Πληροφορίες

Συγκεκριμένη θέση όπου τα νεύρα συγκλίνουν

Συγκεκριμένη θέση όπου τα νεύρα συγκλίνουν


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

I'mάχνω για την "παλαιότερη" συγκεκριμένη τοποθεσία όπου τα 3 αισθητήρια νεύρα που ακολουθούν "συγκλίνουν":

  • Τρίδυμο νεύρο
  • Μέσο νεύρο
  • Επιφανειακό περονιαίο νεύρο

Με τον όρο "πρώιμη", εννοώ πραγματικά την πρώτη θέση στην αισθητηριακή οδό (προς τον εγκέφαλο) στην οποία συγκλίνουν τα αισθητήρια σήματα αυτών των 3 νεύρων. Και με το «συγκλίνουμε», εννοώ «τρέφονται ο ένας στον άλλον». Μου κατανόηση είναι αυτό, με αισθητήρια νεύρα, όλα απτική λήψη οι δρόμοι οδηγούν στον σωματοαισθητικό φλοιό, και έτσι, θα φανταζόμουν ότι όλα τα νευρικά σήματα συγκλίνουν/συγχωνεύονται μεταξύ τους κάποια στιγμή.

Θα φανταζόμουν ότι η τοποθεσία που ψάχνω είναι το εγκεφαλικό στέλεχος, πιθανώς το λίμνες, αλλά δεν είμαι βιολόγος και ψάχνω είτε για διόρθωση είτε για επιβεβαίωση εδώ. Αυτή η αμόρφωτη υπόθεση προέρχεται από δύο πηγές:

  1. Wikipedia - η οποία δηλώνει ότι τα κρανιακά νεύρα τρέφονται στους πόνους. και
  2. Το γεγονός ότι τα διάμεση και περονιαία νεύρα είναι νωτιαία νεύρα, τα οποία τελικά τροφοδοτούνται στην μεδούλα, η οποία στη συνέχεια μετατρέπεται σε πόνους.

Έχω δίκιο ή είμαι εκτός πίστας;


Παρακαλώ σημειώστε: αυτό δεν είναι εργασία στο σπίτι!


Με το συλλογισμό μπορούμε να κάνουμε την εξής διάκριση:

  • το τρίδυμο νεύρο είναι κρανιακό νεύρο.
  • τα άλλα 2 είναι περιφερικά νεύρα.

Τα κρανιακά νεύρα παίρνουν την προέλευσή τους στα αντίστοιχα πυρήνες, και παρακάμπτετε τις ραχιαία στήλες (κύρια σπονδυλική οδός για αισθητηριακές πληροφορίες). Τα περιφερειακά αισθητήρια νεύρα προέρχονται από τις ρίζες της σπονδυλικής στήλης και από εκεί ανεβαίνουν μέσω των ραχιαίων στηλών. Αυτό θα σας οδηγήσει στον θάλαμο, όπου όλες οι αισθητηριακές πληροφορίες ανασυντάσσονται. Ωστόσο, σωματοαισθητικές πληροφορίες από το πρόσωπο και το υπόλοιπο σώμα τυχαίνει να ταξιδεύουν μέσα από διαφορετικούς θαλαμικούς πυρήνες (κοιλοποστεροπλάγια για το σώμα, κοιλιοποστερομεσοδιάστατο για το πρόσωπο, Αν η νευροανατομία μου δεν είναι πολύ πίσω μου…). Αυτό μας αφήνει με την εσωτερική κάψουλα (ίνες που συνδέουν τον θάλαμο με τον φλοιό), αλλά δεν νομίζω ότι υπάρχει μεγάλη ενσωμάτωση σήματος εκεί.

Συμπερασματικά, το πρώτο ανατομικό επίπεδο σύγκλισης μεταξύ των 3 προαναφερθέντων νεύρων θα ήταν πράγματι ο σωματοαισθητικός φλοιός.


Οι πόντοι εμπλέκονται σε διάφορες λειτουργίες του σώματος, όπως:

  • Εξέγερση
  • Αυτόνομη λειτουργία: ρύθμιση της αναπνοής
  • Μεταφορά αισθητηριακών πληροφοριών μεταξύ εγκεφάλου και παρεγκεφαλίδας
  • Υπνος

Αρκετά κρανιακά νεύρα προέρχονται από τη γέφυρα. Το μεγαλύτερο κρανιακό νεύρο, το τρίδυμο νεύρο βοηθά στην αίσθηση του προσώπου και τη μάσηση. Το απαγωγικό νεύρο βοηθά στην κίνηση των ματιών. Το νεύρο του προσώπου επιτρέπει την κίνηση και τις εκφράσεις του προσώπου. Βοηθά επίσης στην αίσθηση της γεύσης και της κατάποσης. Το αιθουσαίο-κοχλιακό νεύρο βοηθά στην ακοή και μας βοηθά να διατηρήσουμε την ισορροπία μας.

Η γέφυρα βοηθά στη ρύθμιση του αναπνευστικού συστήματος βοηθώντας τον προμήκη μυελό στον έλεγχο του ρυθμού αναπνοής. Οι πόντοι συμμετέχουν επίσης στον έλεγχο των κύκλων ύπνου και στη ρύθμιση του βαθύ ύπνου. Οι πόντοι ενεργοποιούν ανασταλτικά κέντρα στον μυελό προκειμένου να εμποδίσουν την κίνηση κατά τη διάρκεια του ύπνου.

Μια άλλη πρωταρχική λειτουργία των πόνων είναι να συνδέσουν τον πρόσθιο εγκέφαλο με τον οπίσθιο. Συνδέει τον εγκέφαλο με την παρεγκεφαλίδα μέσω του εγκεφαλικού μίσχου. Ο εγκεφαλικός μίσχος είναι το πρόσθιο τμήμα του μεσαίου εγκεφάλου που αποτελείται από μεγάλες νευρικές οδούς. Οι πόνοι μεταδίδουν αισθητηριακές πληροφορίες μεταξύ του εγκεφάλου και της παρεγκεφαλίδας. Οι λειτουργίες υπό τον έλεγχο της παρεγκεφαλίδας περιλαμβάνουν λεπτό κινητικό συντονισμό και έλεγχο, ισορροπία, ισορροπία, μυϊκό τόνο, λεπτό κινητικό συντονισμό και αίσθηση θέσης σώματος.


Ανατομία

Δομή & Εντοπισμός θέσης

Το άνω γνάθο είναι το δεύτερο από τους τρεις κλάδους του τριδύμου νεύρου. Προκύπτει μεταξύ των οφθαλμικών και τριχοειδών διαιρέσεων του τριδύμου σε μια περιοχή που ονομάζεται γάγγλιο του τριδύμου, ένα σύμπλεγμα νεύρων που συμμετέχουν στη μετάδοση αισθητηριακών πληροφοριών στον εγκέφαλο καθώς και στη μάσηση της κινητικής λειτουργίας.

Μεσαίου μεγέθους σε σύγκριση με τους άλλους κλάδους, αυτό το νεύρο τρέχει προς τα εμπρός από κάθε πλευρά του κεφαλιού στο επίπεδο του εγκεφαλικού στελέχους (γύρω από τα αυτιά) μέσω των τοιχωμάτων του κόλπου ακριβώς κάτω και στο πλάι του οφθαλμικού νεύρου. Στη συνέχεια, έχει πρόσβαση στο άνω ούλο μέσω του πτερυγοπαλατινού χιτώνα (μια κατάθλιψη σε κάθε πλευρά του κρανίου). Αφού δώσει τους περισσότερους κλάδους του, περνάει στην τροχιά του ματιού μέσω της κατώτερης τροχιακής ρωγμής.

Είναι σημαντικό ότι αυτό το νεύρο εκπέμπει έναν αριθμό σημαντικών κλάδων που παίζουν ρόλο στη μετάδοση των αισθητηριακών πληροφοριών. Αυτά τα υποκαταστήματα ομαδοποιούνται με βάση την τοποθεσία τους κατά τη διάρκεια του μαθήματος:

Κρανιακά νεύρα: Κοντά στην προέλευση του γναθίου νεύρου στο μεσαίο κρανιακό βόθρο, προκύπτει ο μικρότερος κλάδος του - το μέσο μηνιγγικό νεύρο. Αυτό φέρνει αισθητηριακές πληροφορίες στη σκληρή μήνιγγα (τη σκληρή, εξωτερική μεμβράνη του εγκεφάλου και της σπονδυλικής στήλης).

Φόρος πτερυγοπαλατίνης: Η μεσαία πορεία του νεύρου, στον πτερυγοπαλατικό βόθρο σε κάθε πλευρά του κρανίου, το άνω νεύρο προσεγγίζει το πτερυγοπαλατικό γάγγλιο και εκπέμπει τη συντριπτική πλειοψηφία των κλάδων του. Αυτά είναι:

