6. Az idegrendszer funkcionális felosztása

Tartalomjegyzék 6.1. A fő idegi működések áttekintése 6.2. A vegetatív (autonóm) idegrendszer A vegetatív gerincvelői reflexek Szimpatikus és a paraszimpatikus hatás 6.3. A szomatikus idegrendszer Érző működés (összefoglaló táblázat) Mozgató működés Az izom-összehúzódás mechanizmusa A szomatikus gerincvelői reflexek Az agykéregből kiinduló nagy mozgató idegpályák Az agykérgi mozgatóközpont (mozgatókéreg) A piramispálya Az extrapiramidális rendszer 6.4. A vegetatív és a szomatikus reflexívek összehasonlítása (ismétlés) 6.5. Magasabb rendű idegi tevékenységek A limbikus rendszer Kognitív jelenségek

6.1. A fő idegi működések áttekintése A vegetatív (autonóm) idegrendszer (vagy vegetatív idegi működés) az önfenntartó működések szabályozója, amely a szervezet belső egyensúlyának (homeosztázisának) fenntartásáért felelős idegtevékenységek szervezését végzi. Működése nagyrészt akarattól független folyamat. Feldolgozva a test belső receptorai (pl. kémhatást érzékelő receptorok) felől érkező jelzéseket, elsősorban simaizmok, és mirigyek működését befolyásolja. A testre szimpatikus és paraszimpatikus hatást gyakorol (ld. később), de a tápcsatorna autonóm szabályozásáért felelős enterális idegrendszert is részének tekintjük. A szomatikus idegrendszer (vagy szomatikus idegi működés) az idegrendszer azon működése, amely a szervezetet kívülről érő behatások feldolgozásáért és az azokra való válaszadásért felelős. Működése nagy részben akaratunktól függő folyamat. Feladata elsősorban az érzékszervek felől érkező információk feldolgozása és a harántcsíkolt izmok működtetése. A szomatikus idegrendszer érző működésében fontos szerepet játszanak a kültakaró és a vázizomzat receptorai, valamint az érzékszervek. Mozgató működésének fontos területe pl. az agykéregből kiinduló két nagy idegpálya, a piramidális és az extrapiramidális rendszer. Magasabb rendű idegi tevékenységnek nevezzük a fejlettebb állatokra és főként az emberre jellemző, elsősorban a nagyagyhoz, azon belül főként az agykéreghez kapcsolható bonyolultabb idegi, pszichés és kognitív folyamatokat, mint pl. az érzelmi megnyilvánulásokat, a tanulást, emlékezést, gondolkodást, a beszédet, a viselkedést, az álmodást. Az idegrendszer működési területei nem függetlenek egymástól, egy-egy konkrét tevékenység, vagy jelenség során együttműködésüket tapasztalhatjuk, sőt többféle működés közös anatómiai struktúrákon (pl. pályákon) keresztül valósulhat meg.

Magasabb rendű idegi tevékenység 6.1. A fő idegi működések áttekintése Érző működés Vegetatív működés Központi működés Mozgató működés Érző működés Idegi működés Szomatikus működés Központi működés Mozgató működés Magasabb rendű idegi tevékenység Az idegrendszerre hierarchikus működés jellemző. Egy-egy működési terület alapja gyakran egy egyszerűbb reflex. Ezt általában köztes és felső központok szabályozzák felül. A tudatos, felső szintű működés alapja az agykéreg működése.

6.2. A vegetatív (autonóm) idegrendszer a) A vegetatív gerincvelői reflexek Az idegrendszer vegetatív működésének alapja a vegetatív reflexív. A zsigeri szervben elhelyezkedő receptor által keltett ingerület a pszeudo-unipoláris érző neuron alkotta idegen, a csigolya közti dúcon keresztül a gerincvelő hátsó gyökerébe jut. Az ingerület itt egy gerincvelői interneuronra kapcsolódik át, majd arról a gerincvelő elülső szarvában a központi vegetatív (végrehajtó) sejtre. Interneuron Érző idegsejt

