Organizace nervového systému: od neuronu k mozku

Organizace nervového systému: od neuronu k mozku

Základem naší schopnosti vnímat, přizpůsobovat se a vcházet do vzájemných vztahů se světem kolem nás je nervový systém (Gazzaniga, 1995). Prostřednictvím tohoto systému přijímáme informace z prostředí, zpracováváme je a odpovídáme na ně. V této části knihy nejprve popíšeme základní stavební kámen nervového systému - neuron neboli nervovou buňku. Podrobně prozkoumáme, jakým způsobem informace v nervovém systému putuje na buněčné úrovni. Poté popíšeme různé úrovně organizace nervového systému. V dalších částech knihy se zaměříme na vrcholný orgán nervového systému, na mozek. Zvláštní pozornost budeme věnovat mozkové kůře, která řídí mnohé procesy myšlení. Začneme zpracováním informace na buněčné úrovni.

#Stavba a činnost neuronu

Chceme-li pochopit, jakým způsobem zpracovává informace celý nervový systém, je nutné prozkoumat stavbu a činnost buněk, které jej tvoří. Jednotlivé nervové buňky - neurony - přenášejí v nervovém systému elektrické signály z jednoho místa na místo další. S největším nakupením neuronů se potkáváme v neokortexu (vývojově nejmladší, u člověka nejrozsáhlejší část, přibližně 96 % objemu, mozkové kůry), což je oblast mozku, na kterou jsou vázány složité poznávací funkce. V jednom krychlovém milimetru této tkáně může být až 100 tisíc neuronů (Sejnowski a Churchland, 1989).

Stavba neuronů je proměnlivá, nicméně téměř všechny neurony mají čtyři základní součásti (obr. 2.1): soma (buněčné tělo), dendrity, axon a synaptická zakončení.

@Obr. 2.1 (Obr. 2.1): Neuron

Tvar neuronu je určen jeho funkcí. Všechny neurony však mají stejnou stavbu: soma, dendrity, axon a terminální synaptická knoflíčkovitá zakončení.@@

Soma obsahující buněčné jádro (centrální část řídící metabolické a reproduktivní funkce buňky) odpovídá za životní funkce neuronu a propojuje dendrity s axonem. Velký počet rozvětvených dendritů dostává informace od jiných neuronů. Soma tyto informace integruje. S tvorbou nervových neuronálních spojů je spojeno učení, což je příčina velké složitosti větvení mozkových dendritů. (V průběhu učení vznikají nové neuronální spoje, větvení mozkových dendritů se stává složitějším.) Axon je dlouhá a tenká trubice vystupující ze somatu (někdy se štěpí). Za jistých okolností na informaci odpovídá přenosem elektrochemického signálu, jenž putuje k axonálnímu zakončení. Zde se signál přenáší na jiné neurony.

Dva základní druhy axonů, které se vyskytují v přibližně stejném poměru, rozlišuje přítomnost, nebo nepřítomnost myelinu, bělavé látky tvořené tuky (odpovídá za část barevného tónu bílé hmoty mozku). Část axonů je myelinizována. Obklopuje je myelinová pochva, která izoluje a chrání delší axony před elektrickou činností dalších místních axonů. Kromě toho urychluje vedení informace. Rychlost přenosu vzruchu myelinizovaným axonem může dosáhnout 100 m/s. Myelinová pochva neobaluje axony souvisle. Je přerušována v Ranvierových zářezech. To jsou úzké štěrbiny, které dále zrychlují vedení vzruchu. Další druh axonů myelinové pochvy nemá. Charakteristické je, že tyto nemyelinizované axony jsou menší a kratší než axony s myelinem. Také pomaleji vedou vzruchy. Poškození myelinových pochev axonů charakterizuje roztroušenou mozkomíšní sklerózu, závažné autoimunní onemocnění.[1] Důsledkem jsou poruchy koordinace a rovnováhy. V těžkých případech je tato choroba smrtelná.