  • Τροχιακοί κλάδοι: Αρκετοί μικροί κλάδοι εμφανίζονται εδώ και νευρώνουν το τροχιακό τοίχωμα, τον σφηνοειδή κόλπο (χώρο πίσω από το μάτι) και τον εθμοειδή κόλπο (βρίσκεται ανάμεσα στα μάτια).
  • Παλατινά νεύρα: Προερχόμενα από την κατώτερη (κάτω) επιφάνεια του πτερυγοπαλατινικού βόθρου, τα μείζονα και τα μικρότερα υπερώια νεύρα διασχίζουν τον υπερώιο κανάλι. Το μεγαλύτερο υπερώιο νεύρο προσεγγίζει τη σκληρή υπερώα της κορυφής του στόματος, ταξιδεύοντας προς τα εμπρός μέσω μιας αυλάκωσης εκεί για να νευρώσει τους βλεννογόνους αδένες καθώς και το κοντινό άνω σύνολο δοντιών. Αντίθετα, το μικρότερο παλατινικό νεύρο αναδύεται μέσω του δικού του τρήματος για να τρέξει αισθητηριακές πληροφορίες από τις αμυγδαλές, τον μαλακό ουρανίσκο και τον ομφαλό.
  • Ρινικά νεύρα: Από το γάγγλιο της πτερυγοπαλατίνης, αυτοί οι κλάδοι - κυρίως τα έσω και πλάγια οπίσθια άνω ρινικά νεύρα καθώς και το ρινοπαλατινοειδές νεύρο - έχουν πρόσβαση στη ρινική κοιλότητα μέσω του σφαινοπαλατινικού τρήματος. Το πλευρικό οπίσθιο ανώτερο ρινικό νεύρο περνάει στο πλάι της κοιλότητας, νευρώνοντας τον βλεννογόνο του πλευρικού τοιχώματος της ρινικής κοιλότητας. Το έσω οπίσθιο άνω ρινικό νεύρο κινείται προς τη μέση, κατά μήκος της ρινικής οροφής. Ο μακρύτερος από αυτούς τους κλάδους, το ρινοπαλατινικό νεύρο διασχίζει τη ρινική οροφή και συνεχίζει κατά μήκος του διαφράγματος να αναδύεται στην οροφή της στοματικής κοιλότητας.
  • Φαρυγγικό νεύρο: Αυτό το νεύρο προέρχεται από το γάγγλιο της πτερυγοπαλατίνης και περνά στον βλεννογόνο και τους ρινοφαρυγγικούς αδένες μέσω μιας δομής που ονομάζεται παλατοκολπικός πόρος.
  • Γαγγλιακοί κλάδοι: Αυτά τα δύο νεύρα αναδύονται απευθείας από την κάτω (κάτω) επιφάνεια του άνω νεύρου, συνδέοντάς το με το πτερυγοπαλατινο γάγγλιο, μεταφέροντας αισθητηριακές πληροφορίες.
  • Οπίσθιο άνω φατνιακό νεύρο: Το οπίσθιο άνω κυψελιδικό νεύρο, που προκύπτει επίσης απευθείας από το άνω γνάθο, προχωρά έξω από την πλευρά του πτερυγοπαλατινοειδούς γαγγλίου για να αποκτήσει πρόσβαση στον υποκροταφικό βόθρο, μια πολύπλοκη περιοχή στη βάση του κρανίου που επιτρέπει σε πολλά νεύρα να εισέλθουν και να εξέλθουν ο εγκέφαλος. Από εκεί, τρέχει προς τα κάτω και προς τα πλάγια για να φτάσει στην άνω γνάθο ή στο οστό της άνω γνάθου.
  • Ζυγωματικός κλάδος: Αυτός ο κλάδος είναι ένας άλλος που προέρχεται απευθείας από το άνω γνάθο, βγαίνοντας από τον πτερυγοπαλατινό βόθρο μέσω της κατώτερης τροχιακής ρωγμής. Ταξιδεύει στο εξωτερικό πλευρικό τοίχωμα της τροχιάς για να υποδιαιρεθεί στη συνέχεια σε ζυγωματικά χρονικά και ζυγοσωματικά κλαδιά, και τα δύο τρέχουν στην κάτω και πλευρική πλευρά της τροχιάς. Το πρώτο από αυτά περνά μέσα από τον κροταφικό βόθρο - μια κατάθλιψη στο πλάι του κρανίου - για να ενεργοποιήσει το δέρμα των τμημάτων του προσώπου. Το τελευταίο έχει πρόσβαση στο δέρμα του μάγουλου μέσω πολλαπλών κενών στο ζυγωματικό οστό.

Το πάτωμα της τροχιάς: Καθώς το άνω γνάθο βγαίνει από τον πτερυγοπαλατινό βόθρο μέσω της κατώτερης τροχιακής σχισμής, εισέρχεται στην τροχιά και γίνεται το υπεριώδες νεύρο. Με τη σειρά του, χωρίζεται σε δύο κλάδους:

  • Μέσο ανώτερο κυψελιδικό νεύρο: Αναδύεται στην υπεριώδη αυλάκωση, τρέχει στο πλευρικό τοίχωμα του γνάθου για να ενεργοποιήσει τη βλεννογόνο μεμβράνη. Μικρότερα κλαδιά αυτού του νεύρου ενεργοποιούν τους προγόνους στο στόμα.
  • Πρόσθιο άνω κυψελιδικό νεύρο: Αυτός ο κλάδος αποσπάται από το υποκογχικό νεύρο και ταξιδεύει κατά μήκος του πλευρικού τοιχώματος του άνω γνάθου για να μεταφέρει αισθητικές πληροφορίες από τους βλεννογόνους. Τα κλαδιά του τροφοδοτούν τον σκύλο και το άνω κοπτικό δόντι και στη συνέχεια δημιουργούν έναν ρινικό κλάδο, ο οποίος έχει επίσης πρόσβαση στη βλεννογόνο μεμβράνη του πλευρικού τοιχώματος καθώς και στη ρινική κοιλότητα.

Νεύρα προσώπου: Η τελική πορεία του άνω νεύρου, μετά την έξοδο από το υποκογχικό τρήμα, βλέπει το νεύρο να διαιρείται σε τρία σετ τερματικών κλάδων:

  • Κάτω βλαβεροί κλάδοι: Είναι οι δύο ή τρεις κλάδοι που τροφοδοτούν το δέρμα και τον επιπεφυκότα του ματιού (η μεμβράνη που καλύπτει και προστατεύει το μάτι) και επικοινωνούν με κλαδιά στο πρόσωπο.
  • Ρινικοί κλάδοι: Προμηθεύοντας το δέρμα της πλευρικής επιφάνειας της μύτης, ο εσωτερικός ρινικός κλάδος προσεγγίζει το ρινικό διάφραγμα και τον προθάλαμο (ή το ρουθούνι), ενώ άλλοι συνδέονται με νεύρα στο πρόσωπο και προέρχονται από το μάτι.
  • Ανώτερο χείλος χείλος: Υπάρχουν πολλά από αυτά τα μικρότερα νεύρα, τα οποία χρησιμεύουν για να ενεργοποιήσουν την πλευρά του μάγουλου, του άνω χείλους, του βλεννογόνου του στόματος και των χείλιων αδένων (που βοηθούν στην παραγωγή σάλιου).

Ανατομικές παραλλαγές

Όπως συμβαίνει με πολλά μέρη του νευρικού συστήματος, μερικές φορές παρατηρούνται παραλλαγές στη δομή του άνω νεύρου, και αυτό είναι ιδιαίτερα ανησυχητικό για τους χειρουργούς και τους οδοντιάτρους. Για παράδειγμα, μπορεί να είναι αυτό που ονομάζεται "bifid", που σημαίνει ότι χωρίζεται σε δύο μέρη. Επιπλέον, οι γιατροί έχουν παρατηρήσει παραλλαγές στη χαρτογράφηση των σχετικών νεύρων, όπως περιπτώσεις όπου το ανώτερο φατνιακό νεύρο παρέχει περιοχές που συνήθως εξυπηρετούνται από το παρειακό νεύρο και οι περιοχές που συνήθως παρέχονται από το ζυγωματικό κλάδο ενεργοποιούνται από το υπεριώδες νεύρο. Επιπλέον, ο ζυγωματικός κλάδος μπορεί να περάσει από το ζυγωματικό οστό πριν χωριστεί, σε αντίθεση με τον διχασμό πριν από αυτό.

Αξιοσημείωτα, υπήρξαν επίσης περιπτώσεις όπου οι άνθρωποι έχουν πολλαπλά υπεριώδη τρήματα σε αντίθεση με ένα μόνο. Αυτό έχει επιπτώσεις για οδοντιάτρους και γιατρούς που έχουν καθήκον να διασφαλίσουν ότι το πρόσωπο ή το πάνω σύνολο δοντιών είναι μουδιασμένα πριν από τη θεραπεία. Άλλες παραλλαγές περιλαμβάνουν ένα μεγαλύτερο παλάτινο νεύρο - αντί για το άνω νεύρο - που εξυπηρετεί τους άνω γομφίους και προγομφίους δόντια. Τέλος, το ρινοπαλατινο νεύρο παρατηρείται μερικές φορές να νευρώνει τους κοπτήρες.


Λειτουργία

Το τρίδυμο νεύρο είναι ένα από τα λίγα νεύρα του σώματος που έχει και αισθητηριακές και κινητικές λειτουργίες. Το δεξί και το αριστερό τρίδυμο νεύρο παρέχουν το καθένα ομόπλευρη κινητική νεύρωση και λαμβάνουν ομόπλευρη αισθητηριακή είσοδο.

Αυτό σημαίνει ότι η αίσθηση ταξιδεύει από τη δεξιά πλευρά του προσώπου προς το δεξί τρίδυμο νεύρο (ομοίως για την αριστερή πλευρά) και ότι η κινητική λειτουργία ταξιδεύει από το δεξί τρίδυμο νεύρο στους μύες στη δεξιά πλευρά του κεφαλιού και του προσώπου (ομοίως για το αριστερή πλευρά). Η λειτουργία του δεξιού και του αριστερού τριδύμου νεύρου είναι συμμετρική.

Λειτουργία κινητήρα

Ο κινητικός κλάδος του τριδύμου νεύρου τροφοδοτεί αρκετούς μύες, συμπεριλαμβανομένου του κροταφικού, του μασητήρα, των έσω και πλάγιων πτερυγοειδών, του μυλουοειδούς, του τανυστικού τυμπανίου και του τανυστικού παλατιού. Αυτοί οι μύες βρίσκονται στη γνάθο και η συντονισμένη κίνησή τους ελέγχει το μάσημα.

Η εντολή για την κινητική λειτουργία του νεύρου του τριδύμου προέρχεται από τον φλοιό του εγκεφάλου, ο οποίος στέλνει σήματα προς τα κάτω στον κορμό του εγκεφαλικού στελέχους. Αυτές οι εντολές εκτελούνται στη συνέχεια από τον κινητικό κλάδο του τριδύμου νεύρου.

Αισθητηριακή Λειτουργία

Το τρίδυμο νεύρο είναι υπεύθυνο για τη μεταφορά του μεγαλύτερου μέρους της αίσθησης του προσώπου στον εγκέφαλο.

