Sistemul nervos

Sistemul nervos este unul dintre cele mai complexe sisteme ale corpului uman și asigură coordonarea și integrarea tuturor funcțiilor organismului. Prin el, organismul primește informații din mediul intern și din cel extern, le prelucrează și elaborează răspunsuri potrivite, ceea ce îi permite să se adapteze la condițiile de mediu.

Clasificarea sistemului nervos

Din punct de vedere anatomic, sistemul nervos se clasifică în:

• Sistemul nervos central (SNC): format din encefal și măduva spinării
• Sistemul nervos periferic (SNP): format din nervii cranieni, nervii spinali și ganglionii nervoși

Din punct de vedere funcțional, sistemul nervos se împarte în:

• Sistemul nervos somatic (al vieții de relație): primește informații de la receptorii din mediul extern și comandă contracția mușchilor scheletici
• Sistemul nervos vegetativ (autonom): reglează involuntar activitatea organelor interne, a vaselor de sânge, a glandelor și a musculaturii netede

Fiecare dintre aceste două componente are o parte centrală (centrii din encefal și din măduvă) și o parte periferică (nervi și ganglioni).

Sistemul nervos central

Encefalul

Encefalul este porțiunea sistemului nervos central adăpostită în cutia craniană. Este protejat de meninge (trei membrane: dura mater, arahnoida și pia mater) și de lichidul cefalorahidian, care învelesc și măduva spinării. La adult, encefalul cântărește aproximativ 1300–1400 g și cuprinde următoarele regiuni:

Cerebelul

Cerebelul este situat în fosa craniană posterioară, înapoia trunchiului cerebral și sub lobii occipitali ai emisferelor cerebrale. Este format din două emisfere cerebeloase unite printr-o porțiune mediană numită vermis. Funcțiile cerebelului sunt:

• Coordonarea mișcărilor voluntare: asigură precizia și fluiditatea mișcărilor
• Menținerea echilibrului și a posturii corpului
• Reglarea tonusului muscular
• Învățarea motorie: participă la fixarea secvențelor de mișcări exersate (mersul pe bicicletă, scrisul)

Leziunile cerebelului provoacă ataxie (mișcări necoordonate), tremor intențional (care apare în timpul mișcării voluntare) și tulburări de echilibru și de vorbire.

Trunchiul cerebral

Trunchiul cerebral face legătura dintre măduva spinării și restul encefalului și este format din trei segmente:

• Bulbul rahidian (medulla oblongata): conține centrii vitali respirator, cardiac și vasomotor, precum și centrii reflexelor de tuse, strănut, vomă, deglutiție și salivație
• Puntea (puntea lui Varolio): face legătura cu cerebelul și conține centri care participă la reglarea respirației și a secreției salivare
• Mezencefalul: conține centrii reflexelor de orientare la stimuli vizuali și auditivi, precum și centrii reflexului pupilar; participă la controlul mișcărilor globilor oculari și la reglarea tonusului muscular

Diencefalul

Diencefalul este situat între trunchiul cerebral și emisferele cerebrale și cuprinde:

• Talamusul: stație de releu senzitiv; toate informațiile senzitive și senzoriale, cu excepția celor olfactive, trec prin talamus înainte de a ajunge la scoarța cerebrală
• Hipotalamusul: centru de integrare a funcțiilor vegetative și endocrine; reglează temperatura corpului, foamea, setea, somnul și comportamentul emoțional și controlează secreția hipofizei; face legătura dintre sistemul nervos și sistemul endocrin

Emisferele cerebrale (telencefalul)

Emisferele cerebrale reprezintă cea mai mare parte a encefalului. Sunt acoperite de scoarța cerebrală (cortexul, substanță cenușie), a cărei suprafață este mărită de numeroase șanțuri și circumvoluțiuni (girusuri). Fiecare emisferă este împărțită în patru lobi:

• Lobul frontal: conține aria motorie primară (comanda mișcărilor voluntare), aria premotorie (planificarea mișcărilor) și aria Broca (vorbirea articulată); este implicat în gândire, planificare, luarea deciziilor și personalitate
• Lobul parietal: conține aria somestezică primară (sensibilitatea tactilă, termică, dureroasă și proprioceptivă) și aria gustativă; este implicat în orientarea spațială și în integrarea informațiilor senzitive
• Lobul temporal: conține aria auditivă primară, aria olfactivă și aria Wernicke (înțelegerea limbajului); este implicat în memorie
• Lobul occipital: conține aria vizuală primară (prelucrarea informațiilor vizuale)