6.2. A vegetatív (autonóm) idegrendszer a) A vegetatív gerincvelői reflexek A gerincvelői idegen keresztül a központi vegetatív sejt nyúlványa a perifériás vegetatív dúchoz jut, ahol átkapcsolódik a vegetatív mozgató neuronra. A perifériás dúc a gerincvelő mellett, vagy a hasüregben, az adott szerv közelében, esetleg annak falában helyezkedik el. Az adott zsigeri szerv felé ez a vegetatív mozgató neuron vezeti a végrehajtó parancsot. A vegetatív reflexívben tehát egy érző és két mozgató (vagy végrehajtó) idegsejt (a központi vegetatív sejt, valamint a vegetatív mozgató neuron) vesz részt. Vegetatív mozgató neuron Gerincvelői ideg

6.2. A vegetatív (autonóm) idegrendszer b) A szimpatikus és a paraszimpatikus hatás A vegetatív idegrendszer két ellentétes hatás összjátékán keresztül tarja fenn a szervezet homeosztázisát, segítve annak alkalmazkodását az őt érő belső, vagy külső ingerekhez. A szimpatikus hatás feladata a szervezet tartalékainak mozgósítása. Hatása az egész testre kiterjed. A belső raktárak állapotát a lebontás irányába mozdítja el. Működése megnyilvánul pl. hirtelen stresszhelyzetekben, meneküléskor, a test aktivitásakor. Hatása az adrenalin hormonéhoz hasonló. Közvetlen hatásai: Glikogénbontás Növekvő oxigén fogyasztás Gyorsuló szívműködés Táguló hörgőcskék Tágul a vázizmok erezete A glükóz szintje emelkedik a vérben Lassul a bélműködés Pályái a központi idegrendszert a gerincvelő mellkasi és ágyéki szakaszán eredő gerincvelői idegekkel hagyják el. Egy részük a gerincvelő melletti idegköteg dúcaiban (szimpatikus dúclánc), másik részük a hasüreg dúcaiban kapcsolódik át a célszervet elérő vegetatív neuronokra. A szimpatikus idegrendszer közvetlen beidegzést küld az adrenalint termelő mellékveséhez. A szimpatikus idegrendszer neurotranszmittere a noradrenalin.

6.2. A vegetatív (autonóm) idegrendszer b) A szimpatikus és a paraszimpatikus hatás A paraszimpatikus hatás feladata a szervezet energiatartalékainak helyreállítása, raktározása. A belső raktárak állapotát a felépítés irányába mozdítja el. Működése elsősorban nyugalomban nyilvánul meg. Közvetlen hatásai: Glükóz raktározása glikogén formájában Csökkenő oxigén fogyasztás A szívműködés normál szintre áll be A hörgőcskék szűkülnek Az emésztőnedvek kiválasztása gyorsul A salakanyagok eltávolítására serkent Gyorsuló bélműködés Pályái a központi idegrendszert az agytörzs területén (III., VII., X. agyidegek), valamint a gerincvelő keresztcsonti szakaszán eredő vegetatív rostokon keresztül hagyják el. A célszervhez közeli területeken, vagy a célszerv falában található dúcokban kapcsolódik át a szervet beidegző vegetatív neuronokra. A paraszimpatikus idegrendszer neurotranszmittere az acetilkolin.

6.2. A vegetatív (autonóm) idegrendszer b) A szimpatikus és a paraszimpatikus hatás A két hatás egyensúlyáért, adott helyzetben történő beállításáért felsőbb szabályozó központok felelősek. Vegetatív szabályozó központokat találunk az agytörzsben és a hipotalamuszban (hűtő és fűtő központ, vízforgalom szabályozásának központja, szimpatikus és paraszimpatikus hatás központja). A vegetatív idegrendszer alsóbb központjai jelentős kapcsolatot tartanak fenn az ún. limbikus rendszerrel (ld. később), amely felülszabályozhatja a hipotalamuszt, és lehetőséget ad az érzelmi tényezők és a vegetatív működés kapcsolatának kialakítására. A vegetatív szabályozáshoz tatozó, felsőbb szabályozó központokból kiinduló ingerületek, az agytörzsön, illetve a gerincvelő fehérállománya oldalsó szarvának pályáin keresztül érik el a vegetatív végrehajtó neuronokat.

