Układ nerwowy

Układ nerwowy – Co powinniśmy wiedzieć.

Osoba po urazie kręgosłupa z powikłaniami w postaci porażeń lub niedowładów, powinna choćby w zarysie znać anatomię i funkcję rdzenia kręgowego. Pozwoli to na świadome i skuteczne współdziałanie z lekarzem i fizjoterapeutą. Sprawi, że proces leczenia będzie bardziej efektywny. Poznanie pojęć i kryjących się pod nimi możliwości wynikających z kompensacji, plastyczności, reaktywacji oraz remienilizacji i regeneracji (neurogenezy) ośrodkowego układu nerwowego, mogłoby przyczynić się do pełniejszego i adekwatnego do stanu zdrowia, uzyskania sprawności i samodzielności. Niektóre z tych zagadnień mają jeszcze charakter czysto naukowy, jednak wspólne dążenie do osiągnięcia jak najlepszych wyników leczenia i usprawniania powinno nas wzajemnie motywować i inspirować.

W podziale topograficznym układ nerwowy dzieli się na:

  • ośrodkowy, do którego zalicza się mózgowie (mózg, pień mózgu, móżdżek) i rdzeń kręgowy oraz
  • obwodowy tworzony przez nerwy czaszkowe i rdzeniowe.

Granicą pomiędzy rdzeniem kręgowym a mózgowiem jest płaszczyzna przeprowadzona bezpośrednio pod potylicą a pierwszymi korzeniami nerwów szyjnych.

Rdzeń ma kształt spłaszczonego w osi przednio-tylnej cylindrycznego słupa o długości 45 cm u mężczyzn i 43-44 cm u kobiet. Znajduje się on w kanale kręgowym, gdzie jest otoczony trzema oponami mózgowo-rdzeniowymi. Bezpośrednio otacza go opona miękka, następnie opona pośrednia – pajęczynówka oraz wyściełająca kanał kręgowy – opona twarda. Przestrzeń pomiędzy oponą miękką i pajęczynówką wypełnia płyn mózgowo-rdzeniowy.

Podobnie jak w kręgosłupie, w rdzeniu wyróżnia się część szyjną, piersiową oraz utworzone z nici końcowych rdzenia, zwanych ogonem końskim, części lędźwiową, krzyżową oraz guziczną.

W miejscach, w których odchodzą od rdzenia korzenie unerwiają- ce kończyny, tworzą się wrzecionowate zgrubienia – szyjne na granicy przejścia szyjno-piersiowego (C7 – Th1) – zasilające kończyny górne, oraz lędźwiowo-krzyżowe na przejściu części piersiowej w część lędźwiową – unerwiające kończyny dolne.

Na wysokości pierwszych kręgów lędźwiowych (L1 – L2) rdzeń kręgowy zwęża się tworząc stożek rdzeniowy. Poniżej, tj. na poziomie drugiego i czwartego kręgu lędźwiowego znajduje się przestrzeń podpajęczynówkowa, z której przez punkcję podoponową można w sposób bezpieczny pobrać do badania płyn mózgowo-rdzeniowy.

Z pewnym uproszczeniem można przyjąć, że przebieg korzeni nerwowych wskazuje na segmentarną budowę rdzenia, świadczą o tym wychodzące z niego otworami międzykręgowymi korzenie:

  • 8 par nerwów szyjnych (pierwsza para przechodzi między pod- stawą czaszki a kręgiem szczytowym)
  • 12 par nerwów piersiowych
  • 5 par nerwów lędźwiowych
  • 5 par nerwów krzyżowych
  • od 1 do 3 par nerwów guzicznych.

Wstępowanie rdzenia

Do 3-go miesiąca życia zarodkowego rdzeń kręgowy wypełnia całą długość kanału rdzeniowego. Nierównomierny wzrost rdzenia i kręgosłupa, który dzięki tkance kostnej rośnie szybciej, powoduje prze- sunięcie w dół otworów międzykręgowych w stosunku do odpowiadających im korzeni nerwowych. Jest to rzekome wstępowanie rdzenia kręgowego, które wyjaśnia, dlaczego korzenie lędźwiowe i krzyżowe są najdłuższe.

