Truyen3h.Co

Tam Ly Hoc Can Ban

III. HỆ THẦN KINH

III - HỆ THẦN KINH

Một khi đã biết được bản chất phức tạp của nơron và các tiến trình dẫn truyền thần kinh, thì không còn gì phải ngạc nhiên về việc các cấu trúc do nơron hình thành cũng sẽ phức tạp như các nơron. Tuy nhiên, hệ thần kinh của loài người hội đủ cả tính hợp lý lẫn tinh tế.

1. Cấu trúc mạng thần kinh

Các nơron nối liền với nhau thông qua các mạng thần kinh (neural networks), tức là các nhóm cầu nối thông tin có tổ chức. Mối liên kết giữa các nơron cho phép luồng thông tin di chuyển qua các khoảng cách trải dài khắp cơ thể. Ngoài ra các mạng thần kinh còn làm một việc khác nữa: chúng giúp hệ thần kinh cải tiến (modify), thanh lọc (filter), và phân tích (sift) thông tin trong khi thông tin được chuyển đến và đi khỏi não bộ.

Công trình nghiên cứu các mạng thần kinh này đã dẫn đến một ngành công nghệ khoa học mới mang tên "Thần kinh điện toán" (Computational neuroscience) bao quát ngành Tâm lý sinh học (biopsychology) và ngành Tâm lý nhận thức (cognitive psychology). Các nhà nghiên cứ thuộc khoa thần kinh điện toán, với mục tiêu nhận diện các mô hình mạng lưới thần kinh để từ đó mô phỏng chúng trên điện toán, đã thấy phần lớn các mạng rơi vào một trong những dạng mạch đơn giản.

Hình 2-7: Các dạng chủ yếu của mạng lưới thần kinh liên kết các nhóm nơron với nhau. Mỗi chữ cái biểu thị một loại nơron. Ở các mạch trực tuyến (linear circuit), nơron thứ nhất chuyển tín hiệu đến nơron thứ hai, nơron thứ hai chuyển tín hiệu đến nơron thứ ba, và cứ thế các nơron chuyển tín hiệu cho nhau như các mắt xích tiếp nối nhau trong một sợi dây chuyền. Lợi điểm của các mạch trực tuyến là chúng cho phép việc dẫn truyền các xung điện thần kinh trên những đoạn đường tương đối dài trong hệ thần kinh. Nhưng cũng giống như sợi dây chuyền, mạch trực tuyến có độ bền chắc chỉ bằng chỗ nối yếu nhất của nó, có nghĩa là một chấn thương hoặc một bệnh xảy ra ở bất kỳ một nơi nào trên mạng cũng có thể đặt toàn bộ hệ thống mạng vào tình trạng có nguy cơ bị hủy hoại.

Ở một mức độ phức tạp hơn, các nơron kết nối với nhau theo các hệ thống cấp bậc trên dưới. Các mạch đa nguồn / hội tụ (multiple source / convergent circuit) chuyển thông tin từ nhiều nơron đến một nơron duy nhất. Thông tin được chuyển đến nơron tiếp nhận duy nhất này có thể cănbản là kích thích, ức chế, hoặc phối hợp cả hai loại. 

Như chúng ta đã biết ở phần trên, nơron tiếp nhận sẽ khởi động (và hậu quả là chuyển thông tin đến một nơron khác) hay không khởi động tùy thuộc vào tỷ lệ chiếm ưu thế của loại tín hiệu kích thích hay ức chế mà nó nhận được.

Thể loại mạch phân cấp thứ bậc khác là mạch độc nguồn / phân kỳ (single source / divergent circuit). Mạch này gồm các mạng lưới trong đó một nơron nguồn duy nhất chuyển tín hiệu đến một số rất lớn nơron tiếp nhận. Bởi vì các mạch này thường cùng một lúc ảnh hưởng đến nhiều loại nơron khác nhau, nên chúng hoạt động tương tự như một nhạc trưởng. Cũng giống như một nhạc trưởng, nơron nguồn chỉ huy việc phối hợp (coordination) và tiếp hợp (integration) các tín hiệu truyền đi xuyên suốt các sợi thần kinh.

Những thể loại căn bản này của mạng thần kinh đã hình thành một con số đáng kinh ngạc của các kết nối thần kinh. Bởi vì chỉ cần có một nơron đã có thể tạo kết nối với 80.000 nơron khác, nên tổng số các kết nối có thể có lớn đến mức gây kinh ngạc. Một số các ước tính về số lượng các kết nối thần kinh trong não bộ đã cho con số lên tới khoảng một quadrillon- tức con số 1 được tiếp nối bởi 15 số 0 (1015), một số chuyên gia khác còn cho là số lượng các kết nối có thể còn cao hơn nữa.

