Slutt på myelinisering av nervefibre. myeliniserte nervefibre

Veldig ofte når man skal beskrive nervesystemet"elektriske" termer brukes: for eksempel blir nerver sammenlignet med ledninger. Dette er fordi et elektrisk signal faktisk beveger seg langs nervefiberen. Hver av oss vet at bar ledning er farlig, fordi den treffer strøm, og av denne grunn bruker folk isolasjonsmaterialer som ikke leder strøm. Naturen er heller ikke fremmed for sikkerhet, og den pakker inn nerve-"trådene" med sitt eget isolasjonsmateriale - myelin.

kompleks innpakning

Figur 1. Nervefiber pakket inn i myelin. Schwann cellekjerner synlige (kjernen til Schwann-cellen) og avskjæringer av Ranvier (noder til Ranvier)- områder av aksonet som ikke er dekket av myelinskjeden.

Hvis vi snakker om proteinene som utgjør myelin, så må det avklares at dette ikke bare er enkle proteiner. Myelin inneholder glykoproteiner - proteiner som korte karbohydratsekvenser er knyttet til. En viktig komponent i myelin er myelin hovedstrukturprotein (myelin grunnleggende protein, MBP), først isolert for rundt 50 år siden. MBP er et transmembranprotein som gjentatte ganger kan "flash" lipidlaget i cellen. Dens ulike isoformer (fig. 2) er kodet av et gen kalt Golly (genet i oligodendrocyttlinjen). Det strukturelle grunnlaget for myelin er en isoform med en masse på 18,5 kilodalton.

Figur 2. Ulike isoformer av myelin basisk protein (MBP) genereres fra samme gen. For eksempel, for syntesen av 18,5 kDa isoformen, brukes alle eksoner, bortsett fra ekson II.

Myelin inneholder komplekse lipider cerebrosider. De er aminoalkoholen sfingosin, kombinert med en fettsyre og en karbohydratrest. Peroksisomer av oligodendrocytter deltar i syntesen av myelinlipider. Peroksisomer er lipidvesikler med forskjellige enzymer (omtrent 50 typer peroksisomale enzymer er kjent totalt). Disse organellene er spesielt involvert i β-oksidasjon av fettsyrer: svært langkjedede fettsyrer ( svært langkjedede fettsyrer, VLCFA), noen eikosanoider og flerumettede fettsyrer (PUFA, flerumettede fettsyrer, PUFAer). Siden myelin kan inneholde opptil 70 % lipider, er peroksisomer avgjørende for normal metabolisme av dette stoffet. De bruker N-acetylaspartatet som produseres av nervecellen for kontinuerlig å syntetisere nye myelinlipider og holde det i live. I tillegg er peroksisomer involvert i å opprettholde energimetabolismen til aksoner.

viktig innpakning

Myelinisering (gradvis isolering av nervefibre av myelin) begynner hos mennesker allerede i den embryonale utviklingsperioden. Subkortikale strukturer er de første som passerer på denne måten. I løpet av det første leveåret oppstår myelinisering av delene av det perifere og sentralnervesystemet som er ansvarlig for motorisk aktivitet. Myelinisering av områder i hjernen som regulerer høyere nervøs aktivitet, slutter med 12-13 år. Av dette kan man se at myelinisering er nært knyttet til evnen til deler av nervesystemet til å utføre sine spesifikke funksjoner. Sannsynligvis akkurat aktivt arbeid fibre før fødselen utløser myeliniseringen deres.

Differensiering av celler - forløpere til oligodendrocytter avhenger av en rekke faktorer knyttet til arbeidet til nevroner. Spesielt kan arbeidsprosessene til nevroner skille ut et protein neuroligin 3, som fremmer spredning og differensiering av stamceller. Ytterligere modning av oligodendrocytter skjer på grunn av en rekke andre faktorer. I en artikkel med den karakteristiske tittelen " Hvor stort er det myeliniserende orkesteret? beskriver opprinnelsen til oligodendrocytter i forskjellige deler av hjernen. for det første, V ulike deler oligodendrocytter i hjernen begynner å modnes annen tid. for det andre, er forskjellige cellulære faktorer ansvarlige for deres modning, som også avhenger av regionen i nervesystemet (fig. 3). Vi kan ha et spørsmål: ligner oligodendrocyttene som dukket opp med en slik avvik i startdataene hverandre? Og hvor like myelinet deres er? Generelt mener forfatterne av artikkelen at det faktisk er forskjeller mellom populasjonene av oligodendrocytter fra forskjellige deler av hjernen, og de skyldes i stor grad stedet for cellelegging og virkningen av omkringliggende nevroner på dem. Og likevel skiller ikke myelintypene som syntetiseres av forskjellige samlinger av oligodendrocytter seg så mye at de ikke er utskiftbare.

Prosessen med myelinisering av nervefibre i sentralnervesystemet skjer som følger (fig. 4). Oligodendrocytter frigjør flere prosesser til aksonene til forskjellige nevroner. Når de kommer i kontakt med dem, begynner prosessene til oligodendrocytter å vikle seg rundt dem og spre seg langs aksonets lengde. Antall svinger øker gradvis: i noen deler av CNS når antallet 50. Membranene til oligodendrocytter blir tynnere, sprer seg over overflaten av aksonet og "klemmer" cytoplasmaet ut av seg selv. Jo tidligere myelinlaget ble viklet rundt nerveenden, jo tynnere blir det. Det innerste laget av membranen forblir ganske tykt - for implementering metabolsk funksjon. De nye lagene med myelin vikler seg over de gamle, og overlapper dem som vist i figur 4 - ikke bare ovenfra, men øker også arealet av aksonet dekket med myelin.

Figur 4. Myelinisering av en nervefiber. Membranen til oligodendrocytten slynger seg rundt aksonet, og strammer seg gradvis for hver sving. Det indre membranlaget ved siden av aksonet forblir relativt tykt, noe som er nødvendig for metabolsk funksjon. På ulike deler av bildet (a-c) fra forskjellige vinkler vises den gradvise viklingen av nye myelinlag rundt aksonet. i rødt et tykkere, metabolsk aktivt lag fremheves, blå- nye tettelag. indre lag av myelin indre tunge i deler b ) er dekket av flere og flere nye lag av membranen, ikke bare ovenfra, men også på sidene ( V ) langs aksonet.

Myelinisering av nervefibre av oligodendrocytter avhenger også betydelig av proteinet neuregulin 1. Hvis det ikke påvirker oligodendrocytter, lanseres et myeliniseringsprogram i dem, som ikke tar hensyn til nervecellens aktivitet. Hvis oligodendrocytter mottok et signal fra neuregulin 1, vil de da begynne å fokusere på arbeidet til aksonet, og myelinisering vil avhenge av intensiteten av glutamatproduksjon og aktivering av spesifikke NMDA-reseptorer på overflaten av oligodendrocytter. Neuregulin 1 er en nøkkelfaktor for å utløse myeliniseringsprosesser også når det gjelder Schwann-celler.

Utskiftbart omslag

Myelin blir stadig dannet og ødelagt i menneskekroppen. Myelinsyntese og nedbrytning kan påvirkes av faktorer knyttet til funksjoner eksternt miljø. For eksempel utdanning. Fra 1965 til 1989 ble Romania ledet av Nicolae Ceausescu. Han tok fast kontroll over reproduktiv helse og ekteskapsinstitusjonen i landet hans: han kompliserte skilsmisseprosedyren, forbød abort og innførte en rekke insentiver og fordeler for kvinner som hadde mer enn fem barn. Resultatet av disse tiltakene var forventet økning i fødselsraten. Sammen med fødselsraten økte antallet kriminelle aborter, noe som ikke ga rumenerne helse, og antallet barn som nektet barn økte. Sistnevnte ble oppdratt på barnehjem, hvor personalet ikke kommuniserte særlig aktivt med dem. Rumenske barn har fullt ut erfart det som kalles sosial deprivasjon- fratakelse av muligheten til å kommunisere fullt ut med andre mennesker. Hvis vi snakker O lite barn, da vil konsekvensene av sosial deprivasjon være et brudd på dannelsen av følelsesmessige tilknytninger og en forstyrrelse av oppmerksomhet. Da Ceausescu-regimet falt, måtte vestlige forskere fullt ut vurdere resultatet av sosialpolitikken til denne diktatoren. Rumenske barn med uttrykte problemer med oppmerksomhet og etablering av sosiale kontakter, begynte senere å bli kalt Ceausescus barn.

