lor se mpart n:

    a) Proprioreceptorii, raspnditi n muschi, tendoane, articulatii si aparatulvestibular.

    b) Visceroreceptorii, mprastiati difuz n organele interne.

    n ultima vreme se prefera o clasificare a receptorilor n functie de natura energieicare i influenteaza. Se disting astfel:

    1)Mecanoreceptorii cum ar fi: receptori tactili, auditivi (sensibili la vibratii),presoreceptorii, baroreceptorii din artere (zona sinusului carotidian); fusurileneuromusculare si corpusculii tendinosi Golgi.

    2) Termoreceptorii sensibili la radiatiile calorice: receptorii pentru cald si pentrurece.

    3) Receptorii electromagnetici excitati de radiatiile electromagnetice reprezentatide celulele cu conuri si bastonase din retina.

    4) Chemoreceptorii sensibili la modificarile chimice ale mediului intern:receptorii din muguri gustativi, receptorii epiteliului olfactiv, receptorii aortici sidin glomusul carotidian, sensibili la pO2 sanguin si a pCO2 sanguin, receptorisensibili la concentratia sanguina a glucozei, a acizilor aminati si a acizilor grasi,situati de asemenea n hipotalamus.

    5)

    Osmoreceptorii din nuclei anteriori ai hipotalamusului si

    6) Algoreceptorii sau nociceptorii impresionati de stimulii durerosi, reprezentatide fibrele nervoase libere.

    Metodele moderne de studiu al receptorilor constau n introducerea unormicroelectrozi fie n receptori, fie n nervii aferenti, cu nregistrarea potentialului

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    31/52

    de actiune. Primele determinari au fost facute n 1950 de Katz asupraproprioreceptorilor. Ulterior, astfel de cercetari s-au extins si asupra corpusculilortactili Vater-Pacini. Fibra nervoasa din corpusculul Vater-Pacini are dimensiunide 2m. Capatul distal al fibrei nervoase aferente din interiorul corpscului esteamielinic. nca din interiorul corpusculului, fibra nervoasa ncepe sa fie acoperitade teaca de mielina. Prima strangulatie Ranvier se afla n interiorul corpusculului,iar cea de a doua strangulatie, n apropierea punctului n care fibra nervoasa

    paraseste corpusculul.

    Microelectrozii introdusi n receptor, n portiunea de fibra nervoasa amielinicaau aratat ca sub influenta stimulului, n fibra nervoasa apare o modificare a

    potentialului de repaus proportionala cu intensitatea stimulului, care nu se supunelegii "tot sau nimic". Cu ct presiunea exercitata asupra receptorului creste, cu attse amplifica depolarizarea n corpusculul Vater-Pacini ajungnd pna la 100 mV.

    Variatia de potential electric aparuta n receptor sub actiunea stimulului poartadenumirea de potential receptor sau potential generator. Presiunea exercitataproduce o deformare a terminatiunii nervoase, cu deschiderea canalelor pentruNa+ si patrunderea Na+ n interiorul fibrei. Cu ct presiunea exercitata este maimare, cu att mai mult Na+ strabate membrana.

    Modificarile de potential din receptor ce ating valoarea de 10 mV sunttransmise de-a lungul fibrei. Transmiterea depinde de diferenta de potential dintre

    prima strangulatie Ranvier si receptor. Cnd se anesteziaza sau se comprima primastrangulatie Ranvier potentialul generator din receptor nu se transmite. Potentialul

    generator ce se transmite prin nerv, da nastere la potentialul de actiune saupotentialul propagat care ia nastere ntre prima si a doua strangulatie Ranvier.

    1.6.1 Codificarea informatiei la nivelul receptorului

    Pna acum am prezentat functia de traductor a receptorului, de transformare aenergiei din mediul nconjurator n semnal nervos. Un stimul fiziologic ceactioneaza asupra receptorilor este caracterizat prin urmatorii parametri: calitate,intensitate, extindere care reprezinta distributie spatiala si durata de timp, carereprezinta desfasurare temporala. Toti acesti parametri sunt codificati n semnalul

    pe care receptorul l transmite centrilor nervosi superiori.

