nervesystemet

Anatomisk inddeles nervesystemet i to dele:

• centralnervesystemet
• det perifere nervesystem

Centralnervesystemet omfatter hjernen og rygmarven. Det perifere nervesystem omfatter spinalnerverne, der løber ud fra rygmarven, og hjernenerverne, der løber ud fra hjernen, samt nervecellerne i tarmsystemet. Nervecellerne i tarmsystemet kaldes det enteriske nervesystem.

Funktionelt inddeles nervesystemet ligeledes i to dele

• det somatiske nervesystem
• det autonome nervesystem

Det somatiske nervesystem er under viljens kontrol, mens det autonome nervesystem ikke er viljestyret. Det somatiske nervesystem styrer aktiviteten i skeletmuskulaturen, som er de viljesstyrede muskler. Det autonome nervesystem styrer aktiviteten i de indre organer. Der er mange koblinger mellem systemerne, og nervesystemet fungerer som en kompleks enhed.

Nerveceller varierer meget i størrelse og form. En nervecelle består af cellelegemet, som også kaldes soma. En nervecelle har et varierende antal udløbere, som danner forbindelser mellem forskellige nerveceller og tillader kommunikation gennem nerveimpulser.

Der findes to typer af udløbere: dendritter og axoner. Dendritterne modtager hovedsageligt indkommende signaler fra andre nerveceller, mens axonerne og deres forgreninger formidler nervecellens signaler videre til andre nerveceller i nervesystemet. Nervecellerne er dermed vigtige knudepunkter for bearbejdning og videre udsending af signaler. Forgreningsmønsteret af udløberne varierer meget mellem forskellige nerveceller. Nerveceller, der har samme funktion, har gennemgående samme forgreningsmønster.

Nervesignaler kan formidles hurtigt i de tilfælde, hvor det er vigtigt. Mere forgrenede og langsommere axoner muliggør signalformidling af mindre presserende oplysninger over mange kanaler samtidig. På den måde kan flere oplysninger formidles på bekostning af langsommere signaloverførsel. Nerveimpulser er kortvarige, så nye signaler kan sendes med korte intervaller. På den måde bliver frekvenskodning en vigtig faktor i formidlingen af oplysningerne. Frekvenskodning handler om hyppigheden af signaler i en bestemt nervefiber.

Hastigheden som nerveimpulsen bevæger sig med afhænger af to faktorer: axonets diameter og axonets myelinering. Axoner med en større diameter leder impulser hurtigere end axoner med en mindre diameter.

Nogle axoner er omgivet af et fedtholdige skeder, myelinskeder, som dannes af Schwann-celler. De omskeder axonet i regelmæssige intervaller, afbrudt af små mellemrum uden myelin. Aktionspotentialet kan "springe" fra mellemrum til mellemrum, hvilket muliggør hurtigere ledningshastighed gennem myelinerede axoner. Myelinerede axoner kan lede nerveimpulser med en hastighed på op til 100 meter pr. sekund, mens umyelinerede axoner leder impulser med en hastighed på nogle få meter pr. sekund. Skade på myelinskeden kan medføre at nerveimpulserne ledes dårligere eller helt ophører, som fx ved multipel sklerose.

Hver enkel nerveimpuls har samme styrke, uafhængigt af den distance, som den ledes over, og signalerne forplantes helt ud til alle endegrene af axonerne.

I synapsen findes både en afsender og en modtager af nerveimpulser. Den celle, som afsender impulsen betegnes den præsynaptiske nervecelle. Den celle, der modtager impulsen kaldes den postsynaptiske nervecelle. I axongrenenes ender er små vesikler, som indeholder bestemte neurotransmittere. Når en nerveimpuls når frem til axonenden, frigøres neurotransmitter fra den præsynaptiske nervecelle til synapsespalten. Neurotransmitteren bindes til specielle receptorer på den postsynaptiske nervecelle, der modtager signalet. På denne måde overføres nervesignaler fra den præsynaptiske nervecelle til den postsynaptiske nervecelle.

Når neurotransmitteren bindes til receptorerne, åbnes ionkanaler i den postsynaptiske celles cellemembran. Strømmen af ioner gennem ionkanalerne fører til en ændring i membranpotentialet som følge af forandringen i koncentrationen af ioner på indersiden og ydersiden af cellemembranen. Når membranpotentialet ændres, kan der opstå en nerveimpuls, der kan ledes videre til næste nervecelle. Signaloverførsel over synapsen sker meget hurtigt og er som regel gennemført i løbet af brøkdele af et sekund.