I tillegg til forskjeller i utførelsen av nevropsykologiske tester, skilte Ceausescu-barn, sammenlignet med barn som ikke var under slike forhold, til og med forskjellig i strukturen til hjernen. Når de vurderer tilstanden til hjernens hvite substans, bruker forskere fraktal anisotropiindeksen. Den lar deg evaluere tettheten av nervefibre, diameteren til aksoner og myeliniseringen av dem. Jo større fraktal anisotropi, jo mer varierte er fibrene som finnes i den delen av hjernen. Hos Ceausescu-barn var det en nedgang i fraktal anisotropi i den hvite substansbunten som forbinder tinning- og frontallappene i venstre hjernehalvdel, det vil si at forbindelsene i denne regionen ikke var komplekse og mangfoldige nok, med myeliniseringsforstyrrelser. Denne forbindelsestilstanden forstyrrer den normale ledningen av signaler mellom tinning- og frontallappen. Temporallappen inneholder de emosjonelle responssentrene (amygdala, hippocampus), og den orbitofrontale cortex i frontallappen er også assosiert med følelser og beslutningstaking. Krenkelse av dannelsen av forbindelser mellom disse delene av hjernen og problemer i deres arbeid førte til slutt til at barn som vokste opp på barnehjem opplevde vanskeligheter med å etablere normale forhold til andre mennesker.

Myelinisering kan også påvirkes av sammensetningen av maten som gis til barnet. Ved protein-energi underernæring er det en reduksjon i dannelsen av myelin. Mangelen på fettsyrer påvirker også syntesen av dette verdifulle stoffet negativt, siden det består av mer enn 2/3 av lipider. Mangel på jern, jod og B-vitaminer resulterer i redusert myelindannelse. De fleste av disse dataene ble hentet fra studier av laboratoriedyr, men historien har dessverre gitt folk muligheten til å vurdere virkningen av mangel på mat på utviklingen av hjernen til et barn. Hungry Winter (feat. hunger vinter) 1944–1945 i Nederland førte til at det ble født mange barn hvis mødre var underernærte. Det viste seg at under forhold med sult ble hjernen til disse barna dannet med lidelser. Spesielt ble det observert et stort nummer av brudd i den hvite substansen, det vil si at det var problemer med dannelsen av myelin. Som et resultat førte dette til en rekke psykiske lidelser.

Skadet omslag

Figur 5. Brudd på følsomhet etter polynevritisk type. Navnet "sokker - hansker" skyldes at de anatomiske sonene som tilsvarer nerveskader ligner områdene som dekkes av disse plaggene.

Det virker for meg at for Menneskekroppen Følgende regel passer perfekt: hvis det er et organ, så må det være en sykdom ved det. I prinsippet kan denne regelen utvides til molekylære prosesser: det er en prosess - det er sykdommer forbundet med brudd på denne prosessen. Når det gjelder myelin, er dette demyeliniserende sykdommer. Det er ganske mange av dem, men mer detaljert vil jeg snakke om to - Guillain-Barrés syndrom og multippel sklerose. Ved disse lidelsene fører skade på myelin til forstyrrelse av tilstrekkelig signaloverføring langs nervene, noe som forårsaker symptomene på sykdommen.

Guillain-Barré syndrom (GBS)- en sykdom i det perifere nervesystemet, der ødeleggelsen av myelinskjeden, dannet av Schwann-celler. GBS er en klassisk autoimmun sykdom. Det innledes vanligvis med en infeksjon (ofte forårsaket av en mikrobe Campylobacter jejuni). Tilstedeværelsen av forskjellige patogener i menneskekroppen utløser autoimmun skade på myelinet av nervefibre av T- og B-lymfocytter. Klinisk viser dette seg ved muskelsvakhet, nedsatt følsomhet av typen "sokker - hansker" (polynevritisk type) (fig. 5). I fremtiden kan muskelsvakhet øke opp til fullstendig lammelse av lemmer og skade på kroppsmuskulaturen. Skader på det sensitive nervesystemet kan også varieres: fra en reduksjon i evnen til å skille egne bevegelser (brudd på dyp følsomhet) til et uttalt smertesyndrom. Ved alvorlige former for GBS er hovedfaren tap av evnen til å puste uavhengig, noe som krever tilkobling til en kunstig lungeventilasjonsanordning (ALV). For behandling av GBS brukes for tiden plasmaferese (rensing av plasma fra skadelige antistoffer) og intravenøse infusjoner av humane immunglobulinpreparater for å normalisere immunresponsen. I de fleste tilfeller fører behandling til permanent bedring.

Multippel sklerose (MS) markant forskjellig fra SGB. for det første, fører denne demyeliniserende sykdommen til skade på sentralnervesystemet, det vil si at den påvirker myelinet syntetisert av oligodendrocytter. for det andre, med årsakene til MS, er det fortsatt mye usikkerhet: for mye variasjon av genetiske og miljømessige faktorer er involvert i patogenesen av sykdommen. Det grunnleggende øyeblikket i lanseringen av MS er brudd på impermeabiliteten til blod-hjerne-barrieren (BBB) for immunceller. Normalt er hjernevev inngjerdet fra resten av kroppen av dette pålitelige filteret, som ikke lar mange stoffer og celler, inkludert immunceller, komme inn i det. BBB vises allerede i den embryonale utviklingsperioden, og isolerer hjernevevet fra det nye immunsystemet. På dette tidspunktet "blir det menneskelige immunsystemet kjent med" alt eksisterende vev, slik at i fremtiden, med voksenlivet ikke angrip dem. Hjernen og en rekke andre organer forblir "ikke presentert" for immunsystemet. Når integriteten til BBB er krenket, får immunceller muligheten til å angripe ukjent hjernevev. Tredje, MS er preget av mer alvorlige symptomer som krever ulike terapeutiske tilnærminger. Symptomer avhenger av hvor skaden på nervesystemet er lokalisert (figur 6 og 7). Dette kan være ustø gang, føleforstyrrelser, ulike kognitive symptomer. Brukes til å behandle MS høye doser glukokortikoider og cytostatika, samt interferonpreparater og spesifikke antistoffer (natalizumab). Tilsynelatende vil det i fremtiden utvikles nye metoder for behandling av MS, basert direkte på restaurering av myelinskjeden i skadede områder av hjernen. Forskere peker på muligheten for transplantasjon av celler - forløpere til oligodendrocytter eller forbedring av deres vekst på grunn av introduksjonen av insulinlignende vekstfaktor eller skjoldbruskhormoner. Dette er imidlertid fortsatt foran, men foreløpig er ikke mer "molekylære" behandlingsmetoder tilgjengelig for nevrologer.

Denne prosessen fortsetter i patogenese sekvensielt og på en ryddig måte i strengt samsvar med de embryonale, anatomiske og funksjonelle egenskapene til nervefibersystemene.
Myelin er en kombinasjon av lipoid- og proteinstoffer som utgjør det indre laget av nervefiberskjeden. Dermed er myelinskjeden den indre delen av glialskjeden til nervefiberen som inneholder myelin. Myelinskjeden er en protein-lipidmembran, som består av et bimolekylært lipidlag plassert mellom to monomolekylære lag av proteinstoffer.
Myelinskjeden vrir seg gjentatte ganger i flere lag rundt nervefiberen. Med en økning i diameteren til nervefiberen øker antall svinger i myelinskjeden. Myelinskjeden er så å si et isolerende belegg for bioelektriske impulser som oppstår i nevroner under eksitasjon. Det gir raskere ledning av bioelektriske impulser langs nervefibre. Dette tilrettelegges av de såkalte avlyttingene av Ranvier. Nodene til Ranvier er små hull i nervefiberen som ikke er dekket av myelinskjeden. I sentralnervesystemet er disse avskjæringene plassert omtrent 1 mm fra hverandre.
Myelin i sentralnervesystemet syntetiseres av oligodendrocytter. En oligodendrocytt syntetiserer myelin for rundt 50 nervefibre. I dette tilfellet er det bare en smal prosess av oligodendrocytten som grenser til hvert akson.
I prosessen med spiralformet vridning av membranen, dannes den lamellære strukturen til myelin, mens de to hydrofile lagene av overflateproteinene til myelin smelter sammen, et hydrofobt lag av lipider dannes mellom dem. Avstanden mellom myelinplatene er i gjennomsnitt 12 nm. For tiden er mer enn 20 typer myelinproteiner beskrevet. Strukturen og den biokjemiske sammensetningen av myelinet i sentralnervesystemet har blitt studert i noen detalj. Myelin er, i tillegg til beskyttende, strukturelle og isolerende funksjoner, også involvert i ernæringen av nervefiberen. Skader på myelinskjeden til nervefibre – demyelinisering – forekommer ved ulike alvorlige sykdommer, som encefalomyelitt av ulik opprinnelse, AIDS, multippel sklerose, Behcets sykdom, Sjögrens syndrom, etc.

