FIZJOLOGIA

I. BUDOWA I CZYNNOŚĆ UKŁADU NERWOWEGO

1. Podział układu nerwowego

Układ nerwowy dzieli się na dwie części: ośrodkową i obwodową. Ośrodkowy układ nerwowy to mózgowie i rdzeń kręgowy - struktury leżące wewnątrz czaszki i kanału kręgowego, otoczone i chronione trzema łącznotkankowymi oponami: miękka , pajęczą i twardą oraz znajdującym się w przestrzeni podpajęczynówkowej płynem mózgowo-rdzeniowym. Układ nerwowy obwodowy tworzą leząca poza wymienionymi strukturami skupiska komórek, zwane zwojami nerwowymi, oraz nerwy czaszkowe i rdzeniowe - skupiska włókien, które docierają do wszystkich obszarów skóry, mięśni, stawów i narządów wewnętrznych, łącząc receptory i efektory całego ciała z rdzeniem kręgowym i mózgkiem.

Inny umowny podział układu nerwowego to podział na układ autonomiczny i somatyczny. Układ nerwowy somatyczny przetwarza i przewodzi informacje pochodzące z receptorów całego ciała, a jego efektorami są mięśnie poprzecznie prążkowane szkieletowe. Znajdujące się pod kontrolą kory mózgu. Układ autonomiczny natomiast reguluje czynność narządów wewnętrznych oraz metabolizm tkanek i dokonuje tego na drodze odruchowej, autonomicznej, niezależnie od woli, współdziałając z układem dokrewnym.

2. Neuron. Budowa neuronu

Typowy neuron posiada cztery odmienne morfologicznie i funkcjonalnie regiony: ciało komórkowe, dendryty, akson wraz z jego zakończeniami presynaptycznymi. Zewnętrzne granice neuronu wyznacza błona komórkowa - plazmalemma.

A. Ciało komórkowe - zawiera jądro z jąderkiem, cytoplazmę, siateczkę endoplazmatyczną szorstką i gładką, aparat Golgiego, mitochondria, mikrotubule, neurofilamenty. Stanowi ono główne centrum metaboliczne neuronu. Na ciele komórkowym zlokalizowanych jest wiele synaps - miejsc kontaktu tworzonych przez zakończenia innych neuronów, w których dochodzi do odbioru przekazywanych przez nie sygnałów.

B. Dendryty - są rozszerzeniem ciała komórkowego i zawierają cytoplazmę z takimi organellami. Niektóre dendryty są proste i krótkie, inne tworzą w przestrzeni bardziej skomplikowaną, rozgałęzioną strukturę. Dendryty przewodzą impulsy dośrodkowo - w kierunku ciała komórki.

C. Akson - początek aksonu stanowi zwykle uwypuklenie ciała komórkowego - wzgórek aksonu, który przechodzi w tzw. segment inicjujący. Akson charakteryzuje się wysoką pobudliwością, umożliwia generowanie potencjału czynnościowego, czyli impulsu nerwowego, który przewodzony jest przez główna część aksonu - odśrodkowo, w kierunku jego zakończeń. Aksony połączone w wiązki tworzą włókna nerwowe.

D. Zakończenia presynaptyczne tworzą kolbkowate rozszerzenia na końcach aksonu i zawierają zmagazynowany w pęcherzykach chemiczny przekaźnik, który poprzez synapsę odziałuje na dendryty lub ciało komórkowe drugiego neuronu.

Rodzaje neuronów:

Można wyodrębnić cztery rodzaje neuronów:

1. neuron jednobiegunowy - o jednej rozgalęzionej wypustce

2. neuron dwubiegunowy - posiada dwie wypustki, wychodzące z dwóch przeciwległych biegunów. Jedna z wypustek (dendryt) odbiera impulsy i przewodzi je dośrodkowo, druga (akson) odprowadza w kierunku zakończeń.

3. Neurony pseudojednobiegunowe - typowe komórki czuciowe, przewodzące informacje o bodźcach mechanicznych , chemicznych i bólowych z obwodu do ośrodkowego układu nerwowego

4. Neurony wielobiegunowe - posiadają wiele rozgałęzioncyh dendrytów i jeden akson, którego zakończenia tworzą synapsy na innych komórkach nerwowych lub efektorach.

Ze względu na pełnioną funkcję wyróżniamy trzy podstawowe rodzaje komórek nerwowych:

1. aferentne - nazwane też czuciowymi, przewodzą informacje bezpośrednio od receptorów, ich ciała komórkowe leża na obwodzie, a aksony zmierzają do ośrodkowego układu nerwowego.

2. Eferentne - których ciało wraz z dendrytami leży w rdzeniu kręgowym lub w pniu mózgu, a akson biegnie na obwód, prosto do efektora

3. Neurony posredniczące - których ciała razem z wypustkami w całości znajdują się w ośrodkowym układzie nerwowym. Przekazuja one informacje pomiedzy jedną a druga komórką nerwową.

3. BŁONOWY POTENCJAŁ SPOCZYNKOWY.

Stały potencjał wnętrza komórki względem jej otoczenia nazywamy potencjałem spoczynkowym. Zdolność komórki do utrzymywania stałej wartości potencjału spoczynkowego związana jest bezpośrednio z istnieniem różnicy stężeń niektórych jonów pomiędzy wnętrzem i otoczeniem komórki. Dla większości komórek jonami "najważniejszymi" z punktu widzenia potencjału spoczynkowego są jony sodu, potasu oraz chlorkowe. "Typowy" - czyli najczęściej spotykany - rozkład stężeń jonów jest taki, że na zewnątrz komórki stężenie jonów sodowych i chlorkowych jest większe niż wewnątrz komórki, natomiast stężenie jonów potasu jest większe wewnątrz komórki. Stała wartość potencjału błonowego może być utrzymana jedynie wtedy, gdy całkowity ładunek przepływajacy przez błonę jest równy zeru (w przeciwnym razie następowałaby zmiana ładunku błony i związana z tym zmiana potencjału). Błona komórki jest przepuszczalna dla jonów - w stanie spoczynku najlepiej przepuszczane są jony potasu, gorzej chlorkowe, najgorzej zaś sodowe. Wobec istniejących różnic stężeń indywidualne strumienie każdego z jonów nie są równe zero.