6.2. A vegetatív (autonóm) idegrendszer b) A szimpatikus és a paraszimpatikus hatás A vegetatív szervek tehát kettős beidegzés alatt állnak, a két hatás pedig egymással sajátos dinamikus egyensúlyt tart fenn. paraszimpatikus szimpatikus

6.3. A szomatikus idegrendszer a) Érző működés (összefoglaló táblázat) A bőr felületi rétegei A bőr mélyebb rétegei, az izomszövetek Fájdalomérzékelés Receptora Mechanikai (tapintás, nyomás) és hőérzékelő receptorok a bőrben. Mechanikai receptorok a bőrben és a vázizmokban. Szabad idegvégződések a test szinte minden részében. A sérüléskor felszabaduló anyagokra érzékeny receptorok. Idegpályája A gerincvelő hátulsó szarvába érve átkapcsolódik, átkereszteződik, majd a fehérállomány oldalsó felszálló pályáján keresztül eljut az agytörzsig, majd a talamuszig. A gerincvelőbe érve a fehérállomány hátulsó felszálló pályáján keresztül eljut a nyúltvelőig, itt átkapcsolódik, átkereszteződik, majd eljut a talamuszig. Párhuzamos idegpályákon keresztül eljut a talamuszig. Átkapcsolódás a talamuszban Van Agykérgi központja A fali lebeny elülső részén (elsődleges szomatikus érzőkéreg), ahol a test felülete leképeződik. A homloklebeny területe. Ugyanakkor információt kap a hipotalamusz és a limbikus rendszer is.

6.3. A szomatikus idegrendszer a) Érző működés (összefoglaló táblázat) Ízérzékelés Szaglás Látás Receptora Az ízlelőbimbók receptorai, főként a nyelv ízlelőszemölcsei körül. Ezekkel alapízeket érzékelünk. A szaglóhám receptorsejtjei. A retinában található pálcikák és csapok. Idegpályája A VII., IX. és X. agyideg rostjai. Az I. agyideg. A II. agyideg, melynek rostjai az agy alapi részén részben átkereszteződnek. Átkapcsolódás a talamuszban Van NINCS Agykérgi központja A fali lebeny elülső-oldalsó részén. A homloklebeny kérgestest körüli részén. A nyakszirti lebenyben.

6.3. A szomatikus idegrendszer a) Érző működés (összefoglaló táblázat) Hallás Egyensúlyozás Receptora A Corti-féle szerv szőrsejtjei. A labirintusszerv tömlőcskéjének, zsákocskájának és három félkörös ívjáratának receptorai. Idegpályája A VIII. agyideg. Átkapcsolódás a talamuszban Van Agykérgi központja A halántéklebenyben. A fali lebeny külső-alsó részén.

6.3. A szomatikus idegrendszer Membrán Acetilkolin tartalmú vezikula Az ingerület haladása b) Mozgató működés i) Az izomösszehúzódás mechanizmusa A szívizom autonóm működésű, a simaizmokat a vegetatív idegrendszer vezérli, a harántcsíkolt izomszövetek viszont a szomatikus idegrendszer vezérlése alatt állnak. A harántcsíkolt izom egyetlen ingerre egy összehúzódással válaszol. Ezt nevezzük izomrángásnak. A folyamat az izomrost kis fokú megnyúlásával kezdődik, ezt követi az összehúzódás, majd az elernyedés. Összehúzódott állapotában az izom már újra ingerelhető. Az összehúzódás idegi parancsa a mozgató neuron axonja segítségével az ún. ideg-izom szinapszisban éri el az izomrost felszínét. Az axon végbunkója itt mélyen besüllyed az izomrostba, annak membránja pedig megvastagodva kialakítja az ún. véglemezt. Az akciós potenciál hatására a preszintaptikus végződésből acetilkolin szabadul fel. Ez elérve az izomrostot, tovaterjedő ingerületet képez annak membránján, amely a szinapszistól kiindulva szétterjed a teljes izomroston. Az izomrostban ennek következtében indulnak meg azok a biokémiai és élettani változások, amelyek annak összehúzódásához vezetnek.

