mały|Układ nerwowy człowieka(opis w języku angielskim) Układ nerwowy (; ) – zbiór wyspecjalizowanych komórek, pozostających ze sobą w złożonych relacjach funkcjonalnych i strukturalnych, odpowiadający za sterowanie aktywnością organizmu. Układ nerwowy jest w stanie wykryć określone zmiany zachodzące w otoczeniu i wywołać w związku z tym odpowiednią reakcję organizmu.

Jest zbudowany z komórek nerwowych oraz komórek glejowych. Z punktu widzenia histologii, zbiór komórek nerwowych bywa nazywany tkanką nerwową, zaś zbiór komórek glejowych – tkanką glejową. Jednak komórki nerwowe i glejowe nie są od siebie odseparowane, ale razem tworzą zwartą masę, stąd też wielu autorów uważa, że rozdzielanie układu nerwowego na dwie tkanki jest niepoprawne, nierzeczywiste i w związku z tym przyjmują istnienie w układzie nerwowym tylko jednej tkanki nerwowej, którą tworzą zarówno komórki nerwowe, jak i glejowe.

Komórki nerwowe charakteryzują się zdolnością do wytwarzania, przekazywania innym komórkom i odbierania od innych komórek specyficznych sygnałów, a także zdolnością do przekształcania tego sygnału, kiedy jest on przekazywany z komórki do komórki. Sygnał ten ma charakter elektrochemicznyOkreślenie „sygnał” jest tutaj bardzo ogólne i wieloznaczne. W sensie ogólnym, różnego rodzaju „sygnały” są wytwarzane, przekazywane i odbierane przez właściwie wszystkie rodzaje komórek, nie tylko komórki nerwowe, co najczęściej ma postać wytworzenia i uwolnienia jakiejś substancji chemicznej, która docierając do powierzchni innej komórki może zostać przez nią wykryta a to inicjuje właściwe reakcje np. wewnątrz komórki. W tym jednak przypadku chodzi o specyficzne sygnały właściwe wyłącznie komórkom nerwowym, a więc sygnały wytwarzane w odpowiedzi na bodźce zewnętrzne, sterujące pracą mięśni i przetwarzane w sieciach komórek nerwowych. Nie można w tym przypadku bliżej określić tego sygnału, bowiem jest to zjawisko złożone: pewnym etapem jest potencjał czynnościowy, czyli tzw. impuls nerwowy – prąd jonowy płynący wzdłuż aksonu – innym etapem jest uwolnienie neuroprzekaźnika na synapsach chemicznych, bądź bezpośredni przepływ jonów z komórki do komórki na synapsach elektrycznych. Szczegółowe informacje podane są w dalszej części opracowania, jak i w opracowaniach dotyczących szczegółowych haseł.. Pewne rodzaje komórek nerwowych są w stanie wytworzyć ten sygnał na skutek oddziaływań zewnętrznych, takich jak odkształcenia mechaniczne komórki nerwowej, bądź zadziałanie promieniowania elektromagnetycznego w zakresie światła widzialnego. Inne komórki nerwowe są w stanie przekazać taki sygnał komórkom mięśniowym, dla których stanowi on impuls sterujący kurczeniem się i rozkurczaniem mięśni. Tym samym pewien typ komórki nerwowej, bądź grupa takich komórek, jest w stanie zarejestrować oddziałujący bodziec, na tej podstawie wygenerować sygnał, jaki przesłany do określonych komórek mięśniowych wywołuje skurcz i rozkurcz określonych mięśni, a więc wywołuje reakcję ruchową w odpowiedzi na działający bodziec. Aby taka reakcja była możliwa, komórki nerwowe muszą strukturalnie i funkcjonalnie połączyć to miejsce organizmu, na które oddziałuje bodziec, z tym miejscem organizmu, jakie wykonuje reakcję. W związku z tym komórki nerwowe tworzące układ nerwowy nie są rozmieszczone dowolnie, ale tworzą konkretne obwody czy też sieci wzajemnie połączonych komórek przesyłających w swoim obrębie sygnały z miejsca początkowego do miejsca docelowego. Komórki nerwowe współpracują ściśle z komórkami glejowymi, które odgrywają role pomocnicze, m.in. biorą udział w odżywianiu komórek nerwowych, syntetyzują pewne substancje chemiczne, a następnie przekazują je komórkom nerwowym.

