MICROSTRUCTURA SN

MICROSTRUCTURA SN Tesutul nervos este alcatuit din doua tipuri de celule specifice:

-neuron (celula nervoasa) cu rol in captarea, transportarea si transmitera informatiei de-a lungul corpului catre creier

- celule gliale: cu diverse funcii; cea mai importanta cea de sustinere a neuronilor. Ele nu transmit impulsuri nervoase

A. NEURONUL:

este o celula specializata in receptionarea, conducerea si transmiterea informatiei

este unitatea celulara elementara, embriologica, anatomica, functionala si metabolica a SN

neuronii se hranesc cu glucoza, in prezenta obligatorie a oxigenului orice modificare a metabolismului glucidic (neuropatia diabetica, neuropatia secundara cirozei hepatice, neuropatia datorata insuficientei renale) sau a nivelului de oxigen (traumatisme, asfixii vezi cele sexuale) antreneaza modificari pina la distrugere a neuronului in corpul sau celular au loc procese de analiza si sinteza a informatiei operatii de comparatie, discriminare si clasificare, specifice specializarii functionale a respectivului neuronALCATUIRE

Ca orice alta celula, neuronul este alcatuit din membrana, citoplasma si nucleu. Membrana neuronului este o structur celular ce delimiteaz i compartimenteaz coninutul celular.Ea constituie o barier selectiv pentru pasajul moleculelor i ionilor spre si dinspre celula, fiind caracterizata printr-o permeabilitate selectiva.

Membrana celular este format din lipide si proteine. Elementul structural fundamental este dublul strat lipidic, care se comport ca o barier impenetrabil pentru majoritatea moleculelor aqua-solubile. Colesterolul confer membranei rigiditate.

Proteinele membranare, asociate dublului strat lipidic, asigura funcionalitatea membranei. Ele sint implicate in multiple procese, printre care:

transportul molecular i ionic transmembranar prin intermediul pompelor ionice si a difuziei facilitate

imunitatea celular;

Transportul diferitelor substante prin membrana celulara se poate realiza si dup gradientul de concentraie din regiunea unde concentraia substantelor este mai mare n regiunea unde concentraia lor este mai mic (difuzie pasiva).Proprietatile membranei neuronale fac posibila aparitia potentialului electric (impuls nervos, influx nervos), conducerea si transmiterea lui.

Citoplasma neuronului: este de consistenta gelatinoasa

la acest nivel functioneaza o serie de microaparate: aparatul Golgi (cu rol in secretia de neurotransmitatori-mediatori chimici) ; reticulul endoplasmatic rugos (cu rol in gestiunea ionilor de calciu Ca 2+) ; mitocondrii (cu rol in producerea energiei necesare functionarii celulei - acestea se gasesc foarte multe si la nivelul butonilor terminali,unde intervin in sinteza si distrugerea nerurotransmitatorilor-mediatorilor chimici) ; ribozomi (cu rol in producerea sinteza - de proteine) ; microfilamente si neurofilamente (care formeaza citoscheletul si au rol in pastrarea formei celulei) ; microtubuli (cu rol in tranportarea rapida a proteinelor si veziculelor de neurotransmitator)Nucleul neuronului :

de obicei este unic si este inconjurat de o membrana proprie, dar comunica cu corpul celular prin porii acesteia

contine: material genetic (ADN si ARN)

La nivelul neuronului descriem doua portiuni distincte: corpul celular si axonul.Corpul celular: la acest nivel se gaseste nucleul neuronului, iar membrana neuronala poarta numele de neurilema

corpul celular are un numar de prelungiri scurte si multiple, numite dendriteDendritele vin in contact cu terminatiunile presinaptice ale altui neuron si astfel sint stimulate, ducind la aparitia impulsului nervos, care va fi intotdeauna transmis intr-o singura directie, si anume de-a lungul axonului

prinicipala lor functie este receptia impulsului nervos de la alt neuron

Axonul:

este prelungirea unica si lunga a neuronului, care asigura transmiterea de-a lungul lui a impulsului nervos, catre un alt neuron sau catre un efector (muschi sau glanda), provocind la acest nivel fie o contractie musculara, fie o secretie glandulara la acest nivel membrana neuronului poarta numele de axolema, iar citoplasma, de axoplasma axonul nu produce substante nutritive acestea sint produse exclusiv in corpul celular si transportate prin citoplasma la nivelul axonului, pe care il hranesc

