Procesi inhibicije u centralnom nervnom sistemu (CNS) predstavljeni su kao naučno otkriće još 1962. godine od strane IM Sečenova. Istraživač je ovu pojavu uočio proučavajući reflekse savijanja žaba, čije je pobuđivanje regulirano kemijskim reakcijama stimulacije u srednjim dijelovima mozga. Do danas je poznato da je takvo ponašanje nervnog sistema neophodno za zaštitne reakcije organizma. Istovremeno, savremeni naučnici identifikuju različite faze i karakteristike ovog procesa. Posebna pažnja se poklanja presinaptičkim i pesimalnim inhibicijama, koje na različite načine utiču na koordinaciju refleksa i sprovođenje zaštitnih funkcija u nervnim ćelijama.
Proces inhibicije u CNS-u kao biohemijska reakcija
Sinapse odgovorne za regulaciju ekscitacije i iritacije, uglavnom rade sa hloridnim kanalima, otvarajući ih. U pozadini ove reakcije, joni mogu proći kroz neuronsku membranu. U ovom procesu važno je razumjeti značaj Nernstovog potencijala za jone. Ona je jednaka -70 mV, dok je naboj neurona membrane u mirnom stanju također negativan, ali već odgovara -65 mV. Ova razlika uzrokujeotvaranje kanala kako bi se osiguralo kretanje negativnih jona iz ekstracelularne tečnosti.
Tokom ove reakcije, membranski potencijal se također mijenja. Na primjer, može porasti do -70 mV. Ali i otvaranje kalijumskih kanala može izazvati pesimalnu inhibiciju. Fiziologija sa procesima regulacije ekscitacije u ovom slučaju će se izraziti u kretanju pozitivnih jona prema van. Oni postepeno povećavaju svoj negativni potencijal kako gube mir. Kao rezultat, oba procesa doprinose povećanju negativnih potencijala, što uzrokuje iritirajuće reakcije. Druga stvar je da će u budućnosti naelektrisanja moći da kontrolišu regulatorni faktori trećih strana, zbog čega se, posebno, ponekad javlja efekat zaustavljanja novog talasa ekscitacije nervnih ćelija.
Presinaptički inhibicijski procesi
Ovakve reakcije izazivaju inhibiciju nervnih impulsa u aksonskim završecima. Zapravo, mjesto njihovog nastanka odredilo je naziv ove vrste inhibicije - oni prethode kanalima koji stupaju u interakciju sa sinapsama. Aksonalni elementi djeluju kao aktivna veza. Strani akson se šalje u ekscitatornu ćeliju, oslobađajući inhibitorni neurotransmiter. Potonji utječe na postsinaptičku membranu, izazivajući procese depolarizacije u njoj. Kao rezultat toga, inhibira se ulaz iz sinaptičkog pukotina duboko u ekscitatorni akson, oslobađanje neurotransmitera se smanjuje i dolazi do kratkotrajnog zaustavljanja reakcije.
Upravo u ovoj fazi, ponekad postoji pesimalna inhibicija,što se može posmatrati kao ponovljeno. Razvija se u slučajevima kada primarni proces ekscitacije na pozadini jake depolarizacije ne prestaje pod utjecajem višestrukih impulsa. Što se tiče završetka presinaptičke reakcije, ona dostiže svoj vrhunac nakon 15-20 ms i traje oko 150 ms. Blokiranje takve inhibicije osiguravaju konvulzivni otrovi - pikrotoksin i bikulin, koji se suprotstavljaju medijatorima aksona.
Lokalizacija u odeljenjima CNS-a se takođe može razlikovati. U pravilu se presinaptički procesi javljaju u leđnoj moždini i drugim strukturama moždanog stabla. Nuspojava reakcije može biti povećanje sinaptičkih vezikula, koje oslobađaju neurotransmiteri u ekscitatornom okruženju.