Aktivering af en nervecelle sker, når bindingen af neurotransmittere til receptorer på den postsynaptiske nervecelles overflade og derved åbner ionkanaler, som tillader Na⁺-ioner at strømme ind i cellen. Der sker en depolarisering af membranpotentialet, som hvis det når tærskelværdien, kan udøse en nerveimpuls.

Hæmning af nerveceller sker, når bindingen af neurotransmittere til receptorer på den postsynaptiske nervecelles overflade medfører indstrømning af Cl^--ioner ind i cellen eller at K⁺-ioner strømmer ud af cellen. Der sker en hyperpolarisering af membranpotentialet. Det medfører en hæmmende, inhibitorisk effekt.

Kendskabet til de forskellige neurotransmittere og deres receptorer har stor praktisk interesse. Indsigt i disse stoffers kemiske egenskaber har gjort det muligt at fremstille lægemidler, der har aktiverende eller hæmmende effekter i forskellige dele af nervesystemet.

Efter fødslen forandres nervesystemet fortsat som følge af påvirkninger fra og interaktion med omgivelserne. Påvirkningerne er vigtige for den videre udvikling af nervesystemet. Eksempler på erfaringsbaserede forandringer i nervesystemet ses bl.a. hos børn, der har defekt syn pga. linsefordunklinger i øjnene. Hvis linsedefekterne først repareres i voksenalderen, er de opererede personer stadig funktionelt blinde og gennemgår en langvarig optræning for at lære synsområderne i hjernen, hvad signalerne fra øjnene betyder. Et andet eksempel ses hos små børn, der kan glemme at gå, hvis de ligger ubevægelige i en længere periode, og det kan tage lang tid at reetablere gangfunktionen.

Det tidlige nervesystem er afhængigt af vedvarende interaktion med omgivelserne og kontinuerlig træning for at udvikle sin fulde funktionelle kapacitet. Disse trænings- og oplæringseffekter kaldes ofte for plastiske forandringer i nervesystemet. De er mest dramatiske i barndommen, og det er vist i dyreforsøg, at den slags plastiske forandringer er ledsaget af forandringer i det synaptiske koblingsmønster på mikroniveau i de aktuelle hjerneområder.

Plastiske egenskaber er også til stede i det voksne nervesystem, men ofte i aftagende grad. Vedvarende synaptisk aktivering af nerveceller kan i enkelte områder af hjernen føre til langvarige ændringer i den synaptiske effektivitet i de aktiverede synapser. Den slags forandringer skyldes hovedsageligt biokemiske ændringer. Det kan fx være binding af fosfatgrupper til receptormolekyler eller ændringer i mængden af neurotransmitter, der frigøres i de aktiverede synapser.

I nogle tilfælde er det også påvist, at man kan få aktivitetsafhængige ændringer i mikrokoblingsmønsteret i bestemte nervebaner, bl.a. ved vækst og mangfoldiggørelse af synapser. Det er i dag en almindelig opfattelse, at denne type af vedvarende ændringer i synaptisk effektivitet kan være grundlaget for lærings- og hukommelsesfunktionerne i nervesystemet.

Nogle skader i nervesystemet fører til afbrydelse af lange nervebaner. Den distale del af axonerne, der mister kontakten til deres cellelegeme, vil degenerere i løbet af nogle dage. I det perifere nervesystem kan skadede axoner dog regenere den distale ende og genetablere funktionel kontakt med målorganet, i nogle tilfælde perfekt. I andre tilfælde kan genetableringen forbedres med transplantater af nervesegmenter og plastisk kirurgi.

Afbrudte nervebaner i centralnervesystemet, fx i rygmarven, har dog ikke evnen til at regenerere de distale ender af skadede axoner, og skader på disse fører derfor oftest til permanente funktionelle udfald. Der forskes dog i muligheder for at stimulere regeneration af axoner efter skader på centrale nervebaner.

Manglende vækst af skadede axoner i centralnervesystemet skyldes hovedsageligt tilstedeværelsen af hæmmende proteiner i marvskederne (myelinen), som omgiver axonerne. En mulig fremtidig behandling af den slags skader har derfor som formål at fjerne eller undertrykke disse hæmmende proteiner distalt for skaden.