Naslovnica Tech/Sci Znanost

Još ne znamo na koji način živčani sustav točno funkcionira

Prve značajne uvide u strukturu i funkciju živčanog sustava omogućilo je otkriće kako se neuroni mogu obojiti srebro-nitratom
21. kolovoza 2019. u 20:22 5 komentara 1426 prikaza
Živčani sustav
Foto: Getty Images
Pogledajte galeriju 1/3

Unatoč napretku, bilo bi još uvijek neprimjereno tvrditi kako danas jasno razumijemo na koji način živčani sustav točno funkcionira i daje nam osjećaj postojanja, kao i jedinstvenosti čitavog organizma, građenog od tolikih sićušnih dijelova.

Najmoćniji NAJVIŠE UTJEČU NA DOGAĐANJA U ZEMLJI Ovo je 100 najmoćnijih ljudi u Hrvatskoj

Počnimo podsjećanjem na dva velikana – talijanskog patologa Camilla Golgija i španjolskog patologa Santiaga Ramóna y Cajala – koji su Nobelovu nagradu dobili 1906. Tijekom prethodnog, 19. stoljeća, znanstvenici su tek učili kako obojiti tkiva kako bi ih se moglo bolje vidjeti i istraživati pod mikroskopom. Golgi je otkrio kako se stanice živčanog tkiva, neuroni, mogu obojiti srebro-nitratom. To je dovelo do prvih važnih uvida u strukturu i funkciju živčanog sustava. Golgi je smatrao kako sve živčane stanice u organizmu čine kontinuiranu mrežu te su međusobno fizički povezani u tu mrežu. Ramón y Cajal se nije slagao, iako je koristio Golgijevu metodu bojenja. On je dokazao kako je svaka živčana stanica sasvim neovisna od drugih te ne pripada jedinstvenoj fizičkoj mreži, već impulsi koje živci prenose putuju kroz tzv. sinapse, tj. mjesta komunikacije međusobno odvojenih živčanih stanica.

16. Ljudski organizam i živčani sustav

Hrvatski znanstvenik Igor Rudan, direktor Centra za globalno zdravlje na Sveučilištu u Edinburghu, objavio je potkraj 2018. popularno-znanstveni bestseler “Zao zrak: razmišljanja o zdravlju i bolesti u 21. stoljeću”. Temeljen na poglavlju knjige “Besmrtna meduza”, Večernji list donosi feljton u 28 nastavaka o ljudskom organizmu. U feljtonu se razmatraju današnja znanja o razvoju ljudskog organizma, od začeća i prve stanice do procesa rasta i razvoja te starenja i smrti. Autor nas pritom podsjeća i na desetke Nobelovih nagrada za fiziologiju i medicinu dodijeljenih znanstvenicima koji su učinili ključne prodore i razjasnili najvažnije mehanizme.

Igor Rudan: Zao zrak | Autor :

Refleksni pokreti

Na iduću je Nobelovu nagradu u ovom području trebalo čekati više od četvrt stoljeća, a dodijeljena je 1932. engleskim neurofiziolozima Sir Charlesu Scottu Sherringtonu i Baronu Edgaru Douglasu Adrianu. Oni su znali da su funkcije našeg tijela pod kontrolom živčanog sustava, koji se sastoji od mnogih živčanih stanica, tj. neurona i njihovih produžetaka, tvoreći sustav veza među njima i povezujući mozak, leđnu moždinu i ostatak tijela. Stimulacija živčanih stanica može, u određenim slučajevima, dovesti do pomicanja mišića bez utjecaja naše volje na njih. To je neuobičajeno, jer mišići su pod voljnom kontrolom, pa zato takve nekontrolirane pokrete nazivamo refleksima. Sherrington je pokazao na koji način stezanje mišića prati opuštanje, te kako su razni mišićni refleksi tek dio vrlo kompliciranog sustava. U tom sustavu, leđna moždina i mozak procesuiraju impulse koji im stižu, te ih bez uloge voljne komponente pretvaraju u nove impulse, koji se zatim šalju u mišiće i organe.

Igor Rudan NOVO PRIZNANJE ZA RAD Rudan dobio najviši oblik priznanja koje Edinburško Sveučilište može dodijeliti

Adrianova se zasluga temelji na uvidima u signale unutar živčanog sustava, koji se prenose vrlo slabim električnim strujama. Adrian je uspio razviti metode za mjerenje električnih signala unutar živčanog sustava. Shvatio je kako je struja unutar živčanih veza, kao i signali koji njima putuju, uvijek iste jačine. Način na koji neki podražaj iz okoline doživljavamo jačim ili slabijim ne ovisi o jakosti te struje, već o učestalosti slanja tih električnih signala, kao i njihovu slanju kroz više živčanih završetaka.

U 1936. engleski fiziolog Sir Henry Hallett Dale i njemački farmakolog Otto Loewi nagrađeni su Nobelovom nagradom za svoja otkrića povezana s kemijskim prijenosom živčanih impulsa. Zahvaljujući svojim prethodnicima, oni su znali da se živčani signali šire električnim impulsima. Međutim, nije im bilo jasno imaju li i kemijski procesi važnost u prijenosu signala živčanim sustavom. Dale je otkrio kako acetilkolin podražuje dio živčanog sustava kojeg nazivamo parasimpatičkim, a koji umiruje aktivnost srca i druge procese. Loewi je demonstrirao kako je upravo acetilkolin posrednik između živaca i organa, na njihovim dodirnim točkama. Dokazao je to stimulirajući žablje srce električnim i kemijskim podražajima. Na ove se važne prodore nadovezalo još jedno otkriće, zahvaljujući kojem su američki neurofiziolozi Joseph Erlanger i Herbert Spencer Gasser 1944. također dobili Nobelovu nagradu. Oni su vrlo temeljito proučavali obilježja i raspodjelu živčanih ogranaka po tijelu. Na temelju toga, podijelili su živčana vlakna u dva različita tipa, koji su različite debljine, te pokazali kako deblji živci provode impuls značajno brže od onih vrlo tankih.

Ilustracija FELJTON 'LJUDSKI ORGANIZAM' Moždano deblo krije tajnu ljudske svijesti i načina na koji se ona 'gasi'

Nakon toga, ponovo je uslijedilo zatišje u ovom području u trajanju od četvrtine stoljeća. Zatim je uslijedila faza nagrađivanja otkrića tzv. “neurotransmitera” – kemijskih tvari koje su važne prijenos informacije u živčanom sustavu i njegovu ispravnu funkciju. U 1970, njemačko-australski liječnik Sir Bernard Katz, švedski fiziolog Ulf von Euler i američki biokemičar Julius Axelrod nagrađeni su za otkrića nekoliko ključnih neurotransmitera u živčanom sustavu, te mehanizama njihove pohrane, otpuštanja i utišavanja. Brojni neuroni, dakle, imaju svoje izdanke, živčana vlakna. Ovim vlaknima putuju signali zahvaljujući vrlo slabim električnim impulsima, ali i tzv. signalnim tvarima, neurotransmiterima. Prijenos impulsa s jednog neurona na drugi događa se na sinapsama.

Katz je istraživao kako impulsi iz neurona voljno aktiviraju mišiće mjereći razlike u električnim naponima, te je pokazao kako se neurotransmiter acetilkolin otpušta iz sinapsi. Von Euler je otkrio neurotransmiter norepinefrin, koji je vrlo važan u signaliziranju impulsa za borbu ili bijeg. Pokazao je kako se norepinefrin stvara i pohranjuje unutar mjehurića, te također šalje signal s jednog neurona na drugi putem sinapsi. Axelrod je, pak, istraživao noradrenalin, signalnu tvar koja potiče na pojačanje aktivnosti u slučaju agresije ili opasnosti. Pokazao je kako se višak noradrenalina otpušta u krv kao odgovor na signale iz živaca, a zatim se vraća u mjesto na kojem je pohranjen.

IGOR RUDAN Najdulje pamte T-limfociti, koji su važni za stečenu imunost organizma

Posebni receptori

Na prijelazu tisućljeća, 2000. godine, za daljnja otkrića neurotransmitera u živčanom sustavu nagrađeni su švedski neurofarmakolog Arvid Carlsson, američki neuroznanstvenik Paul Greengard i američko-austrijski neuroznanstvenik Eric R. Kandel. Carlsson je otkrio dopamin u mozgu, kao i njegovu ulogu u sposobnosti kretanja, objašnjavajući tako i simptome Parkinsonove bolesti i omogućujući nove strategije u liječenju. Greengard je razjasnio kako signalne tvari u živčanom sustavu funkcioniraju, pokazavši kako one najprije utječu na poseban receptor na površini stanice. Zatim se proteinske molekule izmijene, dodavanjem ili oduzimanjem fosfatnih skupina, što regulira brojne funkcije unutar stanice. Kandel je istraživao kako se pohranjuje pamćenje. Istražujući morskog puža s vrlo jednostavnim živčanim sustavom, shvatio je da i puž uspijeva učiti. Pritom kemijski signali mijenjaju strukturu veza između živčanih stanica, tj. sinapsi. Pokazao je, na temelju toga, i kako se kratkotrajna i dugotrajna pamćenja mogu formirati putem različitih signala. Ovaj mehanizam zajednički je svim bićima koja uče, od morskog pužića do čovjeka.

RBA
INVESTIRANJE JE PRIRODNO
Kako je to živjeti pored Dunje? U svakom slučaju, potaknula me na razmišljanje – koji je moj cilj?

A1 izdvaja za Vas

  • Javnodobro:

    Novinaru otkriče, ja to učio u osnovnoj školi. Bogu hvala na tome.

  • Matrix5:

    Jednim djelom putem elektromagnetizma

  • Avatar mdoresic
    mdoresic:

    Igorcek ponavlja studentsko gradivo za neuki puk...UZAS