Närvisüsteem

Närvisüsteem (systema nervosum) on elundkond (või lihtsamatel loomadel närvikude või närvivõrgustik), mis saadab signaale organismi ühtedest osadest teistesse ja koordineerib nende põhjal organismi talitlust (käitumist ja füsioloogilisi protsesse)^[2]. Närvisüsteem võtab vastu signaale välis- ja sisekeskkonnast, ühendab eri retseptorrakkudelt pärinevad signaalid ning saadab signaalid efektoritele, eeskätt lihasrakkudele ja sekretoorsetele rakkudele. Närvisüsteem seob retseptorite kaudu saadud ärritusi ja efektorite talitlust ning võimaldab lisaks lihtsamatele reaktsioonidele ka keerukamate käitumuslike ja kognitiivsete protsesside teket mitmes loomarühmas, sealhulgas selgroogsetel ja peajalgsetel.

Närvisüsteem esineb enamikul loomahõimkondadel, kuid puudub käsnadel, vilasktomploomadel ja tõenäoliselt ka plaatloomadel. Mõnede lihtsa ehitusega rühmade puhul on närvisüsteemi olemasolu ebaselge. Mõnede rühmade, näiteks vööttomploomade puhul on ebaselge närvisüsteemi homoloogia teiste loomarühmade närvirakkudega. Närvisüsteemi ehitus varieerub hajusatest närvivõrkudest radiaalsümmeetrilistel loomadel (näiteks ainuõõssed) tsentraliseeritud süsteemideni kahekülgsetel. Kammloomade närvisüsteemi organisatsioon on erandlik ja selle evolutsiooniline päritolu on vaieldav. Närvikude kujunes varajastel kahekülgsetel tõenäoliselt Ediacara ajastul umbes 550–600 miljonit aastat tagasi. Närvirakkude arv ulatub kümnest vöötomploomadel ja mõnesajast varbussidel kuni sadade miljarditeni (inimesel on hinnanguliselt 86 miljardit neuronit, aafrika elevandil 257 miljardit).

Enamiku kahekülgsete närvisüsteem on funktsionaalselt eristatav keskseks ja perifeerseks osaks, kuid nende ehitusliku eristatavuse aste ja nimetused on rühmiti erinevad. Radiaalsümmeetrilistel loomadel on hajus närvivõrk, milles tsentraalset osa ei eristata. Selgroogsetel jaguneb närvisüsteem selgelt kesknärvisüsteemiks ehk tsentraalnärvisüsteemiks ja piirdenärvisüsteemiks ehk perifeerseks närvisüsteemiks. Kesknärvisüsteem koosneb peaajust ja seljaajust. See on signaalide töötlemise ja ühendamise peamine keskus, millest lähtuvad signaalid organismi osadesse. Piirdenärvisüsteem koosneb närvidest ja ganglionidest, mis paiknevad väljaspool kesknärvisüsteemi ning edastavad signaale kesknärvisüsteemi ja organismi perifeersete struktuuride vahel. Selgroogsetel eristatakse kraniaalnärve, mis lähtuvad peaajust, ja seljaajunärve, mis lähtuvad seljaajust.

Piirdenärvisüsteemi mõiste on kõige selgemalt defineeritud selgroogsetel. Selgrootutel võib närvisüsteemi jaotust kirjeldada funktsionaalselt analoogsete kesksete ja perifeersete komponentidena, kuid nende ehituslik organisatsioon varieerub rühmiti oluliselt. Selgroogsete piirdenärvisüsteem jaguneb somaatiliseks, autonoomseks ja enteerseks närvisüsteemiks. Närvid on aksonite kimbud. Signaali suuna alusel eristatakse aferentseid närve, mis kannavad signaale perifeeriast kesknärvisüsteemi, ja eferentseid närve, mis kannavad signaale kesknärvisüsteemist efektororganitesse. Mõned närvid, näiteks seljaajunärvid, on funktsionaalselt seganärvid, mis sisaldavad nii aferentseid kui ka eferentseid kiude. Somaatiline närvisüsteem edastab aferentseid sensoorseid signaale (sealhulgas naha, liigeste ja lihaste retseptoritelt) kesknärvisüsteemi ning eferentseid motoorseid signaale kesknärvisüsteemist skeletilihastesse, mis on somaatilise motoorse süsteemi ainus efektororgan. Inimesel alluvad somaatilised eferentsed signaalid suurel määral tahtlikule kontrollile. Autonoomne närvisüsteem reguleerib siseelundite, sealhulgas südame, silelihaste, kopsude ja näärmete talitlust ning toimib inimesel valdavalt tahtest sõltumatult. See jaguneb sümpaatiliseks ja parasümpaatiliseks osaks. Sümpaatiline osa on seotud organismi aktivatsiooniseisundiga ja mobiliseerib organismi ressursse, parasümpaatiline osa on seotud energia säästmise ja taastumisprotsessidega. Enteerne närvisüsteem koordineerib seedetrakti lokaalset närviregulatsiooni. Ka enteerne närvisüsteem toimib inimesel tahtest sõltumatult. Kuigi traditsiooniliselt on enteerset närvisüsteemi käsitletud autonoomse närvisüsteemi osana, käsitleb osa autoreid seda eraldi, sest see suudab talitleda pea- ja seljaajust signaale saamata.

Närvisüsteemi põhiline funktsionaalne element on neuron ehk närvirakk, mis genereerib ja juhib elektrilisi signaale mööda aksonit ning edastab need sünapsides keemiliste vahendajate (virgatsainete) kaudu järgmistele rakkudele. Sünaptiline toime võib olla erutav, pidurdav või moduleeriv. Neuronid moodustavad omavahel ühendudes närvivõrgustikke, milles toimub signaalide edastamine ja organismi talitluse reguleerimine. Närvisüsteemi rakulist keskkonda ja neuronite talitlust toetavad gliia rakud, mis tagavad struktuurse ja metaboolse toe ning osalevad keskkonna homöostaasi säilitamises.

Närvisüsteemi arengut ja talitlust uuritakse neuroteadustes, sealhulgas neurobioloogias, neurofüsioloogias ja kognitiivses neuroteaduses.

Närvisüsteemi häireid uurib neuroloogia. Närvisüsteemi häireid võivad põhjustada pärilikkus, traumad, infektsioonid, autoimmuunsus ja degeneratsioon.

Nimetus

Närvisüsteem on saanud nime sõnast "närv". Närvid on silindrilised närvikiudude kimbud. Selgroogsetel lähtuvad närvid peaajust ja seljaajust ning jõuavad korduvalt hargnedes keha eri osadesse. Selgrootute närvid lähtuvad ganglionidest. Närvisüsteem võib olla ka närvivõrk, milles selgelt piiritletud närvid puuduvad, näiteks ainuõõssetel.^[3]

Inimese närvisüsteem

Anatoomia

Närvisüsteem jaguneb kesknärvisüsteemiks ja piirdenärvisüsteemiks.^[4]

Kesknärvisüsteem koosneb peaajust ja seljaajust. Peaaju paikneb koljuõõnes ja seljaaju lülisambakanalis.^[4] Kesknärvisüsteemi ümbritsevad ja kaitsevad ajukelmed, mis paiknevad luu ning peaaju ja seljaaju vahel. Kõige välimine ja tugevam kiht on peaaju-kõvakest ja seljaaju-kõvakest, mis koosneb tihedast sidekoest, on vastupidav ja kaitseb kesknärvisüsteemi mehaaniliste vigastuste eest. Keskel on õhuke võrgutaoline ämblikuvõrkkest, mis aitab pehmendada lööke ja vähendab hõõrdumist. Selle all paikneb ajuvedelikuga täidetud subarahnoidaalruum. Kõige sisemine kiht on õhuke pehmekest, mis liibub tihedalt peaaju ja seljaaju pinnale. See sisaldab palju veresooni ning varustab närvikudet hapniku ja toitainetega. Lisaks ajukelmetele on ajul ka luuline kaitse. Peaaju ja ajukelmeid ümbritseb täielikult kolju – tugev luuline kest, mis kaitseb peaaju löökide ja surve eest. Seljaaju ja ajukelmeid ümbritseb omavahel ühendatud lülidest koosnev lülisammas, mis kaitseb seljaaju vigastuste eest ja võimaldab samal ajal keha liikumist.

Piirdenärvisüsteem on need närvisüsteemi osad, mis ei paikne kesknärvisüsteemis,^[5] st kõik närvisüsteemi osad peale peaaju ja seljaaju. Piirdenärvisüsteem hõlmab enamikku perifeerseid närve ja ganglione ehk närvisõlmi (kus paiknevad neuronite rakukehad) ning aferentseid ja eferentseid närvikiude. Aferentsed närvikiud kannavad signaale perifeeriast kesknärvisüsteemi ning vahendavad eeskätt sensoorset infot, eferentsed närvikiud kannavad signaale kesknärvisüsteemist perifeersete sihtrakkudeni, sealhulgas lihaste ja näärmeteni. Närvikiududest moodustuvad närvid, mis võivad olla aferentsed, eferentsed või seganärvid. Piirdenärvisüsteemi ülesanne on ühendada perifeersed meeleelundid ja efektorid kesknärvisüsteemiga, vahendades infot kehast ajju ning käske ajust lihastesse ja elunditesse. Enamikku aksonikimpudest, mida nimetatakse närvideks, peetakse piirdenärvisüsteemi osaks, isegi kui nende neuronite rakukehad paiknevad peaajus või seljaajus.

Et kesk- ja piirdenärvisüsteem moodustavad tihedalt integreeritud terviku, siis nende vahel ei ole selget bioloogilist piiri, vaid piiritlus sõltub kokkuleppest, mis on embrüoloogilise, anatoomilise ja funktsionaalse vaatenurga puhul mõnevõrra erinev. Embrüoloogiline jaotus põhineb närvisüsteemi arengul: kesknärvisüsteem kujuneb neuraaltorust, piirdenärvisüsteem aga peamiselt neuraalharjast ja osaliselt plakoodidest. Anatoomiline jaotus põhineb asukohal: piirdenärvisüsteem hõlmab kõiki närvisüsteemi osi väljaspool peaaju ja seljaaju. Funktsionaalne jaotus lähtub info liikumisest: aferentsed rajad toovad sensoorse info kehast kesknärvisüsteemi, integratsioon toimub kesknärvisüsteemis ning eferentsed rajad viivad käsud lihastesse ja näärmetesse. Nägemisnärv on arenguliselt ja ehituselt kesknärvisüsteemi jätke, kuigi paikneb anatoomiliselt väljaspool aju. Haistmissüsteemis paiknevad retseptorneuronid küll perifeerias, kuid nende aksonid projitseeruvad otse haistmissibulasse, mis kuulub kesknärvisüsteemi. Sensoorsete neuronite rakukehad paiknevad sageli piirdenärvisüsteemis, kuid need neuronid on funktsionaalselt kesknärvisüsteemi sisendsüsteemi osa. Puudub üksmeel selles, kas need neuronid kuuluvad kesk- või piirdenärvisüsteemi.^[6] Funktsionaalsed rajad ulatuvad sageli mõlemasse süsteemi korraga.

Piirdenärvisüsteem jaguneb somaatiliseks ja autonoomseks ehk siseelundite osaks.

Somaatiline närvisüsteem koosneb naha, liigeste ja skeletilihaste närvidest, mis toovad infot keha pinnalt, liigestest ja skeletilihastest kesknärvisüsteemi ning viivad tahteliste liigutuste käske kesknärvisüsteemist skeletilihastesse. Naha närvid vahendavad puudutuse, temperatuuri ja valu taju ning annavad ajule infot keha pinnal toimuva kohta. Liigeste närvid annavad infot kehaasendi ja liikumise kohta (propriotseptsioon) ning aitavad liigutusi koordineerida. Lihaste närvid juhivad skeletilihaste kokkutõmbumist ja võimaldavad tahtelisi liigutusi. Somaatiline närvisüsteem töötab kahes suunas: sensoorsed närvid juhivad signaale kehast ajju ja motoorsed närvid ajust skeletilihastesse. Seganärvid juhivad signaale mõlemas suunas. Somaatiliste sensoorsete neuronite rakukehad paiknevad seljaaju lähedal seljaajunärvi tagumise juure ganglionides. Närvirakud, mis toovad infot kehast (näiteks puudutus, valu, temperatuur), ei paikne seljaaju sees, vaid nendes ganglionides; nende jätked ulatuvad nii perifeeriasse kui ka seljaajju. Signaal liigub retseptorist mööda neuroni jätket ganglionini, sealt seljaajju ja edasi peaajju.

Autonoomne närvisüsteem juhib siseelundite talitlust ja töötab enamasti tahtest sõltumatult. See sisaldab neuroneid, mis innerveerivad siseelundeid, veresooni ja näärmeid, st saadavad närvikiude elunditesse ja reguleerivad nende talitlust närvisignaalide abil. Autonoomne osa mõjutab siseelundeid (näiteks süda, magu, sooled), veresooni (näiteks nende ahenemine ja laienemine) ja näärmeid (näiteks higinäärmed, süljenäärmed). See jaguneb omakorda kaheks:

sümpaatiline närvisüsteem – aktiveerib organismi ("võitle või põgene"), kiirendab südame tööd ja pärsib seedimist;
parasümpaatiline närvisüsteem – rahustab ja taastab ("puhka ja seedi"), aeglustab südame tööd ja soodustab seedimist.

Paljusid elundeid innerveerivad mõlemad süsteemid, millel on sageli vastandlik toime (näiteks südame löögisagedusele). See ei ole aga universaalne reegel: osa efektororganeid, näiteks enamik veresooni ja higinäärmed, saavad innervatsiooni ainult sümpaatiliselt süsteemilt; mõnel kahekordse innervatsiooniga organil pole kahe süsteemi toime vastandlik, vaid koostoimiv või tööjaotuslik. Näiteks suurendavad mõlemad süsteemid süljenäärmete sekretsiooni, kuid erineva koostisega sekreedi tekitamise kaudu (parasümpaatiline süsteem tekitab vesist, ensüümirikast sülge, sümpaatiline aga paksemat, limarikast sülge). Meeste suguelundite talitluses jagunevad rollid ajaliselt järjestikusteks etappideks: parasümpaatiline süsteem vastutab veresoonte laienemise kaudu erektsiooni eest, sümpaatiline süsteem aga silelihaste kokkutõmbumise kaudu ejakulatsiooni eest.^[7] Üldistatult suurendab sümpaatilise süsteemi aktiivsus organismi valmisolekut kiireks reageerimiseks ("võitle või põgene"), parasümpaatilise süsteemi aktiivsus aga soodustab energia säästmist ja taastumist ("puhka ja seedi"), kuid tegelikkuses on tegu pideva, dünaamilise tasakaaluga mõlema süsteemi tooniliste mõjude vahel, mitte lihtsa binaarse lülitiga kahe seisundi vahel.

Peaajust väljub 12 paari kraniaalnärve, seljaajust 31 paari seljaajunärve. Kraniaalnärvid innerveerivad pead, kaela ja osaliselt siseelundeid. Nende seas on nii aferentseid, eferentseid kui ka seganärve. Seljaajunärvid innerveerivad keret, jäsemeid ja siselundeid. Need on kõik seganärvid.

Närvisüsteemi saab jagada ka hallaineks ja valgeaineks.^[8] Hallaine koosneb peamiselt neuronite rakukehadest, dendriitidest, sünapsidest ja gliiakoest. Hallaine paikneb peaaju pinnal (ajukoor), peaaju sügavates tuumades (näiteks basaalganglionid ja taalamus) ning seljaaju keskosas (H-kujulises piirkonnas). Hallaine funktsioon on ajukoores seotud kõrgema närvitalitlusega (taju, mõtlemine, mälu, otsustamine), sügavates tuumades närvitegevuse regulatsiooni ja koordineerimisega ning seljaajus reflekside ja kohalike reaktsioonide töötlemisega. Hallaine nimetus pärineb selle värvusest konserveeritud koes, kus see on hall. Elusas koes on see roosakas või helepruun. Selle värvus tuleneb verevarustusest, kudede niiskusest ja metaboolsest aktiivsusest. Hallaine sisaldab rohkesti veresooni (kapillaare); veri annab hemoglobiini tõttu kergelt punaka tooni. Elusas koes suurendab rakusisene ja rakuväline vedelik koe optilist läbikumavust ning mõjutab selle värvust. Hallaine metaboolselt aktiivne kude, kus neuronid tarbivad pidevalt hapnikku ja glükoosi ning leiab aset intensiivne sünaptiline ja iooniline aktiivsus, mis nõuab tugevat verevarustust. Fikseerimisel (näiteks formaliinis säilitamisel) veri eemaldub koest või laguneb, ainevahetus peatub ja rakulised struktuurid stabiliseeritakse, et kude säiliks uurimiseks mikroskoobis. Vere kadumise tõttu väheneb hemoglobiinist tingitud punakas toon ja hallaine muutub kahvatumaks. Samal ajal muutuvad koe optilised omadused, sealhulgas valguse neeldumine ja peegeldumine, mistõttu valgeaine jääb hallaine kõrval suhteliselt heledaks. Valgeaine koosneb peamiselt müeliiniga kaetud (müeliniseeritud) aksonitest, mis moodustavad närvikiude. Selle ülesanne on signaalide kiire edastamine ning närvisüsteemi eri piirkondade ühendamine. Valgeaine paikneb peaaju sisemuses, kus see moodustab ühendusteed eri ajupiirkondade vahel, seljaaju välisosas, kus see vahendab signaale aju ja keha vahel, ning perifeersetes närvides, mille põhiosa moodustavad müeliniseeritud aksonid. Valgeaine saab valge värvuse müeliinilt, mis moodustab rasvarikka isolatsioonikihi.

Anatoomilise konventsiooni järgi nimetatakse neuronite kogumeid kesknärvisüsteemis tuumadeks, piirdenärvisüsteemis aga ganglionideks. On siiski erandeid, näiteks eesaju struktuurid, mida nimetatakse basaalganglionideks.^[9]

Närvikoe ehitus ja talitlus

Pikemalt artiklis Närvikude

Närvikude koosneb närvirakkudest ehk neuronitest ning neid toetavatest gliiarakkudest.

Neuronid ja sünapsid

**Tüüpilise neuroni ehk närviraku ehitus**
Dendriit Rakukeha (sooma) Akson Rakutuum Ranvier' kitsend Aksoni lõpe Schwanni rakk Müeliintupp

Närvisüsteemi talitlus põhineb eelkõige neuronitel ehk närvirakkudel. Tegu on spetsialiseerunud rakutüübiga, mille ülesanne on informatsiooni vastuvõtt, töötlemine ja edastamine. Neuronid võtavad vastu ärritusi, töötlevad infot ja saadavad signaale edasi teistele rakkudele, sealhulgas neuronitele, lihasrakkudele ja näärmerakkudele.^[3]

Tüüpilisel neuronil eristatakse kolme põhiosa: rakukeha ehk neuronikeha ehk närvirakukeha ehk soomat ehk perikaarüoni, dendriite ja aksonit. Rakukeha sisaldab rakutuuma ja enamikku organelle. Seal toimub geeniekspressioon, valgusüntees ja energia tootmine mitokondrites. Dendriidid on lühikesed tihedalt hargnevad jätked. Akson on tavaliselt üks pikk jätke. Rakukeha ja aksoni ühenduskohal paikneb aksoni küngas. Aksonid kulgevad sageli kimpudena, moodustades närve, ja lõpevad presünaptiliste lõpmetega, mis moodustavad sünaptilised kontaktid teiste rakkudega. Tüüpilises neuronis liigub signaal dendriitidest rakukehasse ja sealt aksonisse. Dendriidid võtavad sünapside kaudu vastu signaale teistelt rakkudelt ja suunavad need aksoni künkale, kus need integreeritakse. Kui sisendite summa ületab läve, genereeritakse aktsioonipotentsiaal; kui mitte, siis seda ei teki. Aktsioonipotentsiaal on kiire elektriline pingemuutus neuroni rakumembraanil. See tekib ioonide (eelkõige naatriumioon Na⁺ ja kaaliumioon K⁺) liikumisel läbi ioonkanalite. Tavaliselt on neuroni sisemus väliskeskkonna suhtes negatiivsema laenguga, kuid aktsioonipotentsiaali ajal see tasakaal muutub lühiajaliselt vastupidiseks. Muutus algab naatriumioonide kiire sisenemisega, mis depolariseerib membraani, ja sellele järgneb kaaliumioonide väljumine, mis taastab algse membraanipotentsiaali. Naatriumkanalite ja kaaliumkanalite järjestikune avanemine tekitab lühiajalise, kuid selgelt suunatud elektrilise signaali. Aktsioonipotentsiaal levib mööda aksonit järjestikuste membraanipiirkondade aktiveerumise kaudu. Iga piirkond käivitab sama protsessi järgmises, moodustades lainetaolise leviku. Signaal ei nõrgene, vaid taastoodetakse igas lõigus uuesti. Akson juhib signaali rakukehast eemale ning võib ulatuda kaugetesse sihtpiirkondadesse ja moodustada suure hulga sünaptilisi kontakte.