Οι κλάδοι του αισθητηριακού τριδύμου νεύρου του τριδύμου νεύρου είναι το οφθαλμικό, το άνω γνάθο και το κάτω γνάθο, που αντιστοιχούν στην αίσθηση στις περιοχές V1, V2 και V3 του προσώπου, αντίστοιχα.

  • Οφθαλμικό νεύρο: Αυτό το νεύρο ανιχνεύει και μεταφέρει αισθητηριακή είσοδο από το τριχωτό της κεφαλής, το μέτωπο, το άνω βλέφαρο, το μάτι, το εξωτερικό και το εσωτερικό της μύτης και τους κόλπους.
  • Γναθικό νεύρο: Αυτό το νεύρο λαμβάνει αίσθηση από το μέτωπο, το κάτω βλέφαρο, τα ιγμόρεια, τα μάγουλα, το μεσαίο τμήμα της μύτης, τον ρινοφάρυγγα, τα άνω χείλη, τα άνω δόντια και τα ούλα και την οροφή του στόματος.
  • Γνάθο του νεύρου: Το κάτω γνάθο λαμβάνει αίσθηση από το εξωτερικό μέρος του αυτιού, το μάγουλο, τα κάτω δόντια, τη γλώσσα, το στόμα, τα κάτω χείλη και το πηγούνι.

Παροχή αίματος του ισχιακού νεύρου

Η παράδοση θρεπτικών συστατικών στο ισχιακό νεύρο διευκολύνεται μέσω ενός εκτεταμένου συστήματος αιμοφόρων αγγείων, τα οποία συμβάλλουν στη λειτουργία του νεύρου. Μια διακοπή της ροής του αίματος σε αυτό το νεύρο μπορεί να προκαλέσει πόνο και δυσλειτουργία.

Το ισχιακό νεύρο και οι κλάδοί του λαμβάνουν την παροχή αίματος από τις ακόλουθες δύο πηγές 2:

  • Το εξωγενές σύστημα, το οποίο αποτελείται από συνεισφορές από κοντινές αρτηρίες και φλέβες.
  • Το εγγενές σύστημα, που περιλαμβάνει αρτηρίες και φλέβες που εκτείνονται κατά μήκος του νεύρου και είναι ενσωματωμένες βαθιά σε ένα περίβλημα συνδετικού ιστού που περιβάλλει το νεύρο (επινεύριο).

Τα εξωγενή και εγγενή συστήματα συνδέονται σε διάφορα σημεία σύνδεσης. Η ροή του αίματος μέσα στο σύστημα των αιμοφόρων αγγείων του νεύρου είναι εξαιρετικά μεταβλητή και αποτελείται από πολλά μικρότερα δίκτυα. 2 Η εγγενής παροχή αίματος μπορεί να επηρεαστεί από καταστάσεις όπως ο διαβήτης, συμβάλλοντας σε συμπτώματα που σχετίζονται με τη διαβητική νευροπάθεια.


Τύποι νευρικού ιστού

Νευρώνες

Οι νευρώνες είναι κύτταρα που μπορούν να μεταδώσουν σήματα που ονομάζονται νευρικά ερεθίσματα ή δυναμικά δράσης. Ένα δυναμικό δράσης είναι μια γρήγορη άνοδος και πτώση του δυναμικού ηλεκτρικής μεμβράνης του νευρώνα, το οποίο μεταδίδει σήματα από τον ένα νευρώνα στον άλλο. Αυτοί είναι οι διαφορετικοί τύποι νευρώνων:

  • Αισθητήριοι, ή προσαγωγικοί νευρώνες, μεταδίδουν πληροφορίες από το PNS στο ΚΝΣ διαφορετικοί τύποι αισθητηριακών νευρώνων μπορούν να ανιχνεύσουν θερμοκρασία, πίεση και φως.
  • Οι κινητικοί, ή οι διαπερατοί νευρώνες, στέλνουν σήματα από το ΚΝΣ στο PNS, αυτά τα σήματα παρέχουν πληροφορίες στους αισθητήριους νευρώνες για να τους «πουν» τι πρέπει να κάνουν (π.χ. να ξεκινήσουν την κίνηση των μυών).
  • Οι ενδονευρώνες συνδέουν αισθητηριακούς και κινητικούς νευρώνες με τον εγκέφαλο και το νωτιαίο μυελό, λειτουργούν ως σύνδεσμοι για να σχηματίσουν νευρικά κυκλώματα και εμπλέκονται με αντανακλαστικές ενέργειες και ανώτερες εγκεφαλικές λειτουργίες όπως η λήψη αποφάσεων.

Νευρογλοία

Τα νευρογλυία, ή γλοιακά κύτταρα, είναι κύτταρα που υποστηρίζουν τους νευρώνες, τους παρέχουν θρεπτικά συστατικά και απαλλάσσονται από τα νεκρά κύτταρα και τα παθογόνα όπως τα βακτήρια. Σχηματίζουν επίσης μόνωση μεταξύ των νευρώνων έτσι ώστε τα ηλεκτρικά σήματα να μην διασχίζονται και μπορούν επίσης να βοηθήσουν στο σχηματισμό συναπτικών συνδέσεων μεταξύ των νευρώνων. Υπάρχουν διάφοροι τύποι νευρογλοίας:

  • Τα αστρογλοιακά κύτταρα, που ονομάζονται επίσης αστροκύτταρα, είναι κύτταρα σε σχήμα αστεριού που βρίσκονται στον εγκέφαλο και το νωτιαίο μυελό. Παρέχουν θρεπτικά συστατικά στους νευρώνες, διατηρούν την ισορροπία ιόντων και απομακρύνουν τους περιττούς νευροδιαβιβαστές από τη συναπτική σχισμή.
  • Επενδυμικά κύτταρα βρίσκονται επίσης στο ΚΝΣ. Υπάρχουν δύο τύποι επενδυμικών κυττάρων. Τα μη τριχοειδή σκωληκοειδή κύτταρα σχηματίζουν εγκεφαλονωτιαίο υγρό, ενώ τα τριχοειδή σκωληκοειδή κύτταρα βοηθούν το εγκεφαλονωτιαίο υγρό να κυκλοφορεί. Το εγκεφαλονωτιαίο υγρό απορροφά τον εγκέφαλο και το νωτιαίο μυελό.
  • Τα ολιγοδενδροκύτταρα βρίσκονται στο ΚΝΣ και παρέχουν φυσική υποστήριξη στους νευρώνες. Σχηματίζουν ένα περίβλημα μυελίνης γύρω από ορισμένους νευρώνες στο ΚΝΣ. Το περίβλημα μυελίνης είναι μια λιπαρή ουσία τυλιγμένη γύρω από τους άξονες ορισμένων νευρώνων και παρέχει ηλεκτρική μόνωση.
  • Τα κύτταρα Schwann σχηματίζουν επίσης περιβλήματα μυελίνης γύρω από ορισμένους νευρώνες, αλλά βρίσκονται μόνο στο PNS. Οι νευρώνες που είναι μυελινωμένοι μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρικούς παλμούς πιο γρήγορα από τους μη μυελινωμένους νευρώνες.
  • Τα μικρογλοιακά κύτταρα, ή μικρογλοία, είναι μικρά μακροφάγα κύτταρα στο ΚΝΣ που προστατεύουν από ασθένειες καταπίνοντας παθογόνα μέσω της φαγοκυττάρωσης («κυτταροφαγία»). Μπορούν επίσης να καταστρέψουν μολυσμένους νευρώνες και να προωθήσουν την εκ νέου ανάπτυξη των νευρώνων. Όλοι οι άλλοι τύποι νευρογλοίων παραπάνω είναι μεγαλύτεροι και συλλογικά ονομάζονται μακρογλοίες.


Αυτό το διάγραμμα δείχνει τους δύο τύπους κυττάρων, νευρώνες και νευρογλοία, που αποτελούν τον νευρικό ιστό.


Η αίσθηση της όρασης

Οραμα χρειάζεται να έχει το έργο τόσο των ματιών όσο και του εγκεφάλου για να επεξεργαστεί οποιαδήποτε πληροφορία. Η πλειοψηφία των ερεθισμάτων γίνεται στα μάτια και στη συνέχεια οι πληροφορίες αποστέλλονται στον εγκέφαλο μέσω των νευρικών παλμών. Τουλάχιστον το ένα τρίτο των πληροφοριών για αυτό που βλέπει το μάτι επεξεργάζεται στον εγκεφαλικό φλοιό του εγκεφάλου.

Ανατομία του ματιού

Το ανθρώπινο μάτι είναι μια επιμήκης σφαίρα διαμέτρου περίπου 1 ίντσας (2,5 εκ.) Και προστατεύεται από μια οστική υποδοχή στο κρανίο. Το μάτι έχει τρία στρώματα ή στρώσεις που αποτελούν το εξωτερικό τοίχωμα του βολβού του ματιού, που είναι ο σκληρός χιτώνας, ο χοριοειδής και ο αμφιβληστροειδής.

Σκληρός

Το εξωτερικό στρώμα του ματιού είναι ο σκληρός, ο οποίος είναι ένα σκληρό λευκό ινώδες στρώμα που διατηρεί, προστατεύει και υποστηρίζει το σχήμα του ματιού. Το μπροστινό μέρος του σκληρού χιτώνα είναι διαφανές και ονομάζεται κερατοειδής. Ο κερατοειδής διαθλά τις ακτίνες φωτός και λειτουργεί σαν το εξωτερικό παράθυρο του ματιού.

