Završetak mijelinizacije živčanih vlakana. mijelinizirana živčana vlakna

Vrlo često pri opisivanju živčani sustav koriste se "električni" pojmovi: na primjer, živci se uspoređuju sa žicama. To je zato što električni signal zapravo putuje duž živčanog vlakna. Svatko od nas zna da je gola žica opasna, jer udara struju, pa se iz tog razloga koriste izolacijski materijali koji ne provode struju. Prirodi također nije strana sigurnost, a ona "žice" živaca obavija vlastitim izolacijskim materijalom - mijelinom.

složeni omotač

Slika 1. Živčano vlakno omotano mijelinom. Vidljive jezgre Schwannove stanice (jezgra Schwannove stanice) i ubačaji Ranviera (Ranvierovi čvorovi)- područja aksona koja nisu prekrivena mijelinskom ovojnicom.

Ako govorimo o proteinima koji čine mijelin, onda treba pojasniti da to nisu samo jednostavni proteini. Mijelin sadrži glikoproteine ​​– proteine ​​na koje su vezane kratke sekvence ugljikohidrata. Važna komponenta mijelina je mijelin glavni strukturni protein (mijelinski bazični protein, MBP), prvi put izoliran prije otprilike 50 godina. MBP je transmembranski protein koji može opetovano "bljesnuti" lipidni sloj stanice. Njegove različite izoforme (slika 2) kodirane su genom tzv Bože (gen u oligodendrocitnoj lozi). Strukturna osnova mijelina je izoforma mase 18,5 kilodaltona.

Slika 2. Različiti izoformi bazičnog proteina mijelina (MBP) nastaju iz istog gena. Na primjer, za sintezu izoforme od 18,5 kDa koriste se svi egzoni, osim egzona II.

Mijelin sadrži složene lipide cerebrozidi. Oni su amino alkohol sfingozin, u kombinaciji s masnom kiselinom i ostatkom ugljikohidrata. Peroksizomi oligodendrocita sudjeluju u sintezi mijelinskih lipida. Peroksisomi su lipidni mjehurići s različitim enzimima (ukupno je poznato oko 50 vrsta peroksisomalnih enzima). Ove organele su posebno uključene u β-oksidaciju masnih kiselina: masne kiseline vrlo dugog lanca ( masne kiseline vrlo dugog lanca, VLCFA), neke eikosanoide i višestruko nezasićene masne kiseline (PUFA, višestruko nezasićene masne kiseline, PUFAs). Budući da mijelin može sadržavati i do 70% lipida, peroksisomi su neophodni za normalan metabolizam ove tvari. Oni koriste N-acetilaspartat koji proizvodi živčana stanica kako bi kontinuirano sintetizirali nove mijelinske lipide i održavali ih na životu. Osim toga, peroksisomi sudjeluju u održavanju energetskog metabolizma aksona.

važan omot

Mijelinizacija (postupna izolacija živčanih vlakana mijelinom) počinje u čovjeka već u embrionalnom razdoblju razvoja. Ovim putem prve prolaze subkortikalne strukture. Tijekom prve godine života dolazi do mijelinizacije dijelova perifernog i središnjeg živčanog sustava odgovornih za motoričku aktivnost. Mijelinizacija područja mozga koja reguliraju više živčana aktivnost, završava do 12-13 godina. Iz ovoga se vidi da je mijelinizacija usko povezana sa sposobnošću dijelova živčanog sustava da obavljaju svoje specifične funkcije. Vjerojatno točno aktivan rad vlakana prije rođenja pokreće njihovu mijelinizaciju.

Diferencijacija stanica - prekursora oligodendrocita ovisi o nizu čimbenika povezanih s radom neurona. Konkretno, radni procesi neurona mogu lučiti protein neuroligin 3, koji potiče proliferaciju i diferencijaciju progenitorskih stanica. Daljnje sazrijevanje oligodendrocita događa se zbog niza drugih čimbenika. U članku karakterističnog naslova " Koliki je mijelinacijski orkestar? opisuje podrijetlo oligodendrocita u različitim dijelovima mozga. Prvo, u razne dijelove moždani oligodendrociti počinju sazrijevati u drugačije vrijeme. Drugo, za njihovo sazrijevanje odgovorni su različiti stanični faktori, što također ovisi o regiji živčanog sustava (slika 3). Možda imamo pitanje: jesu li oligodendrociti koji su se pojavili s takvim odstupanjem u početnim podacima slični jedni drugima? I koliko im je mijelin sličan? Općenito, autori članka smatraju da doista postoje razlike između populacija oligodendrocita iz različitih dijelova mozga, a one su uvelike posljedica mjesta polaganja stanica i utjecaja okolnih neurona na njih. Pa ipak, vrste mijelina koje sintetiziraju različiti skupovi oligodendrocita ne razlikuju se toliko da nisu međusobno zamjenjivi.

Proces mijelinizacije živčanih vlakana u središnjem živčanom sustavu odvija se na sljedeći način (slika 4). Oligodendrociti otpuštaju nekoliko procesa na aksone različitih neurona. Dolazeći u kontakt s njima, procesi oligodendrocita počinju se omotati oko njih i širiti se duž duljine aksona. Broj zavoja postupno se povećava: u nekim dijelovima CNS-a njihov broj doseže 50. Membrane oligodendrocita postaju tanje, šire se po površini aksona i "istiskuju" citoplazmu iz sebe. Što je ranije mijelinski sloj bio omotan oko živčanog završetka, to će biti tanji. Najnutarnji sloj membrane ostaje dosta debeo - za implementaciju metabolička funkcija. Novi slojevi mijelina obavijaju stare, preklapajući ih kao što je prikazano na slici 4 - ne samo odozgo, već i povećavajući površinu aksona prekrivenu mijelinom.

Slika 4. Mijelinizacija živčanog vlakna. Membrana oligodendrocita vijuga oko aksona, postupno se stežući sa svakim okretajem. Unutarnji sloj membrane uz akson ostaje relativno debeo, što je neophodno za metaboličku funkciju. Na različitim dijelovima slike (a-c) iz različitih kutova prikazano je postupno namatanje novih slojeva mijelina oko aksona. u crveno naglašen je deblji, metabolički aktivni sloj, plava- novi brtveni slojevi. unutarnji sloj mijelina unutarnji jezik na dijelove b ) prekriva sve više i više novih slojeva membrane, ne samo odozgo, već i sa strane ( u ) duž aksona.

O proteinu značajno ovisi i mijelinizacija živčanih vlakana oligodendrocitima neuregulin 1. Ako ne utječe na oligodendrocite, tada se u njima pokreće program mijelinizacije, koji ne uzima u obzir aktivnost živčane stanice. Ako su oligodendrociti primili signal od neuregulina 1, tada će se početi fokusirati na rad aksona, a mijelinizacija će ovisiti o intenzitetu proizvodnje glutamata i aktivaciji specifičnih NMDA receptora na površini oligodendrocita. Neuregulin 1 je ključni faktor u pokretanju procesa mijelinizacije iu slučaju Schwannovih stanica.

Promjenjivi omot

Mijelin se neprestano stvara i uništava u ljudskom tijelu. Na sintezu i razgradnju mijelina mogu utjecati čimbenici povezani sa značajkama vanjsko okruženje. Na primjer, obrazovanje. Od 1965. do 1989. Rumunjsku je vodio Nicolae Ceausescu. Čvrsto je preuzeo kontrolu nad reproduktivno zdravlje i instituciju braka u svojoj zemlji: zakomplicirao je brakorazvodnu proceduru, zabranio abortus i uveo niz poticaja i beneficija za žene koje su imale više od petero djece. Rezultat ovih mjera bio je očekivani porast nataliteta. Uz stopu nataliteta, porastao je i broj kriminalnih pobačaja, što Rumunjkama nije dodalo zdravlje, a povećao se i broj djece koja su odbila djecu. Potonji su odgojeni u sirotištima, gdje osoblje nije baš aktivno komuniciralo s njima. Rumunjska djeca su u potpunosti iskusila tzv socijalna uskraćenost- lišavanje mogućnosti potpune komunikacije s drugim ljudima. Ako a pričamo oko malo djete, tada će posljedice socijalne deprivacije biti kršenje formiranja emocionalnih vezanosti i poremećaj pažnje. Kada je Ceausescuov režim pao, zapadni znanstvenici morali su u potpunosti procijeniti rezultate socijalne politike ovog diktatora. Rumunjska djeca sa izraženi problemi s pažnjom i uspostavljanjem društvenih kontakata, kasnije su se počeli nazivati ​​djecom Ceausescua.

