A 19. század közepén Claude Bernard felismerte a belső környezet jelentőségét a szervezet megfelelő működése szempontjából. Meglátása volt, hogy mivel a sejtjeink nagy része a külvilágtól izoláltan helyezkedik el, jólétük attól függ, hogy a szervezet tud-e számukra optimális környezetet biztosítani. Erre az elméletre építve 1926-ban Walter Bradford Cannon bevezette a homeosztázis fogalmát. A homeosztázis dinamikus egyensúlyi állapotot jelent, vagyis, hogy a szervezet összetett szabályozási folyamatok során képes fenntartani az állandó belső környezetet.
Szervezetünkben a szabályozás irányítója a neuroendokrin rendszer, mely az idegrendszer és hormonok együttműködése révén segíti a belső állandó optimális környezet fenntartását. Mindezt olyan általános szabályozó mechanizmusok révén teszik, mint a negatív és pozitív visszacsatolás. A negatív visszacsatolás lényege, hogy egy adott élettani paramétert (vérnyomás, testhőmérséklet stb.) állandó értéken tart. Egy megfelelő receptorral (termoreceptor) érzékeljük ezt a jellemzőt, és folyamatosan összevetjük a szükséges értékkel. Ha eltérést tapasztalunk a mért és az ideális érték között, a szabályozó rendszer mozgósít egy beavatkozó szervet, mely visszaállítja az élettani paramétert az ideális tartományba. A pozitív visszacsatolás funkciója egy robbanásszerű, gyors válasz létrehozása. Ilyennel fogunk találkozni például az idegsejtek akciós potenciáljának kialakulásakor.
A következő fejezetekben részletesen az idegrendszer működését tanulmányozzuk. Szót ejtünk az elemi idegjelenségekről, áttekintjük az idegrendszer felépítésének jellegzetességeit, végül összefoglaljuk a legfontosabb idegrendszeri működéseket, mint az érzékelés, motoros funkciók és vegetatív szabályozás.
Az idegrendszer a szervezet egyik szervrendszere, alapját az idegsejtek sokasága képezi. Elsőként vegyük sorra ennek főbb részeit.
Az idegsejtek minden esetben rendelkeznek sejttesttel, melyből egy vagy több nyúlvány ágazik ki. A sejttestben találjuk a sejtmagot, sok mitokondriumot, Golgi-készüléket, riboszómát, és kiterjedt durva felszínű endoplazmatikus retikulumot. Nem meglepő ezen sejtalkotók nagy száma, hiszen az idegsejt működése rendkívül energiaigényes, valamint folyamatosan termelnie kell az ingerület átvivő anyagokat, más néven neurotranszmittereket.
A sejttestből sok-sok apró nyúlvány ered, ezeket összefoglalóan dendriteknek nevezzük. Ezek funkciója, hogy növelik a sejttest felszínét, valamint elágazásaikkal egyéb idegsejtekkel létesíthetnek kapcsolatot, kialakítva az ingerületátvitel helyét, a szinapszist.
A fő nyúlvány, mely elhagyja a sejttestet az axon. Ez egyes idegsejteknél akár több méter hosszúságú is lehet. Fő feladata az ingerület továbbítása az idegsejten belül. A sejttestből való kiindulási pontja az axondomb, itt összegződnek az idegsejtet ért hatások, és itt dől el, hogy milyen információt fog továbbítani az axon. Az axon vége kiszélesedik, elágazik, ez az úgynevezett végfácska. A végfácska feladata, hogy kapcsolatot hozzon létre az utána lévő idegsejttel.
Az axon körül különleges funkciójú burkoló sejtek, gliasejtek helyezkednek el. Feladatuk egyrészt az idegsejt védelme, táplálása, másrészt ennek szigetelése, ezáltal az ingerület továbbításának gyorsítása. Az axont végig beborítják, szorosan illeszkednek egymáshoz. Csak egészen apró pontokon válik szabaddá az axon membránja a sejtek közötti réseknek köszönhetően, melyeket Ranvier-féle befűződéseknek nevezünk. Ennek a szerkezetnek köszönhető, hogy az ionáramoknak nem kell az axon minden pontján megtörténni, hanem csak a Ranvier-féle befűződéseknél, így lényegesen gyorsul az ingerületvezetés. Ezt a nagyon gyors vezetési módot hívjuk szaltatorikus ingerületvezetésnek. Az axont és az őt burkoló gliasejtek összességét velőshüvelynek vagy mielinhüvelynek nevezzük.
Az idegsejtek ingerlékeny sejtek, ami azt jelenti, hogy rendelkeznek egy nyugalmi membránpotenciállal, ami adott hatásra képes megváltozni. E jelenség alapja, hogy az idegsejtek membránján át ionok mozoghatnak a sejten belüli és a sejten kívüli tér között. Az ionok töltéssel rendelkező részecskék, vagyis vándorlásuk a töltéseloszlás változásával is együtt jár.
Nyugalmi helyzetben az ionok – ezáltal a töltések – egyenlőtlenül oszlanak meg az idegsejt külső és belső tere között, ami feszültségkülönbséget eredményez. Ezt a feszültséget ki is tudjuk mérni elektródok segítségével, értéke idegsejt típusonként változik, de irányadóként megjegyezhetjük az átlagos -70 mV értéket, melyet nyugalmi membránpotenciálnak hívunk. A negatív érték magyarázata, hogy a sejt belsejében túlsúlyban vannak a negatív töltések, míg a külső térben inkább a pozitív töltések dominálnak, és a sejt belső terét viszonyítjuk a külső térhez.
Ha pontosabban megnézzük ezt az egyenlőtlen töltéseloszlást, láthatjuk, hogy ez a különféle ionok egyenlőtlen eloszlásából adódik. Nátriumionok egyszeresen pozitív töltést hordoznak, sokkal nagyobb mennyiségben vannak sejten kívül, mint sejten belül. Szintén egyszeresen pozitív töltésű a káliumion, az ő esetében viszont a sejten belüli mennyiség jóval nagyobb, mint a sejten kívüli. Végül az egyszeresen negatív kloridionok a sejten kívüli térben vannak nagy mennyiségben, a sejten belül számuk a nátriumhoz hasonlóan kicsi. Először talán furcsa lehet a kálium és a klorid ionok eloszlása, hiszen megállapítottuk, hogy a belső tér a külsőhöz képest negatív. Ennek a feloldása, hogy a sejten belüli negatív töltésért elsősorban nem ezek az ionok, hanem az idegsejten belül lévő nagyméretű, negatív töltéseket hordozó molekulák felelnek, mint például a fehérjék.
Az előbb leírtakban az idegsejt nyugalmi állapotát szemléltük. Most tegyük fel, hogy lehetőség nyílik arra, hogy a töltések átlépjék a membránt. Vegyük sorra, hogy melyik ion merre mozogna. Ezt alapvetően két tényező határozza meg. Egyrészt az ionok koncentrációkülönbsége a sejten belüli és kívüli térben, ez a koncentrációgradiens. Másrészt fontos szerepe van az ion töltésének is, hiszen minden ion az ellenkező töltésű tér felé mozogna, ezt nevezzük elektrosztatikai gradiensnek. A kettő hajtóerő együttesen határozza meg az ionok mozgását, összefoglalóan elektrokémiai gradiensként hivatkozunk rá.