W wieku starszym, kiedy dochodzi do zmian przeciążeniowych kręgosłupa i spłaszczenia krążków międzykręgowych, następuje zstępowania rdzenia, który może osiągnąć poziom czwartego kręgu lędźwiowego (L4).

Płyn mózgowo-rdzeniowy stanowi dodatkową ochronę ośrodkowego układu nerwowego (oun). Jest on ultrafiltratem osocza krwi oraz produktem splotów naczyniówkowych w komorach mózgu i zawiera małe ilości komórek 1-5 na mm3, głównie limfocytów i monocytów oraz białko. Najwięcej odnajduje się w nim Na, Cl, Mg a mniej K, Ca i glukozy. Poza funkcją amortyzacji, umożliwia odżywianie układu nerwowego i usuwa produkty metabolizmu neuronalnego.

Ponieważ mózgowie i rdzeń w niewielkim stopniu mogą zmieniać swoją objętość, zawartość płynu mózgowo-rdzeniowego oraz krwi wewnątrzczaszkowej musi być utrzymana na stałym poziomie. Objętość każdego z tych trzech składników może wzrastać jedynie kosztem pozostałych.

Nasz oddech i krążenie krwi ma wpływ na ciśnienie śródczaszkowe i powoduje przemieszczanie się płynu mózgowo-rdzeniowego. Wraz ze wzrostem tętna oraz częstotliwości oddechów zmienia się rytm jego przepływu. Właściwość ta stała się podstawą niektórych metod terapeutycznych np. cranialno-sakralnej.

By zrozumieć czynności rdzenia kręgowego niezbędne jest przy- pomnienie jego mikrostruktury i współzależności układów: neuronalnego, glejowego i naczyniowego.

Neuron (komórka nerwowa) stanowi podstawową jednostkę strukturalną i czynnościową oun, posiadającą zdolność reagowania impulsem na pobudzenie oraz przewodzenia tego stanu na inne neurony za pośrednictwem synaps i uwalnianych w nich neurotransmiterów: acetylo- cholina, dopamina, adrenalina, GABA, histamina, serotonina, i wiele innych. Neuron, podobnie jak inne komórki naszego ciała składa się z jądra, jego otoczenia – perikarion, mitochondriów oraz wypustek w postaci dendrytów – przyjmujących sygnały i przekazującego sygnał na zewnątrz komórki – aksonu. Komórki nerwowe tworzą sieci i skupiska o charakterze pól lub jąder. Obecnie obowiązująca teoria neuronalna mówi, że stanowią one odrębne elementy strukturalne i funkcjonalne i choć stykają się ze sobą to nie ma między nimi bezpośredniej łączności.

Egzystencja neuronów i ich współdziałanie nie byłyby możliwe, gdyby nie otaczające je tzw. komórki podporowe (glejowe i komórki Schwanna). Nie przekazują one impulsów nerwowych, tak jak to czynią neurony za pośrednictwem aksonów. Biorą jednak udział w syntezie nie- których neurotransmiterów oraz w procesach związanych z ich wydziela- niem i wychwytywaniem. A także, co jest niezwykle istotne przy urazach tkanki nerwowej tworzą osłonki mielinowe aksonów, które w wyniku jej uszkodzenia nie funkcjonują.

Komórki glejowe uczestniczą również w odżywianiu neuronów oraz pełnią funkcje obronne np. przez współtworzenie bariery „krew- mózg”, mającej zabezpieczyć układ nerwowy przed szkodliwymi czynni- kami. Tylny płat przysadki mózgowej oraz okolica splotu naczyniówkowe- go, produkującego płyn mózgowo-rdzeniowy, pozbawione są tej bariery.

Budowa rdzenia

W strukturze rdzenia kręgowego można wyróżnić istotę białą i szarą. W pierwszej z nich nie występują neurony (ciała komórkowe) – składa się ona z aksonów oraz oligodendrocytów odpowiedzialnych m.in. za tworzenie osłonek mielinowych, od których pochodzi białe zabarwienie tej części rdzenia.

W istocie białej biegną szlaki i drogi łączące rdzeń kręgowy z mózgowiem (powrózki przednie, boczne i tylne). Są to szlaki własne rdzenia tworzące połączenia pomiędzy różnymi poziomami rdzenia kręgowego oraz szlaki długie wstępujące (aferentne) – łączące rdzeń kręgowy z mózgowiem i zstępujące (eferentne) – przesyłające impulsy w przeciwnym kierunku.