Teatud tingimustel võivad neuronid suhelda ka dendriitide kaudu. Mõnes piirkonnas (nt haistmissibul, võrkkest, hüpotalamus) esineb dendriitidevahelisi sünapse, mis võimaldavad lokaalset ja kiiret vastastikust mõjutamist. Mõnd tüüpi neuronites, eriti püramiidaalneuronites, on dendriidid elektriliselt aktiivsed: neis leidub pingesõltuvaid ioonkanaleid, mis võimaldavad lisaks aksonist dendriitidesse tagasilevivale aktsioonipotentsiaalile (tagasileviv aktsioonipotentsiaal), mis on oluline sünaptilise plastilisuse seisukohast, tekitada ka dendriidi enda piires algatatud elektrilisi sündmusi (näiteks NMDA- või kaltsiumpurskeid), mis aitavad kaasa dendriitide mittelineaarsele signaaliintegratsioonile. ^[10] Mõnel neuronil puudub selgelt eristuv akson; neid nimetatakse anaksoneerunud neuroniteks. Nende jätked on ühtlasemalt hargnenud ning signaaliedastus toimub peamiselt lokaalselt dendriitide kaudu, mõjutades närvivõrgustiku aktiivsust lähiümbruses.

Sünaps on rakkudevaheline kontaktstruktuur, mis võib olla keemiline või elektriline. Elektrilises sünapsis kandub signaal otse rakkude vahel aukliiduste kaudu, tagades väga kiire ja sünkroonitud ülekande.^[11] Keemilises sünapsis vabastab presünaptiline neuron virgatsaine, mis difundeerub läbi sünapsipilu ja seondub postsünaptilise raku retseptoritega, muutes membraanipotentsiaali. Keemilised sünapsid on levinumad ja funktsionaalselt mitmekesisemad,^[12] võimaldades postsünaptilise raku erutamist, pidurdamist või tundlikkuse muutmist.

Kui aktsioonipotentsiaal jõuab presünaptilisse lõpmesse, avanevad pingesõltuvad kaltsiumioonkanalid ning Ca²⁺ sisenemine rakku käivitab sünapsipõiekeste liitumise rakumembraaniga ja virgatsainete vabanemise sünapsipilusse. Virgatsained difundeeruvad läbi sünapsipilu ja seonduvad postsünaptilise raku retseptoritega, põhjustades ioonkanalite avanemise või sulgumise ning muutes membraanipotentsiaali; selle tulemusena võib rakk erutuda, pidurduda või muutuda selle tundlikkus.^[12]^[13] Seejärel eemaldatakse virgatsained sünapsipilust tagasihaarde, ensümaatilise lagundamise või difusiooni teel, mis lõpetab signaali toime.^[12] Näiteks atsetüülkoliini vabanemine motoorse neuroni ja lihasraku vahelises sünapsis põhjustab lihasraku depolarisatsiooni ja kokkutõmbe.^[14] Sünaptiline ülekanne toimub väga kiiresti (murdosa millisekundist), kuid selle postsünaptilised mõjud võivad püsida märgatavalt kauem, sealhulgas juhtudel, kui sünaptiline aktiivsus aitab kaasa mälujälje tekkele.^[15]

Keemilise sünapsi korral on presünaptilises piirkonnas sünapsipõiekesed, mis sisaldavad virgatsaineid.^[12]

Sünapside tüüpe on väga palju. On teada üle saja virgatsaine ning paljudel neist on mitu retseptoritüüpi.^[16] Paljud sünapsid kasutavad rohkem kui ühte virgatsainet.^[16] On tavaline, et sünaps kasutab ühte kiiresti toimivat madalmolekulaarset virgatsainet, nagu glutamaat või gamma-aminovõihape, ning üht või mitut peptiidset virgatsainet, mis täidavad aeglasemaid modulatoorseid rolle.

Virgatsained võivad toimida erinevat tüüpi retseptorite kaudu. Ionotroopsed retseptorid on ligandiga juhitavad ioonkanalid, mis tekitavad kiire ja lühiajalise vastuse. Metabotroopsed retseptorid toimivad G-valkude ja rakusiseste signaaliradade kaudu ning põhjustavad aeglasemaid, kuid kauem kestvaid muutusi raku talitluses. Seetõttu võib samal virgatsainel olla väga erinevaid toimeid sõltuvalt sellest, mis tüüpi retseptori see aktiveerib ja millises närvisüsteemi osas sünaps paikneb.

Dale'i printsiip ütleb algupärasel kujul, et neuron vabastab kõigis oma sünapsides sama virgatsainete komplekti. Hilisem, levinud lihtsustatud tõlgendus ("üks neuron — üks virgatsaine") on osutunud ekslikuks: neuronid vabastavad sageli üheaegselt mitut virgatsainet (kotransmissioon), sealhulgas kombinatsioone "klassikalisest" väikese molekuliga virgatsainest ja peptiidsest kaastransmitterist.^[17] Hiljem on leitud, et ka algupärane, "sama virgatsainete komplekti" versioon ei kehti alati universaalselt: eri virgatsained ja kaastransmitterid, eriti peptiidid, võivad vabaneda neuroni eri rakupiirkondadest ja erineda sõltuvalt sellest, millisesse sihtmärki konkreetne terminal projitseerub.^[18] Dale'i printsiip ei tähenda, nagu neuron avaldaks kõigile sihtrakkudele sama toimet, sest sünaptiline mõju sõltub postsünaptilise raku retseptoritest.^[12] Et eri sihtrakkudel võivad olla eri tüüpi retseptorid, võib sama neuron mõjuda ühtedele rakkudele ergastavalt, teistele pärssivalt või moduleerivalt. Kaks levinumat virgatsainet on glutamaat ja gamma-aminovõihape (GABA). Glutamaat mõjub kesknärvisüsteemis valdavalt ergastavalt. Gamma-aminovõihape (GABA) on täiskasvanud kesknärvisüsteemi peamine pärssiv virgatsaine, kuid varajases arengus, mil neuronite rakusisene kloriidioonide tase on kõrgem, mõjub see sageli hoopis ergastavalt. Pärssiva toime kujunemine on seotud rakusisese kloriidikontsentratsiooni langusega arengu käigus.^[19]

Üks oluline sünapside rühm suudab pikaajaliste aktiivsusest sõltuvate muutuste kaudu sünapsi tugevuses moodustada mälujälgi.^[20] Neuraalse mälu tuntuim vorm on pikaajaline tugevnemine (long-term potentiation, LTP). See esineb sünapsides, mis kasutavad virgatsainena glutamaati, ja sõltub eelkõige NMDA retseptorite aktivatsioonist.^[21] NMDA retseptorid on "assotsiatiivsed": kui presünaptiline ja postsünaptiline neuron aktiveeruvad ligikaudu samaaegselt, eemaldub retseptori blokeering ning kanal avaneb, võimaldades kaltsiumioonide sisenemist postsünaptilisse rakku.^[22] Kaltsium käivitab rakusisesed signaalikaskaadid, mis viivad lõpuks AMPA-tüüpi glutamaadiretseptorite arvu kasvuni postsünaptilises membraanis, nii et sünapsi efektiivne tugevus suureneb. See tugevuse muutus võib püsida nädalaid või kauem. Pärast pikaajalise tugevnemise avastamist 1973. aastal on kirjeldatud teisi sünaptilise plastilisuse vorme, mille puhul esineb nii sünapsi tugevnemine kui ka selle nõrgenemine ja mille kestus varieerub.^[21] Näiteks tasusüsteem, mis soodustab soovitud käitumist, tugineb osaliselt plastilisusmehhanismidele, milles mängib rolli dopamiin.^[23] Kõik need sünaptilise muutlikkuse vormid koos moodustavad närvisüsteemi plastilisuse ehk närvisüsteemi võime kohaneda keskkonna muutustega.

Neuronid moodustavad omavahel ühendudes närvivõrgustikke, milles iga neuron võib olla ühenduses tuhandete teistega. Informatsiooni kodeerimises osalevad nii üksikute neuronite aktiivsus kui ka neuronipopulatsioonide aktiivsusmustrid. Nende osakaal on neuroteaduses jätkuvalt uuritav küsimus.^[24] Aktiivsusmustrit iseloomustavad aktiivsete neuronite arv ja jaotumine, aktsioonipotentsiaalide sagedus ning sünaptiliste ühenduste tugevus. Impulsside sagedus peegeldab stiimuli tugevust: madalam sagedus vastab nõrgemale ja kõrgem sagedus tugevamale stiimulile. Aktiivsusmustrid annavad väljundi, näiteks tajumuse või liigutuse.

Närvisüsteem reguleerib ja koordineerib teiste kudede, näiteks lihaskoe ja sisenõrenäärmete, talitlust ning mõjutab kudede kasvu, arengut ja ainevahetust. Regulatsioon toimub keemiliste signaalide abil. Virgatsained vahendavad kiiret ja lokaalset toimet sünapsides, neuromodulaatorid muudavad neuronite erutatavust ja närvivõrgustike tundlikkust (mõjutades näiteks tähelepanu ja meeleolu), troofilised faktorid toetavad rakkude kasvu ja taastumist ning neurohormoonid toimivad vere kaudu, põhjustades aeglasemat, kuid ulatuslikku mõju.

Närvisüsteemis esineb sadu tüüpe neuroneid.^[25] Need erinevad ehituse, talitluse, ühenduste ja keemilise toime poolest. Funktsiooni järgi eristatakse näiteks sensoorsed neuronid, mis teisendavad stiimuleid (nt valgus ja heli) närvisignaalideks; motoorsed neuronid, mis edastavad signaale efektorrakkudele; ning vaheneuronid, mis integreerivad ja töötlevad infot närvivõrgustikes.^[3] Lisaks esineb erutavaid ja pidurdavaid neuroneid, mille tasakaal määrab närvivõrgustike aktiivsuse mustrid.

Gliiarakud

Gliiarakud stabiliseerivad mitmel moel neuronite kuju ja paiknemist. Esiteks pakuvad gliiarakud mehaanilist tuge: toetavad neuronite rakumembraani ja jätkeid (dendriite ja aksoneid), täidavad neuronitevahelise ruumi ning moodustavad nende ümber tiheda rakuvõrgustiku. See toimib toetava karkassina, mis hoiab neuronite ehituse paigas ja kaitseb jätkeid deformeerumise, nihkumise või kahjustumise eest. Teiseks hoiavad nad neuroneid kindlates vastastikustes asendites, aidates säilitada sünapside täpse paigutuse ja närvivõrkude organiseerituse. Selles on oluline roll eriti astrotsüütidel, mis kinnituvad neuronite ja veresoonte külge ning ümbritsevad sünapse ja kapillaare, ankurdades neuronid kindlasse mikrokeskkonda. Kolmandaks toodavad ja organiseerivad gliiarakud rakuvaheainet, mis aitab rakkudel püsida õiges asendis ja säilitada koe arhitektuuri. Neljandaks stabiliseerivad nad aksonite ümbrust müeliiniga: oligodendrotsüüdid kesknärvisüsteemis ja Schwanni rakud piirdenärvisüsteemis ümbritsevad aksonid müeliintupega, mis lisaks signaali kiirendamisele pakub ka mehaanilist tuge ja kaitset.

Lisaks toetavad gliiarakud neuronite ainevahetust ja reguleerivad närvikoes rakuvälist keemilist keskkonda. Gliiarakud, eriti astrotsüüdid, võtavad verest vastu ja transpordivad närvikoesse glükoosi, mis on närvikoes peamine energiaallikas. Nad suudavad reageerida energiavajaduse muutumisele. Astrotsüüdid võivad glükoosi glükolüüsi käigus laktaadiks (laktaatioon, piimhappe anioon) muuta ning laktaati rakuvälisesse keskkonda vabastada. Seda nähtust kirjeldab astrotsüüt-neuron-laktaadisüstiku hüpotees, mille kohaselt võivad neuronid intensiivse aktiivsuse ajal kasutada astrotsüütidelt saadud laktaati täiendava energiaallikana, muutes selle laktaadi dehüdrogenaasi abil tagasi püruvaadiks ja oksüdeerides seda mitokondrites. Hüpoteesi kasuks räägivad mitmed eksperimentaalsed tõendid, kuid laktaadiülekande üldine või oluline roll täiskasvanud peaaju energiavarustuses on jätkuvalt vaieldav: osa uurimusi pole saanud olulist laktaadivoogu astrotsüütidest neuronitesse kinnitada või on leidnud, et laktaadi üldine panus aju glükoosiainevahetusse on nii väike, et selle suund ja tähtsus jäävad vaieldavaks.^[26] Glükoosi ja teiste energiaallikate oksüdatsiooni teel sünteesitakse ATP-d, mis on neuronite peamine energiakandja. Seda kasutatakse muu hulgas närviimpulsside tekkeks ja levimiseks vajalike ioonigradientide säilitamiseks ja taastamiseks ning sünaptilise aktiivsuse tagamiseks, sealhulgas virgatsainete vabastamiseks ja tagasihaardeks sünapsides.

Teiseks eemaldavad gliiarakud neuronite aktiivsuse tõttu tekkinud ainevahetusjääke, hoides rakuvälise keskkonna stabiilsena ja takistades neuronitele kahjulike ja närvisignaalide levikut häirivate jääkainete kuhjumist.

Kolmandaks, nii neuronid kui ka gliiarakud eemaldavad virgatsaineid sünapsipilust, kuid nende rollid on osaliselt erinevad ja teineteist täiendavad. Pärast virgatsaine vabanemist sünapsipilusse seondub see postsünaptilise raku retseptoritega ja käivitab signaali. Selle toime peab olema täpselt ajastatud, lühiajaline ja kontrollitud, mistõttu virgatsaine tuleb kiiresti eemaldada. Peamine mehhanism selleks on presünaptiline tagasihaare, mille käigus signaali saatnud neuron võtab virgatsaine spetsiaalsete transportvalkude abil oma rakumembraani kaudu tagasi. Seejärel virgatsaine kas pakendatakse uuesti sünapsipõiekestesse või lagundatakse ensümaatiliselt. Lisaks osalevad selles protsessis gliiarakud, eriti astrotsüüdid, mis haaravad sünapsipilust liigsed virgatsained, mida neuronid ei ole tagasi haaranud. See on eriti oluline näiteks glutamaadi puhul, sest selle liigne kuhjumine võib põhjustada neuronite üleerutust ja kahjustust (eksitotoksilisus).

Gliiarakud, eelkõige astrotsüüdid, osalevad hematoentsefaalse barjääri talitluse reguleerimises, kontrollides ainete liikumist vere ja peaaju närvikoe vahel, kuid nad ei moodusta ise barjääri, vaid toimivad selle välise regulatsioonisüsteemina. Hematoentsefaalne barjäär on füsioloogiline "filter" vere ja peaaju koe vahel. Selle põhiosa moodustavad kapillaaride seinu vooderdavad endoteelirakud, mis on omavahel ühendatud tiheliidustega. Nii ei saa ained liikuda rakkude vahelt vabalt, vaid läbivad barjääri kas difusiooni teel (näiteks hapniku puhul) või transportvalkude abiga (näiteks glükoosi puhul). Astrotsüüdid ümbritsevad peaaju kapillaare oma jätketega ning suhtlevad endoteelirakkudega, kuigi nad ei kuulu veresoonte seina koosseisu. Nad mõjutavad endoteelirakkude omadusi ja tiheliiduste säilimist, vähendades barjääri lekkeid ning reguleerides, millised molekulid ja millises koguses pääsevad verest peaajju. Nii võimaldavad nad glükoosi ja hapniku kontrollitud sisenemist ajju, piiravad toksiinide ja mitmete ravimite pääsu närvikoesse. Samuti kohandavad nad veresoonte läbilaskvust ja verevoolu vastavalt närvikoe aktiivsusele: nad suurendavad lokaalselt verevarustust, kui neuronite energiavajadus kasvab.

Närvikoe rakkude ümbruses (rakuvälises keskkonnas) leidub ioone, näiteks kaaliumioone, naatriumioone ja kaltsiumioone, mille tasakaal on neuronite normaalseks talitluseks hädavajalik. Neuronite aktiivsuse ajal muutub ioonide jaotus kiiresti, näiteks suureneb kaaliumioonide hulk. Nende kuhjumine häiriks närviimpulsside teket ja levikut ning võiks viia neuronite üleerutuseni. Gliiarakud, eelkõige astrotsüüdid, reguleerivad seda tasakaalu, haarates liigseid ioone, jaotades neid ümber või suunates vereringesse. Nii tagavad nad närvikoe keemilise keskkonna stabiilsuse ja närviimpulsside usaldusväärse toimimise.

Gliiarakud, eelkõige astrotsüüdid, reguleerivad sünapside tugevust ja ümberkujunemist ning osalevad närvivõrkude arengus ja kohanemises. Sünapsi tugevus, st see, kui tõhusalt signaal ühelt neuronilt teisele kandub, sõltub suuresti sünapsi keskkonna olekust. Gliiarakud mõjutavad seda, eemaldades või vabastades virgatsaineid (näiteks glutamaati), reguleerides ioonide tasakaalu ja eritades signaalmolekule, mis mõjutavad neuronite tundlikkust. Närvisüsteemi arengus juhivad gliiarakud neuronite kasvu ning nende jätkete (aksonite ja dendriitide) suunamist, et need leiaksid õiged sihtkohad ja moodustaksid sobivad ühendused, kujundades niiviisi närvivõrkude algse korralduse. Edasises elus toimub pidev ümberkorraldumine: osa sünapse tugevneb, osa nõrgeneb või kaob ja uusi ühendusi tekib juurde. Gliiarakud toetavad uute sünapside teket, eemaldavad mittevajalikke ühendusi ja kohandavad närvivõrke vastavalt aktiivsusele: sagedamini kasutatavad ühendused tugevnevad ja vähem aktiivsed võivad nõrgeneda. See on oluline õppimise ja mälu seisukohast. Selle käigus stabiliseerivad gliiarakud vajalikke ühendusi, hoides toimivaid sünapse ja neuronitevahelisi seoseid püsivana ja töökindlana. Nad toetavad neid sünapse, mida kasutatakse sageli ja mis on funktsionaalselt olulised, hoiavad nende ümber sobivat keemilist keskkonda (näiteks ioonide tasakaal ja virgatsainete kontroll) ning soodustavad nende säilimist ja tugevnemist. Vähekasutatavad või mittevajalikud sünapsid nõrgenevad või need eemaldatakse. See protsess on seotud närvivõrkude stabiilsusega, st närvivõrgustiku võimega säilitada toimiv struktuur ja töökindlus ka pideva muutumise tingimustes. Stabiilsus tagab, et olulised ühendused püsivad, signaalid liiguvad usaldusväärselt ja võrgustik ei muutu kaootiliseks ega kaota oma funktsionaalset korraldust. Stabiilsus peab olema tasakaalus närvisüsteemi plastilisusega: plastilisus võimaldab õppimist ja kohanemist, stabiilsus aga säilitab toimivad struktuurid. Nii tagavad gliiarakud, et närvisüsteem on ühtaegu paindlik ja stabiilne, võimaldades närvivõrkudel kogemuse mõjul muutuda ja kohaneda.

