Szara i biała materia: Struktura i funkcje
Mózg ludzki jest bardzo złożoną strukturą. Poza tym, istnieją części mózgu, o których wciąż nie wiemy zbyt wiele. Co ważniejsze, medycyna i nauka nadal nie znają lekarstwa na liczne choroby układu nerwowego i nie wiedzą, jak naprawić uszkodzenia.
Mimo to naukowcom udało się wiele odkryć na temat tego tajemniczego organu, który jest węzłem naszej osobowości i życia.
Podział jego struktury anatomicznej
na płaty, lewą i prawą półkulę oraz części mózgu pomaga nam lepiej
zrozumieć jego budowę i, co ważniejsze, jego funkcje i mechanizmy.
Bardzo powszechna i znacząca klasyfikacja struktur mózgu odnosi się do zróżnicowania istoty szarej i białej. W tym artykule omówimy naturę tych dwóch rodzajów struktur, ich różnice, znaczenie i funkcje.
Wreszcie, zajmiemy się różnymi stanami, chorobami i uszkodzeniami istoty białej i szarej, jak również ich konsekwencjami.
Materia szara a biała
Materia szara jest specyficzna ze względu na to, że zawiera ciała komórek neuronów. Naukowa nazwa ciał neuronów to soma (1).
Materia biała jest specyficzna dla zawierania aksonów mielinizowanych (1). Struktury te są długimi przekaźnikami. Rozciągają się one na zewnątrz od ciał neuronów. Ponieważ ich kolor jest białawy, struktury te nazywane są istotą białą.
Kolor pochodzi od wysokiej zawartości tłuszczów lipidowych w mielinie. Struktura ta łączy komórki mózgowe i jest rozmieszczona w traktach lub wiązkach.
Mimo że oba rodzaje materii są rozmieszczone w całym OUN, tzn. istnieją zarówno w mózgu, jak i w rdzeniu kręgowym, musimy podkreślić jeden szczegół. Na poziomie systemowym, czy klasyfikacyjnym, podział na materię białą i szarą jest trafny.
Jednakże istnieją mieszane typy komórek. Takie typy istnieją zarówno w istocie białej, jak i szarej. Dlatego sprawy nie są bardzo czarno-białe (lub szaro-białe), ani proste.
Zawartość materii szarej i białej
Poza tymi podstawowymi różnicami, należy podkreślić zawartość obu tych rodzajów materii. Mianowicie, istota szara zawiera komórki glejowe, szlaki aksonalne, neuropil (glia, dendryty i niemyelinowane aksony), a także włosowate naczynia krwionośne (1).
Materia biała zawiera komórki glejowe odpowiedzialne za produkcję mieliny (oligodendrocyty) oraz astrocyty (1).
Gdzie znajduje się istota szara?
Łatwo jest wykryć, gdzie stężenie istoty szarej jest największe. Najprościej mówiąc, szukamy ciał komórek neuronów. Wiemy, że przeważają one w móżdżku, pniu mózgu lub truncus encephali oraz w móżdżku.
Większość neuronów znajduje się w móżdżku (1). Dokładniej, zawiera on ich więcej niż wszystkie inne części mózgu razem wzięte. Materia szara jest również obecna w rdzeniu kręgowym.
Ponadto, w OUN istnieją regiony, które posiadają zewnętrzną warstwę istoty szarej. Są to przede wszystkim
mózgowie i móżdżek. Jeśli chodzi o pień mózgu i jego istotę szarą,
to ta część mózgu zawiera grupy neuronów lub jąder osadzonych w szlakach
materii białej.
Gdzie znajduje się istota biała?
Trakty Aksonów, które reprezentują istotę białą, znajdują się w większości pod regionami istoty szarej. Oznacza to, że znajdują się one w głębszych obszarach móżdżku i cerebrum.
W innych przypadkach, na przykład zwojów podstawy, istota szara jest osadzona w istocie białej. Jeśli chodzi o komory mózgu wypełnione płynem, są one również otoczone przez istotę białą.
Niezwykle interesujące jest przyjrzenie się rdzeniowi kręgowemu i organizacji istoty białej i szarej w tym regionie. Mianowicie, istota szara tworzy strukturę przypominającą motyla
i jest pokryta istotą białą.
Funkcja istoty szarej i białej
Po pierwsze, istota szara pełni kluczową rolę w kontrolowaniu aktywności sensorycznej i mięśniowej (1). Dokładniej, w procesy te zaangażowane są regiony mózgu, które w przeważającej części zawierają istotę szarą.
Na przykład kora mózgowa, która jest zewnętrzną warstwą lub strukturą powierzchniową mózgu, składa się z kolumn istoty szarej, w których istota biała znajduje się pod istotą szarą. Kora mózgowa ma kilka ważnych funkcji. Obejmują one uczenie się, pamięć, procesy poznawcze i uwagę. Ponadto, funkcja istoty szarej w móżdżku jest związana z kontrolą motoryczną, równowagą, precyzją i koordynacją.
Jeśli chodzi o funkcję istoty białej, możemy powiedzieć, że biała mielina tłuszczowa jest ważna dla
izolacji aksonów. Pozwala to na szybszy transport sygnałów i bezpośrednio wpływa na normalne funkcje czuciowe i motoryczne.
Choroby istoty szarej
Uszkodzenia i choroby istoty szarej powodują znaczące dysfunkcje różnych układów, przede wszystkim trudności w interpretacji informacji sensorycznej, a także systemu odbioru informacji motorycznej.
W efekcie pacjenci cierpią na paraliż, osłabienie mięśni, a także uczucie mrowienia.
Jeśli chodzi o pochodzenie tych chorób, są one klasyfikowane jako choroby neurodegeneracyjne. Należą do nich otępienie czołowo-skroniowe i choroba Alzheimera. Niestety, miliony ludzi na całym świecie cierpią na te choroby neurodegeneracyjne.
Mimo że zmiany w istocie białej również występują w tych chorobach, naukowcy zwracają uwagę, że splątki neurofibrylarne tau i blaszki amyloidowe znajdują się w istocie szarej.
Dlatego też choroby te są najczęściej powiązane ze zmianami w istocie szarej występującymi w różnych strukturach mózgu. Ponadto, jak można się spodziewać, część mózgu, która traci największą część neuronów, dyktuje postęp choroby. W związku z tym objawy niepełnosprawności ruchowej w chorobie Parkinsona związane są ze zmianami w istocie czarnej itd.
Na koniec należy podkreślić jeszcze jedną grupę uszkodzeń istoty szarej. Są to uszkodzenia rdzenia kręgowego. Jeśli wiązki aksonów znajdujące się w tej części układu nerwowego, czyli w rdzeniu kręgowym zostaną uszkodzone, połączenie między istotą szarą w rdzeniu kręgowym a mózgiem jest zagrożone lub całkowicie utracone.
W rezultacie pacjent może cierpieć na zaburzenia czucia, paraliż i inne dysfunkcje, które mogą być trwałe, jeśli dojdzie do uszkodzenia ciała neuronalnego.
Choroby istoty białej
Mimo że wiele chorób dotyka zarówno istoty białej, jak i szarej, ważne jest, aby zauważyć, które choroby pojawiają się w wyniku uszkodzenia lub urazu lub początkowych zmian w istocie białej lub szarej.
Na przykład choroby neuronalne, których skutkiem jest zaburzenie tranzytu sygnałów nerwowych, wywodzą się ze zmian w istocie białej. Powód jest prosty: istota biała odpowiada za sprawne i prawidłowe działanie układu nerwowego.
Ciekawe jest skupienie się na SM, czyli stwardnieniu rozsianym. Jest to choroba, na którą wciąż nie znamy lekarstwa. Jednak naukowcy pracują nad nią i miejmy nadzieję, że w niedalekiej przyszłości będziemy mogli skutecznie ją leczyć. Obecnie wiemy, że ochronna powłoka aksonów zbudowana z białej, tłuszczowej mieliny ulega zniszczeniu u pacjentów, którzy cierpią na SM (2).
W rezultacie doświadczają oni poważnych zaburzeń sensorycznych lub motorycznych. Istnieją różne rodzaje stwardnienia rozsianego, jak również różne stadia choroby. Niektórzy pacjenci twierdzą, że ich stan ciągle się zmienia.
Powodem jest fakt, że nawracająco-remisyjne stwardnienie rozsiane jest stanem, w którym powłoka mielinowa jest tracona i może być naprawiona, ale niestety tracona ponownie, kilka razy (2). Z drugiej strony, postępujące stwardnienie rozsiane prowadzi do śmierci neuronu spowodowanej uszkodzeniem aksonalnym, które jest stanem nieodwracalnym (2).
Co więcej, wiemy dziś, że choroba istoty białej prowadzi do około jednej piątej udarów. Powodem jest fakt, że choroby, które wpływają na istotę białą, wpływają również na znajdujące się w niej naczynia krwionośne. Podobnie jak w przypadku zwykłych udarów, twardnieją one i uniemożliwiają dotarcie składników odżywczych i tlenu do regionów mózgu.
Wnioski
Materia szara, która otrzymała swoją nazwę ze względu na ciemny, szarawy kolor, zawiera ciała komórek nerwowych. Znajdują się w niej również zakończenia aksonów, synapsy nerwowe i dendryty. Strefy mózgu, w których przeważa to móżdżek, móżdżek i truncus encephali lub pień mózgu.
Znajduje się również w rdzeniu kręgowym. Mianowicie, w jego części środkowej tworzy strukturę w kształcie motyla. Tylna część tej struktury nazywana jest rogiem szarym grzbietowym. Jest on szczególnie ważny dla przekazywania informacji sensorycznych do mózgu poprzez wstępujące sygnały nerwowe.
Przednia część tego kształtu przypominającego motyla znana jest jako róg szary brzuszny. Jest on odpowiedzialny za wysyłanie zstępujących sygnałów nerwowych do nerwów autonomicznych w celu regulowania czynności motorycznych.
Uszkodzenie istoty szarej, a dokładniej rogu szarego grzbietowego, może powodować trudności w interpretacji informacji sensorycznych. Poza tym uszkodzenie rogu szarego brzusznego uniemożliwia normalne funkcjonowanie systemu odbioru informacji ruchowej. Skutkiem tych stanów jest paraliż, osłabienie mięśni, a także uczucie mrowienia.
Materia biała zbudowana jest z wiązek aksonów. Kluczową cechą jest powłoka mielinowa. Mielina to struktura zbudowana z mieszaniny lipidów i białek. Odpowiada ona za ochronę aksonów i przewodzenie sygnałów nerwowych do rdzenia kręgowego.
Jeśli substancja biała zostanie uszkodzona, może to wpłynąć na funkcje sensoryczne, poruszanie się i odpowiednie reakcje na bodźce zewnętrzne.