Măduva spinării

Măduva spinării este un cordon nervos cilindric, situat în canalul vertebral, care se întinde de la bulbul rahidian până la nivelul vertebrelor lombare L1–L2. Pe secțiune transversală, măduva spinării prezintă:

• Substanța cenușie: situată central, în formă de H sau de fluture; conține corpii neuronilor, grupați în coarne anterioare (neuroni somatomotori), coarne posterioare (neuroni senzitivi de releu) și coarne laterale (neuroni vegetativi)
• Substanța albă: situată periferic, organizată în cordoane; conține fascicule de fibre nervoase, în majoritate mielinizate, care formează căile ascendente (senzitive) și descendente (motorii)

Funcțiile măduvei spinării:

• Funcția de conducere: transmite impulsurile nervoase între periferie și encefal, pe căile ascendente (senzitive) și descendente (motorii)
• Funcția reflexă: măduva este centrul reflexelor spinale, somatice (reflexul rotulian, reflexul de flexie sau de retragere) și vegetative (de exemplu, reflexele de micțiune și de defecație)

Sistemul nervos periferic

Nervii cranieni

Există 12 perechi de nervi cranieni, care pornesc din encefal. Aceștia pot fi senzitivi (I olfactiv, II optic, VIII vestibulocohlear), motori (III oculomotor, IV trohlear, VI abducens, XI accesor, XII hipoglos) sau micști (V trigemen, VII facial, IX glosofaringian, X vag). Nervii III, VII, IX și X conțin și fibre parasimpatice.

Nervul vag (perechea a X-a) este cel mai lung nerv cranian; inervează organele din torace și din abdomen și are un rol important în reglarea funcțiilor vegetative.

Nervii spinali

Există 31 de perechi de nervi spinali, care pornesc din măduva spinării. Fiecare nerv spinal se formează prin unirea unei rădăcini posterioare (dorsale, senzitive), pe traseul căreia se află ganglionul spinal, cu o rădăcină anterioară (ventrală, motorie). Nervii spinali sunt nervi micști, deoarece conțin atât fibre senzitive, cât și fibre motorii.

Sistemul nervos somatic

Sistemul nervos somatic asigură relația organismului cu mediul extern și comandă mișcările voluntare și reflexe ale musculaturii scheletice. Neuronii motori somatici au corpul celular în coarnele anterioare ale măduvei spinării sau în nucleii motori din trunchiul cerebral, iar axonii lor ajung direct la mușchii scheletici, unde formează plăcile motorii (joncțiunile neuromusculare).

Sistemul nervos autonom (vegetativ)

Sistemul nervos vegetativ reglează funcțiile involuntare ale organismului. Calea lui eferentă are doi neuroni: unul preganglionar, cu corpul în SNC, și unul postganglionar, cu corpul într-un ganglion vegetativ. Se împarte în două componente cu efecte, în general, antagoniste:

• Sistemul nervos simpatic: are centrii în coarnele laterale ale măduvei toraco-lombare, iar ganglionii în lanțul paravertebral sau în ganglionii prevertebrali; mediatorul postganglionar este, de regulă, noradrenalina. Pregătește organismul pentru efort sau pentru situații de stres (reacția de „luptă sau fugi”): crește frecvența cardiacă și tensiunea arterială, dilată bronhiile și pupilele (midriază) și inhibă digestia
• Sistemul nervos parasimpatic: are centrii în trunchiul cerebral (cu fibre în nervii III, VII, IX și X) și în măduva sacrală, iar ganglionii lângă organe sau în peretele acestora; mediatorul este acetilcolina. Favorizează refacerea și conservarea energiei: scade frecvența cardiacă, contractă bronhiile și pupilele (mioză) și stimulează digestia și secrețiile glandelor digestive

Echilibrul dintre cele două componente contribuie la menținerea homeostaziei.