Osim razlika u izvedbi neuropsiholoških testova, Ceausescuova djeca su se, u usporedbi s djecom koja nisu bila u takvim uvjetima, razlikovala čak i po građi mozga. Pri procjeni stanja bijele tvari mozga znanstvenici koriste indeks fraktalne anizotropije. Omogućuje procjenu gustoće živčanih vlakana, promjera aksona i njihove mijelinizacije. Što je veća fraktalna anizotropija, to su vlakna koja se nalaze u tom dijelu mozga raznolikija. Kod Ceausescuove djece došlo je do smanjenja fraktalne anizotropije u snopu bijele tvari koji povezuje temporalni i frontalni režanj u lijevoj hemisferi, odnosno veze u ovoj regiji nisu bile dovoljno složene i raznolike, s poremećajima mijelinizacije. Ovo stanje veza ometa normalno provođenje signala između temporalnog i frontalnog režnja. Temporalni režanj sadrži centre za emocionalni odgovor (amigdala, hipokampus), a orbitofrontalni korteks frontalnog režnja također je povezan s emocijama i donošenjem odluka. Kršenje formiranja veza između ovih dijelova mozga i problemi u njihovom radu na kraju su doveli do činjenice da su djeca koja su odrastala u sirotištima imala poteškoća u uspostavljanju normalnih odnosa s drugim ljudima.

Na mijelinizaciju može utjecati i sastav hrane koju dijete daje. Kod proteinsko-energetske pothranjenosti dolazi do smanjenja stvaranja mijelina. Nedostatak masnih kiselina također negativno utječe na sintezu ove vrijedne tvari, jer se sastoji od više od 2/3 lipida. Nedostaci željeza, joda i vitamina B rezultiraju smanjenim stvaranjem mijelina. Većina ovih podataka dobivena je proučavanjem laboratorijskih životinja, ali povijest je, nažalost, dala ljudima priliku da procijene utjecaj nedostatka hrane na razvoj mozga djeteta. Gladna zima (feat. hongerwinter) 1944.–1945 u Nizozemskoj je dovela do toga da su se rađala mnoga djeca čije su majke bile neuhranjene. Ispostavilo se da je u uvjetima gladovanja mozak te djece formiran s poremećajima. Posebno je promatrano veliki broj kršenja u bijeloj tvari, odnosno bilo je problema s stvaranjem mijelina. Kao rezultat toga, to je dovelo do raznih mentalnih poremećaja.

Oštećen omot

Slika 5. Kršenje osjetljivosti polineuritičkom tipu. Naziv "čarape - rukavice" je zbog činjenice da su anatomske zone koje odgovaraju oštećenju živaca slične područjima koja pokrivaju ove odjeće.

Čini mi se da za ljudsko tijelo Sljedeće pravilo savršeno odgovara: ako postoji organ, onda mora postojati i bolest. U načelu, ovo se pravilo može proširiti na molekularne procese: postoji proces - postoje bolesti povezane s kršenjem ovog procesa. U slučaju mijelina radi se o demijelinizirajućim bolestima. Ima ih dosta, ali detaljnije ću govoriti o dva - Guillain-Barré sindromu i multiploj sklerozi. Kod ovih poremećaja oštećenje mijelina dovodi do poremećaja adekvatnog prijenosa signala duž živaca, što uzrokuje simptome bolesti.

Guillain-Barréov sindrom (GBS)- bolest perifernog živčanog sustava, u kojoj je uništenje mijelinske ovojnice, koju tvore Schwannove stanice. GBS je klasična autoimuna bolest. Obično joj prethodi infekcija (često uzrokovana mikrobom Campylobacter jejuni). Prisutnost različitih patogena u ljudskom tijelu izaziva autoimuno oštećenje mijelina živčanih vlakana T- i B-limfocitima. Klinički se to očituje mišićnom slabošću, poremećajem osjetljivosti tipa "čarape - rukavice" (polineuritički tip) (slika 5). U budućnosti se slabost mišića može povećati do potpune paralize udova i oštećenja mišića trupa. Oštećenje osjetljivog živčanog sustava također može biti različito: od smanjenja sposobnosti razlikovanja vlastitih pokreta (kršenje duboke osjetljivosti) do izraženog sindroma boli. U teškim oblicima GBS-a glavna opasnost je gubitak sposobnosti samostalnog disanja, što zahtijeva priključenje na uređaj za umjetnu ventilaciju pluća (ALV). Za liječenje GBS-a trenutno se koriste plazmafereza (pročišćavanje plazme od štetnih protutijela) i intravenske infuzije pripravaka humanih imunoglobulina za normalizaciju imunološkog odgovora. U većini slučajeva liječenje dovodi do trajnog oporavka.

multipla skleroza (MS) značajno razlikuje od SGB-a. Prvo, ova demijelinizirajuća bolest dovodi do oštećenja središnjeg živčanog sustava, odnosno utječe na mijelin koji sintetiziraju oligodendrociti. Drugo, s uzrocima MS-a još uvijek postoji mnogo nejasnoća: previše je različitih genetskih i okolišnih čimbenika uključeno u patogenezu bolesti. Temeljni trenutak u lansiranju MS-a je kršenje nepropusnosti krvno-moždane barijere (BBB) ​​za imunološke stanice. Obično je moždano tkivo ograđeno od ostatka tijela ovim pouzdanim filtrom koji ne dopušta mnogim tvarima i stanicama, uključujući imunološke stanice, da uđu u njega. BBB se pojavljuje već u embrionalnom razdoblju razvoja, izolirajući moždano tkivo od imunološkog sustava u razvoju. U ovom trenutku, ljudski imunološki sustav "upoznaje" sa svim postojećim tkivima, tako da u budućnosti, s odrasli život nemoj ih napadati. Mozak i niz drugih organa ostaju "nepredstavljeni" imunološkom sustavu. Kada je integritet BBB narušen, imunološke stanice dobivaju priliku da napadnu nepoznata moždana tkiva. Treće, MS karakteriziraju teži simptomi koji zahtijevaju drugačije terapijske pristupe. Simptomi ovise o tome gdje se nalazi oštećenje živčanog sustava (slike 6 i 7). To može biti nesiguran hod, senzorni poremećaji, različiti kognitivni simptomi. Koristi se za liječenje MS-a visoke doze glukokortikoidi i citostatici te interferonski pripravci i specifična protutijela (natalizumab). Po svemu sudeći, u budućnosti će se razviti nove metode liječenja MS-a, koje će se izravno temeljiti na obnovi mijelinske ovojnice u oštećenim područjima mozga. Znanstvenici ukazuju na mogućnost transplantacije stanica - prekursora oligodendrocita ili pojačanja njihovog rasta uvođenjem inzulinu sličnog faktora rasta ili hormona štitnjače. No, to tek predstoji, ali neurolozima za sada nisu dostupne "molekularnije" metode liječenja.

Ovaj proces se u patogenezi odvija sekvencijalno i na uredan način u strogom skladu s embrionalnim, anatomskim i funkcionalnim značajkama sustava živčanih vlakana.
Mijelin je kombinacija lipoidnih i proteinskih tvari koje čine unutarnji sloj ovojnice živčanog vlakna. Dakle, mijelinska ovojnica je unutarnji dio glijalne ovojnice živčanog vlakna koji sadrži mijelin. Mijelinska ovojnica je proteinsko-lipidna membrana koja se sastoji od bimolekularnog lipidnog sloja koji se nalazi između dva monomolekularna sloja proteinskih tvari.
Mijelinska ovojnica se opetovano uvija u nekoliko slojeva oko živčanog vlakna. S povećanjem promjera živčanog vlakna povećava se broj zavoja mijelinske ovojnice. Mijelinska ovojnica je, takoreći, izolacijska prevlaka za bioelektrične impulse koji nastaju u neuronima tijekom ekscitacije. Omogućuje brže provođenje bioelektričnih impulsa duž živčanih vlakana. Tome pridonose takozvana presretanja Ranviera. Ranvierovi čvorovi su male praznine u živčanom vlaknu koje nije prekriveno mijelinskom ovojnicom. U središnjem živčanom sustavu, ta presretanja su udaljena približno 1 mm.
Mijelin u središnjem živčanom sustavu sintetiziraju oligodendrociti. Jedan oligodendrocit sintetizira mijelin za oko 50 živčanih vlakana. U ovom slučaju, samo uzak proces oligodendrocita prianja uz svaki akson.
U procesu spiralnog uvijanja membrane nastaje lamelarna struktura mijelina, dok se dva hidrofilna sloja površinskih proteina mijelina spajaju, između njih nastaje hidrofobni sloj lipida. Razmak između mijelinskih ploča je prosječno 12 nm. Trenutno je opisano više od 20 vrsta mijelinskih proteina. Struktura i biokemijski sastav mijelina središnjeg živčanog sustava proučavani su prilično detaljno. Mijelin, osim zaštitnih, strukturnih i izolacijskih funkcija, također je uključen u prehranu živčanih vlakana. Oštećenje mijelinske ovojnice živčanih vlakana - demijelinizacija - javlja se kod raznih teških bolesti, kao što su encefalomijelitis različitog podrijetla, AIDS, multipla skleroza, Behcetova bolest, Sjögrenov sindrom itd.