4. POTENCJAŁ CZYNNOŚCIOWY.

Niektóre z komórek, oprócz utrzymywania potencjału spoczynkowego są zdolne dodatkowo do szybkiej i krótkotrwałej zmiany potencjału błonowego - będziemy je nazywali komórkami pobudliwymi. Komórki nie posiadające tej zdolności nazywamy niepobudliwymi. Chwilową, impulsową zmianę potencjału błony komórkowej będziemy nazywali potencjałem czynnościowym. Potencjał czynnościowy powstaje w komórce pobudliwej, gdy potencjał jej błony przekroczy pewną graniczną wartość nazywaną progiem pobudzenia. Warto zauważyć, że wielkość bodźca pobudzającego ma znaczenie jedynie dla powstania pojedynczego potencjału czynnościowego - nie ma ona natomiast wpływu na jego przebieg. Zmiany potencjału błonowego podczas trwania potencjału czynnościowego w przykładowej komórce nerwowej przedstawione są na rysunku obok. Jak widać "klasyczny" potencjał czynnościowy składa się z kilku faz:
1. gwałtownego wzrostu potencjału błonowego (depolaryzacji)
2. nieco powolniejszego spadku potencjału błony (repolaryzacji)
3. okresu, gdy potencjał błony jest niższy od potencjału spoczynkowego (hiperpolaryzacji)

5. SYNAPSY.

Komunikacja pomiędzy neuronami lub pomiędzy neuronem a efektorem odbywa się tylko w wyspecjalizowanych miejscach , które nazywamy synapsami.

1. Synapsa chemiczna - umożliwia przekazywanie pobudzenia elektrycznego pomiędzy błonami dwu komórek: presynaptycznej (przekazującej pobudzenie) i postsynaptycznej (odbierającej je). . Komórką presynaptyczną może być np. komórka nerwowa, której wypustki (aksony) na zakończeniach kontaktujących się z powierzchnią komórki postsynaptycznej (mięśniowej) uformowane są w kształt kolbek - nazywamy je kolbkami synaptycznymi. Błona kolbki synaptycznej znajduje się w odległości 30-50 nm od powierzchni błony komórki mięśniowej - przetrzeń pomiędzy tymi błonami nazywamy szczeliną synaptyczną. Istotnymi - z punktu widzenia pełnionej przez synapsę funkcji - elementami kolbki presynaptycznej są: pęcherzyki synaptyczne (1), napięciowo-zależne kanały wapniowe (2) oraz tzw. strefy aktywne. Pęcherzyki synaptyczne wypełnione są substancją przenoszącą sygnał chemiczny - transmiterem. W połączeniu nerwowo-mięśniowym transmiterem jest acetylocholina (ACh). W błonach pęcherzyków znajdują się białka mające za zadanie zakotwiczenie pęcherzyków przy błonie presynaptycznej w rejonie stref aktywnych i następnie umożliwienie fuzji (połączenia się) błon pęcherzyków z błoną presynaptyczną. Synapsy chemiczne charakteryzują się występowaniem w nich opóźnienia w przekazywaniu potencjału czynnościowego pomiędzy komórkami. Spowodowane jest ono tym, że przetworzenie presynaptycznego potencjału czynnościowego na sygnał chemiczny, przekazanie tego sygnału i przetworzenie go na potencjał czynnościowy postsynatyczny wymaga pewnej ilości czasu.

Przykład działania synapsy chemicznej:

Impuls nerwowy rozchodzący się po błonie komórki nerwowej dociera do zakończenia nerwowego i powoduje otwarcie kanałów wapniowych znajdujących się w błonie kolbki synaptycznej (1). Jony wapnia napływające do wnętrza kolbki wyzwalają szereg procesów prowadzących do fuzji pęcherzyków synaptycznych z błoną presynaptyczną (2) i wyrzucenia zawartego w nich transmitera do szczeliny synaptycznej (3). W typowym połączeniu nerwowo-mięśniowym jednorazowo z błoną łączy się około 200-300 pęcherzyków, na skutek czego do szczeliny synaptycznej wyrzucanych jest około 10 000 cząsteczek transmitera. Cząsteczki acetylocholiny dyfundując w szczelinie synaptycznej docierają do powierzchni błony postsynaptycznej i przyłączają się do miejsc wiążących znajdujących się w cząteczkach białek kanałów zależnych od ligandu (4). To z kolei powoduje otwarcie tych kanałów; napływ do wnętrza komórki postsynaptycznej (mięśniowej) jonów sodu i w rezultacie jej depolaryzację (5), nazywaną postsynaptycznym potencjałem pobudzającym (EPSP). Jeśli depolaryzacja związana z EPSP przekroczy wartość potencjału progowego dla danej błony to dzięki obecności w niej napięciowo-zależnych kanałów sodowych wyzwalany jest potencjał czynnościowy komórki postsynaptycznej (6). Cząsteczki acetylocholiny nie mogą długo przebywać w szczelinie synaptycznej - powodowałyby one ciągłe pobudzanie błony postsynaptycznej. Za usuwanie cząsteczek transmitera ze szczeliny synaptycznej odpowiedzialne są trzy mechanizmy: rozkładanie przez enzym (esterazę acetylocholinową), dyfuzyjna ucieczka ze szczeliny oraz ponowne "wciągnięcie" do pęcherzyków synaptycznych (endocytoza). Pewna część pęcherzyków w chwilę po wypuszczeniu transmitera nie wtapia się bowiem w błonę presynaptyczną, ale powraca do wnętrza kolbki synaptycznej.

2. Synapsy elektryczne - Oprócz opisanych powyżej synaps chemicznych potencjał czynnościowy może być przekazywany z jednej komórki do drugiej poprzez synapsę elektryczną nazywaną też połączeniem szczelinowym. Tego typu synapsa stanowi bezpośrednie elektryczne połączenie pomiędzy komórkami. Odległość pomiędzy błonami komórek jest w takiej synapsie mniejsza niż w synapsie chemicznej i wynosi zaledwie około 3-5 nm. W błonach obu kontaktujących się komórek w rejonie złącza znajdują się cząsteczki białka (koneksyny) tworzące razem tzw. konekson czyli pore wodną łączącą wnętrza obu komórek. Dzięki temu potencjał czynnościowy z jednej z tych komórek przenosi się bez pośrednictwa etapu chemicznego do drugiej z nich. Zaletą synaps elektrycznych jest niewątpliwie szybkość ich działania - sygnał jest przekazywany pomiędzy komórkami praktycznie bez opóźnienia. W odróżnieniu jednak od synaps chemicznych istnieje znacznie mniej możliwości regulowania ich działania. Z tego względu synapsy elektryczne spotykane są w organizmie jedynie tam, gdzie istnieje potrzeba szybkiego przekazania potencjału czynnościowego praktycznie bez możliwości wyrafinowanego sterowania tym przekazem (np. w niektórych częściach mięśnia serca).