6.3. A szomatikus idegrendszer b) Mozgató működés i) Az izomösszehúzódás mechanizmusa Gyorsan, egymás után alkalmazott ingerek esetén elérhető, hogy az izomösszehúzódást követő elernyedés egyre rövidebb legyen, sőt teljesen elmaradjon. Így alakul ki a tartós izomösszehúzódás. A szervezet vázizmaira (nyugalomban) állandó, gyengén összehúzódott állapot jellemző. Ezt nevezzük izomtómusnak. Az izomtónus szerepet játszik a test megtartásában (a gravitációval szemben), védi az izmot a sérüléstől (hirtelen változásra a szakadástól), és segíti működésének könnyebb megindulását. Az egyszerű mozgások a gerincvelői reflexek segítségével valósulnak meg. A bonyolultabb mozgásokat az agykérgi mozgató központok irányítják.

6.3. A szomatikus idegrendszer b) Mozgató működés ii) A szomatikus gerincvelői reflexek Az idegrendszer szomatikus működésének alapja a szomatikus gerincvelői (és agytörzsi) reflex(ív). A bőrben és az izmokban elhelyezkedő receptor által keltett ingerület a pszeudo-unipoláris érző neuron alkotta idegen, a csigolya közti dúcon keresztül a gerincvelő hátsó gyökerébe jut. Az ingerült itt egy gerincvelői interneuronra kapcsolódik át, majd arról a gerincvelő elülső szarvában található (szomatikus) mozgató idegsejtre. A gerincvelői idegen keresztül közvetlenül ennek a mozgató neuronnak a rostja vezeti az információt a megfelelő célszerv (izom) felé. A szomatikus reflexívben tehát egy érző és egy mozgató idegsejt vesz részt.

6.3. A szomatikus idegrendszer b) Mozgató működés ii) A szomatikus gerincvelői reflexek A szomatikus gerincvelői reflexek, bár a legegyszerűbb elemei a mozgás, mozgatás funkciójának, az érzőrostok oldalágai (kollaterálisok), valamint a gerincvelői interneuronok működése révén bonyolultabb válaszreakció kialakítására is képesek. Így az információ más gerincvelői szelvényekbe és magasabb idegi központokban is eljuthat, megteremve pl. a mozgások tudatosulásának alapját. Jó példa erre a térdreflex működése: A térdet ért inger következtében megnyúlik a térdín, és a combfeszítő izom, melynek receptorai érzékelve a változást, közvetítik az információt a gerincvelőbe. Itt hármas információáramlás történik: Ingerületbe jön az elülső szarv mozgató neuronja, amely a combfeszítő izmot összehúzódásra készteti. Egy gátló interneuron segítségével (egy másik gerincvelői szelvényből) információ indul a comb hajlító izmához, mely elernyed, így elkerülhető az izom szakadása. A felszálló pályához kapcsolódva az információ az agykérgi központba jut, így a reflex tudatosul.

6.3. A szomatikus idegrendszer b) Mozgató működés iii) Az agykéregből kiinduló nagy mozgató idegpályák I. Az agykérgi mozgatóközpont (mozgatókéreg) Tervezett, akaratlagos mozgásunk (vagy épp testtartásunk) rendszerint igen bonyolult: több vázizom együttes és összehangolt munkáját igénylő folyamat. Ennek elindításáért és vezérléséért a homloklebeny hátsó részénél található mozgató-, vagy motoros kéreg felelős. E kéregrész mindegyik pontja megfeleltethető egy-egy testrésznek, ahol az adott testrész mozgásának vezérléséért felelős idegsejtek találhatók. Az egyes testrészek mozgásáért felelős agykérgi területek nagysága, mérete attól függ, hogy mennyire jelentős az a testrész, melynek mozgatásáért felelősek. A finomabb mozgást végző testrészek működését vezérlő agykérgi központok nagyobbak. Ez alapján megrajzolhatjuk az ún. homunkuluszt, vagyis azt a kis bábot, amely reprezentálja, hogy egy-egy testrész mozgatásáért mekkora agykérgi terület, vagyis hány idegsejt felelős. (Az elsődleges érző kéreg egyes pontjai ehhez hasonló módon megfeleltethetők egy-egy testrész reprezentációs területeként és megalkotható az érzékelő területek nagyságát jelképező érző homunkulusz is.) (A felső ábra a motoros kéreg elhelyezkedését, a középső a kérgi reprezentációs területeket ábrázolja; alul a mozgató homunkuluszt látjuk.)