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    32/52

    1.6.1.1 Codificarea calitatii stimulului

    Codificarea calitatii stimulului depinde n primul rnd de structura portiuniianeurale a receptorului. Fiecare tip de receptor raspunde la un anumit tip destimulare, sau cu alte cuvinte receptorii sunt celule specializate n perceperea uneiforme de energie, reactionnd slab sau deloc la alte forme.

    Forma de energie la care terminatia aferenta raspunde optimal n timpulfunctionarii normale poarta numele de stimul adecvat. In circumstante neobisnuite,terminatiile aferente descarca si la alte forme de energie. Senzatiile percepute suntnsa ntotdeauna cele ale stimulului adecvat pentru receptor, indiferent de forma deenergie care a initiat descarcarile de potentiale de actiune la nivelul terminatiilorsau de-a lungul caii aferente.

    1.6.1.2

    Codificarea intensitatii stimulului.Potentialele propagate n nervul aferent sunt cu att mai frecvente cu ct

    potentialul receptor este mai mare. Prin urmare, receptorul codifica informatia prinmodularea fecventei. Stimulii slabi dau nastere la impulsuri slabe n nervi, iarstimulii puternici, la impulsuri frecvente. Cresterea potentialului generator nuschimba amploarea potentialului de actiune din nerv ci doar frecventa lui.

    Sistemul nervos central interpreteaza intensitatea stimulului printr-ocodificare n frecventa, existnd un paralelism net ntre frecventa absoluta si

    intensitatea stimulului, exprimata n legea Weber-Fechner, care demonstreaza cafrecventa impulsurilor nervoase generata de un nerv senzitiv (F) este proportionalacu logaritmul intensitatii stimulului (IS):

    F = K log IS

    Constanta K este constanta de proportionalitate

    Raspunsul logaritmic al receptorilor la intensitatea stimulului confera acestorao scara foarte larga de sensibilitate si perceptivitate. Daca receptorii nu ar raspunde

    logaritmic, nu ar putea fi detectate dect modificarile mari ale intensitatiistimulului.

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    33/52

    Creierul nsa apreciaza de fapt intensitatea reala a stimulului (IR), senzatiaperceputa, nu n raport cu logaritmul stimulului, ci cu intensitatea stimulului (IS)ridicat la o putere constanta (A) nmultita cu constanta de proportionalitate (K).Acest fenomen este cunoscut n psihofiziologie sub numele de "legea puterii":

    IR = K.(IS)A

    Exponentul A si constanta K sunt diferite pentru fiecare tip de senzatie.

    Legea nu este valabila pentru toate tipurile de energie, lipsind corespondentantre stimuli si senzatie, mai ales la energiile foarte mici si foarte mari. La valorilemedii ale energiei stimulul creste n progresie geometrica, iar senzatia perceputa n

    progresie aritmetica.

    Se poate remarca o relatie liniara att cu intensitatea reala a stimulului ct sicu intensitatea actuala a stimulului. Stimulii de intensitate slaba si de intensitati

    prea puternice, a caror existenta, n genere iradiaza usor si se concentreaza greu seafla ntr-o relatie nonlineara cu sensibilitatea ceea ce observam la nceputul sisfrsitul curbei.

    Pe lnga frecventa potentialelor de actiune, intensitatea reala a stimulilor seapreciaza si dupa variatia numarului de receptori activati. In mod obisnuit stimuliiactiveaza mai intens un cmp receptor. In acest mod numarul total al impulsurilornervoase este de fapt suma frecventelor individuale, a mai multor receptori si a mai

    multor fibre nervoase aferente, realizndu-se o codificare spatiala a informatieiprimite de catre receptor.

    1.6.2 Adaptarea receptorilor

    Potentialele de actiune, potentialele propagate, din nervii conectati cureceptorul tactil Vater-Pacini apar n momentul comprimarii receptorului. Desicompresiunea se mentine, se constata ca potentialele de actiune se raresc si dupaun timp scurt dispar. Ele reapar odata cu nlaturarea compresiunii. Rarirea sidisparitia potentialelor de actiune din nervul aferent constituie fenomenul de

    adaptare. Receptorii care se adapteaza rapid se numesc receptori fazici.

