Δομή και λειτουργία του νευρικού συστήματος
Κάθε φορά που ένας αθλητής του άλματος εις ύψος τρέχει, υπολογίζει την απόσταση και εκτινάσσεται πάνω από τον πήχη, δεκάδες μύες συσπώνται στη σωστή σειρά και στο σωστό δέκατο του δευτερολέπτου. Ποιος δίνει όλες αυτές τις εντολές; Το νευρικό σύστημα. 🧠
Τι κάνει το νευρικό σύστημα
Το νευρικό σύστημα δεν περιορίζεται στο να διατάζει τους μύες να συσπαστούν. Οι βασικές του λειτουργίες είναι:
- Επικοινωνία του οργανισμού με το περιβάλλον 🌍: συλλέγει πληροφορίες για το τι συμβαίνει γύρω μας (φως, ήχος, θερμοκρασία, πόνος) και μας επιτρέπει να αντιδρούμε.
- Ρύθμιση και συντονισμός των οργάνων ⚙️: φροντίζει ώστε καρδιά, πνεύμονες, στομάχι, μύες και όλα τα υπόλοιπα όργανα να συνεργάζονται αρμονικά και όχι το καθένα ανεξάρτητα.
- Ανώτερες πνευματικές λειτουργίες 💭: η σκέψη, η μνήμη, η βούληση (η θέληση) και η συνείδηση.
- Έλεγχος των συναισθημάτων 😊😢: χαρά, λύπη, αγωνία, φόβος.
Χάρη σε όλα αυτά, ο οργανισμός προσαρμόζεται στις μεταβολές του περιβάλλοντος και καταφέρνει να επιβιώνει.
Νευρικό σύστημα και ενδοκρινικό σύστημα: δύο συνεργάτες
Το νευρικό σύστημα δεν δουλεύει μόνο του. Συνεργάζεται με το ενδοκρινικό σύστημα, δηλαδή το σύστημα των ενδοκρινών αδένων. Η διαφορά τους βρίσκεται στην ταχύτητα:
| Σύστημα | Τρόπος δράσης | Ταχύτητα ρύθμισης |
|---|---|---|
| Νευρικό σύστημα | Νευρικές ώσεις (ηλεκτρικά μηνύματα) μέσα από νεύρα | Γρήγορη — κλάσματα δευτερολέπτου |
| Ενδοκρινικό σύστημα | Ορμόνες που ταξιδεύουν με το αίμα | Αργή — για αλλαγές που απαιτούν περισσότερο χρόνο |
Όταν ένας αθλητής ξεκινά κούρσα, το νευρικό σύστημα δίνει αμέσως την εντολή για κίνηση, ενώ οι ορμόνες (π.χ. η αδρεναλίνη) φροντίζουν για αλλαγές που κρατούν περισσότερο, όπως η αυξημένη παροχή ενέργειας σε όλο το σώμα.
Η δομή του νευρικού συστήματος
Το νευρικό σύστημα του ανθρώπου χωρίζεται σε τρία μεγάλα μέρη.
1. Κεντρικό Νευρικό Σύστημα (Κ.Ν.Σ.)
Όργανα: ο εγκέφαλος και ο νωτιαίος μυελός.
Το Κ.Ν.Σ. είναι το «κέντρο ελέγχου». Δέχεται μηνύματα τόσο από το εξωτερικό όσο και από το εσωτερικό περιβάλλον του οργανισμού, τα επεξεργάζεται και στη συνέχεια δίνει εντολές στα εκτελεστικά όργανα (μύες και αδένες), ώστε να εξασφαλιστεί η σωστή ρύθμιση των λειτουργιών του σώματος.
2. Περιφερικό Νευρικό Σύστημα (Π.Ν.Σ.)
Όργανα: τα νεύρα, δηλαδή ομάδες (δεσμίδες) νευρικών κυττάρων που απλώνονται σε όλο το σώμα, σαν καλώδια που συνδέουν το κέντρο ελέγχου με την περιφέρεια.
