11.9: Висновок тематичного дослідження: пам'ять та резюме глави

Висновок тематичного дослідження: згасання пам'яті

Малюнок\(\PageIndex{1}\) ілюструє деякі молекулярні та клітинні зміни, що відбуваються при хворобі Альцгеймера (AD), яку Роза була діагностована на початку цієї глави, після того, як відчула проблеми з пам'яттю та інші зміни в її когнітивному функціонуванні, настрої та особистості. Ці аномальні зміни в мозку включають розвиток амілоїдних бляшок між клітинами мозку і нейрофібрилярних клубів всередині нейронів. Ці відмінні характеристики АТ пов'язані з втратою синапсів між нейронами, і в кінцевому підсумку загибеллю нейронів.

Малюнок\(\PageIndex{1}\): Характеристика хвороби Альцгеймера. На мікроскопічному рівні деякі зміни, що відбуваються, зображені вище. Наприклад, нейрони втрачають зв'язки, накопичується зубний наліт, розпадаються мікротрубки і багато іншого.

Прочитавши цю главу, ви повинні добре оцінити важливість збереження нейронів живими та спілкування один з одним в синапсах. Нервова система координує всю добровільну і мимовільну діяльність організму. Він інтерпретує інформацію з зовнішнього світу через сенсорні системи і робить відповідні відповіді через рухову систему, через зв'язок між ПНС і ЦНС. Мозок направляє решту нервової системи і контролює все, починаючи від основних життєво важливих функцій, таких як частота серцевих скорочень і дихання, до функцій високого рівня, таких як вирішення проблем та абстрактна думка. Нервова система здатна виконувати ці важливі функції, генеруючи потенціали дії в нейрони у відповідь на стимуляцію та надсилання повідомлень між клітинами в синапсах, як правило, використовуючи хімічні молекули нейромедіатора. Коли нейрони не функціонують належним чином, втрачають синапси або гинуть, вони не можуть здійснювати сигналізацію, необхідну для правильного функціонування нервової системи.

АТ - це прогресуюче нейродегенеративне захворювання, що означає, що пошкодження мозку з часом стає більш масштабним. \(\PageIndex{2}\)На малюнку показано, як пошкодження прогресує від діагнозу АТ (доклінічний АТ), до легкого та середнього ступеня АД і, нарешті, до тяжкого АТ.

Малюнок\(\PageIndex{2}\): Ілюстрація, що показує ділянки мозку, які пошкоджуються в міру прогресування хвороби Альцгеймера (AD). Це вид збоку вздовж середини мозку, причому передня частина мозку показана зліва. Пошкоджена область (блакитного відтінку) широко поширена при вираженому АТ.

Ви можете бачити, що пошкодження починаються у відносно невеликому місці до дна мозку. Однією з найбільш ранніх областей мозку, на яку впливає АТ, є гіпокамп. Гіпокамп важливий для навчання і пам'яті. Це пояснює, чому багато симптомів Рози легкого АТ включають дефіцит пам'яті, наприклад, проблеми із запам'ятовуванням місця, де вона розміщувала предмети, останні розмови та зустрічі.

У міру прогресування AD впливає більша частина мозку, включаючи сфери, що беруть участь у емоційній регуляції, соціальній поведінці, плануванні, мові, просторовій навігації та думці вищого рівня. Роза починає проявляти ознаки проблем у цих сферах, включаючи дратівливість, натиск на членів сім'ї, заблукання в своєму районі, проблеми з пошуком потрібних слів, розміщення предметів у незвичайних місцях та труднощі в управлінні своїми фінансами. Ви можете бачити, що в міру прогресування AD пошкодження поширюється далі по головному мозку, який, як ви тепер знаєте, контролює свідомі функції, такі як міркування, мова та інтерпретація сенсорних подразників. Ви також можете побачити, як лобова частка, яка контролює виконавчі функції, такі як планування, самоконтроль та абстрактна думка, стає все більш пошкодженою.

Збільшення пошкодження мозку викликає відповідний дефіцит у функціонуванні. При помірному АТ у пацієнтів спостерігається підвищений дефіцит пам'яті, мови та когнітивних функцій порівняно з легким АТ. Вони можуть не розпізнавати власних членів сім'ї, а можуть блукати та губитися, займатися невідповідною поведінкою, легко збуджуватися та мати проблеми з виконанням щоденних заходів, таких як одягання. При важкому перебігу АТ уражається значна частина мозку. Пацієнти, як правило, не можуть розпізнати членів сім'ї або спілкуватися і повністю залежать від інших для їх догляду. Вони починають втрачати здатність контролювати свої основні функції, такі як контроль сечового міхура та кишечника та правильне ковтання. Зрештою, АТ викликає смерть, як правило, в результаті цієї втрати основних функцій.