Χοροειδής

Το μεσαίο λεπτό στρώμα του ματιού είναι το χοριοειδές, γνωστό και ως χοριοειδές ή χοριοειδές τρίχωμα, είναι το αγγειακό στρώμα του ματιού που βρίσκεται ανάμεσα στον αμφιβληστροειδή και τον σκληρό χιτώνα. Το χοριοειδές παρέχει οξυγόνο και τροφή στα εξωτερικά στρώματα του αμφιβληστροειδούς. Περιέχει επίσης μια μη αντανακλαστική χρωστική ουσία που λειτουργεί ως ασπίδα προστασίας και αποτρέπει τη διασπορά του φωτός. Το φως εισέρχεται στο μπροστινό μέρος του ματιού μέσω μιας τρύπας στο χοριοειδές παλτό που ονομάζεται κόρη. Η ίριδα συστέλλεται και διαστέλλεται για να αντισταθμίσει τις αλλαγές στην ένταση του φωτός. Εάν το φως είναι φωτεινό, η ίριδα συστέλλεται κάνοντας την κόρη μικρότερη, και αν το φως είναι αμυδρό, η ίριδα διαστέλλεται κάνοντας την κόρη μεγαλύτερη. Ακριβώς πίσω από την ίριδα βρίσκεται ο φακός, ο οποίος αποτελείται κυρίως από πρωτεΐνες που ονομάζονται κρυσταλλίνες. Ο φακός είναι προσαρτημένος από τις ζώνες στο ακτινωτό σώμα που περιέχει τους ακτινωτούς μύες που ελέγχουν το σχήμα του φακού για διαμονή. Μαζί με το ακτινωτό σώμα και την ίριδα, το χοριοειδές σχηματίζει τον ραγοειδή σωλήνα. Το uvea είναι το μέσο των τριών ομόκεντρων στρωμάτων που αποτελούν ένα μάτι. Το όνομα είναι πιθανώς μια αναφορά στο σχεδόν μαύρο χρώμα, την τσαλακωμένη εμφάνιση και το μέγεθος και το σχήμα του σταφυλιού όταν αφαιρέθηκε άθικτο από ένα πτωματικό μάτι.

Αμφιβληστροειδής χιτώνας

Το τρίτο ή το εσωτερικό στρώμα του ματιού ονομάζεται αμφιβληστροειδής. Στους ενήλικες ανθρώπους ολόκληρος ο αμφιβληστροειδής είναι 72 τοις εκατό μιας σφαίρας διαμέτρου περίπου 22 mm. Ο αμφιβληστροειδής τοποθετείται στο πίσω μέρος των δύο τρίτων του χοριοειδούς τριχώματος, το οποίο βρίσκεται στο οπίσθιο διαμέρισμα. Το διαμέρισμα είναι γεμάτο με υαλοειδές υγρό που είναι ένα διαυγές, ζελατινώδες υλικό. Μέσα στον αμφιβληστροειδή υπάρχουν κύτταρα που ονομάζονται ραβδοκύτταρα και κύτταρα κώνου γνωστά και ως φωτοϋποδοχείς (Εικόνα 2). Τα κύτταρα της ράβδου είναι πολύ ευαίσθητα στο φως και δεν βλέπουν χρώμα, γι 'αυτό όταν βρισκόμαστε σε ένα σκοτεινό δωμάτιο βλέπουμε μόνο αποχρώσεις του γκρι. Τα κελιά κώνου είναι ευαίσθητα σε διαφορετικά μήκη κύματος φωτός και έτσι μπορούμε να ξεχωρίσουμε διαφορετικά χρώματα. Είναι η έλλειψη κώνων ευαίσθητων στο κόκκινο, μπλε ή πράσινο φως που προκαλεί στα άτομα ελλείψεις στην έγχρωμη όραση ή διάφορα είδη αχρωματοψίας. Στο κέντρο του αμφιβληστροειδούς είναι ο οπτικός δίσκος, μερικές φορές γνωστός ως “the blind spot ” επειδή δεν διαθέτει φωτοϋποδοχείς. Είναι όπου το οπτικό νεύρο φεύγει από το μάτι και μεταφέρει τις νευρικές ώσεις στον εγκέφαλο.

Ο κερατοειδής και ο φακός του ματιού εστιάζουν το φως σε μια μικρή περιοχή του αμφιβληστροειδούς που ονομάζεται fovea centralis όπου τα κωνικά κύτταρα είναι πυκνά συσκευασμένα. Το βοθρίο είναι ένα κοίλωμα που έχει την υψηλότερη οπτική οξύτητα και είναι υπεύθυνο για την αιχμηρή κεντρική μας όραση — δεν υπάρχουν ράβδοι στο βοθρίο.

Εικόνα 2. Απλοποιημένη αξονική οργάνωση του αμφιβληστροειδούς. Ο αμφιβληστροειδής είναι μια στοίβα πολλών νευρωνικών στρωμάτων. Το φως συγκεντρώνεται από το μάτι και περνάει από αυτά τα στρώματα (από αριστερά προς τα δεξιά) για να χτυπήσει τους φωτοϋποδοχείς (δεξί στρώμα). Αυτό προκαλεί χημικό μετασχηματισμό που μεσολαβεί στη διάδοση του σήματος στα διπολικά και οριζόντια κύτταρα (μεσαίο κίτρινο στρώμα). Το σήμα στη συνέχεια διαδίδεται στα κύτταρα αμακρίνης και γάγγλιο. Αυτοί οι νευρώνες μπορεί τελικά να παράγουν δυναμικό δράσης στους νευράξονές τους. Αυτό το χωροχρονικό μοτίβο αιχμών καθορίζει την ακατέργαστη είσοδο από τα μάτια στον εγκέφαλο.

Φωτοϋποδοχείς

Ένας φωτοϋποδοχέας, ή κύτταρο φωτοϋποδοχέα, είναι ένας εξειδικευμένος τύπος νευρώνα που βρίσκεται στον αμφιβληστροειδή χιτώνα του ματιού που είναι ικανός για φωτομετατροπή. Πιο συγκεκριμένα, ο φωτοϋποδοχέας στέλνει σήματα σε άλλους νευρώνες από μια αλλαγή στο δυναμικό της μεμβράνης του όταν απορροφά φωτόνια. Τελικά, αυτές οι πληροφορίες θα χρησιμοποιηθούν από το οπτικό σύστημα για να σχηματίσουν μια πλήρη αναπαράσταση του οπτικού κόσμου. Υπάρχουν 2 τύποι φωτοϋποδοχέων: ράβδοι είναι υπεύθυνα για σκοτοπική, ή νυχτερινή όραση, ενώ κώνους είναι υπεύθυνοι για τη φωτοπική, ή την ημερήσια όραση καθώς και την αντίληψη του χρώματος.

Κίνηση των ματιών

Το οπτικό σύστημα στον εγκέφαλο είναι πολύ αργό για να επεξεργαστεί αυτές τις πληροφορίες εάν οι εικόνες γλιστρήσουν στον αμφιβληστροειδή σε περισσότερους από μερικούς βαθμούς ανά δευτερόλεπτο, οπότε, για να μπορούν οι άνθρωποι να βλέπουν ενώ κινείται, ο εγκέφαλος πρέπει να αντισταθμίσει την κίνηση του το κεφάλι γυρίζοντας τα μάτια. Για να αποκτήσετε μια σαφή εικόνα του κόσμου, ο εγκέφαλος πρέπει να γυρίσει τα μάτια έτσι ώστε η εικόνα του αντικειμένου που εξετάζεται να πέσει πάνω στο πόδι. Οι κινήσεις των ματιών είναι επομένως πολύ σημαντικές για την οπτική αντίληψη και οποιαδήποτε αποτυχία να τις κάνετε σωστά μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρές οπτικές αναπηρίες. Η ύπαρξη δύο ματιών είναι μια πρόσθετη επιπλοκή, επειδή ο εγκέφαλος πρέπει να στρέφει και τα δύο με αρκετή ακρίβεια, ώστε το αντικείμενο προσοχής να πέφτει στα αντίστοιχα σημεία των δύο αμφιβληστροειδών, διαφορετικά θα προέκυπτε διπλή όραση. Οι κινήσεις των διαφόρων τμημάτων του σώματος ελέγχονται από ραβδωτούς μύες που δρουν γύρω από τις αρθρώσεις. Οι κινήσεις του ματιού δεν αποτελούν εξαίρεση, αλλά έχουν ιδιαίτερα πλεονεκτήματα που δεν μοιράζονται οι σκελετικοί μύες και οι αρθρώσεις, και επομένως είναι σημαντικά διαφορετικές.

Δοκιμάστε αυτό το πείραμα

Κρατήστε το χέρι σας ψηλά, περίπου ένα πόδι (30 cm) μπροστά από τη μύτη σας. Κρατήστε το κεφάλι ακίνητο και κουνήστε το χέρι σας από τη μια πλευρά στην άλλη, αργά στην αρχή, και στη συνέχεια όλο και πιο γρήγορα. Στην αρχή θα μπορείτε να δείτε τα δάχτυλά σας αρκετά καθαρά. Αλλά καθώς η συχνότητα του κουνήματος περνάει περίπου έναν χερτς, τα δάχτυλα θα γίνονται θολά. Τώρα, κρατήστε το χέρι σας ακίνητο και κουνήστε το κεφάλι σας (πάνω και κάτω ή αριστερά και δεξιά). Όσο γρήγορα κι αν κουνάς το κεφάλι σου, η εικόνα των δακτύλων σου παραμένει καθαρή. Αυτό καταδεικνύει ότι ο εγκέφαλος μπορεί να μετακινήσει τα μάτια απέναντι από την κίνηση του κεφαλιού πολύ καλύτερα από ό, τι μπορεί να ακολουθήσει ή να επιδιώξει μια κίνηση του χεριού. Όταν το σύστημα καταδίωξης αποτυγχάνει να συμβαδίσει με το κινούμενο χέρι, οι εικόνες γλιστρούν στον αμφιβληστροειδή και βλέπετε ένα θολωμένο χέρι.

Αντίληψη του βάθους

Η αντίληψη βάθους είναι η οπτική ικανότητα αντίληψης του κόσμου σε τρεις διαστάσεις. Είναι ένα χαρακτηριστικό κοινό για πολλά ανώτερα ζώα. Η αντίληψη βάθους επιτρέπει στον θεατή να μετρήσει με ακρίβεια την απόσταση από ένα αντικείμενο. Η αντίληψη του βάθους συχνά συγχέεται με τη διόφθαλμη όραση, γνωστή και ως Stereopsis. Η αντίληψη βάθους βασίζεται στην διόφθαλμη όραση, αλλά χρησιμοποιεί επίσης πολλά άλλα μονόφθαλμα στοιχεία.