Gliiarakud (vanakreeka sõnast tähendusega 'liim') on toetavad mitte-närvirakud, mis täidavad närvisüsteemis mitmesuguseid funktsioone: neuronite struktuurne toetamine ja positsioneerimine, toitainetega varustamine, rakuvälise ioonkeskkonna reguleerimine, elektriline isoleerimine, immuunkaitse (patogeenide hävitamine ja rakujäänuste eemaldamine), müeliini moodustamine ning arengus aksonite suunamine sihtmärkideni.^[27]

Peaajus on gliiarakke kokku ligikaudu sama palju kui neuroneid, kuid piirkondlik varieeruvus on suur. Ajukoores on gliiarakke neuronitest ligikaudu neli korda rohkem, seevastu väikeajus, kus paikneb enamik peaaju neuronitest on gliiarakke neuronitega võrreldes vähe.^[28]

Kesknärvisüsteemis eristatakse kolme peamist gliiarakkude tüüpi:

astrotsüüdid – reguleerivad rakuvälist ioonkoostist, osalevad virgatsainete eemaldamises sünapsist, varustavad neuroneid toitainetega ja moodustavad osa vere-aju barjäärist; vigastuste korral osalevad glioosi ehk armkoe moodustamises;
oligodendrotsüüdid – moodustavad kesknärvisüsteemis müeliinkesta, mis isoleerib aksonit ja suurendab aktsioonipotentsiaali levikiirust (soodustades saltatoorset juhtivust);
mikrogliiarakud – kesknärvisüsteemi residentaalsed immuunrakud, mis toimivad makrofaagidena ja osalevad fagotsütoosis ning põletikureaktsioonides.

Piirdenärvisüsteemis täidavad analoogset müeliniseerivat funktsiooni Schwanni rakud, mis ümbritsevad üksikuid aksonisegmente müeliinkihiga.

Talitlus

Baastasandil on närvisüsteemi ülesanne edastada signaale ühelt rakult teisele või keha ühest osast teise. Rakud saavad teistele rakkudele signaale saata mitmel viisil. Üks võimalus on saata keemilisi aineid (hormoone) vereringesse, mille kaudu need levivad kaugematesse kehaosadesse. Erinevalt sellest ringhäälingulaadsest signaaliedastusest võimaldab närvisüsteem signaaliülekannet punktist punkti: neuronid suunavad oma aksonid konkreetsetesse sihtpiirkondadesse ja moodustavad sünaptilisi ühendusi konkreetsete sihtrakkudega.^[29]

Integratiivsemal tasandil on närvisüsteemi põhifunktsioon keha juhtimine.^[30] Närvisüsteem hangib meeleelundite retseptorrakkude kaudu keskkonnast informatsiooni, saadab seda informatsiooni kodeerivaid signaale kesknärvisüsteemi, töötleb infot sobiva reaktsiooni määramiseks ja saadab soovitava reaktsiooni käivitamiseks signaale lihastele või näärmetele.

Närvisüsteem võimaldab nägemist ja teisi keerukaid tajusid, keerukat suhtlemist, elundkondade talitluse kiiret koordineerimist ning samaaegset integreeritud signaalitöötlust.

Närvisüsteem võimaldab keelt, mõistete abstraktset esitamist, kultuuri edasiandmist ja paljusid teisi inimühiskonna aspekte.

Närviringid ja nende süsteemid

Närvisüsteemi talitlust käsitati pikka aega stiimuli ja reaktsiooni seostamisena.^[31] Selle arusaama järgi algab neuraalne töötlus stiimulitest, mis aktiveerivad sensoorsed neuronid ja tekitavad signaale, mis levivad seljaaju ja peaaju ühenduste ahelate kaudu, ja viib lõpuks motoorsete neuronite aktiveerumiseni ja seetõttu lihaste kokkutõmbumiseni, seega väliselt avalduvate reaktsioonideni. René Descartes uskus, et loomade kogu käitumist ja suuremat osa inimese käitumisest saab seletada stiimuli ja reaktsiooni ringide abil, kuid keelt ja muud kõrgemat kognitiivset käitumist ei saa mehhanitsistlikult seletada.^[32] Charles Sherrington arendas raamatus "The Integrative Action of the Nervous System" (1906)^[31] stiimuli ja reaktsiooni mehhanismide käsitlust palju üksikasjalikumalt. Psühholoogias 20. sajandi keskpaigani valitsenud vaade biheiviorism püüdis inimese käitumise kõiki aspekte seletada stiimuli ja reaktsiooni kaudu.^[33]

20. sajandi alguses alanud ja 1940ndatel haripunkti jõudnud elektrofüsioloogilised uuringud näitasid, et närvisüsteemis on palju mehhanisme, mis säilitavad rakkude erutuvust ja tekitavad aktiivsusmustreid iseeneslikult, ilma välise stiimulita.^[34] Leiti, et neuronid on võimelised tekitama korrapäraseid aktsioonipotentsiaalide jadasid, isegi täielikus eraldatuses.^[35]

Kui ühendada iseeneslikult aktiivsed neuronid keerukateks ringideks, on keerukate ajaliste aktiivsusmustrite tekitamise võimalused veel palju suuremad.^[36] Tänapäeval käsitatakse närvisüsteemi talitlust nii, et selles on oma osa nii stiimuli ja reaktsiooni ahelatel kui ka isetekkeliselt genereeritud aktiivsusmustritel. Käitumine tekib nende vastastikmõjus. ^[37]

Refleksid ja muud stiimuli-reaktsiooni ringid

Närviringi lihtsaim tüüp on refleksikaar. See algab sensoorse sisendiga ja lõpeb motoorse väljundiga ning läbib omavahel ühendatud neuronite rea.^[38] Seda võib illustreerida äratõmbamisrefleksiga, mille puhul käsi tõmmatakse pärast kuuma pliidi puudutamist kiiresti tagasi.

Ring algab naha sensoorsete retseptoritega, mis aktiveeruvad kahjustava kuumuse toimel. Membraanis paiknev spetsiaalne molekulaarne struktuur põhjustab selle, et kuumus muudab membraani elektrivälja. Kui elektrilise potentsiaali muutus on piisavalt suur, et ületada vastav läviväärtus, vallandub aktsioonipotentsiaal, mis edastatakse retseptorraku aksoni kaudu seljaajju. Seal moodustab akson teiste rakkudega erutavaid sünaptilisi kontakte; osa neist projitseerub samasse seljaaju piirkonda, osa aga peaajju. Üheks sihtmärgiks on seljaaju vaheneuronite kogum, mis projitseerub käelihaseid juhtivatele motoorsetele neuronitele. Vaheneuronid erutavad motoorseid neuroneid ja kui erutus on piisavalt tugev, tekitavad mõned motoorsed neuronid aktsioonipotentsiaale, mis liiguvad mööda nende aksoneid punktini, kus nad moodustavad erutavaid sünaptilisi kontakte lihasrakkudega. Erutavad signaalid põhjustavad lihasrakkude kokkutõmbumise ja käsi tõmmatakse eemale.

Tegelikkus võib olla sellest lihtsustatud esitusest mitmeti keerulisem.^[38] Kuigi kõige lihtsamate reflekside puhul on sensoorsete ja motoorsete neuronite vahel lühikesed närviteed, osalevad ringis ka teised läheduses paiknevad neuronid, mis reaktsiooni moduleerivad. Peale selle kulgevad peaajust seljaajju projektsioonid, mis võivad refleksi võimendada või nõrgendada.

Kõige lihtsamaid reflekse võivad vahendada ringid, mis paiknevad täielikult seljaajus, kuid keerukamad reaktsioonid sõltuvad signaalide töötlemisest peaajus.^[39] Näiteks kui miski liigub inimese vaatevälja servas ja inimene pöörab pilgu selle poole, käivitub palju signaalitöötluse etappe. Esialgne sensoorne reaktsioon silma võrkkestas ja lõplik motoorne reaktsioon ajutüves ei erine kuigi palju lihtsa refleksi vastavatest etappidest, kuid vahepealsed etapid on täiesti erinevad. Töötlusahel ei koosne ühest või kahest sammust, vaid nägemissignaalid teevad läbi võib-olla kümneid integratsioonietappe, milles osalevad taalamus, ajukoor, basaalganglionid, ülakünkake, väikeaju ja mitmesugused ajutüve tuumad. Need piirkonnad täidavad signaalitöötlusfunktsioone, mille hulka kuuluvad keskkonna tajumine, tajutava analüüs, meenutamine, otsustamine ja motoorne planeerimine.^[40]

Keskkonna tajumine eeldab võimet eraldada sensoorsete signaalide kogumist bioloogiliselt olulist informatsiooni. Näiteks reageerivad võrkkesta üksikud fotoretseptorid valguse intensiivsusele oma kitsas retseptiivses väljas. Teise taseme nägemisneuronid saavad sisendi primaarsete retseptorite rühmadelt; kõrgema taseme neuronid saavad sisendi teise taseme neuronite rühmadelt jne. Nii kujuneb töötlusetappide hierarhia, kus iga etapp ekstraheerib signaalide kogumist bioloogiliselt olulisi tunnuseid (näiteks servi, liikumissuunda või värvikontraste), jättes ebaolulise info kõrvale. Nii tekib hierarhiliselt organiseeritud aktiivsusmuster, mis on jaotunud mitme spetsialiseerunud ajupiirkonna vahel (nägemise puhul on kirjeldatud üle kolmekümne eri funktsiooniga visuaalset ajupiirkonda) ja esindab keskkonna objekte ja nende omadusi. See, kuidas hajutatud neuraalsest aktiivsusest kujuneb subjektiivne tajukogemus, on nii neuroteaduses kui ka teadvusefilosoofias lahtine küsimus.

Isetekkeline mustrite genereerimine

Kuigi stiimuli-reaktsiooni mehhanisme on kõige lihtsam mõista, võib närvisüsteem organismi juhtida ka väliste stiimuliteta, kasutades seesmiselt genereeritud aktiivsuse rütme. Et neuroni membraanis võib olla mitmesuguseid pingetundlikke ioonkanaleid, on paljudest tüüpidest neuronid (isegi isoleerituna) võimelised genereerima rütmilisi aktsioonipotentsiaalide jadasid. Kui iseeneslikud rütmilised neuronid on erutavate või pidurdavate sünapside kaudu omavahel ühendatud, on tekkinud võrgustikud võimelised ilmutama mitmesugust dünaamilist käitumist, sealhulgas atraktordünaamikat, perioodilisust ja isegi kaost. Neuronivõrgustikku, mis kasutab oma sisemist struktuuri ajaliselt struktureeritud väljundi genereerimiseks, ilma et selleks oleks tarvis vastava ajalise struktuuriga stiimulit, nimetatakse tsentraalseks mustrigeneraatoriks.

Iseeneslik mustrite genereerimine toimub väga erinevatel ajaskaaladel, millisekunditest tundide või veel pikemate ajavahemikeni. Üks tähtsamaid bioloogilisi rütme on tsirkadiaanrütm ehk ööpäevarütm — endogeenne, ligikaudu 24-tunnise perioodiga kõikumine, mis reguleerib paljusid füsioloogilisi protsesse, sealhulgas kehatemperatuuri, hormoonide eritumist ja ainevahetust ning paljudel loomadel ka une ja ärkveloleku rütmi. Kõigil uuritud loomadel esineb närvitegevuses tsirkadiaanseid kõikumisi. Alates 1990ndatest tehtud katsed näitavad, et tsirkadiaanrütmi tekitab "geneetiline kell", mis seisneb selles, et teatud geenide avaldumise tase ööpäeva jooksul tõuseb ja langeb. Nii erinevatel loomadel nagu putukad ja selgroogsed on sarnane geneetiline rütmikellasüsteem. Valgus mõjutab kella, kuid kell töötab ka siis, kui valguse tase hoitakse muutumatuna ja puuduvad muud välised märguanded selle kohta, mis kell on. Kellageenid avalduvad nii närvisüsteemi paljudes osades kui ka paljudes perifeersetes elundites. Imetajatel on paljudes kudedes oma molekulaarsed "kellad", kuid nende rütme sünkroonib hüpotalamuses paiknev suprakiasmaatiline tuum.

Areng

Pikemalt artiklis Närvisüsteemi areng

Närvisüsteemi arengu peamised etapid on neuronite ja gliiarakkude teke neuraalsetest eellasrakkudest, ebaküpsete neuronite ränne tekkekohast lõplikku asukohta, aksonite väljakasvamine ja sihtrakkudeni juhtimine, sünapside moodustumine ja hilisemad muutused. Viimased on õppimise ja mälu rakuliste mehhanismide alus.^[41]

Embrüogenees

Varajases arengujärgus kujuneb gastrula. Gastrulatsiooni käigus moodustuvad kolm lootelehte: endoderm, millest areneb seedetrakti ja mitme muu siseelundi epiteel või epiteelne osa; mesoderm, millest arenevad muu hulgas lihased, luustik ja sidekude; ja ektoderm, millest arenevad muu hulgas marrasknahk ja närvisüsteem.^[42]

Kesknärvisüsteem areneb neuroektodermist, ektodermi osast. Meeleelundite arengus osalevad lisaks ektodermile ka teised lootelehed, näiteks silmalihased arenevad mesodermist. Närvisüsteemi arengu esimene nähtav tunnus on kitsa paksenenud rakuriba ilmumine piki embrüo seljapoolset keskjoont. Seda nimetatakse neuraalplaadiks: selja piirkonna ektoderm pakseneb ja selle külgmisi osi piiravad neuraalvoldid. Neuraalplaadi eesmine osa on laiem ja sellest kujuneb peamiselt peaaju, tagumine osa pikeneb koos embrüo keha kasvuga ja sellest kujuneb seljaaju.

Edasises arengus tekib neuraalplaadi keskossa pikisuunaline vagu – neuraalvagu. Neuraalplaat vajub keskosast sisse, moodustades neuraalvao, ning selle servad kerkivad neuraalvoltideks. Neuraalvoldid lähenevad teineteisele ja ühinevad, nii et moodustub kesknärvisüsteemi eelkäija, silindriline neuraaltoru. Neuraaltoru eesmise ja tagumise otsa sulgumine toimub järk-järgult ning mõneks ajaks jäävad avatuks vastavalt eesmine ja tagumine neuropoor. Neuraaltoru sulgumisega eraldub see pindmisest ektodermist.

Neuraalhari kujuneb neuraalvoltide servades, neuroektodermi ja mitteneuraalse (pindmise) ektodermi piiril. Neuraaltoru sulgumise ajal või vahetult pärast seda eralduvad need rakud neuroepiteelist ning rändavad embrüos laiali. Rakkude eraldumise ajastus (enne või pärast toru sulgumist) on liigiti erinev. Neuraalharjast pärinevad muu hulgas seljaajuganglionide ja paljude kraniaalnärvide ganglionide neuronid, autonoomse närvisüsteemi ganglionide neuronid ja piirdenärvisüsteemi gliiarakud, sealhulgas Schwanni rakud, aga ka pigmendirakud, osal loomadel kraniofatsiaalne kõhr- ja luukude ning mitmed muud mitteneuraalsed koed. Neuraalplaadi muutumist neuraaltoruks koos neuraalharja kujunemisega nimetatakse neurulatsiooniks.

Närvikoe kujunemist neuraalse induktsiooni teel on uuritud alates 1920ndatest (Spemanni-Mangoldi organisaatori katsed), kuid selle aluseks olevad molekulaarsed mehhanismid jäid pikka aega lahtiseks küsimuseks. 1990ndatel hakati neid kiiresti täpsustama. Geneetiliste uurimismeetodite abil selgus, et närvikoe kujunemine sõltub luu morfogeneetiliste valkude (BMP-de) signaalide pärssimisest. Eriti tähtis on BMP4. Organisaatori piirkonnast (suur-kannuskonna puhul peamiselt mesendodermi rakkudest, kuid osaliselt ka eesmisest endodermist) pärinevad valgud, sealhulgas kordiin ja nogiin, pärsivad BMP4 toimet ja suunavad ektodermi diferentseeruma närvikoeks.^[43] BMP-signaalide pärssimise allikas ja mehhanism on selgroogsete eri rühmadel ja eri arenguetappidel oluliselt erinev: näiteks koduhiirel osaleb eesmine vistseraalne endoderm ja kanal on ainult BMP-antagonism ebapiisav ning vajalikud on lisaks FGF-signaalid.^[44] Protsessis osalevad ka näiteks Wnt-signaalirajad. Neuraalse induktsiooni tulemusel tekib neuroektoderm, millest kujunevad neuroblastid ehk neuronite eellasrakud.^[45] Edasiste jagunemiste ja diferentseerumise käigus kujunevad neist neuronid, teistest neuraalsetest eellasrakkudest arenevad gliiarakud.

Neuraaltorust saavad alguse peaaju ja seljaaju. Pea piirkonna meeleelundite ja kraniaalnärvide sensoorsete ganglionide arengus osalevad lisaks neuraalharjale ka ektodermi piirkondlikud paksendid ehk plakoodid. Haistmisplakoodist kujunevad haistmissüsteemi epiteel ja selle sensoorsed neuronid. Kuulmisplakoodist kujuneb sisekõrva epiteel ja osa esiku-teonärvi sensoorsetest neuronitest. Epibranhiaalplakoodid osalevad näonärvi, keele-neelunärvi ja uitnärvi sensoorsete ganglionide neuronite tekkes. (Kaladel ja mõnel teisel vees elaval selgroogsel kujunevad plakoodidest ka küljejoonesüsteemi elundid.) Maitseelundite epiteel areneb suu-neelu piirkonna epiteelist ja nende sensoorsete neuronite arengus osalevad kraniaalplakoodid ja neuraalhari.

Neuraaltoru eesmine osa paisub, sest selle seinad kasvavad ja diferentseeruvad kiiremini kui tagumises osas. Esmalt eristub kolm primaarset ajupõiekest: prosentsefalon, mesentsefalon ja rombentsefalon. Hiljem jagunevad need viieks sekundaarseks ajupõiekeseks.

Prosentsefalonist kujunevad telentsefalon ja dientsefalon. Telentsefalonist arenevad suuraju-poolkerad ja nende külgvatsakesed. Dientsefalonist kujunevad muu hulgas talamus, epitalamus, hüpotalamus ja subtalamus ning selle õõnest kolmas vatsake. Dientsefaloni külgseinast sopistuvad välja silmapõiekesed, millest kujunevad võrkkest ja sellega seotud silma närvikude. Võrkkesta ja nägemisnärvi käsitatakse arengulises mõttes kesknärvisüsteemi osana.

Mesentsefalonist kujuneb keskaju. Selle õõs kitseneb ja sellest moodustub keskaju-veejuha, mis ühendab kolmandat ja neljandat vatsakest. Mesentsefaloni selgmisest osast kujuneb keskajukate ja kõhtmisest osast kujunevad keskajuvarred.

Rombentsefaloni eesmisest osast kujuneb metentsefalon, millest arenevad sild ja väikeaju. Tagumisest osast ehk müelentsefalonist kujuneb piklikaju. Rombentsefaloni õõnest kujuneb peamiselt neljas vatsake, mis jätkub tagapool seljaaju-tsentraalkanalina.

Aju ei jää arengu käigus sirgeks toruks. Selle kuju muutub mitme koolu kujunemise tõttu. Olulised on peakoold (flexura cephalica), mis paikneb keskaju piirkonnas ja muudab aju eesmise osa asendit, kaelakoold (flexura cervicalis) piklikaju piirkonnas ja sillakoold (flexura pontina) nende vahel. Viimane on kahele ülejäänud põhikoolule vastassuunaline. Kooldude tõttu muutub aju osade paiknemine üksteise suhtes.