(modul direkte4)

Myelinisering av den distale (ved den bakre polen av øyet) optisk nerve begynner først etter fødselen av barnet. Det forekommer i perioden fra 3 uker til flere måneder, allerede i perioden med intrauterint liv. Dette er den såkalte betingede "kabelperioden", når hele komplekset av aksiale sylindre - aksoner av retinale ganglionceller er blottet for myelinskjeder og er innelukket i en felles skjede. Samtidig er funksjonen til å lede visuelle impulser bevart, men den er svært ufullkommen og har en diffus karakter. Dessuten leder "kabelnerver" visuelle impulser ved generalisering eller ved tverrgående induksjon. I dem skjer overgangen av eksitasjon fra en fiber uten myelinskjede til en annen av samme fiber ved kontakt. Slik ledning av impulser gjør det umulig for dem å gå fra visse punkter retina til visse områder av kortikale analysatorer. I løpet av denne perioden av barnets liv er det således fortsatt ingen klar retinotopisk representasjon i synssentrene. Nervetråder den intrakranielle delen av synsnerven er dekket med en myelinskjede tidligere - innen VIII måned med intraokulær utvikling.
Myelinisering av nervefibrene i chiasmen og optiske kanaler hos nyfødte er allerede godt uttrykt. I dette tilfellet strekker myelinisering seg til synsnerven fra sentrum til periferien, det vil si at den skjer i motsatt retning av vekst av nervefibrene. Myelinisering av nervefibrene i hjernen begynner fra den 36. uken av embryonalperioden.
Ved fødselstidspunktet slutter myelineringen av synsbanene i regionen til de primære projeksjonskortikale synssentrene (felt 17 ifølge Brodmann). Felt 18 og 19 ifølge Brodman fortsetter myeliniseringen i ytterligere 1-1,5 måneder etter fødselen. Feltene i området til høyere assosiative sentre (terminalsoner av Flexig) myelineres senere. I disse sonene fullføres myelineringen av de intracerebrale lederne som forbinder de visuelle sentrene på forskjellige nivåer med hverandre og til kortikale sentrene til andre analysatorer først i den fjerde måneden av et barns liv. Aksonene til noen store pyramidale celler i det 5. laget av felt 17 begynner ifølge Brodmann å bli dekket med en myelinskjede fra 3 måneders alder. I aksonene til cellene i det tredje laget i denne alderen er det fortsatt ingen spor av myelin.
Dermed begynner myelinisering av nervefibrene i synsbanen ved den 36. uken av embryonalperioden og generelt ender i de kortikale strukturene i hjernen ved 4-års alder.
Myeliniseringen av nervefibrene i synsbanen stimuleres betydelig av lysstråler. Dette fenomenet, oppdaget av Flexig for mer enn 100 år siden, ble senere bekreftet i en rekke vitenskapelige publikasjoner.

Ontogeni av nervesystemet eller neuroontogenese er genetisk betingede strukturelle og funksjonelle transformasjoner nervevev fra fødselsøyeblikket til organismens død. Stadiene av neuroontogenese tilsvarer stadiene av generell ontogenese og representerer også to parallelle prosesser: fremgang og tilbakegang (se forrige kapittel).

Nevroontogenese begynner og fortsetter prenatalt, avbrytes deretter i den perinatale perioden for fødselsperioden, gjenopprettes i det tidlige postnatale stadiet (etter neonatalperioden), fortsetter og fortsetter mest intensivt i det første tiåret av livet. På dette tidspunktet går nervesystemet gjennom hovedtilpasningsperioden fra det øyeblikket den strukturelle og deretter funksjonelle modningen av nervevevet begynner under påvirkning av miljøfaktorer.

Modningen av nervevevet fortsetter i lang tid, selv om det kan betraktes betinget at det fortsetter til det begynner sakte, men gradvis, endringer i nervesystemet.

akselererende og til slutt rådende involusjonære prosesser. For eksempel er det kjent at det gule pigmentet til nevroner - lipofuscin vises først hos et barn på 7-10 år, og dets normale innhold (typisk for en voksen organisme) vedvarer til 30-årsalderen, og først da overskrider det standardverdiene.

Hovedhendelser i svangerskapsstadiet

Det prenatale stadiet av neuroontogenese er preget av:

Migrering av luftforsvarsnevroner til deres destinasjoner;

Begynnelsen av veksten av aksoner til målceller og dannelsen av synapser;

Begynnelsen av veksten av dendritter og deres forgrening. Disse prosessene observeres noen uker før fødselsstart og stopper ved en patologisk effekt av miljøfaktorer (se homeorese i kapittel 12);

Begynnelsen av myelinisering av nervefibre og -ender;

Glialdifferensiering, trofisk og immunstøtte av de dannede strukturene i nervesystemet.

Dannelse av hovedstrukturene

Nervevevet til embryoet utvikler seg på prenatalstadiet fra den dorsale fortykkelsen av ektodermen - nevrale plate, som bøyer seg og blir til spor, og lukker seg så inn nevrale røret, separert fra huddelen av ektodermen. Nevralrøret er den embryonale kimen til hele nervesystemet - dette er nevrulasjonsstadiet.

Fra og med den 25. dagen av svangerskapet, passerer hodeenden av nevralrøret sekvensielt gjennom stadiene av tre og fem cerebrale vesikler.

Ved 3. måned av svangerskapet dannes hovedstrukturene i hjernen fra hjernevesiklene.

I utgangspunktet er hjernen de fortykkede veggene til hjernevesiklene. Fra dem utvikles den avlange, bakre (broen og lillehjernen), den mellomliggende (diencefaliske regionen) og telencephalon (hjernestammen og hjernebarken), og hulrommene i hjernevesiklene blir hulrom i hjerneventriklene. Den indre sonen av hjernevesiklene som vender mot hulrommet, sammen med den paraventrikulære sonen (hulens vegger), kalles periventrikulært område hjerne.

Fortykkelsen av hjernevesiklenes vegger skyldes tvungen reproduksjon av luftforsvarsneuroner, deres radielle migrasjon og plassering i den marginale (ytre) sonen av veggene til hjerneventriklene - den fremtidige cortex av hjernehalvdelene. Samtidig flyttes grensesonen så å si utover av unge nevroner, og danner lag subventrikulær sone hvor multiplikasjonen av gliaceller begynner og fortsetter intensivt. På dette tidspunktet har mitose av nevroner allerede stoppet i marginalsonen, den smalner gradvis og det dannes en kortikal plate i den, bestående av nevroner med en viss grad av modenhet.

Hjernens randsone danner sammen med den kortikale platen grått (kortikalt) stoff i hjernen - disse er de overfladiske lagene av hjernebarken og hjernebarken, samt de sentrale kjernene i lillehjernen og kjernene i hjernestammen som en del av sensitive, assosiative og motoriske nevroner. Samtidig med dannelsen av grå substans mellom kortikaleplaten fra utsiden og subventrikulær sone med innsiden cerebrale ventrikler dannes mellomsone, hvor antallet nevroner gradvis avtar og deres plass er okkupert av nervefibre som dannes hvit substans i hjernen.

Nevroner i den grå substansen i ryggmargen utvikles fra neuroblaster. På et tverrsnitt av ryggmargen er dette den indre (sentrale) delen som inneholder kjernene til de fremre og bakre hornene som en del av afferente nevroner og stråleceller. Komponentene i den hvite substansen i ryggmargen er dens perifere del (den skiller seg ut i form av bokstaven H eller "sommerfugl" på et tverrsnitt).

Den perifere delen inkluderer langsgående orienterte myelinfibre - disse er veier(anterior, lateral og posterior) som forbinder ulike deler av nervesystemet.

Ved 3. måned av svangerskapet dannes hjernestammen og ganglionplaten fra de midtre delene av nevralrøret. Nevralrøret gir opphav til tre lag med celler: indre (ependyma), midtre (mantel eller kappe) og ytre (marginalt slør).

Det marginale sløret er en prosess av celler som ligger i det indre og midterste laget.

Senere dannes gliaceller fra ependyma, og nevroblaster (forløpere til nevroner) og spongioblaster (astrocytter og oligodendrogliocytter) dannes fra mantelen.

Hjernestammen kombinerer medulla oblongata, midbrain og diencephalon, samt den basale delen av telencephalon.

Ligger i sentrum av medulla oblongata retikulær substans(formasjon), som strekker seg til diencephalon og består av små multipolare nevroner. Som et makrosystem er den retikulære formasjonen forbundet med hjernebarken, lillehjernen, hjernens hypotalamiske region og ryggmargen (se ovenfor).

Nevroblaster i de fremre søylene i ryggmargen differensierer til motoriske nevroner i de fremre hornene, deres aksoner går ut av ryggmargen og danner dens fremre røtter.

Interkalære (assosiative) nevroner utvikles i de bakre kolonnene og den mellomliggende sonen, og deres aksoner går inn i den hvite substansen i ryggmargen og danner veier. Aksonene til cellene i spinalgangliene kommer inn i de bakre hornene.

Ganglion plate utvikler seg fra de midtre delene av nevralrøret, den er basert på to grupper av celler plassert langs kantene av nevrale foldene før deres endelige lukking i nevralrøret. Cellene i ganglionplaten tjener som utgangsmateriale for sensitive kraniale ganglioner (mange kjerner av multipolare nevroner i hjernestammen, designet for å bytte nerveimpulser som stiger opp til cortex og går ned fra den til stammen og ryggmargen), samt ryggmargsnerveganglioner i det autonome nervesystemet som innerverer de indre organer, kar og kjertler.