A nátriumionok – mivel a sejten kívüli koncentrációjuk jóval nagyobb, mint a sejten belüli – koncentrációviszonyai alapján a sejt belseje felé mozogna. Egyben hajtja a sejt belseje felé az is, hogy pozitív töltése van, ne felejtsük el, hogy a sejten belül a külső térhez képest negatív töltést mérhetünk. Ezek az ionok tehát egyértelműen a sejt belseje felé áramlanának az elektrokémiai gradiens alapján.
A kloridionok koncentrációja a sejten belül kicsi, kívül nagy, ez alapján tehát befelé áramlanának. Ezzel szemben a töltésük negatív, így belátható, hogy nem szívesen mozognának a negatív töltésű belső tér felé. Együttesen nézve a két hajtóerőt viszont azt tapasztaljuk, hogy a koncentrációkülönbség dominál az elektrosztatikai viszonyok felett, ennek köszönhetően kloridion-csatornák nyitásakor kis mértékben kloridionbeáramlást tapasztalunk a sejtbe.
A káliumion hasonlóan problémás a kloridionhoz: míg koncentrációviszonyok alapján a sejtből kifelé mozogna, töltése miatt inkább maradna a negatív sejten belüli térben. Viszont esetében is győzedelmeskedik a koncentrációkülönbség, vagyis, ha lehetőség nyílik rá, káliumionok áramlanak a külső térbe, tulajdonképpen ez történik meg az akciós potenciál repolarizációs fázisában.
Az előbb leírt hajtóerőknek szerepe van az akciós potenciál kialakításában is. Ez egy olyan membránpotenciál változás, mely egy megfelelő inger hatására alakul ki, és végigfut az idegsejt membránján, majd tovább adódik más idegsejtekre is. Különféle ionáramok figyelhetők meg a folyamat során, melyek közül kiemeljük a leglényegesebeket.
Első fázis a sejt nyugalmi állapota. Ilyenkor a már ismertetett ioneloszlásokat látjuk, a membránpotenciál értéke a nyugalmi potenciál.
A következő fázist depolarizációnak nevezzük. A polarizáció maga a jelenség, hogy töltéskülönbség van a membrán két oldala között (vagyis, ha úgy tetszik, van egy pozitív és egy negatív „pólus”). A depolarizáció a polarizált állapot csökkenését jelenti, tehát a membrán két oldala közötti töltéskülönbség csökkenni fog. Ingerület hatására ugyanis a membránon megnyílnak nátriumcsatornák, melyen át a nátriumionok – elektrokémiai gradiensüknek megfelelően – a sejt belseje felé fognak áramlani. A sejten belüli tér töltése emelkedik, míg a külsőé a nátriumionok elvándorlása miatt csökken, közelít egymáshoz a két érték. Egy idő után a membránpotenciál értéke átlépi a 0-t és előjelet vált: a nagymértékű nátriumbeáramlás miatt ugyanis a sejt belső tere már pozitív töltésű a külsőhöz képest. A folyamat végén mérhető potenciálérték az úgynevezett csúcspotenciál, értéke körülbelül +30 mV.
Ezt követően ismét csökkeni kezd a membránpotenciál, vagyis a töltéseloszlás újra rendeződik, közelít a nyugalmi potenciálhoz. Ez a folyamat a repolarizáció. A folyamat háttere, hogy az ingerület hatására megnyílnak káliumcsatornák is, bár később, mint a nátriumcsatornák. Rajtuk káliumionok áramlanak ki nagy mennyiségben a sejtből, vagyis a pozitív töltések száma csökken a sejten belül. A membránpotenciál csökkenéséhez az is hozzájárul, hogy ekkorra a nátriumcsatornák bezárulnak, így a sejtből történő pozitív töltés kiáramlást nem ellensúlyozza többé a nátriumionok beáramlása. Ez ahhoz vezet, hogy lassanként a töltésviszonyok visszaállnak a nyugalmi szintre jellemző értékekre, vagyis a membránon belüli tér újra negatív töltésű lesz a külső térhez képest.
A repolarizációt követően egy érdekes átmeneti állapotba jutunk, ugyanis a töltéskülönbség a membrán két oldala között nagyobbá válik, mint a nyugalmi állapotban. A polarizáltság tehát fokozott, ezért hívjuk ezt az állapotot hiperpolarizációnak. Hátterében az áll, hogy a káliumionok továbbra is áramlanak a sejten kívüli térbe, de a repolarizáció közben már a nátriumcsatornák bezárultak. Egyes esetekben hiperpolarizációt jelenthet a klorid csatornák nyílásából adódó negatív töltésű kloridionok sejtbe áramlása.
Végül lassanként az idegsejt visszatér a nyugalmi állapotba, tehát teljes mértékben visszakapjuk az eredeti ioneloszlást. Eddig arról beszéltünk, hogy merre vándorolnak az ionok a hajtóerőknek köszönhetően, ebben a folyamatban viszont alapvetően olyan rendszereknek van szerepe, melyek képesek az ionokat a hajtóerővel szemben mozgatni. Ezek az úgynevezett aktív transzportereknek, melyek „helyükre rakják” az ionokat. Ilyen például a nátrium-kálium pumpa, ami 1 ATP (energiahordozó) molekula felhasználása mellett 3 nátriumiont szállít a külső tér felé, míg egyúttal 2 káliumiont visz sejten belülre. Mivel kulcsfontosságú a folyamatban a nyugalmi potenciál visszaállítása, melyeket csak aktív transzporterek tudnak véghez vinni és fenntartani, beláthatjuk, hogy igencsak energiaigényes az idegsejtek működése.
Ahhoz, hogy az akciós potenciál más idegsejtekre is át tudjon kerülni, szükség van sejt közötti kapcsolatokra, vagyis szinapszisokra. Két fő szinapszis típust különböztetünk meg: elektromos és kémiai szinapszist.
Az elektromos szinapszisok inkább a fejlődésünk kezdeti szakaszán játszanak fontos szerepet, de a felnőtt szervezetben is előfordulnak. A két kapcsolódó idegsejt között nagyon kicsi körülbelül 3,5 nm a távolság, vagyis a két kapcsolódó sejt membránja gyakorlatilag összeér. Emellett a két sejt plazmája is kapcsolatban áll egymással, ugyanis a membrán egyes pontjait csatornafehérjék kapcsolják össze, közlekedést biztosítva a két sejt folyadéktere között. Ezeket a szerkezeteket nevezzük réskapcsolatoknak. A réskapcsolatokon az ionok közlekedni tudnak a sejtek között, vagyis az ingerületátvitel nem ingerület átvivő anyagoknak, hanem sejtek közötti ionáramknak köszönhető. Ez nagyon gyors ingerületátadást jelent, gyakorlatilag késleltetés nélkül ingerületbe jön a soron következő sejt. Egyúttal ez a szerkezet azt is lehetővé teszi, hogy az ionok mindkét irányba áramoljanak, tehát lehet két irányú az ingerületvezetés.