axolema poate fi acoperita sau nu de teaca de mielina axonul poate fi mielinizat sau nemielinizat. Mielina are ca rol de a izola axonul (astfel se pastreaza impulsul nervos in axon) si de a mari viteza de transmitere a impulsului nervos. Teaca de mielina prezinta din loc in loc strangulatii (noduri Ranvier), care fac posibil ca impulsul nervos sa sara din nod in nod si nu sa mearga din aproape in aproape, marind astfel viteaza de tranmitere a acestuia. Teaca de mielina incepe sa se formeze in a 2-a luna de viata, proces ce continua pina in jurul virstei de 2 ani. Peste teaca de mielina exista teaca Schwann (formata din celule gliale) si teaca Henle (formata din celule conjunctive). axonul se termina la capatul sau distal cu ramuri fine numite terminatiuni sinaptice, care au la capatul lor niste umflaturi (butoni terminali sau butoni sinaptici)

la nivelul acestor terminatiuni are loc tranmiterea informatiei catre dendritele unui alt neuronFUNCTIONAL:

Din punct de vedere functional, descriem la nivelul neuronului trei regiuni:

regiunea receptoare, recepioneaz i proceseaz informaia, fiind format din dendrite i soma. Aici se stabilete contactul cu ali neuroni

regiunea conductoare : leag regiunea receptoare de cea efectoare. Ea este format din poriunea axonului de la locul n care acesta iese din corpul celular, hilul axonic si pn la arborizaia sa. Aici au loc potenialele de actiune. regiunea efectoare: in care informaia (potenialul de aciune) este recodificat sub form chimic i transmis prin sinaps regiunii receptoare a urmtorului neuron.

CLASIFICAREA NEURONILOR1. Dupa specializarea functionala:

-neuroni senzoriali sau afereni (transmit informaia ascendent) acetia, prin dendritele lor, recepioneaz stimuliI din mediul extern sau intern al organismului i ii transmit catre S.N.C. Aceast receptie se face prin intermediul receptorilor din organele de simt, celule specializate n determinarea schimbrilor fizice sau chimice i n transformarea acestora n impulsuri nervoase. Organele de sim pot vehicula informaii de la cele cinci simuri externe: ale pielii (tactil, termic, de presiune), gust, miros, auz, vz cit si de la nivelul analizatorului kinestezic. Receptorii pentru fiecare dintre aceste simuri sunt diferii: sub form de cuanta luminoasa pentru ochi; de unde sonore n cazul auzului... Rolul receptorilor este cel de a traduce informaia de intrare ntr-o form inteligibil pentru creier, adic ei traduc informaia n impulsuri electrice i o codific astfel nct creierul s poat interpreta mesajul transmis.

- neuroni motori sau efereni (comand descendent) - transmit impulsurile nervoase de la nivel cortical sau medular ctre efectori (muchi sau glande). Sunt specializai n elaborarea si transmiterea mesajelor de comand. Comenzile pot fi de tip excitator sau inhibitor. De exemplu, in cazul unei comenzi de tip excitator, cnd impulsul motor ajunge la muchi ei se contracta, iar cnd impulsul ajunge la o gland ea secreta.

- neuroni de asociaie (intercalari) aflai doar la nivel cortical, retinian i medular, primesc semnalul de la neuronii senzitivi i le transmit neuronilor motori sau altor neuroni de asociaie. Ei pot direciona impulsurile senzitive primare ctre centrii corespunztori pentru a fi prelucrati i interpretati sau ctre neuronii motori.2. Dupa forma: stelari, sferici sau ovali, fusiformi

3. Dupa numarul de prelungiri:- neuroni multipolari, cu numr mare de prelungiri (cei mai multi dintre neuroni).

- neuroni bipolari, cu dou ramificaii la extremiti (o dendrita si un axon)- neuroni unipolari, cu o singur prelungire axonic.