Migrasjon og plassering av nevroner

En unik egenskap ved nervesystemet er høy presisjon dannelse av et felles nettverk av interneuronale forbindelser. Denne funksjonen er gitt av den genetiske hensikten til hver nevron, som "kjenner" det spesifikke stedet der aksonet vokser (bare til målcellen), ignorerer andre celler og lager synapser ikke på noen, men på et "forhåndsbestemt" sted, og samtidig passerer stien , ofte lik 50 cm.

En slik eksakt bane er basert på kjemisk affinitet, som uttrykkes i nærvær av spesifikke kjemiske merker (chapotaksiske landemerker) på overflaten av målceller som lar aksoner gjenkjenne dem. Det antas at i denne prosessen viktig rolle tilhører de topografiske forholdet mellom nevroner og krono-

teknologisk sekvens av modning av deres funksjonelle forbindelser.

Migrasjonen av unge nevroner inn i hjernebarken utføres sentrifugalt mot den marginale (ytre) sonen langs glialfibrene som ligger i tykkelsen av veggen til hjerneventrikkelen - dette er hovedmigrasjonsveien. Unge nevroner har ikke et akson og dendritter, men de har i stedet for det fremtidige aksonet vekstkjegle, plassert i en konstant "føle rommet"-bevegelse og bestemmer migrasjonsretningen. Aksonvekstkjeglen har et apparat for å gjenkjenne kjemiske landemerker plassert i veggen av hjerneventrikkelen - dette glykoprotein (chapotaktiske) faktorer.

Unge nevroner vandrer langs stammen til den radielle glia, en etter en, til den fremtidige cortex i hjernehalvdelene, og samles ved enden av banen i nevrale moduler eller kolonner. Jo senere nevronet nådde kolonnen sin, desto mer overfladisk plass på det opptar det over de tidligere ankomne nevronene, og tar seg opp gjennom lagene deres.

I samsvar med den lagdelte plasseringen av nevroner i hjernebarken, vil funksjonene til "gulvene" være forskjellige i fremtiden. Andre deler av nevralrøret, hvorfra strukturene til hjernestammen og ryggmargen dannes, er preget av migrasjon og plassering av nevroner med deres konsentrasjon ikke i kolonner, men i lag, for eksempel lokalisert i kranial- og spinalgangliene.

Dermed er plasseringen av nevroner på strengt definerte steder ikke tilfeldig - den er genetisk bestemt. I denne forbindelse blir det mulig for aksonene til nevroner å skape falske interneuronale forbindelser, og da dukker det opp defekte nevroner som ikke opptar "deres plass". Slike nevroner går tapt. Mekanismene for deres død er forskjellige - det er enten nekrose eller apoptose av nevronet (se kapittel 10).

Aksonvekst og dendritisk spiring

vekst av nevronakson begynner med bevegelsen av vekstkjeglen mot målcellen. Hastigheten på denne veksten bestemmes av veksthastigheten (bevegelsen) til aksoncytoskjelettet, som ikke overstiger 2 mm per dag. Samtidig forbereder en målcelle seg på et møte med en vekstkjegle, som danner et reseptorfelt på overflaten for å danne en punktkontakt under dette møtet.

Tidspunktet for vekst av aksonet til målcellen tilsvarer tidspunktet for modning av reseptorfeltet på overflaten, dvs. det er en genetisk kontrollert synkron prosess. I tilfelle av dannelsen av en punktkontakt av en av tentaklene til vekstkjeglen med målcellen, dannes en terminal fortykkelse på dette stedet, som deltar i dannelsen av en fullverdig synapse.

Dendritisk spiring er arborisering (forgrening) av nevrondendritter og dannelsen av et dendritisk tre (nettverk). De første dendrittiske prosessene vises i begynnelsen av den perinatale perioden kort tid etter fullføringen av migrasjon og plassering av nevroner i cortex og subkortikale strukturer i hjernen. Deretter avbrytes veksten av dendritter i fødselsperioden og gjenopprettes i tidlig postnatal nevroontogenese (etter neonatalperioden). På dette tidspunktet skjer utvidelsen av det dendrittiske nettverket hovedsakelig på grunn av prosessen med forgrening, og ikke en økning i antall dendritter, siden en nevron har 1-3 slike prosesser.

Den mest intense dendrittiske spiren skjer i postnatal neuroontogenese, når effekten av miljøfaktorer på barnets hjerne gradvis øker. Dette bekreftes av økningen i hjernens masse. Hvis hjernen til en nyfødt veier 350-400 g, dobles dens masse etter 9 måneder, ved 3-5 år tredobles den, ved 18-20 år veier hjernen 1500-1600 g, og hos en voksen når massen til og med 2000 g.

Det skal bemerkes at det er gjenopptakelsen av konstruksjonen av det dendrittiske treet, dannelsen av nerveender og den påfølgende synaptogenesen at hjernen begynner å konsekvent reflektere den økende effekten av miljøfaktorer på den og dermed tilpasse seg dem. Med andre ord overføres denne refleksjonen fra antenatal til postnatal neuroontogenese, dvs. forsinket i tid.

Myelinisering av nervefibre

Myelinisering av nervefibre- dette er deres omhylling (dressing) i myelinskjeder, bestående av spesielle gliaceller (Schwann) som inneholder myelin - et fettlignende pigment laget av lipider og peptider. Som nevnt ovenfor faller begynnelsen av myelinisering av nervefibre og -ender på prenatalstadiet. Myelinisering av en betydelig del av nervefibre og -ender fullføres i det første tiåret av livet.

Blant årsakene som bryter med myelinisering, bør man nevne periventrikulær encefalopati og leukomalacia, hvor tumornekrosefaktorer (TNF) aktiveres, og starter en autoimmun prosess i den hvite substansen med dysmyelinisering og atrofi av nervevevet.

Overgang til det postnatale stadiet

Fosterhjernen før fødselen øker betydelig i volum, og når 350-400 g. Dette skyldes veksten av aksoner. Parallelt med økningen i hjernemasse øker kroppsvekten og når 3,0-3,5 kg hos en nyfødt. Følgelig øker hjernens behov for oksygen, og morkaken begynner gradvis å mislykkes i å møte det, noe som fører til økt fysiologisk føtal hypoksi, som fungerer som et signal for fullføring av det intrauterine utviklingsstadiet og forårsaker fødsel.

Umiddelbart før fødselen øker konsentrasjonen av biologisk aktive stoffer av hormonell, peptid- og lipidnatur i mors kropp. Denne "morscocktailen" trenger gjennom morkaken inn i fosterets kropp og forårsaker en tilstand av fødselsberedskap i den: en reduksjon i kroppstemperatur, trofisme og metabolisme, en nedgang i nervøs, endokrin og immunaktivitet, en reduksjon i hjertet frekvens, svekkelse av pusten og aktive bevegelser. Som et resultat av virkningen av "mors cocktail", reduseres behovet for oksygen i fosteret og motstanden mot hypoksi øker under fødselen.

Postnatal stadium

Sammenlignet med andre organer og systemer i kroppen, regnes hjernen til en nyfødt som den mest forberedt på eksistensforholdene i postnatalt liv. Dette refererer imidlertid ikke så mye til den direkte funksjonen til hjernestrukturer, men til deres videre utvikling og trening i ferdighetene til å arbeide i miljøet, dvs. vi snakker om tilpasningen av hjernen til helt nye miljøforhold for den. En slik tilpasning skjer ikke umiddelbart: først er den innledet av den første "stressende" uken, eller den neonatale perioden i livet. Tilpasning begynner med en periode med primær justering av vitale funksjoner (respirasjon, sirkulasjon, fordøyelse).

Vitale tegn Innledende tilpasningsperiode

Umiddelbart etter fødselen treffer en kraftig strøm av miljøfaktorer hjernen til en nyfødt. I de første sekundene og minuttene av livet slås de gamle mekanismene for respirasjon og blodsirkulasjon gjennom morkaken av og nye mekanismer for respirasjon og blodsirkulasjon gjennom lungene slås på. Tyngdekraftsforholdene endres kraftig (etter at kroppen er i fostervannet). Strømmer av afferent (sensorisk) informasjon dukker opp og vokser raskt i form av visuelle, auditive og taktile stimuli. Samtidig, innen 1-2 timer etter livet, nøytraliseres effekten av "morscocktailen" hos den nyfødte (se kapittel 12).

I løpet av de første 12 timene av livet (eller ved slutten av den første dagen) begynner de å bli undertrykt, og deretter går de gradvis tapt (vanligvis i løpet av den første uken av livet) grunnleggende medfødt automatisme(bortsett fra automatisme for å suge og tråkke), så vel som de medfødte evnene til å holde hodet, imitere bevegelsene til moren eller legen (for eksempel vise tungen), dvs. det utvikles et «nulling-fenomen». Samtidig er de gjenværende funksjonelle evnene til det "utgående" stadiet av ontogenese delvis bevart, og nye (eller oppdaterte) funksjoner dannes mot deres bakgrunn. For eksempel, mens sugeautomatikken opprettholdes, utvikles funksjonene med å fange opp mors brystvorte, aktivt suging, tygge og svelge og fikseres. Dermed er begynnelsen av det postnatale stadiet av neuroontogenese assosiert med den primære justeringen av kroppens vitale funksjoner og "farvel" til intrauterine funksjoner.