Viie sekundaarse ajupõiekese piirid on määratletavad arengubioloogiliselt, kuid nende piiritlemisel kasutatakse ka võrdlevat anatoomiat. Aju eri piirkondade edasine areng seisneb nende seinte piirkondlikus paksenemises ja diferentseerumises.

Telentsefaloni eesmise otsa piirkonnas kujuneb lõppleste ehk piirleste. Telentsefaloni külgmised väljasopistused moodustavad kaks suuraju-poolkera. Nende kõhtmises osas arenevad haistmissibulad ja basaalganglionid, selgmisest osast kujuneb pallium, millest areneb suurajukoor.

Dientsefaloni külgseintes kujunevad talamuse piirkonnad ja teised tuumad. Dientsefaloni kate jääb teatud piirkondades õhukeseks ja sellega on seotud koroidpõimiku kujunemine.

Keskaju kattes eristuvad ülakünkakesed ja alakünkakesed, mis moodustavad nelikküngastiku. (Kaladel ja mõnedel teistel selgroogsetel moodustab olulise osa sellest nägemiskate.)

Väikeaju kujuneb metentsefaloni selgmisest osast. Piklikaju seinad paksenevad eriti kõhtmises ja külgmises osas. Selle selgmine piirkond jääb õhemaks ning moodustab osa neljanda vatsakese seinast ja koroidpõimikuga seotud struktuuridest.

Seljaaju arengus kasvavad neuraaltoru külgseinad. Kõhtmisse ossa (alusleste) kujunevad peamiselt motoorsete neuronite piirkonnad ja selgmisse ossa (tiibleste) sensoorset infot töötlevate vaheneuronite piirkonnad. (Sensoorsete neuronite rakukehad paiknevad seljaajuganglionides.) Seljaaju-tsentraalkanal on arengu alguses suhteliselt suur, kuid seinte kasvu ja diferentseerumise tõttu muutub selle kuju ja suhteline läbimõõt. Seljaaju kõhtmisel ja selgmisel pinnal kujunevad vastavalt eesmine keskpidine lõhe ja tagumine keskpidine vagu.

Histogenees

Neuraaltoru sein koosneb arengu alguses neuroepiteelist. Selle rakud on neuraalsed tüvirakud ja eellasrakud, mis paljunevad ja annavad järglasi, millest kujunevad neuronid ja gliiarakud. Neuroepiteelirakkude jagunemine toimub peamiselt neuraaltoru sisepinnal ehk tulevase vatsakese või tsentraalkanali läheduses.

Osa neuroepiteelirakke diferentseerub radiaalgliia rakkudeks. Radiaalgliia moodustab arenevas närvisüsteemis tugistruktuuri, mida mööda neuronid migreeruvad oma lõplikesse asukohtadesse. Radiaalgliiarakud võivad olla ka närvisüsteemi eellasrakkudeks.

Neuraalsetest eellasrakkudest saavad alguse neuroblastid ja gliia eellasrakud. Neuroblastid diferentseeruvad neuroniteks. Neuronite diferentseerumisel kujunevad rakukeha, dendriidid ja akson. Akson võib kasvada kesknärvisüsteemis asuva sihtmärgi poole või väljuda kesknärvisüsteemist ja moodustada perifeerse närvi.

Arengu käigus moodustuvad erineva ehituse ja funktsiooniga neuronid. Suureneb neuronite morfoloogiline ja funktsionaalne mitmekesisus ja keerukate ühenduste arv.

Närvikoe arengus toimub lisaks neuronite ja gliiarakkude tekkele ulatuslik aksonite kasv ning sünapside moodustumine ja ümberkorraldamine. Osa arengu käigus tekkinud närvirakke sureb programmeeritud rakusurma tõttu. Närvisüsteemi lõplik ehitus kujuneb rakkude proliferatsiooni, rände ja diferentseerumise, aksonite kasvu, sünapside moodustumise ja rakkude kõrvaldamise koosmõjus.

Hallaine moodustub peamiselt neuronite rakukehadest, dendriitidest, sünapsidest, aksonite algus- ja lõpposadest ning gliiarakkudest. Valgeaine koosneb peamiselt aksonitest ja neid ümbritsevatest gliiarakkudest; suur osa valgeaine aksonitest on müeliniseerunud. Närvikiudude kogumid moodustavad kesknärvisüsteemis juhteteed.

Paljud neuronid rändavad areneva suuraju ja väikeaju pinnale ja moodustavad seal ajukoore. Suurajukoores toimub neuronite järjestikune ränne ja kihistumine, nii et kujuneb mitmekihiline närvikude.

Piirdenärvisüsteemi areng

Piirdenärvisüsteem areneb kesknärvisüsteemiga tihedas vastastikuses seoses. Seljaajuganglionide ehk dorsaalsete juureganglionide neuronid pärinevad peamiselt neuraalharjast. Kraniaalnärvide sensoorsete ganglionide arengus osalevad nii neuraalhari kui ka plakoodid.

Autonoomse närvisüsteemi ganglionid arenevad samuti peamiselt neuraalharjast. Neuraalharjast pärinevad ka paljud piirdnärvisüsteemi gliiarakud.

Seljaajuganglionide neuronid diferentseeruvad sensoorseteks neuroniteks. Arengu varajases järgus on neil kaks jätket: üks kasvab kesknärvisüsteemi ja teine perifeeria suunas. Hiljem kujuneb pseudounipolaarne neuron, mille rakukehast lähtuv jätke jaguneb T-kujuliselt keskseks ja perifeerseks haruks. Keskne haru siseneb seljaajusse dorsaaljuure kaudu ja perifeerne haru ulatub sensoorsesse närvilõpmesse.

Motoorsed närvid arenevad peamiselt neuraaltoru kõhtmises osas paiknevatest motoorsetest neuronitest. Nende aksonid kasvavad neuraaltorust väljapoole ja moodustavad kõhtmised motoorsed juured. Seljaajunärvi moodustumisel ühinevad selgmine sensoorne ja kõhtmine motoorne juur.

Vistseromotoorne närvisüsteem kujuneb kesknärvisüsteemi ja neuraalharja vastastikuses arengus. Selle motoorsed neuronid innerveerivad silelihaseid, südamelihast ja näärmeid. Autonoomse närvisüsteemi puhul toimub innervatsioon tavaliselt kahe neuroni järjestikuse ahela kaudu: kesknärvisüsteemist lähtuv preganglionaarne neuron moodustab sünapsi perifeerse ganglioni postganglionaarse neuroniga.

Perifeersete närvide aksonid on arengu alguses ilma täieliku müeliinkatteta. Schwanni rakud rändavad arenevate närvide juurde ja ümbritsevad aksonid; osa Schwanni rakkudest hakkab hiljem moodustama müeliinkesta. Schwanni rakud pärinevad neuraalharjast.

Kaks esimest kraniaalnärvi erinevad ülejäänud kraniaalnärvidest. Haistmisnärvi moodustavad haistmisepiteeli sensoorsete neuronite aksonid, mis kasvavad haistmissibulasse. Nägemisnärv on kesknärvisüsteemi osa: see areneb dientsefaloni seinast koos silmapõiekese ja võrkkestaga. Nägemisnärvi kiudude ümber paiknevad kesknärvisüsteemi gliiarakud ja närvi katavad ajukelmete jätked.

Kolmiknärv, näonärv, keele-neelunärv ja uitnärv on seotud pea ja neelu piirkonna sensoorsete ning motoorsete struktuuridega. Kolmiknärvi sensoorse ganglioni arengus osalevad neuraalhari ja plakoodid. Näonärvi, keele-neelunärvi ja uitnärvi sensoorsete ganglionide arengus osalevad epibranhiaalplakoodid ja neuraalhari.

Esiku-teonärvi sensoorne ganglion ja neuronid pärinevad suurel määral kuulmisplakoodist. Selle närvi perifeersed jätked innerveerivad sisekõrva sensoorset epiteeli.

(Vee-eluliste selgroogsete küljejoonesüsteemi elundid arenevad küljejooneplakoodidest ning neid innerveerivad närvid ja ganglionid on seotud küljejoonesüsteemi arenguga. Maismaal elavatel selgroogsetel on see süsteem evolutsiooni käigus suurel määral kadunud.)

Arvatakse, et kraniaalnärvide ehituses säilib mitmesuguseid tunnuseid, mis peegeldavad selgroogsete pea varasemat segmentaalsust ja seost neelupiirkonna struktuuridega. Kraniaalnärve ei saa siiski käsitada lihtsalt seljaajunärvide analoogidena, sest nende arengus osalevad erinevad embrüonaalsed struktuurid ja nende sensoorsed ja motoorsed komponendid on erineva päritoluga.

Sümpaatilised ganglionid moodustavad pikisuunalise sümpaatilise tüve. Pea piirkonna autonoomsed ganglionid paiknevad kraniaalnärvide ja veresoonte läheduses.

Närvisüsteemi haigused

Vaata ka: Närvihaigused

Närvisüsteem tagab organismi sensoorsete, motoorsete, autonoomsete, tunnetuslike ja käitumuslike funktsioonide koordineerimise ning organismi kohanemise keskkonnaga. Sellepärast võivad närvisüsteemi talitlushäired avalduda väga erinevalt: tundlikkusehäirete, liigutushäirete, reflekside muutuste, koordinatsioonihäirete ja tasakaaluhäirete, autonoomse närvisüsteemi häirete, valu, krampide, teadvushäirete ja kognitiivsete häirete, kõnehäirete ja nägemishäirete ning käitumise muutustena. Üks haigus võib kahjustada korraga mitut funktsionaalset süsteemi.

Närvisüsteemi funktsioonid sõltuvad neuronite, nende jätkete, sünapside, gliiarakkude, veresoonte ja neid ümbritsevate kudede vastastikusest toimimisest. Sellepärast ei põhjusta ühe struktuuri kahjustus alati ainult sellele vahetult vastava funktsiooni kadumist. Kahjustus võib häiarida ka teiste, anatoomiliselt või funktsionaalselt ühendatud piirkondade talitlust. Sellised kauge toimega funktsionaalsed muutused on eriti olulised ägedate ajukahjustuste korral. Üks selline nähtus on diaskiisd, mille puhul ajukahjustusega ühenduses olevates, kuid otseselt kahjustamata piirkondades närvitegevus ja ainevahetus ajutiselt väheneb. See võib esialgse kahjustuse kliinilist pilti mõjutada ja hiljem osaliselt taanduda.

Närvisüsteemi funktsionaalne ülesehitus on hierarhiline ja samal ajal ulatuslikult võrgustunud. Seljaaju ja ajutüve refleksikaared, ajukoore ja subkortikaalsete struktuuride võrgustikud ning väikeaju ja basaalganglionide süsteemid täidavad erinevaid, kuid omavahel seotud ülesandeid. Ajukoor ei ole lihtsalt varasemate refleksimehhanismide pärssija, vaid osaleb koos teiste ajuosadega sensoorsete signaalide töötlemises, liigutuste kavandamises ja juhtimises, õppimises, mälus, tähelepanus ja teadlikus tegevuses.

Varem räägiti "fülogeneetiliselt vanade funktsioonide vabanemisest" ehk "dissolutsioonist" kirjeldades nähtust, mille puhul närvisüsteemi kõrgemate piirkondade kahjustuse järel ilmnevad näiteks patoloogilised refleksid. Seda peeti närvisüsteemi funktsioonide üldise evolutsioonilise regressiooni ilminguks: taasilmuvad loomale omased refleksid, mis inimesel on täiskasvanueas "peidus". Patoloogiliste reflekside, näiteks Babinski refleksi põhjuseks peetakse tänapäeval eelkõige kortikospinaaltrakti ja sellega seotud motoorsete võrgustike kahjustust.

Närvisüsteemi kahjustuse kliiniline pilt sõltub kahjustuse asukohast, ulatusest, tekkekiirusest ja kahjustatud närvivõrgustikest. Ägeda kahjustuse korral võib sümptomite raskust mõjutada ka turse, verevarustuse häire, põletik, ainevahetuse muutus ja diaskiis. Aja jooksul võivad sümptomid närvivõrgustike ümberkorraldumise, plastilisuse, põletiku taandumise ja muude taastumisprotsesside tõttu muutuda.

Neuroloogia hõlmab kõigi kesk- ja perifeerse närvisüsteemiga seotud seisundite ja haiguste diagnoosimist ja ravi.

Närvisüsteemi talitluse häireid võivad põhjustada geneetilised tegurid, traumad, infektsioonid, vananemisega seotud muutused, autoimmuunprotsessid, veresoonkonna haigused ja mürgised ained. Neuroloogilisi haigusi võib liigitada närvisüsteemi kahjustatud osa, häire olemuse või haiguse põhjuse järgi. Neuroloogiliste häirete hulka kuuluvad kesk- ja piirdenärvisüsteemi mõjutavad haigused, sealhulgas epilepsia, peavaluhäired, neurodegeneratiivsed haigused, ajuveresoonkonna haigused, neuroinfektsioossed haigused, neuroimmunoloogilised haigused, neuromuskulaarsed haigused, neuroarengulised häired, traumaatilised pea- ja seljaajukahjustused ning närvisüsteemi kasvajad.

Peaaju haigused ja kahjustused
- Peaaju trauma olenevalt ajusagarast
  - Otsmikusagara kahjustus
  - Kiirusagara kahjustus
  - Oimusagara kahjustus
  - Kuklasagara kahjustus
- Peaaju düsfunktsioonid vastavalt häire tüübile
  - Afaasia (keelehäire)
  - Düsgraafia (kirjutamishäire)
  - Düsartria (kõnehäire)
  - Apraksia (liikumismustrite sooritamise häire)
  - Agnoosia (inimeste või objektide äratundmise häire)
  - Amneesia (mäluhäire)
Seljaaju haigused
Perifeersed neuropaatiad ja muud piirdenärvisüsteemi haigused
Kraniaalnärvide haigused, näiteks kolmiknärvineuralgia
Autonoomse närvisüsteemi haigused, näiteks autonoomne neuropaatia ja multisüsteemne atroofia
Epilepsia ja muud peaaju elektrilise aktiivsuse häired
Kesk- ja piirdenärvisüsteemi kahjustustest tingitud liikumishäired ja motoneuronhaigused, näiteks Parkinsoni tõbi, essentsiaalne treemor, amüotroofne lateraalskleroos ja Tourette'i sündroom
Unehäired, näiteks narkolepsia
Migreen ja muud peavaluhaigused, näiteks kobarpeavalu
Seljavalud ja kaelavalud
Neuroarengulised häired, näiteks tähelepanupuudulikkuse ja hüperaktiivsuse häire ja autism
Deliirium ja dementsus, näiteks Alzheimeri tõbi
Pearinglus ja vertiigo
Uimasus ja kooma
Peatrauma
Insult
Närvisüsteemi kasvajad, sealhulgas vähk
Hulgiskleroos ja muud demüeliniseerumishaigused
Pea- ja seljaaju infektsioonid, näiteks meningiidid
Prioontõved
Komplekssed regionaalsed valusündroomid

Närvikoe reaktsioon kahjustusele

Närvikoe kahjustuse korral aktiveeruvad mikrogliia, astrotsüüdid ning muud immuun- ja tugirakud. Mikrogliia ja perifeeriast saabuvad makrofaagid osalevad kahjustatud rakkude ja rakujäänuste eemaldamises. Piirdenärvisüsteemis on kahjustatud aksonite ja müeliini eemaldamine ning sellele järgnev regeneratsioon üldjuhul tõhusam kui kesknärvisüsteemis.

Kesknärvisüsteemis kaasneb kahjustusega sageli astrotsüütide proliferatsioon ja nende kuju muutumine ehk reaktiivne astroglioos. Ulatuslikuma kahjustuse korral kujuneb glioosne arm, mis koosneb peamiselt reaktiivsetest astrotsüütidest ja rakuvaheaine muutustest. Glioos piirab kahjustuse levikut, kuid võib takistada aksonite taastumist. Kesknärvisüsteemi regeneratsioonivõime piiratus tuleneb mitmest tegurist, sealhulgas kahjustatud aksonite keskkonnast, müeliini laguproduktidest, rakuvaheainest ja neuronite endi regeneratsioonivõimest vähesusest.

Närvikiu läbilõikamisele või muljumisele võib järgneda Walleri degeneratsioon, mille puhul kahjustuskohast distaalsemal paiknev aksoni osa laguneb ning sellele järgneb müeliini lagunemine ja rakujäänuste eemaldamine. Närvikahjustuse raskust kirjeldatakse Seddoni liigituse järgi: aksonotmees tähendab aksoni katkemist säilinud sidekoelise ülesehitusega, neurotmees närvi täielikku katkemist. Aksoni kadu (aksonaalset degeneratsiooni ehk aksonite degeneratsiooni ehk aksonidegeneratsiooni) tuleb eristada demüelinisatsioonist, mille korral kahjustub müeliin, kuid akson jääb alles. Piirdenärvisüsteemis võivad Schwanni rakud ja allesjäänud endoneuriumitorukesed (närvikiudude juhtrajad) toetada aksoni regeneratsiooni, kui närvi anatoomiline ülesehitus on piisavalt säilinud. Kesknärvisüsteemis on regeneratsioon palju piiratum. Varem on Walleri degeneratsiooni nimetatud ka sekundaarseks degeneratsiooniks ja müeliinita aksonit paljastatud telgsilindriks.

Hulgiskleroos

Hulgiskleroosi korral tekivad kesknärvisüsteemis immuunvahendatud põletikulised demüelinisatsioonikolded ehk naastud. See on keeruka põletikulise ja neurodegeneratiivse protsessi tagajärg. Nendes kahjustub müeliin ja sageli ka aksonid. Kroonilisemates kolletes kujuneb astroglioos. Haigus võib kahjustada närvikiude peaaju eri piirkondades, nägemisnärvis ja seljaajus ning kulgeda hoogudena või progresseeruvalt. Varem peeti hulgiskleroosi naaste lihtsalt "glioos-sklerootilisteks tihenditeks".

Hematoentsefaalne barjäär

Kesknärvisüsteemi verevarustust iseloomustab hematoentsefaalne barjäär. Selle põhikomponent on peaaju kapillaaride endoteelirakud, mille vahel on tiheliidused. Barjääri toimimises osalevad ka peritsüüdid, astrotsüütide jätked ja basaalmembraan. Hematoentsefaalne barjäär reguleerib ainete liikumist vere ja närvikoe vahel ning aitab säilitada neuronite tööks sobivat keskkonda. See barjäär ei ole absoluutne. Paljud ravimid ja muud ained läbivad selle piiratud ulatuses ja mõnesid aineid transporditakse spetsiaalsete transportvalkude kaudu. Põletik, infektsioon, isheemia, kasvajad ja traumad võivad barjääri läbilaskvust muuta. Barjääri asukoht selgus järk-järgult: 1930ndateks oli vitaalvärvidega näidatud, et see paikneb aju kapillaaride seinas ja ainete sisenemine ajuvedelikku soonepõimiku kaudu on sellest eraldi probleem.

Kesknärvisüsteemi kaitsevad füüsiliselt ka ajukelmed ning kolju ja lülide luud. Väikesed lipofiilsed molekulid (näiteks hapnik, süsihappegaas) läbivad hematoentsefaalbarjääri vaba difusiooni teel, olulised toitained nagu glükoos ja aminohapped transporditakse spetsiifiliste kandevalkude kaudu, suuremad molekulid (näiteks insuliin) spetsiifiliste retseptorite vahendusel, enamiku teiste, eriti suuremate ja vesilahustuvate ainete vaba liikumine on aga piiratud.^[46]

Närvisüsteemi kahjustuste põhirühmad

Närvisüsteemi patoloogilised muutused võib jaotada mitmeks osaliselt kattuvaks rühmaks:

traumaatilised kahjustused;
tserebrovaskulaarsed haigused, sealhulgas isheemiline insult, ajusisene verejooks ja subarahnoidaalne verejooks;
infektsioonid ja neuroinfektsioon;
autoimmuunhaigused ja muud põletikulised haigused;
demüeliniseerivad haigused;
neurodegeneratiivsed haigused;
kasvajad;
arenguhäired ja neuroarengulised haigused;
toksilised ja metaboolsed kahjustused;
perifeersete närvide, närvijuurte, neuromuskulaarse ülekande ja lihaste haigused;
epilepsia ja muud paroksüsmaalsed häired;
toitumis- ja vitamiinipuudulikkusega seotud närvisüsteemi kahjustused.