- neuroni pseudounipolari, cu o prelungire axon - n form de T: prelungirea iniial se desparte n dou.- neuroni lipsiti de axonPROPRIETATILE FUNCTIONALE ALE NEURONULUI:Excitabilitatea este proprietatea de a intra n actiune sub influenta unui stimul,adic reprezint capacitatea de a genera impulsuri nervoase atunci cnd se aplic un stimuliConductibilitatea este proprietatea fibrelor nervoase (axonului) de a conduce impulsurile nervoase.

Conductibilitatea se face diferit, in functie de tipul fibrei nervoase :

in cele amielitice se face lent, din aproape in aproape

in cele mielitice se face saltator, impulsul sare de la o strangulatie Ranvier la alta. Comunicarea (transmiterea sinaptica): reprezint transmiterea impulsului nervos de la un neuron la altul. Se face prin sinapse sau prin contiguitate (din aproape in aproape - jonciuni interneuronale). Sinapsele pot fi chimice sau electrice (gap). Transmiterea n sinapsele chimice se face prin neurotransmitori (mediatori chimici) sau neuromodulatori (moduleaz activitatea sinapsei). Comunicarea se mai poate face i la distan, pe cale endocrin, prin neurohormoni.Degenerescena se refer la degradarea neuronului n condiii de lezare serioas a axonului.

Regenerarea este proprietatea de a se reface dup anumite leziuni. Regenerarea are uneori loc atunci cind leziunea priveste regiunea proximala a axonului (cea apropiata de corpul celular) si se face prin inmugurirea unor celule din teaca Schwann. Acest proces se regaseste rareori la vertebratele superioare si la om, dar are loc frecvent la vertebratele inferioare si la nevertebrate. B. Celulele glialemai poart i denumirea decelule nevroglicei au rolul de susinere a neuronilor, de hrnire a acestora, de transmitere a influxului nervos, de digestie a resturilor neuronale. Intervin in sinteza tecii de mielina, sinteza de ARN.... Celulele gliale sunt capabile de diviziune, spre deosebire de neuron care nu este.

Din punct de vedere al numrului, acestea depasesc de 10 ori numarul neuronilor, iar forma si dimensiunile lor sunt variabile.

Exista mai multe tipuri de celule gliale si anume:celulaSchwann, microcitul, astrocitul, oligocitulCele mai recente studii arat ns c celulele glialesunt implicate si n procesul asimilrii informaiilor.TRANSMITEREA INFORMATIEI LA NIVELUL NEURONULUI: POTENTIALUL DE MEMBRANA SI SINAPSA POTENTIALUL DE MEMBRANA

Membrana celulara delimiteaza si compartimenteaza continutul celular, constituind o bariera selectiva (are permeabilitate selectiva) pentru trecerea moleculelor si ionilor spre si dinspre celula.

Producerea si transmiterea influxului nervos la nivelul neuronului sint legate de proprietatile membranei neuronale.Aceasta membrana are doua proprietati importante:

este un foarte bun izolator electric

are permeabilitate selectiva pentru diferiti ioni (are o permeabilitate foarte mare pentru ionii de K+ si una mult mai mica pentru ionii de Na+).

Datorita acestor proprietati, neuronul se comporta ca un conducator electric, avind sarcini negative la interior celulei si pozitive la exteriorul ei.

Intre cele doua fete ale membranei se creeaza o diferenta de potential electric, care se numeste potential de membrana.

Potentialul de membran :

Reprezinta diferenta de potential electric existenta ntre interiorul si exteriorul unei celule biologice.

Cind neuronul nu este excitat, acest potential este cuprins intre -60 si -80 mV si poarta denumirea de potential de repaus.

Potentialul de repaus:

Reprezinta starea de polarizare a unui neuron cind nu este stimulat. In aceasta stare, neuronul are sarcini pozitive in exterior si negative n interior, de obicei diferenta de potential electric rezultat fiind de -70mV.Potentialul de repaus se realizeaza prin:

difuzia ionilor : inegalitatea distributiei ionilor de Na+ si K+ de o parte si de alta a membranei ct si permeabilitatea inegala a membranei pentru aceste doua tipuri de ionai duce la apariia potentialului de repaus

transportul de Na+ si K+ prin difuzia facilitata: trei ioni de Na+ sunt expulzai din celul, iar doi ioni de K+ sunt atrai n celul. Transportul ionic Na + / K + are loc astfel: ionii de sodiu din interiorul spre exteriorul celulei, iar ionii de potasiu din exteriorul spre interiorul celulei.Acest transport se realizeaza cu ajutorul proteinelor

Membrana celulei in repaus este incarcata negativ deoarece proteinele incrcate negativ nu pot iei din celul, n timp ce proteinele incrcate pozitiv pot traversa uor membrana celulara.

