Hệ thần kinh

SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG
Phần I: SINH LÝ HỌC NGƯỜI VÀ
ĐỘNG VẬT
Giảng viên: GVC. ThSĩ Nguyễn Thị Sáu
Khoa : Môi trường & CN Sinh học

TP.HCM, Tháng 3 năm 2010
. Hệ thần kinh là cơ quan duy nhất có khả năng thực hiện các hoạt động kiểm soát hết sức phức tạp. Để hoàn thành được chức năng phức tạp đó, hệ thần kinh phải thực hiện các chức năng cơ bản sau: chức năng cảm giác, chức năng vận động, chức năng thực vật, chức năng hoạt động thần kinh cao cấp. Các chức năng này có mối liên hệ mật thiết với nhau.
Về mặt giải phẫu, hệ thần kinh được chia làm 2 phần: phần trung ương và phần ngoại biên.
1) Phần trung ương: gồm có não bộ và tủy sống.
Não bộ gồm: đại não, gian não, não giữa, cầu não, hành não, tiểu não.Trong đó, não giữa, cầu não và hành não thường được gọi chung là thân não.
2) Phần ngoại biên: Đó là các dây thần kinh, gồm 2 loại: 12 đôi dây sọ, 31 đôi dây sống.Toàn bộ hệ thần kinh đều được cấu tạo bởi những tế bào đặc biệt gọi là nơ ron
2. Tế bào thần kinh và synapse thần kinh
2.1. Tế bào thần kinh (nơron)
2.1.1. Đặc điểm cấu tạo của nơron
Nơ ron là đơn vị cấu tạo cơ bản của hệ thần kinh. Toàn bộ hệ thần kinh có khoảng 1.000 tỉ nơ ron. Mỗi nơ ron gồm các bộ phận sau (hình ):
- Thân nơ ron: Thân nơ ron là chỗ phình to của nơron chứa bào tương, nhân và các bào quan. Vì vậy, nơi nào tập trung nhiều thân nơ ron thì tổ chức thần kinh có màu xám (vỏ não, các nhân xám dưới vỏ, chất xám tủy sống...).Thân nơ ron có chức năng dinh dưỡng cho nơ ron. Ngoài ra, thân nơ ron có thể là nơi phát sinh xung động thần kinh và cũng có thể là nơi tiếp nhận xung động thần kinh từ nơi khác truyền đến nơ ron.
- Đuôi gai: Mỗi nơ ron thường có nhiều đuôi gai, mỗi đuôi gai chia làm nhiều nhánh. Đuôi gai là bộ phận chủ yếu tiếp nhận xung động thần kinh truyền đến nơron.
- Sợi trục: Mỗi nơ ron chỉ có một sợi trục. Sợi trục và đuôi gai tạo nên dây thần kinh và chất trắng của hệ thần kinh. Sợi trục là bộ phận duy nhất dẫn truyền xung động thần kinh đi ra khỏi nơron.
Vỏ của sợi trục (axolemme) có ở tất cả các sợi trục có myelin và không myelin. Bao myelin được hình thành do các tế bào Schwann được gọi là eo Ranvier. Khoảng cách giữa hai eo Ranvier dài khoảng 1,5 - 2 mm. Bao myelin được xem là chất cách điện, còn màng tại eo Ranvier lại có tính thấm cao đối với các ion, tạo điều kiện thuận lợi cho việc dẫn truyền hưng phấn theo sợi trục được nhanh chóng.
Phần cuối sợi trục có chia nhánh, cuối mỗi nhánh có chỗ phình to ra gọi là cúc tận cùng. Cúc tận cùng là bộ phận của nơ ron tham gia cấu tạo một cấu trúc đặc biệt gọi là xy náp (synapse).
  2.1.2. Chức năng dẫn truyền xung động TK của nơ ron
Mọi thông tin đi vào và đi ra khỏi hệ thần kinh đều được truyền qua nơ ron dưới dạng các xung động thần kinh. Các xung động này truyền đi theo một chiều nhất định nhờ chức năng dẫn truyền đặc biệt của các xy náp. Xung động thần kinh truyền đi trong nơ ron theo cơ chế điện học còn ở xy náp theo cơ chế hóa học.
Ðiện thế động vừa xuất hiện thì lập tức được truyền đi trong nơ ron theo cơ chế như sau: Khi một điểm trên màng nơ ron bị kích thích thì tại đó chuyển sang điện thế động (+35mV) trong khi những điểm ở gần đó vẫn ở trong tình trạng điện thế nghỉ (-70mV). Vì vậy, bây giờ giữa điểm kích thích và các điểm xung quanh có sự chênh lệch về điện thế. Sự chênh lệch điện thế này trở thành tác nhân kích thích những điểm xung quanh chuyển sang điện thế động. Những điểm này chuyển sang điện thế động thì sẽ tiếp tục kích thích các điểm kế tiếp. Cứ như vậy, điện thế động được truyền đi khắp nơ ron và được gọi là sự dẫn truyền xung động thần kinh.Tuy nhiên, luồng xung động thần kinh truyền đến các đuôi gai sẽ bị tắt, chỉ có luồng xung động truyền đi trong sợi trục hướng về phía các cúc tận cùng là được truyền ra khỏi nơ ron sau khi vượt qua xy náp.
2.2. Synapse thần kinh
2.2.1. Ðặc điểm cấu tạo của synapse
Xy náp hay còn gọi là khớp thần kinh, đó là nơi tiếp xúc giữa 2 nơron với nhau hoặc giữa nơ ron với tế bào cơ quan mà nơ ron chi phối. Vì vậy, về mặt cấu trúc, xy náp được chia làm 2 loại :
- Xy náp thần kinh - thần kinh : chỗ nối giữa 2 nơ ron với nhau
- Xy náp thần kinh - cơ quan: chỗ nối giữa nơ ron với tế bào cơ quan
Về mặt cơ chế dẫn truyền, xy náp cũng được chia làm 2 loại:
- Xy náp điện: dẫn truyền bằng cơ chế điện học
- Xy náp hóa: dẫn truyền bằng cơ chế hoá học thông qua chất trung gian hóa học.
2.2.2. Sự dẫn truyền qua xy náp
Khi xung động thần kinh truyền đến cúc tận cùng thì màng trước xy náp chuyển sang điện thế động. Dưới tác dụng của ion Ca++, các túi xy náp sẽ vỡ ra giải phóng chất trung gian hóa học đi vào khe xy náp và lập tức đến gắn vào các receptor ở phần sau xy náp gây ra một trong hai tác dụng sau:
+ Hoạt hóa enzym gắn vào receptor gây nên các thay đổi sinh lý ở phần sau xy náp.
Ví dụ: Norepinephrin ở xy náp thần kinh giao cảm - cơ trơn phế quản hoạt hóa adenylat cyclase làm tăng lượng AMP vòng trong tế bào cơ trơn gây ra giãn phế quản.
Hình 5.2: Cơ chế dẫn truyền qua xinap
3. Cấu trúc và chức năng của hệ thần kinh trung ương
3.1. Sinh lý tủy sống
3.1.1. Ðặc điểm cấu tạo
Tủy sống là phần thần kinh trung ương nằm trong ống sống. Phía trên, nó giáp với hành tuỷ, còn bên dưới hẹp dần lại để tạo thành phần đuôi được gọi là đuôi ngựa. Ống tuỷ sống là một dải đồng nhất với hai chỗ phình ra tại phần cổ và phần thắt lưng. Ðây là những điểm tập trung nhiều tế bào thần kinh và các dây thần kinh hơn những chỗ khác. Toàn bộ tuỷ sống có tất cả 31 đốt tủy cấu tạo giống nhau. Mỗi đốt tủy cấu tạo gồm:
- Chất trắng: Nằm ở bên ngoài, đó là các đường dẫn truyền xung động thần kinh đi lên não hoặc từ não đi xuống.
- Chất xám: Nằm ở bên trong, có hình cánh bướm, tạo thành sừng trước, sừng sau và sừng bên. Chất xám được cấu tạo chủ yếu bởi thân của các nơ ron đóng vai trò trung tâm của các phản xạ tủy.Mỗi đốt tủy có 2 cặp rễ thần kinh đi ra ở 2 bên, mỗi bên có rễ trước là rễ vận động, xuất phát từ sừng trước; rễ sau là rễ cảm giác, xuất phát từ sừng sau. Hai rễ này sẽ hợp lại thành dây thần kinh tủy và chui qua gian đốt sống tương ứng để đi đến chi phối vận động và cảm giác cho một vùng nhất định của cơ thể.
3.1.2. Chức năng của tủy sống
Tủy sống chi phối nhiều phản xạ quan trọng, đồng thời tham gia dẫn truyền các xung động thần kinh từ ngoại vi đi lên não và từ não đi xuống.