Znaczenie i złożoność budowy układu nerwowego wzrasta wraz ze stopniem rozwoju ewolucyjnego organizmów. Przede wszystkim, wraz z rozwojem ewolucyjnym wzrasta komplikacja tych części sieci komórek nerwowych, które modulują sygnały przesyłane pomiędzy punktem początkowym a końcowym. W efekcie czego bardziej rozwinięte organizmy charakteryzują się bogatszą aktywnością behawioralną i większą dowolnością kształtowania swoich reakcji, wykraczających poza fizjologiczny automatyzm bodziec-reakcja. Ale oprócz odbioru bodźców z zewnętrznego środowiska, modyfikacji własnej aktywności na tej podstawie i sterowania zachowaniem się, układ nerwowy kontroluje także – u bardziej rozwiniętych organizmów – pracę narządów wewnętrznych, gruczołów wydzielania zewnętrznego (wydzielających np. pot), jak i wewnętrznego (wydzielających hormony), reguluje homeostazę, tworzy też zjawiska takie, jak sen i emocje. U kręgowców, do których zalicza się również człowiek, układ nerwowy tworzy skupiony, centralny układ ośrodkowy (w postaci rdzenia kręgowego i mózgowia), oraz luźniejszy, rozproszony układ obwodowy, zapewniający połączenia nerwowe pomiędzy układem ośrodkowym a całą resztą organizmu.

O układzie nerwowym ogólnie Komórki nerwowe

Podstawową komórką układu nerwowego jest komórka nerwowa – neuron. To właśnie ta komórka charakteryzuje się zdolnością do wytwarzania, przekazywania, odbierania i przetwarzania specyficznych sygnałów elektrochemicznych, którym przypisuje się istotne znaczenie w przetwarzaniu informacji o otoczeniu i podejmowaniu decyzji dotyczących reakcji. Komórki nerwowe występują w świecie przyrody w rozmaitych kształtach i wyróżnia się wiele ich rodzajów. Neuron, jak każda inna typowa komórka eukariotyczna, zawiera w sobie jądro komórkowe i inne organelle. Miejsce, w jakim znajdują się te struktury, nazywane jest ciałem komórkowym (soma, perykarion). Ciało komórkowe charakteryzuje się wypukłym kształtem, od którego odchodzą cienkie nitki – wypustki. Wypustki te są dwojakiego rodzaju. Nazywa się je dendrytami, jeżeli są to funkcjonalne przedłużenia ciała komórkowego przeznaczone do odbierania sygnałów od innych komórek, oraz aksonami, jeżeli są to wypustki przeznaczone do przesyłania własnego sygnału do innych komórek. Zarówno pojedynczy dendryt, jak i pojedynczy akson może się rozgałęziać. Niektóre rodzaje komórek nerwowych wyróżniają się niezwykle rozgałęzionym drzewkiem dendrytycznym. Od ciała komórkowego może odchodzić wiele dendrytów, ale akson zawsze tylko jeden. Miejsce, w jakim akson odchodzi od ciała komórkowego, nosi nazwę wzgórka aksonalnego i to właśnie w tym miejscu komórka nerwowa generuje krótki impuls elektryczny, jaki następnie wysyła wzdłuż aksonu.