Hình 2-8: Biểu đồ các mối liên hệ giữa các bộ phận của hệ thần kinh

Hình 2-9: Hệ thần kinh trung ương bao gồm não bộ và tuỷ sống

Thật khó mà hiểu được có thể có con số lớn đến vậy. Thực ra, khả năng vẽ chính xác một bản đồ mạng lưới thần kinh của não bộ hiện nay còn ở giai đoạn tương đối sơ bộ, tuy nhiên bản đồ này đang nhanh chóng được hoàn thiện.

2. Hệ thần kinh trung ương và ngoại biên

Như các bạn thấy ở Hình 2-8, hệ thần kinh (nervous system) gồm hai phần chính: hệ thần kinh trung ương và hệ thần kinh ngoại biên. Hệ thần kinh trung ương (central nervous system- CNS) bao gồm não bộ vã tủy sống.

Tủy sống (spinal cord) là một bó sợi thần kinh, lớn khoảng bằng cây viết chì, xuất phát từ não bộ và chạy dọc xuống hết chiều dài của lưng (xem Hình 2-9). Nó là phương tiện chủ yếu để chuyển các tín hiệu giữa não bộ và cơ thể. Một số hành vi đơn giản được tổ chức hoàn toàn trong tủy sống. Một thí dụ thường thấy là phản xạ đầu gối - tức đầu gối nảy lên khi bị gõ bởi búa cao su tìm phản xạ. Các hành vi này được gọi là phản xạ (reflexes), và biểu thị các đáp ứng không chủ ý (ngoại ý), tức không do não chỉ huy, đối với một kích thích, nói cách khác phản xạ được coi như là kích thích được "phản ánh" (reflected) ra bên ngoài cơ thể. Một thí dụ khác của phản xạ là tay rụt lại ngay khi chạm phải bếp nóng. Mặc dù trong thời gian sau đó não bộ sẽ phân tích cảm giác đau, những cử động rụt tay về ngay lúc ban đầu được điều khiển đơn thuần bởi các nơron của tủy sống. Có 3 thể loại nơron liên quan đến việc hình thành cung phản xạ: nơron cảm giác/ nơron đến (sensory/ afferent neuron) dẫn truyền thông tin từ ngoại vi cơ thể đến hệ thần kinh trung ương; nơron vận động/ nơron đi (motor/ efferent neuron) dẫn truyền thông tin từ hệ thần kinh đến các cơ và các tuyến trong cơ thể, và nơron trung gian (interneuron) kết nối nơron cảm giác với nơron vận động và dẫn truyền tín hiệu giữa hai thể loại nơron này.

Tầm quan trọng của tủy sống và phản xạ được minh họa bởi hậu quả của các tai nạn làm tổn thương hoặc đứt tủy sóng. Một trong các hậu quả đó, chứng liệt hai chi dưới (paraplegia), khiến người bệnh không thể tự ý vận động bất kỳ cơ nào ở nửa dưới của cơ thể. Tuy nhiên, ngay cả trong trường hợp tủy sống bị đứt, vùng không bị tổn thương của tủy sống vẫn còn khả năng tạo ra một số phản xạ đơn giản. Thí dụ, nếu đầu gối của người bị liệt hai chi dưới được gõ nhẹ, cẳng chân của người ấy sẽ nẩy nhẹ ra phía trước. Tương tự, trong một số trường hợp chấn thương tủy sống người bệnh vốn có thể cử động chân như một đáp ứng không tự ý (ngoại ý) với một kích thích như châm kim (pinprick) cho dù người bệnh đã mất cảm giác đau.

Tủy sống cũng liên quan đến các chức năng sinh học cơ bản khác. Thí dụ như khi bộ phận sinh dục một người bệnh nam liệt hai chi dưới bị kích thích, thì người bệnh vẫn có thể cương dương và xuất tinh. Tuy nhiên, vì tủy sống bị tổn thương nên người bị liệt hai chi dưới sẽ bị mất các cảm giác bình thường có trong sinh hoạt tình dục. Như tên gọi, hệ thần kinh ngoại biên (peripheral nervous system) phân nhánh ra từ tủy sống và não bộ, hệ này nối dài đến các nơi xa nhất trong cơ thể. Được cấu tạo bởi các sợi trục dài và đuôi gai, hệ thần kinh ngoại biên bao phủ tất cả các bộ phận của hệ thần kinh ngoại trừ não bộ và tủy sống. Có hai bộ phận chính: phân hệ thần kinh cơ thể (somatic division) và phân hệ thần kinh tự động (autonomic division), cả hai đều có nhiệm vụ kết nối hệ thần kinh trung ương với các giác quan, các cơ, các tuyến, và các cơ quan khác. Phân hệ thần kinh cơ thể chuyên điều khiển các vận động tự ý (voluntary movement) - thí dụ như chuyển động cặp mắt để đọc dòng chữ hoặc cử động bàn tay lật trang sách - và việc dẫn truyền thông tin đến và ra khỏi các giác quan. Trái lại, phân hệ thần kinh tự động liên quan đến các bộ phận sinh tồn của cơ thể - tim, mạch, các tuyến, phổi, và các cơ quan khác có hoạt động không tự ý (involuntary) không cần đến nhận thức của chúng ta. Thí dụ như trong lúc bạn đang đọc sách, phân hệ tự động thuộc hệ thần kinh ngoại biên kiểm soát tim bơm máu đi khắp cơ thể bạn, thúc đẩy hai buồng phổi bạn thở ra và hít vào, điều hành hệ tiêu hóa chuyển hoá các thực phẩm mà bạn đã ăn cách đây vài giờ, v.v... và hoàn toàn không cần bạn suy nghĩ hay quan tâm đến các việc vừa kể.

3. Kích hoạt hệ thần kinh tự động

Phân hệ thần kinh tự động đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong các tình huống cấp cứu. Giả sử bạn đang đọc sách, đột nhiên bạn có cảm giác như có một người lạ đang theo dõi bạn qua cửa sổ. Khi bạn ngước nhìn, bạn thấy một vật gì đó giống như một con dao loé lên. Tâm trí bạn tràn ngập hoang mang và nỗi hoảng loạn khiến bạn mất khả năng suy luận, lúc ấy điều gì xảy đến cho cơ thể bạn? Nếu bạn giống như đa số người trong cùng hoàn cảnh, bạn sẽ có ngay lập tức các phản ứng sinh lý như nhịp tim tăng lên, mồ hôi toát ra, và gai óc nổi khắp cơ thể. Các thay đổi sinh lý nói trên là hậu quả của việc kích hoạt một trong hai bộ phận hình thành phân hệ thần kinh tự động: Phân hệ thần kinh giao cảm (sympathetic division). Bộ phận này tác động nhằm chuẩn bị cho cơ thể đáp ứng các tình huống cấp cứu gây căng thắng (stressful emergency situation), huy động mọi tiềm năng của cơ thể để đáp ứng đối với một nguy cơ đe doạ mạng sống.Phản ứng này thường có dạng "chống trả hoặc bỏ chạy" (fight or flight).

Trái lại, phân hệ thần kinh đối giao cảm (parasympathetic division) tác động nhằm xoa dịu cơ thể sau khi tình huống căng thẳng đã đi qua. Trở lại thí dụ trên, khi bạn biết rằng người lạ bên cửa sổ ấy thật ra chỉ là một người bạn cùng phòng bị mất chìa khóa và đang leo qua cửa sổ để tránh đánh thức bạn, thì phân hệ thần kinh đối giao cảm bắt đầu chiếm ưu thế dẫn đến hạ nhịp tim, ngưng đổ mồ hôi, và đưa cơ thể trở về trạng thái như trước khi cơn hoảng loạn xảy ra. Phân hệ thần kinh đối giao cảm cũng là một công cụ giúp cơ thể duy trì sự tích trữ các nguồn năng lượng như chất dinh dưỡng và oxygen. Hai phân hệ thần kinh giao cảm và đối giao cảm phối hợp với nhau để điều tiết nhiều chức năng của cơ thể (xem Hình 2-10). Thí dụ như tình trạng kích dục (sexual arousal) được kiểm soát bởi hệ đối giao cảm, còn tình trạng cực khoái (sexual orgasm) được kiểm soát bởi hệ giao cảm.

4. Tóm tắt và học ôn II

A. TÓM TẮT:

- Vị trí đặc hiệu để dẫn truyền tín hiệu từ nơron này sang nơron khác được gọi là xy-náp (synapse). Các tín hiệu di chuyển qua các xy-náp có bản chất hoá học, mặc dù chúng di chuyển bên trong nơron dưới dạng xung điện.

- Chất dẫn truyền thần kinh (neurotransmitter) là các hoá chất chuyên biệt thực hiện việc liên kết hoá học tại xy-náp (khớp thần kinh); các chất này tác động nhằm kích thích các nơron khác khởi động hoặc ức chế chúng.

- Nơron liên kết với nhau thông qua các mạng thần kinh, tức là các nhóm liên kết thông tin có tổ chức giữa các tế bào.

- Hệ thần kinh trung ương (central nevous system- CNS) được hình thành bởi não bộ và tuỷ sống. Tủy sống (spinal com) là một bó dây gồm các sợi thần kinh, xuất ra từ não bộ chạy dọc xuống theo chiều dài của lưng. Nó là con đường chủ yếu để dẫn truyền tín hiệu giữa não bộ và phần còn lại của cơ thể.

- Hệ thần kinh ngoại biên (peripheral nenvous system) bao gồm tất cả các bộ phận thuộc hệ thần kinh nói chung, không kể não bộ và tủy sống. Hệ thần kinh ngoại biên phần làm hai phân hệ chính: phân hệ soma (điều khiển các vận động chủ ý) và phân hệ tự động (điều khiển các vận động ngoại ý).

- Bản thân phân hệ thần kinh tự động gồm hai bộ phận (thần kinh giao cảm và đối giao cảm) đóng vai trò chính trong các tình huống cấp cứu.__

Bạn đang đọc truyện trên: Truyen3h.Co