12.3 Starfsemi taugavefs
12.3 Starfsemi taugavefs
Námsmarkmið
Í lok þessa hluta átt þú að geta:
- Greint á milli meginhlutverka taugakerfisins: skynjunar, samþættingar og svörunar
- Rakið atburðarás í einfaldri boðleið frá skynviðtaka til hreyfisvars
Nú þegar fjallað hefur verið um efnisþætti taugavefs og grunnlíffærafræði taugakerfisins er næsta skref að skilja hvernig taugavefur gerir boðskipti innan taugakerfisins möguleg. Áður en farið er í tæknileg smáatriði þessarar starfsemi er gagnlegt að sýna hvernig efnisþættirnir vinna saman. Dæmi um það er tekið saman á mynd 12.14.
Ímyndaðu þér að þú sért að fara í sturtu að morgni áður en þú ferð í skólann. Þú hefur skrúfað frá vatninu og býrð þig undir að stíga inn í sturtuna. Eftir nokkrar mínútur býstu við að vatnið sé orðið þægilega heitt. Þú réttir því höndina inn í vatnsbunan. Það sem gerist næst ræðst af því hvernig taugakerfið bregst við hitaáreiti vatnsins og hvað þú gerir í kjölfarið.
Í húð fingra og táa eru skynviðtakar sem eru næmir fyrir hitastigi og kallast hitanemar. Þegar þú setur höndina undir sturtuna (mynd 12.15) breytist rafástand, eða spenna, frumuhimnu hitanemanna. Umfang breytingarinnar fer eftir styrk áreitisins, það er hversu heitt vatnið er. Þetta kallast stigspenna. Ef áreitið er sterkt breytist spenna frumuhimnunnar nægilega mikið til að mynda rafboð sem berst eftir símanum. Þú hefur áður lært um þessa gerð boðflutnings í tengslum við samspil tauga og vöðva á taugavöðvamótum. Sú spenna sem þarf til að slíkt boð myndist kallast örvunarþröskuldur og rafboðið sem myndast kallast boðspenna. Í þessu dæmi berst boðspennan, með ferli sem nefnist útbreiðsla, eftir símanum frá símahólnum að símaendunum og inn í taugamótabólurnar. Þegar boðið nær bólunum veldur það losun boðsameindar sem kallast taugaboðefni.
Taugaboðefnið flæðir yfir hina stuttu taugamótaglufu og binst viðtakapróteini markfrumunnar. Þegar boðsameindin binst viðtakanum breytist rafástand frumuhimnu markfrumunnar og ný stigspenna hefst. Ef stigspennan er nægilega sterk til að ná örvunarþröskuldi myndar seinni taugafruman boðspennu við símahól sinn. Markfruma þessarar taugafrumu er önnur taugafruma í stúku heilans, þeim hluta miðtaugakerfisins sem gegnir hlutverki tengistöðvar fyrir skynupplýsingar. Við önnur taugamót er taugaboðefni losað og binst viðtaka sínum. Stúkan sendir síðan skynupplýsingarnar til heilabarkarins, ysta lags gráa efnisins í heilanum, þar sem meðvituð skynjun á hitastigi vatnsins hefst.
Innan heilabarkarins vinna margar taugafrumur úr upplýsingunum. Þær samþætta hitaáreiti vatnsins við önnur skynáreiti, tilfinningaástand þitt — það er einfaldlega of snemmt að vakna og rúmið kallar — og minningar, til dæmis um glósurnar úr verklegu æfingunni sem þú þarft að læra fyrir próf. Að lokum verður til áætlun um hvað eigi að gera: hækka hitann, skrúfa alveg fyrir sturtuna og fara aftur upp í rúm eða stíga inn í sturtuna. Til að gera eitthvað af þessu verður heilabörkurinn að senda líkamanum boð um að hreyfa vöðva (mynd 12.16).
Sérhæft svæði heilabarkarins sendir hreyfiboð niður til mænunnar. Efri hreyfitaugafruman er á þessu svæði, sem kallast fremri miðlæg heilafelling ennisbarkarins, og sími hennar nær alla leið niður eftir mænunni. Þar sem síminn myndar taugamót í mænunni verður stigspenna í frumuhimnu neðri hreyfitaugafrumu. Þessi síðari hreyfitaugafruma veldur samdrætti vöðvaþráða. Með þeim hætti sem lýst var í kaflanum um vöðvavef berst boðspenna eftir síma hreyfitaugafrumunnar út í úttaugakerfið. Síminn endar á vöðvaþráðum við taugavöðvamót. Asetýlkólín losnar við þessi sérhæfðu taugamót og veldur því að boðspenna vöðvans hefst í kjölfar mikillar spennubreytingar sem kallast endaplötuspenna. Þegar neðri hreyfitaugafruman örvar vöðvaþráðinn dregst hann saman. Allt þetta gerist á sekúndubroti, en þessi atburðarás sýnir undirstöður starfsemi taugakerfisins.