6.3. A szomatikus idegrendszer b) Mozgató működés iii) Az agykéregből kiinduló nagy mozgató idegpályák I. Az agykérgi mozgatóközpont (mozgatókéreg) Az agykéreg mozgatóközpontja által kiadott parancsok az izomba jól meghatározható idegrostokon (pályákon) keresztül jutnak el. Lefutása alapján megkülönböztetünk két nagy mozgatópályát: az ún. piramispályát, valamint az extrapiramidális pályát. A harmonikus mozgások kialakítását az két rendszer egysége hozza létre Az elsődleges mozgatókéreg előtt található a másodlagos mozgató kéreg, amely az automatikus mozgásokért felelős. A mozgások kivitelezésében fontos szerepe van a kisagynak is, és természetesen az egyensúlyozó rendszer szerepe sem elhanyagolható. A bonyolultabb mozgási folyamatok ráépülhetnek egyszerűbb reflexszerű folyamatokra. Az egyes mozgási folyamatok tehát összefonódnak.

6.3. A szomatikus idegrendszer b) Mozgató működés iii) Az agykéregből kiinduló nagy mozgató idegpályák II. A piramispálya Lefutása: A mozgatókéreg piramissejtjeiből indul ki. Egyes rostjai az agytörzsi mozgató neuronokhoz kapcsolódnak (1). Rostjainak 80-90%-a (2) a nyúlvelő „piramisnak” nevezett területén átkereszteződik az ellenoldalra, majd lefele továbbhaladva eljut a megfelelő gerincvelői szelvénybe, ahol a szürkeállomány elülső szarvának mozgató neuronjára kapcsolódik át. A maradék rostjai (3) átkereszteződés nélkül jutnak el a megfelelő gerincvelői szelvényhez, ahol átkereszteződnek az ellenoldalra és átkapcsolódnak az elülső szarv mozgató neuronjára.

6.3. A szomatikus idegrendszer b) Mozgató működés iii) Az agykéregből kiinduló nagy mozgató idegpályák II. A piramispálya Feladata: Vezérli az akaratlagos mozgásokat. Vezérli a (megtanult) finomabb, pontosabb mozgásokat. Összehangolja az ellentétes izmok működését.

6.3. A szomatikus idegrendszer b) Mozgató működés iii) Az agykéregből kiinduló nagy mozgató idegpályák III. Az extrapiramidális pálya Lefutása: A mozgatókéreg piramissejtjeiből, illetve az agytörzs, köztiagy és kisagy egyes területeiről indul ki. Rostjai a nagyagy, a köztiagy, a kisagy és az agytörzs számos területén átkapcsolódnak. Kikerülik a nyúltvelő piramisát. A nyúltvelőben, vagy a gerincvelő területén átkereszteződnek. A gerincvelő megfelelő szelvényében átkapcsolódnak az elülső szarv mozgató neuronjára.

6.3. A szomatikus idegrendszer b) Mozgató működés iii) Az agykéregből kiinduló nagy mozgató idegpályák III. Az extrapiramidális pálya Feladata: Vezérli a már betanult mozgásokat. Vezérli a durvább, nagy kiterjedésű mozgásokat. Központja az érzelmeket kifejező mozgásoknak. Felelős az izomtónus szabályozásáért.