(modul direct4)

Mijelinizacija distalnog (na stražnjem polu oka) vidnog živca počinje tek nakon rođenja djeteta. Javlja se u razdoblju od 3 tjedna do nekoliko mjeseci, već u razdoblju intrauterinog života. Ovo je takozvano uvjetno "razdoblje kabela", kada je cijeli kompleks aksijalnih cilindara - aksona ganglijskih stanica retine lišen mijelinskih ovojnica i zatvoren je u jednu zajedničku ovojnicu. Istodobno je očuvana funkcija provođenja vizualnih impulsa, ali je vrlo nesavršena i ima difuzan karakter. Također, "kabelski živci" provode vizualne impulse generalizacijom ili transverzalnom indukcijom. Kod njih kontaktom dolazi do prijelaza ekscitacije s jednog vlakna bez mijelinske ovojnice na drugo isto vlakno. Takvo provođenje impulsa onemogućuje njihov prolaz iz određene točke mrežnice na određena područja kortikalnih analizatora. Dakle, tijekom ovog razdoblja djetetova života još uvijek nema jasne retinotopske reprezentacije u vizualnim centrima. Živčana vlakna intrakranijalni dio vidnog živca prekriven je mijelinskom ovojnicom ranije - do VIII mjeseca intraokularnog razvoja.
Mijelinizacija živčanih vlakana kijazme i optičkih puteva u novorođenčadi je već dobro izražena. U ovom slučaju, mijelinizacija se proteže na optički živac od središta do periferije, odnosno događa se u suprotnom smjeru rasta njegovih živčanih vlakana. Mijelinizacija živčanih vlakana mozga počinje od 36. tjedna embrionalnog razdoblja.
Do rođenja završava mijelinizacija vidnih putova u području primarnih projekcijskih kortikalnih vidnih centara (polje 17 po Brodmannu). Polja 18 i 19 po Brodmanu nastavljaju mijelinizaciju još 1-1,5 mjeseci nakon rođenja. Polja u području viših asocijativnih centara (terminalne zone Flexiga) kasnije se mijeliniziraju. U tim zonama mijelinizacija intracerebralnih vodiča koji povezuju vizualne centre različitih razina međusobno i s kortikalnim centrima drugih analizatora završava se tek u 4. mjesecu djetetovog života. Aksoni nekih velikih piramidalnih stanica u 5. sloju polja 17 prema Brodmannu počinju se prekrivati ​​mijelinskom ovojnicom od 3 mjeseca starosti. U aksonima stanica 3. sloja u ovoj dobi još uvijek nema tragova mijelina.
Dakle, mijelinizacija živčanih vlakana vidnog puta počinje u 36. tjednu embrionalnog razdoblja i u općim crtama završava u kortikalnim strukturama mozga do 4. godine.
Mijelinizacija živčanih vlakana vidnog puta značajno je stimulirana svjetlosnim zrakama. Ovaj fenomen, koji je otkrio Flexig prije više od 100 godina, naknadno je potvrđen u brojnim znanstvenim publikacijama.

Ontogeneza živčanog sustava ili neuroontogeneza su genetski uvjetovane strukturne i funkcionalne transformacije živčanog tkiva od trenutka rođenja do trenutka smrti organizma. Stadiji neuroontogeneze odgovaraju stadijima opće ontogeneze i također predstavljaju dva paralelna procesa: progres i regres (vidi prethodno poglavlje).

Neuroontogeneza počinje i nastavlja se antenatalno, zatim se prekida u perinatalnom razdoblju za vrijeme poroda, obnavlja se u ranoj postnatalnoj fazi (nakon neonatalnog razdoblja), nastavlja se i odvija najintenzivnije u prvom desetljeću života. U to vrijeme živčani sustav prolazi kroz glavno razdoblje prilagodbe od trenutka kada počinje strukturno, a zatim i funkcionalno sazrijevanje živčanog tkiva pod utjecajem čimbenika okoliša.

Sazrijevanje živčanog tkiva traje dugo, iako se uvjetno može smatrati da se odvija sve dok u živčanom sustavu ne počnu spore, ali postupne promjene.

ubrzavajući i konačno prevladavajući involucijski procesi. Na primjer, poznato je da žuti pigment neurona - lipofuscin prvi put se pojavljuje kod djeteta od 7-10 godina, a njegov normalni sadržaj (tipičan za odrasli organizam) traje do 30 godina, a tek tada prelazi standardne vrijednosti.

Glavni događaji antenatalnog razdoblja

Antenatalnu fazu neuroontogeneze karakteriziraju:

Migracija neurona protuzračne obrane na njihova odredišta;

Početak rasta aksona do ciljnih stanica i formiranje sinapsi;

Početak rasta dendrita i njihovo grananje. Ti se procesi opažaju nekoliko tjedana prije početka poroda i zaustavljaju se u slučaju patološkog učinka okolišnih čimbenika (vidi homeorezu u 12. poglavlju);

Početak mijelinizacije živčanih vlakana i završetaka;

Glijalna diferencijacija, trofička i imunološka potpora formiranih struktura živčanog sustava.

Formiranje glavnih struktura

Živčano tkivo embrija razvija se u antenatalnoj fazi iz dorzalnog zadebljanja ektoderma - neuralna ploča, koji se savija i pretvara u utor, a zatim se zatvara neuralna cijev, odvojen od kože dio ektoderma. Neuralna cijev je embrionalni zametak cijelog živčanog sustava - ovo je stadij neurulacije.

Počevši od 25. dana trudnoće, kraj glave neuralne cijevi sekvencijalno prolazi kroz faze tri i pet cerebralnih vezikula.

U 3. mjesecu trudnoće glavne strukture mozga formiraju se iz cerebralnih vezikula.

U početku, mozak su zadebljane stijenke cerebralnih vezikula. Iz njih se razvijaju duguljasti, stražnji (most i mali mozak), srednji (dijencefalna regija) i telencefalon (moždano deblo i kora velikog mozga), a šupljine moždanih mjehurića postaju šupljine moždanih komora. Unutarnja zona moždanih mjehurića okrenuta prema šupljini, zajedno s paraventrikularnom zonom (stjenkama šupljine), naziva se periventrikularno područje mozak.

Zadebljanje stijenki moždanih mjehurića nastaje zbog prisilnog razmnožavanja neurona protuzračne obrane, njihove radijalne migracije i smještaja u rubnu (vanjsku) zonu stijenki moždanih klijetki – budućeg korteksa moždanih hemisfera. U isto vrijeme, rubnu zonu, takoreći, mladi neuroni pomiču prema van, tvoreći slojeve subventrikularna zona u kojem počinje i intenzivno se odvija umnožavanje glija stanica. U ovom trenutku mitoza neurona već je zaustavljena u rubnoj zoni, postupno se sužava iu njoj se formira kortikalna ploča koja se sastoji od neurona određenog stupnja zrelosti.

Rubna zona mozga zajedno s kortikalnom pločom formira se siva (kortikalna) tvar mozga - to su površinski slojevi moždane kore i kore malog mozga, kao i središnje jezgre malog mozga i jezgre moždanog debla kao dio osjetljivih, asocijativnih i motorički neuroni. Istodobno s stvaranjem sive tvari između kortikalne ploče izvana i subventrikularne zone s unutra nastaju moždane komore srednja zona, u kojoj se broj neurona postupno smanjuje, a njihovo mjesto zauzimaju živčana vlakna koja tvore bijele tvari mozga.

Neuroni u sivoj tvari leđne moždine razvijaju se iz neuroblasta. Na poprečnom presjeku leđne moždine, to je unutarnji (središnji) dio koji sadrži jezgre prednjeg i stražnjeg roga kao dio aferentnih neurona i stanica snopa. Komponente bijele tvari leđne moždine su njen periferni dio (ističe se u obliku slova H ili "leptira" na poprečnom presjeku).

Periferni dio uključuje uzdužno orijentirana mijelinska vlakna – to su putovi(prednji, lateralni i stražnji) koji povezuju različite dijelove živčanog sustava.

U 3. mjesecu trudnoće iz središnjih dijelova neuralne cijevi nastaje moždano deblo i ganglijska ploča. Iz neuralne cijevi nastaju tri sloja stanica: unutarnji (ependima), srednji (plašt ili plašt) i vanjski (rubni veo).

Rubni veo je proces stanica smještenih u unutarnjem i srednjem sloju.

Kasnije iz ependima nastaju glija stanice, a iz plašta neuroblasti (prethodnici neurona) i spongioblasti (astrociti i oligodendrogliociti).

Moždano deblo objedinjuje produženu moždinu, srednji mozak i diencefalon, kao i bazalni dio telencefalona.

Smješten u središtu produžene moždine retikularna supstanca(formacija), koja se proteže do diencefalona i sastoji se od malih multipolarnih neurona. Kao makrosustav, retikularna formacija povezana je s moždanom korom, cerebelarnom korteksom, hipotalamičkim područjem mozga i leđnom moždinom (vidi gore).

Neuroblasti prednjih stupova leđne moždine diferenciraju se u motorne neurone prednjih rogova, njihovi aksoni izlaze iz leđne moždine i tvore njezine prednje korijene.

Interkalarni (asocijativni) neuroni razvijaju se u stražnjim stupcima i intermedijarnoj zoni, a njihovi aksoni ulaze u bijelu tvar leđne moždine, tvoreći puteve. Aksoni stanica spinalnih ganglija ulaze u stražnje rogove.

Ganglijska ploča razvija se iz srednjih dijelova neuralne cijevi, a temelji se na dvije skupine stanica koje se nalaze uz rubove neuralnih nabora prije njihovog konačnog zatvaranja u neuralnu cijev. Stanice ganglijske ploče služe kao polazni materijal za osjetljive kranijalne ganglije (brojne jezgre multipolarnih neurona moždanog debla, dizajnirane za prebacivanje živčanih impulsa koji se penju u korteks i spuštaju od njega do trupa i leđne moždine), kao i spinalni živčani gangliji autonomnog živčanog sustava koji inerviraju unutarnje organe, žile i žlijezde.