Vrste presinaptičkih procesa inhibicije
U pravilu se razlikuju bočne i reverzne reakcije ovog tipa. Štaviše, strukturna organizacija oba procesa u velikoj meri konvergira sa postsinaptičkom inhibicijom. Njihova fundamentalna razlika je zbog činjenice da se ekscitacija ne zaustavlja na samom neuronu, već na pristupu njegovom tijelu. Tokom lateralne inhibicije, reakcioni lanac karakteriše uticaj ne samo na ciljne neurone, koji su pod uticajem ekscitacije, već i na susedne ćelije, koje u početku mogu biti slabe i neupaljene. Ovaj proces se naziva lateralnim jer je mjesto ekscitacije lokalizirano u bočnim dijelovima u odnosu na neuron. Slični fenomeni se javljaju u senzornim sistemima.
Što se tiče reakcija obrnutog tipa, njihov primjer je posebno uočljiva ovisnost ponašanjanervnih ćelija iz izvora impulsa. Na neki način, suprotna ovoj reakciji može se nazvati pesimalna inhibicija. Fiziologija centralnog nervnog sistema u ovom slučaju određuje zavisnost prirode toka ekscitacije ne toliko od izvora koliko od učestalosti podražaja. Reverzna inhibicija pretpostavlja da će medijatori aksona biti usmjereni na ciljne neurone kroz nekoliko kanala kolaterala. Ovaj proces se provodi na principu negativne povratne informacije. Mnogi istraživači primjećuju da je to potrebno za mogućnost samoregulacije ekscitacije neurona uz prevenciju konvulzivnih reakcija.
Pessimal kočioni mehanizam
Ako je presinaptički proces o kojem se govorilo određen kroz interakciju pojedinačnih ćelija sa drugim izvorima iritacije, tada će u ovom slučaju ključni faktor biti odgovor neurona na ekscitaciju. Na primjer, čestim ritmičkim impulsima, mišićne stanice mogu reagirati povećanjem iritacije. Ovaj mehanizam se takođe naziva pesimalna inhibicija Vvedenskog po naučniku koji je otkrio i formulisao ovaj princip interakcije između nervnih ćelija.
Za početak, vrijedi naglasiti da svaki nervni sistem ima svoj optimalni prag ekscitacije, stimuliran stimulacijom određene frekvencije. Kako se ritam impulsa povećava, tetanična kontrakcija mišića će se također povećati. Štaviše, postoji i nivo povećanja frekvencije na kojem će nervi prestati da se iritiraju i uđu u fazu opuštanja, uprkos nastavkuuzbudljivi procesi. Ista stvar se događa kako se intenzitet djelovanja medijatora smanjuje. Može se reći da je ovo reverzni regenerativni mehanizam pesimalne inhibicije. Fiziologiju sinapsi u ovom kontekstu treba razmatrati prema karakteristikama labilnosti. U sinapsama je ovaj pokazatelj niži nego u mišićnim vlaknima. To je zbog činjenice da je translacija ekscitacije određena procesima oslobađanja i daljeg cijepanja medijatora. Opet, u zavisnosti od ponašanja određenog sistema, takve reakcije se mogu javiti različitim brzinama.
Šta je optimum, a šta pesimum?
Na mehanizam prelaska iz stanja ekscitacije u inhibiciju utiču mnogi faktori, od kojih je većina vezana za karakteristike stimulusa, njegovu snagu i učestalost. Početak svakog vala može promijeniti parametre labilnosti, a ova korekcija je također određena trenutnim stanjem ćelije. Na primjer, pesimalna inhibicija se može pojaviti kada je mišić u egz altacijskoj ili refraktornoj fazi. Ova dva stanja su definisana konceptima optimuma i pesimuma. Što se tiče prvog, u ovom slučaju karakteristike impulsa odgovaraju pokazatelju labilnosti ćelije. Zauzvrat, pesimum sugerira da će labilnost živca biti niža od labilnosti mišićnih vlakana.