Synaptická zakončení jsou malé knoflíkovité útvary, které nalezneme na koncích axonálních větviček. Nejsou v přímém kontaktu s dendritem následujícího neuronu. Mezi membránou axonálního zakončení a membránou dendritu dalšího neuronu je nepatrná štěrbina, synapse. Slouží jako spojení mezi axonálními zakončeními jednoho nebo více neuronů a dendrity (někdy somatem) jednoho nebo více následujících neuronů (obr. 2.1). Synapse jsou pro poznávací funkce důležité. Důsledkem učení u krys je vzestup jak velikosti, tak počtu mozkových synapsí (Turner a Greenough, 1985). Úpadek poznávacích funkcí, s nímž se setkáváme např. při Alzheimerově nemoci, souvisí s poklesem efektivity synaptického přenosu neuronálních vzruchů (Selkoe, 1991). Přenos signálu mezi neurony nastane, jakmile axonální zakončení jednoho neuronu uvolní do synaptické štěrbiny jeden nebo víc druhů nervových přenašečů - neurotransmiterů -, které slouží jako chemičtí poslové přenosu informace přes synaptickou štěrbinu na dendrity následného neuronu. K podrobnějšímu výkladu synaptického přenosu signálu se vrátíme později, při popisu komunikace mezi neurony. V této chvíli se zaměříme na přenos informace uvnitř neuronu.

Přenos informace uvnitř neuronu je elektrochemický. Vedení zajišťují iontové reakce (ionty jsou kladně nebo záporně nabité chemické částice). Procesům, jako je učení nebo myšlení, se můžeme tedy snažit porozumět buď na kognitivní úrovni, nebo na úrovni elektrochemického přenosu v mozku. Jestliže by koncentrace různých iontů ve vnitřním a zevním prostředí neuronů zůstávala trvale ve statické rovnováze (to je dokonalá rovnováha, bez jakýchkoli změn ve vnitřním nebo zevním prostředí neuronu), k přenosu informace uvnitř neuronu by nedošlo. V živých organismech je však jedinou konstantou změna. Elektrická činnost těla podněcuje proměny iontových koncentrací ve vnitřním i zevním prostředí neuronů. Ty na oplátku ovlivňují jejich činnost.

S ohledem na trvalé kolísání elektrické činnosti nervového systému se neurony musí chovat ve vztahu k salvám elektrických impulzů uvolňujícím rozmanité nervové přenašeče dosti výběrově. Do jisté úrovně intenzity a frekvence nemají elektrické výboje na neurony prakticky žádný vliv. Předchází se tím přetížení poznávacích funkcí, nebo dokonce chaosu. Jakmile však intezita vzruchu dosáhne nebo překročí jistou úroveň, které se říká práh excitace (je pro různé neurony v různých stavech různě vysoký), začne neuron odpovídat jiným způsobem (obr. 2.2). Při dosažení nebo překročení tohoto prahu začnou membránou neuronu rychle prostupovat kladně a záporně nabité ionty. Tím změní elektrochemickou rovnováhu jeho vnitřního a zevního prostředí. V této chvíli dosáhne membrána neuronu akční potenciál. Práh excitace nutný pro dosažení akčního potenciálu je u různých neuronů odlišný. Jakmile neuron dosáhne akční potenciál, vydává vzruch.[2] Vydávání vzruchu se řídí zákonem „vše, nebo nic“. Elektrický náboj pro vznik akčního potenciálu je buď dostatečný, nebo nedostatečný. Zlatá střední cesta neexistuje. A nadto: Jakmile je dosažen práh excitace, putuje vzruch celou délkou axonu, aniž by ztrácel na síle. Platí-li však pro akční potenciál zákon „vše, nebo nic“, jak dokáže naše tělo vytvářet rozličné odpovědi na slabé a silné podněty? Doplňkem zákona „vše, nebo nic“ je zákon frekvence. Říká, že intenzitě podnětů odpovídá četnost vzruchů. Čím je intenzita podnětu vyšší, tím vyšší je četnost neuronálních vzruchů.

@Obr. 2.2 (Obr. 2.2): Akční potenciál

Jakmile elektrochemická stimulace dosáhne excitačního prahu, neuron vytvoří akční potenciál. Na základě impulzů 1, 2, 3 akční potenciál nevzniká, na základě impulzů 4 a 5 vzniká.@@

