Układ nerwowy człowieka

Układ nerwowy (łac. systema nervosum; ang. nervous system) - u organizmów wielokomórkowych jest to wyspecjalizowany zbiór komórek cechujących się zdolnością do przenoszenia sygnałów oraz wywieraniem wpływu na inne komórki układu nerwowego, ale także na komórki mięśni i gruczołów. Układ nerwowy zapewnia zdolność danego systemu (organizmu, narządu) do reagowania na bodźce.

O układzie nerwowym ogólnie

Komórki nerwowe
Podstawową komórką układu nerwowego jest komórka nerwowa - neuron. To właśnie ta komórka cechuje się zdolnością do przenoszenia sygnałów i wywierania tym samym wpływu na inne komórki. Komórka nerwowa, jak każda inna komórka zawiera w sobie jądro komórkowe i organelle. Miejsce, w jakim znajdują się te struktury nazywane jest ciałem komórkowym. Od ciała komórkowego odchodzą natomiast dłuższe wypustki, dzięki którym komórka nerwowa może przekazywać sygnały innym komórkom znajdującym się w pewnej odległości. Niekiedy te wypustki nazywane są włóknami nerwowymi.

Ewolucja układu nerwowego
Najprostszy układ nerwowy występuje u najprostszych jamochłonów, takich jak stułbia, przyjmując postać pojedynczych komórek nerwowych połączonych wypustkami (sieć nerwowa). Niektóre z komórek są wyspecjalizowane w generowaniu sygnałów pod wpływem zmian fizykalnych (w pewnym sensie można powiedzieć, że reagują na dotyk), inne - pod wpływem obecności właściwych substancji chemicznych (w pewnym sensie można powiedzieć, że reagują na bodźce smakowe/zapachowe). Zwierzęta nieco bardziej rozwinięte posiadają układ nerwowy znacznie bardziej rozbudowany. Wewnątrz organizmu znajduje się sieć nerwowa zorganizowana wokół dwóch pni nerwowych, podłużnie przebiegających wzdłuż ciała robaka, a równoległych do siebie. Są one łańcuchem zwojów - skupisk ciał komórkowych neuronów. Każdy kolejny zwój unerwia czuciowo i ruchowo właściwy dla siebie segment ciała. Zazwyczaj dwa największe zwoje znajdują się w części głowowej. Taka organizacja układu nerwowego bywa też określana jako drabinka nerwowa. U organizmów jeszcze bardziej rozwiniętych dwa pnie nerwowe znajdują się bardzo blisko siebie, bądź łączą się w jedne wspólny pień (łańcuszek nerwowy). Upraszczając można powiedzieć, że ewolucja układu nerwowego przebiega w taki sposób, że u organizmów bardziej rozwiniętych zwoje nerwowe zwiększają liczebność ciał komórkowych, zaś największemu rozwojowi ulegają zwoje znajdujące się w części głowowej - zwoje mózgowe. U owadów zwoje te określane są niekiedy jako mózgowie. Tym samym układ nerwowy ulega centralizacji. U kręgowców, a więc u ptaków, gadów, płazów i ssaków, układ nerwowy tworzy wręcz oddzielny narząd o niezwykle skomplikowanej budowie, zamknięty w jamie czaszki i kanale kręgowym - ośrodkowy układ nerwowy. Jest on połączony dwukierunkowo z narządami zmysłu, narządami wewnętrznymi, mięśniami i gruczołami za pomocą obwodowego układu nerwowego. Pewna część układu ośrodkowego - rdzeń kręgowy - odziedziczyła cechy charakteryzujące drabinki i łańcuszki nerwowe. Rdzeń kręgowy (również u człowieka) posiada budowę segmentową, gdzie każdy kolejny segment, czy odcinek, unerwia czuciowo i ruchowo odpowiednią część ciała. Rolą układu nerwowego, jaką można zaobserwować już u jamochłonów, jest umożliwienie organizmom poruszania się, jak i reagowania na zmiany zachodzące w otaczającym organizm środowisku.




