Grå och vit substans: Struktur och funktioner
Den mänskliga hjärnan är en mycket komplex struktur. Dessutom finns det delar av hjärnan som vi fortfarande inte vet mycket om. Ännu viktigare är att medicin och vetenskap fortfarande inte vet hur man botar många sjukdomar i nervsystemet och hur man reparerar skadorna.
Trots detta har vetenskapsmännen lyckats upptäcka mycket om detta mystiska organ som är knutpunkten för vår personlighet och vårt liv.
Att dela upp dess anatomiska struktur
i lober, den vänstra och den högra hjärnhalvan samt hjärnans delar hjälper oss att förstå
dess uppbyggnad och, ännu viktigare, dess funktioner och mekanismer på ett bättre
sätt.
En mycket vanlig och meningsfull indelning av hjärnans strukturer hänvisar till diversifieringen av den grå och den vita substansen. I den här artikeln kommer vi att diskutera arten av dessa två typer av strukturer, deras skillnader, betydelse och funktioner.
Slutligt kommer vi att ta upp olika tillstånd, sjukdomar och skador i den vita och grå substansen samt dess konsekvenser.
Grå vs. vit substans
Grå substans är speciell för att den innehåller cellkropparna för neuroner. Det vetenskapliga namnet för neuronkropparna är soma (1).
Vit substans är specifik för att innehålla myeliniserade axoner (1). Dessa strukturer är långa reläer. De sträcker sig ut från neuronkropparna. Eftersom deras färg är vitaktig kallas dessa strukturer för vit substans.
Färgen kommer från ett högt innehåll av lipidfett i myelin. Denna struktur förbinder hjärncellerna och är fördelad i banor eller buntar.
Även om båda typerna av materia är ordnade i hela vårt CNS, dvs. de finns både i hjärnan och ryggmärgen, måste vi betona en detalj. På en system- eller klassificeringsnivå är uppdelningen på vit och grå substans korrekt.
Det finns dock blandade celltyper. Sådana typer finns både i vit och grå substans. Därför är saker och ting inte särskilt svartvita (eller gråvita) eller enkla.
Innehållet i grå och vit materia
Med undantag för dessa grundläggande skillnader är det viktigt att framhäva innehållet i båda dessa typer av materia. Den grå substansen innehåller nämligen gliaceller, axonbanor, neuropil (gliaceller, dendriter och icke-myeliniserade axoner) samt kapillära blodkärl (1).
Den vita substansen innehåller de gliaceller som ansvarar för produktionen av myelin (oligodendrocyterna) och astrocyterna (1).
Var ligger den grå substansen?
Det är lätt att upptäcka var koncentrationen av grå substans är högst. Enkelt uttryckt letar vi efter de neuronala cellkropparna. Vi vet att de dominerar i lillhjärnan, hjärnstammen eller truncus encephali och cerebrum.
Majoriteten av neuronerna finns i lillhjärnan (1). Närmare bestämt innehåller den fler än alla andra delar av hjärnan tillsammans. Grå substans finns också i ryggmärgen.
Det finns dessutom regioner i
CNS som har ett yttre lager av grå substans. Dessa är främst
cerebrum och lillhjärnan. När det gäller hjärnstammen och dess grå substans,
innehåller denna del av hjärnan grupper av neuroner eller kärnor inbäddade i
vita substansbanor.
Var är den vita substansen belägen?
Axonbanor som representerar den vita substansen finns oftast under de grå substansområdena. Det innebär att de ligger i djupare områden i lillhjärnan och cerebrum.
I andra fall, till exempel i basala ganglier, är den grå substansen inbäddad i den vita substansen. När det gäller hjärnans ventriklar som är fyllda med vätska är de också omgivna av vit substans.
Det är utomordentligt intressant att
ta en titt på ryggmärgen och organisationen av den vita och grå
substansen i detta område. Den grå substansen bildar nämligen en fjärilsliknande struktur
och den är täckt av den vita substansen.
Den grå och vita substansens funktion
För det första har den grå substansen en nyckelroll när det gäller att kontrollera sensorisk och muskulär aktivitet (1). Närmare bestämt är de hjärnregioner som till övervägande del innehåller den grå substansen involverade i dessa processer.
Till exempel består hjärnbarken, som är hjärnans yttre skikt eller ytstruktur, av grå substanskolumner som har den vita substansen placerad under den grå substansen. Hjärnbarken har flera viktiga funktioner.
Dessa inkluderar inlärning, minne, kognitiva processer och uppmärksamhet. Vidare är den grå substansens funktion i lillhjärnan relaterad till motorisk kontroll, balans, precision och koordination.
När det gäller den
vita substansens funktion kan vi säga att det vita fettmyelinet är viktigt för
insuleringen av axonerna. Detta möjliggör snabbare signaltransport och direkt
påverkar de normala sensoriska och motoriska funktionerna.