Na poprzecznym przekroju istota szara przypomina swoim kształtem „motyla”, otoczonego z zewnątrz białą częścią rdzenia. Wyróżnia się w niej neurony eferentne w rogach przednich – wypustki do korzeni brzusznych, neurony sznurowe – tworzące zgrubienia komórek z wypust- kami szlaków rdzeniowo-móżdżkowych oraz neurony wstawkowe (kojarzeniowe) – stanowiące 90% wszystkich neuronów rdzenia.

Zadanie neuronów wstawkowych polega na przekazywaniu im- pulsów pomiędzy drogami wstępującymi i zstępującymi na tym samym poziomie rdzenia lub na łączeniu sąsiednich odcinków po tej samej lub przeciwnej jego stronie. Umożliwia to aktywowanie neuronów śródodcinkowych i międzyodcinkowych rdzenia. Pełnią one bardzo ważną rolę w odruchach rdzeniowych nie tylko motorycznych np. mięśniowych, okostnowych ale również autonomicznych. Liczba i rozmieszczenie neuronów w istocie szarej i aksonów w białej, zmienia się w zależności od poziomu rdzenia kręgowego. W istocie szarej neurony tworzą rogi przednie i tylne, a w części piersiowej, lędźwiowej i krzyżowej (S2-S4) występują również rogi boczne, zawierające rdzeniowe ośrodki układu autonomicznego. Włókna ruchowe opuszczają rdzeń korzeniami przed- nimi. Tą samą drogą biegną włókna układu autonomicznego. Natomiast włókna czuciowe (aferentne) odbierają bodźce z części obwodowej układu nerwowego i wnikają do rdzenia tylnymi korzeniami.

Unaczynienie rdzenia

Najintensywniejsza przemiana materii i bardzo duża wrażliwość oun na niedotlenienie, uzasadniają bogate unaczynienie mózgowia i rdzenia.

Zatrzymanie krążenia mózgowego na 10s powoduje utratę świadomości. Przez średniej wielkości mózg przepływa 3/4 l krwi/min., co wynosi ok. 20% pojemności minutowej serca. Mózg jest narządem, który niezależnie od rodzaju naszej aktywności otrzymuje zawsze odpowiednią ilość krwi, zabezpieczającej jego metabolizm. W czasie intensywnego wysiłku, bogato ukrwione mięśnie wymagają zmiany jej dystrybucji i dochodzi do zmniejszenia napływu krwi do narządów wewnętrznych. Jednak systematyczne ćwiczenia wymagające wzmożonych przemian tlenowych poprawiają ukrwienie oun.

Zjawisko to ma bardzo duże znaczenie w profilaktyce zmian inwolucyjnych i warunkuje poprawę funkcjonowania układu nerwowego w procesie reedukacji (neurorehabilitacji).

Prawidłowa funkcja mózgowia i rdzenia

zależy od złożonych mechanizmów biochemicznych, wpływających na środowisko otaczające komórki nerwowe. Przepływ związków chemicznych pomiędzy krwią, płynem mózgowo- rdzeniowym, komórkami glejowymi i neuronami odbywa się jednak z dużym ograniczeniem. Niektóre substancje w ogóle nie przechodzą przez naczynia krwionośne mózgu i rdzenia, inne przedostają się bardzo wolno. Natrafiają one na dwie bariery: krew – mózg oraz krew – płyn mózgowo-rdzeniowy. Przenikanie substancji odbywa się na poziomie komórkowym oraz przestrzeni międzykomórkowej. Znajomość przepuszczalności tych barier jest bardzo ważna przy stosowaniu poszczególnych leków.

Unaczynienie tętnicze rdzenia kręgowego pochodzi od tętnic kręgowych oraz tętnic segmentowych tj. tętnic międzykręgowych tylnych oraz tętnic lędźwiowych. Tętnice kręgowe dają początek tętnicom rdzeniowym przednim i tylnym, a każda z nich dzieli się na prawą i lewą. Podobny przebieg do tętnic mają żyły rdzenia kręgowego. Z drobnych naczyń powstają: żyła rdzeniowa przednia i żyły rdzeniowe tylne.

