Kesknärvisüsteemi (KNS) inhibeerimisprotsesse tutvustas teadusliku avastusena juba 1962. aastal IM Sechenov. Teadlane märkas seda nähtust konnade paindereflekside uurimisel, mille ergutamist reguleerisid aju keskmistes piirkondades toimuvad stimulatsiooni keemilised reaktsioonid. Praeguseks on tunnistatud, et selline närvisüsteemi käitumine on organismi kaitsereaktsioonide jaoks hädavajalik. Samal ajal tuvastavad kaasaegsed teadlased selle protsessi erinevad etapid ja omadused. Erilist tähelepanu pööratakse presünaptilistele ja pessimaalsetele pidurdustele, mis mõjutavad erineval viisil reflekside koordineerimist ja kaitsefunktsioonide teostamist närvirakkudes.
Kesknärvisüsteemi pärssimise protsess biokeemilise reaktsioonina
Ergastuse ja ärrituse reguleerimise eest vastutavad sünapsid töötavad peamiselt kloriidikanalitega, avades neid. Selle reaktsiooni taustal on ioonid võimelised läbima neuronimembraani. Selles protsessis on oluline mõista Nernsti potentsiaali olulisust ioonide jaoks. See võrdub -70 mV-ga, samas kui membraani neuroni laeng rahulikus olekus on samuti negatiivne, kuid vastab juba -65 mV-le. See erinevus põhjustabkanalite avamine, et tagada negatiivsete ioonide liikumine ekstratsellulaarsest vedelikust.
Selle reaktsiooni käigus muutub ka membraani potentsiaal. Näiteks võib see tõusta kuni -70 mV. Kuid ka kaaliumikanalite avanemine võib esile kutsuda pessimaalse inhibeerimise. Füsioloogia koos ergastuse reguleerimise protsessidega väljendub sel juhul positiivsete ioonide liikumises väljapoole. Nad suurendavad järk-järgult oma negatiivset potentsiaali, kui nad kaotavad rahu. Selle tulemusena aitavad mõlemad protsessid kaasa negatiivsete potentsiaalide suurenemisele, mis põhjustab ärritavaid reaktsioone. Teine asi on see, et tulevikus saavad laenguid kontrollida kolmandate osapoolte regulatiivsed tegurid, mille tõttu ilmneb mõnikord närvirakkude uue erutuslaine peatamise efekt.
Presünaptilised inhibeerivad protsessid
Sellised reaktsioonid kutsuvad esile närviimpulsside pärssimise aksonilõpmetes. Tegelikult määras seda tüüpi pärssimise nimetuse nende päritolukoht - need eelnevad sünapsidega suhtlevatele kanalitele. Aktiivse lülina toimivad aksonaalsed elemendid. Eksitatoorsesse rakku saadetakse võõras akson, mis vabastab inhibeeriva neurotransmitteri. Viimane mõjutab postsünaptilist membraani, provotseerides selles depolarisatsiooniprotsesse. Selle tulemusena inhibeeritakse sünaptilisest pilust sügavale ergastavasse aksonisse sisenemine, neurotransmitteri vabanemine väheneb ja reaktsioon peatub lühiajaliselt.
Just selles etapis on mõnikord pessimaalne pärssimine,mida võib näha korduvana. See areneb juhtudel, kui esmane ergastusprotsess tugeva depolarisatsiooni taustal ei peatu mitme impulsi mõjul. Mis puutub presünaptilise reaktsiooni lõpuleviimisse, siis saavutab see haripunkti 15-20 ms pärast ja kestab umbes 150 ms. Sellise pärssimise blokeerivad krambimürgid – pikrotoksiin ja bikuliin, mis toimivad vastu aksoni vahendajatele.
Lokaliseerimine kesknärvisüsteemi osakondades võib samuti erineda. Reeglina esinevad presünaptilised protsessid seljaajus ja teistes ajutüve struktuurides. Reaktsiooni kõrvalmõjuks võib olla sünaptiliste vesiikulite arvu suurenemine, mida ergastavas keskkonnas vabastavad neurotransmitterid.