Zatímco četnost vzruchů odpovídá intenzitě podnětu, rychlost vedení vzruchu jí neodpovídá. Rychlost vedení vzruchu ovlivňuje několik faktorů, jedním z nich je délka axonu, jímž vzruch putuje. Kratší axony vodí rychleji. Vzpomeňme si také, že funkcí myelinu je izolace, myelin zrychluje vedení vzruchů. Působí ironicky, že jeden z důvodů, proč myelin zrychluje vedení vzruchů, jsou mezery - Ranvierovy zářezy - v myelinové pochvě. Elektrochemické vzruchy šetří čas tím, že přeskakují od jednoho Ranvierova zářezu k zářezu druhému. Toto skokové nebo saltatorní vedení (z lat. saltare - skákat) vzruchů se vyskytuje pouze u obratlovců. Umožňuje jim reagovat daleko rychleji než bezobratlým živočichům. Rychlost vedení nadto roste s tloušťkou axonu. Například motorické neurony řídící rychlé a setrvalé akce paží a nohou, mají obvykle velký průměr a jsou myelinizované. Na druhé straně nervové větvičky vedoucí do svaloviny žaludku jsou většinou tenké a nemyelinizované. Proces trávení nemusí být rychlý. Někteří kognitivní psychologové (např. P. A. Vernon a Mori, 1992) nedávno dokazovali, že rychlost vedení nervových vzruchů může odpovídat inteligenci měřené inteligenčními testy. Tyto výsledky jsou však předběžné a vyžadují další doklady, neboť důkazy jsou sporné (Wickett a Vernon, 1994). Bez ohledu na možnost, zda individuální rozdíly v rychlosti vedení nervových vzruchů mají, nebo nemají vztah k individuálním rozdílům inteligence, jsou mechanismy urychlující jejich vedení zřejmě adaptivní, neboť nám dovolují odpovídat rychleji a účinněji na přetěžující shluky rozmanitých podnětů z našeho prostředí.

Přenos informace v neuronu tedy začíná excitací dendritů, informace se integruje v somatu. Jakmile excitace dosáhne excitační práh neuronu, objeví se vzruch. Důsledkem excitace je šíření akčního potenciálu (vlny depolarizace) na základě principu „vše, nebo nic“ axonální membránou (obr. 2.2). Mechanismem, který dovoluje přenos vzruchu, je elektrochemická reakce. Intenzita podnětu je kódována frekvencí neboli četností vzruchů. Rychlost, s níž jsou vzruchy vedeny, je ovlivňována např. délkou axonu, jeho tloušťkou a myelinizací. Kombinace těchto vlastností neuronu je podkladem rychlého, pružného a inteligentního mechanismu zpracování informace, jenž je základem veškerých myšlenkových procesů. V další části se budeme zabývat podrobnějším výkladem mechanismu vzájemné komunikace neuronů.

#Komunikace mezi neurony

Do této chvíle jsme se zabývali způsobem vedení chemické informace neuronem (prostřednictvím vlny iontových výměn, která se šíří celou délkou axonu). Intraneuronální vedení je podkladem efektivní činnosti každého neuronu. Činnost každého jednotlivého neuronu by však byla zbytečná, kdyby spolu neurony nedokázaly komunikovat. Již víme, kde (v synapsi) a kdy (jakmile akční potenciál spustí uvolňování nervových přenašečů) neurony komunikují. Dokonce víme, co (nervové přenašeče - neurotransmitery) neurony ke komunikaci užívají. Je však nutné, abychom se dozvěděli víc o tom, jak to dělají. Jednoduše řečeno, neurony komunikují způsobem, který popíšeme krok za krokem:

1. Jeden neuron („neuron A“) uvolní ze svých axonálních zakončení nervový přenašeč (jde o “obláček“ jeho molekul).

2. Nervový přenašeč projde synaptickou štěrbinou a dosáhne dendritu nebo somatu dalšího neuronu („neuron B“).

3. Dendrity neuronu B jsou nervovým přenašečem stimulovány do okamžiku, v němž neuron B dosáhne svého excitačního prahu.

4. V tomto okamžiku začne axonem neuronu B putovat akční potenciál.

5. Jakmile akční potenciál neuronu B dosáhne jeho axonální zakončení, uvolní neuron B svůj nervový přenašeč do další synaptické štěrbiny (neuronu C) atd.