Funkcjonowanie - odruchy.
Najprostszy przykład reagowania na bodźce dotyczy odruchu w postaci skurczu mięśnia w odpowiedzi na bodziec zewnętrzny. Wyobraźmy sobie więc system, w jakim znajduje się komórka nerwowa z wypustkami, tworząc coś na kształt podłużnego przewodu. Jeden koniec neuronu znajduje się przy komórce mięśniowej, jaka ma się skurczyć, drugi natomiast w tym miejscu systemu, na jaki powinien zadziałać bodziec. Kiedy zadziała - wywołuje zmiany biochemiczne wewnątrz komórki prowadzące do wygenerowania potencjału czynnościowego - tzw. impulsu nerwowego. Zjawisko to polega na lokalnej wymianie jonów między wnętrzem komórki a jej otoczeniem. W wyniku takiej wymiany lokalnie zmienia się napięcie elektryczne. Proces wymiany jonów przenosi się z miejsca na miejsce wzdłuż komórki nerwowej (dokładniej - wzdłuż wypustki nazywanej aksonem) i w ten sposób impuls nerwowy wędruje z jednego końca, na drugi. Kiedy dotrze do miejsca, w jakim koniec wypustki komunikuje się z komórką mięśniową (miejsce takiej komunikacji nazywa się synapsą), wywołuje procesy biochemiczne mające na celu przekazanie komórce mięśniowej sygnału. Na tej podstawie komórka mięśniowa kurczy się, bądź rozluźnia. Taki prosty odruch występuje u najprostszych organizmów będąc podstawą ich zachowania się, zaś u organizmów bardziej złożonych może być podstawą funkcjonowania narządów wewnętrznych, sterując np. motoryką żołądkowo-jelitową.
U organizmów rozwiniętych większość odruchów jest realizowana przez bardziej złożone obwody neuronalne. Wyobraźmy sobie dwie komórki nerwowe. Komórka receptoryczna, czy też czuciowa, reaguje na bodźce zewnętrzne (np. zniekształcenia fizykalne) i przekazuje sygnał komórce ruchowej, która stymuluje komórkę mięśniową. U kręgowców, większość takich sieci nerwowych jest anatomicznie zbudowana w taki sposób, że zakończenie receptoryczne komórki czuciowej, znajduje się w obrębie obwodowego układu nerwowego (np. w skórze, w ściance narządu) a impuls nerwowy przekazywany jest do układu ośrodkowego. W takich sytuacjach wypustkę komórki czuciowej nazywa się włóknem dośrodkowym. W obrębie układu ośrodkowego znajduje się synapsa między neuronem czuciowym a ruchowym, i impuls nerwowy neuronu ruchowego wyprowadzany jest ponownie poza układ ośrodkowy, na obwód, gdzie znajduje się złącze nerwowo mięśniowe. Wówczas wypustka komórki nerwowej nazywa się włóknem odśrodkowym. Miejsce w układzie ośrodkowym, w jakim impulsacja komórki czuciowej przełącza się na komórki ruchowe, to rdzeń kręgowy i pień mózgu. Dlatego też w przypadku kręgowców mówi się o odruchach rdzeniowych i pniowych.
Pomiędzy komórką czuciową a ruchową mogą występować jeszcze neurony pośredniczące (interneurony). Dodatkowo taki obwód może być kontrolowany przez inne obwody neuronalne, które mogą wzmacniać, a więc ułatwiać, albo hamować, a więc utrudniać przekazywanie sygnałów między komórką czuciową, a ruchową.
Wiedza potoczna i naukowa [edytuj]

W pewnym sensie można powiedzieć, że ludzki mózg nie jest niczym innym, jak tylko rozbudowanym i złożonym systemem neuronów pośredniczących i obwodów dodatkowych między bodźcem a reakcją. Niemniej jednak to właśnie ten system tworzy świadomość, umysł i ludzką psychikę. Z tego też powodu badanie mózgu naczelnych jest jedną z najbardziej pasjonujących dziedzin naukowych, jaka, zwłaszcza w ostatnich latach, jest przedmiotem zainteresowania się nie tylko dziennikarzy, ale i pisarzy, producentów filmowych i zwykłych ludzi. Wiele pojęć związanych z mózgiem weszło do użycia w języku potocznym, a prawie każdy z nas zetknął się z powszechnie występującymi stereotypami, niepoprawnymi merytorycznie, np. że ludzie wykorzystują mózg tylko w kilkunastu procentach, albo, że prawa/lewa półkula odpowiada za nauki ścisłe/humanistyczne. W przyrodzie, jeżeli coś jest nie używane - obumiera, zanika, jak np. nieużywane mięśnie. W mózgu każdy jeden neuron ma swoje funkcje i jest aktywny, żaden nie jest "uśpiony", ani nie pozwala na uaktywnienie nadprzyrodzonych mocy. Twierdzenie o niewykorzystywaniu możliwości mózgu bardziej odnosi się do potencjalnych możliwości człowieka jako takiego, a nie dosłownie do mózgu, a więc np. do korzystania z szans, jakie stwarza człowiekowi życie. Przykładowo, ktoś, kto nic w życiu nie robi, nic nie osiąga, tak więc w jakimś sensie wówczas można powiedzieć, że nie korzysta ze swoich neuronów tak, jak wykorzystuje je profesor fizyki. Funkcje lewej i prawej półkuli wykazują pewne zróżnicowanie, jednak związek między elementarnymi funkcjami mózgu a naukami ścisłymi/humanistycznymi jest zbyt złożony, aby dało się to sprowadzić do takiego, niskiego poziomu wyjaśnień. To, że jedne osoby są lepsze w danej dziedzinie od innych, jest zależne od wielu czynników, zarówno genetycznych, jak i społecznych, związanych z wychowaniem i szansami rozwojowymi, jakie dana jednostka posiadała w toku swojego dotychczasowego rozwoju. Kiedy ktoś nie odrabia zadania domowego z matematyki, nie powinien się tłumaczyć tym, że jedną z półkul mózgu ma słabiej rozwiniętą.