U slučaju pesimuma, rezultat uticaja prethodne iritacije može biti naglo smanjenje ili potpuna blokada tranzicije ekscitatornih talasa od nervnih završetaka do mišića. Kao rezultat toga, tetanus će biti odsutan i doći će do pesimalne inhibicije. Optimum i pesimum u tomekontekst se razlikuje po tome što će kod istih parametara stimulacije ponašanje mišića biti izraženo ili u kontrakciji ili opuštanju.
Inače, optimalna snaga se naziva upravo maksimalnom kontrakcijom vlakana na optimalnoj frekvenciji ekscitatornih signala. Međutim, povećanje, pa čak i udvostručenje potencijala udara, neće dovesti do dalje kontrakcije, već naprotiv, smanjiće intenzitet i, nakon nekog vremena, dovesti mišiće u stanje smirenosti. Postoje, međutim, suprotne ekscitatorne reakcije bez iritirajućih neurotransmitera.
Uslovna i bezuslovna inhibicija
Za potpunije razumijevanje odgovora na podražaje, vrijedi razmotriti dva različita oblika inhibicije. U slučaju uslovljenog odgovora, pretpostavlja se da će se refleks pojaviti sa malo ili bez pojačanja bezuslovnim stimulusima.
Zasebno, vrijedi razmotriti diferencijalnu uslovljenu inhibiciju, u kojoj će doći do oslobađanja stimulusa korisnog za tijelo. Izbor optimalnog izvora ekscitacije određen je prethodnim iskustvom interakcije sa poznatim podražajima. Ako se promijeni priroda pozitivnog djelovanja, tada će i refleksne reakcije prestati s djelovanjem. S druge strane, bezuvjetna pesimalna inhibicija zahtijeva od ćelija da odmah i nedvosmisleno reaguju na podražaje. Međutim, u uslovima intenzivnog i redovnog uticaja istog stimulusa, orijentacioni refleks se smanjuje i prekovrijeme, neće biti reakcije kočenja.
Izuzeci su podražaji koji dosljedno nose važne biološke informacije. U ovom slučaju, refleksi će također dati signale odgovora.
Važnost procesa kočenja
Glavna uloga ovog mehanizma je da omogući sintezu i analizu nervnih impulsa u CNS-u. Nakon obrade signala, funkcije tijela se usklađuju, kako među sobom, tako i sa vanjskim okruženjem. Time se postiže efekat koordinacije, ali to nije jedini zadatak kočenja. Dakle, sigurnosna ili zaštitna uloga je od velike važnosti. Može se izraziti u depresiji centralnog nervnog sistema aferentnim beznačajnim signalima na pozadini pesimalne inhibicije. Mehanizam i značaj ovog procesa može se izraziti u koordinisanom radu antagonističkih centara koji isključuju negativne faktore ekscitacije.
Reverzna inhibicija, zauzvrat, može ograničiti frekvenciju impulsa motoneurona u kičmenoj moždini, obavljajući i zaštitnu i koordinirajuću ulogu. U jednom slučaju, impulsi motornih neurona su usklađeni sa brzinom kontrakcije inerviranih mišića, au drugom slučaju sprječava se prekomjerna ekscitacija nervnih ćelija.
Funkcionalni značaj presinaptičkih procesa
Prije svega, mora se naglasiti da karakteristike sinapsi nisu konstantne, pa se stoga posljedice inhibicije ne mogu smatrati neizbježnim. U zavisnosti od uslova, njihov rad se može nastaviti sa jednim ili drugimstepen aktivnosti. U optimalnom stanju je vjerovatna pojava pesimalne inhibicije sa povećanjem frekvencije iritirajućih impulsa, ali, kako pokazuju analize utjecaja prethodnih signala, povećanje intenziteta može dovesti i do opuštanja mišićnih vlakana. Sve ovo ukazuje na nestabilnost funkcionalnog značaja procesa inhibicije na organizam, ali se oni, u zavisnosti od uslova, mogu izraziti sasvim konkretno.
