3535 Taugakerfið

35.4 Úttaugakerfið

Markmið náms

Í lok þessa hluta muntu geta gert eftirfarandi:

Lýst skipulagi og hlutverkum drif- og seftaugakerfisins
Lýst skipulagi og hlutverki skyn- og líkamstaugakerfisins

Úttaugakerfið (PNS) er tengingin á milli miðtaugakerfisins og annarra hluta líkamans. Miðtaugakerfið er eins og orkuver taugakerfisins. Það býr til boðin sem stjórna starfsemi líkamans. Úttaugakerfið er eins og vírarnir sem liggja í einstök hús. Án þessara „víra“ gætu boðin sem miðtaugakerfið framleiðir ekki stjórnað líkamanum (og miðtaugakerfið gæti heldur ekki tekið við skynupplýsingum frá líkamanum).

Úttaugakerfinu má skipta niður í ósjálfráða taugakerfið, sem stýrir líkamsstarfsemi án meðvitundarstjórnar, og skyn- og líkamstaugakerfið, sem flytur skynupplýsingar frá húð, vöðvum og skynfærum til miðtaugakerfisins og sendir hreyfiboð frá miðtaugakerfinu til vöðvanna.

Ósjálfráða taugakerfið

Myndræn tengsl

The autonomic nervous system is divided into sympathetic and parasympathetic systems. In the sympathetic system, the soma of the preganglionic neurons is usually located in the spine while in the parasympathetic system the soma is usually in the brainstem or sacral vertebrae, at the bottom of the spine. In both systems, the preganglionic neuron releases the neurotransmitter acetylcholine into the preganglionic synapse. Postganglionic neurons of the sympathetic system have somas in a sympathetic ganglion, located next to the spinal cord. Postganglionic neurons of the parasympathetic system have somas in ganglions near the target organ. Postganglionic neurons of the sympathetic system release norepinephrine into the postganglionic synapse, causing the fight or flight response to be activated in the target organ, while postganglionic neurons of the parasympathetic system release acetylcholine or nitric oxide into postganglionic synapse, causing the rest and digest response to be activated in the target organ. — **Mynd 35.26.** Í ósjálfráða taugakerfinu myndar fyrirhnoðataugafruma í miðtaugakerfinu taugamót við eftirhnoðataugafrumu í úttaugakerfinu. Eftirhnoðataugafruman verkar síðan á marklíffæri. Svörun ósjálfráða kerfisins er miðlað af drif- og seftaugakerfinu, sem hafa andverkandi áhrif. Driftaugakerfið virkjar „berjast-eða-flýja-viðbragðið“, en seftaugakerfið virkjar hvíldar- og meltingarviðbragðið.

Hver eftirfarandi fullyrðinga er röng?

Seftaugabrautin sér um að hvíla líkamann og styðja meltingu, en driftaugabrautin sér um að undirbúa hann fyrir neyðarástand.
Flestar fyrirhnoðataugafrumur í driftaugabrautinni eiga upptök sín í mænunni.
Hæging á hjartslætti er seftaugaviðbragð.
Seftaugafrumur sjá um að losa noradrenalín á marklíffærið, en driftaugafrumur sjá um að losa asetýlkólín.

Ósjálfráða taugakerfið þjónar sem tengistöð á milli miðtaugakerfisins og innri líffæra. Það stjórnar lungum, hjarta, sléttum vöðvum og útkirtlum og innkirtlum. Ósjálfráða taugakerfið stjórnar þessum líffærum að mestu án meðvitundarstjórnar; það getur stöðugt vaktað ástand þessara mismunandi kerfa og gert breytingar eftir þörfum. Boðsending til markvefs felur venjulega í sér tvö taugamót: fyrirhnoðataugafruma (sem á upptök sín í miðtaugakerfinu) myndar taugamót við taugafrumu í taugahnoðu sem síðan myndar taugamót við marklíffærið, eins og sýnt er á mynd 35.26. Það eru tvær deildir í ósjálfráða taugakerfinu sem hafa oft andstæð áhrif: driftaugakerfið og seftaugakerfið.