Do nauk zajmujących się układem nerwowym można zaliczyć m. in. neurobiologię, w ramach której najważniejsze dyscypliny to neuroanatomia (anatomia układu nerwowego) i neurofizjologia (fizjologia układu nerwowego), pewne dziedziny z zakresu psychologii, takie jak psychofizjologia i neuropsychologia, pewne dziedziny nauk medycznych, pokrewnych neurobiologii, oraz klinicznych, takich jak neurologia, neurochirurgia, neurotraumatologia, psychiatria, czy neuropsychiatria. Układem nerwowym interesuje się również farmakologia, chemia, fizyka (nie tylko medyczna) i informatyka (na jej gruncie tworzone są specjalne programy - sztuczne sieci neuronalne, które co prawda nie mają wiele wspólnego z prawdziwymi sieciami neuronalnymi, nie mniej jednak czerpią z nich inspiracje, jak też mogą być użyte do symulowania pewnych procesów umysłowych).

Układ nerwowy kręgowców

Opis ogólny
Układ nerwowy wszystkich kręgowców w toku rozwoju osobniczego wykształca podobne struktury, które następnie rozwijają się u poszczególnych gatunków w mniej, lub bardziej złożone postacie. Początkowo powstają trzy pęcherzyki mózgowe: przodomózgowie, śródmózgowie i tyłomózgowie. Następnie pierwszy i trzeci dzielą się na dwa, tak, że ostatecznie powstaje pięć pęcherzyków: kresomózgowie, międzymózgowie, śródmózgowie - pozostaje niepodzielone, oraz tyłomózgowie wtórne i rdzeniomózgowie.

Shemat pęcherzyków mózgowych kręgowców. Terminologia łacińska i anglojęzyczna
A. Przodomózgowie (łac. prosencephalon; ang. forebrain) rozwija się w:
kresomózgowie (łac. i ang. telencephalon), które tworzy m.in.
- opuszki węchowe - dwie wypustki rozwijające się do przodu, zawierające receptory węchowe
- mózgowe struktury analizujące informacje węchowe (płat węchowy, węchomózgowie) - rozwija się do tyłu od opuszek
- półkule mózgowe - rozwijające się na boki, pokryte korą mózgową - skupiskiem ciał komórkowych neuronów
- struktury podkorowe - skupiska ciał komórkowych neuronów znajdujące się wewnątrz półkul
międzymózgowie (łac. i ang. diencephalon), które tworzy m.in.
- podwzgórze - skupisko ciał komórkowych neuronów
- wzgórze - skupisko ciał komórkowych neuronów, ale powstaje tylko u wyższych gatunków

B. Śródmózgowie (łac. mesencephalon; ang. midbrain), które tworzy m. in.
struktury wzrokowe, jakie u niższych gatunków przybierają postać głównego elementu śródmózgowia, tworząc parzyste płaty wzrokowe, ale u ssaków ulegają marginalizacji na rzecz ośrodków wzrokowych w korze mózgowej, pozostając w śródmózgowiu jako wzgórki górne

C. Tyłomózgowie (łac. rhombencephalon; ang. hindbrain) rozwijające się w:

Schemat mózgowia żaby z perspektywy grzbietowej (tj. od góry)
Tyłomózgowie wtórne (łac. i ang. metencephalon), które tworzy m. in.
- móżdżek - twór podobny do półkul mózgu, posiadający półkule móżdżku i móżdżkowe struktury podkorowe
- most - element pośredniczący między śródmózgowiem a rdzeniem przedłużonym, ale powstaje tylko u gatunków wyższych
Rdzeniomózgowie - (łac. i ang. myelencephalon), które tworzy
rdzeń przedłużony, opuszkę - strukturę, jaka płynnie przechodzi w ciągnący się dalej rdzeń kręgowy.