Τα νεύρα διακρίνονται σε τρεις τύπους:
| Τύπος νεύρου | Ποιους νευρώνες περιέχει | Τι κάνει |
|---|---|---|
| Αισθητικά | Αισθητικούς νευρώνες | Μεταβιβάζουν προς το Κ.Ν.Σ. μηνύματα που δέχονται από ειδικά νευρικά κύτταρα-υποδοχείς (σε δέρμα, σπλάχνα, αγγεία κ.ά.) |
| Κινητικά | Κινητικούς νευρώνες | Μεταφέρουν από το Κ.Ν.Σ. εντολές σε μύες και αδένες |
| Μικτά | Αισθητικούς και κινητικούς νευρώνες | Μεταφέρουν μηνύματα και προς τις δύο κατευθύνσεις |
3. Αυτόνομο Νευρικό Σύστημα
Δεν είναι ένα ξεχωριστό «όργανο»: περιλαμβάνει κέντρα και νεύρα που εντοπίζονται τόσο στο Κ.Ν.Σ. όσο και στο Π.Ν.Σ.
Λειτουργεί αυτόνομα, χωρίς τη θέλησή μας. Είναι υπεύθυνο για τη διατήρηση σταθερού εσωτερικού περιβάλλοντος — την ομοιόσταση — με ρυθμίσεις που γίνονται ακούσια (π.χ. οι παλμοί της καρδιάς μας δεν χρειάζεται να τους σκεφτόμαστε).
Ο νευρώνας: η δομική και λειτουργική μονάδα
Τα νευρικά κύτταρα ονομάζονται νευρώνες και αποτελούν τη δομική και λειτουργική μονάδα του νευρικού συστήματος. Έχουν εντελώς ξεχωριστή δομή σε σχέση με τα υπόλοιπα κύτταρα του σώματος, και αυτό δεν είναι τυχαίο: η δουλειά τους είναι να μεταφέρουν μηνύματα σε μεγάλες αποστάσεις, οπότε το σχήμα τους είναι επιμήκες, με πολλές προεκτάσεις που επιτρέπουν να συνδέονται με πολλά άλλα κύτταρα.
Τα μέρη του νευρώνα
| Μέρος του νευρώνα | Λειτουργία |
|---|---|
| Δενδρίτες | Κοντές, πολυάριθμες προεκτάσεις που μεταφέρουν το μήνυμα προς το κυτταρικό σώμα |
| Κυτταρικό σώμα | Περιέχει τον πυρήνα και ελέγχει τις λειτουργίες του νευρώνα |
| Νευράξονας | Μία μακριά προέκταση που μεταφέρει το μήνυμα από το κυτταρικό σώμα προς το επόμενο κύτταρο |
Η κατεύθυνση του μηνύματος είναι πάντα η ίδια: δενδρίτες ➡️ κυτταρικό σώμα ➡️ νευράξονας ➡️ επόμενο κύτταρο.
Τα νευρογλοιακά κύτταρα
Στο νευρικό σύστημα, εκτός από τους νευρώνες, υπάρχουν και τα νευρογλοιακά κύτταρα, που έχουν βοηθητικό ρόλο. Συγκεκριμένα:
- Συμβάλλουν στη μόνωση των νευρώνων και στην επιτάχυνση της μεταφοράς των μηνυμάτων.
- Προμηθεύουν με θρεπτικά συστατικά τους νευρώνες.
- Απορροφούν και απομακρύνουν τις άχρηστες ουσίες από αυτούς.
- Εμπλέκονται στη διαδικασία της μάθησης.