57 Απίστευτα εύκολες ερωτήσεις και απαντήσεις για τη μελέτη του νευρικού συστήματος

Τόσο το νευρικό σύστημα όσο και το ενδοκρινικό σύστημα θεωρούνται ολοκληρωμένα συστήματα. Αυτή η ονομασία πηγάζει από το γεγονός ότι και τα δύο συστήματα ελέγχουν και ρυθμίζουν τις βιολογικές λειτουργίες και ενεργούν σε απόσταση, λαμβάνοντας πληροφορίες από όργανα και ιστούς και στέλνοντας εντολές τελεστών (νευρικές ώσεις ή ορμόνες) σε όργανα και ιστούς, ενσωματώνοντας έτσι το σώμα.

Κεντρικό και Περιφερικό Νευρικό Σύστημα

Περισσότερες ερωτήσεις και απαντήσεις σε μέγεθος δαγκώματος παρακάτω

2. Ποιες δομές αποτελούν το νευρικό σύστημα;

Οι δομές που σχηματίζουν το νευρικό σύστημα μπορούν να χωριστούν σε κεντρικό νευρικό σύστημα (ΚΝΣ) και περιφερικό νευρικό σύστημα (PNS).

Τα όργανα του ΚΝΣ είναι ο εγκέφαλος (εγκέφαλος, στέλεχος και παρεγκεφαλίδα) και ο νωτιαίος μυελός. Το PNS αποτελείται από νεύρα και νευρικά γάγγλια. Εκτός από αυτά τα όργανα, μέρος του νευρικού συστήματος αποτελούν και οι μήνιγγες (σκληρή σκληρή μήνιγγα, αραχνοειδές και πιά-ματέρ), αφού καλύπτουν και προστατεύουν τον εγκέφαλο και το νωτιαίο μυελό.

Επιλέξτε οποιαδήποτε ερώτηση για κοινή χρήση στο FB ή στο Twitter

Απλώς επιλέξτε (ή κάντε διπλό κλικ) μια ερώτηση για κοινή χρήση. Προκαλέστε τους φίλους σας στο Facebook και στο Twitter.

Κύτταρα του νευρικού συστήματος

3. Ποια είναι τα κύρια κύτταρα του νευρικού συστήματος;

Τα κύρια κύτταρα του νευρικού συστήματος είναι οι νευρώνες. Εκτός από τους νευρώνες, το νευρικό σύστημα αποτελείται επίσης από γλοιακά κύτταρα.  

4. Ποιες είναι οι λειτουργικές διαφορές μεταξύ νευρώνων και γλοιακών κυττάρων;

Τα γλοιακά κύτταρα και οι νευρώνες είναι τα κύτταρα που σχηματίζουν το νευρικό σύστημα. Οι νευρώνες είναι κύτταρα που έχουν τη λειτουργία να λαμβάνουν και να μεταδίδουν νευρικά ερεθίσματα, ενώ τα γλοιακά κύτταρα (αστροκύτταρα, μικρογλυκύτταρα, επενδυμικά κύτταρα και ολιγοδενδροκύτταρα) είναι τα κύτταρα που υποστηρίζουν, τρέφουν και μονώνουν (ηλεκτρικά) τους νευρώνες. Τα κύτταρα Schwann που παράγουν τη θήκη μυελίνης του περιφερικού νευρικού συστήματος μπορούν επίσης να θεωρηθούν γλοιακά κύτταρα.

Νευρώνες και Συνάψεις

5. Ποια είναι τα τρία κύρια μέρη στα οποία μπορεί να χωριστεί ένας νευρώνας; Ποιες είναι οι αντίστοιχες λειτουργίες τους;

Τα τρία κύρια μέρη στα οποία μπορεί να χωριστεί ένας νευρώνας είναι: οι δενδρίτες, το κυτταρικό σώμα και ο άξονας.

Οι δενδρίτες είναι προβολές της μεμβράνης πλάσματος που δέχονται τη νευρική ώθηση από άλλους νευρώνες. Το κυτταρικό σώμα είναι όπου βρίσκονται ο πυρήνας και τα κύρια κυτταρικά οργανίδια. Ο άξονας είναι η μακρά προβολή μεμβράνης που μεταδίδει τη νευρική ώθηση σε απόσταση σε άλλους νευρώνες, σε μυϊκά κύτταρα και σε άλλα τελεστή κύτταρα.  

6. Πώς ονομάζεται το τερματικό τμήμα του άξονα;

Το τερματικό τμήμα του άξονα ονομάζεται προσυναπτική μεμβράνη. Μέσω αυτής της μεμβράνης, οι νευροδιαβιβαστές απελευθερώνονται στη συναπτική ένωση.  

7. Τι είναι οι συνάψεις;

Οι συνάψεις είναι οι δομές που μεταδίδουν μια νευρική ώθηση μεταξύ δύο νευρώνων.

Όταν φθάνει η ηλεκτρική ώθηση, η προσυναπτική μεμβράνη του άξονα απελευθερώνει νευροδιαβιβαστές που συνδέονται με τους μετασυναπτικούς υποδοχείς των δενδριτών του επόμενου κυττάρου. Η ενεργοποιημένη κατάσταση αυτών των υποδοχέων μεταβάλλει τη διαπερατότητα της δενδριτικής μεμβράνης και η ηλεκτρική αποπόλωση κινείται κατά μήκος της μεμβράνης πλάσματος του νευρώνα προς τον άξονά του.

Νευρική μετάδοση

8. Τι είναι ένα παράδειγμα κατάστασης κατά την οποία το κυτταρικό σώμα ενός νευρώνα βρίσκεται σε ένα μέρος του σώματος ενώ το αξονικό τερματικό τμήμα του βρίσκεται σε ένα άλλο απομακρυσμένο μέρος του σώματος; Γιατί συμβαίνει αυτό;

Οι περισσότεροι νευρώνες βρίσκονται εντός του εγκεφάλου και του νωτιαίου μυελού (το κεντρικό νευρικό σύστημα) σε μέρη γνωστά ως νευρωνικοί πυρήνες. Τα νευρικά γάγγλια, ή απλά γάγγλια, είναι δομές του περιφερικού νευρικού συστήματος που βρίσκονται δίπλα στη σπονδυλική στήλη ή κοντά σε ορισμένα όργανα, στα οποία βρίσκονται επίσης τα νευρωνικά κύτταρα.

Οι νευρώνες που βρίσκονται σε συγκεκριμένα σημεία μπορεί να έχουν απομακρυσμένους νευραξονικούς τερματισμούς και επίσης να δέχονται παρορμήσεις από τους νευράξονες των μακρινών νευρώνων. Ένα παράδειγμα αυτού είναι οι κατώτεροι κινητικοί νευρώνες του νωτιαίου μυελού, καθώς οι άξονές τους μπορούν να μεταδώσουν πληροφορίες στα άκρα των κάτω άκρων, προκαλώντας συσπάσεις των ποδιών.

9. Ποιοι είναι οι τύποι των νευρώνων ως προς τη λειτουργία των παρορμήσεων που μεταδίδουν; Πόσο διαφορετικές είναι οι έννοιες της διαφοράς και της απόδοσης όσον αφορά τη μετάδοση νευρικών παλμών;

Υπάρχουν τρεις τύποι νευρώνων: προσαγωγικοί νευρώνες, εφεδρικοί νευρώνες και ενδονευρώνες. Οι προσαγωγικοί νευρώνες μεταδίδουν μόνο αισθητηριακές πληροφορίες από τους ιστούς σε νευρικούς πυρήνες και γάγγλια (όπου έρχονται σε επαφή με ενδονευρώνες ή τελεστικούς νευρώνες). Οι ισχυροί νευρώνες μεταδίδουν εντολές για εργασίες που πρέπει να εκτελούνται σε διάφορα μέρη του σώματος. Οι εσωτερικοί νευρώνες, επίσης γνωστοί ως νευρώνες συσχέτισης ή νευρώνες ρελέ, χρησιμεύουν ως σύνδεση μεταξύ των άλλων δύο τύπων νευρώνων.

Η συγγένεια είναι η αγωγή των αισθητηριακών ερεθισμάτων και η απόρροια είναι η αγωγή των ερεθισμάτων (παρορμήσεις που επιβάλλουν κάποια δράση στο σώμα).

Νεύρα και Ganglia

10. Τι είναι τα νεύρα;

Οι άξονες εκτείνονται σε όλο το σώμα μέσα στα νεύρα. Τα νεύρα είναι δομές που περιέχουν άξονες οι οποίες φιλοξενούν μεγάλο αριθμό αξόνων και οι οποίες καλύπτονται από συνδετικό ιστό. Τα νεύρα συνδέουν τους νευρικούς πυρήνες και τα γάγγλια με τους ιστούς.

Τα νεύρα μπορεί να περιέχουν μόνο αισθητικούς νευράξονες (αισθητήρια νεύρα), μόνο κινητικούς νευράξονες (κινητικούς νευρώνες) ή και τους δύο τύπους αξόνων (μικτά νεύρα).

11. Τι είναι τα γάγγλια;

Τα γάγγλια (ενιαίο γάγγλιο) ή νευρικά γάγγλια, είναι δομές που βρίσκονται έξω από το κεντρικό νευρικό σύστημα (για παράδειγμα, δίπλα στη σπονδυλική στήλη ή κοντά στα σπλάχνα) που αποτελούνται από μια συγκέντρωση σωμάτων νευρώνων.

Παραδείγματα νευρικών γαγγλίων είναι τα γάγγλια που περιέχουν τα κυτταρικά σώματα των αισθητήριων νευρώνων στις ραχιαίες ρίζες του νωτιαίου μυελού και τα γάγγλια του μυεντερικού πλέγματος, τα οποία είναι υπεύθυνα για τις περισταλτικές κινήσεις του πεπτικού σωλήνα.