6. OŚRODKOWY UKŁAD NERWOWY.

Ośrodkowy układ nerwowy składa się z mózgowia i rdzenia kręgowego. Podstawowymi elementami mózgowia są: rdzeń przedłużony, most, móżdżek, śródmózgowie, międzymózgowie i kresowmózgowie, które tworzą półkule mózgu.

1. Rdzeń kręgowy to część ośrodkowego układu nerwowego, przewodząca bodźce pomiędzy mózgowiem a układem obwodowym. Ma kształt grubego sznura, nieco spłaszczonego w kierunku strzałkowym, o przeciętnej średnicy 1 cm, barwy białej, o masie ok. 30 g. Umieszczony jest w biegnącym wzdłuż kręgosłupa kanale kręgowym. Rozpoczyna się bez wyraźnej granicy od rdzenia przedłużonego i rozciąga na przestrzeni ok. 45 cm, od I kręgu szyjnego do górnej krawędzi II kręgu lędźwiowego, gdzie kończy się stożkiem rdzeniowm. Od rdzenia odchodzą parzyste nerwy rdzeniowe, wychodzące przez odpowiednie otwory międzykręgowe. Ponieważ otwory są przesunięte względem rdzenia ku dołowi, nerwy biegną na znacznej przestrzeni wewnątrz kanału kręgowego, zanim osiągną właściwy punkt wyjścia. Zespół tych nerwów, otaczających nić końcową, nosi nazwę ogona końskiego. Średnica rdzenia nerwowego nie jest równomierna na calej jego długości. W odcinkach, z których wychodzą korzenie nerwów przeznaczonych dla kończyn, rdzeń ma dwa wrzecionowate zgrubienia: szyjne i lędźwiowe. Na powierzchni zewnętrznej rdzenia widnieją w linii przyśrodkowej dwie bruzdy: głębsza szczelina pośrodkowa przednia oraz płytsza bruzda pośrodkowa tylna. Dzielą one rdzeń na dwie symetryczne połowy: prawą i lewą. Dodatkowo na powierzchni każdej połowy rdzenia zaznacza się: - od przodu podłużna linia, zwana bruzdą boczną przednią, z której wychodzą korzenie ruchowe nerwów rdzeniowych - od tyłu bruzda boczna tylna, wzdłuż której wchodzą do rdzenia korzenie czuciowe nerwów rdzeniowych. Wymienione bruzdy dzielą każdą połowę rdzenia trzy sznury: przedni, boczny i tylny, utworzone przez pęczki włokien nerwowych, przebiegających podłużnie w rdzeniu. Budowa wewnętrzna rdzenia nie jest jednolita. Na przekroju poprzecznym widać ciemniejszą część pośrodkowa w kształcie motyla lub litery H, zwana istotą szarą (substantia grisea) oraz otaczająca ją na kształt płaszcza istota biała (substantia alba. Zasadniczym składnikiem istoty szarej są ciała komórek nerwowych (perikaliony i dendryty skupione w struktury); istota biała składa się z pęczków pojedynczych wypustek komórek nerwowych, tzw. aksonów.

2. PIEŃ MÓZGU: Do pnia mózgu zaliczamy rdzeń przedłużony, most i śródmózgowie. Ma kształt stożka rozszerzającego się u góry gdzie łączy się z mostem i zwężającego się na dole gdzie przechodzi w rdzeń kręgowy.

1. Powierzchnia brzuszna rdzenia kręgowego: dzieli go szczelina pośrodkowa przednia. Na jego powierzchni po obu stronach szczeliny znajdują się piramidy, które wychodzą z mostu a na dole łączą się ze sznurami przednimi rdzenia kręgowego. Z boku od piramidy znajduje się oliwka

2. Powierzchnia brzuszna mostu: jest wypukła. Poniżej brzegu dolnego na granicy z piramidą wychodzą korzenie nerwu odwodzącego.

3. Powierzchnia brzuszna sródmózgowia: uwypuklają się tu parzyste odnogi mózgu

4. powierzchnia grzbietowa pnia mózgu: pokryta jest przez móżdżek oraz półkule. Móżdżek łączy się z pniem mózgu konarami górnymi, środkowymi i dolnymi.

C. MÓDŻEK: to z wyglądu coś jakby drugie i pomniejszone półkule mózgowe. Stąd też nazwa - zdrobnienie od słowa "mózg". Ewolucyjnie jest on o wiele starszy niż półkule mózgu i funkcjonalnie spełnia inne zadania. Można sobie wyobrazić tę strukturę jako "nadzorcę mięśni", instytucję czuwającą nad najbardziej podstawową integracją pracy mięśni. Generalnie można kojarzyć tę strukturę ogólnie z układem ruchowym i kontrolą napięcia mięśniowego.

Móżdżek znajduje się z tyłu pod półkulami mózgu, a mówiąc ściślej: znajduje się w dole tylnym czaszki pod namiotem móżdżku, między pniem mózgu a płatami skroniowymi i potylicznymi mózgu.

Opisując układ nerwowy można najogólniej stwierdzić, że składa się on z istoty szarej i istoty białej. Dokonując opisu móżdżku, można, kontynuując to ogólne stwierdzenie, scharakteryzować te dwa budulce układu nerwowego tak, jak wyglądają one w tej właśnie strukturze. Mianowicie:

• Istota szara - stanowiąca skupisko ciał komórkowych neuronów - pokrywa powierzchnię móżdżku tworząc w ten sposób korę móżdżku. Tworzy także pewne skupiska wewnątrz tej struktury, co nazywa się jądrami.