Driftaugakerfið

Driftaugakerfið ber ábyrgð á „berjast eða flýja“ viðbragðinu sem á sér stað þegar dýr lendir í hættulegum aðstæðum. Ein leið til að muna þetta er að hugsa um þá skelfingu sem manneskja finnur fyrir þegar hún mætir snáki (á ensku byrja bæði „snake“ og „sympathetic“ á „s“). Dæmi um starfsemi sem stjórnað er af driftaugakerfinu eru aukinn hjartsláttur og bæling á meltingu. Þessi starfsemi hjálpar til við að undirbúa líkama lífveru fyrir það líkamlega álag sem þarf til að flýja hugsanlega hættulegar aðstæður eða verjast rándýri.

Illustration shows the effects of the sympathetic and parasympathetic systems on target organs, and the placement of the preganglionic neurons that mediate these effects. The parasympathetic system causes pupils and bronchi to constrict, slows the heart rate, and stimulates salivation, digestion, and bile secretion. Preganglionic neurons that mediate these effects are all located in the brain stem. Preganglionic neurons of the parasympathetic system that are located in the sacral cause the bladder to contract. The sympathetic system causes pupils and bronchi to dilate, increases heart rate, inhibits digestion, stimulates the breakdown of glycogen and the secretion of adrenaline and noradrenaline, and inhibits contraction of the bladder. The preganglionic neurons that mediate these effects are all located in the spine. — **Mynd 35.27.** Drif- og seftaugakerfin hafa oft andstæð áhrif á marklíffæri.

Flestar fyrirhnoðataugafrumur í driftaugakerfinu eiga upptök sín í mænunni, eins og sýnt er á mynd 35.27. Símar þessara taugafrumna losa asetýlkólín á eftirhnoðataugafrumur innan drifhnoða (drifhnoðin mynda keðju sem liggur meðfram mænunni). Asetýlkólínið virkjar eftirhnoðataugafrumurnar. Eftirhnoða-taugafrumur losa síðan noradrenalín á marklíffæri. Eins og allir sem hafa fundið fyrir spennu fyrir stórt próf, ræðu eða íþróttaviðburð geta vitnað um, eru áhrif driftaugakerfisins nokkuð víðtæk. Þetta er bæði vegna þess að ein fyrirhnoðataugafruma myndar taugamót við margar eftirhnoðataugafrumur, sem magnar upp áhrif upprunalegu taugamótanna, og vegna þess að nýrnahettan losar einnig noradrenalín (og skylda hormónið adrenalín) út í blóðrásina. Lífeðlisfræðileg áhrif þessarar losunar noradrenalíns fela meðal annars í sér víkkun barka og berkja (sem auðveldar dýrinu að anda), aukinn hjartslátt og flutning blóðs frá húð til hjarta, vöðva og heila (svo dýrið geti hugsað og hlaupið). Styrkur og hraði driftaugaviðbragðsins hjálpar lífveru að forðast hættu, og vísindamenn hafa fundið vísbendingar um að það gæti einnig aukið LTP—sem gerir dýrinu kleift að muna hættulegar aðstæður og forðast þær í framtíðinni.

Seftaugakerfið

Á meðan driftaugakerfið virkjast við streituvaldandi aðstæður, gerir seftaugakerfið dýri kleift að hvíla sig og melta. Ein leið til að muna þetta er að hugsa til þess að í rólegum aðstæðum eins og í lautarferð (e. picnic), er seftaugakerfið (e. parasympathetic) við stjórnvölinn (bæði orðin byrja á „p“ á ensku). Frumubolir fyrirhnoðataugafrumna seftaugakerfisins eru staðsettir í heilastofni og í spjaldhluta (neðarlega) mænunnar, eins og sýnt er á mynd 35.27. Símar fyrirhnoðataugafrumnanna losa asetýlkólín á eftirhnoðataugafrumurnar, sem eru yfirleitt staðsettar mjög nálægt marklíffærunum. Flestar eftirhnoðataugafrumur losa asetýlkólín á marklíffæri, þó sumar losi nituroxíð.

Seftaugakerfið endurstillir starfsemi líffæra eftir að driftaugakerfið hefur verið virkjað (hið algenga adrenalínflæði sem þú finnur fyrir eftir „berjast eða flýja“ atburð). Áhrif losunar asetýlkólíns á marklíffæri eru meðal annars hæging á hjartslætti, lækkaður blóðþrýstingur og örvun meltingar.