Στο κεντρικό νευρικό σύστημα (ΚΝΣ), οι συγκεντρώσεις σωμάτων νευρώνων ονομάζονται πυρήνες και όχι γάγγλια.  

12. Τι σημαίνει το περιφερικό νευρικό σύστημα (PNS);

Το περιφερικό νευρικό σύστημα αποτελείται από τα νεύρα και τα γάγγλια του σώματος.

Το περίβλημα της μυελίνης

13. Ποια είναι η λειτουργία του ελύτρου μυελίνης; Έχουν όλοι οι άξονες θήκη μυελίνης;

Η λειτουργία του περιβλήματος μυελίνης είναι να βελτιώσει την ασφάλεια και την ταχύτητα μετάδοσης νευρικών παλμών κατά μήκος του νευράξονα. Το περίβλημα μυελίνης χρησιμεύει ως ηλεκτρικός μονωτήρας, εμποδίζοντας τη διασπορά της ώθησης σε άλλες παρακείμενες δομές. Δεδομένου ότι το περίβλημα μυελίνης έχει κενά που ονομάζονται κόμβοι Ranviers σε όλο το μήκος του, η νευρική ώθηση «πηδά» από τον έναν κόμβο στον άλλο, αυξάνοντας έτσι την ταχύτητα της νευρικής μετάδοσης.

Δεν έχουν όλοι οι νευρώνες περίβλημα μυελίνης. Οι νευραξονικές ίνες μπορεί να είναι μυελινωμένες ή μη μυελινωμένες.

14. Ποια κύτταρα παράγουν το περίβλημα της μυελίνης; Από τι αποτελείται η θήκη μυελίνης;

Στο κεντρικό νευρικό σύστημα (ΚΝΣ), η θήκη μυελίνης αποτελείται από μια τοποθέτηση μεμβρανών ολιγοδενδροκυττάρων. Κάθε ολιγοδενδροκύτταρο μπορεί να καλύπτει τμήματα των αξόνων πολλών διαφορετικών νευρώνων. Στο περιφερικό νευρικό σύστημα (PNS), η θήκη μυελίνης αποτελείται από διαδοχικές κυτταρικές μεμβράνες Schwann που καλύπτουν τμήματα ενός μόνο άξονα. Οι κόμβοι του Ranviers εμφανίζονται στον μεσοκυττάριο χώρο μεταξύ αυτών των κυττάρων.

Η θήκη μυελίνης είναι πλούσια σε λιπίδια αλλά περιέχει και πρωτεΐνες.  

15. Ποιες είναι μερικές ασθένειες στις οποίες η αξονική θήκη μυελίνης καταστρέφεται προοδευτικά;

Η σκλήρυνση κατά πλάκας είναι μια σοβαρή ασθένεια που προκαλείται από προοδευτική καταστροφή της θήκης μυελίνης του κεντρικού νευρικού συστήματος. Η νόσος Guillain-Barré οφείλεται στην καταστροφή του περιβλήματος μυελίνης στο περιφερικό νευρικό σύστημα που προκαλείται από αυτοάνοση (επιθέσεις που πραγματοποιούνται από το ανοσοποιητικό σύστημα του σώματος). Μια γενετική ανεπάρκεια στο σχηματισμό ή τη διατήρηση του περιβλήματος μυελίνης είναι μια κληρονομικότητα που συνδέεται με το Χ και ονομάζεται αδρενολευκοδυστροφία. Η ταινία "Lorenzo's Oil" παρουσίασε ένα αγόρι με αυτή την ασθένεια και τη δραματική αναζήτηση του πατέρα του για θεραπεία.

Meninges

16. Τι είναι οι μήνιγγες και το εγκεφαλονωτιαίο υγρό;

Οι μήνιγγες είναι οι μεμβράνες που περικλείουν και προστατεύουν το κεντρικό νευρικό σύστημα (ΚΝΣ). Το εγκεφαλονωτιαίο υγρό είναι το υγρό που χωρίζει τα τρία στρώματα που σχηματίζουν τις μήνιγγες. Έχει τις λειτουργίες μεταφοράς θρεπτικών συστατικών, άμυνας και μηχανικής προστασίας του ΚΝΣ.

Το εγκεφαλονωτιαίο υγρό γεμίζει και προστατεύει τις κοιλότητες του εγκεφάλου και του νωτιαίου μυελού.

Οι λειτουργίες και η ανατομία του εγκεφάλου

17. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του εγκεφάλου και του εγκεφάλου; Ποια είναι τα κύρια μέρη αυτών των δομών;

Η έννοια του εγκεφάλου ή του εγκεφάλου περιλαμβάνει τον εγκέφαλο (που αναφέρεται ως επί το πλείστον ως ημισφαίρια, αλλά στην πραγματικότητα, η έννοια περιλαμβάνει επίσης τον θάλαμο και τον υποθάλαμο), το εγκεφαλικό στέλεχος (μέσος εγκέφαλος, γέφυρα και μυελός) και η παρεγκεφαλίδα. Ο εγκέφαλος και ο νωτιαίος μυελός σχηματίζουν το κεντρικό νευρικό σύστημα (ΚΝΣ).

18. Πώς διαιρείται ανατομικά ο εγκέφαλος;

The cerebrum is divided into two cerebral hemispheres, the right and the left. Each hemisphere is composed of four cerebral lobes: the frontal lobe, the parietal lobe, the temporal lobe and the occipital lobe.

Each cerebral lobe contains gray matter and  white matter. Gray matter is the outer portion and is made of neuron bodies gray matter is also known as the cerebral cortex. White matter is the inner portion and is white because it is in the region where the axons of cortical neurons pass.

19. Which region of the brain is responsible for coordination and balancing of the body?

In the central nervous system, the cerebellum is the main controller of motor coordination and balance. (Do not confuse this with muscle command, which is performed by the cerebral hemispheres).

20. Why is the cerebellum more developed in mammals that jump or fly?

The cerebellum is the main structure in the brain that coordinates the movement and balance of the body. For this reason, it appears to be more developed in mammals that jump or fly (such as bats). The cerebellum is also very important for the flight of birds.

21. Which region of the brain is responsible for the regulation of breathing and blood pressure?

The neural regulation of breathing, blood pressure and other physiological parameters such as heartbeat, digestive secretions, peristaltic movements and transpiration is performed by the medulla.

The medulla, together with the pons and the midbrain, is part of the brainstem.

22. Which region of the brain receives conscious sensory information? Which region of the brain triggers voluntary motor activity?

In the brain, conscious sensory information is received by neurons located in a special region called the postcentral gyrus (or sensory gyrus). Gyri are the convolutions of the cerebrum. Each of the two postcentral gyri are located in one of the parietal lobes of the cerebrum.

Voluntary motor activity (voluntary muscle movement) is commanded by neurons located in the precentral gyrus (or motor gyrus). Each of the two precentral gyri are located in one of the frontal lobes of the cerebrum.

The names post- and pre-central refer to the fact that the motor and sensory gyri are spaced apart in each cerebral hemisphere by the sulcus centralis, a fissure that separates the parietal and frontal lobes.

The Spinal Cord and Reflex Arc

23. What is the spinal cord? What elements make up the spinal cord?

The spinal cord is the dorsal neural cord of vertebrates. It is the part of the central nervous system that continues into the trunk to facilitate the nervous integration of the whole body.

The spinal cord is made of groups of neurons located in its central portion forming gray matter, and axon fibers in its exterior portion forming white matter. Neural bundles connect to both lateral sides of spinal cord segments to form the dorsal and ventral spinal roots that join to form the spinal nerves. Dorsal spinal roots contain a ganglion with neurons that receive sensory information ventral spinal roots contain motor fibers. Therefore, dorsal roots are sensory roots and ventral roots are motor roots. 

24. Which regions of the brain are associated with memory?

According to researchers, some of the main regions of the nervous system associated with the phenomenon of memory are the hippocampus, located in the interior portion of the temporal lobes, and the frontal lobe cortex, both of which are part of the cerebral hemispheres.

25. How can the fact that the motor activity of the left side of the body is controlled by the right cerebral hemisphere and the motor activity of the right side of the body is controlled by the left cerebral hemisphere be explained?

The cerebral hemispheres contain neurons that centrally command and control muscle movements. These neurons are called superior motor neurons and are located in a special gyrus of both frontal lobes known as the motor gyrus (or precentral gyrus). These superior motor neurons send axons that transmit impulses to the inferior motor neurons of the spinal cord (for neck, trunk and limb movements) and to the motor nuclei of the cranial nerves (for face, eyes and mouth movements).

The fibers cross to the other side in specific areas of those axon paths. About 2/3 of the fibers that go down the spinal cord cross at the medullar level forming a structure known as the pyramidal decussation. The other (1/3) of fibers descend on the same side as their original cerebral hemisphere and cross only within the spinal cord at the level where their associated motor spinal root exits. The fibers that command the inferior motor neurons of the cranial nerves cross to the other side just before the connection with the nuclei of these nerves.

The motor fibers that descend from the superior motor neurons to the inferior motor neurons of the spinal cord form the pyramidal tract. Injuries to this tract caused by spinal sections or by central or spinal tumors, for example, may lead to paraplegia and tetraplegia.

26. What is meant by the reflex arc?

In some situations, the movement of skeletal striated muscles does not depend on commands from superior motor neurons, meaning that it is not triggered by volition.

Involuntary movements of those muscles may occur when sensory fibers that make direct or indirect contact with inferior motor neurons are unexpectedly stimulated in situations that suggest danger to the body. This happens, for example, in the patellar reflex, or knee jerk reflex, when a sudden percussion on the knee patella (kneecap) triggers an involuntary contraction of the quadriceps (the extension muscle of the thigh). Another example of the reflex arc occurs when someone steps on a sharp object: one leg retracts and the other, through the reflex arc, stretches to maintain the balance of the body.