6.4. A vegetatív és a szomatikus reflexívek összehasonlítása (ismétlés) Az idegrendszer vegetatív és szomatikus működésének alapja a reflexív, vagy gerincvelői reflex, amely mindkét esetben hasonló elemekből áll. Legnagyobb különbség közöttük, hogy habár mindkét esetben egy érző neuronon szállítja az információt a központi idegrendszerbe, a vegetatív reflexívben két mozgató (vagy végrehajtó) idegsejt (a központi vegetatív sejt, valamint a vegetatív mozgató neuron); a szomatikus reflexben egy mozgató idegsejt vesz részt. Vegetatív reflexív Szomatikus reflexív

6.5. Magasabb rendű idegi tevékenységek a) A limbikus rendszer A nagyagyféltekék köztiagyból való kiindulásának helyét gyűrűszerűen körülvevő terület. Számos kapcsolata van: agykérgi és kéreg alatti területekkel, a köztiaggyal (hipotalamusz – vegetatív tényezők). Szerepe van az érzelmi élet, a tapasztalatok érzelmi színezetének létrehozatalában. Adott területei, adott funkciókhoz köthetők. Külső köre: A vegetatív idegrendszer hipotalamusz feletti szabályozó központja Kapcsolatban áll a hormonrendszerrel Ösztönös és érzelmi reakciók szabályozó központja Befolyásolja továbbá a: A táplálékfelvételt A vérnyomást A düh és szelídség egyensúlyát A fájdalomérzetet A félelemérzetet A motivációt A kellemes és kellemetlen érzeteket Belső köre: Szerepet játszik az emléknyomok rögzítésében külső kör kérgestest belső kör

6.5. Magasabb rendű idegi tevékenységek b) A kognitív folyamatok A legbonyolultabb szellemi, tudatos és pszichés folyamatok elsősorban a nagyagyhoz, azon belül az agykéreg működéséhez köthetők. Ezen a ponton az idegtudomány, a pszichológia, a filozófia, más társadalomtudományok, sőt akár a teológia határterületére érkezik. A kognitív folyamatokban bizonyosan szerepe van az egyes neuronok saját tevékenységének, a szinaptikus kapcsolatoknak (akár új kapcsolatok létrejöttének), az idegi hálózatok és nagyobb sejtcsoportok működésének. Az egyes kognitív jelenségek vagy résztevékenységek gyakran meghatározott agykérgi terület működéséhez rendelhetők. Eszerint megkülönböztetünk pl. beszédmozgató központot, beszédérző központot stb. Természetesen az egyes központok között nagyfokú együttműködés is tapasztalható.

6.5. Magasabb rendű idegi tevékenységek b) A kognitív folyamatok A két emberi agyfélteke működésében aszimmetriát tapasztalunk. Ez különösen érdekes a kognitív folyamatok vezérlésében. A bal agyféltekére jellemző Fogalmak, gondolkodás Logika, elemzőképesség Absztrakció, racionalitás Tervezőképesség Időérzék Nyelv, a beszéd használata A test jobb oldalának vezérlése A jobb agyféltekére jellemző Érzések, élményszerűség Szintézis, holisztikus működés Geometrikus gondolkodás Ösztönösség Kreativitás, intuíció Időtlenség, szabadság Játékosság, művészi érzék Néma A test bal oldalának vezérlése

6.5. Magasabb rendű idegi tevékenységek b) A kognitív folyamatok A kognitív folyamatok hosszú sorából különösen nagy érdeklődésre tarthatnak számot pl. az alábbiak: A kommunikáció, a beszéd és a nyelv, melynél külön érdemes vizsgálni: a beszédformálás, a beszédértés, az olvasás és az írás mechanizmusát; a saját és az idegen nyelvek rögzülését és használatát. A tanulás, az emléknyomok képződése és visszahívása. A különböző memóriaformák (pl. rövid és hosszú távú memória) működése. A magatartás és viselkedés, amelynek vizsgálatakor az etológia határterületére jutunk (pl. öröklött és tanult viselkedési elemek az emberi magatartásban). A kultúra, a szocializáció és a társas életmód kialakulása és működése. Gondolkodás, tervezés, ráérzés és intuíció.