11. Organizarea sistemului nervos

11.1. Introducere

SN uman se subdivide în:

• SNC – sistem nervos central: encefal și măduva spinării (protejate de craniu și coloană vertebrală) – sunt organe alcătuite în principal din corpi celulari și axoni care aparțin interneuronilor. Organele de simț fiind aproape de encefal, se reduce distanța parcursă de impulsurile nervoase pentru a fi interpretate. SNC este centrul principal de interpretare a informației din organism.
• SNP – sistem nervos periferic: în principal, este format din axonii și dendritele neuronilor senzoriali și motori. Acești neuroni au corpii celulari în SNC sau vecinătatea lui, iar axonii și dendritele pornesc din SNC și se distribuie sub formă de nervi. Nervii, în majoritatea lor sunt „micști” deoarece în componența lor intră atât fibre motorii, cât și fibre senzoriale. SNP informează SNC cu privire la stimulii pe care îi primește din mediul înconjurător și transmite răspunsurile către efectori (mușchi sau glande).       

Mai specific, SNP se compune din:

• nervi cranieni ce aparțin encefalului:

- fibre somatice care realizează conexiuni cu pielea și mușchii scheletici ai capului și gâtului;

- fibre vegetative care relaționează cu viscerele.

• nervi spinali cu originea în măduva spinării:

- fibre somatice care conectează pielea și mușchii scheletici cu măduva spinării;

- fibre vegetative care conectează viscerele cu măduva spinării.

11.2. Sistemul nervos central (SNC)

MĂDUVA SPINĂRII ȘI MENINGELE

Măduva spinării – caracteristici:

• este un cordon de țesut nervos;
• are o lungime de aprox. 45 cm;
• se extinde în jos dinspre encefal, prin canalul osos format de vertebre;
• constituie o continuare a encefalului;
• începe la nivelul găurii mari (foramen magnum) din osul occipital – la acest nivel țesutul nervos părăsește cutia craniană;
  
• partea terminală: în apropierea discului intervertebral care separă prima și a doua vertebră lombară;
• la capătul terminal se subțiază;
• partea sa externă (superficială) este albă – substanța albă, dată de aglomerări de teci de mielină care învelesc fibrele nervoase;
• partea sa internă este cenușie – substanța cenușie, justificată de alcătuirea ei în principal din corpi neuronali și interneuroni amielinici. Substanța cenușie a măduvei spinării este dispusă sub formă de coarne (anterior, lateral, posterior) observate în secțiune transversală (figura 11.3).

Principalele regiuni ale măduvei spinării sunt:

• cervicală;
• toracică;
• lombară;
• sacrală;
• coccigiană.

Meningele sunt 3 membrane care înconjoară și protejează măduva spinării și encefalul, iar de la exterior către interior, sunt:

• dura mater – strat exterior, alcătuită din țesut conjunctiv fibros rezistent, numeroase vase de sânge și nervi;
• arahnoida – strat subțire, prezintă aspect de rețea; are anumite structuri care sunt implicate în reabsorbția lichidului cefalorahidian;
• pia mater – strat foarte subțire, bogat vascularizat.

Figura 11.2 Relații stabilite între encefal, măduva spinării și oasele din jurul lor (în stânga). Cele 3 membrane ale meningelui (în dreapta).

Completare: Sinusul dural drenează sângele de la nivelul circulației venoase cerebrale și lichid cefalorahidian din spațiul subarahnoidian. Pe imaginea de mai sus, unde se indică sinusul dural, ar fi mai corect "granulație arahnoidiană". Aceste granulații arahnoidiene sunt de fapt proiecții ale membranei arahnoide în sinusurile durale care permit lichidului cefalorahidian să treacă din spațiul subarahnoidian în sinusul venos dural.

Între arahnoidă și pia mater se găsește un spațiu denumit spațiu subarahnoidian, în interiorul căruia se află un lichid clar, de consistență apoasă, denumit lichid cefalorahidian. Acesta se întâlnește și în canalul central al măduvei spinării (canalul ependimar), precum și în interiorul ventriculilor (cavităților) encefalului. Lichidul cefalorahidian se aseamănă cu limfa și are rolul de a satisface nutrițional și gazos neuronii din SNC. În cazul în care se suspectează o patologie a SN, se recurge la procedura denumită, „puncție rahidiană” și se poate recolta probă din lichidul cefalorahidian și ulterior să se investigheze aceasta.

