DROGI CZUCIOWE

Informacje uzyskane ż receptorów czuciowych są przesyłane odpowiednimi nerwami czuciowymi do ośrodkowego układu nerwowego, po drodze ulegając modyfikacji podczas przełączania na kolejne neurony. Uważa się, że w ośrodkowym układzie nerwowym na różnych jego piętrach istnieją mechanizmy zwane bramkowymi, które poddają selekcji wnikające do układu nerwowego bodźce dotykowe, bólowe, zwracające uwagę itp. Celem tych mechanizmów jest pomijanie bodźców zbyt słabych, nieistotnych w danej chwili, a także zmniejszanie siły bodźców groźnych dla funkcjonowania czy też istnienia organizmu (Brania, 1992; Hoffert, 1989). Teoria mechanizmu bramkowego – obecnie szerzej interpretowana – służyła początkowo głównie do wyjaśnienia niektórych zagadnień związanych z percepcją bólu, a mianowicie do wytłumaczenia wyhamowywania bodźców bólowych w miejscu wniknięcia nerwów czuciowych bólowych do ośrodkowego układu nerwowego przez neurony hamulcowe (por. Hoffert, 1989).

Można też dodatkowo wspomnieć o kuriozalnym, wrodzonym zaburzeniu czucia bólu, temperatury i dotyku – tzw. zespole Biemonda. Dzieci z tym zespołem łatwo ulegają różnorodnym uszkodzeniom ciała na skutek tego, że nie uzyskują informacji o istniejących zagrożeniach, np. o bodźcach bólowych, uszkodzeniach ciała, oparzeniach (Dąbska i Traczyńska-Kubin, 1985).

Z wielości różnych receptorów – receptory czucia temperatury (ciepła, zimna), dotyku, bólu, ułożenia – wynika możliwość istnienia różnego rodzaju zaburzeń czucia po uszkodzeniu układu nerwowego. Ponieważ jednak wypustki nerwów czuciowych i ruchowych w nerwach obwodowych przebiegają blisko siebie, dlatego po ich uszkodzeniu zwykle obserwuje się zaburzenie wszystkich rodzajów czucia, a więc bólu, temperatury, dotyku, ułożenia. Występuje też porażenie aksonów nerwów ruchowych, a także upośledzenie czucia sumarycznego – stereognozji. Przez upośledzenie stereognozji (astereognozję) rozumie się nieumiejętność rozpoznawania kształtu przedmiotów na podstawie informacji płynących z ręki; w podobny sposób można stwierdzić upośledzenie rozpoznawania faktury (powierzchni) branych do ręki przedmiotów.

Znajomość dróg czuciowych pozwala na wyodrębnienie różnych rodzajów zaburzeń czucia. Niektóre choroby zaburzające ogólny metabolizm organizmu (cukrzyca, mocznica i inne) mają tę szczególną własność, że upośledzają czucie dystalne rąk i stóp przez dysfunkcję szczególnie długich nerwów czuciowych (jest to tzw. polineuropatyczne zaburzenie czucia), pozostawiając zachowane funkcje krótszych nerwów czuciowych, dlatego nie obserwuje się zaburzeń czucia na tułowiu.

W przypadku uszkodzenia czuciowego nerwu obwodowego kształt zaburzenia czucia na ciele jest zgodny z zakresem zaopatrzenia skóry przez dany nerw. Nerwy czuciowe tuż przed wniknięciem do wnętrza układu nerwowego rozdzielają się i wnikają doń w odpowiednich segmentach – metamerycznie. Ich uszkodzenie w tej okolicy powoduje powstawanie na skórze pasmowatych (metamerycznych) zaburzeń czucia. Pomocna w postawieniu takich rozpoznań zaburzeń czucia może być jedynie szczegółowa znajomość anatomii unerwienia czuciowego skóry.

Wewnątrz ośrodkowego układu nerwowego rdzenia kręgowego i pnia mózgu poszczególne neurony ulegają przełączeniu na kolejne. Ponieważ poszczególne drogi nerwowe czuciowe wewnątrz ośrodkowego układu nerwowego oddzielają się od siebie, powstaje możliwość rozszczepiennego zaburzenia czucia. W związku z tym możliwe jest upośledzenie czucia bólu i temperatury przy zachowanym czuciu dotyku.