Langsiktig tilpasningsperiode

Etter den første justeringen av vitale funksjoner følger en langsiktig tilpasningsperiode, hvor barnets hjerne sakte tilpasser seg nye miljøforhold og gradvis øker i volum. Fra den andre uken av livet gjenopptas veksten av aksoner og dendritter (etter "konservering" i fødselsperioden). Veksten deres tjener som grunnlag for den påfølgende utviklingen av interneuronale nettverk (spirer), hvor nervesystemet og andre kroppssystemer ved siden av det vil bli forbedret ("øke funksjonell mestring"). Samtidig fortsetter myeliniseringen av aksoner og dendritter, glialdifferensiering, trofisk og immuntilførsel av nervevevet finner sted.

I løpet av de første 2 månedene av livet, i løpet av aksonodendritisk spiring, er prosessene til romlig fjerne nevroner de første som forgrener seg. Bak dem blir nerveendene til de tidligere forgrenede separat prosesser av nevroner gradvis kombinert til et felles internuronalt nettverk, der videre synaptogenese.

I løpet av 3-18 måneder av livet er det en intensiv utvikling av forbindelser sansesystem og motoriske ferdigheter hos barnet, nødvendig for aktive kontakter med det ytre miljø, dvs. læringsprosessen begynner. På dette tidspunktet mestrer barnet konsekvent aktivt syn og hørsel, ferdigheter med å holde hodet, krype, sitte, stå, gå, forstå adressert tale, uttale individuelle ord etc. (se kapittel 12). På grunn av forsinket og sekvensiell spiring øker massen til hvert nevron med 3-5 ganger, som er årsaken til økningen i hjernemasse. Et konkret bidrag til denne økningen er gitt av myelinisering av nevroner, nervestammer og fibre, samt spredning av gliaceller. Videre dannes de sentrale delene av de visuelle, auditive, motoriske, smaks- og taktile analysatorene gradvis, og på grunnlag av disse begynner en lang periode med læring og tilegnelse av barnets hjerne av personlig erfaring med å kommunisere med omgivelsene, inkludert de første 1,5 -3 leveår, førskole- og skolealder. . Den endelige dannelsen av nervesystemet er fullført ved 18-20 år.

Apoptose av defekte nevroner

Apoptose av en defekt nevron er dens programmerte død eller "altruistisk selvmord". Som nevnt ovenfor blir omtrent 5 milliarder (3%) nevroner ødelagt av apoptose.

Apoptose involverer spesielle informasjonsmolekyler - TNF og interleukiner, som tilhører klassen av cytokiner som fungerer som informasjonsbærere (nevrotransmittere). Med deres hjelp reguleres metabolske, trofiske, immune og andre prosesser i nevroner (se kapittel 8). TNF produseres i luftforsvaret og hypothalamus med deltakelse av mikroglia og astrocytter. Disse cytokinene har egenskaper som er ekstremt viktige for celler, og fungerer som vekstfaktorer, avvisningsfaktorer og som nevroimmunomodulatorer. I mange tilfeller blir deres innflytelse en trigger for utviklingen av hjernens luftforsvarspatologi.

Spesielt deres høye innhold forårsaker alvorlige forstyrrelser i trofismen til nervevevet (opp til irreversibel skade, manifestert av nekrose, nekrotisk sjokk og kakeksi), fører til hemming (og sjeldnere til intensivering) av nevronal spredning, men ikke påvirke delingen av transformerte celler.

Interferoner kan ofte mediere virkningen av TNF. I tillegg, ved slutten av den prenatale perioden, stimulerer TNF syntesen av prostaglandiner og kan forårsake prematur fødsel.

Kjeden av molekylære hendelser som oppstår under apoptose er ikke helt klar, men tilsynelatende er de basert på mekanismen for nevronet for å motta informasjon om inkonsekvensen med det genetiske programmet.

Molekylære mekanismer for dannelse av interneuronale forbindelser

Det er kjent at gennettverket som er involvert i dannelsen og funksjonen av det menneskelige nervesystemet inkluderer rundt 20 000 gener.

Minst 2500 gener uttrykkes samtidig i nevroner (bare 125 gener eller omtrent 5 % av dem er blitt karakterisert). Dessuten overgår denne delen av genene kraftig den delen av genene som arbeider i cellene til andre organer. For eksempel, av alle mRNA-molekyler isolert fra lever- eller nyreceller, går bare 4-6 % av cellene inn i DNA-RNA-hybridisering, noe som er ekstremt lite, siden det må være minst

I tillegg har det blitt antydet at flere gener kommer til uttrykk i nevroner i fylogenetisk unge deler av hjernen (hos mennesker gir de funksjoner som er fraværende i andre biologiske arter) enn i gamle deler av hjernen. For eksempel støttes dette av dataene om at 35,6% av genene ble uttrykt i nevronene i de tilknyttede områdene av hjernebarken, og 30,8% ble uttrykt i nevronene i projeksjonsområdene.

Disse forskjellene ligger tilsynelatende til grunn for spesialiseringen av forskjellige deler av hjernen under utviklingen ulike funksjoner. Med andre ord, på grunn av slik spesialisering, vokser mengden aktiv genetisk informasjon under neuroontogenese.

I sin tur er dette bevist av data om DNA-RNA-hybridisering, ifølge hvilken, som intensiteten av

Når luftforsvaret fungerer, øker aktiviteten og kompleksiteten til genetiske effekter i nervevevet: i et 22 uker gammelt embryo er bare 8 % av genene i hjerneneuronene aktive, mens de hos voksne er mer enn 25 %.

Implementering av genuttrykk i forskjellige områder av hjernen bestemmer utviklingen av et bredt nettverk av interneuronale forbindelser (se nedenfor). Hovedmekanismene for utviklingen av slike koblinger er generering og ledning nerveimpuls og intracellulær transport av strukturelle elementer i cytoplasmaet.

Generering og ledning av en nerveimpuls

Mekanismen for generering (eksitasjon) og ledning av en nerveimpuls i systemet med interneuronale forbindelser består i utseende og rask forplantning (bevegelse) av reaksjonen av lokal depolarisering av membranen til den aksiale sylinderen langs nervefiberens lengde.

I løpet av depolarisering av en seksjon av membranen (vi vil betinget kalle det den første seksjonen), endrer Na + -ioner sin negative ladning til positiv ved å øke ledningsevnen til disse ionene i den tilstøtende seksjonen av membranen (den andre seksjonen) , som sikrer frigjøring av K + ioner til overflaten av membranen i den første seksjonen, hvor det opprinnelige nivået gjenopprettes potensialforskjell, og så videre over hele membranen til den aksiale sylinderen til nervefiberen.

nerveimpuls er en rask respons. Hastigheten for depolarisering av membranen til den aksiale sylinderen bestemmer overføringshastigheten til nerveimpulsen, og den er jo høyere, jo tykkere er den aksiale sylinderen. I gjennomsnitt er det for tykke fibre 5-120 m/s, og for tynne fibre - 1-2 m/s. Når en nerveimpuls overføres gjennom myelinerte fibre, er hastigheten høyere enn når den overføres gjennom umyelinerte fibre.

Lokal depolarisering av membranen skjer også under muskelkontraksjon. I dette tilfellet åpner passasjen av en nerveimpuls kanaler som vanligvis er lukket for passiv transport av Ca2+ ioner, og slipper disse ionene inn i myofibrillene. Som et resultat frigjøres acetylkolin i den nevromuskulære synapsen, noe som forårsaker lokal depolarisering av membranen. Frigjøringen av Ca2+-ioner fra de kontrakterte myofibrillene skjer ved at de byttes mot Na+-ioner og avhenger av natriumgradienten, siden det er et annet system som sørger for transport av natriumioner inne, og kalsiumioner utenfor membranen (se kapittel 6).

Den molekylære organiseringen av det synaptiske apparatet er komplekst. Nevroner som er i stand til å frigjøre den samme mediatoren inn i den synaptiske kløften, kombineres til ergiske systemer som er sammenkoblet av spesielle veier - kanaler som forbinder spesifikke synapser. Fra et molekylært synspunkt har operasjonsskjemaet til noradrenalinsynapsen blitt godt studert (se kapittel 8). I dette tilfellet er den utløsende faktoren en impuls som kom fra den presynaptiske membranen til aksonet til den postsynaptiske membranen til målcellen, der, som respons på impulsen, et signal eksiteres som forplanter seg langs aksonet til den presynaptiske membranen. og, i form av bobler med en mediator, går inn i den synaptiske kløften, og deretter inn i den postsynaptiske kløften.membranen til en annen målcelle, er en diskontinuerlig intercellulær akson-aksonal kontakt. Diskontinuitet av kontakter er nødvendig for å opprettholde en rask hastighet for impulsutbredelse, siden eksitasjon kan forplante seg langs nevronmembranen fra cellekroppen og tilbake.

aksonal transport

Sammen med ledningen av en nerveimpuls gjennom et system med diskontinuerlige interneuronale forbindelser (synapser), er det en annen mekanisme for passasje av molekylær informasjon - intracellulær transport. For et nevron, hvis hovedcytoplasma er konsentrert i aksoner og dendritter, som strekker seg over betydelige avstander fra cellekjernen, er intracellulær transport eller bevegelse av elementer i cytoplasma av stor betydning.