Μέσα σε έναν εγκέφαλο όγκου περίπου 1,5 λίτρου, που αποτελείται κατά 60% από λίπος, υπάρχουν περίπου 100 δισεκατομμύρια νευρώνες. Οι νευρικές τους αποφυάδες (νευράξονες και δενδρίτες) έχουν συνολικό μήκος περίπου 2 εκατομμύρια χιλιόμετρα και συνδέονται μεταξύ τους με περίπου χίλια τρισεκατομμύρια συνάψεις — όσες περίπου και όλες οι διασυνδέσεις όλων των υπολογιστών του παγκόσμιου διαδικτύου!
Σε κάθε μία από αυτές τις συνάψεις υπάρχουν πάνω από εκατό χιλιάδες διαφορετικές πρωτεΐνες, που η καθεμιά λειτουργεί σαν ξεχωριστός «μοριακός διακόπτης» ελέγχοντας τη μεταφορά του μηνύματος από το ένα νευρικό κύτταρο στο άλλο. Όλα αυτά καθιστούν τον εγκέφαλο την πιο πολύπλοκη δομή της ύλης στο σύμπαν! Τον υποστηρίζουν, επιπλέον, 860 δισεκατομμύρια νευρογλοιακά κύτταρα.
Τα τρία είδη νευρώνων
Οι νευρώνες παρουσιάζουν μορφολογικές και λειτουργικές διαφορές και, ανάλογα με τη λειτουργία τους, διακρίνονται σε τρία είδη:
| Τύπος νευρώνα | Λειτουργία |
|---|---|
| Αισθητικοί νευρώνες | Μεταφέρουν τη νευρική ώση από τον υποδοχέα (και γενικά από τις διάφορες περιοχές του σώματος) στον νωτιαίο μυελό και στον εγκέφαλο |
| Κινητικοί νευρώνες | Μεταφέρουν τα μηνύματα από τον εγκέφαλο και τον νωτιαίο μυελό στα εκτελεστικά όργανα (μύες, αδένες) |
| Ενδιάμεσοι ή συνδετικοί νευρώνες | Βρίσκονται αποκλειστικά στον εγκέφαλο και στον νωτιαίο μυελό· κατευθύνουν και μεταφέρουν τα μηνύματα που προέρχονται από τον αισθητικό νευρώνα στις κατάλληλες περιοχές του Κ.Ν.Σ., συνδέοντας τα διάφορα είδη νευρώνων μεταξύ τους |
Νεύρο ≠ νευρώνας. Ο νευρώνας είναι ένα μεμονωμένο κύτταρο. Το νεύρο είναι μια ολόκληρη ομάδα (δεσμίδα) νευρικών κυττάρων μαζί. Έτσι, τα αισθητικά νεύρα περιέχουν αισθητικούς νευρώνες, τα κινητικά νεύρα περιέχουν κινητικούς νευρώνες, ενώ τα μικτά νεύρα περιέχουν και τα δύο είδη.
Η νευρική ώση και η σύναψη ⚡
Η νευρική ώση είναι στην ουσία ένα ηλεκτρικό μήνυμα, που παράγεται στην πλασματική μεμβράνη του νευρώνα όταν αυτός δεχτεί κάποιο ερέθισμα. Η ώση μεταδίδεται κατά μήκος του νευράξονα μέχρι το σημείο όπου το μήνυμα πρέπει να περάσει στον επόμενο νευρώνα.
Το σημείο όπου γίνεται η μεταβίβαση του μηνύματος από τον έναν νευρώνα (προσυναπτικός νευρώνας) στον άλλον (μετασυναπτικός νευρώνας) ονομάζεται σύναψη.
Τι συμβαίνει στη σύναψη
Οι δύο νευρώνες δεν αγγίζονται: ανάμεσά τους υπάρχει ένα λεπτότατο κενό, η συναπτική σχισμή. Το ηλεκτρικό μήνυμα δεν μπορεί να «πηδήξει» πάνω από αυτό το κενό, οπότε μετατρέπεται σε χημικό:
- Η νευρική ώση φτάνει στην άκρη του νευράξονα του προσυναπτικού νευρώνα.