Nende rühmade patoloogilised mehhanismid ei välista alati üksteist. Näiteks võib nakkushaigus põhjustada samaaegselt põletikku, veresoonte kahjustust, demüelinisatsiooni ja närvikoe degeneratsiooni. Tänapäeval põletikulisi ja degeneratiivseid haigusi üldiselt enam nii järsult ei vastandata nagu vanemas patoloogias.

Nakkushaigused

Närvisüsteemi infektsioonid võivad haarata pea- ja seljaaju, ajukelmeid, närvijuuri, perifeerseid närve või mitut neist korraga. Haigustekitajateks võivad olla viirused, bakterid, mükobakterid, seened ja parasiidid.

Nakkus võib jõuda närvisüsteemi vereringe kaudu, levida naaberkudedest (näiteks kõrvast või ninakõrvalurgetest), liikuda mööda närvikiude või tekkida otsese trauma või meditsiinilise protseduuri tagajärjel. Mõne neurotroopse viiruse puhul on närviteede kaudu levimine patogeneesi oluline osa.

Neuroinfektsioonide kliiniliste vormide seas on meningiit, entsefaliit, meningoentsefaliit, müeliit, meningomüeliit, radikuliit ja perifeersed neuropaatiad. Neuroinfektsioonide seas on näiteks poliomüeliit, herpesviiruste põhjustatud entsefaliidid, vöötohatis, puukentsefaliit, marutõbi, teetanus, bakteriaalne meningiit, tuberkuloosne meningiit, neurosüüfilis, neuroborrelioos, neurotsüstitserkoos ja aju malaariakahjustus. Vaktsineerimine on mitme varem sagedase neuroinfektsiooni esinemist oluliselt vähendanud. Haiguskoormuse uuringu andmetel kuulus meningiit 2021. aastal vanuse järgi standarditud kaotatud eluaastate (DALY) poolest kümne suurima koormusega närvisüsteemi seisundi hulka.^[47]

Tuberkuloos

Kesknärvisüsteemi tuberkuloos on enamasti organismis mujal paikneva tuberkuloosi sekundaarne ilming. Selle kõige olulisem vorm on tuberkuloosne meningiit. Võimalikud on ka tuberkuloomid, peaaju või seljaaju tuberkuloosne abstsess ja veresoonte kahjustus koos infarktidega.

Tuberkuloosne meningiit võib põhjustada ajukelmete põletikku, hüdrotsefaaliat, kraniaalnärvide kahjustusi, ajuinfarkte ja teadvushäireid. Tuberkuloomid võivad põhjustada koljusisese rõhu tõusu, epileptilisi hooge ja paikseid neuroloogilisi sümptomeid ning võivad radioloogiliselt meenutada ajukasvajat.

Seljaaju tuberkuloosi korral võib neuroloogiline kahjustus tekkida ka lülisambatuberkuloosi ehk Potti haiguse tõttu. Lülisamba kahjustus, abstsess või põletik võib põhjustada seljaaju või närvijuurte kompressiooni.

Neurosüüfilis

Süüfilise tekitaja Treponema pallidum võib peatadanärvisüsteemi tabada haiguse eri etappides. Tänapäeval eristatakse muu hulgas varajast neurosüüfilist, mis võib avalduda meningiidi, kraniaalnärvide kahjustuse või muu põletikulise sündroomina, ja hilist neurosüüfilist, mille hulka kuuluvad näiteks tabes dorsalis ja progresseeruv üldparalüüs.

Süüfilisega seotud veresoontepõletik ehk meningovaskulaarne neurosüüfilis võib põhjustada aju- või seljaajuinfarkti. Võimalikud on ka meningiit, meningoentsefaliit, kraniaalnärvide kahjustus ja silma haigestumine. Tänapäeval kasutatakse diagnoosimisel seroloogilisi uuringuid, vajaduse korral ajuvedeliku uuringuid ning neuroloogilist ja radioloogilist hindamist.

Argyll Robertsoni pupill on klassikaline leid, mida võib neurosüüfilise, eriti tabes dorsalis 'e korral esineda: pupillireaktsioon valgusele on häirunud, kuid lähikaugusele fokuseerimisel tekkiv pupillide ahenemine võib säilida. See leid ei esine siiski ainult neurosüüfilise korral.

Neurosüüfilist ravitakse antibiootikumidega, tavaliselt penitsilliiniga. Ravi võib nakkuse peatada ja vedasist kahjustust ära hoida, kuid juba tekkinud närvikahjustus ei pruugi täielikult taanduda.

Kaasasündinud süüfilis

Kaasasündinud süüfilis võib mõjutada loote ja vastsündinu närvisüsteemi ning põhjustada nii otsest infektsioonikahjustust kui ka arenguhäireid. Vanas kirjanduses räägiti sel puhul "blastoftoorilistest mõjudest" ja kaasasündinud süüfilisega seotud arenguhäireid peeti vanemate "suguraku devitaliseerumise" tagajärjeks.

Kaasasündinud süüfilis võib põhjustada meningiiti, vesipead, kraniaalnärvide kahjustusi, nägemis- ja kuulmiskahjustusi ning hiljem neurosüüfilise vorme. Loote või vastsündinu ajukahjustusel võib olla mitmesuguseid põhjusi. Vanemas kirjanduses seostati ajuhalvatust sageli kaasasündinud süüfilisega. Ajuhalvatus ei ole siiski konkreetne süüfilise põhjustatud haigus, vaid mitteprogresseeruv liikumis- ja kehahoiakuhäire, mille põhjuseks on areneva aju kahjustus või arenguhäire eri perioodidel.

Närvisüsteemi parasiithaigused

Kesknärvisüsteemi võivad kahjustada mitmesugused parasiidid. Tänapäeval on närvisüsteemi parasiithaigustest kliiniliselt eriti olulised nookpaelusstõbi, ehhinokokoos, aju toksoplasmoos, aju malaariakahjustus, teatavad amöbiaasid ning mõned troopilised parasiitinfektsioonid.

Nookpaelusstõbi on nookpaelussi vastse põhjustatud infektsioon. Nookpaelussi vastsed võivad paikneda ajukoes, ajukelmetes, vatsakestes või subarahnoidaalruumis. Haiguse kliiniline pilt sõltub nende arvust, suurusest, paiknemisest ja sellest, kas parasiidid on elusad, degeneratsioonifaasis või põhjustavad põletikulist reaktsiooni.

Nookpaelusstõbi võib põhjustada epilepsiat, peavalu, vesipead, meningiiti, koljusisese rõhu tõusu ja paikseid neuroloogilisi sümptomeid. Subarahnoidaalruumis võivad parasiidid moodustada harunenud kobaraid. Vanemas kirjanduses on selliseid vorme nimetatud Cysticercus racemosus.

Ehhinokokoosi korral võib parasiit harva sattuda ajju ja põhjustada seal suuri tsüste. Need võivad paikneda ajukoes või harvem mujal kesknärvisüsteemis ja põhjustada massiefekti, koljusisese rõhu tõusu ja paikseid neuroloogilisi sümptomeid. Ravivõimalused sõltuvad tsüsti asukohast, suurusest ja seisundist ning võivad seisneda kirurgilises eemaldamises või parasiidivastases ravis.

Aju malaariakahjustus on parasiidi Plasmodium falciparum infektsiooni raske tüsistus. Parasiitidega nakatunud erütrotsüüdid seonduvad väikeste veresoonte endoteeliga ja põhjustavad aju mikrotsirkulatsiooni häireid ning põletikulisi ja metaboolseid muutusi. Kliiniliselt võivad tekkida teadvushäire, krambid ja kooma.

Mõned amööbid võivad põhjustada raskeid kesknärvisüsteemi infektsioone, sealhulgas amööbset meningoentsefaliiti ja ajuabstsesse. Nende seas on näiteks Entamoeba histolytica, Naegleria fowleri ja Acanthamoeba liigid. Nende põhjustatud haigused erinevad patogeneesi ja kliinilise kulu poolest.

Vanemas kirjanduses kirjeldatud trüpanosoomide, parasiitide ja teiste mikroorganismide leidusid ajukoes tuleb tänapäeval hinnata vastava haiguse tänapäevaste diagnostiliste ja taksonoomiliste teadmiste alusel. Näiteks keerdviburlane Trypanosoma brucei võib haiguse hilises staadiumis tabada kesknärvisüsteemi.

Mõned loomade parasiidid võivad harvadel juhtudel põhjustada närvisüsteemi kahjustusi. Osa vanemas kirjanduses kirjeldatud parasiitidest ja nende väidetavatest patogeensetest toimetest ei peeta tänapäeval usaldusväärselt tõendatuks.

Mõnel juhul ei põhjusta parasiit kesknärvisüsteemi kahjustust otsese invasiooni tõttu, vaid immuunreaktsiooni, toksiliste ainevahetusproduktide, veresoonte kahjustuse või massiefekti kaudu. Sellepärast ei ole õige üldistada, et sooleparasiitide neuroloogilised sümptomid tulenevad nende "toksiinide" otsesest toimest ajule.

Gonokoki põhjustatud närvisüsteemi kahjustus

Bakteri Neisseria gonorrhoeae põhjustatud gonorröa neuroloogilised tüsistused on haruldased. Erinevalt vanast käsitlusest ei peeta gonokokitoksiini üldiseks ja tüüpiliseks närvisüsteemi degeneratiivsete muutuste põhjuseks.

Gonokokknakkus võib harvadel juhtudel levida süsteemselt ning põhjustada meningiiti, meningoentsefaliiti, artriiti ja muid elundikahjustusi. Gonokokiline meningiit on väga haruldane tüsistus.

Piirdenärvisüsteemi sümptomid võivad tekkida ka kaudsemalt, näiteks infektsiooniga seotud põletiku, liigese- või pehmekoehaiguse, kompressiooni või muu süsteemse protsessi tagajärjel. Gonorröa diagnoosi ei saa neuroloogilise sümptomi põhjal eristada muudest infektsioonidest, mistõttu on diagnoosimisel oluline mikrobioloogiline tõendus ja kliiniline kontekst.

Gonorröaga seotud neuroloogiliste tüsistuste ravi põhineb infektsiooni sihipärasel antibiootikumravil ja konkreetse neuroloogilise sündroomi ravil. Vanemas kirjanduses kirjeldatud ravi, mille puhul gonorröa puhul kohaldati peamiselt üldist "gonorröavastast ravi" ja neuroloogilisi häireid raviti analoogia põhjal teiste haigustega, tuleb tänapäeval asendada haigustekitaja tundlikkusel ja tänapäevastel ravijuhistel põhineva käsitlusega.

Tserebrovaskulaarsed haigused

Tserebrovaskulaarsed haigused kuuluvad kõige sagedasemate ja tähtsamate närvisüsteemi haiguste hulka. Nende seas on isheemiline insult, ajusisene verejooks, subarahnoidaalne verejooks, aju väikeste veresoonte haigus, ajuveenide tromboos ning muud peaaju ja seljaaju veresoonte häired.

Isheemiline insult tekib siis, kui aju verevarustus väheneb või katkeb, tavaliselt ajuarteri tromboosi või emboolia tõttu. Selle tagajärg on isheemia ning piisavalt pika verevarustuse häire korral ajukoe infarkt. Tromboosi soodustavad ateroskleroos, väikeste veresoonte haigus ja muud veresoonte kahjustused. Emboolia võib lähtuda näiteks südamest, eriti kodade virvenduse või mõne muu südamehaiguse korral, või suuremate arterite aterosklerootilisest naastust.

Ajusisene verejooks tekib veresoone rebenemisel. Olulised riskitegurid on arteriaalne hüpertensioon ja aju väikeste veresoonte haigus. Vanemaealistel on oluline põhjus ka aju amüloidangiopaatia, mille korral amüloid ladestub ajukoore ja ajukelmete väikeste ja keskmise suurusega veresoonte seinale. Verejooksu paiknemine ja mehhanism sõltuvad selle põhjusest.

Vanemas kirjanduses rõhutati eriti sügaval ajus paiknevaid väikeseid artereid, mis varustavad basaalganglione ja sisekihnu. Tänapäeval on teada, et hüpertensioonist tingitud verejooksud tekivad sageli just sügavates ajuosades, kuid ajuverejooksude põhjused on mitmekesised.

Subarahnoidaalne verejooks on sageli seotud ajuarteri aneurüsmi rebendiga. See võib põhjustada ägeda tugeva peavalu, ajukelmete ärritusnähte, teadvushäireid ja sekundaarseid tüsistusi, näiteks vasospasmi, hüdrotsefaaliat ja uusi isheemilisi kahjustusi.

Seljaaju veresoonte kahjustused on harvemad kui aju vaskulaarsed haigused, kuid võivad põhjustada seljaajuinfarkti, verejooksu või veresoonte väärarengutega seotud kahjustusi.

Tsüstilised muutused

Kesknärvisüsteemis võib esineda mitmesuguseid vedelikuga täidetud õõsi. Need ei moodusta ühtset haigusrühma.

Pärast ajuinfarkti, ajusisest verejooksu või traumaatilist kahjustust võib kahjustatud koe asemele jääda vedelikuga täidetud õõs. Sellist muutust võib nimetada entsefalomalaatsiliseks õõneks või verejooksujärgseks või infarktijärgseks tsüstiliseks muutuseks, sõltuvalt tekkemehhanismist.

Kasvajates võivad esineda nekroosi ja verejooksu tõttu tekkinud tsüstilised komponendid. Mõned kasvajad on olemuselt tsüstilised või sisaldavad tsüstilist osa. Näiteks kraniofarüngioom areneb hüpofüüsi piirkonnas ja võib sisaldada nii tahket kui ka tsüstilist komponenti. Kraniofarüngioomil on kaks peamist alatüüpi: adamantinomatoosse alatüübi puhul on tavaliselt tegu geeni CTNNB1 mutatsiooniga, papillaarse alatüübi puhul geeni BRAF mutatsiooniga V600E. Arvatakse, et adamantinomatoosne alatüüp areneb kraniofarüngeaalse kanali ja Rathke tasku epiteeli jäänustest (embrüonaalne teooria), papillaarne alatüüp aga adenohüpofüüsi rakkude metaplaasiast (metaplastiline teooria).^[48]

Arahnoidaaltsüstid on ajuvedelikuga sarnase sisuga healoomulised vedelikukogumid ämblikuvõrkkesta piirkonnas. Need võivad olla kaasasündinud või arengulised ja on sageli juhuleiud. Sümptomid sõltuvad nende suurusest ja paiknemisest.

Kesknärvisüsteemis võivad tsüstilisi kahjustusi põhjustada ka parasiitinfektsioonid.

Kasvajad

Kesknärvisüsteemi kasvajad võivad olla primaarsed või metastaatilised. Primaarsete kasvajate hulka kuuluvad glioomid, meningioomid, hüpofüüsi kasvajad, närvitupe kasvajad, embrüonaalsed kasvajad ja mitmed haruldasemad kasvajad. Metastaasid võivad pärineda näiteks kopsu-, rinna-, neeru- või nahavähist ning muudest pahaloomulistest kasvajatest.

Vanemas kirjanduses koondati suur osa neuroepiteliaalseid kasvajaid nimetuse "glioom" alla. Tänapäeval liigitatakse kesknärvisüsteemi kasvajaid histoloogiliste ja molekulaarsete tunnuste alusel palju täpsemalt. WHO tänapäevases kesknärvisüsteemi kasvajate klassifikatsioonis kasutatakse muu hulgas geneetilisi ja molekulaarseid tunnuseid, mistõttu ainult mikroskoopiline välimus ei ole paljudel juhtudel enam piisav diagnoosi ja prognoosi määramiseks.

Meningioomid lähtuvad ämblikuvõrkkesta meningoteelirakkudest. Need on sagedased kesknärvisüsteemi kasvajad ja enamasti aeglase kasvuga, kuid osa neist võib olla agressiivsema bioloogiaga.

Närvitupe kasvajate hulka kuuluvad näiteks schwannoomid. Vestibulaarne schwannoom, mida varem nimetati akustiliseks neurinoomiks, areneb esiku-teonärvi Schwanni rakkudest ning võib põhjustada ühepoolset kuulmislangust, tinnitust ja tasakaaluhäireid.

Aju- ja seljaajukasvajate sümptomid sõltuvad nende asukohast, kasvukiirusest ja suurusest. Need võivad põhjustada epileptilisi hooge, peavalu, kognitiivseid häireid, nägemis- või kõnehäireid, liikumis- ja tundlikkusehäireid ning koljusisese rõhu suurenemist. Papilliödeem võib tekkida koljusisese rõhu tõusu korral, kuid see ei ole kõigi ajukasvajate iseloomulik tunnus.

Seljaaju kasvajad jaotatakse kliiniliselt ja radioloogiliselt sageli intramedullaarseteks ja ekstramedullaarseteks. Ekstramedullaarsed kasvajad võivad põhjustada närvijuurevalu ja seejärel seljaaju kompressiooni. Intramedullaarsed kasvajad võivad põhjustada seljaaju enda kahjustusest lähtuvaid tundlikkuse-, motoorseid ja autonoomseid häireid. Brown-Séquardi sündroom võib tekkida seljaaju ühe poole kahjustuse korral, kuid see ei teki ainult kasvajate korral.

Närvisüsteemi degeneratiivsed ja neurodegeneratiivsed haigused

Vanemas patoloogiakirjanduses räägiti "degeneratiivsetest haigustest" väga laias tähenduses. Tänapäeval eristatakse neurodegeneratiivseid haigusi muudest, sekundaarsetest degeneratsioonidest.

Neurodegeneratiivsete haiguste korral kahjustuvad konkreetsed närvirakud või närvivõrgustikud ja protsess on tavaliselt progresseeruv. Siia kuuluvad näiteks Alzheimeri tõbi, Parkinsoni tõbi, Lewy kehadega dementsus, frontotemporaalsed degeneratsioonid, amüotroofne lateraalskleroos, Huntingtoni tõbi ja mitmed pärilikud ataksiad.

Atroofia on koe või elundi ruumala vähenemine. Närvisüsteemis võib atroofia olla primaarse neurodegeneratiivse protsessi tagajärg või sekundaarne nähtus pärast neuronite, aksonite või verevarustuse kahjustust. Näiteks ajuatroofia võib kaasneda neurodegeneratiivsete haiguste, pikaajaliste veresoonkonnahaiguste, traumade, infektsioonide ja muude haigustega.

Vanadusatroofia ei ole tänapäeval piisav diagnostiline mõiste. Vananemisega kaasnevad küll aju ruumala ja neuronite ning sünaptiliste ühenduste muutused, kuid väljendunud ajuatroofia korral tuleb hinnata selle võimalikku neurodegeneratiivset, vaskulaarset, traumaatilist või muud põhjust.

Nägemisnärvi atroofia on nägemisnärvi aksonite kadu ja sellest tingitud nägemisnärvi kahjustus. See võib olla paljude erinevate haiguste, sealhulgas optilise neuriidi, isheemia, kompressiooni, glaukoomi või pärilike haiguste tagajärg.

"Aju hüpertroofiast" tänapäeva neuroloogias tavaliselt ei räägita. Aju ruumala suurenemine võib olla seotud turse, kasvu, kaasasündinud makrotsefaalia, glioosi, kasvaja või muude patoloogiliste muutustega, mitte kogu närvikoe ühtlase hüpertroofiaga.

Traumakahjustused

Närvisüsteemi traumad põhjustavad otsest koekahjustust ja sekundaarseid muutusi. Traumaatilise ajukahjustuse korral võivad esineda põrutused, hematoomid, subduraalne verejooks või epiduraalne verejooks, subarahnoidaalne verejooks, difuusne aksonikahjustus, ajuturse ja koljusisese rõhu tõus.

Seljaaju trauma võib põhjustada seljaaju vapustust, põrutust, kompressiooni või täielikku või osalist läbilõiget. Kahjustusele järgnevad põletik, turse, verevarustuse häired ja sekundaarne rakukahjustus võivad suurendada esialgse trauma ulatust.

Trauma hiliste tagajärgede hulka võivad kuuluda glioos, tsüstilised muutused, seljaaju posttraumaatiline süringomüeelia, epilepsia, krooniline valu ja püsivad motoorsed või tundlikkusehäired. Võõrkehad võivad põhjustada infektsiooni, põletikku või mehaanilist kahjustust.

Perifeersete närvide kahjustused

Perifeerse närvisüsteemi haiguste seas on närvijuurte, närvipõimikute ja perifeersete närvide kahjustused. Põhjuseks võivad olla trauma, kompressioon, ainevahetushaigused, infektsioonid, autoimmuunsed protsessid, toksilised ained, pärilikud haigused ja kasvajad.

Närvikahjustus võib põhjustada valu, paresteesiaid, tundlikkuse kadu, lihasnõrkust, reflekside vähenemist ja autonoomseid häireid. Polüneuropaatia korral on kahjustatud tavaliselt mitu närvi ja sümptomid on sageli sümmeetrilised ja jäsemete distaalsetes osades tugevamad.

Kuigi närvid paiknevad tavaliselt sügaval naha all, välja arvatud mõned erandid, nagu küünarluunärv, on nad siiski üsna avatud füüsilistele kahjustustele, mille tagajärjeks võib olla valu ning tundlikkuse või lihaste kontrolli kadumine. Närvikahjustusi võivad põhjustada ka turse ja muljumisvigastused kohtades, kus närv kulgeb läbi kitsa luulise kanali, nagu randmekanalisündroomi korral. Kui närv lõigatakse täielikult läbi, degenereerub see sageli, kuid pikkade närvide korral võib protsessi lõpulejõudmine võtta kuid.

Lisaks füüsilistele kahjustustele võivad perifeerset neuropaatiat põhjustada paljud muud haigusseisundid, sealhulgas geneetilised seisundid, metaboolsed seisundid, nagu diabeet, põletikulised seisundid, nagu polüradikuliit, vitamiinipuudus, sellised haigused nagu pidalitõbi ja vöötohatis või mürgistus selliste ainetega nagu raskmetallid. Paljudel juhtudel ei ole põhjust teada ja neid nimetatakse idiopaatilisteks. Närvid võivad ka ajutiselt oma talitluse kaotada, põhjustades tuimust. Seda võivad eelkõige põhjustada mehaaniline surve, temperatuuri langus või keemiline koostoime teatud paiksete anesteetikumidega.

Närvisüsteemi kutsehaigused

Tänapäeval käsitletakse kutsehaigusi ja töökeskkonnaga seotud närvisüsteemi kahjustusi eeskätt konkreetse toksilise, füüsikalise või biomehaanilise teguri kaudu.

Neurotoksiliste ainete hulka kuuluvad näiteks plii, elavhõbe, mangaan, vingugaas, mõned orgaanilised lahustid ja teised kemikaalid. Need võivad põhjustada entsefalopaatiat, perifeerset neuropaatiat, liikumishäireid ja muid neuroloogilisi sündroome.

Vanemas kirjanduses räägiti "kutseneuroosidest". See ei ole tänapäeval ühtne neuroloogiline diagnoos. Mõnesid nähtusi, mida selle mõiste alla paigutati, näiteks kirjutamiskramp, käsitatakse tänapäeval ülesandespetsiifilise düstoonia või muu liikumishäirena. Liigutuste korduv kasutamine ei põhjusta lihtsalt närvi- ja lihasaparaadi "kurnatust", vaid nende häirete patogenees on keerukam ja sisaldab närvivõrgustike talitluse muutust.

Võrdlev anatoomia ja evolutsioon

Närvisüsteem esineb enamikul loomadel, kuid selle keerukus varieerub suuresti. Närvisüsteem võib koosneda vaid mõnesajast närvirakust (näiteks varbussidel), kuid inimestel ulatub neuronite arv hinnanguliselt 86 miljardini ja aafrika elevandil hinnanguliselt 257 miljardini. Närvisüsteem puudub vaid mõnel lihtsa kehaplaaniga loomahõimkonnal, näiteks käsnadel, plaatloomadel ja vilasktomploomadel.

Lihtsaim närvisüsteemi vorm on hajus närvivõrk, mis esineb ainuõõssetel. Sarnane hajusalt organiseeritud, kuid ehituselt erinev närvisüsteem esineb ka biradiaalse sümmeetriaga kammloomadel, kelle närvisüsteemi evolutsiooniline päritolu on seni lahtine küsimus. Osa uuringuid viitab sellele, et see võis kujuneda ainuõõssete ja teiste loomade närvisüsteemist sõltumatult.^[49] Enamikul teistel loomadel on närvisüsteem tsentraliseeritum, st neuronid moodustavad keskseid struktuure (näiteks aju) ja pikisuunalisi närvijuhtmeid, millest lähtuvad närviteed.^[50]

Närvikude tekkis evolutsiooni käigus tõenäoliselt Ediacara aegkonna lõpus umbes 550–600 miljonit aastat tagasi.

Neuronite eellased käsnadel

Käsnad on loomade evolutsiooni varajane haru. Neil puuduvad sünaptiliselt ühendatud närvirakud ning seega ka närvisüsteem. Siiski on nende genoomis palju geene, mille homoloogid teistel loomadel osalevad sünaptilises signaaliülekandes ja neuronite talitluses. See näitab, et mitmed närvisüsteemi molekulaarsed komponendid kujunesid välja enne päris neuronite ja sünapside evolutsiooni.

Käsnade rakkudest on leitud valkude kompleksid, mis sarnanevad postsünaptilise tihedusega – struktuuriga, mis kõrgematel loomadel osaleb sünaptilises signaalitöötluses.^[51] Nende komplekside funktsioon käsnadel ei ole täielikult selge. Neid on tõlgendatud kui võimalikke neuronite evolutsioonilisi eellasi molekulaarsel tasandil.

Hoolimata sünaptilise signaaliülekande puudumisest toimub käsnadel rakkudevaheline kommunikatsioon kaltsiumisõltuvate signaalilainete ja teiste keemiliste mehhanismide vahendusel. Need süsteemid võimaldavad koordineerida lihtsamaid füsioloogilisi reaktsioone, näiteks keha kokkutõmbumist. Need võivad esindada varajasi koordinatsioonimehhanisme, millest hiljem evolutsioonis arenesid välja närvisüsteemid.^[52]

Radiaal- ja biradiaalsümmeetriaga loomade närvisüsteem

Ainuõõssetel on hajus närvivõrk, mitte tsentraliseeritud närvisüsteem — see on närvisüsteemi lihtsaim vorm.^[53] Närvivõrk on tavaliselt jaotunud üle kogu keha, kuigi mõnel juhul võib esineda lokaalseid koondumisi, näiteks suu piirkonnas.

Kammloomadel, kelle keha ehitus on biradiaalne (radiaalse ja bilateraalse sümmeetria kombinatsioon), on samuti tsentraliseerimata, kuid ehituslikult keerukam närvisüsteem: see koosneb kahest eraldi närvivõrgust (ektodermaalsest ja mesogleaalsest) ja spetsialiseerunud struktuuridest, näiteks apikaalorganist.^[54]

Närvivõrgustik koosneb sensoorsetest neuronitest, mis reageerivad keemilistele, mehaanilistele ja valgusärritajatele, motoorsetest neuronitest, mis juhivad kehaseina lihasrakkude kokkutõmbeid, ning vaheneuronitest, mis edastavad ja integreerivad sensoorset informatsiooni ning edastavad signaale motoorsete neuronite rühmadele. Mõnel juhul võivad neuronid koonduda ganglionilaadsetesse struktuuridesse, kuid selget kesknärvisüsteemi ei kujune.^[55]

Radiaalsümmeetriaga loomadel on närvisüsteemi areng vähem struktureeritud kui kahekülgsetel. Nende närvisüsteem areneb peamiselt ektodermist ning neil puudub väljendunud tsefaliseerumine, mistõttu jääb närvisüsteem difuusseks. Ainuõõssetel toimub embrüonaalne areng kahe lootelehe – endodermi ja ektodermi – baasil, kusjuures neuronid diferentseeruvad osast ektodermaalsetest eellasrakkudest.^[56]

Kammloomade närvisüsteem erineb mitmes olulises aspektis ainuõõssete omast ja seda on tänapäeva teaduses tõlgendatud võimaliku sõltumatu evolutsioonilise tekkega süsteemina. Nende genoomis puuduvad mitmed klassikalised sünaptilised valgud ja virgatsainesüsteemid, mis on iseloomulikud teistele loomadele, esineb aga ainulaadseid molekulaarseid mehhanisme. Sellepärast on oletatud, et neuronilaadsed rakud ja närvivõrgud võisid kammloomadel kujuneda välja teistest loomarühmadest sõltumatult — sel juhul oleks närvisüsteem evolutsioonis tekkinud mitu korda. See hüpotees on jätkuvalt aktiivse arutelu all ja selge konsensus puudub.^[57]

Kahekülgsete närvisüsteem

Enamik tänapäeval elavaid loomi on kahekülgsed. Kahekülgsetele on iseloomulik keha vasaku ja parema poole ligikaudne peegelsümmeetria. Kõik kahekülgsed põlvnevad tõenäoliselt ühisest ussilaadsest esivanemast, kes elas Ediakaara ajastul umbes 550–600 miljonit aastat tagasi.^[58]^[59] Kahekülgsetele on tüüpiline kehaehitus, kus seedekulgla kulgeb suust pärakuni ja närvisüsteem sisaldab pikisuunalist segmentaalset närvijuhet, mille igas segmendis on ganglion. Keha eesosas on närvisüsteem koondunud, moodustades suurema ganglioni ehk aju. Keelikloomadel areneb aju embrüonaalselt neuraaltoru eesosast ning diferentseerub eesajuks, keskajuks ja tagaajuks; teistel kahekülgsetel, näiteks lülijalgsetel ja ussidel, kujuneb aju ganglionide liitumisel ning keelikloomadele omane kolmeosaline jaotus puudub.^[60]

Seljaaju on jaotunud segmentideks. Igast segmendist saavad alguse sensoorsed ja motoorsed närvid, mis innerveerivad kindlaid kehapiirkondi ja lihaseid. Jäsemetes on innervatsioonimuster keerukas, kuid kehatüvel moodustab see suhteliselt korrapärased ribad (dermatoomid).

Kõigil kahekülgsetel kujuneb varajases arengujärgus gastrula. Gastrulatsiooni käigus moodustuvad kolm lootelehte: endoderm, millest areneb seedetrakti ja mitme muu siseelundi epiteel või epiteelne osa; mesoderm, millest arenevad muu hulgas lihased, luustik ja sidekude; ja ektoderm, millest arenevad muu hulgas marrasknahk ja närvisüsteem.^[42]

Kahekülgsed jaotatakse varajase embrüonaalse arengu põhjal kaheks suureks rühmaks: esmassuusteks ja teissuusteks.^[61] Teissuuste hulka kuuluvad keelikloomad (sealhulgas selgroogsed), okasnahksed ja poolkeelikloomad. Mõnikord on teissuuste hulka arvatud ka ksenoturbelliidid ja laiemalt rühm siuglejad (kuhu kuuluvad ka akoolid), tuginedes 2000ndate molekulaaruuringutele,^[62] kuid põhjalikumad fülogenoomilised andmed toetavad pigem seisukohta, et siuglejad on esmassuuseid ja teissuuseid hõlmava rühma Nephrozoa sõsartakson, mitte teissuuste hulka kuuluv rühm.^[63] Esmassuused, mis on mitmekesisem rühm, hõlmavad lülijalgseid, limuseid ja mitmesuguseid ussilaadseid loomi. Lülijalgsete ja selgroogsete vahel on oluline erinevus nii närvisüsteemi paiknemises kui ka arengugeenide ekspresseerumises: lülijalgsetel paikneb peamine närvijuhe keha kõhtmisel küljel, selgroogsetel aga selgmisel küljel ning geen või struktuur, mis ühel rühmal ekspresseerub või paikneb selgmisel küljel, ekspresseerub või paikneb teisel rühmal kõhtmisel küljel, ja ümberpöördult. Selle põhjal on pakutud, et nende kahe rühma kehaplaan on evolutsiooniliselt teineteise suhtes "ümber pööratud". Selle hüpoteesi sõnastas esimesena 1822. aastal Étienne Geoffroy Saint-Hilaire, võrreldes putukaid ja selgroogseid, ja seda on hiljem toetatud geneetiliste andmetega.^[64] Hüpotees eeldab mõlemal rühmal ühtlustatud, BMP-kordiini signaalisüsteemi kaudu kujundatud tsentraalset närvijuhet. 2018. aastal uuriti viie kahekülgsete rühma (siuglejad, keriloomad, kärssussid, käsijalgsed ja üks varajane rõnguss Owenia fusiformis)) närvijuhtmete dorsoventraalset molekulaarset mustristamist ja leiti, et mitte ühelgi neist ei ole sama mustrit, mis on varem kirjeldatud selgroogsetel, lülijalgsetel ja ühel teisel rõngussil. Isegi liigil Owenia fusiformis, kelle närvijuhtme anatoomiline ehitus sarnaneb selgroogsete ja lülijalgsete omaga, erines selle aluseks olev molekulaarne mustristamine täielikult. Seega ei järeldu närvijuhtme sarnasest välisest ehitus ühine päritolule. Selle põhjal on oletatud, et sarnased kesknärvisüsteemi arhitektuurid on kahekülgsete seas tekkinud evolutsioonis korduvalt ja üksteisest sõltumatult (konvergentne evolutsioon) ega ole ühiselt päritud närvijuhtmest, mis on hiljem rühmiti "ümber pööratud".^[65]

Usside närvisüsteem

Mitmetel ussidel (näiteks rõngussidel) on suhteliselt lihtne peegelsümmeetriline ehitusplaan ja nende närvisüsteem on peegelsümmeetriline. Näiteks vihmauslastel on kõhtmine kahekordne närvijuhe, mis kulgeb piki keha. Närvijuhtmed on segmentaalselt ühendatud põikisuunaliste närvidega, moodustades redelitaolise struktuuri.

Need ühendused aitavad koordineerida keha vasaku ja parema poole liikumist. Keha eesosas paiknevad paarilised peaganglionid, mis talitlevad lihtsa ajuna. Vihmauslastel puuduvad silmad, kuid neil on valgustundlikud rakud, mis võimaldavad eristada valgust ja pimedust.

Lülijalgsete närvisüsteem

Lülijalgsete närvisüsteem koosneb kõhtmisest närvijuhtmest ja sellega seotud ganglionidest. Närvijuhe koosneb tavaliselt kahest paralleelsest pikisuunalisest juhtmest, mis kulgevad kõhtmisel kehapoolel, ning igas kehasegmendis paikneb tavaliselt ganglionipaar.^[66] Mitu ganglioni võivad olla omavahel sulandunud, moodustades suurema närvikeskuse.

Peasegmendis paikneb aju, mis on sageli jaotunud kolmeks peamiseks osaks. Selle taga asub söögitorualune ganglion, mis on tekkinud mitme segmendiganglionipaari sulandumisel ning innerveerib suuosi, süljenäärmeid ja mitmeid lihaseid. Koos moodustavad pea- ja kõhtmised ganglionid funktsionaalse terviku, mida võib käsitada ventraalajuna.

Paljudel lülijalgsetel on arenenud meeleelundid, sealhulgas liitsilmad nägemiseks ning tundlad haistmiseks ja keemiliseks aistimiseks (sealhulgas feromoonide aistimiseks). Nendest elunditest pärinevat teavet töödeldakse ajus.

Paljudel putukatel paiknevad neuronite rakukehad aju perifeerias ega osale otseselt signaalide edastamises, vaid täidavad peamiselt metaboolset funktsiooni. Neuronite jätked (aksonid ja dendriidid) ulatuvad aju sisemusse, kus nad moodustavad tiheda võrgustiku – neuropiili, milles toimub peamine närvisignaalide töötlemine.^[67]

Selgroogsete närvisüsteem

Selgroogsete, sealhulgas inimeste närvisüsteem jaguneb kesknärvisüsteemiks ja piirdenärvisüsteemiks.

Kesknärvisüsteem koosneb peaajust ja seljaajust. Peaaju paikneb koljuõõnes, seljaaju selgrookanalis. Kesknärvisüsteemi kaitsevad ajukelmed – kõvakest, ämblikuvõrkkest ja pehmekest. Peaaju kaitseb kolju, seljaaju kaitseb füüsiliste vigastuste eest lülidest koosnev selgroog.

Selgroogsete kesknärvisüsteem on ehituselt torujas. Selle alus on dorsaalne neuraaltoru, mille eesmisest osast kujuneb peaaju ja tagumisest osast seljaaju. See erineb näiteks paljude selgrootute närvisüsteemi ehitusest, milles esinevad närviketid, ganglionid ja neid ühendavad närvikiud. Need erinevused ei tähenda, nagu kõigil selgrootutel oleks üks ja seesama närvisüsteemi põhitüüp.

Selgroogsetel on närvisüsteemi arengu esimene nähtav tunnus õhukese rakuriba ilmumine piki embrüo seljapoolset keskjoont. Seda nimetatakse neuraalplaadiks. Edasises arengus tekib neuraalplaadi keskossa pikisuunaline vagu – neuraalvagu. See süveneb järk-järgult ning selle servad lähenevad teineteisele ja kasvavad kokku. Nii kujuneb kesknärvisüsteemi eelkäija –silindriline neuraaltoru. Neuraaltoru sulgumise ajal eraldub selle ülaservadest kummalgi pool neuraalhari, millest areneb suur osa piirdenärvisüsteemist. Neuraalplaadi muutumist neuraaltoruks koos närviharja kujunemisega nimetatakse neurulatsiooniks.

Närvikoe kujunemise ehk neuraalse induktsiooni molekulaarne mehhanism jäi tundmatuks kuni 1990ndateni, mil seda hakati selgitama geneetiliste uurimismeetodite abil. Närvikoe kujunemine sõltub luu morfogeneetiliste valkude (BMP-de) signaalide pärssimisest. Eriti tähtis on BMP4. Mesodermist pärinevad valgud, sealhulgas kordiin ja nogiin, pärsivad BMP4 toimet ja suunavad ektodermi diferentseeruma närvikoeks. Protsessis osalevad ka näiteks FGF- ja Wnt-signaalirajad. Samalaadne molekulaarne mehhanism toimib väga erinevatel loomarühmadel lülijalgsetest selgroogseteni.

Neuraalse induktsiooni tulemusel tekivad neuroblastid ehk neuronite eellasrakud.^[45] Edasiste jagunemiste ja diferentseerumise käigus kujunevad neist neuronid, teistest neuraalsetest eellasrakkudest arenevad gliiarakud.

Selgroogsete närvisüsteemi arengu peamised etapid on neuronite ja gliiarakkude teke neuraalsetest eellasrakkudest, ebaküpsete neuronite ränne tekkekohast lõplikku asukohta, aksonite väljakasvamine ja sihtrakkudeni juhtimine, sünapside moodustumine ja hilisemad muutused. Viimased on õppimise ja mälu rakuliste mehhanismide alus.^[41]

Selgroogsete pea arengus on olnud oluline osa neuraalharjal ja plakoodidel. Neuraalhari andis võimaluse kujundada ulatuslik piirdenärvisüsteem ning osales samal ajal näokolju ja teiste kudede arengus. Plakoodid võimaldasid kujundada pea mitmesuguseid meeleelundeid ja kraniaalnärvide sensoorset osa. Nende kahe rakupopulatsiooni koostoime on üks selgroogsete pea evolutsiooni olulisi tunnuseid.

