Centrala nervsystemet
| Centrala nervsystemet | |
|---|---|
 Schematiskt diagram som visar det centrala nervsystemet i gult, perifert i orange.
| |
| Detaljer | |
| Lymfa | 224 |
| Identifierare | |
| latin | Systema nervosum centrale pars centralis systematis nervosi |
| Akronym(er) | CNS |
| Maska | D002490 |
| TA98 | A14.1.00.001 |
| TA2 | 5364 |
| FMA | 55675 |
| Anatomisk terminologi | |
Det centrala nervsystemet ( CNS ) är den del av nervsystemet som huvudsakligen består av hjärnan och ryggmärgen . CNS heter så eftersom hjärnan integrerar den mottagna informationen och koordinerar och påverkar aktiviteten hos alla delar av kropparna hos bilateralt symmetriska och triploblastiska djur - det vill säga alla flercelliga djur utom svampar och diploblaster . Det är en struktur som består av nervvävnad placerad längs kroppens rostrala (nosände) till kaudala (svansände) axeln och kan ha en förstorad sektion vid rostraländen som är en hjärna. Endast leddjur , bläckfiskar och ryggradsdjur har en riktig hjärna (prekursorstrukturer finns i onychophorans , gastropoder och lansletter ).
Resten av denna artikel diskuterar uteslutande ryggradsdjurens centrala nervsystem, som är radikalt skild från alla andra djur.
Översikt
Hos ryggradsdjur är hjärnan och ryggmärgen båda inneslutna i hjärnhinnorna . Hjärnhinnorna utgör en barriär mot kemikalier lösta i blodet, vilket skyddar hjärnan från de flesta neurotoxiner som vanligtvis finns i mat. Inom hjärnhinnorna är hjärnan och ryggmärgen badade i cerebral ryggmärgsvätska som ersätter kroppsvätskan som finns utanför cellerna hos alla bilaterala djur .
Hos ryggradsdjur finns CNS i den dorsala kroppshålan , medan hjärnan är inrymd i kranialhålan i skallen . Ryggmärgen är inrymd i ryggradskanalen i kotorna . Inom CNS är det interneuronala utrymmet fyllt med en stor mängd stödjande icke-nervösa celler som kallas neuroglia eller glia från grekiskan för "lim".
Hos ryggradsdjur inkluderar CNS även näthinnan och synnerven ( kranialnerv II), samt luktnerverna och luktepitelet . Som delar av CNS ansluter de direkt till hjärnans neuroner utan mellanliggande ganglier . Luktepitelet är den enda centrala nervvävnaden utanför hjärnhinnorna i direkt kontakt med omgivningen, vilket öppnar en väg för terapeutiska medel som annars inte kan passera hjärnhinnebarriären.
Strukturera
CNS består av två huvudstrukturer: hjärnan och ryggmärgen . Hjärnan är innesluten i skallen och skyddad av kraniet. Ryggmärgen är kontinuerlig med hjärnan och ligger kaudalt mot hjärnan. Den skyddas av kotorna . Ryggmärgen når från basen av skallen och fortsätter genom eller börjar under foramen magnum , och slutar ungefär i nivå med den första eller andra ländkotan , som upptar de övre delarna av kotkanalen .
Vit och grå materia
Mikroskopiskt finns det skillnader mellan nervcellerna och vävnaden i CNS och det perifera nervsystemet ( PNS). CNS består av vit och grå substans . Detta kan också ses makroskopiskt på hjärnvävnad. Den vita substansen består av axoner och oligodendrocyter , medan den grå substansen består av neuroner och omyeliniserade fibrer. Båda vävnaderna inkluderar ett antal gliaceller (även om den vita substansen innehåller fler), som ofta kallas stödjande celler i CNS. Olika former av gliaceller har olika funktioner, vissa fungerar nästan som byggnadsställningar för neuroblaster att klättra under neurogenes , såsom bergmannglia , medan andra, såsom mikroglia , är en specialiserad form av makrofager , involverade i hjärnans immunsystem såväl som clearance av olika metaboliter från hjärnvävnaden . Astrocyter kan vara involverade i både clearance av metaboliter och transport av bränsle och olika nyttiga ämnen till neuroner från hjärnans kapillärer . Vid CNS-skada kommer astrocyter att föröka sig, vilket orsakar glios , en form av neuronal ärrvävnad, som saknar funktionella neuroner.