• Istota biała - czyli włókna nerwowe, aksony neuronów - tworzy połączenia między różnymi obszarami kory móżdżku i jądrami znajdującymi się wewnątrz. Ale nie tylko, gdyż część istoty białej tworzy połączenia pomiędzy istotą szarą móżdżku i innymi strukturami układu nerwowego, co określamy mianem konarów móżdżku.

Całą powierzchnię móżdżku możemy podzielić na części boczne - dwie półkule móżdżku, oraz część pośrodkową, którą nazywa się robakiem móżdżku.

D. MIĘZYMÓZGOWIE: zaliczamy do przodomózgowia. W jego skład wchodzą: wzgórze, podwzgórze, nadwzgórze oraz powstałe z kresomózgowia półkule mózgu.

PODWZGÓRZE: leży na powierzchni brzusznej mózgowia. Rozróżniamy w nim:

• Ciała suteczkowate

• Guz popielaty, który łączy się z przysadką

• Skrzyżowanie wzrokowe

• Nerwy wzrokowe

• Pasma wzrokowe

Podwzgórze jest złożonym ośrodkiem układu autonomicznego regulującego czynności narządów wewnętrznych i przemiany chemiczne ustroju.

WZGÓRZE I NADWZÓRZE: leżą na stronie grzbietowej i przykryte są przez półkule mózgu. Wzgórze składa się z szeregu jąder, które pośredniczą w przekazywaniu impulsów czuciowych (czucie skórne, mięśniowe, wzrok, słuch) do kory mózgowej. Nadwzgórze składa się z szyszynki i uzdeczki.

E. KRESOMÓZGOWIE stanowią dwie półkule mózgu i część wzrokowa podwzgórza. Prawą półkulę od lewej oddziela szczelina podłużna mózgu, na jej dnie znajduje się ciało modzelowate, które jest największym spoidłem mózgu. Inna szczelina - poprzeczna oddziela półkule od górnej powierzchni móżdżku.

Półkula mózgu posiada trzy powierzchnie:

• Grzbietowo - boczną (wypukłą)

• Przyśrodkową

• Podstawną

Trzy bieguny:

• Czołowy

• Potyliczny

• Skroniowy

Trzy brzegi:

• Górny

• Boczny

• Przyśrodkowy

W skład półkul wchodzi: płaszcz mózgu, węchomózgowie i jądra podkorowe tworzące ciało prążkowane.

PŁASZCZ składa się z kory i istoty białej. Istota biała utworzona jest z 4 rodzajów włókien nerwowych:

• Odkorowe lub odśrodkowe (odchodzące od komórek kory mózgowej)

• Dośrodkowe (dochodzące do komórek kory.

• Asocjacyjne (łączące różne okolice kory)

• Spiodłowe (łączące półkule)

W każdej półkuli rozróżniamy 4 płaty:

• Płat czołowy

• Płat ciemieniowy

• Płat skroniowy

• Płat potyliczny

We wnętrzu każdej półkuli mózgowej znajduje się komora boczna - pozostałość światła pierwotnego pęcherzyka mózgowego. Komora boczna składa się z czterech części, z których każda leży w innym płacie i są to: róg przedni (płat czołowy), część środkowa (płat ciemieniowy), róg tylny (płat potyliczny), róg dolny (płat skroniowy). Obie komory boczne łącza się z trzecią za pośrednictwem otworu międzykomorowego.

WĘCHOMÓZGOWIE: składa się z części obwodowej i część odśrodkowej (korowej). Do części obwodowej należą: opuszka węchowa, pasmo węchowe i trójkąt węchowy. Składa się ona głównie z włókien nerwowych przewodzących bodźce węchowe do części korowej. Do części ośrodkowej węchomózgowia należą: zakręt obręczy, cieśń zakrętu obręczy oraz hipokamp.

OŚRODKI KOROWE: są to okolice kory mózgowej związane z określonymi czynnościami.

1. Ośrodek ruchowy: wywołuje reakcje ruchowa z grup mięśniowych. Położone są w paśmie kory tworzącej zakręt pośrodkowy.

2. Ośrodki czuciowe: znajdują się w zakręcie zaśrodkowym. Odbiera wrażenia dotyku, ciepła, chłodu oraz informacje o ruchach mięśniowych.

3. Ośrodki słuchowe: znajdują się w zakręcie skroniowym górnym płatów skroniowych. Płaty skroniowe są także siedzibą pamięci.

4. Pole wzrokowe: w płacie potylicznym

5. Okolice przedczołowe - z przodu od pola ruchowego są siedliskiem wyższych czynności mózgu - intelekt, inteligencja.

JĄDRA PODKOROWE: są to skupienia komórek nerwowych w obrębie istoty białej. Należą one rozwojowo do starszych i prymitywniejszych części ośrodkowego układu nerwowego, w odróżnieniu od kory mózgowej, która zajmuje szczególne miejsce jako najwyższy ośrodek regulujący i kierujący czynnościami całego ustroju.

F. Śródmózgowie - jest najmniejszą częścia pnia mózgu. Wyróżniamy w nim leżące brzusznie konary mózgu, utworzone przede wszystkim przez włókna biegnące z kory mózgu do ośrodków pnia i rdzenia kręgowego oraz pokrywę śródmózgowia.

7. ŁUK ODRUCHOWY.

Łuk odruchowy to droga jaką przebywa impuls nerwowy od receptora do efektora. Łuk odruchowy stanowi strukturalny (anatomiczny) element reakcji odruchowej.

    Składa się z 5 zasadniczych elementów:

1) receptora,

2) dośrodkowej drogi doprowadzającej neuronu czuciowego,

3) ośrodka nerwowego (kora mózgowa, rdzeń kręgowy, móżdżek),

4) odśrodkowej drogi wyprowadzającej neuronu ruchowego,

5) efektora.

Biorą pod uwagę liczbę interneuronów pośredniczących między neuronem czuciowym a neuronem ruchowym, wyróżnia się odruchy monosynaptyczne i polisynaptyczne. W odruchach monosynaptycznych w drodze od receptora do efektora występuje tylko jedna synapsa w rdzeniu kręgowym. Jedynym znanym odruchem tego typu jest odruch na rozciąganie. We wszystkich pozostałych odruchach informacja z receptora jest przekazywana do motoneuronu poprzez jeden lub więcej interneuronów, co sprawia, że łuki odruchowe sa polisynaptyczne. Typowym odruchem polisynaptycznym jest odróch na zginanie.