W jamie nadtwardówkowej powstaje splot żylny kręgowy wewnętrzny tylny i przedni, a na zewnątrz kanału kręgowego odpowiednio: sploty żylne kręgowe zewnętrzne przedni i tylny. Warto zwrócić uwagę, że żyły rdzenia nie mają zastawek. Utrudniony odpływ krwi z tych naczyń może powodować obrzęk rdzenia, a następnie porażenia, jest to bardzo ważny mechanizm, który musi być brany pod uwagę w planowaniu i przebiegu pionizacji pacjenta. Jednak mimo dużej wrażliwości na niedomogi troficzne i zaburzenia metaboliczne rdzeń kręgowy posiada pewną niezależność ukrwienia. Zachowuje je nawet przy niedokrwieniu mózgu, czego dowodem są istniejące odruchy rdzeniowe przy braku przepływu krwi przez mózg.

Organizacja układu nerwowego

Układ nerwowy wspólnie z układem dokrewnym (hormonalnym) kontroluje czynności narządów ciała. Odbywa się to za pomocą impulsów przekazywanych przez włókna nerwowe do mięśni, gruczołów, naczyń krwionośnych.

W podziale czynnościowym wyróżniamy:

  • somatyczny układ nerwowy zapewniający świadomą percepcję, integrację i motorykę tj. ruchy dowolne i mimowolne. Aktywność ruchowa i kontrola postawy ciała odbywa się z pomocą ukł. piramidowego, kierującego wykonywaniem ruchów świadomych oraz pozapiramidowe- go, który wraz z móżdżkiem i zmysłem równowagi zapewnia właściwe napięcie mięśniowe oraz ruchy zautomatyzowane.
  • autonomiczny układ nerwowy (wegetatywny) jest odpowiedzialny za stałość środowiska wewnętrznego (homeostazę). Zawiaduje on m.in. mięśniami gładkimi, gruczołami, naczyniami krwionośnymi. Dzieli on się na części : współczulną (sympatyczną), przywspółczulną (parasympatyczną) oraz na niezależną od nich, odpowiedzialną za tzw. krótkie odruchy w narządach wewnętrznych część enteryczną. Bodźców czuciowych z narządów wewnętrznych dostarcza cześć czuciowa aferentna, biorąca udział w odruchach trzewno-trzewnych oraz trzewno- somatycznych.

Istotą czynności układu nerwowego jest wysyłanie, przewodzenie i odbiór bodźców (impulsów) nie tylko ruchowych i czuciowych ale również z układu autonomicznego. W tym ostatnim przypadku, podstawową jednostką czynnościową tego układu jest odruch, nazywany autonomicznym lub trzewnym, pobudzający efektor narządu wewnętrznego.

Współdziałanie trzewno-somatyczne wskazuje na bardzo ważną rolę ośrodkowego układu nerwowego – funkcję integracyjną. Wyraźna zależność pomiędzy układem somatycznym i wegetatywnym uwidacznia się np. podczas emocji, nawet gdy nasze zachowanie na to nie wskazuje. Do niedawna sądzono, że układ autonomiczny działa niezależnie od naszej woli, jednak trening jogi, autogenna relaksacja czy trening neurobiofeetback ukazują naszą zdolność do „dowolnego” wpływania na czynność narządów wewnętrznych. Na tej drodze możliwe jest oddziały- wanie na serce, jelita, naczynia krwionośne i napięcie mięśniowe, bardzo często zaburzone po urazie rdzenia kręgowego.

Zawiadywanie układu autonomicznego narządami wewnętrznymi odbywa się za pomocą impulsów biegnących z oun przez neuron przedzwojowy, którego ciało komórkowe znajduje się w pniu mózgowym lub w rogach bocznych rdzenia kręgowego, a następnie neuron pozazwojowy i efektor w narządzie wewnętrznym.