Aksonal transport er generelt godt forstått. Blant de transporterte gjenstandene:

Lysosomer og peroksisomer - store, mellomstore og små vakuoler med hydrolytiske og oksidative enzymer, som er beholdere for avfallsbehandling, eller en slags "behandlingsanlegg";

Mitokondrier som produserer energi i form av ATP er et slags «kraftverk»;

Mikrotubuli, representert av et ustabilt protein med en viss polaritet - tubulin, som fungerer som transportveier;

Synaptiske vesikler med ulike mediatorer og regulatoriske enzymer;

"byggematerialer" - protein, lipid og andre molekyler;

Nedbrytningsprodukter av molekyler, etc.

I motsetning til en nerveimpuls er aksonal transport en langsom respons. Gjennomsnittshastigheten deres overstiger ikke 2 mm per dag. Samtidig har forskjellige organeller og elementer i cytoplasmaet forskjellige transporthastigheter. Så synaptiske vesikler kan bevege seg med en hastighet på over 400 mm per dag.

Med samme hastighet beveger "byggematerialer" seg antegrad (mot terminaldelen), og deres forfallsprodukter beveger seg retrograd (mot kjernen). Samtidig opprettholdes balansen i bevegelsen deres: nøyaktig så mye kommer som det blir brukt.

Mitokondrier utfører pendelbevegelser, beveger seg enten antegrad eller retrograd. Takket være denne bevegelsen gis energitilførsel langs hele lengden av aksonet (dendritten) til nevronet.

Kontraktile enheter aktivert av nerveimpulser - proteiner (aktin, myosin, tubulin, noen enzymer), mikrotubuli og andre elementer deltar også i aksonal transport.

Mønstre for informasjonsstøtte og hovedegenskapen til hjernebarken

Informasjonsstøtte til hjernebarken er basert på følgende mønstre:

Informasjonsoverføring på flere nivåer (flere etasjer); er basert på egenskapene til migrasjon og plassering av nerveceller under dannelsen av nevronmoduler (søyler), som er strukturelle enheter cerebral cortex;

Diskontinuitet i passasje av informasjon i synapser mellom etasjer, karakteristisk for hele nettverket av interneuronale forbindelser;

Konstansen av aktiviteten til hjernebarken; tilveiebrakt av en retikulær substans som kontrollerer passasjen av informasjon mellom etasjer og dens diskontinuitet i synapser; med et overskudd av informasjon akkumulerer dette stoffet det, skaper reserver, og med mangel legger det det til fra reservene, og opprettholder en jevn strømintensitet og følgelig konstant aktivitet i cortex;

Duplisering av informasjonskanaler; basert på interneuronale forbindelser som danner et enkelt nettverk av reseptorender

ioner lokalisert i alle deler av kroppen; reseptorene til dette nettverket oppfatter informasjon med forskjellig innhold og formål, inkludert informasjon i samme retning; for eksempel kontrolleres kroppens posisjon i rommet ved hjelp av informasjonsstrømmer som kommer inn i hjernebarken samtidig fra visuelle, vestibulære og auditive analysatorer, samt muskelreseptorer, blodårer, armer, ben, torso og hode; derfor, ved feil i mottak og veksling av informasjon, mottar hjernebarken fortsatt nødvendig informasjon og gir riktig svar. Disse mønstrene lar hjernebarken analysere informasjonsstrømmene som stiger opp til den, bytte dem i synapser, endre ledningshastigheten, filtrere (skjerme ut) den minst signifikante, hoppe over og levere den viktigste informasjonen til destinasjonen, øke eller redusere dens volum, opprettholde en jevn strømningsintensitet, tilpasse seg miljøet, ta rettidige og tilstrekkelige beslutninger implementert i en rekke funksjoner, og derfor opprettholde en konstant aktivitet i cortex.

Samtidig sikrer disse mønstrene utviklingen hovedegenskapen til hjernebarken- evnen til å reflektere (prege) resultatene av miljøfaktorer.

Ved normal neuroontogenese manifesterer denne egenskapen seg på morfologisk nivå som et spesifikt bilde av et modent interneuronalt nettverk med trekk ved cytoarkitektonikk og myeloarkitektonikk (med ultralyd, CT og NMR-avbildning). På det fysiologiske nivået uttrykkes denne egenskapen som en manifestasjon av vanlig bevissthet og implementering av grunnleggende nervøse og høyere mentale funksjoner.

Tegn på refleksjon og tilpasning av cortex til omgivelsene er:

Beredskap for funksjonsendringer og gradvis endring av gamle funksjoner for nye funksjoner og ferdigheter i kritiske perioder med utvikling;

Full utvikling av funksjoner og ferdigheter med minimale energikostnader (se forrige kapittel);

Etterfylling av de tapte elementene i nervevevet og valg av de mest effektive interneuronale nettverkene under deres intensive arbeid;

Plastisitet (kompenserende) funksjon av hjernestrukturer i skiftende miljøforhold mens de opprettholder deres autonomi. Det er viktig å understreke den spesielle betydningen av disse tegnene i behandlingen av sykdommer manifestert av patologien til hjernens luftforsvar.

Forstyrrelser av neuroontogenese som et resultat av en primær lesjon i det periventrikulære området av hjernen

Brudd på neuroontogenese er et av de uløste problemene ved nevrogenetikk. Systematiseringen deres gir betydelige vanskeligheter på grunn av nervesystemets deltakelse i nesten alle patologiske prosesser. Dette gjelder både arvelige og ikke-arvelige patologier.

Nervesystemet påvirkes ikke bare primært, men også sekundært, mot bakgrunnen av skade på andre kroppssystemer, eller samtidig med dem som et resultat av vanlige mekanismer.

I de tidlige stadiene av neuroontogeni er den embryonale hjernen nesten utelukkende representert av luftforsvar, hvis aktiviteter inkluderer: migrasjon og plassering av nevroner, dannelse av nevronsøyler, vekst av aksoner og dendritter og dannelse av synapser. Luftforsvaret regulerer disse prosessene basert på kjemisk gjenkjennelse av sine egne nevroner blant mange fremmede, noe som bringer det nærmere immunsystemet.

Ved å være på grensen til kapillær blodstrøm og cerebrospinalvæske, utfører luftforsvaret beskyttende (barriere) funksjoner, som også bringer det nærmere immunsystemet. Astrocyttceller fungerer som barrierer, og spiller rollen som reseptorer som oppfatter molekylær informasjon fra kapillær blodstrøm og under CSF-sirkulasjonen.

Dermed er luftforsvar et spesielt system i hjernen. Det gir langsomme utviklingsprosesser, utfører en formende (vekst) funksjon, opprettholder trofisk og immun homeostase av nervevevet og fungerer som en "vokter" (blod-hjerne- og brennevin-encefaliske barrierer) ved grensene mellom kapillær blodstrøm eller cerebrospinalvæske, på den ene siden, og hjernen, på den andre siden.

Ved luftforsvarspatologi blir alle disse langsomme prosessene hemmet og stoppet, noe som fører til nevrologisk patologi. På fig. Figur 51 viser rollen til hjernens luftforsvar i utviklingen av denne patologien.

Ris. 51. Rollen som luftforsvar av hjernen i strid med matrisen, forming, trofiske og immunfunksjoner (ifølge Skvortsov I.A., 2000)

Luftforsvaret påvirkes ved morfogenetiske og metabolske forstyrrelser i hjernestrukturer, nevroinfeksjon, cerebral hypoksi og fødselstraumer. Skader på luftforsvarssystemet som følge av disse årsakene fører til forstyrrelser i dannelsen av hjernestrukturer, hypoplasi og andre abnormiteter, forstyrrelser i trofisk og immuntilførsel av kritiske perioder med neuroontogenese og, som et resultat, til funksjonssvikt i hjernen. . På fig. 52 viser et diagram over forholdet mellom hovedårsakene til og resultatene av skade på hjernens luftforsvar.

Luftforsvarssystemets funksjon avhenger av svangerskaps umodenhet (påvirkning av endotoksiner, TNF og andre cytokiner), samt av perinatal nød (hypoksi og fødselstraumer). Sammen med disse årsakene, i listen over årsaker til slik avhengighet

Ris. 52. Et omtrentlig diagram over forholdet mellom hovedårsakene til og resultatene av skade på luftforsvaret i hjernen (ifølge Skvortsov I.A., 2001)

prematur graviditet, føtoplacental insuffisiens som følge av infeksjon hos moren under svangerskapet, placentainfarkt, intrauterin infeksjon av fosteret, økt cerebrospinalvæsketrykk i hjerneventriklene, lav vekt og arteriell hypertensjon på bakgrunn av luftveislidelser hos nyfødte , NBO, kromosomale syndromer, primære nevrogenetiske sykdommer i nevron- og gliaelementene, reseptorsykdommer, transmembrantransport av ulike ioner og nevrotransmittere.