27. Which types of neurons participate in the spinal reflex arc? Where are their cell bodies located?

In a reflex arc, first a sensory neuron located in the ganglion of a dorsal spinal root collects the stimulus information from the tissue. This sensory neuron makes a direct or indirect (through interneurons) connection with the inferior motor neurons of the spinal cord. These motor neurons then command the reflex reaction. Therefore, sensory neurons, interneurons and inferior motor neurons participate in the reflex arc.

28. What is the grey and white matter of the spinal cord made of?

The gray matter of the spinal cord mainly contains neuron bodies (inferior motor neurons, secondary sensory neurons and interneurons). The white matter is mainly made up of axons that connect neurons of the brain with spinal neurons. 

29. Is the neural impulse generated by the stimulus that triggers the reflex arc restricted to the neurons of this circuit?

The sensory fiber that first triggers the reflex arc connects with neurons of the reflex arc as well as with secondary sensory neurons of the spinal cord that transmit information on to other neurons of the brain. This is obvious, since the person that received the initial stimulus (for example, something hitting his/her kneecap) perceives it (meaning that the brain became conscious of the fact).

30. How is it possible that a person with a spinal cord severed at the cervical level is still able to perform the patellar reflex?

The reflex arc only depends on the integrity of the fibers at a single spinal level. In the reflex arc, the motor response to the stimulus is automatic and involuntary and does not depend upon the passage of information to the brain. Therefore, it happens even if the spinal cord is damaged at other levels.

31. How does poliomyelitis affect neural transmission within the spinal cord?

The poliovirus is parasitic to and destroys spinal motor neurons, causing the paralysis of the muscles that depend on these neurons. 

Somatic and Autonomic Nervous Systems

32. Concerning volition, how can the reactions of the nervous system be classified?

The efferences (reactions) of the nervous system can be classified into voluntary, when they are the result of volition, and involuntary, when they are not consciously controlled. Examples of reactions triggered by volition are the movements of limbs, the tongue and respiratory muscles. Examples of involuntary efferences are those that command peristaltic movements, the heartbeat and arterial wall muscles. Skeletal striated muscles are voluntarily contracted whereas cardiac striated and smooth muscles are involuntarily contracted. 

33. What are the functional divisions of the nervous system?

Functionally, the nervous system can be divided into the somatic nervous system and the visceral nervous system.

The somatic nervous system includes the central and peripheral structures that constitute the voluntary control of efferences. Central and peripheral structures that participate in the control of the vegetative (unconscious) functions of the body are included in the concept of the visceral nervous system.

The efferent portion of the visceral nervous system is called the autonomic nervous system.

34. What are the two divisions of the autonomic nervous system?

The autonomic nervous system is divided into the sympathetic nervous system and the parasympathetic nervous system.

The sympathetic nervous system includes the nerves that extend from the ganglia of the neural chains lateral to the spine (near the spinal cord) and therefore are located at a distance from the tissues they innervate. The central and peripheral neurons associated with those neurons are also a part of the sympathetic nervous system.

The parasympathetic nervous system is made up of nerves and central or peripheral neurons related to the visceral ganglia, neural ganglia located near the tissues they innervate.

35. What is the antagonism between sympathetic and parasympathetic neural actions?

In general, the actions of the sympathetic and the parasympathetic nervous systems are antagonistic, meaning that when one stimulates something, the other inhibits it and vice versa. The organs, with few exceptions, receive efferences from these two systems and the antagonism between them serves to balance their effects. For example, the parasympathetic system stimulates salivation while the sympathetic system inhibits it the parasympathetic system constricts pupils while the sympathetic system dilates them the parasympathetic system contracts the bronchi while the sympathetic system relaxes them and the parasympathetic system excites the genital organs while the parasympathetic system inhibits the excitation.

Cephalization and the Evolution of the Nervous System

36. Using examples of invertebrate nervous systems, how can the process of evolutionary cephalization be described?

Considering invertebrates, it is possible to observe that evolution accompanies the increasing complexity of organisms with the convergence of nervous cells at special structures for controlling and commanding: the ganglia and the brain. In simple invertebrates, such as cnidarians, nervous cells are not concentrated rather they are found dispersed in the body. In platyhelminthes, the beginning of cephalization with an anterior ganglion concentrating neurons is already verified. In annelids and arthropods the existence of a cerebral ganglion is evident. In cephalopod molluscs, the cephalization is even greater and the brain controls the nervous system.

37. What are some of the main differences between vertebrate and invertebrate nervous systems?

In vertebrates, the nervous system is well-defined, with a brain and dorsal neural cord protected by rigid skeletal structures. In most invertebrates, the nervous system is predominantly ganglial, with ventral neural cords.

38. What are the protective structures of the central nervous system present in vertebrates?

In vertebrates, the brain and the spinal cord are protected by membranes, the meninges, and by osseous structures, the skull and the spine, respectively. These protective structures are fundamental in maintaining the integrity of these important organs, which control the functioning of the body. 

Neurophysiology

39. What is the nature of the stimuli received and transmitted by neurons?

Neurons receive and transmit chemical stimuli through neurotransmitters released in the synapses. However, the impulse transmission is electricalਊlong the neuron body. Therefore, neurons conduct electrical and chemical stimuli.

40. What are the two main ions that participate in electrical impulse transmission in neurons?

The two main ions that participate in electrical impulse transmission in neurons are the sodium cation (Na⁺) and the potassium cation (K⁺). 

41. Is the electric charge between the two sides of the neuron plasma membrane positive or negative? What is the potential difference (voltage) generated between these two sides? What is that voltage called?

As in most cells, the region just outside the surface of the neuron plasma membrane has a positive electrical charge compared to the region just inside it, which is therefore negative.

The normal (resting) potential difference across the neuron membrane is about –70 mV (millivolts). This voltage is called the resting potential of the neuron.

42. How sodium and potassium ions maintain the resting potential of neurons?

When at rest, the plasma membrane of a neuron maintains an electric potential difference between its external and internal surfaces. This voltage is called resting potential. A resting potential around –70 mV indicates that the interior is more negative than the exterior (negative polarization). This condition is maintained by the transport of sodium and potassium ions across the plasma membrane.

The membrane is permeable to potassium ions but not to sodium ions. At rest, the positive potassium ions exit the cell in favor of the concentration gradient, since within the cell the potassium concentration is higher than in the extracellular space. However, the positive sodium ions cannot enter the cell. Positive potassium ions exit the cell and not enough compensatory positive ions enter the cell, causing the intracellular space to become more negative and making the cell remain polarized.

43. How is the depolarization of the neuronal plasma membrane caused? How does the cell return to its original resting state?

When the neuron receives a stimulus via the binding of neurotransmitters to specific receptors, sodium channels open and the permeability of the plasma membrane in the postsynaptic region is altered. Sodium ions then enter the cell, causing a decrease (less negative) in the potential difference of the membrane. If the reduction in the potential difference of the membrane reaches a level called the excitation threshold, or threshold potential, around –50 mV, the action potential is generated, meaning that the depolarization intensifies until reaching its maximum level. The depolarization current is then transmitted along the remaining length of the neuronal membrane.

If the excitation threshold is reached, voltage-dependent sodium channels in the membrane open, allowing more sodium ions to enter the cell in favor of the concentration gradient, and an approximate level of –35 mV of positive polarization of the membrane is achieved. The voltage-dependent sodium channels then close and more voltage-dependent potassium channels open. Potassium ions then exit the cell in favor of the concentration gradient and the potential difference of the membrane decreases. This process is called repolarization.

The action potential triggers the same electrical phenomenon in neighboring regions of the plasma membrane and the impulse is therefore transmitted from the dendrites to the terminal region of the axon.

44. What is the excitation threshold of a neuron? How does this threshold relate to the “all-or-nothing” rule of neural transmission?

The excitation threshold of a neuron is the depolarization level that must be caused by a stimulus to be transmitted as a neural impulse. This value is about –50 mV.

The transmission of a neural impulse along the neuronal membrane obeys an all-or-nothing rule: either it happens at maximum intensity or nothing happens. Only when the excitation threshold is reached does the depolarization continue, causing the membrane to reach its maximum possible positive polarization, about +35 mV. If the excitation threshold is not reached nothing happens.

45. How does the depolarization of the neuronal membrane start?

The primary cause of neuronal depolarization is the binding of neurotransmitters released in the synapse (by the axon of the neuron that sent the signal) to specific receptors in the membrane of the neuron that is receiving the stimulus. The binding of neurotransmitters to those receptors is a reversible phenomenon that alters the membrane permeability of the region, since the binding causes sodium channels to open. When positive sodium ions enter the cell in favor of their concentration gradient, the voltage of the membrane increases, thus decreasing its negative polarization. If this depolarization reaches the excitation threshold (about –50 mV), the depolarization continues, the action potential is reached and the impulse is transmitted along the cell membrane.

46. In terms of neurons, how different are the concepts of action potential, resting potential and excitation threshold?

Action potential is the maximum positive voltage level achieved by the neuron during the process of neuronal activation, around + 35 mV. The action potential triggers the depolarization of the neighboring regions of the plasma membrane and therefore the propagation of the impulse along the neuron.

The resting potential is the voltage of the membrane when the cell is not excited, about –70 mV.

The excitation threshold is the voltage level, about –50 mV, which the initial depolarization must reach for the action potential to be attained.

47. In chemical terms, how is neuronal repolarization achieved?

Repolarization is the return of the membrane potential from the action potential (+35 mV) to the resting potential (-70 mV).

When the membrane reaches its action potential, voltage-gated sodium channels close and voltage-gated potassium channels open. As a result, sodium stops entering the cell and potassium starts to exit it. Therefore, the repolarization is due to the exit of potassium cations from the cell.

The repolarization causes the potential difference to temporarily increase under –70 mV, below the resting potential, in a phenomenon known as hyperpolarization.

48. What is the mechanism by which the a neural impulse is transmitted along the axon?

A neural impulse is transmitted along the neuronal membrane through the depolarization of consecutive neighboring regions. When a region on the internal surface of the membrane is depolarized, it becomes more positive in relation to the neighboring internal region. As a result, positive electrical charges (ions) move towards this more negative region and voltage-gated sodium channels are activated and opened. The action potential then linearly moves along the membrane until reaching the presynaptic region of the axon.