Ehhez képest a kémiai szinapszisok esetén a sejtek között jól kivehető szinaptikus rés található, mérete körülbelül 20-40 nm. Ebben az esetben nincs kapcsolat a két sejtplazma között, a szinapszis szerkezete ezáltal bonyolultabb, mint egy egyszerű réskapcsolat. Az ingerületátvitelért neurotranszmitterek, vagyis ingerület átvivő kémiai anyagok felelnek. Mivel ezeknek az anyagoknak ki kell ürülni az egyik sejtből, eljutni a másikig és ott hatást kifejteni, ezért ebben az esetben beszélhetünk késleltetésről az ingerületátvitel során. Továbbá ez a szerkezet egyirányú kommunikációt enged, vagyis mindig van egy ingerület átadó (preszinaptikus) és ingerület felvevő (posztszinaptikus) sejt, fordítva nem működik a rendszer.
Mivel sokkal gyakoribb a kémiai jelátvitel a szervezetünkben, nézzük meg kicsit pontosabban ennek a folyamatát. A preszinaptikus sejt végfácskájában membrán zsákocskákban, vagyis vezikulákban tárolódnak a kémiai jel átvivő anyagok, a neurotranszmitterek. Akciós potenciál hatására a végfácska membránjának kalciumcsatornái kinyílnak, így kalcium áramlik a sejtbe. Ez jelzi az idegsejtnek, hogy fel kell szabadítani a neurotranszmittereket, tehát a vezikulákból ezek kiürülnek a szinaptikus résbe. A szinaptikus résen átdiffundálva a neurotranszmitterek elérik a posztszinaptikus sejtet, mely membránján a transzmitterre specifikus receptorok találhatók, általában ioncsatornákhoz (például nátriumcsatornákhoz) kapcsoldva. A neurotranszmitter kötődése az ioncsatornához lesz a jel, mely hatására beindul a posztszinaptikus sejtben a depolarizációs folyamat, kialakul az akciós potenciál, egyszóval a posztszinaptikus sejtre átkerül az ingerület. További fontos szempont, hogy a jelátvitel pillanatszerű legyen, ugyanis folyamatos ingerlés hatására az ingerületet felvevő sejt elveszítheti az érzékenységét a neurotranszmitter iránt. Ezért a neurotranszmitterek hamar kimosódnak a szinaptikus résből, esetlegesen különféle enzimek lebontják vagy a preszinaptikus sejt visszaveszi és újrahasznosítja őket.
Az idegrendszer a teljes szervezetünket behálózza, funkció és szerkezet alapján sokféleképpen tagolhatjuk.
Egyik fő felosztás a központi és a perifériás (környéki) idegrendszer elkülönítése. Alapvető jelenség a centralizáció, amit az állatvilág fejlődése során figyelhetünk meg: az idegrendszeri struktúrák egyre inkább központokba szerveződnek, hogy ezáltal gyorsabb és hatékonyabb szabályozás alakulhasson ki. Nálunk ez a szerveződés elérte a csúcsát, fejlett központi idegrendszerünk az agyból és a gerincvelőből áll. Ezek az egységek végzik a szabályozás irányítását, mozdulatokat terveznek, vezényelnek le, valamint feldolgozzák a külvilágból érkező információkat. A perifériás idegrendszer feladata, hogy a külvilágot és a periférián lévő testtájakat összekösse a központtal. Ide soroljuk agyból kilépő agyidegeket, a gerincvelői idegeket, receptorokat és a bélidegrendszert.
A legegyszerűbb működés szerinti csoportosítás érzékelő (afferens) és mozgató (efferens) oldalakra bontja idegrendszerünket. Az érzékelő rendszerek célja, hogy a külső vagy belső kialakuló ingereket bevezesse a központi idegrendszerbe, feldolgozás, értelmezés céljából. Ide tartoznak az ingereket felvevő receptorok, érző idegsejtek, és a központi idegrendszeri érzőközpontok. A mozgató oldal a központi idegrendszer utasításait közli a perifériás szervek (például izmok) felé. Ide sorolhatjuk a központi idegrendszer mozgatóközpontjait, és az ezekből kiinduló idegeket.
Az idegi szabályozó működések egy részét akaratlagosan tudjuk irányítani (például felemelem a jobbkezemet). Ezeket a szabályozásokat az idegrendszer testi (szomatikus) oldala végzi. A szomatikus idegrendszer elsősorban vázizmokat idegzi be. Másrészt viszont vannak olyan folyamatok, melyek szabályozása folyamatosan, akaratunktól függetlenül történik, mint többek között a légzés, keringés, vagy a pupillareflex. Ezekért az autonóm, vagy más néven vegetatív idegrendszer felelős, mely belső, zsigeri szerveket, ereket idegez be. Két további részre oszthatjuk fel e rendszert: szimpatikus és paraszimpatikus tagozatra. Ezekről részletesen a vegetatív idegrendszer fejezetben beszélünk.
A gerincvelő a központi idegrendszer egyik eleme. Funkciója kettős, hiszen egyszerre játszik közvetítő szerepet az agy és a perifériás idegrendszer között, másrészt önálló szabályozóközpontként (reflexközpont) tud működni.
Keresztmetszeti képét tekintve két fő állományt látunk: a külső részen a fehérállományt, mely a különféle idegsejtek axonjait foglalja magába. A belső részen található a szürkeállomány, melyben az említett idegsejtek sejttestjei foglalnak helyet.
A fehérállományt tovább oszthatjuk a hasi oldal felé eső elülső és a háti oldal felé eső hátulsó részre. A hátsó állományban elsősorban olyan neuronok axonjai haladnak, melyek feladata, hogy az agy felé továbbítsanak információt, ezeket nevezzük felszálló- vagy érzőpályáknak. A fehérállomány elülső részében pedig zömében olyan axonok futnak, melyek az agy utasításait viszik a periféria felé, ezek a leszálló- vagy mozgató pályák.
A szürkeállomány jellegzetes, pillangó alakú képet mutat. Az ő esetében is elkülöníthetünk jellegzetes területeket, ezeket alakjukból kifolyólag szarvaknak hívjuk. A háti oldal felé eső nyúlvány a hátsó szarv, a hasi oldal felé eső az elülső vagy mellső szarv, míg a kettő között helyezkedik el az oldalsó szarv. Ennek a tagolásnak a jelentősége, hogy mindegyik területen más-más funkciójú neuronok találhatók, amiről részletesen a reflexműködések leírásánál olvashattok.
A reflex a szervezet válasza, melyet külső vagy belső ingerekre ad. Az idegrendszeri reflexeket megfelelően sorba kapcsolt idegi struktúrák hajtják végre, ezen rendszerek két fő típusa a reflexív és a reflexkör. Bár a felépítés nagyon hasonló, mégis lényegi különbség van a kettő között.
A reflexív esetén láthatunk egy receptort, mely az adott ingert képes felfogni. Ez egy érző neuronban folytatódik, melynek feladata, hogy az ingert bejuttassa a központi idegrendszerbe. A központban közvetlenül, vagy köztes neuron (interneuron) közvetítésével átkapcsol egy mozgató idegsejtre az információ. A mozgató idegsejt viszi a központ ingerre adott választ a végrehajtó szerv felé, mely teljesíti a központ utasítását, végsősoron tehát ez eredményezi a szervezet válaszát. Így lehet elképzelni, hogy egy fájdalmas inger ér minket például a kezünkön, ezért el fogjuk rántani az inger forrásától.