Na primjer, pri visokim frekvencijama stimulacije, može se uočiti dugoročno povećanje efikasnosti interakcije između pojedinačnih neurona. Tako se može manifestirati funkcionalnost presinaptičkog vlakna, a posebno njegova hiperpolarizacija. S druge strane, u sinaptičkom aparatu se javljaju i znaci postaktivacijske depresije, što će se izraziti u smanjenju amplitude ekscitatornog potencijala. Ovaj fenomen se također može pojaviti u sinapsama tokom pesimalne inhibicije u pozadini povećane osjetljivosti na djelovanje neurotransmitera. Tako se manifestuje efekat desenzibilizacije membrane. Plastičnost sinaptičkih procesa kao funkcionalno svojstvo može odrediti i formiranje neuronskih veza u CNS-u, kao i njihovo jačanje. Ovakvi procesi pozitivno utiču na mehanizme učenja i razvoja pamćenja.
Obilježja postsinaptičke inhibicije
Ovaj mehanizam se javlja u fazi kada se neurotransmiter oslobađa iz lanca, što se izražava kao smanjenje ekscitabilnosti membrana nervnih ćelija. Prema istraživačima, ova vrsta inhibicijenastaju u pozadini primarne hiperpolarizacije neuronske membrane. Ova reakcija izaziva povećanje permeabilnosti postsinaptičke membrane. U budućnosti, hiperpolarizacija utječe na membranski potencijal, dovodeći ga u normalno uravnoteženo stanje - odnosno smanjuje se kritični nivo ekscitabilnosti. Istovremeno, možemo govoriti o tranzicionoj vezi u lancima post- i presinaptičke inhibicije.
Pesimalne reakcije u ovom ili onom obliku mogu biti prisutne u oba procesa, ali ih više karakterišu sekundarni talasi iritacije. Zauzvrat, postsinaptički mehanizmi se postepeno razvijaju i ne napuštaju refraktornost. Ovo je već završna faza inhibicije, iako se mogu javiti i procesi obrnutog povećanja ekscitabilnosti ako postoji utjecaj dodatnih impulsa. Po pravilu, sticanje početnog stanja neurona i mišićnih vlakana se dešava uz smanjenje negativnih naboja.
Zaključak
Inhibicija je poseban proces u centralnom nervnom sistemu, usko povezan sa faktorima iritacije i ekscitacije. Uz svu aktivnost interakcije neurona, impulsa i mišićnih vlakana, takve su reakcije sasvim prirodne i korisne za tijelo. Stručnjaci posebno ističu važnost inhibicije za ljude i životinje kao sredstva za regulaciju ekscitacije, koordinaciju refleksa i vršenje zaštitnih funkcija. Sam proces je prilično složen i višestruk. Opisani tipovi reakcija čine njegovu osnovu i prirodu interakcije između učesnikaodređena principima pesimalne inhibicije.
Fiziologija takvih procesa nije određena samo strukturom centralnog nervnog sistema, već i interakcijom ćelija sa spoljnim faktorima. Na primjer, u zavisnosti od inhibitornog medijatora, sistem može dati različite odgovore, a ponekad i suprotnu vrijednost. Zbog toga je osigurana ravnoteža interakcije neurona i mišićnih refleksa.
Proučavanje u ovom pravcu i dalje ostavlja mnogo pitanja, kao i općenito aktivnosti ljudskog mozga. Ali danas je očigledno da su mehanizmi inhibicije važna funkcionalna komponenta u radu centralnog nervnog sistema. Dovoljno je reći da bez prirodne regulacije refleksnog sistema, tijelo neće moći u potpunosti da se zaštiti od okoline, budući da je u bliskom kontaktu s njom.