Hjärnan ( hjärnhjärnan samt mellanhjärnan och bakhjärnan ) består av en cortex , sammansatt av neuronkroppar som utgör grå substans, medan det internt finns mer vit substans som bildar kanaler och kommissurer . Förutom kortikal grå substans finns det också subkortikal grå substans som utgör ett stort antal olika kärnor .
Ryggrad
Från och till ryggmärgen finns projektioner av det perifera nervsystemet i form av spinalnerver ( ibland segmentella nerver). Nerverna förbinder ryggmärgen med hud, leder, muskler etc. och möjliggör överföring av efferenta motoriska som afferenta sensoriska signaler och stimuli. Detta möjliggör frivilliga och ofrivilliga rörelser av muskler, såväl som uppfattningen av sinnena. Allt som allt skjuter 31 spinalnerver ut från hjärnstammen, några bildar plexa när de förgrenar sig, såsom brachial plexa , sacral plexa etc. Varje spinalnerv kommer att bära både sensoriska och motoriska signaler, men nerverna synapsar i olika regioner av ryggmärgen, antingen från periferin till sensoriska reläneuroner som vidarebefordrar informationen till CNS eller från CNS till motorneuroner, som vidarebefordrar informationen.
Ryggmärgen förmedlar information upp till hjärnan genom ryggradskanalerna genom den sista gemensamma vägen till thalamus och slutligen till cortex.
Schematisk bild som visar placeringen av några få delar av ryggmärgen.
Reflexer kan också förekomma utan att engagera mer än en neuron i CNS som i exemplet nedan på en kort reflex.
Kranialnerver
Förutom ryggmärgen finns det också perifera nerver i PNS som synapserar genom mellanhänder eller ganglier direkt på CNS. Dessa 12 nerver finns i huvud- och halsregionen och kallas kranialnerver . Kraniala nerver för information till CNS till och från ansiktet, såväl som till vissa muskler (som trapeziusmuskeln, som innerveras av accessoriska nerver såväl som vissa cervikala spinalnerver ).
Två par kranialnerver; luktnerverna och synnerverna anses ofta vara strukturer i CNS . Detta beror på att de inte synapsar först på perifera ganglier, utan direkt på CNS-neuroner. Luktepitelet är signifikant genom att det består av CNS-vävnad uttryckt i direkt kontakt med omgivningen, vilket möjliggör administrering av vissa läkemedel och läkemedel.
Hjärna
I den främre änden av ryggmärgen ligger hjärnan. Hjärnan utgör den största delen av CNS. Det är ofta huvudstrukturen som hänvisas till när man talar om nervsystemet i allmänhet. Hjärnan är den huvudsakliga funktionella enheten i CNS. Medan ryggmärgen har en viss bearbetningsförmåga, såsom ryggmärgsrörelse och kan bearbeta reflexer , är hjärnan den huvudsakliga bearbetningsenheten i nervsystemet.
Hjärnbalk
Hjärnstammen består av märgen , pons och mellanhjärnan . Medulla kan betecknas som en förlängning av ryggmärgen, som båda har liknande organisation och funktionella egenskaper. Här passerar de kanaler som går från ryggmärgen till hjärnan.
Regulatoriska funktioner för medulla kärnor inkluderar kontroll av blodtryck och andning . Andra kärnor är involverade i balans , smak , hörsel och kontroll av musklerna i ansiktet och halsen .
Nästa struktur rostralt till medulla är pons, som ligger på den ventrala främre sidan av hjärnstammen. Kärnor i pons inkluderar pontina kärnor som arbetar med lillhjärnan och överför information mellan lillhjärnan och hjärnbarken . I dorsala bakre pons ligger kärnor som är involverade i funktionerna andning, sömn och smak.