@Obr. 2.3 (Obr. 2.3): Komunikace mezi neurony

Neurony přenášejí elektrochemická sdělení uvolňováním nervových přenašečů, které procházejí synapsí k dendritům neuronu, jenž sdělení přijímá. Tento snímek z elektronového mikroskopu ukazuje těsné uspořádání neuronů.@@

V skutečnosti situace není tak jednoduchá. Uvažme, že na každé synaptické úrovni existuje mnoho, často stovky vzájemných kontaktů mezi neurony. Dendritická větvení neuronu dostávají informace z mnoha axonů (obr. 2.3). I když jednotlivé druhy neuronů uvolňují jediný druh nervového přenašeče, nervový systém ovlivňují tucty přenašečů. Skutečnost komplikuje, že různé druhy nervových přenašečů ovlivňují různé neurony různým způsobem. Mnohé neurony jsou nervovými přenašeči, které je oslovují v synapsích, excitovány, což zvyšuje pravděpodobnost, že dosáhnou svého prahu excitace. Další neurony jsou jednotlivými nervovými přenašeči inhibovány, což pravděpodobnost, že excitačního prahu dosáhnou, snižuje. Z toho plyne, že dalším faktorem, rozhodujícím, zda se v neuronu vytvoří, nebo nevytvoří vzruch, je celková rovnováha mezi mírou excitace a inhibice plynoucí z účinku nervových přenašečů v dendritických synapsích neuronu. Nové učení může záviset na tvorbě nových excitačních a inhibičních neuronálních spojů. Evoluční psycholog David Stenhouse (1974) dokonce uvedl růst inteligence živočišného druhu do vztahu k růstu míry, s níž druh dokáže tlumit instinktivní odpověď. Uvážíme-li vše, co vyžaduje komunikace jednoho neuronu s neuronem dalším, zdá se to, že jsme s to vůbec nějakým způsobem myslet, jako zázrak. Ve skutečnosti může doba, kterou daný signál potřebuje k překonání synapse, odpovídat polovině milisekundy. Na druhé straně může horní hranice této doby dosáhnout i sekundu a více.

Tab. 2.1: Nervové přenašeče (neurotransmitery)

Uvážíme-li velké množství nervových přenašečů uvolňovaných do synaptických štěrbin, je zřejmé, že dendrity celé toto množství neabsorbují. Co se děje se zbytkem? Naše těla mají naštěstí dva mechanismy, které tento problém zvládají:

1. zpětnou absorpci (reuptake), což je nejčastější mechanismus, v jehož průběhu axonální zakončení nervový přenašeč uvolněný do synaptické štěrbiny znovu absorbuje (užívá se i termín zpětné vychytávání);

2. enzymatické odbourání, v jehož průběhu enzym, což je látka štěpící jiné látky, příslušný nervový přenašeč rozštěpí, čímž jej zbaví účinku (deaktivuje).

Oba tyto mechanismy pomáhají neuron uchránit před nadměrnou stimulací, kterou by způsobil přebytečný nervový přenašeč. Některé drogy, např. halucinogeny, mění normální myšlenkové pochody tím, že zpětné absorpci nervových přenašečů zamezí.

Vědci v současnosti znají více než 50 druhů nervových přenašečů, přesto je pravděpodobné, že jich bude objeveno více. Výzkumní pracovníci se v medicíně i psychologii snaží objevit a pochopit, jakým způsobem nervové přenašeče vcházejí do vzájemného vztahu s léky a drogami, náladou, schopnostmi i vnímáním. O mechanismu přenosu nervových vzruchů víme sice mnoho, o vztahu chemické aktivity nervového systému k psychologickým stavům však dosud víme poměrně málo. Přes omezenost současného poznání jsme však přece jen získali jistou představu o tom, jak některé z těchto látek ovlivňují naše psychické funkce.

V současnosti se zdá, že se na přenosu informací v nervovém systému podílejí tři skupiny chemických látek:

1. monoaminové nervové přenašeče, jež jsou enzymaticky syntetizovány nervovým systémem z příslušných aminokyselin (to jsou základní stavební kameny bílkovin, např. cholin, tyrosin a tryptofan) v naší potravě (příklady těchto přenašečů jsou acetylcholin, dopamin a serotonin);

2. aminokyselinové nervové přenašeče, které získáváme přímo, bez syntézy, z aminokyselin, jež jsou součástí naší potravy (příkladem je GABA, kyselina gamaaminomáselná);

3. neuropeptidy, což jsou peptidové řetězce (molekuly tvořené dvěma a více aminokyselinami).

V tabulce 2.1 jsou příklady některých nervových přenašečů uvedené společně s jejich funkcí v nervovém systému a zároveň ve vztahu k poznávacím funkcím. Například acetylcholin má vztah k paměti. Pokles koncentrace acetylcholinu v mozku souvisí s poruchou paměti u pacientů trpících Alzheimerovou nemocí. Dopamin má vztah jak k mechanismu pozornosti, tak k učení.

Předchozí popis neuronální komunikace je výrazně zjednodušený. Vzhledem k její složitosti je velice obtížné porozumět tomu, co se v děje mozku, když myslíme, cítíme nebo jsme v interakci se svým prostředím. Řada vědců se snaží poznat způsob zpracování informace v normálně fungujícím mozku, protože pak budou moci lépe pochopit činnost mozku lidí s neurologickými nebo psychologickými poruchami. Budeme-li vědět, kde došlo k chybě, které chemické látky se dostaly mimo rovnováhu, pak, snad, budeme umět znovu zavést rovnováhu tím, že dodáme potřebné nervové přenašeče, nebo tím, že utlumíme činnost přenašečů, které jsou v relativním nadbytku.

Praktické uplatnění kognitivní psychologie

V současnosti je rozšířenou přísadou amerických nápojů ženšen, rostlinný výtažek již dlouho užívaný v asijských kulturách za účelem zvýšení kvality životních funkcí. Jedno z hlavních tvrzení v tomto směru dokazuje, že ženšen zvyšuje úroveň mentálních funkcí (zejména paměti), snižuje únavu, zvyšuje odolnost proti nemocem, pomáhá kontrolovat výši krevního tlaku, snižuje riziko cukrovky a zhoubného bujení, zvyšuje průtok krve (neboť je vazodilatátor). Máme všem těmto tvrzením věřit? Ženšen byl vědecky zkoumán jen velice málo, většina výzkumů byla provedena na zvířatech. Obecné vlivy ženšenu jsou z valné části dány vlivem některých druhů saponinu, které ženšen obsahuje. Saponiny jsou chemické sloučeniny na bázi steroidů, na mozek a tělo mají vliv podobný hormonům. Z farmakologického hlediska je v současnosti o přesném účinku ženšenu známo jen nemnoho, nicméně se zjistilo, že stimuluje uvolňování nervového přenašeče acetylcholinu a zvyšuje jeho metabolický obrat. Acetylcholin souvisí s fungováním paměti (tab. 2.1), některá tvrzení o ženšenu tedy mohou platit. Na druhé straně do doby, v níž budeme o činnosti acetylcholinu vědět víc, nelze o účinku ženšenu říci nic definitivního. Je to právě příliš obecná povaha vlivu ženšenu, která je důvodem, proč je před námi co do pochopení, zda vůbec a jak ženšen působí, dlouhá cesta. Zatím se nezdá, že by při umírněném užívání měl nepříznivé vedlejší účinky s výjimkou toho, že je poněkud drahý, a tím pádem vyprazdňuje peněženku.

#Úrovně organizace nervového systému

Do této chvíle jsme probírali přenos informace jak uvnitř neuronů, tak mezi nimi. Neurony vytvářejí vzruch, jakmile dosáhnou kritického prahu aktivace. Intenzitu podnětu kódují neurony frekvencí svých vzruchů. Neurony komunikují prostřednictvím nervových přenašečů uvolňovaných do synaptické štěrbiny axonálním zakončením jednoho neuronu a následující absorpcí přenašeče dendritem dalšího neuronu. Složité chování i těch nejjednodušších organismů s nervovým systémem však vyžaduje víc než jen přenos signálů. Tím, co umožňuje skok od neuronů vydávajících vzruchy k myslící, cítící a jednající osobnosti, je strukturální a funkční organizace nervového systému. Následující část knihy popíše její úrovně.

#Strukturální organizace

@Obr. 2.4 (Obr. 2.4): Základní členění nervového systému

Centrální nervový systém (CNS) chráněný kostním obalem sestává z mozku a míchy. Periferní nervový systém (PNS), jenž je bez kostěného obalu, sestává z autonomního a somatického systému. Autonomní systém přenáší sdělení mezi mozkem a vnitřními orgány, somatický systém přenáší informace mezi mozkem, senzorickým a motorickým systémem, vázaným na kosterní svalstvo.@@

Celkový přehled stavby nervového systému je na obrázku 2.4. Tento obrázek ukazuje, že se nervový systém dělí do dvou hlavních částí: jsou jimi centrální nervový systém (CNS) a periferní nervový systém (PNS). Součástí periferního nervového systému jsou všechny nervové buňky s výjimkou těch, které jsou součástí mozku a páteřní míchy. Pojem periferní má dva významy. Jednak znamená „pomocný“, neboť PNS dopravuje informace do CNS, jednak znamená „vzdálený od centra“. Míšní čili spinální nervy jsou svazky nervových vláken, která vystupují z páteřní míchy a také do ní vstupují (spojují s ní např. nohy, paže a trup). Stejným způsobem i mozkové čili kraniální nervy vystupují ze spodní plochy mozku (a jako v předchozím případě do ní i vstupují a spojují s ní např. tvář a uši). Primární úlohou PNS je obousměrný přenos informací mezi CNS a “periferií“, což jsou naše smyslové orgány, např. oko, ucho nebo kožní čidla, jakož i mezi CNS a vnitřními orgány (např. kosterními svaly, žaludkem).

Většinu kognitivních psychologů zajímá hlavně centrální nervový systém tvořený dvěma částmi - mozkem a páteřní míchou. Obě části mají kostní obal. Kromě toho, že je chrání kost, chrání je před menšími poraněními a otřesy tlumící kapalina (mozkomíšní mok) trvale vylučovaná v mozku.

Zatímco tvrdá lebeční kost a mozkomíšní mok minimalizují poškození zevním násilím, před ohrožením, které by mohlo přijít z krevního oběhu, chrání mozek další funkční struktura. Tato ochrana je dána značně sofistikovanou fyziologickou bariérou. Krev naším mozkem neprotéká jednou velkou cévou. Musí projít hematoencefalickou bariérou, což je síť nepatrných krevních cév, které řadu látek nepropouštějí, zatímco látky jiné propustí snadno. Bariéra např. nepropustí velké, ve vodě rozpustné molekuly, jako jsou složité bílkoviny, ani mikroorganismy, které by nejspíše mozek poškodily, zatímco glukózu (jednoduchý cukr) a další malé ve vodě rozpustné molekuly, jakož i většinu molekul, které se rozpouštějí v tuku, propustí poměrně snadno. Glukóza naštěstí hemoencefalickou bariérou prochází, a tak energeticky zásobuje nejen tělo, ale spotřebovává se (ve větší míře než v klidu), jakmile něčemu věnujeme pozornost nebo řešíme kognitivní úkoly, s nimiž se střetáváme v každodenním životě.

Mozek je orgán našeho těla, jenž v největší přímé míře odpovídá za naše myšlenky, emoce a motivace. O mozku uvažujeme obvykle jako o orgánu, který je na vrcholu hierarchie - jako o šéfovi, jemuž podléhají různé další orgány. Jako každý dobrý šéf mozek nejen naslouchá svým podřízeným tělesným orgánům, ale nechá se jimi rovněž ovlivňovat. Mozek tedy nejen vydává instrukce, ale také přijímá informace. Učebnicová schémata popisující mozek a jeho propojení, chtějí-li popsat základní složky a jejich vztahy, musí znázorňované struktury do velké míry zjednodušovat. Tím pádem tato schémata obvykle neukazují vzájemné propojení mozku s jinými orgány nebo propojení mezi centrálním a periferním nervovým systémem, přestože tato složitá spojení existují.

@Obr. 2.5 (Obr. 2.5): Páteřní mícha

Páteřní mícha a nervová vlákna, která ji propojují, jsou chráněny tvrdou plenou a obratli.@@

Začneme-li u mozku, dokážeme sledovat neuronální sítě do páteřní míchy. Tvoří ji systémy vzájemně propojených neuronů a svazky nervových vláken sestupujících od mozku středem zad. Páteřní míchu tvoří sloupec nervových buněk (šedá hmota) a válcovitý svazek nervových vláken (bílá hmota). Páteřní mícha je obklopena ochraňujícími obratli, součástmi páteře (obr. 2.5). Svazky nervových vláken probíhajících páteřní míchou, např. těch, které míří do vnitřních orgánů, paží a nohou, se po výstupu z míchy větví a stávají se součástí PNS.

#Funkční organizace

Jednou z funkcí páteřní míchy je přenos informací do mozku a z mozku: mícha sbírá informace z periferního nervového systému a předává je do mozku, stejně přenáší informace z mozku do nervových vláken PNS. Obousměrnou komunikaci zajišťují v nervovém systému tři odlišné druhy nervových vláken a neuronů: senzorické/aferentní neurony, motorické/eferentní neurony a interneurony.

Senzorické (aferentní) neurony přijímají informace z prostředí prostřednictvím spojení s buňkami receptorů (strukturami výlučně citlivými na příjem určitých chemických látek nebo určitého druhu informace). Tyto struktury rozlišují fyzikální a chemické změny ve smyslových orgánech. Senzorické (aferentní) neurony přinášejí informace ze senzorických receptorových buněk PNS směrem k CNS, tj. míše a mozku (proto se jim říká aferentní). Například slyšíme, vidíme a rozlišujeme čichové podněty proto, že máme senzorické neurony, které to dokážou. Motorické (eferentní) neurony vedou informace od páteřní míchy a mozku do příslušných tělesných orgánů, jejichž činnost je součástí odpovědi na vstup smyslových informací (proto jsou eferentní). Bez motorických neuronů by nebyl možný pohyb. Interneurony jsou prostředníci mezi senzorickými a motorickými neurony. Dostávají signály jak od senzorických neuronů, tak od jiných interneuronů. Interneurony vysílají signály k jiným interneuronům a k motorickým neuronům. Většina neuronů složitých organismů, jako jsou lidé, jsou interneurony. Na prvním místě se s nimi shledáváme v mozku. Vytvářejí téměř všechnu šedou a bílou hmotu mozku. Myšlení je převážně podmíněno jejich činností.

@Obr. 2.6 (Obr. 2.6): Míšní reflex

Míšní reflexy často slouží ochraně, umožňují totiž odpovědět na nebezpečí nebo bolest rychleji, než by bylo možné v případě volní odpovědi. Například mezi okamžikem, kdy se klepne na patelární šlachu kolene, a škubnutím lýtka a nohy dopředu uplyne pouze asi 50 milisekund. Na slovní instrukci by si tato odpověď vyžádala mnoho set milisekund (Carlson, 1992).@@

Klíčovou rolí páteřní míchy je vedení senzorické informace do mozku a motorické informace z mozku. Mozek tedy dokáže analyzovat a syntetizovat senzorické informace a vypracovat na ně motorickou odpověď. Za určitých okolností však páteřní mícha propojuje receptorová vlákna s vlákny efektorovými přímo, aniž by do chvíle, v níž tělo odpoví na senzorickou informaci, jejich informace předávala do mozku. Těmto odpovědím daným přímým propojením se říká reflexy (automatické, mimovolní odpovědi, obr. 2.6). Reflexy mohou zajistit daleko rychlejší odpovědi, než dokážou zajistit volní reakce. Rychlé reflexy jsou výhodné, protože umožňují tělu bezprostředně odpovědět na nějaký druh smyslové informace, aniž by se ztrácel čas přesunem informace do mozku. Pocítíte-li např. bolest, reflexně se vzdálíte od čehokoli, co ji způsobuje, aniž byste ztráceli čas uvažováním: „Safra, to bolí. Asi bych měl uhnout.“ Tím si nejenom minimalizujete bolest - zároveň snižujete jakékoli poškození, které by bylo výsledkem příčiny, jež bolest působí (např. popálení nebo řezná rána). Takže - viděno fyziologicky i evolučně, reflexy zvyšují pravděpodobnost přežití. O nervovém systému reflexní odpovědi sdělují dvě věci: a) páteřní mícha je schopná samostatné činnosti; b) schopnost vědomě prožívat cokoli kdekoli mimo naši hlavu závisí základním způsobem na našem mozku. Rozlišování tělesných pocitů, stejně jako záměrný pohyb, závisejí na komunikaci páteřní míchy s mozkem.

Souhrnně lze říci, že nervový systém má vynikající organizaci. Nižší organizační úrovně jeho hierarchie jsou s to odpovídat na podnět bez zásahu mozku, jakmile je to bezprostředně nutné (např. míšními reflexy). Vyšší úrovně této hierarchie však plně odpovídají jak za fyzické interakce se světem kolem nás, tak za skutečnost, že jej vnímáme. Psychologové se snaží porozumět poznávání tím, že se snaží pochopit způsob, jímž mozek vede a integruje složité interakce v neuvěřitelných sítích lidského nervového systému. Jak se zkoumá anatomie a fyziologie mozku? Tím se budeme zabývat v další části.