Reflexkör esetén ugyanígy megfigyelhetjük az eddig leírt struktúrákat. Az teszi egészebbé a reflexívnél, hogy az információkat magasabb idegrendszeri központ felé is elküldi (agy), tehát ilyen módon a beérkezett inger tudatosul. A reflexívnél leírt példát folytatva így tudatosul, hogy azért mozdítottuk el a kezünket az eredeti állapotból, mert valami fájdalmas inger érte. Másrészt a felsőbb központ bevonása azt is lehetővé teszi, hogy szabályozni tudjuk a reflexív működését. Vannak esetek, amikor a fájdalom ellenére sem húzhatjuk el az adott testrészt az inger forrásától (például injekció beadásakor). Ezért az agy tudtában a folyamat jelentőségének, gátolni fogja a reflexív működését, így fájdalom esetén sem mozdítjuk el a kezet a fájdalmas ingertől.
A gerincvelői reflexeknek három fő típusát különíthetjük el.
Az izom eredetű reflex nevét onnan kapta, hogy az inger a vázizomzatból érkezik. Nyújtási reflexnek is nevezzük, többek között térdreflex kiváltásánál tapasztalható. A folyamat lényege, hogy a térdkalapáccsal megütve a combfeszítő izomhoz kapcsolódó ínat, az izomrostok megnyúlnak. Az izomrostra rátekeredve található a receptor, ezt izomorsónak nevezzük, tulajdonképpen egy érző ideg végződéséről van szó. Az izomrost megnyúlásának hatására az izomorsó ingerületbe jön, és az információ az idegsejten bejut a gerincvelőbe a szürkeállomány hátsó szarván át. Itt átkapcsol egy mozgató idegsejtre, mely a szürkeállomány mellső szarván lép ki, és lefut egészen a combfeszítő izomhoz. A végrehajtó szerv ez esetben tehát maga az inger forrása, a combfeszítő izom és a válasz ennek összehúzódása, ami térdreflex esetén az alsó lábszár felfele „rúgásában” nyilvánul meg. Ez az alap reflexív, ám ehhez kiegészítő mechanizmusok is társulnak. Egyrészt az érző idegsejt egy elágazása elindul az agy felé a hátsó felszálló pályákon, így tudatosul bennünk, hogy térdreflex kiváltása történt. Másrészt egy másik elágazással interneuron közreműködésével meggátolja az ellentétesen működő combhajlító izmot beidegző mozgató neuront, akadályozva a combhajlító izom működését a mozdulat végrehajtása érdekében. Ennek a reflexnek fontos védelmi mechanizmusa van, ugyanis így tudjuk meggátolni az izomrost túlnyúlását és az ebből adódó sérülést, szakadást.
A bőr eredetű reflex alapvető célja, hogy fájdalmas ingerektől képesek legyünk eltávolítani az egyes testrészeket. Képzeljük el, hogy nyáron a strandon sétálva belelépünk egy méhecskébe, mely megszúrja a jobb talpunkat. Ezt a talpbőrben lévő fájdalomreceptorok érzékelik, és az információ az érző neuronon át az előbbiekhez hasonlóan bejut a gerincvelő hátsó szarvába. Itt egy interneuronra kapcsol át az ingerület, mely tovább adódik az azonos oldali mellső szarvi mozgató neuronra, mégpedig arra, ami a jobb oldalon a láb hajlító izmait idegzi be. A hajlító izmok működése révén el tudjuk húzni a jobb lábunkat a fájdalmas ingertől. Kiegészítő mechanizmusok itt is működnek. Egyrészt a fájdalom tudatosul, mely megint csak az érző neuron agyba küldött elágazásának köszönhető. Másrészt átkapcsolva az ellenkező oldalra az érző neuron interneuronok közvetítésével aktiválja az ellentétes oldali feszítő izmokat. Ez azért nagyon fontos, mert a jobb láb felemelésével a bal lábra tolódik a testsúly, ami az elesés veszélyével, vagyis újabb sérülésekkel fenyeget. Ám a feszítő izmok aktiválásának köszönhetően képesek leszünk megtartani az egyensúlyt, így ezt a veszélyt sikeresen elhárítjuk.
Végül beszélhetünk vegetatív reflexektől, melyek az eddigiektől eltérően akaratlagosan nem befolyásolhatók. Ez esetben a receptorok a belső szerveink falában, például a bélfalban helyezkednek el. A bélfal feszülés hatására ingerületbe jön a receptor, és az ingerület az érző neuronon már a megszokott módon bejut a gerincvelő hátsó szarvába. Itt megint csak interneuronra kapcsol át az információ, ám ez az oldalsó szarvban lévő központi vegetatív neuronnak adja át az ingerületét. Az utasítást ez a neuron viszi a gerincvelő mellső szarvából kilépve. Egészen elfut az érintett szerv – esetünkben a bélfal – közelébe, és itt fog csak átkapcsolni a mozgató neuronra. Az átkapcsolás helye az úgynevezett perifériás vegetatív dúc, mely mozgató és vegetatív idegsejtek csoportját jelenti. A folyamat eredménye, hogy a bélfal izom a feszülés helyén összehúzódik, ezáltal kipréselve magából a feszülési ingerért felelős béltartalmat. Ilyen reflex például a széklet és a vizelet ürítése is.
Az agy talán az egész szervezet legösszetettebb felépítésű és működésű szerve. Mivel minden funkcióját máig sem sikerült feltérképezni, és az eddigi információk részletes bemutatása is igen hosszadalmas lenne, a következő fejezetekben sorra vesszük az agy legfontosabb régióit, és hozzájuk kötjük a legfontosabb szabályozási feladatokat. Alapvetően az agyat négy fő részre bonthatjuk, ezek az agytörzs, köztiagy, kisagy és nagyagy.
Az agytörzset tovább bonthatjuk három egységre: nyúltvelő, híd és középagy. Általánosságban elmondható, hogy ebben az agyi régióban nincs egységes szürkeállomány. Ez nem meglepő, hiszen ez az agy azon része, melynek folytatása maga a gerincvelő, tehát logikus, hogy itt főként információkat szállító axonok helyezkednek el (ne feledjük, hogy ezek alkotják a fehérállományt). A szürkeállomány irányító feladatait idegsejtcsoportok hajtják végre, melyek hálózatosan kapcsolódnak egymáshoz, ezeket a központi idegrendszerben megkülönböztető néven magvaknak nevezzük.
A nyúltvelő neve utal arra, hogy tulajdonképpen a gerincvelő folytatásaként fogható fel. Egyrészt fontos jellemzője, hogy mindenféle felszálló- és leszálló pálya halad itt keresztül. Ezen kívül fontos szabályozási funkciókkal is rendelkezik, melyekért az itt lévő magvak hálózatos állománya felel. Ide kapcsolhatjuk többek között a keringés és a légzés szabályozásának egy részét, valamint olyan reflexek központjai találhatók itt, mint a rágás, nyálelválasztás.
A híd neve megint csak a szerepéből ered, ugyanis fontos idegi pályákat közvetít a nyúltvelő-gerincvelő és a nagyagy között. Emellett részt vesz e terület a légzés és a keringés szabályozásában, valamint a testtartás kialakításában
A harmadik alegység a középagy, melyről azt érdemes megjegyezni, hogy komplex módon vesz részt az egyensúly fenntartásában és a megfelelő testtartás kialakításában. Fontos látással kapcsolatos reflexek szabályozásában vesz részt (akkomodáció, pupillareflex), ezen kívül az alvás-ébrenlét ciklus irányítása is ide köthető.
Hasonlóan a nyúltagyhoz itt is kiemelhetünk három fontosabb alegységet: tobozmirigy, talamusz és hipotalamusz. Ha általánosan szeretnénk megfogalmazni a feladatát, akkor azt mondhatnánk, hogy egy agykéreg alatti érző- és koordinációs központként működik.
A tobozmirigy szabályozó működése abban áll, hogy képes a melatonin nevű anyagot termelni. A melatonin számos hatást gyakorol a szervezetre: befolyásolja az alvás-ébrenlét ciklust, szabályozza az ivarmirigyek elválasztását, valamint hatással van az ember általános kedélyállapotára.
A talamusz különlegessége, hogy nagyon sok érző pálya ezen a területen kapcsol át. Ez azt jelenti, hogy az érző neuronok itt adják át az ingerületet a soron következő érző idegsejtnek, mely végül a központba juttatja az adott információt. Ilyen módon részesülve az érzékelő sejtek által hordozott információkból a talamusz képes ezeket előzetesen feldolgozni, értelmezni, ezzel hozzájárulva az észlelési folyamathoz.
A hipotalamusz, ahogy a neve is mutatja, a talamusz alatt helyezkedik el. Fontos terület az egész neuroendokrin rendszer szempontjából, hiszen idegi szabályozó működései mellett a hormonrendszer irányítója is egyben. Fontosabb működései közé tartozik az akaratlagos és akaratlan szabályozási formák összehangolása. Ezen kívül itt található a hőháztartás, folyadék- és táplálékfelvétel központja is.
A kisagy a hátsó koponyagödörben helyezkedik el. Legfontosabb feladata a mozgáskoordináció. Önmagában nem küld mozgató neuronokat a periféria felé, tehát a klasszikus értelemben vett mozgás folyamatába nem avatkozik bele. Ennek ellenére az idegrendszer minden részéből kap információt, aminek köszönhetően képes kifinomítani a mozdulataink tervezetét, valamint segít a tervezett mozgáshoz megfelelő testtartást és izomtónust kialakítani.
Ahogy a neve is mutatja, az agy legnagyobb részéről beszélünk. Egy központi barázda két féltekére osztja, ezen kívül pedig a koponyacsontok alatti területei alapján is feloszthatjuk lebenyekre.
A homlokcsont alatt elhelyezkedő nagyagyi régió a homloklebeny. Elsődleges feladata a mozgató működések irányítása, általánosan mozgatókéregnek is nevezzük. Itt zajlik az olyan bonyolult mozdulatok megtervezése és indítása, mint az írás vagy a beszéd. Ezen kívül érzékelő szerepe is van, itt található például a szaglóközpont egy része.
A falcsontok alatti agyterület a fali lebeny, melynek elsődlegesen érzékelő funkciója van. Többek között a testérző központok, ízérző központ is itt találhatóak.
A nyakszirtcsont alatt található nyakszirti lebenyt látókéregnek szoktuk nevezni. Itt történik a vizuális ingerek feldolgozása, a képalkotás folyamata.
Végül a halántékcsontok alatt található két oldalt a halántéklebeny, melyben többek között a hallás és a beszédértés központjai foglalnak helyet.
A nagyagy szöveti szerkezetét vizsgálva látható, hogy a koponyacsontok felé helyezkedik a szürkeállomány, ez alatt a fehérállomány. A fehérállomány kialakításában továbbra is részt vesznek a felszálló és leszálló pályák, ám a nagyagy esetében találkozhatunk agyi lebenyeket és agyféltekéket összekötő pályákkal is. Az agyféletekéket összekapcsoló idegrostokat megkülönböztetően kérgestestnek nevezzük.
Végül a nagyagy alsó része is specifikus funkcióval bír, ez az úgynevezett limbikus rendszer. Nevét onnan kapta, hogy a nagyagy határán helyezkedik el. Felsőbb rendű agyi tevékenységekért felel, mint a tanulás, memória, érzelmi reakciók és a viselkedés szabályozása.
Idegrendszeri működéseink jelentős részét az érzékelés teszi ki. Ezen folyamatok lényege, hogy a külső és belső ingereket eljuttassuk a központi idegrendszerbe, hogy az jelentést társítva hozzájuk megfelelően tudjon beavatkozni a szervezet működésébe. Célunk ugyanis továbbra is az, hogy reagálva a külső és belső környezet változásaira egy állandó, optimális belső környezetet tudjunk biztosítani a sejtjeink megfelelő működése érdekében.
A különböző ingerek tehát bejutnak a központi idegrendszerbe, a végsősoron az agyba. Itt elsőként egy érzet alakul ki az adott ingerrel kapcsolatban. Tulajdonképpen ez még önmagában nem jelent információt, csak regisztráltuk, hogy egy adott érzőpálya működésbe lépett, mivel adott típusú inger ért minket. Például egy fényfoton hatására kialakul a látókéregben a fényérzet. Ez csak azt jelenti, hogy látunk, de a vizuális információt még nem dolgoztuk fel. Az érzet kialakulását követően pillanatok alatt végbemegy az észlelés folyamata. Ez azt jelenti, hogy az adott érzethez konkrét információt fogunk társítani. Előző látással kapcsolatos példánknál maradva, eleinte csak a fényérzet alakult ki, de az észlelésnek köszönhetően el tudjuk dönteni, hogy egy kiscicát vagy egy oroszlánt látunk éppen magunk előtt.
Az érző rendszer általános felépítéséről elmondható, hogy van egy receptor, mely képes felfogni az ingert. Úgy is fogalmazhatunk, hogy minden receptor egy adott típusú ingerre specifikus, azt tudja megfelelően érzékelni (pl. hőmérséklet, nyomás). A rendszer egy érző neuronban folytatódik, mely vagy az agyba, vagy a gerincvelőbe lép be. Több érző neuron egymás mellett haladva a központi idegrendszerben érzőpályát alkot, melyek egy megfelelő agyi érzékelő központban végződnek.
Az érzőrendszer első eleme a receptor. Érzékelő berendezésekként foghatók fel, melyek egy adott inger hatására ingerületbe jönnek, és ezt az ingerületet tovább adják az érző neuronoknak. Csoportosíthatjuk őket szerkezet és inger típus alapján.
Szerkezetüket tekintve beszélhetünk szabad idegvégződésekről. Ez esetben a receptor nem más, mint az érző neuron csupasz vége. Ilyet láthatunk például a fájdalomérző receptorok esetén. Bizonyos esetekben ez az idegvégződés rendelkezhet valamilyen speciális járulékos képlettel, például kötőszövetes tokkal. Végül találkozhatunk olyan receptorokkal is, melyek nem érzőidegek végződései, ilyenkor beszélünk érzékhámról. Ezzel a típussal fogunk találkozni például a szemben és a fülben. Ilyenkor a receptor nem idegsejt, csak képes egy adott inger hatására kibocsátani valamilyen jel átvivő anyagot, mellyel az idegsejteket ingerületbe hozhatja, és elindíthatja az információt a központi idegrendszer felé.
Másik csoportosítási szempont az inger típusa. Ilyenkor a receptorokat aszerint kategorizáljuk, hogy milyen ingerre a legérzékenyebbek. A termoreceptorok például a környező levegő, vagy éppen a vér hőmérésékletét tudják érzékelni. A mechanoreceptorok különféle mechanikai ingereket vesznek fel: nyomás, finom tapintás, hangrezgés. Kemoreceptorok különféle kémiai molekulák hatására aktiválódnak. Ilyenekkel fogunk találkozni a szaglás és ízérzés esetében is. A fájdalomreceptorok csoportja olyan szempontból furcsa kategória, hogy fájdalomérzet sokféle hatásra kialakulhat. Lehet mechanikai hatás, hőhatás, vagy például izomláz esetén egy szerves vegyület, a tejsav. A fényérzékeny receptorokat, amiket természetesen a látáshoz kapcsolhatunk, fotoreceptoroknak nevezzük.
Ahogy a receptoroknál láthattuk, sokféle inger ér bennünket, ezért az érzékelés egyszerre sok csatornán megy végbe. Ezek részletes bemutatása előtt vegyük számba, hogy milyen főbb területekről beszélhetünk.
A testérző rendszerek feladata, hogy a test szerte bőrben, izmokban, ínakban lévő receptorokból hozzon információt. Többféle ingert képesek a központba juttatni, például hőmérsékletet, nyomást, izomtónust, ízületi szögállást, testnyílás körüli nyálkahártya helyzetét. Ezek mind relevánsak a mozgás, egyensúly és reflexműködések szabályozása szempontjából. Az ingerület feldolgozása elsősorban a fali lebeny elülső részébe, az elsődleges érzőkéregbe fut be.
A speciális érzékelési formák legjelentősebb eleme a látás, mely segítségével a vizuális ingereket dolgozzuk fel.
A hallás és az egyensúlyérzékelés anatómiailag és mechanizmusban is közel állnak egymáshoz, szerveik a belső fülben helyezkednek el.
Végül az utolsó két specifikus érzékelési forma, a szaglás és az írérzékelés a kémiai érzékelés kategóriájába tartoznak.
Az érzékelt információink mintegy 50 százaléka a látórendszerből érkezik, tehát egy nagyon fontos érzékelési módról beszélünk. A látószerv a szem, melynek legbelső rétegében két fontos fotoreceptor típus működik: a csapok és a pálcikák. Ezek nem idegsejtek, hanem érzékhámsejtek, vagyis képesek érzékelni a fényt, és ez alapján a hozzájuk kapcsolódó idegsejteket ingerületbe hozni.
A csapok jellemzője, hogy a retina egy specifikus pontján, a sárgafoltban vannak nagy mennyiségben, más területeken kisebb mennyiségben, vagy egyáltalán nem fordulnak elő. A sárgafolt az éleslátás helye. Nagy fénymennyiség hatására lépnek működésbe, tehát csak megfelelő fényviszonyok mellett kaphatunk egy tárgyról éles képet. A csapok révén vagyunk képesek a színlátásra. Ez az úgynevezett trikromatikus színlátás, melynek alapja, hogy egyes csapok a vörös zöld vagy a kék színkomponensekre érzékenyek. Egy adott színt akkor vagyunk képesek érzékelni, ha a csapok megfelelő arányban jönnek ingerületbe. A jelenséget árnyalja, hogy mi emberek trikromatikus színlátásunk révén képesek vagyunk például a tigrist narancssárga színben látni, míg egyes párosujjú patások nem, hiszen nincs három féle színre érzékeny csapjuk. Ezért mi képesek vagyunk elmenekülni a ragadozó elől, míg más állatok áldozatul esnek, mert nem érzékelik a narancssárga színt, így nem tudják megkülönböztetni a tigrist a környezettől. Végül szintén fontos jellemzője a csapoknak a kis konvergencia. Ez azt jelenti, hogy a retinában minden egyes csaphoz kapcsolódik olyan idegsejt, ami elszállítja az információt, vagyis az agyba minden egyes csap információja külön-külön eljut, ami nagyon jó felbontású képet eredményez. Nem véletlen, hogy a sárgafolt az éleslátás helye, ahol csak csapok találhatók.
A pálcikák ellentétben a csapokkal szinte a teljes retinán megtalálhatók. Kivételt képez ez alól a sárgafolt, ahol csak csapok találhatók, illetve a vakfolt, ahol a látóideg lép ki a retináról, itt egyáltalán nincsenek fotoreceptorok. Kis fénymennyiség hatására is képesek aktiválódni, ennek köszönhető, hogy éjszaka rossz fényviszonyok mellett is képesek vagyunk valamilyen mértékben tájékozódni. A pálcikák felelősek továbbá a perifériás látásért, vagyis a látótérben az éles kép melletti részletek érzékeléséért. Végül a pálcikákat nagy konvergencia jellemzi, vagyis egy idegsejt több pálcikáról visz információt. Ez egyrészt azt jelenti, hogy kevésbé jó felbontású képet kapunk, ha csak a pálcikák jönnek ingerületbe, másrészt magyarázza, hogy a pálcikák kis fénymennyiség hatására is képesek fényérzetet kialakítani a látókéregben.
A fényérzékeny sejtek az ideghártya, vagyis a retina legbelső rétegében helyezkednek el. Ennek további felépítését is érdemes megismerni. A fotoreceptorokhoz kapcsolódó idegsejtek a bipoláris sejtek, melyek nevüket onnan kapták, hogy két nyúlvánnyal rendelkeznek. Az egyik nyúlvány a fotoreceptorhoz kapcsolódik, ne feledjük, hogy a konvergencia mértékétől függően egy vagy több fotoreceptort is beidegezhetnek. Másik nyúlványukkal a következő idegrendszeri struktúrákhoz, a ganglionsejtekhez kapcsolódnak. A ganglionsejtek átveszik a bipoláris sejtek ingerületét, és hosszú nyúlványukkal tovább vezetik azt. Ezek a hosszú nyúlványok a retina mentén összeszedődnek, és egy ponton kilépve látóidegként haladnak tovább. A látóideg kilépési helye a vakfolt, mely nevét onnan kapta, hogy itt nem találhatók fotoreceptorok.
A csapok és pálcikák működésének köszönhetően a retinán kialakult képet a látópálya viszi a látóközpont felé. A látópálya szerkezeti jellegzetessége, hogy a retina nazális részére eső képrész átkereszteződik az ellentétes oldalra, míg a retina perifériás részének a képe az azonos oldali látókéregbe fut be. Az információk átkapcsolódnak a talamuszban, amiről korábban megtanultuk, hogy fontos szerepe van az információk előzetes feldolgozásában. A látókéreg az agy nyakszirti lebenyében helyezkedik el. Az elsődleges látókéregben alakul ki maga a fényérzet, ám ehhez másodlagos központok is kapcsolódnak, melyek segítségével értelmezni tudjuk a látott képet.
A hallás szervrendszere az akusztikus ingerek feldolgozására hivatott. A szervrendszert három részre oszthatjuk fel: külső fül, középfül és belső fül.