8. ORGANIZAZJA I CZYNNOŚĆ UKŁADU WSPÓŁCZULNEGO

Układ współczulny składa się z części przedzwojowej i pozazwojowej. Ciała neuronów przedzwojowych tworzą róg boczny. Aksony tych neuronów opuszczają rdzeń kręgowy korzeniami brzusznymi i tworząc gałęzie łączące białe dochodząc do zwoju pnia współczulnego, położonego obustronnie wzdłuż kręgosłupa. Zwoje tworzące pień współczulny są połączone ze sobą. Włókna przedzwojowe tworzą synapsy na kilkunastu neuronach znajdujących się w tych zwojach. Włókna pozazwojowe poprzez gałęzie łączące szare łączą się z nerwami rdzeniowymi i dochodzą do efektorów. Serce i głowa są unerwione przez te włókna. Głównymi neurotransmiterami w układzie współczulnym są acetylocholina i noradrenalina. Układ współczulny jest układem walki i czuwania.

9. ORGANIZAZJA I CZYNNOŚĆ UKŁADU PRZYWSPÓŁCZULNEGO.

Układ przywspółczulny składa się z części przedzwojowej i pozazwojowej. Neurony przedzwojowe tej części układu autonomicznego zlokalizowane są w obrębie pnia mózgu i części krzyżowej rdzenia kręgowego. Aksony neuronów części czaszkowej tworzą włókna przedzwojowe, które przebiegają w obrębie nerwów czaszkowych do zwojów przywspółczulnych, które leża w pobliżu efektorów. Włókna pozazwojowe unerwiają narządy głowy oraz szyi, klatki piersiowej i znacznej części jamy brzusznej. Neurotransmiterem w układzie autonomicznym przywspółczulnym jest acetylocholina. Z pobudzeniem układu przywspółczulnego wiąże się większość codziennych czynności trzewnych układu autonomicznego, oraz regulacja czynności serca i oddychania. Jest to układ odpoczynku i trawienia.

II. BUDOWA I CZYNNOŚĆ TKANKI MIĘŚNIOWEJ

1. BUDOWA MIĘŚNI POPRZECZNIE PRĄŻKOWANYCH SZKIELETOWYCH.

Elementami strukturalnymi z którego zbudowany jest ten typ tkanki, są komórki wielojądrzaste, nazwane włóknami mięśniowymi. Wnętrze włókna wypełniają prawie w całości włókienka kurczliwe (miofibryle). Biegną one równolegle do siebie, wzdłuż długiej osi włókna, najczęściej zebrane w pęczki, odizolowane skąpą ilością sarkoplazmy. Sarkoplazma zawiera czerwony barwnik mioglobinę oraz znaczne ilości ziaren glikogenu. Leżą w niej liczne mitichondria, słabo rozwinięty układ Golgiego, zlokalizowany w pobliżu jądra oraz siateczka śródplazmatyczna (sarkoplazmatyczna), przedewszystkim gładka. Siateczka sarkoplazmatyczna występuje w bezpośrednim sąsiedztwie włókien kurczliwych, tworząc bardzo regularny i skomplikowany układ kanalików. Wyróżniamy dwa rodzaje kanalików: podłużne i poprzeczne. Kanaliki podłużne są elementami sieci sarkoplazmatycznej i noszą nazwę sarkotubul. Sarkotubule rozszerzają się na obu końcach sarkomeru tworząc cysterny, które sąsiadują z poprzecznie leżącymi kanalikami utworzonymi w wyniku wpuklenia sięsarkolemmy - są to tzw. kanaliki pośrednie T. Do kanalików T przylegają cysterny sasiadujących kanalików siateczki śródplazmatycznej tworząc tzw. triady. Za pośrednictwem tego systemu kanalików odbywa się wymiana między miofibrylami a środowiskiem zewnętrznym, przewodzenie bodźców skurczowych oraz transport jonów wapnia, niezbędnych do skurczu włókien mięśniowych.

Włókna mięśniowe dzielimy pod względem morfologicznym i czynnościowym na dwa podstawowe typy:

• Włókna wolnokurczliwe (włókna czerwone), energię do skurczów czerpią z procesów tlenowych. Charakteryzuja się powolnym narastaniem siły skurczu i dużą wytrzymałościa na zmęczenie.

• Włókna szybkokurczliwe (włókna białe) zawierają mniejsze stężenie mioglobiny, kurczą się szybciej, ale są mniej wytrzymałe. Wyróżniamy wśród nich włókna glikolityczno - tlenowe oraz glikolityczne

Budowa włókienek kurczliwych - miofibryli jest bardzo złożona. Nie mają one jednorodnej struktury lecz składają się z jaśniejszych i ciemniejszych odcinków, leżących na przemian. Jaśniejsze odcinki zbudowane są z substancji pojedynczo załamującej światło (prążki izotropowe I), prążki ciemniejsze (anizotropowe A) załamują światło podwójnie. Miofibryle utworzone są z drobniejszych włókienek zwanych miofilamentami. Wyróżnia się dwa rodzaje miofilamentów: grubsze, zbudowane z białka miozyny i cieńsze z białka aktyny.

2. SKURCZ MIĘŚNI POPRZECZNIE PRĄŻKOWANYCH SZKIELETOWYCH

W warunkach spoczynkowych wnętrze komórki mięśniowej ma potencjał ujemny w stosunku do zewnętrznej powierzchni błony komórkowej. Pod wpływem impulsu nerwowego, wyzwolona z zakończeń nerwowych acetylocholina powoduje krótkotrwałe zwiększenie przepuszczalności sarkolemmy dla jonów sodowych i potasowych. Prowadzi to do depolaryzacji tej części włókna, a potencjał we wnętrzu włókna wzrasta. Uwypuklenie sarkolemmy prowadzi do wzrostu stężenia jonów wapniai jest to czynnikiem do zapoczątkowania układu kurczliwego. W czasie skurczu włókna mięśniowego zmienia się obraz jego poprzecznego prążkowania. Szerokość prążka Izotropowego ulega skróceniu, ponieważ miofilamenty aktynowe wnikają między miofilamenty miozynowe sąsiednich prążków A, a błony Z sarkomeru przybliżają się do siebie ciągnione przez miofilamenty aktynowe.