Migracija i smještaj neurona

Jedinstvena značajka živčanog sustava je visoka točnost stvaranje zajedničke mreže interneuronskih veza. Ova značajka je osigurana genetskom svrhom svakog neurona, koji "zna" specifično mjesto gdje njegov akson raste (samo do svoje ciljne stanice), zanemarujući druge stanice i stvarajući sinapse ne na bilo kojem, već na "unaprijed određenom" mjestu, i u isto vrijeme prolazeći stazu, često jednaku 50 cm.

Takav točan put temelji se na kemijskom afinitetu, koji se izražava u prisutnosti specifičnih kemijskih oznaka (chapotaxic landmarks) na površini ciljnih stanica koje omogućuju aksonima da ih prepoznaju. Smatra se da u tom procesu važna uloga pripada topografskim odnosima neurona i krono-

tehnološki slijed sazrijevanja njihovih funkcionalnih veza.

Migracija mladih neurona u cerebralni korteks odvija se centrifugalno prema rubnoj (vanjskoj) zoni duž glijalnih vlakana koja se nalaze u debljini stijenke moždane klijetke - to je glavni migracijski put. Mladi neuroni nemaju akson i dendrite, ali imaju umjesto budućeg aksona konus rasta, nalazi u stalnom “opipavanju prostora” kretanju i određivanju smjera migracije. Konus rasta aksona ima aparat za prepoznavanje kemijskih orijentira koji se nalazi u stijenci moždane klijetke - ovaj glikoproteinski (chapotactic) faktori.

Migrirajući duž debla radijalne glije, mladi neuroni jedan po jedan idu u buduću koru moždanih hemisfera, okupljajući se na kraju puta u neuralni moduli odnosno stupaca. Što je neuron kasnije stigao do svog stupca, zauzima više površnog mjesta na njemu iznad prethodno pristiglih neurona, probijajući se kroz njihove slojeve.

Sukladno slojevitom rasporedu neurona u moždanoj kori, u budućnosti će se razlikovati i funkcije njegovih "kata". Ostali dijelovi neuralne cijevi, iz kojih se formiraju strukture moždanog debla i leđne moždine, karakterizirani su migracijom i smještajem neurona s njihovom koncentracijom ne u stupcima, već u slojevima, na primjer, smještenim u kranijalnim i spinalnim ganglijima.

Dakle, smještaj neurona na strogo određenim mjestima nije slučajan - genetski je uvjetovan. U tom smislu, postaje moguće da aksoni neurona stvaraju lažne interneuronske veze, a zatim se pojavljuju defektni neuroni koji ne zauzimaju "njihova mjesta". Takvi neuroni su izgubljeni. Mehanizmi njihove smrti su različiti - to je ili nekroza ili apoptoza neurona (vidi Poglavlje 10).

Rast aksona i klijanje dendrita

rast aksona neurona počinje kretanjem konusa rasta prema ciljnoj stanici. Brzina tog rasta određena je brzinom rasta (kretanja) citoskeleta aksona, koja ne prelazi 2 mm dnevno. U isto vrijeme, ciljna stanica se priprema za susret s konusom rasta, koji na svojoj površini formira receptorsko polje kako bi formirao točkasti kontakt tijekom ovog susreta.

Vrijeme rasta aksona do ciljne stanice odgovara vremenu sazrijevanja receptorskog polja na njegovoj površini, tj. to je genetski kontroliran sinkroni proces. U slučaju formiranja točkastog kontakta jednog od ticala konusa rasta s ciljnom stanicom, na ovom se mjestu formira terminalno zadebljanje koje sudjeluje u formiranju punopravne sinapse.

Dendritičko klijanje je arborizacija (grananje) neuronskih dendrita i formiranje dendritičkog stabla (mreže). Prvi dendritički procesi pojavljuju se na početku perinatalnog razdoblja nedugo nakon završetka migracije i smještaja neurona u korteksu i subkortikalnim strukturama mozga. Tada se rast dendrita prekida za vrijeme poroda i obnavlja u ranoj postnatalnoj neuroontogenezi (nakon neonatalnog razdoblja). U ovom trenutku, širenje dendritičke mreže događa se uglavnom zbog procesa grananja, a ne povećanja broja dendrita, budući da jedan neuron ima 1-3 takva procesa.

Najintenzivnije nicanje dendrita događa se u postnatalnoj neuroontogenezi, kada se postupno povećava učinak čimbenika okoline na djetetov mozak. To potvrđuje povećanje mase mozga. Ako je mozak novorođenčeta težak 350-400 g, tada se s 9 mjeseci njegova masa udvostruči, s 3-5 godina utrostruči, s 18-20 godina mozak teži 1500-1600 g, a kod odrasle osobe njegova masa doseže čak 2000 g. g.

Valja napomenuti da upravo obnavljanjem izgradnje dendritičkog stabla, formiranjem živčanih završetaka i naknadnom sinaptogenezom mozak počinje dosljedno odražavati sve veći učinak čimbenika iz okoliša na njega i na taj način im se prilagođavati. Drugim riječima, ovaj se odraz prenosi iz antenatalne u postnatalnu neuroontogenezu, tj. odgođen u vremenu.

Mijelinizacija živčanih vlakana

Mijelinizacija živčanih vlakana- to je njihov omotač (oblačenje) u mijelinske ovojnice, koje se sastoje od posebnih glijalnih (Schwannovih) stanica koje sadrže mijelin - mastima sličan pigment sastavljen od lipida i peptida. Kao što je gore spomenuto, početak mijelinizacije živčanih vlakana i završetaka pada na antenatalnu pozornicu. Mijelinizacija značajnog dijela živčanih vlakana i završetaka završava u prvom desetljeću života.

Među uzrocima koji krše mijelinizaciju, treba navesti periventrikularna encefalopatija i leukomalacija, tijekom koje se aktiviraju čimbenici nekroze tumora (TNF) koji započinju autoimuni proces u bijeloj tvari s dismijelinizacijom i atrofijom živčanog tkiva.

Prijelaz u postnatalnu fazu

Mozak fetusa prije poroda značajno se povećava u volumenu, dosežući 350-400 g. To je zbog rasta aksona. Paralelno s povećanjem mase mozga raste i tjelesna težina, koja u novorođenčeta doseže 3,0-3,5 kg. Sukladno tome, potreba mozga za kisikom se povećava, a posteljica ga postupno ne zadovoljava, što dovodi do povećane fiziološke fetalne hipoksije, koja služi kao signal za završetak intrauterine faze razvoja i uzrokuje porod.

Neposredno prije poroda u tijelu majke povećava se koncentracija biološki aktivnih tvari hormonske, peptidne i lipidne prirode. Ovaj "majčin koktel" prodire kroz placentu u tijelo fetusa i uzrokuje stanje spremnosti za rođenje u njemu: smanjenje tjelesne temperature, trofizma i metabolizma, usporavanje živčane, endokrine i imunološke aktivnosti, smanjenje srčanog rada. brzina, slabljenje disanja i aktivnih pokreta. Kao rezultat djelovanja "majčinog koktela", smanjuje se potreba za kisikom u fetusu i povećava njegova otpornost na hipoksiju tijekom poroda.

Postnatalni stadij

U usporedbi s drugim organima i sustavima tijela, mozak novorođenčeta smatra se najspremnijim za uvjete postojanja u postnatalnom životu. No, to se ne odnosi toliko na izravno funkcioniranje moždanih struktura, koliko na njihov daljnji razvoj i osposobljavanje vještina rada u okruženju, tj. govorimo o prilagodbi mozga na apsolutno nove uvjete okoline za njega. Takva se prilagodba ne događa odmah: isprva joj prethodi prvi "stresan" tjedan, odnosno neonatalno razdoblje života. Prilagodba počinje razdobljem primarne prilagodbe vitalnih funkcija (disanje, cirkulacija, probava).

Početno razdoblje prilagodbe vitalnih znakova

Neposredno nakon rođenja, snažan tok čimbenika iz okoliša pogađa mozak novorođenčeta. U prvim sekundama i minutama života isključuju se stari mehanizmi disanja i cirkulacije krvi kroz posteljicu i uključuju se novi mehanizmi disanja i cirkulacije krvi kroz pluća. Uvjeti gravitacije oštro se mijenjaju (nakon što je tijelo u amnionskoj tekućini). Tokovi aferentnih (osjetnih) informacija pojavljuju se i brzo rastu u obliku vizualnih, slušnih i taktilnih podražaja. U isto vrijeme, unutar 1-2 sata života, učinak "majčinog koktela" se neutralizira u novorođenčeta (vidi Poglavlje 12).