A külső fülhöz a fülcimpa és a külső hallójárat tartozik, ezek feladata a hanghullámok begyűjtése és terelése a belső fül irányába. Érdekesség, hogy mivel mi emberek nem, vagy csak minimális mértékben tudjuk fülünket mozgatni, a fülcimpánk különleges alakja teszi lehetővé, hogy megfelelően tudjuk a hangok forrását meghatározni.
A középfül a dobhártyával kezdődik, majd a dobüregben folytatódik. Itt helyezkedik el szervezetünk három legkisebb csontja, a kalapács, az üllő és a kengyel, vagyis a hallócsontok. Ennek a résznek a feladata a hangerő szabályozása: alapvetően a hangrezgések felerősítése, túl erős hangok esetén a rezgés csillapítása.
A belső fülben található maga a hallószerv, vagyis a csiga. Itt történik a hangrezgések ingerületté alakítása, vagyis a klasszikus értelemben vett hallási folyamat.
A külső fül összegyűjti a külvilágból érkező hangrezgéseket, és a külső hallójáraton át tereli a belső fül felé. A levegő rezgése a középfülben a dobhártyának adódik át. A dobhártyához kapcsolódik a kalapács, ez veszi át a rezgést, majd adja tovább az üllőnek, az üllő pedig a kengyelnek. A kengyel két talpa a csigára illeszkedik az úgynevezett ovális ablaknál.
A csiga csontos üregét folyadék tölti ki, melyben egy hártyás réteg úszik. Láthatunk egyrészt egy alaphártyát, melyen rajta ülnek a receptorsejtek, a szőrsejtek. Felettük egy újabb hártyás réteg, a fedőlemez helyezkedik el. Ha a rezgés a hallócsontokon át eljut a csigáig, a csiga folyadéktere is rezegni kezd. Ennek eredményeként az alaphártya egy ponton elmozdul, és a szőrsejtek nekinyomódnak a fedőlemeznek, melynek hatására neurotranszitterek segítségével ingerületbe hozzák a hozzájuk kapcsolódó idegsejtet. Attól függően, hogy milyen a beérkező hang frekvenciája, a csiga alaphártyájának más és más pontján fog megtörténni a szőrsejt deformáció, így az ingerület kialakulása. Ilyen módon tudjuk megállapítani az adott hang frekvenciáját, vagyis a hangmagasságot. Az ingerületet a hallóideg szállítja a hallóközpontba, mely a halántéklebenyen található.
Az egyensúlyérzékelés szervei, a félkörös ívjáratok a belső fülben a csigához kapcsolódva helyezkednek el. Működése nagyon hasonlít a csigában látott folyamathoz, ám itt nem a folyadék rezgése, hanem annak elmozdulása lesz az inger. Az érzékelő sejtek szerkezetükben hasonlóak a szőrsejtekhez. Amikor a fej elmozdul, a félkörös ívjáratokban lévő folyadék is áramlani kezd. Ez a folyadékáramlás ezeket az érzékelő sejteket elhajlítja, melynek hatására ingerületbe jönnek a hozzájuk kapcsolódó idegsejtek. A félkörös ívjáratok három boltozata a tér három irányába néz, ezért a fej mindenféle irányú elmozdulását képesek vagyunk érzékelni. Az ingerületet a receptoroktól a vesztibuláris ideg szállítja a központ felé, mely később a hallóideggel egyesülve alkotja a VIII-as számú agyideget.
A szervrendszerhez kapcsolódik még az úgynevezett Eustach-féle kürt, mely a garatüreget köti össze a dobüreggel. Ennek igen fontos szerepe van a külvilágban lévő nyomás és a dobüreg nyomásának kiegyenlítésében. Ha változik a tengerszint feletti magasságunk, például hegymászás vagy repülés miatt, a külső légnyomás megváltozik. Nyomáskülönbség alakul ki a dobüregben lévő levegő és a külső térben lévő levegő nyomása között, ami a dobhártya feszülését okozza. Rágás vagy nyelés hatására azonban az Eustach-kürtön keresztül ki tud egyenlítődni a nyomás, erre szoktuk mondani, hogy „pattog a fülünk”.
A kémiai érzékelés egyik speciális esete a szaglás. A szaglásban résztvevő receptorokat a levegőben lévő kémiai anyagok, vagyis az illatanyagok hozzák ingerületbe. Ennek alapfeltétele, hogy az említett molekulák fel tudjanak oldódni az orrnyálkahártya váladékában, amelyik anyag erre nem képes, azt szagtalannak nyilvánítjuk.
A szaglás egy rendkívül szubjektív érzékelési forma, egyes emberekben egy adott szaganyag kellemes, másokban kellemetlen érzést válthat ki.
A szaglópálya a szaglóhámmal indul, mely az orrüreg felső részén helyezkedik el. A szaglóreceptorok valódi idegsejtek, nyúlványaik átkapcsolnak a szaglóhám felett, majd ezek az idegek a szaglópályát kialakítva belépnek az agyba. A talamuszban való átkapcsolás után az információ eljut az agy számos részébe. Egyrészt bejut a szaglókéregbe, a homloki és a halántéklebeny alsó részébe, másrészt továbbítódik a limbikus rendszerbe is, ahol különféle emocionális komponenseket társítunk a különféle illatokhoz.
A kémiai érzékelés másik fő típusa az ízérzékelés. Ennek fő szerve a nyelv, hiszen itt helyezkednek el a receptorok, úgynevezett ízlelőbimbókba tömörülve. A receptorok a hallás és a látás esetén tanultakhoz hasonlóan érzékhámsejtek. Hasonlóan a szagláshoz, itt is alapfeltétel, hogy az érzékelni kívánt ízanyag oldott formában jusson el a receptorhoz. Az receptorokhoz kapcsolódó idegsejtek a fali lebenyben elhelyezkedő ízérző központba juttatják az információt. Ahogy azt a szaglásnál is említettük, az ízérzékelést is jelentős szubjektivitás jellemzi.
Megkülönböztetünk 5 alapízt, melyeket a nyelv különböző pontjain tudunk érzékelni. A sós ízt elsősorban a nyelv hegyén érezzük. E mögött található az édes ízekért felelős terület. A savanyú ízt elsősorban a nyelv széli részein, míg a keserűt a nyelv gyöki részén érezzük igazán intenzíven. A nyelv középső területén lévő receptorok az umami íz érzékelésért felelős, mely tulajdonképpen egy általános, kellemes ízt jelent. Természetesen a különböző területek nem különülnek el élesen egymástól, csak az egyes ízkomponensekre érzékeny receptorok aránya változik.
A mozgató működések lényege, hogy egy felsőbb idegrendszeri központ utasítására egy adott szerv elvégzi a központ által kiadott feladatot. Ez a feladat lehet akár egy látványos mozdulat végrehajtása, mint mondjuk egy tánclépés, de lehet kevésbé érzékelhető az ember számára, mint például az érfalak összehúzódása. A mozgató működések szabályozását különböző szinteken végzi az idegrendszer. Beszélhetünk reflexes mozgásszabályozásról, agyi törzsmagvak által kivitelezett mozdulatokról, a piramidális mozgatópályákról és a kisagy működéséről.