Cnd celula este stimulat, apare o schimbare a diferenei de potenial, ceea ce duce la apariia fia a unui potential local, cind stimulul are o valoare subliminala; fie a unui potential de actiune, cind stimulul are o valoare supraliminala.

Potentialul local:

Reprezinta modificarea potentialului de repaus al unui neuron n urma unei stimulri subliminale (sub nivelul de prag necesar), ce nu produce un potential de actiune.

Stimulii subliminali determin deschiderea unui numar mic de canale ionice de Na+ i produc o depolarizare insuficient pentru a declansa potentialul de actiune, mai mic de 15 mV. Influxul de K+ poate restabili potenialul la o valoare de repaus.

Totui, potenialul local sensibilizeaz pentru un timp neuronul, iar prin sumarea spaial sau temporal a mai multor poteniale locale se poate produce n final un potenial de aciune, ce este transmis mai departe la alt celul. Potenialul local n sine nu se transmite mai departe, dect dac are loc sumarea.

Potentialul de actiune:

Reprezinta modificarea potentialului de repaus, dup stimularea supraliminal a celulei. Un potential de actiune este un eveniment de scurt durat, n care potentialul electric al membranei unei celule creste rapid. Potentialul de actiune n neuroni este cunoscut sub numele de "impuls (influx) nervos"

Polarizarea membranei apare ca efect al unui proces activ, dependent de metabolismul cellular, care comport dou momente:

ptrunderea ionilor de sodiu n interiorul celulei

ieirea ionilor de potasiu n exteriorul celulei

Potentialul de actiune este generat de tipuri speciale de canale de ioni ncorporate n membrana plasmatica a unei celule. Aceste canale sunt inchise n cazul n care potentialul de membran este aproape de potentialul de repaus al celulei, dar incep rapid sa se deschida n cazul n care potentialul de membrana creste la o valoare de prag definita cu precizie (nu mai mic de 15mV). Cind canalele sunt deschise, acestea permit intrarea in celula a unui flux activ de ioni de sodiu Na+, ce schimb gradientul electrochimic, care, la rndul su, produce o crestere n continuare a potentialului de membran. Aceast crestere determin deschiderea unui numar si mai mare de canale de Na+, producindu-se un curent electric si mai mare, si asa mai departe. Acest schimb rapid deplaseaz potenialul de membran de la -65 la aproximativ +55mV, n timp de aproximativ 0,5 milisecunde. Procesul decurge exploziv pin cind toate canalele de ioni disponibile sunt deschise, rezultind potentialul de actiune. Potentialul de actiune se produce datorit cresterii rapide a permeabilitatii pentru Na+ (de aprox. 5000 de ori). La potentialul de

-70mV, canalele de Na+ sint nchise. Cind potentialul creste la -65mV, canalele de Na+ se deschid si ionii patrund n celula, realizind depolarizarea neuronului. Afluxul rapid de ioni de sodiu Na+ provoac polarizarea inversa a membranei plasmatice, adica pozitiv n interior i negativ n exterior, apoi inactivare ei rapida. La un moment dat, ionii de sodiu Na+ nu mai pot intra in celula si sunt transportati n mod activ in afara membranei plasmatice. Canalele de potasiu K + sint apoi activate, si exist un curent dinspre exterior inspre interior de ioni de potasiu K +, intervenind asupra gradientului electrochimic, activnd asfel potentialul de repaus.

Se produce, astfel, de-a lungul membranei o unda de excitatie ca un curent electric, care poarta denumirea de potential de actiune. La nivel neuronal informaia e condus unidirecional, de la dendrite spre captul axonului, sub form de impuls electrochimic. Potenialul de aciune este o modificare temporar a potenialului de membran, care codific o informaie. Factorii care pot declana o astfel de activitate pot fi mecanici, termici, chimici, electrici. Potenialul de aciune este un rspuns de tipul totul sau nimic , adic stimulul cu o intensitate inferioar pragului, subliminal, nu provoac depolarizarea i declanarea unui impuls, iar stimulul supraliminal nu determin o reacie mai ampl dect stimulul de prag.