    Exista nsa receptori care se adapteaza foarte ncet sau incomplet, numitireceptori tonici. Algoreceptorii, receptorii pentru frig, baroreceptorii, fusurileneuromusculare sunt receptori tonici ce informeaza n mod constant creierul asuprastarii organismului si asupra relatiilor sale cu mediul nconjurator.

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    34/52

    Senzatiile de durere si de rece sunt declansate de stimulii cu potential nociv.Daca algoreceptorii si receptorii pentru frig s-ar adapta rapid, si-ar pierde din rolullor fiziologic, de a dezvalui pericolul. Baroreceptorii sinocarotidieni sicardioaortici intervin n permanenta n reglarea presiunii arteriale, iar adaptarea lorar limita precizia cu care opereaza sistemul de reglare. Fusurile neuromusculare

    joaca un rol n adaptarea posturii de lunga durata.

    Fenomenul de adaptare nu corespunde cu oboseala receptorului, ntructstimularea lui mai intensa da nastere la o noua reactie de raspuns. In cursuladaptarii s-a modificat pragul de excitabilitate a receptorului fata de stimul.Fenomenul de adaptare este important n fiziologie, deoarece da posibilitateareceptorilor sa detecteze noi modificari de energie din mediul nconjurator.Receptorii sunt prin urmare, influentati numai de variatiile bruste de energie.Energia de aceeasi intensitate, aplicata timp ndelungat, nu are nici o valoare

    informationala.

    Adaptarea corpusculilor Vater-Pacini au loc n primul rnd deoarece lameleconjunctive concentrice ale corpusculului ramn deformate n zona de maxima

    presiune, nsa se extind rapid n partea opusa. Ca urmare, dispare distorsiuneaterminatiei nervoase centrale. Dupa ndepartarea lamelor conjunctive alecorpusculului prin procedee de microdisectie, la compresiunea directa a terminatieinervoase apare o adaptare lenta a receptorului, adica receptorul din fazic, devinetonic.

    Receptorii fazici si tonici se deosebesc prin capacitatea lor de codificaretemporara a stimulilor. O prima modalitate este cea n care receptorul descarca tottimpul ct actioneaza excitantul, cazul receptorilor tonici si deci durata semnalizatade receptor coincide cu durata actiunii excitantului.

    Alta modalitate a codificarii temporale este realizata mai ales de receptoriifazici de diverse tipuri, care semnalizeaza nceputul actiunii excitantului (celulereceptoare tip "ON"), sfrsitul (celule receptoare tip "OFF") sau nceputul sisfrsitul actiunii excitantului (receptor tip "ON-OFF"). In general, acesti receptorisemnaleaza variatia intensitatii stimulului (ex. celulele receptoare din retina).

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    35/52

    1.7 Sinapsa

    Impulsurile nervoase sunt transmise de la un neuron la altul prin jonctiunifunctionale interneuronale denumite sinapse. Deci sinapsa este regiunea decomunicare neuro-neuronala sau neuro-efectoare (muschi sau glande). La nivelulacestei portiuni exista diferentieri morfofunctionale ce determina excitatia sauinhibitia elementului postsinaptic, atunci cnd neuronul presinaptic intra nactivitate. Transmiterea impulsului nervos de la zona presinaptica la cea

    postsinaptica nu este o simpla saritura de potential de actiune, ci un proces multmai complex, datorat faptului ca membrana postsinaptica este inescitabila electric.

    In afara functiei sale n transmiterea excitatiei sau inhibitiei de la un neuron laaltul, sinapsa este si o zona de comunicare intercelular prin care o celula siexercita influentele trofice asupra celeilalte.

    Sherrington n 1897 a denumit acest loc de contact ntre doi neuroni sinapsa.Ramon y Cajal la nceputul secolului a adus argumente morfologice siexperimentale pentru ntreruperea continuitatii sistem nervos la nivelul jonctiuniiinterneuronale. Otto Loewi n 1921, a dovedit pentru prima data existentamediatorilor chimici responsabili de transmiterea impulsului nervos la nivelulsinapsei. n anul 1954 G.E. Palade a studiat ultrastructura sinaptica cu ajutorulmicroscopului electronic lamurind definitiv elementele ultrastructurale alesinapsei.