Alle disse årsakene forstyrrer morfogenese, trofisme og immunbeskyttelse av hjernen, og selv med milde endringer fører til hypoplasi og/eller lett funksjonssvikt, og med moderate og alvorlige endringer, til henholdsvis periventrikulær encefalopati (PVE) og leukomalacia.

Luftvernsendringer har i en rekke tilfeller felles mekanismer. For eksempel kan intrauterin nevroinfeksjon og/eller føtal hypoksi forårsake lammelse av flimmerhårene i ependyma som fletter veggene i ventriklene i hjernen og spinalkanalen, noe som vil føre til utvikling av medfødt (ventrikulær) hydrocephalus, økt intrakranielt trykk, forstyrrelse av CSF-sirkulasjonen og dermed føre til en forsinkelse i aksonal og dendritisk spiring, synaptogenese, dystrofiske eller destruktive endringer i cortex og subkortikale formasjoner.

Blant alvorlige perinatale luftforsvarslesjoner bør man merke seg effekten av intestinale endotoksiner, som stimulerer produksjonen av TNF, interleukiner og andre cytokiner hos fosteret og nyfødte, som fører til mikrosirkulasjonsforstyrrelser, apoptose og autoimmune forstyrrelser i hjernevev. Samtidig realiseres autoimmune mekanismer gjennom forekomsten av iskemiske og hemoragiske foci i bassengene i karotis- og vertebrobasilære vaskulære systemer i luftforsvarssystemet, hjernebarken, subkortikale og cerebellare stamstrukturer, etterfulgt av dystrofiske eller destruktive endringer i dem i form av dysmyelinisering og atrofi, som kan føre til døden. Imidlertid mye oftere i luftvern, ikke-grov destruktive prosesser(leukomalacia), men dystrofi, som er basert på langvarige metabolske, trofiske og immunforstyrrelser (encefalopati).

På samme tid, hvis hovedformingsprosessene i hjernen allerede er fullført, er disse endringene begrenset til mindre forstyrrelser i trofisme og immunstøtte av nervevevet.

Nervetråder.

Prosessene til nerveceller dekket med skjeder kalles fibre. I henhold til strukturen til membranene skilles myelinerte og umyeliniserte nervefibre. Prosessen til en nervecelle i en nervefiber kalles en aksial sylinder, eller akson.

I CNS danner skjellene til prosessene til nevroner prosesser av oligodendrogliocytter, og i det perifere nervesystemet nevrolemmocytter.

Umyeliniserte nervefibre er hovedsakelig lokalisert i det perifere autonome nervesystemet. Skallet deres er en ledning av neurolemmocytter, der aksiale sylindre er nedsenket. En umyelinisert fiber som inneholder flere aksiale sylindre kalles en kabeltype fiber. Aksiale sylindre fra en fiber kan passere inn i den neste.

Prosessen med dannelse av en umyelinisert nervefiber skjer som følger. Når en prosess dukker opp i en nervecelle, vises en tråd av neurolemmocytter ved siden av den. Prosessen til nervecellen (aksial sylinder) begynner å synke inn i strengen av neurolemmocytter, og drar plasmolemma dypt inn i cytoplasmaet. Det doble plasmalemmaet kalles mesaxon. Dermed er den aksiale sylinderen plassert i bunnen av mesaxon (hengt på mesaxon). Utvendig er den ikke-myeliniserte fiberen dekket med en kjellermembran.

Myeliniserte nervefibre er hovedsakelig lokalisert i det somatiske nervesystemet, har en mye større diameter sammenlignet med umyeliniserte - opptil 20 mikron. Akselsylinderen er også tykkere. Myelinfibre er farget med osmium i en svart-brun farge. Etter farging er 2 lag synlige i fiberkappen: det indre myelinet og det ytre, bestående av cytoplasma, kjerne og plasmolemma, som kalles neurilemma. En ufarget (lett) aksial sylinder løper i midten av fiberen.

Skrå lyse hakk (incisio myelinata) er synlige i myelinlaget i skallet. Langs fiberen er det innsnevringer som myelinskjedelaget ikke passerer gjennom. Disse innsnevringene kalles nodale intercepts (nodus neurofibra). Bare nevrilemmaet og basalmembranen som omgir myelinfiberen passerer gjennom disse avskjæringene. Nodalnoder er grensen mellom to tilstøtende lemmocytter. Her avviker korte utvekster med en diameter på ca. 50 nm fra neurolemmocytten, og strekker seg mellom endene av de samme prosessene til den tilstøtende neurolemmocytten.

Seksjonen av myelinfiber som ligger mellom to nodale avskjæringer kalles det internodale, eller internodale, segmentet. Bare 1 neurolemmocytt er lokalisert innenfor dette segmentet.

Myelinskjedelaget er en mesaxon skrudd på den aksiale sylinderen.

Myelinfiberdannelse. Opprinnelig ligner prosessen med myelinfiberdannelse på prosessen med myelinfri fiberdannelse, det vil si at den aksiale sylinderen er nedsenket i nevrolemmocyttstrengen og mesaxon dannes. Etter det forlenger mesaxonen og vikler seg rundt den aksiale sylinderen, og skyver cytoplasma og kjerne til periferien. Denne mesaxonen, skrudd på den aksiale sylinderen, er myelinlaget, og det ytre laget av membranen er kjernen og cytoplasmaet til neurolemmocytter skjøvet til periferien.

Myeliniserte fibre skiller seg fra umyelinerte fibre i struktur og funksjon. Spesielt er hastigheten på impulsen langs den ikke-myeliniserte nervefiberen 1-2 m per sekund, langs myelinet - 5-120 m per sekund. Dette forklares med at langs myelinfiberen beveger impulsen seg i salto (hopp). Dette betyr at innenfor nodalavlyttingen beveger impulsen seg langs neurolemmaet til den aksiale sylinderen i form av en depolarisasjonsbølge, dvs. sakte; innenfor det internodale segmentet beveger impulsen seg som en elektrisk strøm, dvs. raskt. Samtidig beveger impulsen langs den umyelinerte fiberen seg bare i form av en depolariseringsbølge.

Elektrondiffraksjonsmønsteret viser tydelig forskjellen mellom den myelinerte fiberen og den ikke-myeliniserte fiberen - mesaxonen er skrudd i lag på den aksiale sylinderen.

Nervesystemet utfører de viktigste funksjonene i kroppen. Det er ansvarlig for alle handlinger og tanker til en person, danner hans personlighet. Men alt dette komplekse arbeidet ville ikke vært mulig uten en komponent - myelin.

Myelin er et stoff som danner myelinskjeden (pulpa), som er ansvarlig for den elektriske isolasjonen av nervefibre og hastigheten på overføring av elektriske impulser.

Anatomi av myelin i strukturen til nerven

Hovedcellen i nervesystemet er nevronet. Kroppen til en nevron kalles soma. Inni den er kjernen. Kroppen til en nevron er omgitt av korte prosesser kalt dendritter. De er ansvarlige for å kommunisere med andre nevroner. En lang prosess avviker fra somaen - aksonet. Det bærer en impuls fra et nevron til andre celler. Oftest, på slutten, kobles den til dendrittene til andre nerveceller.

Hele overflaten av aksonet er dekket av myelinskjeden, som er en prosess av Schwann-cellen uten cytoplasma. I utgangspunktet er det flere lag. cellemembran viklet rundt aksonet.

Schwann-cellene som omslutter aksonet er atskilt av noder av Ranvier, som mangler myelin.

Funksjoner

Hovedfunksjonene til myelinskjeden er:

akson isolasjon;
akselerasjon av impulsledning;
energibesparelser på grunn av bevaring av ionestrømmer;
støtte av nervefiberen;
akson ernæring.

Hvordan impulser fungerer

Nerveceller er isolert på grunn av skallet, men fortsatt sammenkoblet. Stedene hvor cellene berører kalles synapser. Dette er stedet der aksonet til en celle og somaen eller dendritten til en annen møtes.

En elektrisk impuls kan overføres innenfor en enkelt celle eller fra nevron til nevron. Dette er en kompleks elektrokjemisk prosess, som er basert på bevegelsen av ioner gjennom skallet til nervecellen.

I en rolig tilstand kommer bare kaliumioner inn i nevronet, mens natriumioner forblir utenfor. I spenningens øyeblikk begynner de å bytte plass. Aksonet er positivt ladet internt. Da slutter natrium å strømme gjennom membranen, og utstrømningen av kalium stopper ikke.

Endringen i spenning på grunn av bevegelsen av kalium- og natriumioner kalles et "aksjonspotensial". Det sprer seg sakte, men myelinskjeden som omslutter aksonet akselererer denne prosessen ved å hindre utstrømning og innstrømning av kalium- og natriumioner fra aksonkroppen.