Wymienione powyżej elementy noszą nazwę mózgowia, które wraz z rdzeniem kręgowym tworzy ośrodkowy układ nerwowy, wypełniający jamę czaszki i kanał kręgowy. Przodomózgowie, a więc półkule mózgu (kresomózgowie) i międzymózgowie, jest nazywane po prostu mózgowiem. Pozostałe struktury, a więc śródmózgowie i tyłomózgowie, nazywane są pniem mózgu. Choć rozwój ewolucyjny dotyka właściwie wszystkich struktur układu nerwowego, wydaje się, że w największym zakresie rozwojowi ulega właśnie mózgowie.
Półkule mózgu u niższych gatunków nie mają dużych rozmiarów, zaś kora mózgowa - skupisko ciał komórkowych neuronów pokrywające półkule - jest gładka. Oglądając mózgowie takich zwierząt, uwagę przykuwają znajdujące się do przodu opuszki węchowe, mające względnie znaczne rozmiary w stosunku do rozmiarów całego mózgowia. Podobnie śródmózgowie, tworzące tzw. płaty wzrokowe, jest wyraźnie widoczne (zob. rysunek obok - mózgowie żaby). Wraz z rozwojem ewolucyjnym, nie tylko zwiększają się rozmiary mózgowia, ale ma też miejsce niewspółmiernie większy rozwój mózgu w porównaniu do innych struktur. Półkule mózgowe i móżdżek mogą zakrywać śródmózgowie. Wraz z dalszym rozwojem ewolucyjnym półkule mózgu jeszcze bardziej zwiększają swoją objętość, zaś kora mózgu i kora móżdżku ulegają coraz większemu pofałdowaniu. Największy rozwój ewolucyjny mózgowia i kory mózgowej odnotowuje się oczywiście u człowieka (zob. sekcję ilustracji w tym artykule).
Zmianom ulegają nie tylko rozmiary struktur mózgowia, ale także i organizacja połączeń między nimi. U niższych zwierząt narząd wzroku (dokładniej - siatkówka) przesyła informacje do śródmózgowia, gdzie znajduje się mózgowy analizator wzroku. U zwierząt wyższych, ośrodek wzrokowy ulega marginalizacji, zaś aksony wysłane z siatkówki w przeważającej większości zmierzają do wzgórza w międzymózgowiu, aby tam przełączyć przekazywanie sygnałów na lokalne neurony, których aksony zmierzają już do kory mózgowej. U gatunków wyższych główne analizatory poszczególnych zmysłów znajdują się w różnych obszarach kory mózgowej, zaś wzgórze pełni rolę stacji przekaźnikowej. Wyjątkiem jest tutaj zmysł węchu. U gatunków niższych, zmysł węchu jest zmysłem podstawowym, dlatego też proporcje rozmiaru opuszek węchowych i płatów węchowych w mózgowiu są takie znaczne. Kiedy my - ludzie - czujemy jakiś przykry zapach, większość z nas ma ochotę natychmiastowego opuszczenia pomieszczenia, w jakim unosi się ten zapach, lub oddalenia się od miejsca, jakie uważamy za źródło tego zapachu. Reakcja ta wydaje się natychmiastowa i automatyczna, odczuwamy wstręt a na naszej twarzy pojawia się grymas ?
to pozostałość po pierwotnej roli tego zmysłu. Niższe zwierzęta nie obwąchują otoczenia tak po prostu, za pomocą zapachu odróżniają przedstawicieli swojego gatunku od innych zwierząt, różnicują drapieżników od zwierząt neutralnych, jak i obiekty nadające się do jedzenia od niejadalnych. Zmysł węchu jest zmysłem "na odległość", pozwala wcześnie ostrzec zwierze o potencjalnym zagrożeniu. Jego znaczenie dla przetrwania organizmu wiąże się z tym, że poszczególne zapachy wyzwalają proste stany afektywne, które można opisać jako stymulujące zbliżanie się do "pachnącego" obiektu, bądź oddalanie się od obiektu "śmierdzącego". Przypuszczalnie z tego układu w toku ewolucji wykształciły się znane nam dobrze emocje i bardziej skomplikowane stany uczuciowe. Węchomózgowie u zwierząt wyższych stopniowo traci bezpośredni związek z odbieraniem i przetwarzaniem informacji węchowych, natomiast rozwijane są inne funkcje, związane z zapamiętywaniem nowych informacji i emocjami. Mimo to, u człowieka, struktury jakie wyewoluowały z płatów węchowych, zachowują pierwotną postać budowy wewnętrznej.