Selgroogsete peaaju eesmise osa areng on olnud tihedalt seotud pea piirkonna meeleelundite arenguga. Eriti olulised on olnud haistmis- ja nägemissüsteem, kuid peaaju arengut on mõjutanud ka teised sensoorsed süsteemid ning pea piirkonna motoorsed ja vistseraalsed funktsioonid. Neuraaltoru eesmise piirkonna kasv ja diferentseerumine viisid eesaju ja keskaju eristumiseni ning hiljem nende suure piirkondliku diferentseerumiseni.

Rombaju areng on seotud pea tagumiste sensoorsete süsteemide ja neelu piirkonna struktuuridega. Selgroogsete evolutsioonis muutusid keerukamaks nii kuulmis- ja tasakaalusüsteem kui ka neelu piirkonna motoorne ja sensoorne aparaat. Sisekõrv ja küljejoonesüsteem on arenguliselt seotud, sest mõlemad pärinevad kuulmisplakoodi sugulasstruktuuridest, kuid tänapäevase arusaama järgi ei saa sisekõrva arengut kirjeldada lihtsalt küljejoonesüsteemi otsese muutumisena kuulmiselundiks.

Närvisüsteemi pea- ja kehatüveosa erinev areng on seotud pea meeleelundite ja pea piirkonna muude struktuuride koondumisega keha eesmisse ossa. Peale meeleelundite on peaaju arengut mõjutanud pea struktuurid, mis on seotud toitumise, hingamise ja kulgemisega. Seega ei eristunud peaaju seljaajust üheainsa sündmusena, vaid pikaajalises evolutsioonis.

Selgroogsete piirdenärvisüsteemis säilisid segmentaalse organisatsiooni tunnused eriti seljaaju piirkonnas. Keha piirkonnas on närvijuure komponent dorsaalne ja ventraalne arenguliselt eristatavad. Seljaaju dorsaalsete ja ventraalsete juurte sensoorsed ja motoorsed komponendid vastavad keha segmentaalsusele. Seljaajunärvid moodustuvad nende komponentide liitumisel.

Kraniaalnärvide seas on nii peamiselt motoorseid närve, nagu silmaliigutajanärv (III), plokinärv (IV), eemaldajanärv (VI) ja keelealune närv (XII), kui ka sensoorseid ja seganärve. Kraniaalnärvide arengus osalevad erineval määral neuraaltoru, neuraalhari ja plakoodid.

Pea piirkonna piirdenärvisüsteemi areng peegeldab varajaste selgroogsete neelu- ja sensoorsete struktuuride segmentaalsust. Pea piirkonnas on algne segmentaalsus tugevasti ümber kujunenud, kuid kraniaalnärvide ja neelu piirkonna struktuuride vahel säilib arenguline ja evolutsiooniline seos. Pea piirkonnas on kraniaalnärvide areng keerukam ning nende segmentaalsust ei saa täielikult tuletada seljaajunärvide lihtsa analoogia põhjal.

Küljejoonesüsteemi kadumine maismaaloomadel ja neelu piirkonna struktuuride muutumine tõid kaasa ka vastavate kraniaalnärvide harude ja funktsioonide muutumise.

Selgroogsete närvisüsteemi evolutsiooni ei saa seega käsitada ainult kesknärvisüsteemi järkjärgulise keerustumisena. Närvisüsteemi areng on olnud tihedalt seotud sensoorsete organite, pea, neelu, kulgemisaparaadi ja siseelundite evolutsiooniga. Kesknärvisüsteem ja perifeerne närvisüsteem on kogu arengu ja evolutsiooni vältel kujunenud vastastikuses seoses neid ümbritsevate ja nende poolt innerveeritavate elunditega.

Uurimislugu

Vana-Egiptuses, Vana-Kreekas ja Vana-Roomas tunti närve kui anatoomilisi struktuure ning teati, et need on seotud liikumise ja tundlikkusega. Neid peeti torudeks või juhtmeteks, mida mööda liigub elujõud või aisting.^[68] Närvide ehitust ja talitlust hakati mõistma alles pärast mikroskoobi kasutuselevõttu.^[69]

Enne 20. sajandi algust valitses retikulaarteooria, mille järgi närvisüsteem ei koosne eraldi rakkudest, vaid närvikiud moodustavad katkematu võrgu. Santiago Ramón y Cajal lükkas selle vaate ümber, kasutades täiustatud mikroskoobitehnikaid, sealhulgas Golgi värvimismeetodit. Ta näitas, et neuronid (neuroniteks nimetati närvikiude, närvi osi või oletuslikke funktsionaalseid ühikuid) on anatoomiliselt eraldiseisvad rakud, mis ei sulandu üksteisega, vaid suhtlevad omavahel kindlates kontaktkohtades — sünapsides. Seda arusaama nimetatakse neuroniteooriaks. Ramón y Cajal pälvis 1906. aastal Nobeli auhinna.

Tekkis küsimus, kuidas neuronid omavahel suhtlevad. Selgus, et sünaptiline signaaliülekanne (info liikumine ühelt neuronilt teisele sünapsides) võib toimuda kahel viisil. Elektrilise ülekande puhul on neuronid ühendatud aukliiduste kaudu, mis ühendavad rakkude tsütoplasmad otse. Ioonid liiguvad läbi nende kanalite ühest rakust teise ilma keemilise vahenduseta, mistõttu signaal kandub edasi peaaegu hetkeliselt ja paljud neuronid aktiveeruvad üheaegselt. Samas on elektrilised sünapsid vähem paindlikud kui keemilised, sest need ei võimalda signaali tugevust, kiirust, kestust ega edastamise tõenäosust märkimisväärselt reguleerida. Keemilise ülekande puhul vabastab presünaptiline neuron virgatsainet, mis liigub üle sünapsipilu ja seondub järgmise (postsünaptilise) neuroni retseptoritega, käivitades uue signaali. Enamiku loomade närvisüsteemis on enamik sünapse keemilised. Elektrilised sünapsid on harvemad ja esinevad peamiselt seal, kus on tarvis väga kiiret ja sünkroonitud signaaliülekannet, näiteks hingamist reguleerivates närvivõrkudes. Keemilise signaaliülekande olemasolu ja mehhanismi tegid kindlaks Otto Loewi ja Henry Hallett Dale 1930ndateks. Mõlemad pälvisid 1936. aastal Nobeli auhinna.

1950ndatel kirjeldasid Alan Lloyd Hodgkin, Andrew Huxley ja John Eccles neuronite elektrilise signaaliedastuse põhimehhanismi — aktsioonipotentsiaali. Sai selgeks, kuidas neuron elektrilist signaali tekitab ja levitab. Aktsioonipotentsiaal on lühike elektriline impulss, millega neuron mööda aksonit infot edastab. Puhkeseisundis on neuroni rakumembraanil elektriline pinge ligikaudu –70 mV. Kui neuron saab piisavalt tugeva stiimuli, avanevad membraanis ioonikanalid. Seejärel sisenevad rakku naatriumioonid (Na⁺), mis põhjustavad pinge kiire tõusu, millele järgneb kaaliumioonide (K⁺) väljavool, mis taastab algse pinge. See kiire depolarisatsiooni ja repolarisatsiooni tsükkel moodustab aktsioonipotentsiaali, mis mööda aksonit lainetaoliselt levib. Hodgkin ja Huxley uurisid seda protsessi kalmaari hiigelaksoni näitel, mõõtes ioonide liikumist rakumembraanis ning luues matemaatilise mudeli, mis kirjeldab aktsioonipotentsiaali teket ja levikut ioonikanalite käitumise kaudu. Nad näitasid, et närviimpulsi aluseks on eelkõige naatrium- ja kaaliumioonide kontrollitud liikumine läbi membraani. John Eccles uuris, kuidas aktsioonipotentsiaal käivitab sünaptilise ülekande ja kuidas see omakorda käivitab signaaliülekande teises neuronis, sidudes seeläbi elektrilise signaali ja sünaptilise (eelkõige keemilise) ülekande. 1963. aastal pälvisid Eccles, Hodgkin ja Huxley Nobeli auhinna.

1960ndatel uurisid David H. Hubel ja Torsten Wiesel nägemissüsteemi, eeskätt ajukoore nägemispiirkondi, ning näitasid, et üksikud neuronid on funktsionaalselt spetsialiseerunud, reageerides selektiivselt kindlatele visuaalsetele tunnustele, nagu joonte orientatsioon, servad ja liikumise suund. Need neuronid on ühtlasi hierarhiliselt organiseeritud: lihtsamad neuronid tuvastavad elementaarseid tunnuseid, kõrgema taseme neuronid integreerivad neid keerukamate kujundite äratundmiseks. Keerukama tajumuse kujunemisel osalevad seega nii üksikute spetsialiseerunud neuronite selektiivne aktiivsus kui ka paljude rakkude koostoimest tekkiv aktiivsusmuster. 1981. aastal pälvisid Hubel ja Wiesel Nobeli auhinna.

1980ndatel ja 1990ndatel ühendas molekulaarne neuroteadus geneetika, biokeemia ja neuroteaduse, võimaldades uurida, millised valgud, geenid ja molekulaarsed protsessid närvisüsteemi talitlust kontrollivad. See võimaldas selgitada käitumise molekulaarseid mehhanisme — näiteks kuidas õppimine ja mälu teke sõltuvad sünaptiliste ühenduste tugevuse muutustest, mida vahendavad konkreetsed valgud ja geenid. Eric Kandel näitas seda teol Aplysia (aplüüsia) ja tõestas, et sama põhimõte kehtib ka keerulisemate loomade, sealhulgas inimese puhul. 2000. aastal pälvis ta Nobeli auhinna.^[70]

Vaata ka

Meeleelundkond

Viited

↑ Alex Kasprak. Does This Picture Show a Fully Dissected Human Nervous System?, Snopes, 8.3.2023.
↑ Kandel ER, Schwartz JH, Jessel TM, 4th ed. (2000). "Ch. 1: The Brain and Behavior". Principles of Neural Science. McGraw-Hill Professional. ISBN 978-0-8385-7701-1.
1 2 3 Ch. 2: Nerve cells and behavior. – Principles of Neural Science, McGraw-Hill Professional 2000, ISBN 978-0-8385-7701-1.
1 2 Ch. 17: The anatomical organization of the central nervous system. – Principles of Neural Science, McGraw-Hill Professional 2000, ISBN 978-0-8385-7701-1.
↑ Susan Standring (peatoimetaja). Gray's Anatomy, 39. trükk Elsevier Churchill Livingstone 2005, lk 233–234. ISBN 978-0-443-07168-3
↑ Hubbard JI. The peripheral nervous system, Plenum Press 1974, ISBN 978-0-306-30764-5, lk vii.
↑ D. Purves, G. J. Augustine, D. Fitzpatrick jt. Neuroscience, 4. trükk, Sinauer Associates 2008.
↑ Purves D, Augustine GJ, Fitzpatrick D, Hall WC, LaMantia AS, McNamara JO, White LE. Neuroscience, 4. trükk, Sinauer Associates 2008, lk 15–16.
↑ Afifi AK. Basal ganglia: functional anatomy and physiology. Part 1. – J. Child Neurol., 1994, 9 (3): 249–260.
↑ M. E. Larkum, J. J. Zhu, B. Sakmann. A new cellular mechanism for coupling inputs arriving at different cortical layers. – Nature, 1999, 398 (6725): 338–341.
↑ Hormuzdi SG, Filippov MA, Mitropoulou G et al. Electrical synapses: a dynamic signaling system that shapes the activity of neuronal networks. – Biochim. Biophys. Acta, 2004, kd 1662, nr 1–2, lk 113–137. PMID 15033583 doi:10.1016/j.bbamem.2003.10.023
1 2 3 4 5 Ch. 10: Overview of synaptic transmission. – Principles of Neural Science, McGraw-Hill Professional 2000, ISBN 978-0-8385-7701-1.
↑ Ch. 11: Signaling at the nerve-muscle synapse. – Principles of Neural Science, McGraw-Hill Professional 2000, ISBN 978-0-8385-7701-1.
↑ Kandel ER, Schwartz JH, Jessel TM (toim). Principles of Neural Science, McGraw-Hill Professional 2000, ISBN 978-0-8385-7701-1, ptk 11: Signaling at the nerve-muscle synapse.
↑ E. R. Kandel, J. H. Schwartz, T. M. Jessell (toim). Principles of Neural Science, McGraw-Hill Professional 2000, ISBN 978-0-8385-7701-1, Ch. 4.
1 2 Ch. 15: Neurotransmitters. – Principles of Neural Science, McGraw-Hill Professional 2000, ISBN 978-0-8385-7701-1.
↑ Gabrielle J. Gutierrez, Natasha Baas-Thomas, Eve Marder. What Dale never said: multiple incarnations of Dale's Law from the birth of pharmacology to modeling brain circuits. – Journal of Neurophysiology, 2026, 136(2):702–708. Täistekst.
↑ D. W. Golding. Patterns of peptide discharge — implications for Dale's principle. – B. Krisch, R. Mentlein (toim). The Peptidergic Neuron, Birkhäuser Verlag: Basel 1996, lk 7–12.
↑ Y. Ben-Ari. Excitatory actions of gaba during development: the nature of the nurture. – Nature Reviews Neuroscience, 2002, 3 (9): 728–739.
↑ Paradiso MA, Bear MF, Connors BW. Neuroscience: Exploring the Brain, Lippincott Williams & Wilkins 2007, lk 718, ISBN 0-7817-6003-8.
1 2 Cooke SF, Bliss TV. Plasticity in the human central nervous system. – Brain, 2006, 129 (Pt 7): 1659–1673. Resümee.
↑ Bliss TV, Collingridge GL. A synaptic model of memory: long-term potentiation in the hippocampus. – Nature, 1993, 361 (6407): 31–39. Resümee.
↑ Kauer JA, Malenka RC. Synaptic plasticity and addiction. – Nat. Rev. Neurosci., 2007, 8 (11): 844–858. Resümee.
↑ R. Q. Quiroga, L. Reddy, G. Kreiman, C. Koch, I. Fried. Invariant visual representation by single neurons in the human brain. – Nature, 2005, 435 (7045): 1102–1107.
↑ Viitamistõrge: Vigane <ref>-silt. Viide nimega "Ch. 4" on ilma tekstita.
↑ L. K. Bak, A. B. Walls. CrossTalk proposal: An important astrocyte-neuron lactate shuttle couples neuronal activity to glucose utilisation in the brain. – Journal of Physiology, 2018, 596 (3): 351–353; L. K. Bak, A. B. Walls. CrossTalk opposing view: Lack of evidence supporting an important role of astrocyte-to-neuron lactate shuttling in brain energy metabolism. – Journal of Physiology, 2018, 596 (3): 355–357.
↑ Allen N.J., Barres B.A. Neuroscience: Glia - more than just brain glue. – Nature, 2009, 457 (7230): 675–677.
↑ C. S. von Bartheld, J. Bahney, S. Herculano-Houzel. The search for true numbers of neurons and glial cells in the human brain: A review of 150 years of cell counting. – Journal of Comparative Neurology, 2016, 524 (18): 3865–3895.
↑ Gray PO. Psychology, 5. trükk, Macmillan 2006 , ISBN 978-0-7167-7690-1, lk 170.
↑ Kandel ER, Schwartz JH, Jessel TM, 4th ed. (2000). "Ch. 2: Nerve Cells and Behavior". Principles of Neural Science. McGraw-Hill Professional. ISBN 978-0-8385-7701-1.
1 2 C. S. Sherrington. The Integrative Action of the Nervous System, Scribner 1906.
↑ René Descartes. Les Passions de l'âme, 1649.
↑ W. M. Baum. Understanding Behaviorism: Behavior, Culture and Evolution, Blackwell 2005, ISBN 978-1-4051-1262-8.
↑ M. Piccolino. Fifty years of the Hodgkin-Huxley era. – Trends Neurosci., 2002, kd 25, nr 11, lk 552–553.
↑ Johnston, S. M. Wu. Foundations of cellular neurophysiology, MIT Press 1995, ISBN 978-0-262-10053-3.
↑ P. Dayan, L. F. Abbott Theoretical Neuroscience: Computational and Mathematical Modeling of Neural Systems, MIT Press 2005 ISBN 978-0-262-54185-5.
↑ P. J. Simmons, D. Young. Nerve cells and animal behaviour, Cambridge University Press 1999, ISBN 978-0-521-62726-9, Ch 1.: Introduction.
1 2 E. R. Kandel, J. H. Schwartz, T. M. Jessell (toim). Principles of Neural Science, McGraw-Hill Professional 2000, ISBN 978-0-8385-7701-1, Ch. 36.
↑ E. R. Kandel, J. H. Schwartz, T. M. Jessell (toim). Principles of Neural Science, McGraw-Hill Professional 2000, ISBN 978-0-8385-7701-1, Ch. 38: Voluntary movement.
↑ E. R. Kandel, J. H. Schwartz, T. M. Jessell (toim). Principles of Neural Science, McGraw-Hill Professional 2000, ISBN 978-0-8385-7701-1, Ch. 39: The control of gaze.
1 2 E. R. Kandel, J. H. Schwartz, T. M. Jessell (toim). Principles of Neural Science, McGraw-Hill Professional 2000, ISBN 978-0-8385-7701-1, Ch. 52: The induction and patterning of the nervous system.
1 2 D. H. Sanes, T. A. Reh, W. A. Harris. Development of the Nervous System, Elsevier Academic Press 2006, ISBN 978-0-12-618621-5, Ch. 1, Neural induction.
↑ S. Piccolo jt. Dorsoventral patterning in Xenopus: inhibition of ventral signals by direct binding of chordin to BMP-4. – Cell, 1996, 86 (4): 589–598.
↑ K. G. Stern. Neural induction: old problem, new findings, yet more questions. – Development, 2005, 132 (9): 2007–2021.
1 2 E. R. Kandel, J. H. Schwartz, T. M. Jessell (toim). Principles of Neural Science, McGraw-Hill Professional 2000, ISBN 978-0-8385-7701-1, Ch. 53: The generation and survival of nerve cells.
↑ W. M. Pardridge. Drug transport across the blood-brain barrier. – Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism, 2012, 32 (11): 1959–1972.
↑ GBD 2021 Nervous System Disorders Collaborators. Global, regional, and national burden of disorders affecting the nervous system, 1990–2021: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2021. – The Lancet Neurology, 2024, 23 (4).
↑ Hermann L. Müller jt. Craniopharyngioma. – Nature Reviews Disease Primers, 2019, 5: 75.
↑ L. L. Moroz, K. M. Kocot, M. R. Citarella jt. The ctenophore genome and the evolutionary origins of neural systems. – Nature, 2014, 510 (7503): 109–114.
↑ Nervous system, vaadatud 17.5.2015
↑ Onur Sakarya, Kathryn A. Armstrong, Maja Adamska, Marcin Adamski, I-Fan Wang, Bruce Tidor, Bernard M. Degnan, Todd H. Oakley, Kenneth S. Kosik. A post-synaptic scaffold at the origin of the animal kingdom. – PLoS ONE, 2007, 2 (6): e506. Täistekst.
↑ Dave K. Jacobs, Nagayasu Nakanishi, David Yuan, Anthony Camara, Scott A. Nichols, Volker Hartenstein. Evolution of sensory structures in basal metazoa. – Integr Comp Biol., 2007, 47 (5): 712–723. Resümee.
↑ Ruppert E.E., Fox R.S., Barnes R.D. Invertebrate Zoology, 7. trükk, Brooks / Cole 2004, ISBN 0-03-025982-7, lk 111–124.
↑ L. L. Moroz, K. M. Kocot, M. R. Citarella, et al. The ctenophore genome and the evolutionary origins of neural systems. – Nature, 2014, 510 (7503): 109–114.
↑ Ruppert EE, Fox RS, Barnes RD (2004). Invertebrate Zoology (7 ed.). Brooks / Cole. pp. 111–124. ISBN 0-03-025982-7
↑ Sanes DH, Reh TA, Harris WA. Development of the nervous system, Academic Press 2006, ISBN 978-0-12-618621-5, lk 3–4.
↑ L. L. Moroz, A. B. Kohn. Independent origins of neurons and synapses: insights from ctenophores. – Philosophical Transactions of the Royal Society B, 2016, 371 (1685): 20150041.
↑ Guillaume Balavoine, André Adoutte. The segmented Urbilateria: A testable scenario. – Integrative and Comparative Biology, 2003, 43 (1): 137–147.
↑ Javier Ortega-Hernandez.Our 500 million-year-old nervous system fossil shines a light on animal evolution, theconversation.com, 29.2.2016.
↑ Alain Ghysen. The origin and evolution of the nervous system. – Int. J. Dev. Biol., 2003, 47 (7–8): 555–562.Resümee
↑ Douglas H. Erwin, and Eric H. Davidson. The last common bilaterian ancestor. – Development, 2002, 129 (13): 3021–3032. Täistekst.
↑ Sarah J. Bourlat, Thorhildur Juliusdottir, Christopher J. Lowe, Robert Freeman, Jochanan Aronowicz, Mark Kirschner, Eric S. Lander, Michael Thorndyke, Hiroaki Nakano, Andrea B. Kohn, Andreas Heyland, Leonid L. Moroz, Richard R. Copley, Maximilian J. Telford. Deuterostome phylogeny reveals monophyletic chordates and the new phylum Xenoturbellida. – Nature, 2006, 444, lk 85–88. [nature.com/articles/nature05241 Resümee.]
↑ Johanna Taylor Cannon, Bruno Cossermelli Vellutini, Julian Smith III, Fredrik Ronquist, Ulf Jondelius, Andreas Hejnol. Xenacoelomorpha is the sister group to Nephrozoa. – Nature, 2016, 530 (7588): 89–93.
↑ R. Lichtneckert, H. Reichert. Insights into the urbilaterian brain: conserved genetic patterning mechanisms in insect and vertebrate brain development. – Heredity, 2005, kd 94, lk 465–477. Täistekst.
↑ José M. Martín-Durán, Kevin Pang, Aina Børve, Henrike Semmler Lê, Anlaug Furu, Johanna Taylor Cannon, Ulf Jondelius, Andreas Hejnol. Convergent evolution of bilaterian nerve cords. – Nature, 2018, 553 (7686): 45–50.
↑ R. F. Chapman. Ch. 20: Nervous system. – The insects: structure and function, Cambridge University Press 1998, ISBN 978-0-521-57890-5, lk 533–568.
↑ Chapman, lk 546.
↑ S. Finger. Ch. 1: The brain in antiquity. – Origins of neuroscience: a history of explorations into brain function, Oxford University Press 2001, ISBN 978-0-19-514694-3.
↑ Finger, lk 43–50.
↑ Michael M. Nikoletseas. Behavioral and Neural Plasticity, 2010, ISBN 978-1453789452