Drogi czuciowe zmierzające do kory mózgowej (szlaki rdzeniowo-wzgó-rzowe) ulegają przerwaniu i przełączeniu (na inny neuron) w jądrze brzuszno–bocznym wzgórza wzrokowego. W okolicy wzgórza ulega także przełączeniu część dróg wzrokowych i słuchowych zmierzających do kory mózgowej. Jak dotąd, nie znane jest biologiczne znaczenie tej przerwy, choć istnienie pętli połączeń biegnących z okolic przedruchowych poprzez jądra podkorowe do wzgórza wzrokowego sugeruje jakiś mechanizm wczesnego uzgadniania informacji. Powyżej jąder wzgórza wzrokowego – zmierzając do kory czuciowej -włókna nerwowe przebiegają ponownie blisko siebie, przy czym rozkład ich zbliża się do rozkładu homunkulusa (prawego lub lewego „półczłowieka”), którego kształt można narysować w pierwszorzędowym obszarze kory czuciowej. Do kory czuciowej mózgu docierają włókna nerwowe biegnące odrębnie z każdej ze stron ciała. Włókna z prawej połowy ciała ostatecznie docierają do lewej półkuli mózgu, a z lewej – do prawej półkuli mózgu, dlatego połowicze zaburzenia czucia powstają po stronie ciała przeciwległej do uszkodzonej półkuli.

ZARYS BUDOWY ANATOMICZNEJ UKŁADU NERWOWEGO

Rozwój osobniczy (rozwój ontogenetyczny) układu nerwowego u człowieka, jak i innych narządów, jest do pewnego stopnia powtórzeniem jego rozwoju filogenetycznego. Odbywa się gładko, etapowo i sprowadza do przekształcania tworzących się struktur w twory coraz bardziej złożone i doskonałe.

We wczesnym okresie rozwojowym człowieka daje się wyróżnić u płodu trzy listki rozwojowe: pokrywającą go ektodermę, wypełniającą go mezodermę i tworzącą zaczątki organów wewnętrznych endodermę. Z ektodermy w przyszłości rozwija się układ nerwowy. Rozwój układu nerwowego wiąże się z mnożeniem, etapową migracją grup komórek do określonych okolic, postępującym ich różnicowaniem oraz mielinizacją włókien nerwowych. Proces ten jest precyzyjnie rozłożony w czasie, ma charakter wieloetapowy, a każdy z etapów stanowi bazę dla kolejnego etapu rozwojowego. Zaburzenie każdego etapu procesu rozwojowego układu nerwowego prowadzi do poważnych następstw.

Zaburzenie różnicowania się komórek i pozostawienie ich części na wcześniejszym etapie rozwojowym jest uważane za jedną z przyczyn powstawania procesów nowotworowych. Zaburzenie procesu migracji komórek może powodować zarówno powstawanie procesów nowotworowych, jak i nierozwinięcie się w przyszłości części układu nerwowego.

Brak różnicowania się lub zaburzenie różnicowania się komórek glejowych i naczyń może prowadzić do powstawania odpowiednich nowotworów, tj. gle-jaków i naczyniaków. Przy tym stopień złośliwości nowotworu jest proporcjonalny do niedojrzałości (niezróżnicowania) jego komórek, a tym samym – proporcjonalny do etapu rozwojowego.

Podobnie, im wcześniej zostanie zaburzony okres rozwojowy, tym wady powstającego układu nerwowego są większe. Dramatycznymi przykładami wad rozwojowych może być bezmózgowie, tj. niewykształcenie się mózgu, mniej dramatyczne – brak podziału mózgu na półkule lub brak węchomózgowia (Michałowicz i Ślenzak, 1982). Wśród późnoetapowych, a więc relatywnie łagodnych, zaburzeń rozwojowych wymienia się zespół dysleksji rozwojowej. Dysleksję rozwojową traktuje się jako zaburzenie procesu migracji grupy komórek nerwowych do okolicy ciemieniowej mózgu, co prowadzi do pojawienia się trudności w pisaniu i czytaniu (Galaburda i in., 1985; Leonard i in., 1993).

Zaburzenie procesów migracji, jak i zaburzenie procesów różnicowania się komórek może powstać z różnych przyczyn, np. w wyniku przyjmowania niektórych leków, oddziaływania promieniowania jonizującego, oddziaływania substancji karcinogennych, a wreszcie uwarunkowań genetycznych.

Komórki nerwowe po zakończeniu procesu migracji i różnicowania się tracą (na korzyść specjalizacji) zdolność rozmnażania się. Dlatego po uszkodzeniu układu nerwowego nie następuje odtworzenie zniszczonych komórek nerwowych. Fakt ten wpływa na pesymistyczną ocenę możliwości restytucji zniszczonego układu nerwowego, w wyniku czego wprowadzono pojęcie organiki, czyli strukturalnego uszkodzenia mózgu (Lipowski, 1978). W myśl tego poglądu każde uszkodzenie układu nerwowego niszczy komórki nerwowe. Ponieważ komórki nerwowe nie mogą się mnożyć, tym samym nie mogą zostać odtworzone komórki uszkodzone i dlatego nie może następować poprawa funkcjonowania uszkodzonego układu nerwowego. Okazało się jednak, iż brak możliwości odtworzenia zniszczonych komórek nerwowych nie oznacza (w znacznej części przypadków) braku możliwości odtworzenia ich funkcji.

Znaczną rezerwę plastyczności ośrodkowego układu nerwowego upatruje się w synapsach – systemach receptorów i neurotransmiterów. Ponadto w ośrodkowym układzie nerwowym istnieje też wiele równoległych bądź podobnych systemów funkcjonalnych, które mogą zastąpić funkcje zniszczonej grupy komórek. Ze zjawiskiem odtwarzania funkcji zniszczonych komórek nerwowych wiąże się pojęcie transferu funkcji – rozumianego jako przemieszczenie się funkcji do innych, zwykle sąsiednich, struktur mózgowych. Wyróżnia się transfer śródpłatowy, gdy ma on miejsce wewnątrz danego płata, i analogicznie między-płatowy, a także międzypółkulowy.

Wykładnikiem procesu rozwojowego u człowieka są też procesy mieliniza-cyjne, a więc procesy otaczania włókien nerwowych otoczką mielinową, które stanowią część procesu dojrzewania włókien nerwowych. Z etapów pojawiania się mielinizacji można również wnosić o ważności i roli poszczególnych struktur nerwowych. Natomiast na podstawie równoległości procesów mieliniza-cyjnych i etapów rozwojowych próbowano ustalać związek poszczególnych formacji układu nerwowego z określonymi funkcjami psychicznymi. Nurt ten znalazł swe odbicie m.in. w sformułowaniu koncepcji tzw. pól mielogenetycz-nych w korze mózgowej, a więc pól mózgowych różniących się okresem rozwojowym. Niestety, wobec znacznego stopnia rozbieżności międzyosobniczej, interpretacja takich spostrzeżeń jest trudna.

Proces mielinizacji może też z różnych przyczyn ulegać zaburzeniu. Może występować zjawisko dysmielinizacji, czyli wadliwej mielinizacji włókien nerwowych. Zdarzają się również procesy związane z niszczeniem gotowych już osłonek mielinowych (procesy demielinizacyjne), wśród których znaczące miejsce zajmuje schorzenie zwane stwardnieniem rozsianym.

MOZGOWE SYSTEMY BIOCHEMICZNE

Rozpatrując mózgowe systemy funkcjonalne głównie z uwagi na rodzaj mediatorów, szczególną uwagę zwraca się na systemy dopaminy, noradrenaliny, serotoniny, acetylocholiny, endorfiny i inne.

System dopaminowy rozpoczyna się w strukturach pnia mózgowego, a dokładnie w obszarze nakrywki. Wyróżnia się trzy główne drogi dopaminowe: szlak czarno-prążkowiowy, guzowato-lejkowy i śródmózgowiowy. Receptory dopaminowe błony postsynaptycznej określa się symbolem Dl, presynaptycznej D2; oprócz nich wykryto receptory D3 i D4. Dopamina jest związkiem chemicznym powstającym z aminokwasu tyrozyny; może on pod wpływem odpowiedniego enzymu ulec przekształceniu w inny mediator – w noradrenalinę. Obie te substancje – dopamina i noradrenalina – należą do tzw. katechołoamin. Brak dopaminy powstały na skutek zaburzeń funkcji komórek nerwowych zgrupowanych w substancji czarnej w mózgu jest odpowiedzialny za pojawienie się objawów choroby Parkinsona. Leczenie choroby Parkinsona polega na doustnym podawaniu substancji mogącej ulec przekształceniu w dopaminę. Spotyka się również pogląd akcentujący znaczny, bo trzykrotny wzrost liczby receptorów D2 u osób chorych na schizofrenię, stąd uważa się też, iż leki blokujące receptory D2 są skuteczne w leczeniu schizofrenii (Ganong, 1994, s. 324). W myśl innych poglądów, związku ze schizofrenią należy poszukiwać raczej wśród receptorów D3 i D4. Neuroleptyki stosowane w leczeniu schizofrenii, blokujące receptory dopaminowe, jako skutek uboczny powodują powstawanie objawów parkinsonizmu (Taubes, 1994).

System noradrenergiczny rozpoczyna się w dolnej części pnia mózgu w miejscu sinawym – stąd wychodzą aksony unerwiające korę mózgu, korę móżdżku jądra przykomorowe i podwzgórze. Z miejsca sinawego wychodzi także droga zstępująca do pnia mózgu. Systemowi noradrenergicznemu, wiążącemu się z noradrenaliną i częściowo z adrenaliną, odpowiadają receptory adrenergiczne. Receptory postsynaptyczne określa się symbolami alfa 1, beta 1, presynaptycz-ne alfa 2, beta 2. System noradrenergiczny ma zasadnicze znaczenie w procesach aktywacji, a także w procesach zasypiania.

Noradrenalina reguluje również procesy zapobiegające utracie informacji (za: Mesulam, 1990). Z przewagą występowania systemu noradrenergicznego w prawej półkuli mózgu mogą się wiązać funkcje przestrzenne (Derryberry i Tucker, 1992). Zwraca się też uwagę na to, iż preparaty powodujące wzrost poziomu adrenaliny pozakomórkowej poprawiają samopoczucie, natomiast te, które zmniejszają jej ilość – powodują depresję (Ganong, 1994, s. 323).

Od interakcji pomiędzy noradrenaliną, serotoniną a ich receptorami w ścianach naczyń krwionośnych zależeć ma m.in. przepływ mózgowy (ukrwienie mózgu). Wzrost przepływu mózgowego w różnych obszarach mózgu jest zauważalny przy podejmowaniu zadań intelektualnych. Przypuszcza się, że wywołują go wówczas produkty przemiany powstające w aktywnych komórkach nerwowych. Umiarkowany wzrost przepływu mózgowego – możliwy do osiągnięcia w ramach treningu autogennego – może wywierać korzystny wpływ na przyspieszenie obiegu informacji, co usprawnia procesy spostrzegania i podejmowania decyzji. Występujący czasem z nie całkiem zrozumiałych przyczyn nadmierny wzrost przepływu mózgowego, związany z przesadnym otwarciem naczyń mózgowych, może powodować dokuczliwy migrenowy ból głowy. Z kolei upośledzenie przepływu mózgowego może warunkować rozwój psychoz starczych (Miller i in., 1992).

Serotoniną, czyli 5-hydroksytryptamina (5HT), powstaje z aminokwasu zwanego tryptofanem. System serotoninowy rozpoczyna się w strukturach dolnej części mostu i górnej części pnia mózgu, w jądrach grzbietowych oraz przyśrodkowych szwu mostu i biegnie do wzgórza, limbicznej części przodomózgowia i podwzgórza. Zwrócono uwagę na to, że niektóre środki halucynogenne, w tym LSD, Psyloscyna i DMT aktywują receptory serotoniny S2 (5HT2). Preparat metylenodioksymetamfetamina (MDMA) znany jako „ekstaza”, z racji swego działania powoduje gwałtowne uwalnianie się serotoniny (Ganong, 1994, s. 321-322).

System cholinergiczny rozpoczyna się w jądrach podstawnych mózgu. Acetylocholina powstaje z przemian aminokwasu choliny. Wśród receptorów acetylocholiny wyróżniono receptory muskarynowe: Ml, M2, M3, M4 oraz nikotynowy. Prawdopodobnie zaburzenia pamięci (obserwowane w chorobie Alzheimera) wiążą się z ogólnie zmniejszoną aktywnością systemu acetylocholiny. Jednak próby stosowania środków działających podobnie do acetylocholiny nie powodują zauważalnej poprawy funkcji poznawczych w chorobie Alzheimera (za: Mesulam, 1990).

System endorfin reguluje zachowania homeostatyczne (jedzenie, picie, oddychanie) i stanowi – jak się wydaje – element systemu nagród, wpływając również na zachowania altruistyczne. Wydzielanie endorfin zachodzi wtedy, gdy zachowanie człowieka jest zgodne z zakodowanymi przez mózg regułami postępowania. Wydzielanie endorfin stanowi również element wzmocnienia pozytywnego – nagrody za podjęte właściwe działania. Ponieważ istnieje możliwość przenikania środków narkotycznych z grupy opiatów do ośrodkowego układu nerwowego i oddziaływania na znajdujące się w nim receptory dla endorfin, dlatego też dość łatwo może dochodzić do uzależnienia fizycznego i psychicznego od tej grupy substancji chemicznych (Hoebel, 1982).

W poszczególnych fragmentach szlaku nerwowego rodzaj mediatora może ulegać zmianie. I tak, obserwując szlak biegnący od substancji czarnej do kory mózgowej, stwierdzono, że dopamina, będąca mediatorem w substancji czarnej, w kolejnych stacjach przełącznikowych zostaje zastąpiona acetylocholiną, następnie kwasem gamma aminomasłowym, a wreszcie kwasem glutaminowym (por. Kostowski i Witanowska, 1992). Przypuszcza się, że celem zmienności tych mediatorów może być zabezpieczenie się organizmu przed reakcjami masowymi, jakie mogłyby wystąpić przy przedostaniu się któregoś z mediatorów do wszystkich synaps danej drogi.

RECEPTORY NEUROCHEMICZNE

Przez receptory, czy też neuroreceptory, rozumie się specyficzne – mające odrębną budowę strukturalną i chemiczną – miejsca w błonie komórkowej. Do cech neuroreceptorów zalicza się swoistość receptora, zjawisko konkurencyjności oraz pojemność receptora.

Swoistość receptora określa się jako nastawienie danego receptora na dokładnie określony typ substancji chemicznej. Zjawisko konkurencyjności ujmowane jest jako możliwość uszeregowania kilku neurotransmiterów z uwagi na ich różną skłonność wiązania się z danym receptorem. Przez pojemność receptora rozumie się zwykle tę ilość substancji, jaką dany receptor może związać z sobą (Janiszewski, 1989). Poszczególnym neurotransmiterom odpowiadają receptory; są to struktury synapsy komórki postsynaptycznej (lub presynaptycznej) umożliwiające im wejście w reakcję, czyli wyzwolenie ich aktywności. Zwykle jednemu neurotransmiterowi odpowiada więcej niż jeden – w miarę dlań specyficzny – receptor. Poszczególne neuromediatory mają możność wewnętrznego przekształcania swych struktur molekularnych, co pozwala im wyzwalać reakcje także w niespecyficznych dla nich receptorach. Neuromediatory mogą również oddziaływać na funkcje komórek nerwowych poprzez wyzwolenie łańcucha reakcji pośredniczących w miejscach, w których nie ma dlań odpowiednich receptorów. Uważa się również, że poszczególne receptory mogą zmieniać swą jakościową i ilościową wrażliwość (Maśliński, 1992). Ze zjawiskiem konkurencyjności mediatorów wiąże się istnienie tzw. fałszywych mediatorów, a więc substancji mogących spełniać ich rolę. Mogą to być oddziałujące z różną skutecznością – zależną m.in. od podobieństwa do mediatora -leki, a także substancje powstające spontanicznie w przebiegu schorzeń narządów wewnętrznych. Przykładem takiej sytuacji jest zjawisko oddziaływania na układ nerwowy substancji toksycznych, czyli fałszywych mediatorów powstających w przebiegu ciężkich schorzeń wątroby (Nielubowiczowa, 1987).

Zaburzenia relacji pomiędzy systemami dopaminy, serotoniny, noradrenaliny, endorfiny stanowią podstawę różnych zaburzeń psychicznych: depresji, lęków, zaburzeń schizofrenicznych, choroby Parkinsona, choroby Alzheimera (Van Praag i in., 1990; por. też: Derryberry i Tucker, 1992).

Badanie neurochemicznych receptorów synaptycznych, równoległe do badań histochemicznych tkanki mózgowej, stało się możliwe w ciągu życia dopiero po wprowadzeniu metody obrazowania mózgu łączącej w sobie zalety tomografii komputerowej i badania scyntygraficznego – tzw. tomografii pozytronowej emisyjnej (PET – scan, positron emission tomography). Na podstawie tych technik dokładniej opisano gęstość występowania oraz proporcje rozkładu różnego typu receptorów: receptorów adrenergicznych, serotoniny, acetylocholiny, opiatowych, melatoniny, somastatyny i innych (por. Morgan i Williams, 1989)

ROLA SYNAPS

Istnienie synaps niewątpliwie zwalnia proces przekazywania informacji w układzie nerwowym, lecz jednocześnie wymusza jednokierunkowe przekazywanie impulsów, pełniąc rolę dławika (wentyla) dla bodźców biegnących w nieprawidłowym kierunku, a więc – jak się wydaje – prócz wygaszania impulsów biegnących w nieprawidłowym kierunku zabezpiecza organizm przed burzą informacyjną. Wyjątki od tej reguły występują w stanach chorobowych, .lak się przypuszcza, podczas ataku padaczki promieniowanie pobudzenia z ogniska padaczkowego może mieć charakter pozasynaptyczny i tą drogą może następować uaktywnienie rozległych obszarów mózgu (Majkowski, 1986, s. 45). Synapsa jest też miejscem, w którym może się ujawnić wpływ daleko położonych struktur organizmu na układ nerwowy. Istnieje bowiem możliwość przedostania się bezpośrednio do synapsy produkowanych poza układem nerwowym substancji chemicznych. Podczas reakcji stresowej tą więc drogą może bezpo średnio oddziaływać pobudzająco na układ nerwowy adrenalina wyrzucona na obwodzie. Dalsza złożoność problemu wynika z podzielenia synaps na dwie zasadnicze grupy: grupę synaps pobudzających komórkę docelową – warunkującą powstanie impulsu bioelektrycznego oraz grupę synaps hamujących powstawanie impulsu bioelektrycznego w komórce docelowej. Rolę mediatorów w synapsach pobudzających spełniają: noradrenalina, serotonina, acetylocholina, dopamina i inne, podczas gdy w synapsach hamujących – glicyna i kwas gamma–aminomasłowy (GABA). Złożoność problemu synaps komplikuje fakt istnienia wśród mediatorów ponad 30 różnych substancji chemicznych; wymienia się tu wazopresynę, oksytocynę, bradykininę, glukakon, enkefaliny itp. Różne transmitery występują w różnych synapsach pojedynczo lub łącznie z innymi; określa się je wtedy mianem kotransmisterów (współwystępując mogą zmieniać wzajemnie swe oddziaływanie na receptory – por. Traczyk, 1989b).

Ważny element w patologii chorób układu nerwowego stanowią schorzenia synaps nerwowych. Wśród nich należy zwrócić uwagę na schorzenia łączące się z upośledzeniem produkcji mediatora (produkowanie zbyt małej jego ilości) i wiązania się mediatora z określonym miejscem receptorowym synapsy na tej komórce (pojawia się tu problem czułości receptora) oraz z unieczynnianiem nadmiernej ilości wyprodukowanego mediatora. Na każdym z tych etapów mogą wystąpić zaburzenia, będące podstawą różnorakich schorzeń układu nerwowego.

Dzięki znajomości mediatorów, receptorów oraz enzymów rozkładających mediatory opracowano grupę leków, które mogą w różny sposób wpływać na synapsy. Leki te mogą aktywować je – na drodze zapobiegania rozkładaniu się mediatora i aktywowania receptorów błon postsynaptycznych albo hamować je – blokując możność związania się mediatora z błoną postsynaptyczną lub aktywując receptor presynaptyczny. Wreszcie leki mogą wpływać zarówno na synapsy aktywujące, jak i hamujące. Na tych spostrzeżeniach oparte jest stosowanie niektórych leków przeciwpsychotycznych, przeciwdepresyjnych, przeciwpadaczkowych itp.