Dup un potential de actiune, exist o schimbare tranzitorie negativ, numit perioada refractar absoluta, generata de curentii suplimentari de potasiu K + si in care celula nu mai este activabila. Acest mecanism (perioada refractara) permite circulatia influxului nervos intr-un singur sens, impiedicind reintoarcerea potentialul de actiune. Urmeaz apoi o alt perioad scurt de timp pentru a reveni la starea iniial, perioad numit perioad refractar relativ. n aceasta perioada, doar o stimulare puternic (cnd celula primete impulsuri de la un numr mare de ali neuroni) va putea produce activarea celulei. Cind un grup de neuroni trece printr-o perioad refractara absolut, un alt grup este activat, adic se produce principiul salvei .

Viteza de transmitere a potenialului de aciune de la dendrite la axoni variaz ntre 3 i 320 km pe or, n funcie de diametrul axonului i de prezena sau absena tecii de mielin.

In fibrele mielinice (care au teaca de mielina), transmiterea influxului nervos este saltatorie, adica influxul nu mai parcurge intreaga lungime a fibrei ci sare de la un nod Ranvier la altul, marind astfel viteza de propagare a informatiei. In fibrele amielinice (lipsite de mielina) transmiterea influxului nervos este continua, din aproape in aproape.

Atunci cand potentialul electric axonal atinge terminatiile presinaptice (butonii terminali), determin deschiderea canalelor de Ca2+, care antreneaza dupa sine in spatiul fantei sinaptice molecule de substane biochimice ce poart denumirea de neurotransmitori si, in acelasi timp, se produce o descarcare de curent care induce un potential electric in membrana postsinaptica (dendrida sau corpul celular al neuronului postsinaptic).

Moleculele de neurotransmitori difuzeaz n spaiul sinaptic i stimuleaz neuronul urmtor, realiznd astfel transmiterea chimica a informatiei de la un neuron la altul.

La nivelul terminaiilor presinaptice (butonii terminali) ale unui neuron senzorial, frecvena potenialului de aciune determin cantitatea de neurotransmitori eliberai. Astfel este codificata informatia in corelatie cu nivelul stimulului. Dendrita care va prelua informaia este dotat cu receptori pentru neurotransmitori, a caror prezenta va facilita deschiderea canalelor de sodiu din neuronul postsinaptic si, deci, aparitia potentialului de actiune.

Rezulta ca functia principala a neuronului este aceea de transmitere a influxului nervos. Acesta este un proces specific celulei nervoase.

Posibilele riscuri de distorsiune pe traseul de comunicare al informaiei pot aparea la urmatoarele nivele:

la nivel periferic (senzaii i nervi)

la nivel sinaptic

la nivel SNC (integrare i analiz)

SINAPSA

Sinapsa este zona n care se realizeaz transmiterea impulsului nervos de la un neuron la altul, de la axonul unui neuron la dendrita altui

La nivelul SN, informaia se transmite de la un neuron la altul sub form de impuls nervos. Impulsul trece de la o dendrit la corpul sau celular, apoi la axon i terminaiile sale. Dup traversarea spatiului sinaptic, impulsul parcurge dendrita i corpul celular al altui neuron. Adic, sinapsele transmit ntotdeauna dinspre neuronul care secret transmitorul (neuron presinaptic) spre neuronul asupra cruia acioneaz transmitorul (neuron postsinaptic). Procesul de traversare al spaiului sinaptic poart numele de transmitere sinaptic.

Neuronii, precum celulele Purkinje, pot avea peste 1000 de ramificaii dendritice, fcnd conexiuni cu alte zeci de mii de celule. n creierul uman exist un numr imens de sinapse. Fiecare neuron din cei 1014 are n medie 7 000 de conexiuni sinaptice cu ceilali neuroni. La un copil de trei ani avem 1015 sinapse, acest numr scazand cu vrsta, ajungnd ntre 1014 i 51014 la un adult.