A legegyszerűbb, és részben akarattól független szabályozás a reflexműködés. Ide sorolhatjuk a gerincvelői reflexeket, valamint az agy tárgyalásánál az agytörzsi egységekhez felsorolt szabályozó működéseket (látással kapcsolatos reflexek a hídban, nyelés, rágás). Emlékezzünk arra is, hogy bár a reflexív lehetővé teszi egyes mozgásformák automatikus végrehajtását, a központi idegrendszer egyéb elemei reflexköröket létrehozva beavatkozhatnak ezen reflexek szabályozásába. Például a légzés reflexesen automatikusan működik, de ha szükséges, vissza tudjuk tartani egy kis ideig a lélegzetet.
A szabályozás következő lépcsőfoka a törzsmagvak által végzett szabályozás. A törzsmagvak a fehérállományban lévő neuroncsoportok. Fontosabb törzsmagvak találhatók a nagyagyban, köztiagyban, valamint az agytörzsben. Félautomatikus mozgások beindításáért és irányításáért felelnek. Ilyen mozgás például a járás, amit 1 éves korunk körül megtanulunk, és utána automatikusan végre tudunk hajtani, nem kell különös figyelmet fordítani a kivitelezésre.
A piramispályák a nagyagy homloklebenyének hátulsó részéből indulnak ki, ez az úgynevezett elsődleges mozgatókéreg. A piramispálya név eredete onnan származik, hogy ezek az idegrostok átkereszteződnek az agytörzsi régióban, ezáltal egy jellegzetes, piramisra emlékeztető szerkezetet hoznak létre. Feladatuk a precíz, jelentős figyelmet és koncentrációt igénylő mozdulatok végrehajtása, például az írás, beszéd, tánclépések elsajátítása.
A kisagy szerepét a mozgásban már az agy tárgyalása során áttekintettük. Emlékeztetőként idézzük fel, hogy fontos szerepe van a mozgáskoordinációban. Az agy minden területéről kap információt, melyet felhasználva képes pontosabbá, gördülékenyebbé tenni mozgásunkat.
Az idegrendszeri működések utolsó fejezeteként tekintsük át azokat a szabályozó működéseket, melyeket akaratlagosan nem tudunk irányítani. A vegetatív működések szabályozó központjai az agyban és a gerincvelőben találhatók. Agyi irányítású folyamat többek között a keringés, légzés vagy akár a pupillareflex. Gerincvelői vegetatív reflexre példaként a székletürítést, vizeletürítést vagy különféle mirigyek elválasztásának szabályozását hozhatjuk.
A vegetatív idegrendszernek két fontos tagozatáról beszélhetünk: szimpatikus és paraszimpatikus oldalról. A két oldal egyaránt működik a szervezetben, csak bizonyos állapotban egyik vagy másik túlsúlyba kerül. A szimpatikus túlsúly egy aktivált állapotot idéz elő, míg a paraszimpatikus oldal nyugalmi, regenerációs állapototba juttatja a szervezetet. A szimpatikus oldal uralkodik például, ha sportolunk, harcolunk, menekülünk vagy stresszelünk, míg a paraszimpatikus idegrendszer dominál, amikor otthon nyári szünetben ebéd után ledőlünk a kanapéra. A két oldal közti további különbségeket legegyszerűbben úgy érthetjük meg, ha megvizsgáljuk különféle szervekre, szervrendszerekre gyakorolt hatásaikat.
A szem esetén a paraszimpatikus aktivitás a pupilla tágulásához vezet. Intenzív mozgás, akár harc közben fontos szempont, hogy megfelelően lássunk, ezért a szimpatikus aktivitás növeli a szembe jutó fény mennyiségét. Paraszimpatikus túlsúlyban a pupilla visszaszűkül az aktuális fényviszonyoknak megfelelő mértékig.
Az erekre a szimpatikus aktivitás ellentmondásos hatásokkal van. Egy stresszreakció során fontos, hogy az izmoknak megfelelő legyen a vérellátása esetleges küzdelem vagy menekülés miatt. Szintén fontos, hogy a vérben megfelelő oxigénmennyiség legyen. Így tehát szimpatikus aktivitás során a tüdő és a vázizomzat erei kitágulnak. Ugyanakkor ez a nagymértékű értágulat vérnyomásest jelentene, ezt úgy tudjuk ellensúlyozni, ha egyéb, az adott helyzetben kevésbé szükséges területen összehúzzuk az ereket. Emiatt a tápcsatorna, a vese és a bőrerek jellemzően összeszűkülnek szimpatikus aktivitásra. A paraszimpatikus túlsúly ezt az állapotot feloldja, helyreállítja a nyugalmi helyzetre jellemző keringési viszonyokat.
A szimpatikus aktivitás növeli a szívfrekvenciát a nyugalmihoz képest, míg paraszimpatikus túlsúly esetén a nyugalmi pulzust, akár annál kicsit alacsonyabb értéket is mérhetünk.
A gyomorműködésre gyakorolt hatás megint csak érdekes szimpatikus túlsúlyban. A gyomor izomzatának működését csökkenti, míg a gyomorsav termelést fokozza. Ez egy ősi maradvány lehet a szervezetben, ugyanis mikor még foggal is küzdöttünk ellenfeleink ellen, gyakori volt, hogy fertőzők jutottak a tápcsatornába, ezeket azonban a gyomorsav képes hatástalanítani. Paraszimpatikus túlsúly esetén normalizálódik a gyomor működése, újraindul a perisztaltika és megszűnik a fokozott savtermelés.
A bél működését a szimpatikus aktivitás gátolja, míg a paraszimpatikus fokozza. Paraszimpatikus túlsúlyban ugyanis lehetőség nyílik arra, hogy a szervezet újraépítse tartalékait, melyhez a szükséges anyagokat a táplálékból a tápcsatornán át képes felvenni.
A vese működése csökken szimpatikus aktivitás alatt, nem véletlen, hogy sportolás közben vagy egy nehéz vizsga előtt, ritkán jelentkezik vizelési inger. A paraszimpatikus oldal túlsúlya esetén a vese működése visszatér a normál szintre.
A mellékvese a szimpatikus oldal egyik kulcsszerve, itt termelődik ugyanis az adrenalin, mely fontos szerepet játszik a stresszreakció kialakításában. A mellékvesét a szimpatikus idegrostok közvetlenül beidegzik, vagyis szimpatikus aktivitás hatására pillanatok alatt felszabadulhat a szükséges adrenalin mennyiség. Paraszimpatikus túlsúly esetén gátolt a mellékvese elválasztása.
Ivarszervek esetén a szimpatikus aktivitás csökkenti a mirigyek elválasztását, hosszútávú aktivitás, például tartós stressz hatására csökkenhet az ivarszervek funkciója. A paraszimpatikus túlsúlyban az ivarszervek normál működése látható.
| Szimpatikus túlsúly | Paraszimpatikus túlsúly |
Általános aktivitás | fokozott | csökkent |
szem | pupilla tágul | pupilla szűkül |
erek | izom, tüdő: értágulat bél, vese, bőr: érszűkület | bőr, vese, bél: értágulat |
szív | frekvencia nő | frekvencia csökken |
gyomor | izomműködés gátlása nedvtermelés fokozása | izomműködés fokozása nedvtermelés fokozása |
bél: | működés csökken | működés fokozott |
veseműködés | csökkent | fokozott |
mellékvese | adrenalin elválasztás | csökkent elválasztás |
ivarszervek | csökkent funkció | normál funkció |