- Οι πρωτεΐνες που λειτουργούν ως «μοριακοί διακόπτες» προκαλούν έκκριση χημικών ουσιών (νευροδιαβιβαστών) από τον προσυναπτικό νευρώνα. Οι ουσίες αυτές είναι αποθηκευμένες σε μικρά συναπτικά κυστίδια.
- Τα μόρια του νευροδιαβιβαστή διασχίζουν τη συναπτική σχισμή και δένονται σε ειδικούς υποδοχείς στη μετασυναπτική μεμβράνη.
- Έτσι προκαλείται η έναρξη μιας νέας νευρικής ώσης στον μετασυναπτικό νευρώνα, κ.ο.κ.
Η αλυσίδα αυτή συνεχίζεται μέχρι η νευρική ώση να καταλήξει είτε μέσω αισθητικής οδού (αισθητικοί νευρώνες) στο Κ.Ν.Σ., είτε μέσω κινητικής οδού (κινητικοί νευρώνες) σε κάποιο εκτελεστικό όργανο (μυ ή αδένα).
Η νευρομυϊκή σύναψη
Όταν το νευρικό κύτταρο καταλήγει σε μια μυϊκή ίνα, δημιουργείται νευρομυϊκή σύναψη. Εκεί μεταβιβάζεται η εντολή που θα κάνει τον μυ να συσπαστεί.
Τυχόν πρόβλημα στη λειτουργία της νευρομυϊκής σύναψης προκαλεί πρόβλημα στη μεταβίβαση της νευρικής ώσης στο μυϊκό κύτταρο και, τελικά, αδυναμία σύσπασης του μυός. Αυτό ακριβώς συμβαίνει στη νόσο Μυασθένεια Gravis: ο μυς είναι υγιής, το νεύρο επίσης, αλλά το μήνυμα δεν περνά σωστά από το ένα στο άλλο.
Το αντανακλαστικό τόξο: η διαδρομή ενός μηνύματος
Η καθορισμένη σύνδεση των νευρώνων μεταξύ τους επιτρέπει την ανάπτυξη στερεότυπων (πάντα ίδιων) αντιδράσεων. Η διαδρομή που ακολουθεί το μήνυμα ονομάζεται αντανακλαστικό τόξο και έχει πέντε στάδια:
- Το ερέθισμα ενεργοποιεί τον υποδοχέα (π.χ. το χέρι ακουμπά κάτι καυτό).
- Η νευρική ώση μεταφέρεται από τον αισθητικό νευρώνα προς τον νωτιαίο μυελό.
- Το Κ.Ν.Σ. επεξεργάζεται τις νευρικές ώσεις — εδώ μπαίνει στο παιχνίδι ο ενδιάμεσος νευρώνας, ενώ παράλληλα νευρικές ώσεις μεταφέρονται και στον εγκέφαλο (γι' αυτό αντιλαμβανόμαστε τον πόνο, λίγο αφού έχουμε ήδη τραβήξει το χέρι).
- Γίνεται ενεργοποίηση του κινητικού νευρώνα.
- Το εκτελεστικό όργανο απαντά στο ερέθισμα (ο μυς συσπάται και το χέρι απομακρύνεται).
Τα αντανακλαστικά
Αντανακλαστικά λέγονται οι αυτόματες, ακούσιες απαντήσεις του οργανισμού σε μεταβολές που σημειώνονται μέσα ή έξω από το σώμα.
Σε τι χρησιμεύουν
- Ελέγχουν τη συμπεριφορά όταν χρειάζεται ταχύτητα ⏱️: π.χ. οι αντιδράσεις μας σε έκτακτη ανάγκη ή η διατήρηση της ισορροπίας μας. Δεν προλαβαίνουμε να σκεφτούμε — το σώμα αντιδρά μόνο του και έτσι προστατεύεται.