3. SIAŁA SKURCZU. WZMOCNIENIE SIŁY SKURCZU.

Siła skurczu - jest bardzo istotną cechą jednostek ruchowych. Siła skurczu jednostki ruchowej zależy przede wszystkim od liczby włókien mięsniowych unerwianych przez dany motoneuron (tzw. wskaźnik unerwienia). Jednostki wolnokurczliwe składają się z najmniejszej ilości włókien mięśniowych, jednostki szybkokurczliwe z największej. Z bogatym unerwieniem ruchowym wiąże się także dobre unerwienie czuciowe, związane z dużą liczbą receptorów znajdujących się w mięśniach.

Wzmocnienie siły skurczu - każda odpowiednio długo trwająca aktywność jednostek szybkich powoduje wzmocnienie ich siły skurczu. Zjawisko wzmocnienia nie występuje w jednostkach ruchowych wolnych. Wzmocnienie może być obserwowane w skurczach pojedynczych oraz skurczach tężcowych niezupełnych. Wzmocnienie siły skurczu pojedynczego wiąże się nie tylko ze zwiększeniem amplitudy skurczu, ale także ze znacznym wysłużeniem czasy trwania tego skurczu.

4. TKANKA MIĘŚNIOWA GŁADKA.

Tkanka mięśniowa gładka- ma komórki o kształcie wrzcionowatym, ostro zakończone i jednojądrowe. W cytoplazmie komórek mięśniowych gładkich występują miofilamenty cienkie i grube. Układ ich nie jest regularny, brak włokienek mięśniowych i sarkomerów. Miofilamenty cienkie zakotwiczone są w tzw. ciałkach gęstych. Struktury te są analogiczne do linii Z mięśni poprzecznie prążkowanych. W sarkoplazmie komórek występuje gładka i szorstka siateczka śródplazmatyczna, mitochondria i rybosomy. Komórki mięśni gładkich tworzą tzw. Błony mięśniowe wchodzące w skład ścian narządów wewnętrznych.

5. TKANKA MIĘŚNIOWA POPRZECZNIE PRĄŻKOWANA SERCA.

Tkanka mięśniowa poprzecznie prążkowana-sercowa -zbudowana jest z wydłużonych, cylindrycznych komórek mających na biegunach rozgałęzienia i wcięcia. Komórki mięśniowe sercowe łączą się ze sobą krótszymi bokami(biegunami) i tworzą długie szeregi. Miejsca połączeń między komórkami nazywamy wstawkami. Jądro komórkowe leży w centralnej części sarkoplazmy. Rozmieszczenie miofibryli, budowa sarkomerów, rodzaj i ułożenie miofilamentów oraz mechanizm skurczu są takie same jak we włóknach mięśniowych poprzecznie prążkowanych-szkieletowych. Między miofilamentami w sarkoplazmie występują: mitochondria, gładka siateczka śródplazmatyczna, aparat Golgiego, glikogen i granule tłuszczu.

III.UKŁAD KRĄŻENIA

1. CECHY CHARAKTERYSTYCZNE MIĘŚNIA SERCOWEGO.

1. serce jest mięśniem poprzecznie prążkowanym.

2. zbudowane jest z komórek mięśniowych:

1. roboczych

2. tworzących układ bodźcowo przewodzący

3. Komórki robocze serca charakteryzują się pobudliwością i kurczliwością

4. komórki układu bodźcowo przewodzącego są komórkami mięśniowymi, ale w odróżnieniu od komórek roboczych mają mniej białek kurczliwych i nie kurczą się, natomiast są zdolne do generowania potencjałów czynnościowych bez udziału układu nerwowego.

5. komórki robocze serca zaopatrzone są w wstawki, za pomocą których potencjał czynnościowy z jednej komórki rozprzestrzenia się na sąsiednie komórki.

6. serce unerwione jest przez autonomiczny układ nerwowy

2. ROLA SERCA

Serce w układzie krążenia:

1. pełni funkcję, która wytwarza gradient ciśnienia krwi w obrębie układu krążenia i przepompowuje krew z układu żylnego do układu tętniczego.

2. jest jednym z biologicznych czujników umożliwiających dostosowanie układu krążenia do potrzeb organizmu.

3. uczestniczy w regulacji stężenia jonów Na + oraz objętości płynów ustrojowych

4. jest narządempracującym bez odpoczynku.

3. CYKL PRACY SERCA.

Rytmiczne skurcze mięśnia sercowego są możliwe dzięki:

1. zdolności serca do samoistnego wytwarzania impulsów stanu czynnego

2. ściśle uporządkowanego w czasie i przestrzeni przewodzenia stanu czynnego

3. sprzężenia elektromechanicznego

4. czynności białek kurczliwych

cykl pracy serca jest to całkowita seria zdarzeń podczas aktywności serca. W obrębie pojedynczego cyklu pracy serca pojawiają się trzy zasadnicze wydarzenia:

1. depolaryzacja węzła zatokowo-przedsionkowego oraz generowanie wraz z rozprzestrzenieniem się fali depolaryzacji w sercu, zmian pola elektromagnetycznego

2. skurcz mięśnia sercowego i generowanie zmian ciśnienia oraz zmian objętości krwi w sercu.

3. generowanie dźwieków poprzez zastawki przedsionkowo-komorowe i półksiężycowate oraz przepływ krwi w czasie skurczu serca.

IV. NACZYNIA KRWIONOŚNE.

1. BUDOWA ŚCIANY NACZYŃ KRWIONOŚNYCH.

Naczynia krwionośne są rurami o ścianach w mniejszym bądź większym stopniu rozciągliwych. Ściana naczyń krwionośnych, poza naczyniami włosowatymi zbudowana jest z trzech warstw:

1. wewnętrznej (sródbłonek)

2. środkowej (włókna mięsniowe gładkie typu trzewnego oraz włókna mięśniowe gładkie typu wielojednostkowego, włókna sprężyste, włókna kolagenowe)

3. zewnętrznej

Ścianę naczyń włosowatych stanowi natomiast bona podstawna i komórki śródbłonka.