Mellanhjärnan, eller mesencephalon, är belägen ovanför och rostralt till pons. Det inkluderar kärnor som förbinder olika delar av det motoriska systemet, inklusive lillhjärnan, de basala ganglierna och båda hjärnhalvorna , bland andra. Dessutom finns delar av de visuella och auditiva systemen i mellanhjärnan, inklusive kontroll av automatiska ögonrörelser.
Hjärnstammen i stort ger in- och utgång till hjärnan för ett antal vägar för motorisk och autonom kontroll av ansikte och hals genom kranialnerver. Autonom kontroll av organen förmedlas av den tionde kranialnerven . En stor del av hjärnstammen är involverad i sådan autonom kontroll av kroppen. bland annat engagera hjärtat , blodkärlen och pupillerna .
Hjärnstammen håller också nätbildningen , en grupp kärnor som är involverade i både upphetsning och vakenhet .
Lilla hjärnan
Lillhjärnan ligger bakom pons. Lillhjärnan är sammansatt av flera delande sprickor och lober. Dess funktion inkluderar kontroll av hållning och koordinering av rörelser av delar av kroppen, inklusive ögon och huvud, såväl som armar och ben. Vidare är den involverad i rörelse som har lärts och fulländats genom övning, och den kommer att anpassa sig till nya inlärda rörelser. Trots sin tidigare klassificering som en motorisk struktur visar lillhjärnan också kopplingar till områden i hjärnbarken som är involverade i språk och kognition . Dessa samband har visats genom användningen av medicinska avbildningstekniker , såsom funktionell MRI och Positron emissionstomografi .
Lillhjärnans kropp innehåller fler neuroner än någon annan struktur i hjärnan, inklusive den i den större storhjärnan , men är också mer omfattande än andra strukturer i hjärnan, eftersom den innehåller färre typer av olika neuroner. Den hanterar och bearbetar sensorisk stimuli, motorisk information samt balansinformation från det vestibulära organet .
Diencephalon
De två strukturerna av diencephalon värda att notera är thalamus och hypothalamus. Talamus fungerar som en länk mellan inkommande vägar från det perifera nervsystemet såväl som den optiska nerven (även om den inte tar emot input från luktnerven) till hjärnhemisfärerna. Tidigare ansågs det bara vara en "relästation", men den är engagerad i sortering av information som kommer att nå hjärnhalvorna ( neocortex ).
Förutom sin funktion att sortera information från periferin, förbinder thalamus även lillhjärnan och basala ganglierna med storhjärnan. Tillsammans med det tidigare nämnda retikulära systemet är thalamus involverad i vakenhet och medvetande, såsom om SCN .
Hypotalamus engagerar sig i funktioner av ett antal primitiva känslor eller känslor som hunger , törst och moderlig bindning . Detta regleras delvis genom kontroll av utsöndringen av hormoner från hypofysen . Dessutom spelar hypotalamus en roll i motivationen och många andra beteenden hos individen.
Stora hjärnan
Hjärnhjärnan i hjärnhalvorna utgör den största visuella delen av den mänskliga hjärnan. Olika strukturer kombineras för att bilda hjärnhalvorna, bland annat: cortex, basala ganglier, amygdala och hippocampus. Hemisfärerna styr tillsammans en stor del av den mänskliga hjärnans funktioner såsom känslor, minne, perception och motoriska funktioner. Bortsett från detta står hjärnhalvorna för hjärnans kognitiva förmågor.
Förbinder var och en av hemisfärerna är corpus callosum samt flera ytterligare kommissurer. En av de viktigaste delarna av hjärnhalvorna är cortex, som består av grå substans som täcker ytan av hjärnan. Funktionellt är hjärnbarken delaktig i planering och genomförande av vardagliga sysslor.
Hippocampus är involverad i lagring av minnen, amygdala spelar en roll i uppfattning och kommunikation av känslor, medan basalganglierna spelar en stor roll i koordineringen av frivillig rörelse.