- Chức năng dẫn truyền của tủy sống
+ Dẫn truyền vận động theo 2 đường: Đường tháp và ngoại tháp
+ Dẫn truyền cảm giác. Ðường này dẫn truyền các loại cảm giác từ các bộ phận nhận cảm ngoại vi sau đó theo tủy sống đi lên não. Gồm có các đường sau:
Ðường cảm giác sâu có ý thức: xuất phát từ các bộ phận nhận cảm ở gân, cơ, khớp
Ðường cảm giác sâu không có ý thức: cũng xuất phát từ các bộ phận nhận cảm ở gân, cơ, khớp
Ðường dẫn truyền xúc giác: xuất phát từ các bộ phận nhận cảm xúc giác trên da và niêm mạc
Ðường dẫn truyền cảm giác nóng lạnh và cảm giác đau : xuất phát từ các bộ phận nhận cảm nóng lạnh trên da
3.2. Sinh lý hành não
3.2.1. Ðặc điểm cấu tạo
Hành não là phần thần kinh trung ương tiếp nối với tủy sống, nằm ở phần thấp nhất của hộp sọ, ngay sát trên lỗ chẩm. Hành não là nơi xuất phát của nhiều dây thần kinh sọ (từ dây V đến dây XII) trong đó quan trọng nhất là dây X. Ðặc biệt, hành não là trung tâm của nhiều phản xạ đóng vai trò sinh mạng. Vì vậy, khi hành não bị tổn thương, bệnh nhân sẽ tử vong.
3.2.2. Chức năng của hành não
Hành não có 3 chức năng: chức năng dẫn truyền, chức năng phản xạ, chức năng điều hòa trương lực cơ. Trong đó chức năng phản xạ đóng vai trò rất quan trọng.
- Chức năng dẫn truyền: Hành não có chức năng dẫn truyền cảm giác và vận động tương tự tủy sống vì tất cả các đường dẫn truyền của tủy sống đều đi qua hành não. Ngoài ra, hành não còn dẫn truyền một số đường vận động và cảm giác khác: (+) Vận động các cơ vân ở vùng đầu mặt.(+) Cảm giác vùng đầu mặt. (+) Vận động của ống tiêu hóa
- Chức năng phản xạ: Hành não là trung tâm của nhiều phản xạ quan trọng đóng vai trò sinh mạng.
+ Phản xạ điều hòa hô hấp: Hành não chứa trung tâm hô hấp nên đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình điều hòa hô hấp. Khi hành não bị tổn thương, hô hấp bị rối loạn dẫn đến tử vong.
+ Phản xạ tim mạch: Hành não chứa trung tâm vận mạch và nhân của dây X nên nó là trung tâm của nhiều phản xạ quan trọng đối với hoạt động tim mạch: Phản xạ giảm áp, Phản xạ mắt-tim, Phản xạ Goltz.
+ Các phản xạ tiêu hóa: Phản xạ bài tiết dịch tiêu hóa. Phản xạ nhai, nuốt, nôn
+ Các phản xạ bảo vệ đường hô hấp: Phản xạ ho. Phản xạ hắt hơi
+ Phản xạ giác mạc
- Chức năng điều hòa trương lực cơ: Hành não chứa một nhân xám gọi là nhân tiền đình có chức năng làm tăng trương lực cơ. Ngược lại, ở não giữa có nhân đỏ làm giảm trương lực cơ. Cả hai nhân này cùng phối hợp với nhau để điều hòa trương lực cơ cho cơ thể.
3.3. Sinh lý tiểu não
3.3.1. Ðặc điểm cấu tạo
Tiểu não là phần thần kinh trung ương nằm ở hố sọ sau, ngay phía sau thân não. Tiểu não nối với thân não bằng 3 đôi cuống tiểu não: Ðôi trên nối với não giữa. Ðôi giữa nối với cầu não. Ðôi dưới nối với hành não.
Thực chất các cuống tiểu não là những đường liên hệ của tiểu não với các phần khác của hệ thần kinh.
Tiểu não gồm có thùy nhộng ở giữa và 2 bán cầu tiểu não ở 2 bên. Mỗi bán cầu tiểu não có một lớp chất xám bao bọc bên ngoài gọi là vỏ tiểu não, bên trong là chất trắng chứa một số nhân xám quan trọng như nhân răng (Dentate nucleus) và nhân mái (Fastigial nucleus).