U prvih 12 sati života (ili do kraja prvog dana) počinju se potiskivati, a zatim se postupno gube (obično tijekom prvog tjedna života) osnovni urođeni automatizmi(osim automatizama sisanja i koračanja), kao i urođene sposobnosti držanja glave, oponašanja pokreta majke ili liječnika (npr. pokazivanje jezika), tj. razvija se "fenomen nuliranja". Istodobno, preostale funkcionalne sposobnosti "odlazne" faze ontogeneze djelomično su očuvane, a nove (ili ažurirane) funkcije formiraju se na njihovoj pozadini. Na primjer, uz održavanje automatizma sisanja, razvijaju se i učvršćuju funkcije hvatanja majčine bradavice, aktivnog sisanja, žvakanja i gutanja. Dakle, početak postnatalne faze neuroontogeneze povezan je s primarnom prilagodbom vitalnih funkcija tijela i "zbogom" intrauterinim funkcijama.

Dugotrajno razdoblje prilagodbe

Nakon početne prilagodbe vitalnih funkcija slijedi dugotrajno razdoblje prilagodbe tijekom kojeg se djetetov mozak polako prilagođava novim uvjetima okoline i postupno povećava volumen. Počevši od drugog tjedna života, nastavlja se rast aksona i dendrita (nakon "očuvanja" za vrijeme poroda). Njihov rast služi kao osnova za kasniji razvoj međuneuronskih mreža (nicanje), tijekom kojih će se poboljšati živčani sustav i drugi tjelesni sustavi uz njega ("povećati funkcionalno ovladavanje"). Istodobno se nastavlja mijelinizacija aksona i dendrita, diferencijacija glije, trofička i imunološka opskrba živčanog tkiva.

U prva 2 mjeseca života, tijekom nicanja aksonodendrita, prvi se granaju procesi prostorno udaljenih neurona. Iza njih, živčani završeci prethodno razgranatih odvojenih procesa neurona postupno se spajaju u zajedničku interneuronsku mrežu, u kojoj dalje sinaptogeneza.

Tijekom 3-18 mjeseci života dolazi do intenzivnog razvoja veza osjetilni sustav i motoričke sposobnosti djeteta, potrebne za aktivne kontakte s vanjskom okolinom, tj. počinje proces učenja. U to doba dijete dosljedno ovladava aktivnim vidom i sluhom, vještinama držanja glave, puzanja, sjedenja, stajanja, hodanja, razumijevanja oslovljenog govora, izgovora pojedinačne riječi itd. (vidi poglavlje 12). Uslijed odgođenog i sekvencijalnog nicanja, masa svakog neurona se povećava 3-5 puta, što je razlog povećanja mase mozga. Opipljiv doprinos ovom porastu daje mijelinizacija neurona, živčanih debla i vlakana, kao i proliferacija glija stanica. Nadalje, postupno se formiraju središnji dijelovi vizualnog, slušnog, motoričkog, okusnog i taktilnog analizatora, a na njihovoj osnovi započinje dugo razdoblje učenja i stjecanja osobnog iskustva komuniciranja s okolinom od strane dječjeg mozga, uključujući prvih 1,5 -3 godine života, predškolski i školski period. Konačna formacija živčanog sustava završava u 18-20 godina.

Apoptoza defektnih neurona

Apoptoza defektnog neurona je njegova programirana smrt ili "altruističko samoubojstvo". Kao što je gore spomenuto, oko 5 milijardi (3%) neurona je uništeno apoptozom.

Apoptoza uključuje posebne informacijske molekule - TNF i interleukine, koji pripadaju klasi citokina koji djeluju kao prijenosnici informacija (neurotransmiteri). Uz njihovu pomoć reguliraju se metabolički, trofički, imunološki i drugi procesi u neuronima (vidi Poglavlje 8). TNF se proizvodi u protuzračnoj obrani i hipotalamusu uz sudjelovanje mikroglije i astrocita. Ovi citokini imaju svojstva koja su izuzetno važna za stanice, djelujući kao faktori rasta, faktori odbacivanja i kao neuroimunomodulatori. U mnogim slučajevima njihov utjecaj postaje okidač za razvoj patologije protuzračne obrane mozga.

Konkretno, njihov visok sadržaj uzrokuje ozbiljne poremećaje u trofizmu živčanog tkiva (do ireverzibilnog oštećenja, koje se očituje nekrozom, nekrotičnim šokom i kaheksijom), dovodi do inhibicije (i rjeđe do pojačanja) neuronske proliferacije, ali ne utječu na diobu transformiranih stanica.

Interferoni često mogu posredovati u djelovanju TNF-a. Osim toga, na kraju prenatalnog razdoblja, TNF stimulira sintezu prostaglandina i može izazvati prijevremeni porod.

Lanac molekularnih događaja koji se događaju tijekom apoptoze nije potpuno jasan, ali se, očito, temelje na mehanizmu da neuron primi informaciju o nedosljednosti s genetskim programom.

Molekularni mehanizmi stvaranja interneuronskih veza

Poznato je da mreža gena uključena u formiranje i funkcioniranje ljudskog živčanog sustava uključuje oko 20.000 gena.

Najmanje 2500 gena istovremeno se izražava u neuronima (okarakterizirano je samo 125 gena ili oko 5% njih). Štoviše, ovaj dio gena oštro premašuje dio gena koji rade u stanicama drugih organa. Na primjer, od svih molekula mRNA izoliranih iz stanica jetre ili bubrega, samo 4-6% stanica ulazi u DNA-RNA hibridizaciju, što je izuzetno malo, jer mora postojati najmanje

Osim toga, sugerirano je da je više gena izraženo u neuronima filogenetski mladih dijelova mozga (kod ljudi, oni osiguravaju funkcije koje su odsutne u drugim biološkim vrstama) nego u starim dijelovima mozga. Primjerice, to podupiru podaci da je 35,6% gena eksprimirano u neuronima pridruženih područja moždane kore, a 30,8% u neuronima projekcijskih područja.

Ove razlike, očito, leže u osnovi specijalizacije različitih dijelova mozga tijekom razvoja različite funkcije. Drugim riječima, zbog takve specijalizacije količina aktivnih genetskih informacija raste tijekom neuroontogeneze.

O tome pak svjedoče podaci o DNA-RNA hibridizaciji, prema kojima, kao intenzitet

Kako protuzračna obrana funkcionira, povećava se aktivnost i složenost genetskih učinaka u živčanom tkivu: kod 22 tjedna starog embrija aktivno je samo 8% gena u neuronima mozga, dok ih je kod odraslih više od 25%.

Implementacija ekspresije gena u različitim područjima mozga određuje razvoj široke mreže interneuronskih veza (vidi dolje). Glavni mehanizmi za razvoj takvih veza su stvaranje i provođenje živčani impuls te unutarstanični transport strukturnih elemenata citoplazme.

Stvaranje i provođenje živčanog impulsa

Mehanizam stvaranja (pobude) i provođenja živčanog impulsa u sustavu međuneuronskih veza sastoji se u pojavi i brzom širenju (kretanju) reakcije lokalne depolarizacije membrane aksijalnog cilindra duž duljine živčanog vlakna.

Tijekom depolarizacije dijela membrane (uvjetno ćemo ga nazvati prvim dijelom) ioni Na + mijenjaju svoj negativni naboj u pozitivni povećavajući vodljivost tih iona u susjednom dijelu membrane (drugi dio) , koji osigurava otpuštanje iona K + na površinu membrane prvog odjeljka, u kojem se vraća početna razina potencijalne razlike, i tako dalje preko cijele membrane aksijalnog cilindra živčanog vlakna.

živčani impuls je brz odgovor. Brzina depolarizacije membrane aksijalnog cilindra određuje brzinu prijenosa živčanog impulsa, a ona je veća što je aksijalni cilindar deblji. U prosjeku, za debela vlakna je 5-120 m / s, a za tanka vlakna - 1-2 m / s. Kada se živčani impuls prenosi mijeliniziranim vlaknima, brzina je veća nego kada se prenosi nemijeliniziranim vlaknima.

Tijekom mišićne kontrakcije također dolazi do lokalne depolarizacije membrane. U tom slučaju prolazak živčanog impulsa otvara kanale koji su obično zatvoreni za pasivni transport iona Ca2+ i propušta te ione u miofibrile. Kao rezultat, acetilkolin se oslobađa u neuromuskularnoj sinapsi, što uzrokuje lokalnu depolarizaciju membrane. Oslobađanje Ca2+ iona iz kontrahiranih miofibrila događa se njihovom izmjenom za Na+ ione i ovisi o gradijentu natrija, budući da postoji drugi sustav koji osigurava transport natrijevih iona unutar, a kalcijevih iona izvan membrane (vidi Poglavlje 6).

Molekularna organizacija sinaptičkog aparata je složena. Neuroni koji su sposobni otpustiti isti posrednik u sinaptičku pukotinu kombiniraju se u ergičke sustave koji su međusobno povezani posebnim putovima - traktima koji povezuju određene sinapse. S molekularnog stajališta, shema rada norepinefrin sinapse je dobro proučena (vidi Poglavlje 8). U ovom slučaju faktor okidanja je impuls koji je došao od presinaptičke membrane aksona do postsinaptičke membrane ciljne stanice, u kojoj se, kao odgovor na impuls, pobuđuje signal koji se širi duž aksona do presinaptičke membrane. te u obliku mjehurića s posrednikom ulazi u sinaptičku pukotinu, a zatim u postsinaptičku pukotinu. membrana druge ciljne stanice diskontinuirana je. intercelularni akson-aksonski kontakt. Prekid kontakata je neophodan za održavanje velike brzine širenja impulsa, jer se ekscitacija može širiti duž membrane neurona od tijela stanice i natrag.

aksonski transport

Uz provođenje živčanog impulsa kroz sustav diskontinuiranih interneuronskih veza (sinapse), postoji i drugi mehanizam za prolaz molekularne informacije - unutarstanični transport. Za neuron, čija je glavna citoplazma koncentrirana u aksonima i dendritima, koji se protežu na značajnim udaljenostima od stanične jezgre, unutarstanični transport ili kretanje elemenata citoplazme je od velike važnosti.