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    36/52

    1.7.1 Clasificarea sinapselor

    Din punct de vedere al modalitatii de transmitere a impulsului nervos,sinapsele se clasifica n:

    - sinapse chimice, la care efectul asupra zonei postsinaptice se exercita prinproducerea unei neurosecretii de catre zona presinaptica. Aceste sinapse predominala mamifere si la om.

    - sinapse electrice, asemanatoare morfologic cu cele chimice, dar la nivelul lortransmiterea impulsului nervos presinaptic asupra zonei postsinaptice se face

    printr-un curent de actiune. In general, aceste sinapse au spatiu mai ngust dectprimele (aproximativ 2 nm) fata de 20-30 nm ct au sinapsele chimice. Sinapseleelectrice se descriu mai ales la nevertebrate iar la om sunt discutabile. Ele formeaza

    jonctiuni lacunare sau "gap junctions", care se caracterizeaza prin existenta unorpunti de joasa rezistenta ionica, prin care ionii trec usor dintr-o celula n alta. Lamamifere, ele au fost descrise doar n sinapsele din nucleul vestibular.

    Din punct de vedere al naturii neurotransmitatorului chimic s-au descrissinapse colinergice (acetilcolina), adrenergice (noradrenalina), dopaminergice(DOPA-mina), serotoninergice, gabaergice etc.

    Din punct de vedere functional se deosebesc sinapse excitatorii sau inhibitorii.

    Din punct de vedere structural (ultrastructural) s-au descris trei tipuri desinapse:

    - tipul I, sinapse axo-dendritice, excitatorii cu o fanta sinaptica mai lunga 30nm, cu o membrana presinaptica ngrosata si vezicule presinaptice sferice.

    - tipul II, sinapse axo-somatice cu o fanta sinaptica mai ngusta (20 nm) cu omembrana presinaptica mai subtire, veziculele sinaptice sunt turtite sau alungite.

    - tipul III de sinapse sunt cele cu spatiu sinaptic ngustat de 2 nm. Din acest

    tip fac parte sinapsele electrice.

    Se descriu apoi n afara de sinapsele axo-dendritice si axo-somatice, sinapseaxo-axonice, dendro-dendritice, somato-somatice si chiar dendro-somatice.Examinarile ultrastructurale au relevat existenta unor variate tipuri de sinapse lanivelul SNC si periferic. Un neuron poate primi fibre presinaptice de la multi altineuroni prin convergenta si la rndul sau poate trimite fibre la mai multi neuroni

  • 7/30/2019 FIZIOLOGIA NEURONULUI

    37/52

    prin divergenta. Foarte rar se ntlnesc neuroni n raport de 1 la 1. Cele mai multelegaturi sinaptice sunt de ordinul sutelor sau mai frecvent de ordinul miilor. Acesterapoarte determina securitatea sinaptica n interiorul sistemului nervos.

    Neuroplasticitatea structurala manifestata din viata embrionara se mentine asa cumam vazut si n perioada adulta.

    1.7.2 Neuroplasticitatea sinaptica

    Sinapsele nu sunt formatiuni statice, rigide, ci prezinta o mare plasticitate,care consta n capacitatea de a-si modifica permanent functionalitatea, de a finlocuite, de a spori sau de a se reduce ca numar n functie de statusul functional.Aceasta plasticitate apare mai pregnant n cursul dezvoltarii organismului, dar eaeste prezenta si la adult. Aceasta proprietate are rolul de primenire necesara n

    anumite conditii. Lezarea sau distrugerea sinapsei, duce la refacerea acesteia naproximativ 60 de zile. Primenirea la adult este un proces de remodelarefunctionala. Aceasta nlocuire si remodelare functionala la adult se petrece n cca.35-40 de zile. Acest proces se realizeaza att datorita uzurii functionale, care ncazul sinapselor se realizeaza relativ rapid din cauza suprasolicitarilor, ct siadaptarea permanenta a acestora la solicitarile mereu crescnde. S-a constatat casporirea complexitatii mediului ambiant duce la cresterea cu peste 10% anumarului crestelor sau sporilor dendritici. Se pot evidentia trei directii sub care

    putem privii plasticitatea sinaps