Skillnad från det perifera nervsystemet
Detta skiljer CNS från PNS, som består av neuroner, axoner och Schwann-celler . Oligodendrocyter och Schwann-celler har liknande funktioner i CNS respektive PNS. Båda verkar för att lägga till myelinskidor till axonerna, vilket fungerar som en form av isolering som möjliggör bättre och snabbare spridning av elektriska signaler längs nerverna. Axoner i CNS är ofta mycket korta, knappt några millimeter, och behöver inte samma grad av isolering som perifera nerver. Vissa perifera nerver kan vara över 1 meter långa, till exempel nerverna till stortån. För att säkerställa att signalerna rör sig med tillräcklig hastighet behövs myelinisering.
Det sätt på vilket Schwann-cellerna och oligodendrocyterna myelinerar nerver skiljer sig åt. En Schwann-cell myelinerar vanligtvis ett enda axon och omger det helt. Ibland kan de myelinisera många axoner, speciellt när de befinner sig i områden med korta axoner. Oligodendrocyter myelinerar vanligtvis flera axoner. De gör detta genom att skicka ut tunna projektioner av deras cellmembran , som omsluter och omsluter axonet.
Utveckling
Under den tidiga utvecklingen av ryggradsdjursembryot fördjupas ett längsgående spår på nervplattan gradvis och åsarna på vardera sidan av spåret ( neurala vecken ) blir förhöjda och möts till slut och omvandlar spåret till ett slutet rör som kallas neuralröret . Bildandet av neuralröret kallas neurulation . I detta skede innehåller nervrörets väggar prolifererande neurala stamceller i en region som kallas ventrikulär zon . De neurala stamcellerna, huvudsakligen radiella gliaceller , förökar sig och genererar neuroner genom neurogenesprocessen, och bildar rudimentet av CNS.
Neuralröret ger upphov till både hjärna och ryggmärg . Den främre (eller "rostrala") delen av neuralröret differentieras initialt i tre hjärnvesiklar ( fickor): prosencephalon på framsidan, mesencephalon och, mellan mesencephalon och ryggmärgen, rombencephalon . (Med sex veckor i det mänskliga embryot) delas prosencephalon sedan ytterligare i telencephalon och diencephalon ; och rhombencephalon delar sig i metencephalon och myelencephalon . Ryggmärgen kommer från den bakre eller "caudala" delen av neuralröret.
När ett ryggradsdjur växer, skiljer sig dessa vesiklar ytterligare. Telencephalon differentierar sig till bland annat striatum , hippocampus och neocortex , och dess hålighet blir första och andra ventrikeln . Diencephalon elaborations inkluderar subthalamus , hypotalamus , thalamus och epitalamus , och dess hålighet bildar den tredje ventrikeln . Tectum , pretectum , cerebral peduncle och andra strukturer utvecklas ur mesencephalon, och dess hålighet växer in i den mesencefaliska kanalen ( cerebral akvedukten). Metencephalon blir bland annat pons och lillhjärnan , myelencephalon bildar medulla oblongata och deras håligheter utvecklas till fjärde ventrikeln .
Diagram som visar de huvudsakliga underavdelningarna av den embryonala ryggradsdjurshjärnan, som senare bildar framhjärnan , mellanhjärnan och bakhjärnan .
Utveckling av neuralröret
Evolution
Planaria
Planarians , medlemmar av phylum Platyhelminthes (plattmaskar), har den enklaste, tydligt definierade avgränsningen av ett nervsystem till ett CNS och ett PNS . Deras primitiva hjärnor, bestående av två sammansmälta främre ganglier, och längsgående nervtrådar bildar CNS. Liksom ryggradsdjur, har en distinkt CNS och PNS. Nerverna som skjuter ut i sidled från CNS bildar sitt PNS.
En molekylär studie fann att mer än 95 % av de 116 generna som är involverade i nervsystemet hos planarianer, vilket inkluderar gener relaterade till CNS, även finns hos människor.