De o parte și de alta a măduvei spinării, în laterala acesteia, încep 31 de perechi de prelungiri, denumite rădăcini nervoase și pot fi:

• rădăcini nervoase dorsale – iau naștere din coarnele posterioare ale măduvei spinării și sunt situate mai aproape de partea dorsală a corpului; în alcătuirea lor intră corpii celulari (datorită lor, rădăcinile dorsale sunt mai dilatate) și axonii neuronilor senzoriali care se orientează spre măduva spinării; aceste rădăcini sunt implicate în transmiterea informațiilor senzoriale; prin urmare, lezarea acestor rădăcini duce la pierderea senzațiilor primite de la receptori – anestezie;
• rădăcini nervoase ventrale – iau naștere din coarnele anterioare ale măduvei spinării și sunt situate mai aproape de partea ventrală a corpului; în alcătuirea lor intră axonii neuronilor motori care pleacă de la măduva spinării; aceste rădăcini sunt implicate în transmiterea comenzilor către mușchii scheletici; prin urmare, lezarea acestor rădăcini duce la pierderea capacității de răspuns la stimuli – paralizie.

Totodată, în secțiune transversală la nivelul măduvei spinării se observă fisura mediană anterioară (orientată anterior, către corpul vertebrei) și șanțul median posterior (orientat posterior).

Funcțiile măduvei spinării în coordonarea nervoasă:

• centru coordonator pentru arcul reflex;
• rețea de legătură între SNP și encefal bidirecțională (encefal – mușchi și glande), făcută prin intermediul axonilor neuronilor care formează tracturi nervoase: tracturi ascendente (traiect ascendent din măduvă) și tracturi descendente (informația este transmisă dinspre encefal spre efectori: mușchi și glande).

ENCEFALUL

Encefalul se caracterizează prin:

• este centru de organizare și procesare a SN;
• este centru al conștienței, senzațiilor, memoriei și al coordonării;
• este inițiatorul unor activități (cum ar fi memoria);
• recepționează impulsuri nervoase primite de la măduva spinării și de la cele 12 perechi de nervi cranieni care inervează organele de simț, mușchii și glandele; astfel, encefalul elaborează răspunsuri adecvate pe care le transmite pe calea neuronilor motori.
  

În alcătuirea encefalului intră două emisfere cerebrale – stângă și dreaptă. La exterior este acoperit de meninge și înconjurat de lichid cefalorahidian, care circulă în spațiul subarahnoidian și în ventriculii cerebrali. La nivelul encefalului se află și o rețea vastă de capilare ce intervine în schimbul de nutrimente și gaze, precum și în îndepărtarea produșilor reziduali. Encefalul consumă oxigen într-un procent de circa 25% din totalul utilizat în organism și prezintă sensibilitate extrem de mare la scăderea nivelului de oxigen sau de glucoză.

Corpii neuronilor împreună cu interneuronii amielinici din alcătuirea encefalului formează așa numita „substanță cenușie” care se află în centrul encefalului, precum și în zonele sale superficiale. Legătura dintre aceste zone se face prin axoni mielinici, denumiți „substanță albă”, denumire justificată de culoarea albă a mielinei. În profunzime, substanța cenușie formează nuclei bazali care ajută la controlarea tonusului muscular și la coordonarea mișcărilor voluntare.

Encefalul poate fi împărțit în 4 structuri principale:

• emisferele cerebrale;
• cerebel;
• diencefal;
• trunchi cerebral.

Emisferele cerebrale – constituie partea cea mai mare a encefalului în alcătuirea căreia intră centri nervoși senzoriali și motori. Emisferele cerebrale controlează funcții mentale complexe. Unirea dintre ele se face prin corpul calos, care este o punte formată din fibre nervoase. La suprafață, emisfere cerebrale prezintă numeroase circumvoluțiuni (girusuri) și numeroase adâncituri. Adânciturile superficiale se numesc șanțuri, iar cele adânci se numesc fisuri.

La nivelul emisferelor cerebrale se află mai mult de 10 miliarde de neuroni. Fiecare emisferă este împărțită în 4 lobi:

• lobul frontal – în partea anterioară; implicat în elaborarea motorie, limbă, masticație, deglutiție, elaborarea gândirii;
• lobul parietal – în spatele lobului frontal, separare făcută prin șanțul central; implicat în elaborarea senzorială (asociație), salivație;
• lobul temporal  – sub lobul frontal și separat de el prin șanțul lateral; implicat în auz, memorie vizuală și auditivă, judecată perceptuală (Completare: Judecata perceptuală este de fapt rezultatul senzației și proceselor congnitive responsabile de interpretarea și raportarea experiențelor);
• lobul occipital – în partea posterioară a fiecărei emisfere; implicat în vederea bilaterală și controlaterală. (Completare: Procesarea controlaterală este atunci când un stimul este procesat pe partea opusă locului în care a fost detectat. Informațiile din jumătatea dreaptă a câmpului vizual sunt detectate de jumătatea stângă a retinei la ambii ochi și sunt procesate de emisfera stângă (și invers pentru jumătatea stângă a câmpului vizual). Vederea bilaterală = ceea ce vedem cu ambii ochi în același timp).

Emisferele prezintă o altă zonă denumită insula (lobul insular), dispusă profund și care este acoperită de unele zone ale lobilor frontal, parietal și temporal.

Neuronii din alcătuirea emisferelor cerebrale sunt responsabili de interpretarea impulsurilor primite de la organele de simț și inițiază răspunsuri voluntare la stimuli. Emisferele cerebrale sunt centrul rațiunii și al memoriei și într-o mare măsură sunt responsabile de inteligența și personalitatea unui individ.

În lobul frontal se află aria motorie principală, la acest nivel aflându-se neuroni piramidali de talie mare. Impulsurile care provin de la aceștia se încrucișează prin tractul corticospinal și stimulează astfel ariile motorii ale organismului dispuse în partea opusă.

Tot în lobul frontal se află o regiune implicată în activitatea motorie legată de vorbire și de planificarea ei, denumită aria lui Broca.

Ariile senzoriale (răspunzătoare pentru senzații, sentimente, emoții), în schimb, se află în mai mulți lobi. Astfel, zone pentru auz se găsesc în lobii temporali, iar pentru văz în lobii occipitali. Simțului mirosului îi este atribuită o arie dispusă profund, în interiorul emisferelor cerebrale.

Arii ale lobului frontal, în special, sunt implicate în învățare, rațiune, anticipare și creativitate. Unele regiuni din lobii parietali sunt implicate în înțelegerea vorbirii și exprimarea ideilor. Lobii occipitali interpretează senzațiile vizuale.

Encefalul prezintă anumite cavități interconectate denumite ventriculi. La interiorul lor se află lichid cefalorahidian care hrănește neuronii și se varsă în canalul central al măduvei spinării. În interiorul emisferelor se află 2 ventriculi laterali, al treilea se află în diencefal, iar al patrulea între trunchiul cerebral și cerebel. (Completare: Cel de-al patrulea ventricul se află posterior de bulb și punte și anterior de cerebel).

Funcții specifice emisferelor cerebrale, sunt:

• prezintă arii care recepționează și integrează semnale senzoriale (ariile senzorială somatică, vizuală, auditivă) și care inițiază semnale motorii pentru mișcările voluntare (ariile somatică motorie și a vorbirii);
• prezintă arii de asociație la nivelul cărora sunt interpretate semnale senzoriale, stocate amintirile și unde se desfășoară procese complexe de procesare;
• prezintă tracturi de fibre de asociație care funcționează ca releu între cortexul cerebral și alte zone ale SN.

Cerebelul – masă de substanță cenușie și albă, află în spatele (înapoia) trunchiului cerebral, responsabil de coordonarea activităților motorii. La cerebel ajung stimuli de la emisferele cerebrale și de la receptorii senzoriali, iar acesta va determina ce mușchi trebuie să se contracte. În timpul mersului, cerebelul este cel care stabilește mușchii implicați, alături de secvența și intensitatea contracțiilor lor.

Cerebelul este alcătuit din două emisfere separate parțial de un sept al durei mater. 3 tracturi nervoase, denumite pedunculi cerebelari stabilesc comunicarea între cerebel și alte părți ale SN. Cerebelul este centru reflex pentru coordonarea activității mușchilor scheletici. În acest fel ajută la menținerea posturii corpului și la secvențialitatea mersului.