49. Through which structure is a neural impulse transmitted from one cell to another? What are its parts?

The structure through which a neural impulse passes from one cell to another is the synapse. The synapse is composed of the presynaptic membrane in the terminal portion of the axon of the transmitter cell, the synaptic cleft (or synaptic space) and the postsynaptic membrane in the dendrite of the receptor cell.

50. How does synaptic transmission between neurons take place?

The propagation of the action potential along the axon reaches the region immediately anterior to the presynaptic membrane, causing its permeability to calcium ions to change and causing these ions to enter the cell. In the presynaptic area of the axon, there are a large amount of neurotransmitter-filled vesicles that, by means of exocytosis activated by the calcium influx, release the neurotransmitters into the synaptic cleft. The neurotransmitters then bind to specific receptors of the postsynaptic membrane. (The binding of neurotransmitters to their receptors is reversible, that is, the neurotransmitters are not consumed during the process.) With the binding of the neurotransmitters to the postsynaptic receptors, the permeability of the postsynaptic membrane is altered and the depolarization that will lead to the first action potential of the postsynaptic cell begins.

51. What are some important neurotransmitters?

The following are important neurotransmitters: adrenaline (epinephrine), noradrenaline (norepinephrine), acetylcholine, dopamine, serotonin, histamine, gaba (gamma aminobutyric acid), glycine, aspartate and nitric oxide.

52. Since neurotransmitters are not consumed during the synaptic process, what mechanisms are used to reduce their concentrations in the synaptic cleft after they have been used?

Since the binding of neurotransmitters to postsynaptic receptors is reversible, after these neurochemicals carry out their role, they must be eliminated from the synaptic cleft. Neurotransmitters then bind to specific proteins that carry them back to the axon they came from in a process called neurotransmitter re-uptake. They can also be destroyed by specific enzymes, such as acetylcholinesterase, an enzyme that destroys acetylcholine. In addition, they can simply diffuse out of the synaptic cleft.

53. Fluoxetine is an antidepressant drug that uses an action mechanism related to synaptic transmission. What is that mechanism?

Fluoxetine is a substance that inhibits the reuptake of serotonin, a neurotransmitter that acts mainly in the central nervous system. By inhibiting the reuptake of the neurotransmitter, the drug increases its availability in the synaptic cleft, thus improving neuronal transmission.

54. What is the neuromuscular synapse?

The neuromuscular synapse is the structure through which a neural impulse passes from the axon of a motor neuron to a muscle cell. This structure is also known as the neuromuscular junction, or motor end plate.

Like with the nervous synapse, the axonal terminal membrane releases the neurotransmitter acetylcholine into the cleft between the two cells. Acetylcholine binds to specific receptors of the muscle membrane, dependent sodium channels then open and the depolarization of the muscle membrane begins. The impulse is then transmitted to the sarcoplasmic reticulum, which releases calcium ions into the sarcomeres of the myofibrils, thus triggering the contraction.

Αισθητηριακοί υποδοχείς

55. How does the nervous system get information about the external environment, organs and tissues?

Information about the conditions of external and internal environments, such as temperature, pressure, touch, spatial position, pH, metabolite levels (oxygen, carbon dioxide, etc.), light, sounds, etc., are collected by specific neural structures (different types for each type of information) called sensory receptors. Sensory receptors are distributed throughout tissues according to their specific roles. The receptors obtain information and transmit it through their own axons or through dendrites of neurons connected to them. The information reaches the central nervous system, which interprets it and uses it to control and regulate the body.

56. What are sensory receptors?

Sensory receptors are structures specialized in the acquisition of information, such as temperature, mechanical pressure, pH, chemical environment and luminosity, which transmit them to the central nervous system. Sensory receptors may be specialized cells, such as the photoreceptors of the retina, or specialized interstitial structures, such as the vibration receptors of the skin. In this last case, they transmit information to the dendrites of the sensory neurons connected to them. There also exist sensory receptors that are specialized terminations of neuronal dendrites (such as olfactory receptors).

57. According to the stimuli they obtain, how are sensory receptors classified?

Sensory receptors are classified according to the stimuli they obtain: mechanoreceptors are stimulated by pressure (touch or sound) chemoreceptors respond to chemical stimuli (olfactory, taste, pH, metabolite concentration, etc.) thermoreceptors are sensitive to temperature changes photoreceptors are stimulated by light nocireceptors send pain information and proprioceptors are sensitive to the spatial position of muscles and joints (they generate information for the balance of the body).

Now that you have finished studying Nervous System, these are your options:


Example of Central Nervous System Activity

The key to the work of the CNS is integration. It receives input from various sources and creates a cohesive response. This is particularly important for animals in complex social structures, like human beings. For instance, meeting an old friend and catching up over coffee can seem like a relaxing event. However, to facilitate a successful interaction, the CNS needs to be abuzz with activity.

It begins when you see the friend and recognize her – your brain is correlating the neurochemical signals received from the optic nerve with the image you have in memory. It proceeds with the recollection of common experiences and the slipping into the vernacular of an earlier time.

Some research suggests that the CNS can even associate different body language with different sets of people or events. You may find yourself using phrases that haven’t been in your vocabulary for years or changing your accent and posture slightly, without being actively aware of it. The CNS retrieves a memory and correlates the memory with your current situation to generate an emotional and physiological response.


Neural transmission

All vertebrates have complex retinas with five layers, first described in detail by Spanish histologist Santiago Ramón y Cajal in the 1890s. There are three layers of cells on the pathway from the photoreceptors to the optic nerve. These are the photoreceptors themselves at the rear of the retina, the bipolar cells, and finally the ganglion cells, whose axons make up the optic nerve. Forming a network between the photoreceptors and the bipolar cells are the horizontal cells (the outer plexiform layer), and between the bipolar cells and the ganglion cells, there exists a similar layer (the inner plexiform layer) containing amacrine cells of many different kinds. A great deal of complex processing occurs within the two plexiform layers. The main function of the horizontal cells is to vary the extent of coupling between photoreceptors and between photoreceptors and bipolar cells. This provides a control system that keeps the activity of the bipolar cells within limits, regardless of fluctuations in the intensity of light reaching the receptors. This control process also enhances contrast, thus emphasizing the differences between photoreceptor outputs.

The bipolar cells are of two kinds—“on” and “off”—responding to either an increase or a decrease in local light intensity. The roles of the amacrine cells are less clear, but they contribute to the organization of the receptive fields of the ganglion cells. These fields are the areas of retina over which the cells respond. Typically, receptive fields have a concentric structure made up of a central region surrounded by an annular ring, with the central and annular areas having opposite properties. Thus, some ganglion cells are of the “on-centre/off-surround” type, and others are of the “off-centre/on-surround” type. In practical terms, this means that a small contrasting object crossing the receptive field centre will stimulate the cell strongly, but a larger object, or an overall change in light intensity, will not stimulate the cell, because the effects of the centre region and annular ring cancel one another. Thus, ganglion cells are detectors of local contrast rather than light intensity. Many ganglion cells in primates also show colour opponency—for example, responding to “red-on/green-off” or “blue-on/yellow-off” and signaling information about the wavelength structure of the image. Thus, in the stages of processing an image, the components of contrast, change, and movement appear to be the most biologically important.

In the vertebrate retina a series of biochemical stages convert the isomerization of the retinal of the rhodopsin molecule (from 11-cis σε όλους μεταφ) into an electrical signal. Within about one millisecond of photon absorption, the altered rhodopsin molecule becomes excited, causing activation of a heterotrimeric G-protein (guanine nucleotide binding protein) called transducin. G-proteins act as mediators of cell signaling pathways that involve relay signaling molecules called second messengers. In the case of rhodopsin excitation, transducin activates an enzyme called phosphodiesterase, which cleaves a second messenger known as cGMP (3′5′-cyclic guanosine monophosphate) into 5′GMP. This process reduces the amount of cGMP in the cell.

In dark conditions, cGMP binds to sodium channels in the cell membrane, keeping the channels open and allowing sodium ions to enter the cell continuously. The constant influx of positive sodium ions maintains the cell in a somewhat depolarized (weakly negative) state. In light conditions, cGMP does not bind to the channels, which allows some sodium channels to close and cuts off the inward flow of sodium ions. The reduction in influx of sodium ions causes the cell to become hyperpolarized (strongly negative). Thus, the electrical effect of a photon of light is to cause a short-lived negative potential in the photoreceptor. Bright light produces more rhodopsin isomerizations, further decreasing cGMP levels and enabling hyperpolarization to be graded with light intensity. The electrical signal produced by light reaches the base of the inner segment of the receptor, where a neuronal synapse releases vesicles of neurotransmitter (in this case glutamate) in proportion to voltage in the receptor. In humans and other vertebrates, neurotransmitter release occurs in the dark (when the photoreceptor plasma membrane is depolarized). In the presence of light, however, the cell becomes hyperpolarized, and neurotransmitter release is inhibited.

In invertebrate eyes the electrical response to light is different. The majority of invertebrate eyes have microvillus receptors that depolarize (become less negative) when illuminated—the opposite of the response in vertebrate receptors. The depolarization is brought about by the entry of sodium and calcium ions that results from the opening of membrane channels. The biochemistry of the transducer pathway is not entirely clear some proposed models envision a somewhat different pathway from that in vertebrates. Rhodopsin isomerization activates a G-protein, which in turn activates an enzyme called phospholipase C (PLC). PLC catalyzes the production of an intracellular second messenger known as IP3 (inositol 1,4,5-trisphosphate), which stimulates the release of calcium from intracellular stores in certain organelles. It is not entirely clear what causes the membrane channels to open however, there is evidence that calcium plays a major role in this process. In contrast to other invertebrates, the “off”-responding distal receptors of the scallop retina work by a different mechanism. They hyperpolarize to light (similar to vertebrate receptors) by closing sodium channels, which also results in the simultaneous release of potassium ions from cells.