Når den passerer gjennom avskjæringen av Ranvier, hopper impulsen fra en del av aksonet til en annen, noe som lar den bevege seg raskere.

Etter at aksjonspotensialet krysser gapet i myelin, stopper impulsen og hviletilstanden kommer tilbake.

Denne modusen for energioverføring er karakteristisk for CNS. I det autonome nervesystemet er aksoner ofte funnet dekket med lite eller ingen myelin. Hopp mellom Schwann-celler utføres ikke, og impulsen går mye saktere.

Sammensatt

Myelinlaget består av to lag med lipider og tre lag med protein. Det er mye mer lipider i den (70-75%):

fosfolipider (opptil 50%);
kolesterol (25%);
glaktocerebrosid (20%), etc.

Proteinlagene er tynnere enn de lipide. Proteininnholdet i myelin er 25-30 %:

proteolipid (35-50%);
myelin basisk protein (30%);
Wolfgram-proteiner (20%).

Det er enkle og komplekse proteiner i nervevevet.

Lipidenes rolle i strukturen til skallet

Lipider spiller en nøkkelrolle i strukturen til massemembranen. De er det strukturelle materialet i nervevevet og beskytter aksonet mot tap av energi og ionestrømmer. Lipidmolekyler har evnen til å gjenopprette hjernevev etter skade. Myelinlipider er ansvarlige for tilpasningen av det modne nervesystemet. De fungerer som hormonreseptorer og kommuniserer mellom celler.

Rollen til proteiner

Av ikke liten betydning i strukturen til myelinlaget er proteinmolekyler. De, sammen med lipider, fungerer som byggemateriale nervevev. Deres hovedoppgave er transport av næringsstoffer til aksonet. De dekoder også signalene som kommer inn nervecelle og få fart på reaksjonene i den. Deltakelse i metabolisme er en viktig funksjon av myelinskjedeproteinmolekyler.

Myeliniseringsdefekter

Ødeleggelse av myelinlaget i nervesystemet er en svært alvorlig patologi, på grunn av hvilken det er et brudd på overføringen av nerveimpulsen. Det forårsaker farlige sykdommer, ofte uforenlige med livet. Det er to typer faktorer som påvirker forekomsten av demyelinisering:

genetisk disposisjon for ødeleggelse av myelin;
påvirkning på myelin av interne eller eksterne faktorer.
Demyelisering er delt inn i tre typer:
akutt;
remittering;
akutt monofasisk.

Hvorfor ødeleggelse skjer

De vanligste årsakene til ødeleggelse av pulpymembranen er:

revmatiske sykdommer;
en betydelig overvekt av proteiner og fett i kostholdet;
genetisk predisposisjon;
bakterielle infeksjoner;
tungmetallforgiftning;
svulster og metastaser;
langvarig alvorlig stress;
dårlig økologi;
patologi av immunsystemet;
langvarig bruk av nevroleptika.

Sykdommer på grunn av demyelinisering

Demyeliniserende sykdommer i sentralnervesystemet:

Canavan sykdom – genetisk sykdom oppstår i tidlig alder. Den er preget av blindhet, problemer med å svelge og spise, nedsatt motorikk og utvikling. Epilepsi, makrocefali og muskulær hypotensjon er også en konsekvens av denne sykdommen.
Binswangers sykdom. Oftest forårsaket av arteriell hypertensjon. Pasienter forventer tankeforstyrrelser, demens, samt brudd på gange og funksjonene til bekkenorganene.
. Kan forårsake skade på flere deler av CNS. Han er ledsaget av pareser, lammelser, kramper og nedsatt motorikk. Dessuten er symptomer på multippel sklerose atferdsforstyrrelser, svekkelse av ansiktsmuskler og stemmebånd, nedsatt følsomhet. Synet er forstyrret, oppfatningen av farge og lysstyrke endres. Multippel sklerose er også preget av lidelser i bekkenorganene og degenerasjon av hjernestammen, lillehjernen og kranienervene.
Devics sykdom- demyelinisering i synsnerven og ryggmarg. Sykdommen er preget av nedsatt koordinasjon, følsomhet og funksjoner i bekkenorganene. Det er preget av alvorlig synshemming og til og med blindhet. I klinisk bilde parese, muskelsvakhet og autonom dysfunksjon er også observert.
Osmotisk demyeliniseringssyndrom. Det oppstår på grunn av mangel på natrium i cellene. Symptomer er kramper, personlighetsforstyrrelser, tap av bevissthet opp til koma og død. Konsekvensen av sykdommen er hjerneødem, hypotalamisk infarkt og brokk i hjernestammen.
Myelopati- ulike dystrofiske endringer i ryggmargen. De er preget av muskelforstyrrelser, sensoriske forstyrrelser og bekkenorgandysfunksjon.
Leukoencefalopati- ødeleggelse av myelinskjeden i subcortex av hjernen. Pasienter lider av konstant hodepine og epileptiske anfall. Det er også syns-, tale-, koordinasjons- og gangvansker. Sensitiviteten avtar, personlighet og bevissthetsforstyrrelser observeres, demens utvikler seg.
Leukodystrofi- en genetisk metabolsk lidelse som forårsaker ødeleggelse av myelin. Sykdomsforløpet er ledsaget av muskel- og bevegelsesforstyrrelser, lammelser, nedsatt syn og hørsel, og progressiv demens.

Demyeliniserende sykdommer i det perifere nervesystemet:

Guillain-Barrés syndrom er en akutt inflammatorisk demyelinisering. Det er preget av muskel- og motoriske forstyrrelser, respirasjonssvikt, delvis eller fullstendig fravær av senereflekser. Pasienter lider av hjertesykdom, nedsatt arbeid Fordøyelsessystemet og bekkenorganer. Pareser og sensoriske forstyrrelser er også tegn på dette syndromet.
Charcot-Marie-Tooth neural amyotrofi er en arvelig patologi i myelinskjeden. Det kjennetegnes ved sensoriske forstyrrelser, dystrofi i lemmer, deformitet i ryggraden og skjelving.

Dette er bare en del av sykdommene som oppstår på grunn av ødeleggelsen av myelinlaget. Symptomene er de samme i de fleste tilfeller. Nøyaktig diagnose kan bare settes etter en datamaskin eller magnetisk resonansavbildning. En viktig rolle i diagnosen spilles av kvalifikasjonsnivået til legen.

Prinsipper for behandling av skalldefekter

Sykdommer forbundet med ødeleggelse av pulpymembranen er svært vanskelig å behandle. Terapi er hovedsakelig rettet mot å stoppe symptomene og stoppe ødeleggelsesprosessene. Jo tidligere sykdommen diagnostiseres, jo mer sannsynlig er det å stoppe forløpet.

Reparasjonsalternativer for myelin

Takket være rettidig behandling kan prosessen med myelinreparasjon startes. Den nye myelinskjeden vil imidlertid ikke fungere like bra. I tillegg kan sykdommen gå inn i et kronisk stadium, og symptomene vedvarer, bare litt jevne ut. Men selv en lett remyelinisering kan stoppe sykdomsforløpet og delvis gjenopprette tapte funksjoner.

Moderne medisiner rettet mot å regenerere myelin er mer effektive, men de er veldig dyre.

Terapi

Følgende legemidler og prosedyrer brukes til å behandle sykdommer forårsaket av ødeleggelse av myelinskjeden:

beta-interferoner (stoppe sykdomsforløpet, redusere risikoen for tilbakefall og funksjonshemming);
immunmodulatorer (påvirker aktiviteten til immunsystemet);
muskelavslappende midler (bidra til gjenoppretting av motoriske funksjoner);

nootropics (gjenopprette ledende aktivitet);
anti-inflammatorisk (lindre den inflammatoriske prosessen som forårsaket ødeleggelsen av myelin);
(hindre skade på hjerneneuroner);
smertestillende og krampestillende midler;
vitaminer og antidepressiva;
CSF-filtrering (en prosedyre som tar sikte på å rense cerebrospinalvæsken).

Sykdomsprognose

Foreløpig gir ikke behandlingen av demyelinisering et 100% resultat, men forskere utvikler aktivt medisiner rettet mot å gjenopprette pulpymembranen. Det forskes på følgende områder:

Stimulering av oligodendrocytter. Dette er cellene som lager myelin. I en organisme som er påvirket av demyelinisering, fungerer de ikke. Kunstig stimulering av disse cellene vil bidra til å starte prosessen med å reparere de skadede områdene av myelinskjeden.
stamcellestimulering. Stamceller kan bli til fullverdig vev. Det er en mulighet for at de kan fylle det kjøttfulle skallet.
Regenerering av blod-hjerne-barrieren. Under demyelinisering blir denne barrieren ødelagt og lar lymfocytter påvirke myelin negativt. Dens restaurering beskytter myelinlaget mot angrep fra immunsystemet.

Kanskje snart vil sykdommer forbundet med ødeleggelsen av myelin ikke lenger være uhelbredelig.