Jedna z jego głównych składowych – układ współczulny, zlokalizowany w części piersiowej i górnej lędźwiowej odpowiedzialny jest m.in. za skurcz naczyń krwionośnych, wydzielanie potu oraz odruch włosoruchowy – „gęsią skórkę”. Jego uszkodzenie w wyniku urazu rdzenia kręgowego powoduje zaburzenia tych mechanizmów np. wzmaga pocenie się w określonych miejscach ciała lub obniża ciśnienie krwi w kończynach porażonych. Brak komunikacji pomiędzy rdzeniem przedłużonym, a komórkami współczulnymi rdzenia nasila tę hipotonię w zależności od wysokości urazu. Spadek ciśnienia krwi największy jest w szyjnych uszkodzeniach rdzenia, a mniejszy w uszkodzeniach lędźwiowych.

W okresie normalizacji odruchów „autonomicznych” (co może trwać ok. 2 lat od urazu), komórki współczulne rdzenia poniżej uszkodzenia, niezależnie od ośrodków wyższych wznawiają czynność – ciśnienie krwi podnosi się. Natomiast widoczne podczas pionizacji lub długiego siedzenia zasinienie i wychłodzenie kończyn jest następstwem niedomogi krążenia żylnego, pozbawionego kontroli układu autonomicznego oraz wspomagających jego pracę, czynnych skurczów mięśni.

U osób po urazach kręgosłupa z powikłaniami neurologicznymi w postaci rozległych zaburzeń czucia temperatury (ciepła i zimna) oraz z dysfunkcją odruchów naczynioruchowych, stosunkowo szybko dochodzi do wychłodzenia organizmu. Przyczyną jest uszkodzenie odruchów obronnych m.in. w postaci zwężenia naczyń wywołanego zimnem. Jest to jeden z argumentów przemawiających za nieustannym dbaniem o odpowiedni ubiór i właściwą ciepłotę całego ciała. Brak równowagi funkcjonalnej układu autonomicznego prowadzący do przewagi jednej z jego składowych (układu współczulnego lub przywspółczulnego) może być przyczyną uczucia dreszczy, zimna lub gorąca (wychłodzenia i prze- grzania).

Czucie

Złożony ze 100 bilionów neuronów połączonych z 1 trylionem komórek glejowych układ nerwowy, otrzymuje miliony bitów informacji z różnych receptorów. Integruje je i stosownie reaguje wprowadzając zmiany w czynnościach poszczególnych narządów. Dzieje się to zarówno w zakresie naszej świadomości, jak i poza nią.

Większość bodźców czuciowych pochodzi z receptorów znajdujących się w skórze, mięśniach i narządach wewnętrznych oraz ze zmysłów – oka, ucha, receptorów powonienia i smaku. Informacje te zdążają włók- nami czuciowymi (aferentnymi) do zwojów rdzeniowych lub czaszkowych, a następnie korzeniami tylnymi do rdzenia kręgowego, pnia mózgu, móżdżku i kory mózgowej.

Każdy receptor jest najsilniej pobudzany przez jeden, swoisty dla niego rodzaj energii. Tak więc receptory słuchu przez fale akustyczne, proprioceptory mięśni przez zmianę napięcia i długości mięśnia, a światło najsilniej pobudza receptory siatkówki.

Każde włókno czuciowe przewodzi impulsację tylko z jednego rodzaju receptorów. Między innymi stąd wynikają selektywne zaburzenia czucia po urazach rdzenia kręgowego. To zróżnicowanie pozwala określić stopień i miejsce uszkodzenia dróg nerwowych oraz umożliwia wskazanie, z jakim zespołem uszkodzenia rdzenia mamy do czynienia.

Dlatego istotna jest nie tylko rozległość i umiejscowienie ubytków czucia, ale również jego rodzaj. Może to być utrata lub zaburzenie czucia powierzchownego (dotyku o różnym nasileniu), zaburzenie czucia głębokiego (ułożenia, ruchu, wibracji), czucia bólu (ostry, tępy, trzewny, projekcyjny, odniesiony, promieniujący, opasujący, bóle pończosznicze itd.)

Odruch

Przejawem funkcjonowania układu nerwowego jest odbieranie i adekwatne reagowanie na bodźce, co zostało nazwane czynnością odruchową.

Odruch (reflex) jest to zatem odpowiedź efektora np. mięśnia na bodziec, który za pośrednictwem dróg nerwowych dotarł do niego z receptora. Przekaz tego rodzaju informacji może zachodzić dzięki drogom łączącym określone receptory z odpowiednimi efektorami. W odruchach rdzeniowych te wrodzone połączenia wykorzystują dwa lub wiele neuronów, a co za tym idzie jedną lub wiele synaps. Stąd nazywane są mono- lub polisynaptycznymi, a ze względu na swoją bezkompromisowość – bezwarunkowymi.