2. ROLA NACZYŃ KRWIONOŚNYCH.

Funkcje naczyń krwionośnych determinowane są budową ich ściany. W zależności od budowy ściany naczynia, grubości ściany, wielkości stosunku pomiędzy grubością ściany naczynia a jego promieniem wewnętrznym oraz sprężystości bądź podatności naczynia wyróżnia się następujące rodzaje naczyń krwionośnych:

1. transportujące - charakteryzujące się duża sprężystością ściany. Funkcja tych naczyń ogranicza się do umożliwienia przepływu krwi z serca do dalszych odcinków układu krążenia. Naczyniami transportującymi są duże i średnie tętnice.

2. Oporowe - charakteryzujące się duża zawartością w ścianie włókien mięśniowych, stosunkowo grubą ściana i dużym stosunkiem grubości ściany to promienia naczynia. Naczynia te stwarzają największy opór dla przepływu krwi. Naczyniami oporowymi są tętniczki i żyłki.

3. Wymiany gazowej i odżywczej - charakteryzują się najmniejszą grubością ściany która zawiera tylko błonę podstawną i komórki śródbłonkowe. Na poziomie tych naczyń zachodzi wymiana tlenu i dwutlenku węgla oraz substratów odżywczych i metabolitów. Naczyniami wymiany gazowej i odżywczej są naczynia włosowate.

4. Pojemnościowe - charakteryzujące się duża podatnością, która warunkuje dużą zmianę objętości naczynia (promieniu naczynia) w odpowiedzi na zmianę ciśnienia krwi w naczyniu. Naczyniami pojemnościowymi są duże żyły, naczynia krążenia płucnego i zatoki śledziony.

5. Zespolenia tętniczo-żylne - charakteryzują się dobrze rozwiniętą warstwą mięśni gładkich, które pozostają pod kontrolą współczulnego układu nerwowego zwężającego naczynia. Stanowią „kanały”, przez które krew tętnicza przepływa do żył z ominięciem naczyń włosowatych.

4. KRWIOBIEG DUŻY.

Krwiobieg duży rozpoczyna się w lewej komorze serca aortą, która rozprowadza krew drogą swych rozgałęzień do wszystkich części organizmu, l tak, od jej łuku odchodzi jako pierwsze naczynie pień ramienno-głowowy oraz tętnica szyjna wspólna lewa, tętnica podobojczykowa lewa. Te trzy naczynia zaopatrują w krew głowę, szyję i obie kończyny górne. Aorta piersiowa jest przedłużeniem łuku, oddaje naczynia do ścian i niektórych trzew klatki piersiowej. Po przejściu przez przeponę staje się aortą brzuszną, która po oddaniu gałęzi ściennych i trzewnych, dzieli się na tętnice biodrowe wspólne, zaopatrujące miednicę i kończyny dolne. Następnie krew poprzez sieć naczyń włosowatych (kapilarnych) dostaje się do układu żyły głównej górnej i dolnej, które odprowadzają ją do przedsionka prawego i dalej do prawej komory.

Żyła główna górna powstaje z połączenia żył ramienno-głowowych - prawej i lewej, które zbierają krew z głowy, szyi, kończyn górnych i ścian klatki piersiowej.

Żyła główna dolna powstaje z połączenia żył biodrowych wspólnych i prowadzi do serca krew z kończyn dolnych i jamy brzusznej.

5. KRWIOBIEG MAŁY.

Krwiobieg mały rozpoczyna się w prawej komorze pniem płucnym, który po zatoczeniu łuku dzieli się na dwie tętnice płucne prawą i lewą, prowadzące krew do płuc w celu jej utlenowania (jest to krew czynnościowa). Po przejściu przez sieć naczyń włosowatych płuc i utlenowaniu odprowadzana jest czterema żyłami płucnymi do lewego przedsionka, gdzie kończy się krwiobieg mały.

6. CIŚNIENIE TĘTNICZE SKURCZOWE I ROZKURCZOWE.

Skurczowe tętnicze ciśnienie krwi - w fazie wyrzutu komorowego, kiedy lewa komora serca tłoczy krew do aorty, objętość wyrzutowa lewej komory rozciąga sprężyste ściany aorty. W rozciąganej ścianie aorty pojawia się napięcie sprężyste i wywołuje ucisk krwi zawartej w rozciągniętym odcinku aorty. W konsekwencji tego działania ciśnienie krwi w aorcie zwiększa się, osiąga wartość maksymalną na szczycie wyrzutu komorowego i w postaci fali rozprzestrzenia się na wszystkie tętnice. Tę największą wartość ciśnienia panującego w tętnicach na szczycie wyrzutu komorowego nazywa się tętniczym ciśnieniem skurczowym.

Tętnicze ciśnienie skurczowe jest tym większe, im większa jest:

1. objętość wyrzutowa lewej komory serca

2. prędkość wyrzutu krwi z lewej komory

3. sprężystość ściany aorty

Rozkurczowe tętnicze ciśnienie krwi - pod koniec fazy wyrzutu komorowego wraz z postępującą redukcją ilości tłoczonej do aorty krwi ciśnienie krwi w aorcie ulega niewielkiemu zmniejszeniu. Po zamknięciu się zastawek półksiężycowatych aorty ciśnienie krwi w aorcie obniża się nadal. To obniżenie ciśnienia determinowane jest prędkością, z jaką rozciągnięte objętością wyrzutową ściany aorty powracają do stanu wyjściowego, oraz prędkością odpływu krwi zmagazynowanej w początkowym odcinku aorty. Najniższa wartość ciśnienia panującego w tętnicach w tym okresie nazywa się tętniczym ciśnieniem krwi rozkurczowym.

