Poprzedni rozdział | Jak działa mózg - spis treści.


6. Funkcjonalna budowa mózgu.


6.1. Budowa układu nerwowego - pierwszy rzut oka.

Nie będziemy zbyt szczegółowo omawiać neuroanatomii, potrzebne nam to jedynie na tyle, by zrozumieć działanie mózgu jako systemu kontrolnego, pozwalającego organizmom przeżyć we wrogim środowisku.
System nerwowy daje się podzielić na kilka współpracujących ze sobą (i z resztą organizmu) podsystemów potrzebnych do regulacji podstawowych funkcji życiowych, utrzymywania stabilności, doprowadzania informacji zmysłowych i kontroli mięśni, oraz centralnego kontrolera działającego w oparciu o te informacje.

Autonomiczny układ nerwowy (AUN lub ang. ANS) to część CUN i PUN, której nie kontrolujemy w świadomy sposób.
Jego zadanie to koordynacja funkcji automatycznych: skurczy serca, oddychania, trawienia, wydalania, pocenia się, pobudzenia seksualnego.
Otrzymuje sygnały z chemoreceptorów, baroreceptorów, przez nerwy czaszkowe i rdzeniowe, przechodzące przez zwoje rdzeniowe.
Centrum AUN znajduje się w pniu mózgu, koordynacja następuje przy pomocy podwzgórza.

AUN zawiera układ współczulny i przywspółczulny, układy działające antagonistycznie.
Układ współczulny pobudza: rozszerza źrenicę, rozluźnia mięśnie oka, gruczoły ślinowe wytwarzają gęstą ślinę, serce bije szybciej, naczynia wieńcowe się rozszerzają, oskrzela rozkurczają, żołądek hamuje wydzielanie soków, żółć wolniej produkowana, perystaltyka zwalnia, nadnercza uwalniają adrenalinę, skóra pot, włoski się jeżą, obyt się kurczy a pęcherz rozluźnia.

Układ przywspółczulny działa odwrotnie.
W sumie AUN pozwala na utrzymanie homeostazy, ale to nie wystarcza by przeżyć.

Obwodowy (peryferyjny) układ nerwowy (PUN lub ang. PNS): nerwy kręgowe i czaszkowe, dochodzące do mięśni i receptorów czuciowych i kończące się w rdzeniu. Nerwy to wiązki aksonów, długich wypustek neuronów otoczonych osłonką mielinową, stanowiące "okablowanie" organizmu. Nerwy doprowadzające informację od receptorów zmysłowych do mózgu nazywa się czuciowymi lub aferentnymi, a nerwy wychodzące z mózgu i kontrolujące mięśnie i gruczoły nazywa się ruchowymi lub eferentnymi. Z rdzenia wychodzi 12 par nerwów czaszkowych (numerowanych rzymskimi liczbami I do XII).

Centralny (ośrodkowy) układ nerwowy (CUN lub ang. CNS) składa się z mózgu, móżdżku i rdzenia kręgowego (kolor pomarańczowy). Jest to główny obiekt naszych zainteresowań.

Z perspektywy rozwojowej wyróżniamy:
  • Przodomózgowie: kresomózgowie i międzymózgowie.
  • Śródmózgowie (mesencephalon): wzgórki czworacze (dolne i górne), pokrywa, nakrywka, konary mózgu i substancja czarna (substantia nigra).
  • Tyłomózgowie: móżdżek, most, rdzeń przedłużony.

Patrząc na ogólny podział funkcji i ewolucyjne pochodzenie możemy wyróżnić trzy struktury mózgu, należy jednak pamiętać, że są to ze sobą ściśle połączone struktury:

Pień mózgu: most, śródmózgowie, rdzeń przedłużony (rdzeniomózgowie).

Twór siatkowaty (RAS, Reticular Activiating System) w rdzeniu przedłużonym pnia mózgu.
Kontroluje stan pobudzenia umysłu, czuwania i przytomności.
Zawiera liczne jądra neuronów kontrolujące odechy, liczne odruchy (kichanie, wymioty), pośredniczące w przekazywaniu sygnałów zmysłowych i motorycznych, funkcje fizjologiczne i homeostazę.
Dzieli się na układ wstępujący, wysyłający sygnały do wzgórza, podwzgórza i kory, oraz układ zstępujący, otrzymujący sygnały od nerwów czuciowych i móżdżku, przesyłane przez rdzeń kręgowy do mięśni.

Wzgórze (thalamus) dokonuje wstępnej oceny bodźców zmysłowych (oprócz węchowych), przesyła je do kory.
Reguluje cykle okołodobowe, stany snu i czuwania.
Współpracuje z układem limbicznym przesyłając sygnały o pobudzeniach emocji, umożliwiając szybkie instynktowne reakcje na zagrożenia bez świadomego rozpoznania.

Układ limbiczny mieści się pomiędzy pniem mózgu i podwzgórzem a korą nową.
Pierścień wewnętrzny to kora okołowęchowa, część jąder migdałowatych, i hipokamp.
Pierścień zewnętrzny to

Podwzgórze (hypothalamus) reguluje homeostazę organizmu: termoregulację, pobieranie pokarmu (wrażenia głodu i nasycenia), gospodarkę wodną (wrażenie pragnienia), kontroluje działanie przysadki mózgowej wydzielającej liczne hormony i współpracę z autonomicznym układem nerwowym, popęd seksualny i rytmy biologiczne.