Odruch wywołany bodźcem działającym na skórę przebiega od receptora skórnego drogami czuciowymi do zwojów rdzeniowych, a następnie do istoty szarej rdzenia, gdzie za pośrednictwem neuronów przekaźnikowych zostają pobudzane drogi ruchowe w rogach przednich rdzenia, a stąd aktywowany jest efektor. Jest to przykład polisynaptycznej odpowiedzi na bodziec, opisanej jako odruch zginania, w którym po zadziałaniu bodźca na podeszwę stopy kończyna dolna zgina się odruchowo unikając drażnienia (bólu). Podobny przebieg mają inne odruchy rdzeniowe: okostnowy i ścięgnowy, wywoływane drażnieniem swoistych receptorów.

Skupienia neuronów w oun tworzą tzw. ośrodki nerwowe zawiadujące określoną funkcją. W naszym rozwoju ontogenetycznym powstają również połączenia pomiędzy tymi ośrodkami. Umożliwia to zaistnienie odruchu nabytego, nazwanego warunkowym.

Uzależniony jest on od zespołu bodźców tj. odpowiednich okoliczności tworzących i aktywujących odruch lub też hamujących go. Ta możliwa zmienność reakcji oraz udział wyższych ośrodków nerwowych odróżnia odruch warunkowy od bezwarunkowego, który daje zawsze tę samą odpowiedź na ten sam bodziec.

Neurony ruchowe w rogach przednich rdzenia odbierają impulsy nerwowe z neuronów czuciowych zwojów rdzeniowych, neuronów pośredniczących w istocie szarej rdzenia oraz neuronów wyższych pięter oun. O ile pobudzenie dróg ruchowych wywołane bodźcem z dróg czuciowych odbywa się zawsze przez synapsy pobudzające, to neurony pośredniczące oraz wyższe ośrodki nerwowe mogą wysyłać impulsy zarówno pobudzające, jak i hamujące aktywność neuronów. Odpowiedź mięśnia jest zatem wypadkową działania dwóch rodzajów synaps.

W uszkodzeniach rdzenia kręgowego bardzo często mamy do czynienia ze wzmożonym napięciem mięśniowym – spastycznością. Jest ona spowodowana uszkodzeniem dróg łączących ośrodki rdzeniowe z wyższymi piętrami oun. Brak kontroli mózgowia nad rdzeniem pozbawia nas wpływu na koordynację wewnątrz mięśniową i jednocześnie przyczynia się do wzmożenia odruchów, czyli hiperrefleksji (przewaga impulsacji pobudzającej).

W czasie skurczu mięśnia lub grupy mięśniowej wykonującej określony ruch (agonistów), dochodzi do pobudzenia ośrodka ruchowego odpowiedzialnego za ich pracę i jednocześnie do hamowania ośrodków kontrolujących mięśnie antagonistyczne. Ta koordynacja między- mięśniowa nie tylko zapobiega napięciu mięśni przeciwnie działających, ale jednocześnie zapewnia płynność ruchu.

Wykonywanie złożonych czynności ruchowych wymaga koordynacji i współpracy czasami odległych grup mięśniowych. Jest to szczególnie widoczne przy pokonywaniu dużych obciążeń lub podczas nauki ruchów precyzyjnych, kiedy niezbędna jest stabilizacja odpowiednich stawów, nie biorących bezpośredniego udziału w ruchu. Wspomaganie agonistów przez mięśnie stabilizujące, niezaangażowane bezpośrednio w ruch, stanowi przejaw integracji i koordynacji funkcji ruchowych, szczególnie ważnych w usprawnianiu osób po urazie rdzenia kręgowego.

Przez dobór odpowiedniego ćwiczenia, pozycji wyjściowej, zakresu ruchu, obciążenia itp. można uzyskać napięcie mięśni „pozornie” porażonych, wspomagających wykonanie ruchu w ramach synergizmu. Zjawisko to jest jednym z wielu przykładów torowania impulsacji z wykorzystaniem odruchów nerwowych.