Funcțiile specifice cerebelului, sunt:

• a primi semnale senzoriale de la ochi; (Completare: De exemplu, când capul se mișcă, trebuie făcută o mișcare compensatorie a ochilor pentru a menține o privire stabilă. În acel moment, cerebelul primește informații senzoriale de la sistemul vestibular care îl informează despre mișcarea capului. De asemenea, primește informații de la proprioceptori ai mușchilor globului ocular și alte informații despre condițiile actuale pentru a face o mișcare compensatorie potrivită a ochiului. Cerebelul evaluează toate aceste informații senzoriale și calculează mișcarea corectă a ochilor pentru a contrabalansa exact mișcarea capului.)
• coordona echilibrul și receptorii din mușchi, tendoane și articulații, relaționați cu activitatea motorie.

Diencefalul – zona aflată deasupra mezencefalului, între emisferele cerebrale. În interiorul său se află ventriculul III. Diencefalul este organizat sub formă de mase de substanță cenușie, numite nuclei. Unul dintre acești nuclei se numește talamus și reprezintă un centru de integrare al impulsurilor senzoriale.

Funcțiile specifice ale talamusului sunt:

• de a direcționa majoritatea semnalelor senzoriale (excepție fac mirosul, văzul, auzul) spre cortexul cerebral;
• de a direcționa către cortexul cerebral semnale care mențin starea de veghe;
• de a procesa senzații brute

O altă parte care intră în alcătuirea diencefalului este hipotalamusul, care are rolul de a transmite și a primi semnale spre și dinspre emisferele cerebrale și talamus. Hipotalamusul primește semnale senzoriale de la organele interne prin intermediul talamusului și utilizează aceste semnale pentru a controla acțiunile sistemului nervos vegetativ și glanda hipofiză (pituitară), menținând astfel homeostazia organismului. Neuronii din alcătuirea hipotalamusului produc hormoni printre care se numără și unii care controlează activitatea glandei hipofizei (pituitare). Unii dintre acești hormoni sunt depozitați în glanda hipofiză pe care îi va elibera ulterior și acționează asupra a numeroase viscere, reglându-le activitatea. În acest fel, hipotalamusul furnizează o corelare funcțională și structurală între SN și sistemul endocrin.

Activități asociate hipotalamusului sunt și:

• senzația de foame;
• reglarea greutății;
• reglarea temperaturii corporale;
• reglarea echilibrului hidric;

Hipotalamusul, alături de sistemul limbic, contribuie la răspunsul fiziologic în fața experiențelor emoționale.

Sistemul limbic este alcătuit dintr-o serie de structuri dispuse în jurul corpului calos. Sistemul limbic este implicat în emoții conectate de supraviețuire (este asociat cu sentimente de teamă, furie, plăcere, supărare), și astfel poate influența semnificativ comportamentul unui individ. La nivelul sistemului limbic se află centrii plăcerii și pedepsei, iar hipocampul este cel care decide care amintiri sunt stocate. Totodată, sistemul limbic are rol și în generarea sentimentelor și a emoțiilor.

Trunchiul cerebral – este un țesut nervos împărțit în structuri (mezencefal, punte, bulb rahidian (medulla oblongata)) care fac legătura între emisferele cerebrale și măduva spinării.

Mezencefalul – este delimitat de punte și diencefal. Neuronii din mezencefal au rol de centri reflecși. În traseul spre encefal al celorlalte segmente ale trunchiului cerebral și măduvei spinării, se adaugă (se unesc) și fibrele nervoase ale mezencefalului. Pe partea inferioară a mezencefalului se află tracturi corticospinale care fac legătura între encefal și măduva spinării.

Funcțiile specifice ale mezencefalului sunt:

• are funcție de releu pentru semnalele senzoriale între măduva spinării și talamus;
• are funcție de releu pentru semnalele motorii între cortexul cerebral, punte și măduva spinării;
• exercită control asupra mișcărilor reflexe ale capului și ale globilor oculari ca răspuns la stimuli vizuali;
• exercită control asupra mișcărilor reflexe ale capului și trunchiului ca răspuns la stimuli auditivi.