Aksonski transport općenito je dobro poznat. Među prevezenim stvarima:

Lizosomi i peroksisomi - velike, srednje i male vakuole s hidrolitičkim i oksidativnim enzimima, koje su spremnici za preradu otpada, odnosno neka vrsta "postrojenja za obradu";

Mitohondriji koji proizvode energiju u obliku ATP-a svojevrsne su "elektrane";

Mikrotubule, predstavljene nestabilnim proteinom određenog polariteta - tubulinom, koji djeluje kao transportni put;

Sinaptičke vezikule s različitim medijatorima i regulacijskim enzimima;

"građevni materijali" - proteinske, lipidne i druge molekule;

Produkti raspadanja molekula itd.

Za razliku od živčanog impulsa, aksonski transport je spor odgovor. Njihova prosječna brzina ne prelazi 2 mm dnevno. Istodobno, različite organele i elementi citoplazme imaju različite brzine transporta. Dakle, sinaptičke vezikule mogu se kretati brzinom većom od 400 mm dnevno.

Istom brzinom se “građevni materijali” kreću antegradno (prema terminalnom dijelu), a njihovi produkti raspada retrogradno (prema jezgri). Istovremeno se održava ravnoteža njihovog kretanja: dolazi točno onoliko koliko se troši.

Mitohondriji izvode pokrete klatna, krećući se antegradno ili retrogradno. Zahvaljujući tom kretanju, opskrba energijom je osigurana duž cijele duljine aksona (dendrita) neurona.

U aksonskom transportu sudjeluju i kontraktilne jedinice aktivirane živčanim impulsima - proteini (aktin, miozin, tubulin, neki enzimi), mikrotubule i drugi elementi.

Obrasci informacijske potpore i glavna svojstva kore velikog mozga

Informacijska potpora cerebralnog korteksa temelji se na sljedećim obrascima:

Višerazinski (višeetažni) prolaz informacija; temelji se na značajkama migracije i smještaja živčanih stanica tijekom formiranja neuronskih modula (kolona), koji su strukturne jedinice moždana kora;

Diskontinuitet u prolazu informacija u sinapsama između katova, karakterističan za cijelu mrežu međuneuronskih veza;

Konstantnost aktivnosti cerebralnog korteksa; osigurava retikularna tvar koja kontrolira prolaz informacija između katova i njihov diskontinuitet u sinapsama; s viškom informacija, ova tvar ih akumulira, stvarajući rezerve, a s nedostatkom ih dodaje iz rezervi, održavajući ujednačen intenzitet protoka i, posljedično, stalnu aktivnost korteksa;

Dupliciranje informacijskih kanala; na temelju interneuronskih veza koje tvore jedinstvenu mrežu receptorskih završetaka

ioni koji se nalaze u svim dijelovima tijela; receptori ove mreže percipiraju informacije različitog sadržaja i namjene, uključujući informacije istog smjera; na primjer, položaj tijela u prostoru kontrolira se pomoću tokova informacija koji ulaze u moždanu koru istovremeno iz vizualnih, vestibularnih i slušnih analizatora, kao i mišićnih receptora, krvne žile, ruke, noge, torzo i glava; stoga u slučaju pogrešaka u primanju i prebacivanju informacija moždana kora ipak prima potrebne informacije i daje točan odgovor. Ti obrasci dopuštaju moždanoj kori da analizira tokove informacija koji se penju do njega, prebacuje ih u sinapsama, mijenja brzinu provođenja, filtrira (isključuje) najmanje značajne, preskače i dostavlja najvažnije informacije do odredišta, povećava ili smanjuje njihovu volumena, održavati ujednačen intenzitet protoka, prilagođavati se okolini, donositi pravovremene i primjerene odluke implementirane u niz funkcija, te stoga održavati stalnu aktivnost korteksa.

U isto vrijeme ti obrasci osiguravaju razvoj glavno svojstvo kore velikog mozga- sposobnost odražavanja (utiskivanja) rezultata okolišnih čimbenika.

U slučaju normalne neuroontogeneze to se svojstvo očituje na morfološkoj razini kao specifična slika zrele interneuronske mreže sa značajkama citoarhitektonike i mijeloarhitektonike (UZV, CT i NMR). Na fiziološkoj razini ovo se svojstvo izražava kao manifestacija obične svijesti i provedba osnovnih živčanih i viših mentalnih funkcija.

Znakovi refleksije i prilagodbe korteksa okolini su:

Spremnost na funkcionalne promjene i postupnu promjenu starih funkcija novim funkcijama i vještinama u kritičnim razdobljima razvoja;

Puni razvoj funkcija i vještina uz minimalne troškove energije (vidi prethodno poglavlje);

Nadoknada izgubljenih elemenata živčanog tkiva i izbor najučinkovitijih interneuronskih mreža tijekom njihovog intenzivnog rada;

Plastičnost (kompenzacijsko) funkcioniranje moždanih struktura u promjenjivim uvjetima okoline uz očuvanje njihove autonomije. Važno je naglasiti posebno značenje ovih znakova u liječenju bolesti koje se manifestiraju patologijom zračne obrane mozga.

Poremećaji neuroontogeneze kao rezultat primarne lezije periventrikularne regije mozga

Poremećaji neuroontogeneze jedan su od neriješenih problema neurogenetike. Njihova sistematizacija predstavlja značajne poteškoće zbog sudjelovanja živčanog sustava u gotovo svim patološkim procesima. To se odnosi i na nasljednu i na nenasljednu patologiju.

Živčani sustav je pogođen ne samo primarno, već i sekundarno, u pozadini oštećenja drugih tjelesnih sustava ili istovremeno s njima kao rezultat zajedničkih mehanizama.

U ranim stadijima neuroontogeneze, embrionalni mozak je gotovo isključivo zastupljen protuzračnom obranom, čije aktivnosti uključuju: migraciju i smještaj neurona, formiranje neuronskih stupaca, rast aksona i dendrita i stvaranje sinapsi. Protuzračna obrana regulira te procese na temelju kemijskog prepoznavanja vlastitih neurona među mnogim stranim, čime se približava imunološkom sustavu.

Budući da se nalazi na granicama kapilarnog krvotoka i cerebrospinalne tekućine, zračna obrana obavlja zaštitne (barijere) funkcije, što ga također približava imunološkom sustavu. Stanice astrocita djeluju kao barijere, igrajući ulogu receptora koji percipiraju molekularne informacije iz kapilarnog protoka krvi i tijekom cirkulacije likvora.

Dakle, protuzračna obrana je poseban sustav mozga. Omogućuje spore procese njegovog razvoja, obavlja funkciju oblikovanja (rasta), održava trofičku i imunološku homeostazu živčanog tkiva i djeluje kao "čuvar" (krvno-moždane i likvorno-encefalne barijere) na granicama između kapilarnog protoka krvi ili cerebrospinalne tekućine, s jedne strane, i mozga, s druge strane.

U slučaju patologije protuzračne obrane, svi ti spori procesi su inhibirani i zaustavljeni, što dovodi do neurološke patologije. Na sl. Slika 51 prikazuje ulogu zračne obrane mozga u razvoju ove patologije.

Riža. 51. Uloga zračne obrane mozga u kršenju matrice, oblikovanja, trofičkih i imunoloških funkcija (prema Skvortsovu I.A., 2000.)

Prozračna obrana je pogođena morfogenetskim i metaboličkim poremećajima moždanih struktura, neuroinfekcijama, cerebralnom hipoksijom i porođajnom traumom. Oštećenja sustava protuzračne obrane koja proizlaze iz ovih uzroka dovode do poremećaja u formiranju moždanih struktura, hipoplazije i drugih abnormalnosti, poremećaja trofičke i imunološke opskrbe kritičnih razdoblja neuroontogeneze i, kao rezultat toga, do funkcionalnog deficita mozga. . Na sl. 52 prikazuje dijagram odnosa između glavnih uzroka i posljedica oštećenja protuzračne obrane mozga.

Funkcioniranje sustava protuzračne obrane ovisi o gestacijskoj nezrelosti (utjecaj endotoksina, TNF i drugih citokina), kao io perinatalnom distresu (hipoksija i trauma poroda). Uz ove razloge, na popisu razloga takve ovisnosti

Riža. 52. Približan dijagram odnosa između glavnih uzroka i posljedica oštećenja zračne obrane mozga (prema Skvortsovu I.A., 2001.)

prijevremena trudnoća, fetoplacentalna insuficijencija kao posljedica infekcije majke tijekom trudnoće, infarkt placente, intrauterina infekcija fetusa, povećani tlak cerebrospinalne tekućine u moždanim komorama, mala težina i arterijska hipertenzija na pozadini respiratornih poremećaja u novorođenčeta , NBO, kromosomski sindromi, primarne neurogenetske bolesti neurona i glijalnih elemenata, bolesti receptora, transmembranski transport raznih iona i neurotransmitera.