Arcul reflex

Reflexul este răspunsul automat, involuntar și rapid al organismului la un stimul, realizat cu participarea sistemului nervos. Arcul reflex este substratul anatomic al reflexului și cuprinde cinci componente:

1. Receptorul: structura care detectează stimulul și îl transformă în impuls nervos (de exemplu, receptorii pentru durere din piele)
2. Calea aferentă (neuronul senzitiv): conduce impulsul nervos de la receptor la centrul nervos
3. Centrul nervos: locul în care informația este prelucrată și se elaborează comanda (în măduva spinării sau în encefal)
4. Calea eferentă (neuronul motor): conduce comanda de la centrul nervos la efector
5. Efectorul: organul care execută răspunsul (un mușchi sau o glandă)

Tipuri de reflexe

• După numărul de sinapse din centrul nervos: reflexe monosinaptice (de exemplu, reflexul miotatic, cum este reflexul rotulian) și reflexe polisinaptice (de exemplu, reflexul de flexie, cu neuroni de asociație între cel senzitiv și cel motor)
• Reflexe necondiționate (înnăscute): sunt moștenite și se întâlnesc la toți indivizii speciei (de exemplu, reflexul rotulian, reflexul de clipire, reflexul de supt la nou-născut)
• Reflexe condiționate (dobândite): se formează în cursul vieții prin asocierea repetată a unui stimul indiferent cu un stimul necondiționat; au fost studiate de Ivan Pavlov, care a obținut salivația unui câine la sunetul unui clopoțel asociat de mai multe ori cu hrana

Sinapsa

Sinapsa este zona de contact funcțional dintre doi neuroni sau dintre un neuron și o celulă efectoare (musculară sau glandulară). Majoritatea sinapselor sunt chimice și funcționează prin intermediul neurotransmițătorilor (mediatorilor chimici).

Potențialul de repaus și potențialul de acțiune

• În repaus, fața internă a membranei neuronului este negativă față de cea externă (potențialul de repaus, de aproximativ −70 mV), diferență menținută de pompa de Na⁺/K⁺ și de permeabilitatea mai mare a membranei pentru K⁺
• La un stimul suficient de puternic, canalele de Na⁺ se deschid, Na⁺ pătrunde în celulă și polaritatea membranei se inversează (depolarizare); apoi ieșirea K⁺ readuce membrana la starea de repaus (repolarizare). Această variație este potențialul de acțiune
• Impulsul nervos este potențialul de acțiune care se propagă de-a lungul fibrei nervoase; în fibrele mielinizate, propagarea este saltatorie, de la un nod Ranvier la altul, deci mai rapidă

Structura sinapsei chimice

• Butonul terminal (membrana presinaptică): conține vezicule cu neurotransmițători
• Fanta sinaptică: spațiul îngust (circa 20–40 nm) dintre cele două celule
• Membrana postsinaptică: conține receptori specifici pentru neurotransmițători

Transmiterea sinaptică

1. Impulsul nervos ajunge la butonul terminal și determină deschiderea canalelor de calciu (Ca²⁺)
2. Intrarea Ca²⁺ în buton determină fuziunea veziculelor cu membrana presinaptică
3. Neurotransmițătorul este eliberat în fanta sinaptică prin exocitoză
4. Neurotransmițătorul se leagă de receptorii de pe membrana postsinaptică
5. Se generează un potențial postsinaptic (excitator sau inhibitor)
6. Neurotransmițătorul este inactivat prin degradare enzimatică (acetilcolina, de exemplu, este descompusă de acetilcolinesterază) sau prin recaptare

Transmiterea prin sinapsa chimică se face într-un singur sens, de la membrana presinaptică la cea postsinaptică, și cu o mică întârziere (întârzierea sinaptică).

Principalii neurotransmițători

• Acetilcolina: mediatorul plăcii motorii, al neuronilor preganglionari și al parasimpaticului; implicată și în memorie și învățare
• Noradrenalina: mediatorul majorității fibrelor simpatice postganglionare; în SNC, implicată în atenție și vigilență
• Dopamina: implicată în motivație, senzația de plăcere și controlul mișcărilor
• Serotonina: implicată în reglarea dispoziției, a somnului și a apetitului
• GABA (acidul gama-aminobutiric): principalul neurotransmițător inhibitor din SNC

Relevanța pentru Bacalaureat

Sistemul nervos este o temă de bază a programei „Anatomie și fiziologie umană, genetică și ecologie umană”. Pentru examen trebuie să cunoști organizarea anatomică și funcțională a sistemului nervos, structura și funcțiile principalelor regiuni ale encefalului și ale măduvei spinării, componentele arcului reflex și tipurile de reflexe, precum și modul în care se transmite impulsul nervos prin sinapsă. La fel de important este să poți compara efectele simpaticului și ale parasimpaticului asupra organelor.