Kirjandus

Theodore H. Bullock, G. Adrian Horridge. Structure and Function in the Nervous Systems of Invertebrates, 2 kd, San Francisco: W. H. Freeman 1965.
Stanley Finger. Origins of Neuroscience, Oxford University Press 1994.
Ann B. Butler, William Hodos. Comparative Vertebrate Neuroanatomy: Evolution and Adaptation, 2. trükk, Hoboken (New Jersey): Wiley-Liss, 2005, ISBN 9780471210054.
Dan H. Sanes, Thomas A. Reh. William A. Harris. Development of the Nervous System. 2. trükk. Burlington (Massachusetts): Academic Press, 2006. ISBN 9780126186215.
Dale Purves, George J. Augustine, David Fitzpatrick, William C. Hall, Anthony-Samuel LaMantia, James O. McNamara, Leonard E. White. Neuroscience, 4. trükk, Sunderland (Massachusetts): Sinauer Associates 2008, ISBN 9780878936977.
Helmut Kettenmann, Bruce R. Ransom (toim). Neuroglia, 3. trükk, New York: Oxford University Press 2013, ISBN 9780199794591.
Andreas Schmidt-Rhaesa, Steffen Harzsch, Günter Purschke (toim). Structure and Evolution of Invertebrate Nervous Systems, Oxford: Oxford University Press 2016, ISBN 9780199682201.
Arendt, Detlev; Musser, Jacob M.; Baker, Clare V. H.; Bergman, Anders; Cepko, Constance; Erwin, Douglas H.; Pavlicev, Mihaela; Schlosser, Gerhard; Widder, Stefanie; Laubichler, Manfred D.; Wagner, Günter P. The Evolution of Cell Types in Animals: Emerging Principles from Molecular Studies. – Nature Reviews Genetics, 2016, 17 (12): 744–757.
Gary C. Schoenwolf, Steven B. Bleyl, Philip R. Brauer, Philippa H. Francis-West. Larsen's Human Embryology 6. trükk, Elsevier 2020.
Eric R. Kandel, Thomas M. Jessell, Steven A. Siegelbaum, A. James Hudspeth (toim). Principles of Neural Science, 6. trükk, New York: McGraw Hill 2021, ISBN 9781259642234.
David L. Felten, Michael K. O'Banion, Mary Summo Maida. Netter's Atlas of Neuroscience, 4. trükk, Elsevier 2021.
Mark F. Bear, Barry W. Connors, Michael A. Paradiso. Neuroscience: Exploring the Brain, 5. trükk, Burlington (Massachusetts): Jones & Bartlett Learning 2026, ISBN 9781284286878.

Välislingid

[Kasprak_2023-1] Alex Kasprak. Does This Picture Show a Fully Dissected Human Nervous System?, Snopes, 8.3.2023.

[G6YiI-2] Kandel ER, Schwartz JH, Jessel TM, 4th ed. (2000). "Ch. 1: The Brain and Behavior". Principles of Neural Science. McGraw-Hill Professional. ISBN 978-0-8385-7701-1.

[ch-2-nerve-3] 1 2 3 Ch. 2: Nerve cells and behavior. – Principles of Neural Science, McGraw-Hill Professional 2000, ISBN 978-0-8385-7701-1.

[ch-17-the-4] 1 2 Ch. 17: The anatomical organization of the central nervous system. – Principles of Neural Science, McGraw-Hill Professional 2000, ISBN 978-0-8385-7701-1.

[5] Susan Standring (peatoimetaja). Gray's Anatomy, 39. trükk Elsevier Churchill Livingstone 2005, lk 233–234. ISBN 978-0-443-07168-3

[6] Hubbard JI. The peripheral nervous system, Plenum Press 1974, ISBN 978-0-306-30764-5, lk vii.

[7] D. Purves, G. J. Augustine, D. Fitzpatrick jt. Neuroscience, 4. trükk, Sinauer Associates 2008.

[8] Purves D, Augustine GJ, Fitzpatrick D, Hall WC, LaMantia AS, McNamara JO, White LE. Neuroscience, 4. trükk, Sinauer Associates 2008, lk 15–16.

[9] Afifi AK. Basal ganglia: functional anatomy and physiology. Part 1. – J. Child Neurol., 1994, 9 (3): 249–260.

[10] M. E. Larkum, J. J. Zhu, B. Sakmann. A new cellular mechanism for coupling inputs arriving at different cortical layers. – Nature, 1999, 398 (6725): 338–341.

[Hormuzdi-11] Hormuzdi SG, Filippov MA, Mitropoulou G et al. Electrical synapses: a dynamic signaling system that shapes the activity of neuronal networks. – Biochim. Biophys. Acta, 2004, kd 1662, nr 1–2, lk 113–137. PMID 15033583 doi:10.1016/j.bbamem.2003.10.023

[Ch._10-12] 1 2 3 4 5 Ch. 10: Overview of synaptic transmission. – Principles of Neural Science, McGraw-Hill Professional 2000, ISBN 978-0-8385-7701-1.

[13] Ch. 11: Signaling at the nerve-muscle synapse. – Principles of Neural Science, McGraw-Hill Professional 2000, ISBN 978-0-8385-7701-1.

[KandelCh11-14] Kandel ER, Schwartz JH, Jessel TM (toim). Principles of Neural Science, McGraw-Hill Professional 2000, ISBN 978-0-8385-7701-1, ptk 11: Signaling at the nerve-muscle synapse.

[KandelCh4-15] E. R. Kandel, J. H. Schwartz, T. M. Jessell (toim). Principles of Neural Science, McGraw-Hill Professional 2000, ISBN 978-0-8385-7701-1, Ch. 4.

[ch-15-neur-16] 1 2 Ch. 15: Neurotransmitters. – Principles of Neural Science, McGraw-Hill Professional 2000, ISBN 978-0-8385-7701-1.

[17] Gabrielle J. Gutierrez, Natasha Baas-Thomas, Eve Marder. What Dale never said: multiple incarnations of Dale's Law from the birth of pharmacology to modeling brain circuits. – Journal of Neurophysiology, 2026, 136(2):702–708. Täistekst.

[18] D. W. Golding. Patterns of peptide discharge — implications for Dale's principle. – B. Krisch, R. Mentlein (toim). The Peptidergic Neuron, Birkhäuser Verlag: Basel 1996, lk 7–12.

[19] Y. Ben-Ari. Excitatory actions of gaba during development: the nature of the nurture. – Nature Reviews Neuroscience, 2002, 3 (9): 728–739.

[20] Paradiso MA, Bear MF, Connors BW. Neuroscience: Exploring the Brain, Lippincott Williams & Wilkins 2007, lk 718, ISBN 0-7817-6003-8.

[resumee-21] 1 2 Cooke SF, Bliss TV. Plasticity in the human central nervous system. – Brain, 2006, 129 (Pt 7): 1659–1673. Resümee.

[22] Bliss TV, Collingridge GL. A synaptic model of memory: long-term potentiation in the hippocampus. – Nature, 1993, 361 (6407): 31–39. Resümee.

[23] Kauer JA, Malenka RC. Synaptic plasticity and addiction. – Nat. Rev. Neurosci., 2007, 8 (11): 844–858. Resümee.

[24] R. Q. Quiroga, L. Reddy, G. Kreiman, C. Koch, I. Fried. Invariant visual representation by single neurons in the human brain. – Nature, 2005, 435 (7045): 1102–1107.

[Ch._4-25] Viitamistõrge: Vigane <ref>-silt. Viide nimega "Ch. 4" on ilma tekstita.

[26] L. K. Bak, A. B. Walls. CrossTalk proposal: An important astrocyte-neuron lactate shuttle couples neuronal activity to glucose utilisation in the brain. – Journal of Physiology, 2018, 596 (3): 351–353; L. K. Bak, A. B. Walls. CrossTalk opposing view: Lack of evidence supporting an important role of astrocyte-to-neuron lactate shuttling in brain energy metabolism. – Journal of Physiology, 2018, 596 (3): 355–357.

[27] Allen N.J., Barres B.A. Neuroscience: Glia - more than just brain glue. – Nature, 2009, 457 (7230): 675–677.

[28] C. S. von Bartheld, J. Bahney, S. Herculano-Houzel. The search for true numbers of neurons and glial cells in the human brain: A review of 150 years of cell counting. – Journal of Comparative Neurology, 2016, 524 (18): 3865–3895.

[Gray170-29] Gray PO. Psychology, 5. trükk, Macmillan 2006 , ISBN 978-0-7167-7690-1, lk 170.

[KandelCh2-30] Kandel ER, Schwartz JH, Jessel TM, 4th ed. (2000). "Ch. 2: Nerve Cells and Behavior". Principles of Neural Science. McGraw-Hill Professional. ISBN 978-0-8385-7701-1.

[Sherrington1906-31] 1 2 C. S. Sherrington. The Integrative Action of the Nervous System, Scribner 1906.

[Descartes-32] René Descartes. Les Passions de l'âme, 1649.

[Baum-33] W. M. Baum. Understanding Behaviorism: Behavior, Culture and Evolution, Blackwell 2005, ISBN 978-1-4051-1262-8.

[Piccolino-34] M. Piccolino. Fifty years of the Hodgkin-Huxley era. – Trends Neurosci., 2002, kd 25, nr 11, lk 552–553.

[Johnston-35] Johnston, S. M. Wu. Foundations of cellular neurophysiology, MIT Press 1995, ISBN 978-0-262-10053-3.

[Dayan-36] P. Dayan, L. F. Abbott Theoretical Neuroscience: Computational and Mathematical Modeling of Neural Systems, MIT Press 2005 ISBN 978-0-262-54185-5.

[Simmons-37] P. J. Simmons, D. Young. Nerve cells and animal behaviour, Cambridge University Press 1999, ISBN 978-0-521-62726-9, Ch 1.: Introduction.

[KandelCh36-38] 1 2 E. R. Kandel, J. H. Schwartz, T. M. Jessell (toim). Principles of Neural Science, McGraw-Hill Professional 2000, ISBN 978-0-8385-7701-1, Ch. 36.

[KandelCh38-39] E. R. Kandel, J. H. Schwartz, T. M. Jessell (toim). Principles of Neural Science, McGraw-Hill Professional 2000, ISBN 978-0-8385-7701-1, Ch. 38: Voluntary movement.

[KandelCh39-40] E. R. Kandel, J. H. Schwartz, T. M. Jessell (toim). Principles of Neural Science, McGraw-Hill Professional 2000, ISBN 978-0-8385-7701-1, Ch. 39: The control of gaze.

[KandelCh52-41] 1 2 E. R. Kandel, J. H. Schwartz, T. M. Jessell (toim). Principles of Neural Science, McGraw-Hill Professional 2000, ISBN 978-0-8385-7701-1, Ch. 52: The induction and patterning of the nervous system.

[SanesCh1-42] 1 2 D. H. Sanes, T. A. Reh, W. A. Harris. Development of the Nervous System, Elsevier Academic Press 2006, ISBN 978-0-12-618621-5, Ch. 1, Neural induction.

[43] S. Piccolo jt. Dorsoventral patterning in Xenopus: inhibition of ventral signals by direct binding of chordin to BMP-4. – Cell, 1996, 86 (4): 589–598.

[44] K. G. Stern. Neural induction: old problem, new findings, yet more questions. – Development, 2005, 132 (9): 2007–2021.

[KandelCh53-45] 1 2 E. R. Kandel, J. H. Schwartz, T. M. Jessell (toim). Principles of Neural Science, McGraw-Hill Professional 2000, ISBN 978-0-8385-7701-1, Ch. 53: The generation and survival of nerve cells.

[46] W. M. Pardridge. Drug transport across the blood-brain barrier. – Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism, 2012, 32 (11): 1959–1972.

[47] GBD 2021 Nervous System Disorders Collaborators. Global, regional, and national burden of disorders affecting the nervous system, 1990–2021: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2021. – The Lancet Neurology, 2024, 23 (4).

[48] Hermann L. Müller jt. Craniopharyngioma. – Nature Reviews Disease Primers, 2019, 5: 75.

[49] L. L. Moroz, K. M. Kocot, M. R. Citarella jt. The ctenophore genome and the evolutionary origins of neural systems. – Nature, 2014, 510 (7503): 109–114.

[bAcEj-50] Nervous system, vaadatud 17.5.2015

[51] Onur Sakarya, Kathryn A. Armstrong, Maja Adamska, Marcin Adamski, I-Fan Wang, Bruce Tidor, Bernard M. Degnan, Todd H. Oakley, Kenneth S. Kosik. A post-synaptic scaffold at the origin of the animal kingdom. – PLoS ONE, 2007, 2 (6): e506. Täistekst.

[EUXSR-52] Dave K. Jacobs, Nagayasu Nakanishi, David Yuan, Anthony Camara, Scott A. Nichols, Volker Hartenstein. Evolution of sensory structures in basal metazoa. – Integr Comp Biol., 2007, 47 (5): 712–723. Resümee.

[53] Ruppert E.E., Fox R.S., Barnes R.D. Invertebrate Zoology, 7. trükk, Brooks / Cole 2004, ISBN 0-03-025982-7, lk 111–124.

[54] L. L. Moroz, K. M. Kocot, M. R. Citarella, et al. The ctenophore genome and the evolutionary origins of neural systems. – Nature, 2014, 510 (7503): 109–114.

[IyTLZ-55] Ruppert EE, Fox RS, Barnes RD (2004). Invertebrate Zoology (7 ed.). Brooks / Cole. pp. 111–124. ISBN 0-03-025982-7

[56] Sanes DH, Reh TA, Harris WA. Development of the nervous system, Academic Press 2006, ISBN 978-0-12-618621-5, lk 3–4.

[57] L. L. Moroz, A. B. Kohn. Independent origins of neurons and synapses: insights from ctenophores. – Philosophical Transactions of the Royal Society B, 2016, 371 (1685): 20150041.

[58] Guillaume Balavoine, André Adoutte. The segmented Urbilateria: A testable scenario. – Integrative and Comparative Biology, 2003, 43 (1): 137–147.

[59] Javier Ortega-Hernandez.Our 500 million-year-old nervous system fossil shines a light on animal evolution, theconversation.com, 29.2.2016.

[60] Alain Ghysen. The origin and evolution of the nervous system. – Int. J. Dev. Biol., 2003, 47 (7–8): 555–562.Resümee

[61] Douglas H. Erwin, and Eric H. Davidson. The last common bilaterian ancestor. – Development, 2002, 129 (13): 3021–3032. Täistekst.

[62] Sarah J. Bourlat, Thorhildur Juliusdottir, Christopher J. Lowe, Robert Freeman, Jochanan Aronowicz, Mark Kirschner, Eric S. Lander, Michael Thorndyke, Hiroaki Nakano, Andrea B. Kohn, Andreas Heyland, Leonid L. Moroz, Richard R. Copley, Maximilian J. Telford. Deuterostome phylogeny reveals monophyletic chordates and the new phylum Xenoturbellida. – Nature, 2006, 444, lk 85–88. [nature.com/articles/nature05241 Resümee.]

[63] Johanna Taylor Cannon, Bruno Cossermelli Vellutini, Julian Smith III, Fredrik Ronquist, Ulf Jondelius, Andreas Hejnol. Xenacoelomorpha is the sister group to Nephrozoa. – Nature, 2016, 530 (7588): 89–93.

[64] R. Lichtneckert, H. Reichert. Insights into the urbilaterian brain: conserved genetic patterning mechanisms in insect and vertebrate brain development. – Heredity, 2005, kd 94, lk 465–477. Täistekst.

[65] José M. Martín-Durán, Kevin Pang, Aina Børve, Henrike Semmler Lê, Anlaug Furu, Johanna Taylor Cannon, Ulf Jondelius, Andreas Hejnol. Convergent evolution of bilaterian nerve cords. – Nature, 2018, 553 (7686): 45–50.

[66] R. F. Chapman. Ch. 20: Nervous system. – The insects: structure and function, Cambridge University Press 1998, ISBN 978-0-521-57890-5, lk 533–568.

[67] Chapman, lk 546.

[68] S. Finger. Ch. 1: The brain in antiquity. – Origins of neuroscience: a history of explorations into brain function, Oxford University Press 2001, ISBN 978-0-19-514694-3.

[69] Finger, lk 43–50.

[70] Michael M. Nikoletseas. Behavioral and Neural Plasticity, 2010, ISBN 978-1453789452

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]

[26]

[27]

[28]

[29]

[30]

[31]

[32]

[33]

[34]

[35]

[36]

[37]

[38]

[39]

[40]

[41]

[42]

[43]

[44]

[45]

[46]

[47]

[48]

[49]

[50]

[51]

[52]

[53]

[54]

[55]

[56]

[57]

[58]

[59]

[60]

[61]

[62]

[63]

[64]

[65]

[66]

[67]

[68]

[69]

[70]