Svi ovi uzroci remete morfogenezu, trofiku i imunološku zaštitu mozga te čak i kod blažih promjena dovode do hipoplazije i/ili blagog funkcionalnog deficita, a kod umjerenih i težih promjena do periventrikularne encefalopatije (PVE), odnosno leukomalacije.

U nizu slučajeva, promjene protuzračne obrane imaju zajedničke mehanizme. Na primjer, intrauterina neuroinfekcija i/ili fetalna hipoksija mogu uzrokovati paralizu cilija ependima koje oblažu stijenke moždanih klijetki i kralježničnog kanala, što će dovesti do razvoja kongenitalnog (ventrikularnog) hidrocefalusa, povećanog intrakranijalni tlak, poremećaj cirkulacije likvora i time dovode do kašnjenja u nicanju aksona i dendrita, sinaptogeneze, distrofičnih ili destruktivnih promjena u korteksu i subkortikalnim formacijama.

Među teškim perinatalnim oštećenjima zračne obrane valja istaknuti djelovanje intestinalnih endotoksina koji stimuliraju stvaranje TNF-a, interleukina i drugih citokina u fetusa i novorođenčeta, što dovodi do poremećaja mikrocirkulacije, apoptoze i autoimunih poremećaja u moždanim tkivima. Istodobno, autoimuni mehanizmi ostvaruju se pojavom ishemijskih i hemoragijskih žarišta u bazenima karotidnog i vertebrobazilarnog vaskularnog sustava sustava protuzračne obrane, cerebralnom korteksu, subkortikalnim i cerebelarnim stem strukturama, praćenih distrofičnim ili destruktivnim promjenama u u obliku dismijelinizacije i atrofije, što može dovesti do smrti. Međutim, mnogo češće u protuzračnoj obrani, negrubo destruktivnim procesima(leukomalacija), već distrofija, koja se temelji na dugotrajnim metaboličkim, trofičkim i imunološkim poremećajima (encefalopatija).

Istodobno, ako su glavni procesi oblikovanja u mozgu već završeni, tada su te promjene ograničene na manje poremećaje u trofizmu i imunološkoj potpori živčanog tkiva.

Živčana vlakna.

Nastavci živčanih stanica prekriveni ovojnicama nazivaju se vlakna. Prema građi membrana razlikuju se mijelinizirana i nemijelinizirana živčana vlakna. Proces živčane stanice u živčanom vlaknu naziva se aksijalni cilindar ili akson.

U CNS-u, ljuske procesa neurona tvore procese oligodendrogliocita, au perifernom živčanom sustavu neurolemocite.

Nemijelinizirana živčana vlakna nalaze se pretežno u perifernom autonomnom živčanom sustavu. Njihova ljuska je vrpca neurolemocita, u koju su uronjeni aksijalni cilindri. Nemijelinizirano vlakno koje sadrži nekoliko aksijalnih cilindara naziva se kabelsko vlakno. Aksijalni cilindri iz jednog vlakna mogu prijeći u sljedeće.

Proces formiranja nemijeliniziranog živčanog vlakna odvija se na sljedeći način. Kada se u živčanoj stanici pojavi proces, uz njega se pojavljuje lanac neurolemocita. Proces živčane stanice (aksijalni cilindar) počinje tonuti u nit neurolemocita, povlačeći plazmolemu duboko u citoplazmu. Udvostručena plazmalema naziva se mezakson. Dakle, aksijalni cilindar nalazi se na dnu mezaksona (obješen na mezaksonu). Izvana je nemijelinizirano vlakno prekriveno bazalnom membranom.

Mijelinizirana živčana vlakna nalaze se uglavnom u somatskom živčanom sustavu, imaju mnogo veći promjer u usporedbi s nemijeliniziranim - do 20 mikrona. Osovinski cilindar je također deblji. Mijelinska vlakna obojena su osmijem u crno-smeđu boju. Nakon bojenja u ovojnici vlakana vidljiva su 2 sloja: unutarnji mijelinski i vanjski, koji se sastoji od citoplazme, jezgre i plazmoleme, koji se naziva neurilema. U središtu vlakna prolazi neobojeni (svijetli) aksijalni cilindar.

U mijelinskom sloju ljuske vidljivi su kosi svijetli zarezi (incisio myelinata). Duž vlakna se nalaze suženja kroz koja ne prolazi mijelinska ovojnica. Ta se suženja nazivaju nodalni presjeci (nodus neurofibra). Kroz te presjeke prolaze samo neurilema i bazalna membrana koja okružuje mijelinsko vlakno. Nodalni čvorovi su granica između dva susjedna lemocita. Ovdje od neurolemocita odlaze kratki izdanci promjera oko 50 nm, koji se protežu između krajeva istih procesa susjednog neurolemocita.

Dio mijelinskog vlakna koji se nalazi između dva čvorna presjekanja naziva se internodalni ili internodalni segment. Unutar ovog segmenta nalazi se samo 1 neurolemocit.

Sloj mijelinskog omotača je mezakson pričvršćen na aksijalni cilindar.

Stvaranje mijelinskih vlakana. U početku je proces stvaranja mijelinskih vlakana sličan procesu formiranja bezmijelinskih vlakana, tj. aksijalni cilindar je uronjen u lanac neurolemocita i formira se mezakson. Nakon toga mezakson se izdužuje i omotava oko aksijalnog cilindra potiskujući citoplazmu i jezgru prema periferiji. Ovaj mezakson, navrnut na aksijalni cilindar, je mijelinski sloj, a vanjski sloj membrane je jezgra i citoplazma neurolemocita potisnutih na periferiju.

Mijelinizirana vlakna razlikuju se od nemijeliniziranih vlakana po strukturi i funkciji. Konkretno, brzina impulsa duž nemijeliniziranog živčanog vlakna je 1-2 m u sekundi, duž mijelina - 5-120 m u sekundi. To se objašnjava činjenicom da se duž mijelinskog vlakna impuls kreće u saltu (skokovi). To znači da se unutar nodalnog presretanja impuls kreće duž neuroleme aksijalnog cilindra u obliku vala depolarizacije, tj. polako; unutar internodalnog segmenta, impuls se kreće poput električne struje, tj. brzo. Istodobno, impuls duž nemijeliniziranog vlakna kreće se samo u obliku vala depolarizacije.

Difraktogram elektrona jasno pokazuje razliku između mijeliniziranog vlakna i nemijeliniziranog vlakna - mezakson je u slojevima pričvršćen na aksijalni cilindar.

Živčani sustav obavlja najvažnije funkcije u tijelu. Odgovoran je za sve postupke i misli osobe, oblikuje njegovu osobnost. Ali sav ovaj složeni posao ne bi bio moguć bez jedne komponente – mijelina.

Mijelin je tvar koja tvori mijelinsku (pulpnu) ovojnicu koja je odgovorna za električnu izolaciju živčanih vlakana i brzinu prijenosa električnih impulsa.

Anatomija mijelina u građi živca

Glavna stanica živčanog sustava je neuron. Tijelo neurona naziva se soma. Unutar njega je jezgra. Tijelo neurona okruženo je kratkim procesima koji se nazivaju dendriti. Oni su odgovorni za komunikaciju s drugim neuronima. Od some polazi jedan dugi proces - akson. Nosi impuls od neurona do drugih stanica. Najčešće se na kraju spaja s dendritima drugih živčanih stanica.

Cijela površina aksona prekrivena je mijelinskom ovojnicom, koja je nastavak Schwannove stanice bez citoplazme. U osnovi, to je nekoliko slojeva. stanična membrana omotan oko aksona.

Schwannove stanice koje obavijaju akson odvojene su Ranvierovim čvorovima koji nemaju mijelin.

Funkcije

Glavne funkcije mijelinske ovojnice su:

• izolacija aksona;
• ubrzanje provođenja impulsa;
• ušteda energije zbog očuvanja ionskih tokova;
• podrška živčanog vlakna;
• ishrana aksona.

Kako djeluju impulsi

Živčane stanice su izolirane zbog svoje ljuske, ali još uvijek međusobno povezane. Mjesta na kojima se stanice dodiruju nazivaju se sinapse. Ovo je mjesto gdje se susreću akson jedne stanice i soma ili dendrit druge.

Električni impuls može se prenositi unutar jedne stanice ili od neurona do neurona. Ovo je složen elektrokemijski proces koji se temelji na kretanju iona kroz ljusku živčane stanice.

U mirnom stanju samo ioni kalija ulaze u neuron, dok ioni natrija ostaju vani. U trenutku uzbuđenja počinju mijenjati mjesta. Akson je iznutra pozitivno nabijen. Tada natrij prestaje teći kroz membranu, a istjecanje kalija ne prestaje.

Promjena napona zbog kretanja iona kalija i natrija naziva se "akcijski potencijal". Širi se sporo, ali mijelinska ovojnica koja obavija akson ubrzava taj proces sprječavajući odljev i dotok iona kalija i natrija iz tijela aksona.