Przekazywanie sygnału

Impuls elektryczny generowany we wzgórku aksonalnym formalnie nazywany jest potencjałem czynnościowym neuronu. W sposób mniej formalny zjawisko to określane bywa także jako „strzał”, czy też „odpalenie” neuronuW j. ang. „fire”, „firing”. Pojęcie to dość powszechnie występuje w piśmiennictwie anglojęzycznym, zarówno popularnym, jak i naukowym, najczęściej przy okazji omawiania, wizualizacji bądź pomiaru potencjałów czynnościowych dokonanego na pojedynczych komórkach nerwowych. Zob. np. te tytuły artykułów naukowych: , , .. Zjawisko polega na lokalnej wymianie między wnętrzem komórki a jej otoczeniem molekuł posiadających ładunek elektryczny – jonów. Choć nie mamy tu do czynienia z przewodem elektrycznym, mamy do czynienia z przepływem prądu elektrycznego, bowiem z punktu widzenia fizyki, prądem elektrycznym nazywamy przepływ jakichkolwiek cząsteczek (czy też molekuł) posiadających ładunek elektryczny, a więc i jonów, a nie tylko elektronów w przewodzie miedzianym, czy aluminiowym. Impuls ten stanowi niejako wyraz „decyzji” neuronu o tym, czy ma on przekazywać sygnał następnej komórce. Impuls taki powstaje wówczas, gdy neuron otrzymuje sygnały z innych komórek, ale sygnały o odpowiedniej konfiguracji. Raz wygenerowany, przenosi się wzdłuż aksonu i dociera na zakończenie aksonu, gdzie inicjuje kolejne procesy zmierzające do przekazania sygnału innej komórce. Dzięki temu, że akson posiada rozgałęzienia, sygnał taki może dotrzeć do więcej niż jednej komórki – jeżeli poszczególne rozgałęzienia aksonu komunikują się z innymi komórkami. Miejsce takiej komunikacji nazywa się synapsą. Statystycznie najwięcej zakończeń aksonalnych dociera w okolice dendrytów komórki odbierającej sygnały, zaś najwięcej synaps jest tworzonych pomiędzy zakończeniem aksonalnym a kolcem dendrytycznymZ uwagi na brak w chwili obecnej polskojęzycznego opracowania tematu kolców dendrytycznych, zob. na anglojęzyczną wiki: dendritic spine. – specjalną wypustką na powierzchni dendrytu, jaka najprawdopodobniej służy właśnie do tworzenia synaps (aczkolwiek nie wszystkie rodzaje neuronów tworzą kolce dendrytyczne).

Warto jednak wiedzieć, że neuron jest w stanie tworzyć synapsy właściwie w dowolnym miejscu, także i na powierzchni ciała komórkowego, jak i na powierzchni aksonu. Synapsy w tych miejscach występują rzadziej i charakteryzują się wyjątkowymi cechami. Ciało komórkowe znajduje się bliżej wzgórka aksonalnego niż dendryty, zatem przekazywanie sygnałów na synapsie utworzonej na ciele komórkowym znacznie efektywniej wpływa na ostateczne wygenerowanie, bądź wręcz przeciwnie, na zatrzymanie generowania potencjału czynnościowego. Celem dla potencjału czynnościowego, gdy już zostanie wygenerowany, jest sam koniec aksonu – zakończenie aksonalne. Docierając na sam kraniec aksonu potencjał czynnościowy pełni tam rolę dostarczyciela „rozkazu” z ciała komórkowego, rozkazu do zainicjowania końcowego etapu przekazania sygnału innej komórce. Synapsy tworzone z aksonami neuronów są ulokowane właśnie na tych zakończeniach. Sygnał z takiej synapsy potrafi wpływać na efekt wywoływany przez docierający tam potencjał czynnościowy. W efekcie działania synaps między akson-akson potencjał czynnościowy będzie mógł wywołać większą bądź mniejszą niż zazwyczaj reakcję u komórki odbierającej sygnał.

Samo przekazanie sygnału między jedną a drugą komórką odbywa się inaczej w zależności od rodzaju synapsy. W przypadku najczęstszych, najlepiej poznanych, ale i najbardziej skomplikowanych synaps chemicznych, ostateczne przekazanie sygnału odbywa się poprzez wydalenie z zakończenia aksonalnego pewnych substancji chemicznych nazywanych neuroprzekaźnikami. Z chwilą, kiedy dotrą one do powierzchni innej komórki i zostaną przez nią zidentyfikowane, będą mogły wywołać w tej komórce odpowiednie zmiany. Każdy rodzaj neuroprzekaźnika posiada właściwe dla siebie białka receptorowe ulokowane w błonie komórkowej neuronu. Aby synapsa funkcjonowała prawidłowo, neuroprzekaźnik uwalniany przez zakończenie aksonalne musi posiadać właściwe dla siebie białka receptorowe w błonie komórkowej neuronu, któremu ma przekazać sygnał. Inaczej neuroprzekaźnik nie będzie miał z czym wejść w interakcję, i sygnał nie zostanie przekazany. Natomiast to, co ten sygnał oznacza, a więc jaki efekt wywołany zostanie detekcją neuroprzekaźnika (np. zwiększający lub zmniejszający szansę na wygenerowanie potencjału czynnościowego), zależy od rodzaju białka receptorowego.

Obwody neuronalne i odruchy

frame|Schemat prostego obwodu: bodziec (S) oddziałuje na neuron czuciowy (A), który przekazuje informację komórce ruchowej (B), stymulującej efektor (Ef), w tym przypadku – komórki mięśniowe.