3.3.3. Chức năng của tiểu não
Tiểu não có chức năng điều hòa trương lực cơ, qua đó giữ cảm thăng bằng của tai trong là mê cung, sau đó đi tới nhân tiền đình ở hành não rồi tận cùng ở thùy nhộng (nguyên tiểu não), cho tiểu não cảm giác về thăng bằng.
Tiểu não được xem là một cơ quan kiểm soát và điều chỉnh các vận động cả tự động lẫn chủ động.
- Chức năng điều hòa trương lực cơ và giữ thăng bằng cho cơ thể
- Chức năng điều hòa các động tác tự động
- Chức năng điều hòa các động tác chủ động: Vận động chủ động thực chất do vỏ não điều khiển (vùng vận động). Tuy nhiên, các xung động từ vùng vận động vỏ não trước khi đi xuống tủy sống đều gửi một phần đi đến tiểu não. Ðồng thời, tiểu não cũng nhận một phần cảm giác sâu có ý thức từ dưới đi lên. Vì vậy, tiểu não cũng tham gia điều hòa các động tác chủ động. Khi tiểu não tổn thương, các động tác chủ động sẽ bị rối loạn.
3.4. Sinh lý vùng dưới đồi:
3.4.1. Ðặc điểm cấu tạo:
Vùng dưới đồi là một tập hợp nhiều nhân xám (khoảng 40 nhân) nằm ngay dưới đồi thị và xung quanh não thất III. Các nơ ron cấu tạo vùng dưới đồi chia làm hai loại: Nơron có chức năng dẫn truyền, Nơ ron có chức năng bài tiết hormon.
3.4.2. Chức năng của vùng dưới đồi
- Chức năng nội tiết
- Chức năng sinh dục: Vùng dưới đồi đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa chức năng sinh dục.
- Chức năng thực vật: Vùng dưới đồi là trung tâm cao cấp của hệ thần kinh thực vật. + Phía trước: trung khu của phó giao cảm. Trên thí nghiệm, khi kích thích vùng này có thể gây ngừng tim và chết.
+ Phía sau: trung khu của giao cảm.
- Chức năng điều nhiệt: Phía trước của vùng dưới đồi là trung tâm chống nóng, khi kích thích vào vùng này sẽ gây những biểu hiện tăng thải nhiệt: thở nhanh, ra mồ hôi, giãn mạch...Khi thân nhiệt tăng sẽ kích thích vào trung tâm này. Phía sau của vùng dưới đồi là trung tâm chống lạnh, khi kích thích sẽ gây ra những biểu hiện tăng sản nhiệt và giảm thải nhiệt: co mạch, tăng huyết áp, tim nhanh...
- Chức năng chống bài niệu: Vùng dưới đồi có chức năng chống bài niệu thông qua ADH, tăng tái hấp thu nước ở thận.
- Chức năng điều hòa hoạt động của cơ tử cung và tuyến vú
- Chức năng dinh dưỡng: Vùng dưới đồi có các trung tâm có liên quan đến ăn uống: + Trung tâm no + Trung tâm khát.
3.5. Sinh lý dịch não tủy
3.5.1. Ðại cương
Dịch não tủy là một loại dịch ngoại bào đặc biệt lưu thông trong các não thất và trong khoang dưới nhện do các đám rối màng mạch trong các não thất bài tiết. Số lượng dịch não tủy ở người trưởng thành khoảng 140ml và trong 24 giờ dịch não tủy được đổi mới từ 3 đến 4 lần.
3.5.2. Sự lưu thông của dịch não tủy
Từ 2 não thất bên ở 2 bán cầu đại não, dịch não tủy theo lỗ Monro đổ vào não thất III nằm ở gian não. Từ não thất III, dịch não tủy theo cống Sylvius đổ vào não thất IV nằm ở hành- cầu não. Từ đây, dịch não tủy theo các lỗ Magendie và Luschka đi vào khoang dưới nhện rồi bao bọc xunh quanh não bộ và tủy sống. Sau đó, dịch não tủy được các mao mạch hấp thu trở lại để đi vào tuần hoàn chung. Khi các đường lưu thông này bị tắc, dịch não tủy sẽ ứ đọng lại trong các não thất gây nên bệnh não úng thủy (hydrocephalus).

3.5.3. Chức năng của dịch não tủy
- Chức năng dinh dưỡng và đào thải: Dịch não tủy trao đổi vật chất 2 chiều với tổ chức thần kinh trung ương bằng cách cung cấp các chất dinh dưỡng và lấy đi các chất thải sinh ra trong quá trình chuyển hóa.