Boczna część podwzgórza (LH, Lateral Hypothalamus) nazywana była ośrodkiem przyjemności, łącząc się z płatami czołowymi i innymi strukturami pobudza wydzielanie dopaminy w tych obszarach (ważną rolę gra tu też jądro półleżące).

Układ limbiczny kontroluje emocje i popędy organizmu, pamięć ruchów, orientację w przestrzeni, konsolidację pamięci trwałej.

Mózgowie: mózg, móżdżek i rdzeń przedłużony.
Móżdżek, zajmujący się kontrolą i koordynacją ruchową, regulacją napięcia mięśni, utrzymaniem postawy ciała.
Rdzeń kręgowy o średnicy ok. 1cm, gruba wiązka nerwów, kontroluje podstawowe odruchy, np. odruch kolanowy. Wiązka aksonów motoneuronów wychodząca z mózgu do rdzenia kręgowego nazywa się układem piramidowym; nieliczne motoneurony kontrolujące proste odruchy leża poza układem piramidowym.

Kora nowa (neocortex),
układ limbiczny,
pień mózgu - im starsze struktury tym głębiej.


Płaty kory i ich główne funkcje:
potyliczny - wzrok;
ciemieniowy - orientacja przestrzenna, ruch i postrzeganie ruchu;
skroniowy - mowa, pamięć, rozpoznawanie obiektów;
czołowy - planowanie, myślenie, pamięć, wola, ocena emocji;
limbiczny, przyśrodkowy, okolice zakrętu obręczy - reprezentacja pojęć odnoszących się do "ja" w różnych kontekstach.

Zakręty (gyrus), czyli wypukłości, oraz bruzdy (sulci), czyli wgłębienia, są dokładnie ponazywane, chociaż każdy ma nieco inny kształt, pod tym względem różnią się nawet bliźniaki jednojajowe gdy dorosną.



Na jądra (zwoje) podstawy lub jądra podstawne (basal ganglia), składa się kilka struktur podkorowych:

Skorupa, jądro ogoniaste i jądro półleżące określane są też jako prążkowie (ciało prążkowane), ze względu na prążkowany wygląd.
Gałka blada razem ze skorupą nazywana jest też "jądrem soczewkowatym".
Funkcją jąder podstawnych jest inicjacja ruchów, utrzymanie rytmu mowy, jest to rodzaj auto-pilota układu ruchowego, orientacji i stabilizacji ruchów sakadycznych oczu, prawdopodobnie też pełnią rolę w systemie motywacji, nagrody (produkcja dopaminy w istocie czarnej) i uczeniu się umiejętności.
Szczegółowe funkcje poszczególnych jąder są trudne do oddzielenia.
Sugeruje się, że jądro niskowzgórzowe integruje poznawcze, emocjonalne i ruchowe składowe zachowania; pobudzenie tego jądra u kilku pacjentów z chorobą Parkinsona wywołało zachowania hypomaniakalne (wysokiego pobudzenia, ale bez maniakalnych halucynacji).
Hypomaniakalny temperament może być wynikiem wyjątkowej pobudliwości tego jądra.

Jądro półleżące jest częścią pętli korowo-prążkowo-wzgórzowo-korowej, ma kilkudziesiąt tysięcy neuronów, wejścia z brzusznej części nakrywki dostarczają dopaminy (same komórki tego jądra są GABAergiczne).
Uszkodzenia tego jądra wywołują anhedonię, czyli zanik zdolność odczuwania przyjemności.
Uważa się, że jądro półleżące jest częścią złożonego mechanizmu nagrody, a poziom dopaminy w tym jądrze skorelowany jest z uczuciem przyjemności wszelkiego rodzaju, również uzależnieniem od przyjemności (sex, drugs & rock'n roll, nikotyna, alkohol i jedzenie).
Szczur, któremu wszczepiono w ten obszar elektrody naciskał przycisk nie ejdząc i nie pijąc aż do wyczerpania sił (Olds & Milner, 1950).
Bezpośrednia stymulacja jądra półleżącego stosowana eksperymentalnie jest w leczeniu ciężkiej depresji.
Pobudzenie jądra półleżacego w wyniku oczekiwania na nagrodę koreluje się ze skutecznością efektu placebo.

Wzgórze wzrokowe składa się z ciała kolankowatego bocznego (LGN, Lateral Geniculate Nucleus) oraz wzgórków czworaczych (superior colliculus) zajmujących się sterowaniem mięśni oka, oceną położenia głowy i ciała na podstawie informacji wielomodalnej (układ równowagi, słuch, dotyk, wzrok).
Struktury te biorą udział we wstępnym filtrowaniu informacji, schizofrenicy mają mniejsze wzgórze wzrokowe (Tonmoy Sharma, Inst. Psychiatrii, Londyn).



Schemat ogólny działania mózgu nie jest zbyt skomplikowany; do przeżycia potrzebna jest: