Živčani sustav i osjetila

Živčani sustav zajedno s endokrinim sustavom obavlja koordinativnu i regulatornu zadaću pojedinih organa i organskih sustava. On je izvor naše svijesti, inteligencije i kreativnosti, a omogućuje nam komunikaciju i emocionalno iskustvo. Živčani sustav prima informacije i podražaje iz neposredne okoline i tijela, obrađuje ih, uspoređuje i usklađuje te prenosi do mišića i žlijezda u tijelu. Neke od pristiglih informacija živčani sustav pamti da bi se njima poslužio po potrebi, a neophodan je i za održavanje i reguliranje homeostaze.

Prema građi i smještaju, živčani se sustav dijeli na središnji živčani sustav (SŽS), koji se sastoji od mozga i kralježnične moždine, i periferni živčani sustav (PŽS), koji se sastoji od živaca što izlaze iz središnjega živčanog sustava i koji se granaju po cijelome tijelu. Prema ulozi koju obavlja, živčani sustav dijeli se na  voljni (somatski) i autonomni (vegetativni).

Živčani sustav čini živčano tkivo koje je raspoređeno po cijelome tijelu kao složena isprepletena komunikacijska mreža. Živčano tkivo građeno je od dviju vrste stanica. Prve su glija-stanice (neuroglija) koje su odgovorne za potporu, zaštitu, ishranu i sveobuhvatno održanje živčanoga sustava. Druge su živčane stanice ili neuroni.

Osnovna građevna i funkcionalna jedinica živčanoga sustava jest živčana stanica ili neuron. Sastoji se od tijela neurona (some), od kojega se pruža veći broj kraćih citoplazmatskih nastavaka dentrita, i po jedno duže živčano vlakno, akson ili neurit. Klikom na označena područja na slici saznajte nešto o njima. 

Neuroni sadržavaju sve stanične organele kao i ostale stanice, ali nakon zadnje diobe u zametnome razvoju izgube centrosom, strukturu koja omogućuje diobu stanica. Zbog gubitka centrosoma neuroni se tijekom života više nikada ne mogu dijeliti. Stoga ozljeda tijela neurona uzrokuje trajni i nenadoknadiv gubitak toga neurona.

Mjesto između završnih nožica jedne živčane stanice i dendrita druge živčane stanice ili površine izvršnoga organa ili žlijezde nazivamo sinapsa. Na tim mjestima kemijski prijenosnici (neuroprijenosnici, neurotransmiteri) procesom difuzije difundiraju kroz prostor između dviju stanica i prenose živčani podražaj na drugu živčanu stanicu. Preko sinapse se živčani podražaj prenosi samo u jednome smjeru.

Po svome položaju i zadaći, neurone možemo podijeliti na osjetilne, prijenosne i pokretačke.

Živčana stanica ima svojstva  podražljivosti i provodljivosti. Podražaj može biti ograničen na mjesto na kojemu je djelovao ili se može proširiti membranom kroz cijeli neuron. Sve živčane stanice nose na svojim membranama električni naboj koji je s vanjske strane pozitivan, a s unutarnje negativan – membranski potencijal. Membranski potencijal u mirovanju nastaje kao posljedica različite propusnosti membrane za pojedine ione te djelovanja ionskih crpki zbog kojih u stanici nalazimo mnogo K⁺, a malo Na⁺, a u izvanstaničnoj je tekućini obrnuto. Klikom na oznake na slici saznajte nešto više o depolarizaciji i repolarizaciji.

Naglu promjenu membranskoga potencijala sastavljenu od depolarizacije i repolarizacije membrane nazivamo živčani impuls (akcijski potencijal). To je zapravo električni impuls koji se vrlo brzo širi od mjesta gdje je nastao po cjelokupnoj membrani živčane stanice, sve do njezinih najudaljenijih i najtanjih ogranaka. Živčani impuls može neuronima putovati brzinom i do 400 km/h.

Prijenos živčanoga impulsa s neurona na neuron omogućuje komunikaciju među neuronima. Prijenos se ne zbiva izravno jer se neuroni koji tvore sinapsu ne dotiču, nego između završnih nožica jednoga neurona i dendrita drugoga neurona postoji vrlo uzak prostor – sinaptička pukotina. Tako se prijenos zbiva posredno, s pomoću neurotransmitera. Takav prijenos živčanoga impulsa događa se i između motoričkoga neurona i mišićne stanice u živčano-mišićnoj vezi.

Neuroprijenosnici (neurotransmiteri) kemijske su tvari koje se neprestance sintetiziraju u tijelu neurona te se pohranjuju u vezikulama (mjehurićima) završnih nožica. Kad živčani impuls nastao podraživanjem (presinaptičkoga) neurona dospije do sinaptičkih završnih nožica, mjehurići  neuroprijenosnikom dolaze do membrane i naglo oslobađaju neuroprijenosnik iz mjehurića u sinaptičku pukotinu. Oslobođeni neuroprijenosnik difundira u pukotinu i dolazi do sljedećega (postsinaptičkoga) neurona na kojemu se nalaze receptori za taj neuroprijenosnik. Vezivanjem neuroprijenosnika na receptore mijenja se propusnost membrane postsinaptičkoga neurona tako da membrana postaje propusna za Na⁺, pri čemu se stvara živčani impuls koji se širi dalje i aktivira sljedeće neurone u nizu.

Da neuroprijenosnici ne bi predugo podraživali postsinaptički neuron, nakon što se vezao na receptore, iz toga se neurona oslobađa enzim za njegovu brzu razgradnju. On će skinuti molekule neuroprijenosnika s receptora i razgraditi ih. Kad ne bi postojalo ovakvo enzimatsko uklanjanje neuroprijenosnika u sinapsi, došlo bi do neprekidnoga podraživanja neurona. Vrijeme potrebno za oslobađanje neuroprijenosnika iz mjehurića te njegovu difuziju kroz pukotinu i djelovanje na receptor postsinaptičkoga neurona iznosi približno 0,5 ms.

Snopovi živčanih vlakana obavijenih ovojnicom od vezivnoga tkiva koji prenose živčani signal čine živac (nervi). Živci mogu biti mijelinizirani i nemijelinizirani. Mijelinska ovojnica sadrži lipid mijelin koji joj daje sjajnu bijelu boju, stoga su živčana vlakna s mijelinskom ovojnicom deblja i bijela, a vlakna bez te ovojnice tanja su i siva. Živčana vlakna s mijelinskom ovojnicom brže provode živčane impulse od nemijeliziranih vlakana. Živci mogu biti različite duljine i debljine te različitih funkcija.

Prema funkciji, mogu se razlikovati tri vrste živaca:

• Obavijesti iz osjetnih organa do središnjega živčanog sustava gdje se stječu sve obavijesti iz različitih dijelova tijela provode osjetilni (senzorni ili aferentni) živci. Razmješteni su na površinskim, ali i u dubljim dijelovima tijela.
• Živce koji provode podražaj do izvršnoga organa i stavljaju ga u djelovanje jesu pokretački (motorni ili eferentni) živci.
• U živcima su obično pomiješana osjetilna i pokretačka živčana vlakna, stoga govorimo o mješovitim živcima.

Živci se prema periferiji razgranjuju na sve manje ogranke i na kraju samo pojedina živčana vlakna pristupaju pojedinim mišićnim vlaknima ili stanicama izvršnih organa te osjetnim stanicama u koži ili u organima. Poput aksona, i dendriti neurona se zajedno s tijelom živčane stanice često sjedinjuju u nakupine živčanoga tkiva, tzv. ganglije. Nalaze se u tokovima perifernih, moždanih i moždinskih živaca.

Mozak je najveći, visokorazvijeni dio središnjega živčanog sustava i obuhvaća veliki mozak (cerebrum), mali mozak (cerebellum) i mozgovno deblo (truncus encephali). Prosječna masa ljudskog mozga iznosi 1400 grama (2 % tjelesne mase čovjeka). Mozak se nalazi dobro zaštićen u lubanji.

Na bazi velikoga mozga, tj. ispod uzdužne pukotine koja dijeli veliki mozak na dvije hemisfere i moždanoga debla nalazi se međumozak (diencephalon) koji čine talamus i hipotalamus povezani s hipofizom. To je nakupina živčanih stanica (ganglija) građenih od sive tvari. Talamus je bitan za povezivanje informacija što dolaze iz nižih regija mozga s moždanom korom. Hipotalamus, koji leži ispod talamusa, autonomno je središte koje upravlja za život bitnim (vitalnim) funkcijama: izmjenom tvari, ravnotežom prometa vode i soli u tijelu, održavanjem stalne tjelesne temperature, spavanjem i mnogim drugim. Istodobno, hipotalamus upravlja i radom žlijezda s unutarnjim izlučivanjem te preko žlijezde hipofize, smještene u donjemu dijelu velikoga mozga poput privjeska, predstavlja poveznicu endokrinoga i živčanoga sustava.

Iz baze velikoga mozga izlaze mozgovni živci (nervi craniales). Ima ih ukupno 12 pari. Njihovo područje djelovanja jesu glava i vrat te svi unutarnji organi u predjelu prsne i trbušne šupljine. 

Kora velikoga mozga podijeljena je većim udubinama na pojedine režnjeve: čeoni (frontalni), tjemeni (parijetalni), sljepoočni (temporalni) i zatiljni (okcipitalni). 

Ispod polutki velikoga mozga nalaze se dublje smještene strukture koje također pripadaju moždanoj kori. To je hipokampus, uključen u pohranjivanje pamćenja, te amigdala koja su koordinacijsko središte za automatske i endokrine odgovore povezane s emocionalnim stanjima. Veliki mozak preko svojih receptora i osjetila u glavi prima raznolike informacije, međusobno ih usklađuje i sređuje, po potrebi na njih reagira voljnom reakcijom ili ih pohranjuje, odnosno pamti. Ljudski je mozak vrlo kompliciran. Osim što obavlja milijune svakodnevnih uobičajenih radnja, analizira, uči, misli realno i apstraktno, mozak je izvor ljudskih osjećaja, ponašanja, doživljaja, kao i svojevrsno spremište sjećanja i samosvijesti. Mozak određuje našu svijest, pozornost, osobitost, budnost, a odgovoran je za spavanje, snove i drugo. I dok smo zahvaljujući njemu spoznali kako funkcioniraju mnoge pojave u svijetu koji nas okružuje, još nismo do kraja spoznali kako funkcionira naš vlastiti mozak. A ipak, sve što smo ikada napravili ili ćemo napraviti, pod njegovom je kontrolom.

Moždano deblo povezuje mozak s kralježničnom moždinom. Obuhvaća srednji mozak (mesencephalon), most (pons)  i produženu moždinu (medulla oblongata). Srednji mozak povezan je stražnjim krajem na most i mali mozak, a s prednje se strane nadovezuje na međumozak. Most se nalazi na prijelazu iz velikoga i maloga mozga u produženu moždinu. Most i srednji mozak sadrže bitna središta autonomnoga živčanog sustava i mozgovne putove koji tuda prolaze.

Produžena moždina smještena je ispod velikoga i ispred maloga mozga. Završava kod velikoga zatiljnog otvora odakle se dalje u kralježnicu nastavlja leđna moždina. Sastoji se od živčanih vlakna i živčanih središta koja pripadaju autonomnomu živčanom sustavu. U njoj se križaju živčana vlakna koja ulaze iz jedne polovine tijela u drugu polovinu mozga, što je razlog da svaka polovina mozga upravlja suprotnom stranom tijela. Jedna vrsta vlakna u produženoj moždini provodi podražaje iz tijela u mozak, a druga iz mozga u leđnu moždinu. Tako omogućuje vezu između mozga i leđne moždine. Uloga produžene moždine jest regulacija mnogih životnih (vegetativnih) funkcija: disanje, krvni tlak, peristaltika crijeva, rad srca i dr. Oštećenjem produžene moždine, tj. središta za disanje, nastupa smrt. Za razliku od velikoga i maloga mozga, produžena moždina ima bijelu tvar izvana, a sivu tvar iznutra.

Mozak je metabolički vrlo aktivno tkivo. U usporedbi s drugim organima, mozak treba veliku količinu energije. Za njegov je rad potrebno 25 % glukoze i 20 % kisika iz tijela. Potrošnja energije mozga ne mijenja se u velikoj mjeri s vremenom, ali aktivna područja moždane kore potroše nešto više energije od neaktivnih područja. 

Leđna moždina (medulla spinalis) smještena je kralježničkome kanalu. Poput produžene moždine, njezin vanjski dio čini bijela, a unutarnji dio siva tvar (u obliku leptira). Kroz sredinu sive tvari prolazi središnji kanal ispunjen moždano-kralježničkom tekućinom (cerebrospinalni likvor) koji povezuje leđnu moždinu sve do šupljih komora unutar velikoga mozga ispunjenih tekućinom (likvorom). Iz leđne moždine izlazi 31 par spinalnih ili moždinskih živaca (nervi spinales). Kralježnična moždina može se usporediti s mnoštvom kabela koji vode signale iz glave u tijelo (primjerice mišiće) i obrnuto.