- Chức năng bảo vệ: Dịch não tủy có tác dụng bảo vệ tổ chức thần kinh thông qua 2 cơ chế:
+ Ngăn cản không cho các chất độc lọt vào tổ chức thần kinh.
+ Ðóng vai trò như một hệ thống đệm để bảo vệ não và tủy khỏi bị tổn thương mỗi khi bị chấn thương.
3.5.4. Ý nghĩa của việc xét nghiệm dịch não tủy
Xét nghiệm dịch não tủy rất có giá trị để chẩn đoán một số bệnh như: viêm màng não mủ, viêm màng não lao, viêm màng não do virus, xuất huyết não màng não, u não...
3.6. Sinh lý bán cầu đại não
3.6.1. Ðặc điểm cấu tạo
Ðại não gồm 2 bán cầu đại não phải và trái, ngăn cách nhau bởi rãnh gian bán cầu. Mỗi bán cầu đại não có một lớp chất xám dày 2-4 mm bao xung quanh gọi là vỏ não. Gồm: thùy trán, thùy chẩm, thùy đỉnh, thùy thái dương.
3.6.2. Chức năng của vỏ não
Vỏ não là trung tâm của nhiều chức năng thần kinh quan trọng:Chức năng vận động.Chức năng cảm giác.Chức năng giác quan.Chức năng thực vật. Mỗi vùng của vỏ não ứng với một chức năng nhất định. Ngoài ra, vỏ não còn là trung tâm của các hoạt động thần kinh cao cấp như: tư duy, tình cảm...
- Các vùng giác quan
+ Vùng thị giác: Gồm các vùng 17, 18, 19 thuộc thùy chẩm 2 bên:
Vùng 17: là vùng thị giác thông thường, vùng này cho chúng ta cảm giác ánh sáng và màu sắc nhưng không cho ta nhận biết vật nhìn thấy.
Vùng 18, 19: là vùng thị giác nhận thức, cho ta nhận biết vật nhìn thấy. Khi vùng này bị tổn thương thì nhìn thấy vật nhưng không biết là vật gì.
+ Vùng thính giác:Gồm các vùng 22, 41, 42 thuộc thùy thái dương 2 bên: Vùng 41, 42: là vùng thính giác thông thường, cho ta cảm giác tiếng động (âm thanh thô sơ). Tổn thương vùng này gây nên điếc.
Vùng 22: là vùng thính giác nhận thức, cho ta nhận biết âm thanh loại gì.
+ Vùng vị giác: Thuộc vùng 43 của thùy đỉnh
+ Vùng khứu giác:Thuộc vùng 34 của thùy thái dương, vùng này thuộc hệ viền.
+ Vùng cảm giác: Thuộc vùng 1, 2, 3 của hồi đỉnh lên.

+ Vùng vận động: Thuộc hồi trán lên, đây là nơi xuất phát của bó tháp. So với các vùng khác thì vùng vận động có diện tích lớn nhất.
Vùng vận động và cảm giác của vỏ não có các quy luật hoạt động sau đây: Quy luật bắt chéo: Bán cầu não bên này chi phối vận động và cảm giác của nửa thân bên kia.
Quy luật ưu thế: Những cơ quan nào vận động nhiều và cảm giác tinh tế thì chiếm vùng vỏ não rộng hơn (tay, miệng...).
Quy luật lộn ngược: Vùng vỏ não phía trên chi phối vận động và cảm giác của các bộ phận phía dưới cơ thể. Ngược lại, vùng vỏ não phía dưới chi phối các bộ phận phía trên.
+ Vùng lời nói. Có 2 vùng liên quan đến lời nói: *Vùng Broca
* Vùng Wernicke: giúp hiểu lời, hiểu chữ, hình thành tiếng nói và tư duy. Vì vậy, còn được gọi là vùng hiểu ngôn ngữ, vùng hiểu biết...
Vùng lời nói phân bố không đều ở 2 bán cầu. Ở người thuận tay phải (chiếm khoảng 90%), vùng Broca và Wernicke phát triển rất rộng bên bán cầu trái, bán cầu phải không đáng kể và bán cầu trái được gọi là bán cầu ưu thế. Ở người thuận tay trái (chiếm 10%), ưu thế 2 bán cầu đều nhau. Số người ưu thế bán cầu phải rất ít.