Prolazeći kroz presretanje Ranviera, impuls skače s jednog dijela aksona na drugi, što mu omogućuje brže kretanje.

Nakon što akcijski potencijal prijeđe prazninu u mijelinu, impuls prestaje i vraća se stanje mirovanja.

Ovakav način prijenosa energije karakterističan je za CNS. U autonomnom živčanom sustavu aksoni su često prekriveni s malo ili nimalo mijelina. Skokovi između Schwannovih stanica se ne provode, a impuls prolazi mnogo sporije.

Spoj

Mijelinski sloj se sastoji od dva sloja lipida i tri sloja proteina. U njemu ima mnogo više lipida (70-75%):

• fosfolipidi (do 50%);
• kolesterol (25%);
• glaktocerebrozid (20%) itd.

Proteinski slojevi su tanji od lipidnih. Sadržaj proteina u mijelinu je 25-30%:

• proteolipid (35-50%);
• bazični protein mijelina (30%);
• Wolfgram proteini (20%).

Postoje jednostavni i složeni proteini živčanog tkiva.

Uloga lipida u građi ljuske

Lipidi imaju ključnu ulogu u strukturi pulpne membrane. Oni su strukturni materijal živčanog tkiva i štite akson od gubitka energije i ionskih struja. Molekule lipida imaju sposobnost obnavljanja moždanog tkiva nakon oštećenja. Mijelinski lipidi odgovorni su za prilagodbu zrelog živčanog sustava. Djeluju kao hormonski receptori i komuniciraju između stanica.

Uloga proteina

Nemali značaj u strukturi mijelinskog sloja imaju proteinske molekule. Oni, zajedno s lipidima, djeluju kao gradevinski materijalživčanog tkiva. Ih glavni zadatak je transport hranjivih tvari do aksona. Oni također dekodiraju signale koji dolaze živčana stanica i ubrzati reakcije u njemu. Sudjelovanje u metabolizmu važna je funkcija proteinskih molekula mijelinske ovojnice.

Defekti mijelinizacije

Uništavanje mijelinskog sloja živčanog sustava vrlo je ozbiljna patologija, zbog koje dolazi do kršenja prijenosa živčanog impulsa. Uzrokuje opasne bolesti, često nespojive sa životom. Dvije su vrste čimbenika koji utječu na pojavu demijelinizacije:

• genetska predispozicija za uništavanje mijelina;
• utjecaj na mijelin unutarnjih ili vanjskih čimbenika.
• Demijelizacija se dijeli u tri vrste:
• akutan;
• doznačavanje;
• akutni monofazni.

Zašto dolazi do uništenja

Najčešći uzroci destrukcije pulpizne membrane su:

• reumatske bolesti;
• značajna prevlast proteina i masti u prehrani;
• genetska predispozicija;
• bakterijske infekcije;
• trovanje teškim metalima;
• tumori i metastaze;
• dugotrajni teški stres;
• loša ekologija;
• patologija imunološkog sustava;
• dugotrajna uporaba neuroleptika.

Bolesti uzrokovane demijelinizacijom

Demijelinizirajuće bolesti središnjeg živčanog sustava:

1. Canavanova bolest – genetska bolest koji nastaje u ranoj dobi. Karakterizira ga sljepoća, problemi s gutanjem i jedenjem, poremećaj motorike i razvoja. Epilepsija, makrocefalija i mišićna hipotenzija također su posljedica ove bolesti.
2. Binswangerova bolest. Najčešće uzrokovana arterijskom hipertenzijom. Pacijenti očekuju poremećaje razmišljanja, demenciju, kao i kršenja hodanja i funkcije zdjeličnih organa.
3. . Može uzrokovati oštećenje nekoliko dijelova CNS-a. Prati ga pareza, paraliza, konvulzije i slabljenje motorike. Također, kao simptomi multiple skleroze su poremećaji ponašanja, slabljenje mišića lica i glasnica, oslabljena osjetljivost. Vid je poremećen, mijenja se percepcija boja i svjetline. Multipla skleroza također je karakterizirana poremećajima zdjeličnih organa i degeneracijom moždanog debla, malog mozga i kranijalnih živaca.
4. Devićeva bolest- demijelinizacija u vidnom živcu i leđna moždina. Bolest je karakterizirana poremećajem koordinacije, osjetljivosti i funkcija zdjeličnih organa. Razlikuje se teškim oštećenjem vida, pa čak i sljepoćom. NA klinička slika također se opažaju pareza, mišićna slabost i autonomna disfunkcija.
5. Sindrom osmotske demijelinizacije. Nastaje zbog nedostatka natrija u stanicama. Simptomi su konvulzije, poremećaji osobnosti, gubitak svijesti sve do kome i smrti. Posljedice bolesti su cerebralni edem, infarkt hipotalamusa i hernija moždanog debla.
6. mijelopatija- razne distrofične promjene u leđnoj moždini. Karakteriziraju ih mišićni poremećaji, senzorni poremećaji i disfunkcija zdjeličnih organa.
7. Leukoencefalopatija- uništavanje mijelinske ovojnice u subkorteksu mozga. Bolesnici pate od stalne glavobolje i epileptičkih napadaja. Postoje i smetnje vida, govora, koordinacije i hodanja. Osjetljivost se smanjuje, opažaju se poremećaji osobnosti i svijesti, napreduje demencija.
8. Leukodistrofija- genetski metabolički poremećaj koji uzrokuje razaranje mijelina. Tijek bolesti praćen je poremećajima mišića i kretanja, paralizom, oštećenjem vida i sluha te progresivnom demencijom.

Demijelinizirajuće bolesti perifernog živčanog sustava:

1. Guillain-Barréov sindrom je akutna upalna demijelinizacija. Karakteriziran je mišićnim i motoričkim poremećajima, respiratornim zatajenjem, djelomičnim ili potpunim nedostatkom tetivnih refleksa. Pacijenti pate od srčanih bolesti, poremećenog rada probavni sustav i zdjeličnih organa. Pareza i senzorni poremećaji također su znakovi ovog sindroma.
2. Charcot-Marie-Tooth neuralna amiotrofija je nasljedna patologija mijelinske ovojnice. Odlikuje se senzornim poremećajima, distrofijom udova, deformacijom kralježnice i tremorom.

Ovo je samo dio bolesti koje nastaju zbog razaranja mijelinskog sloja. Simptomi su u većini slučajeva isti. Točna dijagnoza može se staviti tek nakon računalne ili magnetske rezonancije. Važnu ulogu u dijagnozi igra razina kvalifikacije liječnika.

Principi liječenja defekata školjke

Bolesti povezane s uništavanjem pulpizne membrane vrlo je teško liječiti. Terapija je usmjerena uglavnom na zaustavljanje simptoma i zaustavljanje procesa razaranja. Što se bolest ranije dijagnosticira, veća je vjerojatnost da će se zaustaviti njen tijek.

Mogućnosti popravka mijelina

Zahvaljujući pravodobnom liječenju može se pokrenuti proces popravka mijelina. Međutim, nova mijelinska ovojnica neće tako dobro funkcionirati. Osim toga, bolest može ići u kronični stadij, a simptomi traju, samo se malo izglađuju. Ali čak i blaga remijelinizacija može zaustaviti tijek bolesti i djelomično vratiti izgubljene funkcije.

Moderni lijekovi usmjereni na regeneraciju mijelina su učinkovitiji, ali su vrlo skupi.

Terapija

Za liječenje bolesti uzrokovanih razaranjem mijelinske ovojnice koriste se sljedeći lijekovi i postupci:

• beta-interferoni (zaustavljaju tijek bolesti, smanjuju rizik od recidiva i invaliditeta);
• imunomodulatori (utječu na aktivnost imunološkog sustava);
• relaksanti mišića (doprinose obnovi motoričkih funkcija);

• nootropici (vratiti vodljivu aktivnost);
• protuupalno (ublažava upalni proces koji je uzrokovao uništavanje mijelina);
• (sprječavaju oštećenje moždanih neurona);
• lijekovi protiv bolova i antikonvulzivi;
• vitamini i antidepresivi;
• CSF filtracija (postupak usmjeren na čišćenje cerebrospinalne tekućine).

Prognoza bolesti

Trenutačno liječenje demijelinizacije ne daje 100% rezultat, ali znanstvenici aktivno razvijaju lijekovi usmjeren na obnavljanje pulpizne membrane. Istraživanja se provode u sljedećim područjima:

1. Stimulacija oligodendrocita. To su stanice koje stvaraju mijelin. U organizmu zahvaćenom demijelinizacijom oni ne djeluju. Umjetna stimulacija tih stanica pomoći će pokrenuti proces popravljanja oštećenih područja mijelinske ovojnice.
2. stimulacija matičnih stanica. Matične stanice mogu se pretvoriti u punopravno tkivo. Postoji mogućnost da mogu ispuniti mesnati oklop.
3. Regeneracija krvno-moždane barijere. Tijekom demijelinizacije ova se barijera uništava i omogućuje limfocitima da negativno utječu na mijelin. Njegova obnova štiti mijelinski sloj od napada imunološkog sustava.

Možda uskoro bolesti povezane s uništavanjem mijelina više neće biti neizlječive.