Tętnicze ciśnienie krwi rozkurczowe jest tym mniejsze im:

1. mniejsza jest częstość skurczów serca

2. większa jest sprężystość ściany aorty

3. mniejszy jest opór naczyniowy

7. KRĄŻENIE WIEŃCOWE.

Aby pracować w sposób ciągły, serce również potrzebuje tlenu i substancji odżywczych. Im bije ono szybciej np. podczas wysiłku lub zdenerwowania, tym więcej potrzebuje tlenu. Odpowiednią dostawę tlenu i substancji odżywczych zapewniają sercu tętnice wieńcowe (prawa i lewa), których początek znajduje się tuż ponad zastawką aorty w jej opuszce, a następnie oplatają mięsień sercowy i dzieląc się na drobne gałązki wnikają w jego głąb, dostarczając substancji odżywczych do komórek mięśnia sercowego. Przez serce przepływają dwa prądy krwi: krążenie przez jamy serca i krążenie wieńcowe, zaopatrujące ściany serca. Krążenie wieńcowe odznacza się m.in. tym że:

• mięsień sercowy jest zaopatrywany przez niezwykle bogatą sieć naczyń wieńcowych,

• przy przeroście mięśnia sercowego sieć naczyń włosowatych nie zwiększa się i mięsień jest wówczas względnie gorzej zaopatrzony w krew,

• naczynia wieńcowe mają zdolność tworzenia krążenia obocznego, omijającego miejsca przewężone lub zamknięte, co w wielu wypadkach decyduje o życiu, zwłaszcza w przypadkach nagłego zamknięcia światła większej gałęzi lub pnia tętnicy wieńcowej.

8. FUNKCJE KRĄŻENIA PŁUCNEGO.

• Umożliwia wymianę gazów - tlenu i dwutlenku węgla, pomiędzy organizmem a środowiskiem zewnętrznym, czyli umożliwia oddychanie zewnętrzne

• Pełni funkcje filtru krwi

• Pełni funkcję metaboliczną

V. UKŁAD ODDECHOWY.

1. FUNKCJE UKŁADU ODDECHOWEGO.

1. Stanowi dużą powierzchnię dyfuzyjną, przez którą tlen może być wprowadzany do ustroju, a dwutlenek węgla - eliminowany z ustroju

2. Utrzymuje adekwatny gradient pomiędzy ciśnieniem parcjalnym tlenu i dwutlenkiem węgla w powietrzu pęcherzykowym w prężnością tych gazów we krwi dopływającej do pęcherzyków płucnych; gradient ten jest siłą napędowa dyfuzji, w wyniku której O2 jest wprowadzany do ustroju, a CO2 eliminowany z ustroju.

3. Nawilża i ogrzewa powietrze wprowadzane do pęcherzyków płucnych, a także oczyszcza je z czynników potencjalnie szkodliwych dla organizmu

4. Uczestniczy w utrzymaniu równowagi kwasowo - zasadowej

5. Uczestniczy w reakcjach obronnych organizmu ze względu na obecność komórek fagocytujących o obrębie pęcherzyków płucnych.

2. FAZY CYKLU ODDECHOWEGO (WDECH I WYDECH).

WDECH - jest fazą czynną cyklu oddechowego, ponieważ pojawia się w konsekwencji skurczu mięśni wdechowych. Do mięśni wdechowych uczestniczących w spokojnym wdechu należy przepona i mięśnie międzyżebrowe zewnętrzne. Skurcz mięśni wdechowych doprowadza do zwiększenia wymiarów klatki piersiowej co doprowadza do zwiększenia jej objętości. Zwiększenie objętości klatki piersiowej pociąga za sobą zmniejszenie ciśnienia panującego w tej jamie tj. ciśnienia śródpłucnego. Zmniejszenie tego ciśnienia powoduje wzrost objętości pęcherzyków płucnych i zmniejszenie ciśnienia w pęcherzykach. Zmniejszenie ciśnienia w pęcherzykach płucnych wytwarza gradient ciśnień pomiędzy pęcherzykiem a atmosferą, następuje wdech (gradient musi osiągnąć wartość wystarczająca do pokonania oporu dróg oddechowych).

WYDECH - jest fazą bierną cyklu oddechowego, ponieważ pojawia się w następstwie rozkurczu mięśni wdechowych. W czasie rozkurczu mięśni wdechowych, dzięki sprężystości ścian klatki piersiowej, wymiary klatki piersiowej ulegają zmniejszeniu i powracają do wartości spoczynkowych. Tym samym objętość klatki piersiowej zmniejsza się, zwiększa się ciśnienie śródpłucne i zwiększa się ciśnienie panujące w pęcherzykach płucnych. Z chwilą gdy ciśnienie w pęcherzykach płucnych przyjmie wartość wyższą niż ciśnienie atmosferyczne i gradient ciśnień stanie się wystarczający do pokonania oporu dla przepływu powietrza następuje wydech.

3. OBJĘTOŚĆ I POJEMNOŚĆ PŁUC - SPIROGRAM.

Zapis objętości i pojemności płuc nazywa się spirogramem.

Rodzaje objetości płuc:

1. objętość oddechowa (Vt)- jest to ilość powietrza wprowadzana do układu oddechowego w czasie spokojnego wdechu lub usuwana z układu oddechowego w czasie spokojnego wydechu. Vt = 500 ml

2. IRV - zapasowa objętość wdechowa - jest to ilość powietrza wprowadzana do układu oddechowego podczas maksymalnego wdechu wykonywanego z poziomu spokojnego wdechu. IRV = 3300 ml

3. ERV - zapasowa objętość wydechowa - jest to ilość powietrza usuwana z układu oddechowego podczas maksymalnego wydechu wykonywanego z poziomu spokojnego wdechu. ERV = 1000 ml

4. RV - objetość zalegająca - jest to ilość powietrza powstająca w płucach na szczycie maksymalnego wydechu. RV = 1200 ml

Rodzaje pojemności płuc:

1. IC - pojemność wydechowa - jest to ilość powietrza wprowadzana do układu oddechowego podczas maksymalnego wdechu wykonanego z poziomu spokojnego wydechu. IC = 3800 ml

2. FRC - czynnościowa pojemność zalegająca - jest to ilość powietrza pozostająca w płucach na szczycie spokojnego wydechu. FRC = 2200 ml

3. VC - pojemność życiowa - jest to ilość powietrza wprowadzana do układu oddechowego podczas maksymalnego wdechu wykonywanego z poziomu maksymalnego wydechu bądź ilość powietrza usuwana z układu oddechowego podczas maksymalnego wydechu wykonywanego z poziomu maksymalnego wdechu. VC = 4800.

4. TLC - całkowita pojemność płuc - jest to ilość powietrza w układzie oddechowym na szczycie maksymalnego wdechu. TLC = 6000 ml

Wentylacja płuc - jest to ilość powietrza wprowadzana do układu oddechowego lub usuwana z układu oddechowego w ciągu minuty. Wentylacja płuc zależy od głębokości poszczególnych oddechów oraz liczby oddechów w jednostce czasu.

---