- Βοηθούν στη διατήρηση της ομοιόστασης: π.χ. στη ρύθμιση του καρδιακού και του αναπνευστικού ρυθμού, της πίεσης του αίματος κ.λπ.
Με ή χωρίς εγκέφαλο;
Σε ορισμένα αντανακλαστικά συμμετέχει ο εγκέφαλος (π.χ. το ανοιγοκλείσιμο των βλεφάρων), ενώ σε άλλα όχι (π.χ. η απομάκρυνση του χεριού από καυτό ή αιχμηρό αντικείμενο, όπου το κύκλωμα κλείνει στον νωτιαίο μυελό). Αυτή η «παράκαμψη» του εγκεφάλου κερδίζει πολύτιμα κλάσματα του δευτερολέπτου.
Έμφυτα και επίκτητα
| Είδος | Πώς αποκτάται | Παραδείγματα |
|---|---|---|
| Έμφυτα (εκ γενετής) | Τα φέρνει κάποιος με τη γέννησή του | Θηλασμός, κλείσιμο της κόρης του οφθαλμού στο έντονο φως |
| Επίκτητα | Απαιτείται εξάσκηση για να λειτουργήσουν | Χορός, γρήγορη πληκτρολόγηση, οδήγηση, αθλητικές κινήσεις |
Ακριβώς επειδή τα επίκτητα αντανακλαστικά χτίζονται με εξάσκηση! Η ατέλειωτη επανάληψη μιας κίνησης «γράφει» συγκεκριμένες συνδέσεις μεταξύ των νευρώνων, ώστε τελικά η κίνηση να εκτελείται αυτόματα, γρήγορα και με ακρίβεια — χωρίς ο αθλητής να χρειάζεται να σκεφτεί το κάθε βήμα.
Πώς το νευρικό σύστημα βοηθά τον αθλητή του ύψους 🥇
Όλα τα παραπάνω συνδυάζονται σε μία μόνο προσπάθεια άλματος εις ύψος:
Στάδιο 1 — Εκτίμηση του ύψους του πήχη (αισθητική οδός). Το φως από τον πήχη ερεθίζει τους υποδοχείς στα μάτια του αθλητή. Οι αισθητικοί νευρώνες μεταφέρουν τις νευρικές ώσεις στον εγκέφαλο.
Στάδιο 2 — Επεξεργασία (Κ.Ν.Σ.). Ο εγκέφαλος επεξεργάζεται τα μηνύματα με τη βοήθεια των ενδιάμεσων νευρώνων, τα συγκρίνει με όσα έχει αποθηκεύσει στη μνήμη από την προπόνηση και σχεδιάζει την κίνηση: πόσα βήματα φόρας, από πού θα γίνει η ώθηση, με ποια δύναμη.
Στάδιο 3 — Εκτέλεση του άλματος (κινητική οδός). Οι κινητικοί νευρώνες μεταφέρουν τις εντολές στους μύες. Μέσω των νευρομυϊκών συνάψεων οι μύες συσπώνται στη σωστή σειρά και ένταση.
Στάδιο 4 — Συνεχής διόρθωση και υποστήριξη. Κατά τη διάρκεια του άλματος, υποδοχείς στους μύες και στο αυτί (ισορροπία) στέλνουν διαρκώς πληροφορίες πίσω στο Κ.Ν.Σ., που διορθώνει τη στάση του σώματος με αντανακλαστικά. Παράλληλα, το αυτόνομο νευρικό σύστημα ανεβάζει τους παλμούς και τον ρυθμό της αναπνοής, ώστε οι μύες να πάρουν το οξυγόνο που χρειάζονται — και όλα αυτά χωρίς ο αθλητής να το σκέφτεται καθόλου.
Η επιτυχία του άλματος, δηλαδή, δεν είναι μόνο θέμα δυνατών μυών: είναι θέμα σωστής και ταχύτατης επικοινωνίας μέσα στο νευρικό σύστημα.