1.Activitatea sinaptic se refer la codarea chimic a informaiei i transmiterea acesteia prin sinapse.2.Structura sinapsei:

-zona presinaptica (axon) - reprezentata de butonii terminali ai axonului neuronului presinaptic, adica cel de la care se transmite impulsul.

- fanta sinaptic - spatiul dintre neuroni, acetia nu se afl n contact direct

- zona postsinaptica - este reprezentata de dendrita sau corpul celular al axonului postsinaptic, adica a neuronului la care se transmite impulsul nervos.Impulsul nervos ajuns la capatul butonului terminal, determina la acest nivel deschiderea canalelor de Ca+(calciu) din membrana presinaptica. Ca+ trage dupa el, la exterior, neurotransmitatorul (mediatorul chimic, cel mai frecvent acetilcolina sau noradrenalina), care se varsa astfel infanta sinaptica. Apoi,mediatorul chimicse aseaza pe receptorispecifici din membrana postsinaptica. In momentul atasarii mediatorului de receptor, se deschid canalele pentru Na+ si acesta intra in neuronul post sinaptic. In acest fel apare potentialul de actiune in neuronul post sinaptic, adica Na+depolarizeaza neuronului postsinaptic. Acest potential se numeste potential excitator postsinaptic si dureaza 20 msec.

Mediatori chimici pot fi:

excitatori: taurina, glutamat, aspartat ( se gasesc doar la nivelul SNC)

inhibitori: glicine, purine, NO, GABA (ac gama amino butiric)

excitatori si inhibitori: acetilcolina, noradrenalina, serotonina, dopamina

Pentru ca efectul de transmitere sinaptica sa fie incheiat, nu trebuie sa mai existe la nivelul fantei sinaptice cantitati de mediator chimic de aceea in fanta sinaptica exista o enzima care degradeaza mediatorul chimic eliberat.

3. Clasificarea sinapselor a. Din punct de vedere funcional, sinapsele pot fi excitatorii sau inhibitorii.

Sinapsele excitatorii sunt sinapse care determin activarea unui neuron, adic cresc permeabilitatea membranei, permind depolarizarea ei - se declaneaz un potenial postsinaptic excitator (EPSP)

Sinapse inhibitorii au un efect preponderent invers, de hiperpolarizare , scade permeabilitatea membranei se declaneaz un potenial postsinaptic inhibitor (IPSP).

Unul i acelai neurotransmitor poate avea efecte diferite n funcie de receptori (tipul de receptor determin efectul)

b.Dup mecanismul de transmitere se clasifica in :

sinapse chimice (cu neurotransmitori) la nivelul sinapsei sunt eliberai neurotransmitorii sau mediatorii chimici n spaial sinaptic. Conducerea influxului nervos este unidirecionala, dinspre terminaia presinaptica spre cea postsinptica. Aproape toate sinapsele din SNC, din placa motorie i cele din SNV sunt chimice.

sinapse electrice (prin jonciuni gap) cnd potenialul electric axonal atinge terminaiile presinaptice se produce o descrcare de curent care induce un potenial electric si n membrana postsinaptic. Are loc trecerea ionilor catre neuronul postsinaptic prin aceste locuri de jonciune. Foarte puine n SN. Acest tip de sinapse se pot produce doar atunci cind neuronii (cel presinaptic si cel postsinaptic) sint foarte apropiati. Spatiul sinaptic al acestor sinapse este mult mai mic decit cel al sinapselor de tip chimic. sinapse mixte (cuplaj intre sinapsa electrica si cea chimica ). Sunt rare

4.Particularitatiel transmiterii sinaptice:

-Este unidirectionala - adica numai de la neuronul pre- la cel postsinaptic-La fiecare sinapsa, impulsul nervos intarzie 0,5 mS-Sinapsele obosesc, adica la stimularea repetitiva a unei sinapse, apar timpi de latenta din ce in ce mai lungi

-Facilitarea post- tetanica, reprezinta o metoda prin care poate fi produsa transmiterea sinaptica mai rapid.Ex. daca stimulam de mai multe ori un neuron,si apoi lasam o pauza, transmiterea sinaptica se va face mai repede la urmatoarul stimul-In caz de hipoxie, transmiterea sinaptica se sisteaza-Anestezicele blocheaza transmiterea sinaptica

PAGE 11