Sjukdomar i grå substans
Grå substansskador och -sjukdomar orsakar betydande störningar i olika system, främst svårigheter med att tolka den sensoriska informationen samt det motoriska informationsmottagningssystemet.
Som ett resultat av detta lider patienterna av förlamning, muskelsvaghet samt stickande förnimmelser.
När det gäller ursprunget till dessa sjukdomar klassificeras de som neurodegenerativa sjukdomar. Dessa inkluderar frontotemporal demens och Alzheimers sjukdom. Tyvärr lider miljontals människor världen över av dessa neurodegenerativa sjukdomar.
Även om förändringar i den vita substansen också förekommer vid dessa sjukdomar, påpekar forskarna att tau neurofibrillär tangles och amyloida plack finns i den grå substansen.
Det är därför som dessa sjukdomar oftast är kopplade till de förändringar i den grå substansen som finns i olika hjärnstrukturer. Dessutom dikterar som väntat den hjärndel som förlorar den största delen av neuronerna sjukdomsförloppet. Som ett resultat av detta är Parkinsons sjukdom motoriska handikappsymptom relaterade till de förändrade i substantia nigra osv.
Slutligt måste vi betona en annan grupp av skador på den grå substansen. Det är ryggmärgsskador. Om axonbuntarna som finns i denna del av nervsystemet, det vill säga ryggmärgen, skadas, äventyras eller försvinner helt och hållet länken mellan den grå substansen i ryggmärgen och hjärnan.
Som ett resultat av detta kan patienten drabbas av sensoriska problem, förlamning och andra funktionsstörningar som kan vara permanenta om det finns en skada på neuronkroppen.
Sjukdomar i den vita substansen
Även om många sjukdomar drabbar både den vita och den grå substansen är det viktigt att notera vilka sjukdomar som uppkommer som ett resultat av skador eller trauman eller initiala förändringar i vit eller grå substans.
Till exempel har neurala sjukdomar som resulterar i störningar i transiteringen av nervsignaler sitt ursprung i förändringar i den vita substansen. Anledningen är enkel: den vita substansen är ansvarig för att nervsystemet fungerar smidigt och korrekt.
Det är intressant att fokusera på MS eller multipel skleros. Detta är en sjukdom som vi fortfarande inte vet hur man botar. Forskare arbetar dock med den och förhoppningsvis kommer vi att kunna behandla den framgångsrikt inom en snar framtid. För närvarande vet vi att den skyddande axonbeläggningen som består av det vita feta myelinet förstörs hos de patienter som lider av MS (2).
Som ett resultat av detta upplever de allvarliga sensoriska eller motoriska störningar. Det finns olika typer av MS, liksom olika stadier av sjukdomen. Vissa patienter uppger att deras tillstånd hela tiden går fram och tillbaka.
Anledningen är det faktum att relapsing-remitting MS är ett tillstånd där myelinbeläggningen förloras och kan repareras, men tyvärr förloras igen, flera gånger (2). Å andra sidan leder den progressiva MS till en neurondöd som orsakas av axonskadan, vilket är ett irreversibelt tillstånd (2).
För övrigt vet vi i dag att sjukdomen i den vita substansen leder till omkring en femtedel av stroke. Orsaken är att sjukdomar som påverkar den vita substansen också påverkar blodkärlen i den. Precis som vid vanliga slaganfall hårdnar de och hindrar näring och syre från att nå hjärnregionerna.
Slutsats
Den grå substansen, som fått sitt namn på grund av den mörka, gråaktiga färgen, innehåller neurala cellkroppar. Dessutom inrymmer den axonterminaler, nervsynapser och dendriter. De hjärnområden där den dominerar är bland annat cerebrum, cerebellum och truncus encephali eller hjärnstammen.
Den finns också i ryggmärgen. Den bildar nämligen en fjärilsformad struktur i dess centrala del. Den bakre delen av denna struktur är känd som det dorsala gråhornet. Den är särskilt viktig för att överföra sensorisk information till hjärnan genom de uppåtgående nervsignalerna.
Den främre delen av denna fjärilsliknande form är känd som det ventrala gråhornet. Den är ansvarig för att skicka de nedåtgående nervsignalerna till de autonoma nerverna för att styra de motoriska aktiviteterna.
Skador på den grå substansen, närmare bestämt det dorsala gråhornet, kan leda till svårigheter att tolka den sensoriska informationen. Dessutom förhindrar skador på det ventrala gråhornet att det motoriska informationsmottagningssystemet fungerar normalt. Dessa tillstånd resulterar i förlamning, muskelsvaghet samt stickande förnimmelser.
Den
vita substansen är uppbyggd av buntar av axoner. Den viktigaste egenskapen är myelin
beläggningen. Myelin är en struktur som byggs upp av en blandning av lipider och proteiner. Den
är ansvarig för axonskyddet och för att leda nervsignaler till ryggmärgs-
snöret.
Om
den vita substansen skadas kan detta påverka sensoriska funktioner, förflyttning och
lämpliga reaktioner på yttre stimuli.