Наразі Роза має лише м'який AD, вона все ще здатна відносно добре функціонувати з турботою від своєї родини. Ліки, які їй дав лікар, допомогли поліпшити деякі її симптоми. Це інгібітор холінестерази, який блокує фермент, який нормально погіршує нейромедіатор ацетилхолін. При наявності більшої кількості нейромедіатора більше його може зв'язуватися з рецепторами нейромедіаторів на постсинаптичних клітині. Тому цей препарат діє як агоніст ацетилхоліну, який підсилює зв'язок між нейронами в мозку Рози. Це збільшення нейронного зв'язку може допомогти відновити деякі функції, втрачені при ранній хворобі Альцгеймера, і може уповільнити прогресування симптомів.

Але такі ліки, як це, є лише короткочасним заходом і не зупиняють прогресування основного захворювання. В ідеалі пошкоджені або мертві нейрони будуть замінені новими, функціонуючими нейронами. Чому це не відбувається автоматично в організмі? Як ви дізналися, нейрогенез дуже обмежений у дорослих людей, тому, як тільки нейрони мозку гинуть, вони зазвичай не замінюються в значній мірі. Однак вчені вивчають шляхи, за допомогою яких нейрогенез може бути збільшений у випадках захворювання або травми мозку. Також вони досліджують можливість використання трансплантацій стовбурових клітин для заміни пошкоджених або мертвих нейронів новими нейронами. Але це дослідження знаходиться на дуже ранніх стадіях і в даний час не є лікуванням АТ.

Одним з перспективних напрямків досліджень є розробка методів, що дозволяють раніше виявляти і лікувати АТД, враховуючи, що зміни в головному мозку можуть фактично початися за 10 до 20 років до постановки діагнозу АТ. Наприклад, радіомаркована хімічна речовина під назвою Pittsburgh Compound B (PiB) зв'язується з амілоїдними бляшками в мозку і в майбутньому може використовуватися разом з методами візуалізації мозку для виявлення ранніх ознак АТ. Вчені також шукають біомаркери в тілесних рідинях, таких як кров та спинномозкова рідина, які можуть вказувати на наявність АТ до появи симптомів. Нарешті, дослідники також досліджують можливі ранні та тонкі симптоми, такі як зміни в тому, як люди рухаються або втрата нюху, щоб побачити, чи можна їх використовувати для ідентифікації людей, які продовжуватимуть розвивати AD. Це дослідження знаходиться на ранніх стадіях, але надія полягає в тому, що пацієнтів можна визначити раніше, щоб забезпечити більш раннє та, можливо, більш ефективне лікування та дозволити сім'ям більше часу для планування.

Вчені також досі намагаються повністю зрозуміти причини розвитку АТ, від якої страждає понад 5 мільйонів американців. Були виявлені деякі генетичні мутації, які відіграють певну роль, але фактори навколишнього середовища також виявляються важливими. З додатковими дослідженнями причин та механізмів AD, сподіваємось, можна знайти ліки, і такі люди, як Роза, можуть жити довше та краще життя.

Резюме глави

У цьому розділі ви дізналися про нервову систему людини. Зокрема, ви дізналися, що:

• Нервова система - це система органів, яка координує всі добровільні та мимовільні дії організму, передаючи сигнали до різних частин тіла та з них. Він має два основних відділи, центральну нервову систему (ЦНС) і периферичну нервову систему (ПНС).
• До складу ЦНС входить головний і спинний мозок.
• ПНС складається в основному з нервів, які з'єднують ЦНС з рештою тіла. Він має два основних підрозділи: соматичну нервову систему і вегетативну нервову систему. Соматична система контролює діяльність, яка знаходиться під добровільним контролем. Вегетативна система контролює діяльність, яка є мимовільною.
• Вегетативна нервова система далі поділяється на симпатичний відділ, який контролює реакцію боротьби чи втечі; парасимпатичний відділ, який контролює більшість рутинних мимовільних реакцій; і кишковий відділ, який забезпечує місцевий контроль за процесами травлення.
• Сигнали, що посилаються нервовою системою, є електричні сигнали, звані нервовими імпульсами Вони передаються спеціальними, електрично збудливими клітинами, званими нейронами, які є одним з двох основних типів клітин нервової системи.
• Гліальні клітини є іншим основним типом клітин нервової системи. Існує багато типів гліальних клітин, і вони мають багато специфічних функцій. Загалом, гліальні клітини функціонують для підтримки, захисту та живлення нейронів.
• Основні частини нейрона включають тіло клітини, дендрити та аксон. Тіло клітини містить ядро. Дендрити отримують нервові імпульси від інших клітин, а аксон передає нервові імпульси іншим клітинам на терміналах аксона. Синапс - це складний мембранний перехід на кінці терміналу аксона, який передає сигнали іншій клітині.
• Аксони часто загорнуті в електроізолюючу мієлінову оболонку, яка виробляється гліальними клітинами. Електричні імпульси, звані потенціалами дії, виникають при проміжках мієлінової оболонки, званої вузлами Ранв'є, що прискорює проведення нервових імпульсів вниз по аксону.
• Нейрогенез, або утворення нових нейронів шляхом поділу клітин, може відбуватися в зрілому мозку людини, але лише в обмеженій мірі.
• Нервова тканина головного і спинного мозку складається з сірої речовини, яка містить в основному клітинні тіла нейронів; і білої речовини, яка містить в основному мієлінізовані аксони нейронів. Нерви периферичної нервової системи складаються з довгих пучків мієлінізованих аксонів, які поширюються по всьому тілу.
• У нервовій системі людини існують сотні типів нейронів, але багатьох можна класифікувати виходячи з того, в якому напрямку вони несуть нервові імпульси. Сенсорні нейрони переносять нервові імпульси подалі від тіла і до центральної нервової системи, рухові нейрони відносять їх від центральної нервової системи і до тіла, а інтернейрони часто переносять їх між сенсорними і руховими нейронами.
• Нервовий імпульс - це електричне явище, яке виникає через різницю електричного заряду по плазматичній мембрані нейрона.
• Натрієво-калієвий насос підтримує електричний градієнт через плазматичну мембрану нейрона, коли він не активно передає нервовий імпульс. Цей градієнт називається потенціалом спокою нейрона.
• Потенціал дії - це раптовий розворот електричного градієнта через плазматичну мембрану нейрона, що відпочиває. Вона починається тоді, коли нейрон отримує хімічний сигнал від іншої клітини або будь-якого іншого типу подразника. Потенціал дії швидко рухається вниз по аксону нейрона як електричний струм.
• Нервовий імпульс передається іншій клітині або при електричному або хімічному синапсі. При хімічному синапсі хімічні речовини нейромедіаторів вивільняються з пресинаптичної клітини в синаптичну щілину між клітинами. Хімічні речовини подорожують через ущелину до постсинаптичної клітини і зв'язуються з рецепторами, вбудованими в її мембрану.
• Існує багато різних типів нейромедіаторів. Їх вплив на постсинаптичну клітину, як правило, залежить від типу рецептора, з яким вони зв'язуються. Ефекти можуть бути збудливими, інгібуючими або модулюючими більш складними способами. Як фізичні, так і психічні розлади можуть виникнути, якщо є проблеми з нейромедіаторами або їх рецепторами.
• До складу ЦНС входить головний і спинний мозок. Він фізично захищений кістками, мозковими оболонками та спинномозковою рідиною. Він хімічно захищений гематоенцефалічним бар'єром.
• Мозок є центром управління нервовою системою і всім організмом. Мозок використовує відносно велику частку енергії організму, в першу чергу у вигляді глюкози.
• Мозок розділений на три основні частини, кожна з яких має різні функції: стовбур мозку, мозочок та головний мозок. Головний мозок додатково ділиться на ліву і праву півкулі. Кожна півкуля має чотири частки: лобову, тім'яну, скроневу і потиличну. Кожна частка пов'язана з конкретними органами почуттів або іншими функціями.
• Головний мозок має тонкий зовнішній шар, який називається корою головного мозку. Його численні складки надають йому велику площу поверхні. Саме тут відбувається більша частина обробки інформації.
• Внутрішні структури мозку включають гіпоталамус, який контролює ендокринну систему через гіпофіз; і таламус, який має кілька мимовільних функцій.
• Спинний мозок являє собою трубчастий пучок нервових тканин, який простягається від голови вниз по середині спини до тазу. Функціонує в основному для з'єднання мозку з ПНС. Він також контролює певні швидкі реакції, які називаються рефлексами без введення з мозку.
• Травма спинного мозку може призвести до паралічу (втрати чутливості та руху) тіла нижче рівня травми, оскільки нервові імпульси більше не можуть подорожувати вгору і вниз по спинному мозку за межі цієї точки.
• ПНС складається з всієї нервової тканини, яка лежить поза ЦНС. Його основна функція полягає в з'єднанні ЦНС з іншим організмом.
• Тканини, що входять до складу ПНС, - це нерви і ганглії. Ганглії виступають в ролі ретрансляційних точок для повідомлень, які передаються через нерви. Нерви класифікуються як сенсорні, рухові або поєднання двох.
• ПНС не так добре захищена фізично або хімічно, як ЦНС, тому вона більш схильна до травм і захворювань. Проблеми ПНС включають травми від діабету, оперізуючого лишаю та отруєння важкими металами. Два порушення ПНС - синдром Гієна-Барре та хвороба Шарко-Марі-Тута.
• Людське тіло має два основних типи почуттів, спеціальні органи чуття та загальні органи чуття. Спеціальні органи чуття мають спеціалізовані органи чуття і включають зір (очі), слух (вуха), рівновагу (вуха), смак (язик) та запах (носові ходи). Загальні органи чуття все пов'язані з дотиком і позбавлені особливих органів почуттів. Сенсорні рецептори знаходяться по всьому тілу, але особливо в шкірі.
• Всі органи чуття залежать від клітин сенсорних рецепторів для виявлення сенсорних подразників і перетворення їх в нервові імпульси. Типи сенсорних рецепторів включають механорецептори (механічні сили), терморецептори (температура), ноцицептори (біль), фоторецептори (світло) та хеморецептори (хімічні речовини).
• Дотик включає в себе здатність відчувати тиск, вібрацію, температуру, біль та інші тактильні подразники. Шкіра включає в себе кілька різних типів клітин сенсорних рецепторів.
• Зір - це здатність відчувати світло і бачити. Око - це особливий орган чуття, який збирає і фокусує світло, формує зображення і змінює їх на нервові імпульси. Зорові нерви посилають інформацію з очей в мозок, який обробляє зорову інформацію і «розповідає» нам, що ми бачимо.
• Загальні проблеми із зором включають короткозорість (короткозорість), далекозорість (далекозорість) та пресбіопію (вікове зниження близького зору).
• Слух - це здатність відчувати звукові хвилі, а вухо - орган, який відчуває звук. Він змінює звукові хвилі на вібрації, які запускають нервові імпульси, які проходять до мозку через слуховий нерв. Мозок обробляє інформацію і «говорить» нам, що ми чуємо.
• Вухо також є органом, який відповідає за почуття рівноваги, тобто здатність відчувати і підтримувати відповідне положення тіла. Вуха посилають імпульси на положення голови до мозку, який надсилає повідомлення скелетним м'язам через периферичну нервову систему. М'язи реагують скороченням, щоб підтримувати рівновагу.
• Смак і запах - це обидві здатності відчувати хімічні речовини. Смакові рецептори в смакових рецепторах на мові відчувають хімічні речовини в їжі і нюхові рецептори в носових ходах відчувають хімічні речовини в повітрі. Нюх значно сприяє відчуттю смаку.
• Психоактивні препарати - це речовини, які змінюють функцію мозку і призводять до змін настрою, мислення, сприйняття та/або поведінки. Вони включають ліки, що відпускаються за рецептом, такі як опіоїдні знеболюючі засоби, правові речовини, такі як нікотин і алкоголь, і незаконні наркотики, такі як ЛСД і героїн.
• Психоактивні препарати поділяються на різні класи відповідно до їх фармакологічної дії. Вони включають стимулятори, депресанти, анксіолітики, ейфоріанти, галюциногени та емпатогени. Багато психоактивні препарати мають кілька ефектів, тому вони можуть бути розміщені в більш ніж одному класі.
• Психоактивні препарати, як правило, виробляють свої ефекти, впливаючи на хімію мозку. Як правило, вони діють або як агоністи, які посилюють активність певних нейромедіаторів; або як антагоністи, які знижують активність певних нейромедіаторів.
• Психоактивні препарати використовуються в різних цілях, включаючи медичні, ритуальні та рекреаційні цілі.
• Зловживання психоактивними наркотиками може призвести до наркоманії, яка є компульсивним вживанням наркотиків, незважаючи на негативні наслідки. Постійне застосування препарату, що викликає звикання, може спричинити фізичну або психологічну залежність від препарату. Реабілітація зазвичай включає психотерапію, а іноді і тимчасове використання інших психоактивних препаратів.

Крім нервової системи, існує ще одна система організму, яка важлива для координації та регулювання безлічі різних функцій — ендокринна система. Про ендокринну систему ви дізнаєтеся в наступному розділі.

Розділ Резюме Огляд

1. Уявіть, що ви вирішили зробити рух. Щоб виконати це рішення, нейрон у корі головного мозку вашого мозку (нейрон А) запускає нервовий імпульс, який надсилається до нейрона у вашому спинному мозку (нейрон B). Нейрон В потім посилає сигнал м'язовій клітині, змушуючи її скорочуватися, що призводить до руху. Дайте відповідь на наступні питання про цей шлях.
   1. У якій частині мозку знаходиться нейрон А - мозочок, головний мозок або стовбур мозку? Поясніть, як ви знаєте.
   2. Клітинне тіло нейрона А розташоване в частці мозку, який бере участь в абстрактній думці, вирішенні проблем і плануванні. Що це за частка?
   3. Частина нейрона А рухається аж до спинного мозку, щоб зустріти нейрон Б. Яка частина нейрона А рухається до спинного мозку?
   4. Нейрон А утворює хімічний синапс з нейроном В спинному мозку. Як передається сигнал від нейрона А до нейрона В?
   5. Чи є нейрон А в центральній нервовій системі (ЦНС) або периферичній нервовій системі (ПНС)?
   6. Аксон нейрона В рухається в нерві до клітини скелетних м'язів. Нервова частина ЦНС або ПНС? Це аферентний нерв або еферентний нерв?
   7. Яка частина ПНС бере участь у цьому шляху — вегетативна нервова система або соматична нервова система? Поясніть свою відповідь.
2. Які відмінності між рецептором нейромедіатора і сенсорним рецептором?
3. Яка частина постсинаптичного нейрона зазвичай отримує сигнали від пресинаптичного нейрона?
   1. Термінал аксона
   2. вузли Ранв'є
   3. Дендрити
   4. Клітинне тіло
4. Правда чи брехня. Гліальні клітини виробляють потенціали дії.
5. Правда чи брехня. Спинний мозок складається тільки з білої речовини.
6. Правда чи брехня. Аксони можуть мати довжину більше метра у дорослих людей.
7. Якщо у людини стався інсульт і в результаті виникли проблеми з правильним використанням мови, яка півкуля їх мозку, швидше за все, було пошкоджено? Поясніть свою відповідь.
8. Права частина мозку, як правило, контролює, яка сторона тіла?
   1. права сторона
   2. ліва сторона
   3. голова область
   4. області тулуба і ніг
9. Електричні градієнти відповідають за потенціал спокою та потенціал дії нейронів. Дайте відповідь на наступні питання про електричні характеристики нейронів.
   1. Визначте, що таке електричний градієнт, у контексті комірки.
   2. Що відповідає за збереження електричного градієнта, що призводить до потенціалу спокою?
   3. Порівняйте та порівняйте потенціал спокою та потенціал дії.
   4. Де вздовж мієлінізованого аксона виникає потенціал дії? Чому це відбувається тут?
10. Що означає, що потенціал дії є «все-або-ні»?
11. Від чого залежить, чи має нейромедіатор збудливу або гальмівну дію? Виберіть найкращу відповідь.
    1. Сам нейромедіатор
    2. Специфічний рецептор для нейромедіатора на постсинаптичній клітині
    3. Кількість синаптичних бульбашок в терміналі аксона
    4. Будь то сенсорний нейрон або руховий нейрон
12. Порівняйте і контрастуйте клітини Шванна і олігодендроцити.
13. Правда чи брехня. Мозочок становить більшу частину мозку і ділиться на чотири частки.
14. Правда чи брехня. Гіпоталамус є частиною мозку.
15. Яка частка мозку обробляє сенсорну інформацію?
    1. тім'яної
    2. потилична
    3. Равлик
    4. Скроневі
16. Інформація про звуки в основному посилається на яку частку мозку?
    1. тім'яної
    2. потилична
    3. Равлик
    4. Скроневі
17. Палички і шишки в сітківці - це:
    1. механорецептори
    2. Ноцицептори
    3. Фоторецептори
    4. Хеморецептори
18. Для почуттів нюху та слуху назвіть відповідні сенсорні рецепторні клітини, який тип рецепторних клітин вони є та які подразники вони виявляють.
19. Правда чи брехня. Сенсорна інформація, така як запах, смак і звук, переноситься в ЦНС черепно-мозковими нервами.
20. Правда чи брехня. Парасимпатична нервова система - це відділ центральної нервової системи.

Атрибуції

1. Характеристика AD Національним інститутом старіння, Національними інститутами охорони здоров'я; суспільне надбання через Wikimedia Commons
2. Хвороба Альцгеймера, поширюється через мозок Національним інститутом старіння, Національними інститутами охорони здоров'я; суспільне надбання через Flickr.com
3. Текст адаптований з біології людини CK-12 ліцензований CC BY-NC 3.0