Uloga je leđne moždine da prenosi podražaj iz periferije tijela u središnji živčani sustav i obrnuto te sudjeluje u refleksnim radnjama. Refleksna reakcija (refleks) neobično je brza, nesvjesna, automatska reakcija organizma na primljeni podražaj. Refleksi su usmjereni na zaštitu organizma i u tim reakcijama ne sudjeluje kora velikoga mozga. Put od živčanoga podražaja preko leđne moždine do organa ili žlijezde koji reagira kretnjom ili lučenjem zove se refleksni luk. Refleksni luk ima pet osnovnih sastavnica:

1. receptor, osjetno tjelešce specifično za prepoznavanje određenoga podražaja koji zatim pretvara u živčani impuls
2. osjetilni neuron koji prenosi nastali živčani impuls do leđne moždine
3. sinapsu koja prenosi signal između osjetilnoga i motoričkoga neurona
4. motorički neuron koji prenosi signale iz sinapse do organa
5. organ (primjerice mišić) ili žlijezda koji reagiraju.

U prijenosu informacija od receptora do izvršnoga organa mogu sudjelovati samo dva neurona (osjetilni i motorički), stoga govorimo o monosinaptičkome refleksnom luku jer u njemu sudjeluje samo jedna sinapsa. Takav se refleks zbiva u djeliću sekunde jer osjetna živčana stanica izravno predaje svoju informaciju motoričkoj. Ipak, u većini refleksa sudjeluje veći broj neurona. Naime, između dvaju osnovnih neurona često je položen i treći međuneuron (interneuron), stoga govorimo o disinaptičkome refleksnom luku. Disinapički refleksni luk ima dvije sinapse s tri neurona (osjetilni, međuneuron i motorički). Takvi refleksi, naravno, zahtijevaju više vremena.

Od središnjega živčanog sustava grana se periferni živčani sustav koji prema djelovanju dijelimo na voljni (somatski) i autonomni (nevoljni, vegetativni) živčani sustav. 

Voljni živčani sustav prenosi živčane impulse do skeletnih mišića i od njih te kontrolira voljne reakcije organizma na podražaje iz okoliša (primjerice kretanje).

Autonomni živčani sustav kontrolira unutarnje procese u tijelu koji nisu pod utjecajem naše volje. Nalazi se u svim dijelovima tijela te samostalno upravlja organima čije je djelovanje prijeko potrebno za održavanje života (vegetativne funkcije), primjerice radom srca, mišićima crijeva i krvnih žila, izlučivanjem žlijezda i dr. Ono što osobito upada u oči pri djelovanju ovoga sustava jest brzina i intenzitet njegova djelovanja. Primjerice, za 3 – 5 sekunda frekvencija srca može se udvostručiti. Aktivacija autonomnoga sustava povezana je s centrima koji se nalaze u kralježničnoj moždini, moždanome deblu i hipotalamusu. Autonomni živčani sustav čine živčana vlakna dvaju sustava koji uz izuzetke djeluju na ciljne organe suprotno (antagonistički). To su simpatikus i parasimpatikus. Klikom na njihove nazive na slici saznajte ponešto o njihovim zadaćama.

Živčani sustav oštećuje se bolestima. Neke bolesti možemo spriječiti zdravim načinom življenja. Pojedine se bolesti mogu otkriti zahvaljujući vidljivim promjenama u živčanim stanicama ili na živčanim vlaknima. Nazivamo ih živčane bolesti, a one mogu biti nezarazne ili zarazne.

Potrebno je naglasiti da na funkciju i zdravstveno stanje živčanoga sustava štetno djeluje stalno konzumiranje alkohola, pušenje, tj. nikotin, i posebice različite psihoaktivne droge.

Nikotin u cigareti, alkohol i droga tvari su koje štetno djeluju na živčani sustav, a time i na zdravlje. Unošenjem nikotina, alkohola i droge u organizam javlja se ovisnost. Organizam traži sve veće količine tvari koje djeluju na živčani sustav te uskoro bez njih osoba ne može. Pokuša li se odviknuti od sredstava ovisnosti, ovisnik će proći velike psihičke i fizičke tegobe npr. krizu ustezanja (apstinencijsku krizu) koju u težim slučajevima ne može sam prebroditi (osobito pri odvikavanju od droge), stoga je potreban liječnički nadzor.