Arthropoda
Hos leddjur ses vanligtvis den ventrala nervsträngen , de subesofageala ganglierna och de supraesofageala ganglierna utgöra CNS. Leddjur, till skillnad från ryggradsdjur, har hämmande motorneuroner på grund av sin lilla storlek.
Chordata
CNS hos chordates skiljer sig från andra djur genom att placeras dorsalt i kroppen, ovanför tarmen och notokordet / ryggraden . Det grundläggande mönstret för CNS är mycket bevarat i de olika arterna av ryggradsdjur och under evolutionen. Den huvudsakliga trenden som kan observeras går mot en progressiv telencefalisering: telencephalon är bara en appendix till den stora luktlöken , medan den hos däggdjur utgör större delen av volymen av CNS. I den mänskliga hjärnan täcker telencephalon det mesta av diencephalon och hela mesencephalon . Faktum är att den allometriska studien av hjärnstorlek bland olika arter visar en slående kontinuitet från råttor till valar, och gör det möjligt för oss att komplettera kunskapen om utvecklingen av CNS som erhålls genom kranial endocasts .
Däggdjur
Däggdjur – som förekommer i fossilregistret efter de första fiskarna, groddjuren och reptilerna – är de enda ryggradsdjuren som har den evolutionärt senaste, yttersta delen av hjärnbarken (huvuddelen av telencephalon exklusive luktlöken) känd som neocortex . Denna del av hjärnan är, hos däggdjur, involverad i högre tänkande och vidare bearbetning av alla sinnen i sensoriska cortex (bearbetning för lukt gjordes tidigare endast av dess glödlampa medan de för icke-luktsinne endast gjordes av tectum ) . Neocortex av monotremes (anknäbben och flera arter av taggiga myrslokar ) och pungdjur (som känguruer , koalor , opossums , wombats och tasmanska djävlar ) saknar vecken – gyri och sulci – som finns i neoncortex på de flesta platser däggdjur ( eutherians ). Inom placenta däggdjur ökade storleken och komplexiteten hos neocortex med tiden. Arean av neocortex hos möss är bara cirka 1/100 av apor och apor är bara cirka 1/10 av människors. Dessutom saknar råttor veck i sin neocortex (möjligen också för att råttor är små däggdjur), medan katter har en måttlig grad av veck, och människor har ganska omfattande veck. Extrem konvolution av neocortex finns hos delfiner , möjligen relaterad till deras komplexa ekolokalisering .
Klinisk signifikans
Sjukdomar
Det finns många CNS-sjukdomar och tillstånd, inklusive infektioner som encefalit och poliomyelit , tidigt debuterande neurologiska störningar inklusive ADHD och autism , anfallsstörningar som epilepsi , huvudvärkssjukdomar som migrän , sent inkommande neurodegenerativa sjukdomar som Alzheimers sjukdom , Parkinsons sjukdom och essentiell tremor , autoimmuna och inflammatoriska sjukdomar såsom multipel skleros och akut disseminerad encefalomyelit , genetiska störningar såsom Krabbes sjukdom och Huntingtons sjukdom , såväl som amyotrofisk lateralskleros och adrenoleukodystrofi . Slutligen kan cancer i det centrala nervsystemet orsaka allvarlig sjukdom och, när de är maligna , kan de ha mycket höga dödligheter. Symtom beror på tumörernas storlek, tillväxthastighet, lokalisering och malignitet och kan innefatta förändringar i motorisk kontroll, hörselnedsättning, huvudvärk och förändringar i kognitiv förmåga och autonom funktion.
Specialiserade professionella organisationer rekommenderar att neurologisk avbildning av hjärnan endast görs för att svara på en specifik klinisk fråga och inte som rutinmässig screening.
externa länkar
- Översikt över det centrala nervsystemet vid Wayback Machine (arkiverad 2012-02-18)
- Högupplösta Cytoarkitektoniska Primate Brain Atlases
- Förklara det mänskliga nervsystemet .
- Institutionen för neurovetenskap vid Wikiversity
- Histologi av centrala nervsystemet
| Nationalbibliotek | |
|---|---|
| Vetenskapliga databaser | |