Skyn- og líkamstaugakerfið

Skyn- og líkamstaugakerfið samanstendur af heilataugum og mænutaugum og inniheldur bæði skyn- og hreyfitaugafrumur. Skyntaugafrumur flytja skynupplýsingar frá húð, beinagrindarvöðvum og skynfærum til miðtaugakerfisins. Hreyfitaugafrumur flytja boð um óskaðar hreyfingar frá miðtaugakerfinu til vöðvanna til að láta þá dragast saman. Án skyn- og líkamstaugakerfisins væri dýr ófært um að vinna úr upplýsingum um umhverfi sitt (hvað það sér, finnur, heyrir og svo framvegis) og gæti ekki stjórnað hreyfingum. Ólíkt ósjálfráða taugakerfinu, sem hefur tvö taugamót á milli miðtaugakerfisins og marklíffærisins, hafa skyn- og hreyfitaugafrumur aðeins eitt taugamót — annar endi taugafrumunnar er við líffærið og hinn tengist beint við taugafrumu í miðtaugakerfinu. Asetýlkólín er helsta taugaboðefnið sem losað er við þessi taugamót.

Menn hafa 12 heilataugar, taugar sem ganga út úr eða inn í höfuðkúpu, öfugt við mænutaugar sem ganga út úr hryggsúlunni. Hver heilataug hefur nafn, sem er nánar tilgreint á mynd 35.28. Sumar heilataugar flytja eingöngu skynupplýsingar. Til dæmis flytur lyktartaugin upplýsingar um lykt frá nefinu til heilastofnsins. Aðrar heilataugar flytja næstum eingöngu hreyfiboð. Til dæmis stjórnar augnhreyfitaugin opnun og lokun augnloka og sumum augnhreyfingum. Aðrar heilataugar innihalda blöndu af skyn- og hreyfiþráðum. Til dæmis gegnir tungu- og koktaugin hlutverki bæði í bragðskyni (skynjun) og kyngingu (hreyfing).

Illustration shows the underside of the brain. The twelve cranial nerves cluster around the brain stem, and are symmetrically located on each side. The olfactory nerve is short and lobe-like, and is located closest to the front. Directly behind this is the optic nerve, then the oculomotor nerve. All these nerves are located in front of the brain stem. The trigeminal nerve, which is the thickest, is located on either side of the brain stem. It forms three branches shortly after leaving the brain. The trochlear nerve is a small nerve in front of the trigeminal nerve. Behind the brain stem are the smaller facial, vestibulocochlear, glossopharyngeal and hypoglossal nerves. The nerve furthest back is the accessory nerve. — **Mynd 35.28.** Mannsheilinn inniheldur 12 heilataugar sem taka við skynboðum og stjórna hreyfiboðum fyrir höfuð og háls.

Mænutaugar flytja skyn- og hreyfiupplýsingar á milli mænunnar og annarra hluta líkamans. Hver af 31 mænutaug (hjá mönnum) inniheldur bæði skyn- og hreyfisíma. Frumubolir skyntaugafrumna eru flokkaðir saman í byggingar sem kallast bakrótarhnoð og eru sýnd á mynd 35.29. Hver skyntaugafruma hefur eina útskot — með skynnemaenda í húð, vöðva eða skynfærum—og aðra sem myndar taugamót við taugafrumu í baklægri mænu. Hreyfitaugafrumur hafa frumuboli í kviðlægu gráu efni mænunnar sem liggja til vöðva í gegnum kviðrót. Þessar taugafrumur eru venjulega örvaðar af millitaugafrumum innan mænunnar en eru stundum örvaðar beint af skyntaugafrumum.

Illustration shows a cross section of the spinal cord. The gray matter forms an X inside the white matter. A spinal nerve extends from the left arm of the X, and another extends from the left leg of the X. The two nerves join together to the left of the spine. The right arm and leg of the X form a symmetrical nerve. The part of the nerve that exits from the leg of the X is called the ventral root, and the part that exits from the arm of the X is called the dorsal root. The ventral root is on the belly side, and the dorsal root is on the back side. The dorsal root ganglion is a bulge halfway between where the nerve leaves the spine and where the dorsal and ventral roots join. Sensory neuron somas cluster in the dorsal root. Motor neuron somas cluster in the gray matter in the leg of the X. Motor neuron axons are bundled in the ventral root. — **Mynd 35.29.** Mænutaugar innihalda bæði skyn- og hreyfisíma. Frumubolir skyntaugafrumna eru staðsettir í bakrótarhnoðum. Frumubolir hreyfitaugafrumna finnast í kviðlægum hluta gráa efnisins í mænunni.