Puntea – proeminență a trunchiului cerebral care separă mezencefalul de medulla oblongata. În principal, în alcătuirea punții intră fibre nervoase care transmit mesaje dinspre medulla oblongata înspre emisferele cerebrale și înapoi. Totodată, puntea are funcție de releu și între emisferele cerebelare și între cerebel și emisferele cerebrale, dar și între medulla oblongata (bulb) și părțile superioare ale encefalului.

Bulbul rahidian (medulla oblongata) – partea superioară, dilatată a măduvei spinării, care o leagă de restul structurilor din cutia craniană. Bulbul rahidian constituie un pasaj de trecere pentru fibrele nervoase care vin de la emisferele cerebrale și merg către măduva spinării, trecând prin bulb. Totalitatea fibrelor nervoase cu traiect descendent traversează bulbul, iar unele se intersectează (Completare: mai corect ar fi "încrucișează") și formează decusația piramidală. Această decusație face ca impulsuri nervoase ce provin de la o emisferă cerebrală să ajungă pe partea opusă a corpului.

La interior, bulbul deține nuclei ce funcționează ca centri de control ai unor activități, cum ar fi: activitatea cardiacă – frecvența cardiacă, presiunea sangvină – vasoconstricția, reglarea respirației – frecvența respiratorie, alte activități involuntare: strănut, tuse, vomă, deglutiție. Acestea din urmă se încadrează în funcțiile specifice ale bulbului. Alte funcții specifice ar mai fi: primirea și integrarea semnalelor de la măduva spinării, trimiterea de semnale către cerebel și talamus.

Tot la nivelul bulbului se află grupuri de nuclei denumite formațiunea reticulară. Aceștia se extind atât în punte, cât și în mezencefal. Aceste structuri pregătesc cortexul cerebral pentru interpretarea impulsurilor senzoriale primite și stimulează procesele cognitive. Totodată, formațiunea reticulată conține nuclei implicați în starea de veghe și de somn.

11.3. Sistemul nervos periferic (SNP)

Sistemul nervos periferic (SNP) este un complex de nervi (în principal nervi periferici, ganglionii asociați lor și receptorii senzoriali) care leagă encefalul și măduva spinării (adică SNC) de mediul înconjurător. Altfel spus, SNP constituie întregul țesut nervos din afara encefalului și a măduvei spinării.

SNP are următoarele roluri:

• transmite impulsurile nervoase senzoriale către SNC care le va interpreta;
• dacă este necesar un răspuns, SNP transmite impulsuri de la SNC către efectori (mușchi și glande);
• menține o permanentă relație cu mediul înconjurător și permite reacții la modificările acestuia.

Fibrele nervoase din alcătuirea SNP pot fi aferente (conduc impulsurile către SNC) sau eferente (conduc impulsurile nervoase dinspre SNC). Aproape în totalitate, nervii periferici sunt micști, având în alcătuirea lor atât fibre aferente, cât și fibre eferente.

Fibrele aferente (senzoriale) se formează în structurile senzoriale. Fibrele eferente (motorii) se formează în SNC și cuprind fibre nervoase somatice (inervează mușchii scheletici) și fibre nervoase vegetative sau autonome (inervează mușchii netezi, mușchiul cardiac și glandele).

Nervii cranieni și spinali

Din SNP fac parte 12 perechi de nervi cranieni și 31 de perechi de nervi spinali (deci în total vor fi 62 de nervi spinali). Cele 12 perechi de nervi cranieni au traseul pe sub emisferele cerebrale și provin din zone diferite ale encefalului. În alcătuirea unor nervi cranieni, intră atât axoni motori, cât și senzoriali, iar alții au doar axoni senzoriali (cum ar fi, nervii olfactivi, optici). Sunt nervi cranieni care controlează în principal efectorii și atunci aceștia sunt formați din axoni motori. Denumirea nervilor cranieni se face folosind numere și nume specifice fiecăruia.

Corpii neuronilor senzoriali se grupează sub formă de mase nervoase dispuse în afara encefalului și poartă numele de ganglioni. În cazul corpilor neuronilor motori, aceștia se află în general în substanța cenușie. Nervul optic (II) constituie de fapt o extensie a encefalului, acoperit de meninge și mielinizat de oligodendrocite, așa încât această descriere nu i se aplică.

Descrierea celor 12 perechi de nervi cranieni împreună cu originea lor aparentă

Cele 31 de perechi de nervi spinali facilitează comunicarea între măduva spinării și diferite părți ale corpului. Nervii spinali sunt grupați în:

• 8 perechi de nervi cervicali;
• 12 perechi de nervi toracici;
• 5 perechi de nervi lombari;
• 5 perechi de nervi sacrali;
• o pereche de nervi coccigieni.

Originea rădăcinilor dorsale și ventrale este în coarnele posterioare, respectiv anterioare ale măduvei spinării. Ieșirea (emergența) nervilor spinali din măduva spinării se face prin rădăcinile dorsale și ventrale. (Completare: Sunt 62 de nervi spinali, câte 31 pe fiecare parte. Aceștia rezultă din unirea rădacinilor anterioare și posterioare. Deci, vor fi 62 de rădacini pe o parte a măduvei spinării și încă 62 de rădăcini de cealalată parte, cumulând în total 124 de rădăcini anterioare și posterioare.)

Rădăcina dorsală a măduvei spinării are pe traiectul ei un ganglion la nivelul căruia se află corpii celulari ai neuronilor senzoriali. Rădăcina ventrală a măduvei spinării este lipsită de ganglioni, corpii celulari neuronali ai acesteia se găsesc în substanța cenușie a măduvei spinării.

Înainte de a ajunge la destinație, pentru un timp, nervii spinali se combină și formează rețele complexe, denumite plexuri, în interiorul cărora fibre cu proveniență diferită de la numeroși nervi sunt interconectate.

În imaginea de mai jos se observă cum nervul sciatic ia naștere din plexurile lombar și sacral, nervul femural și nervul cutanat femural lateral, se formează din plexul lombar. Nervii ulnar, median și radial iau naștere din plexul brahial. Nervul ulnar este dispus medial față de nervul radial.

Figura 11.9 Sistemul nervos periferic: 12 perechi de nervi cranieni și 31 de perechi de nervi spinali.

Plexurile majore sunt:

• plex cervical (Completare: pe imagine se observă că în alcătuirea acestuia intră nervi cervicali);
• plex brahial (Completare: pe imagine se observă că în alcătuirea acestuia intră nervi cervicali (mai precis de la nervii cervicali C4 - C8); în realitate ar intra și fibre ale nervului spinal toracic 1);
• plex lombar (Completare: pe imagine se observă că în alcătuirea acestuia intră nervi toracali inferiori (de la nivel de T12) și nervi lombari (L1-L4);
• plex sacral (pe imagine se observă că în alcătuirea acestuia intră nervi lombari (L4-L5) și sacrali (S1-S4).

Comparație între nervii cranieni și nervii spinali

Sistemul nervos vegetativ (autonom) (SNV)

Sistemul nervos autonom (vegetativ) – caracteristici:

• funcționează involuntar, lipsit de control conștient;
• coordonează funcțiile homeostatice ale unor organe interne (viscere), cum ar fi: inima, mușchiul neted, glandele viscerale.   

Sistemul nervos autonom este alcătuit din două tipuri de neuroni motori și ganglionii corespunzători:

• neuroni preganglionari – neuroni motori care se află în SNC și ai căror axoni se întind până în ganglion (acești axoni se numesc fibre preganglionare);
• neuroni postganglionari – neuroni motori care se află în ganglioni și ai căror axoni se întind până la organe (acești axoni se numesc fibre postganglionare).

Sistemul nervos autonom (vegetativ) se compune din:

• o componentă simpatică - nervii acestei componente prezintă efecte identice cu ale adrenalinei;
• o componentă parasimpatică.

Cele două componente sunt antagoniste, dar nu în totalitate, deoarece fiecare componentă poate activa anumiți factori în timp ce îi inhibă pe alții. În majoritate, activitățile SNV sunt involuntare, însă encefalul își menține un oarecare control asupra acestui sistem. Efectele diferite ale componentelor simpatice și parasimpatice se datorează parțial neurotransmițătorilor secretați.

Comparație între componenta simpatică și parasimpatică a sistemului nervos vegetativ

Câteva efecte ale stimulării sistemului nervos vegetativ asupra diferitelor organe