Presünaptiliste inhibeerimisprotsesside tüübid
Reeglina eristatakse seda tüüpi külg- ja pöördreaktsioone. Lisaks läheneb mõlema protsessi struktuurne korraldus suures osas postsünaptilise inhibeerimisega. Nende põhimõtteline erinevus tuleneb asjaolust, et erutus ei peatu mitte neuronil endal, vaid selle kehale lähenemisel. Lateraalse inhibeerimise ajal iseloomustab reaktsiooniahelat mõju mitte ainult sihtmärkneuronitele, mida ergastus mõjutab, vaid ka naaberrakkudele, mis võivad esialgu olla nõrgad ja mitte põletikulised. Seda protsessi nimetatakse lateraalseks, kuna ergastuskoht paikneb neuroni suhtes külgmistes osades. Sarnased nähtused esinevad sensoorsetes süsteemides.
Mis puudutab vastupidist tüüpi reaktsioone, siis nende näide on eriti märgatav käitumise sõltuvusnärvirakud impulsside allikatest. Mõnes mõttes võib selle reaktsiooni vastandit nimetada pessimaalseks inhibeerimiseks. Kesknärvisüsteemi füsioloogia määrab sel juhul ergastuse voolu olemuse sõltuvuse mitte niivõrd allikatest, kuivõrd stiimulite sagedusest. Pöördinhibeerimine eeldab, et aksoni vahendajad suunatakse sihtmärkneuronitesse mitme tagatiskanali kaudu. Seda protsessi rakendatakse negatiivse tagasiside põhimõttel. Paljud teadlased märgivad, et see on vajalik neuronite ergastuse isereguleerumiseks ja krampreaktsioonide ennetamiseks.
Pessimaalne pidurimehhanism
Kui ülalkirjeldatud presünaptiline protsess määratakse üksikute rakkude interaktsiooni kaudu muude ärritusallikatega, on sel juhul võtmeteguriks neuronite reaktsioon erutusele. Näiteks sagedaste rütmiliste impulsside korral võivad lihasrakud reageerida ärrituse suurenemisega. Seda mehhanismi nimetatakse ka Vvedensky pessimaalseks inhibeerimiseks teadlase järgi, kes avastas ja sõnastas selle närvirakkude vahelise interaktsiooni põhimõtte.
Alustuseks tasub rõhutada, et igal närvisüsteemil on oma optimaalne erutuslävi, mida stimuleerib teatud sagedusega stimulatsioon. Impulsside rütmi kogunedes suureneb ka lihaste teetaniline kontraktsioon. Lisaks on olemas ka sageduse suurenemise tase, mille korral närvid lõpetavad ärrituse ja lähevad lõdvestumisfaasi, hoolimata jätkamisest.põnevad protsessid. Sama juhtub ka vahendajate tegevuse intensiivsuse vähenemisega. Võib öelda, et see on pessimaalse inhibeerimise vastupidine regeneratiivne mehhanism. Sünapside füsioloogiat tuleks selles kontekstis käsitleda vastav alt labiilsuse tunnustele. Sünapsides on see näitaja madalam kui lihaskiududes. See on tingitud asjaolust, et ergastuse translatsiooni määravad vahendaja vabanemise ja edasise lõhenemise protsessid. Jällegi, olenev alt konkreetse süsteemi käitumisest võivad sellised reaktsioonid esineda erineva kiirusega.
Mis on optimum ja pessimum?
Ergastusseisundist pärssimisse ülemineku mehhanismi mõjutavad paljud tegurid, millest enamik on seotud stiimuli omaduste, selle tugevuse ja sagedusega. Iga laine algus võib labiilsuse parameetreid muuta ja selle korrektsiooni määrab ka raku hetkeseisund. Näiteks võib pessimaalne pärssimine tekkida siis, kui lihas on eks altatsiooni või refraktaarses faasis. Need kaks olekut on määratletud mõistetega optimum ja pessimum. Mis puudutab esimest, siis sel juhul vastavad impulsside omadused raku labiilsuse näitajale. Pessimum omakorda viitab sellele, et närvi labiilsus on madalam kui lihaskiudude oma.
Pessimumi korral võib eelneva ärrituse mõju tagajärjeks olla erutuslainete närvilõpmetelt lihasesse ülemineku järsk vähenemine või täielik tõkestamine. Selle tulemusena puudub teetanus ja tekib pessimaalne pärssimine. Optimaalne ja pessimum selleskontekst erineb selle poolest, et samade stimulatsiooniparameetrite korral väljendub lihase käitumine kas kokkutõmbumises või lõõgastumises.
Muide, optimaalset tugevust nimetatakse lihts alt kiudude maksimaalseks kokkutõmbumiseks ergastavate signaalide optimaalse sagedusega. Löögipotentsiaali ülesehitamine ja isegi kahekordistamine ei too aga kaasa täiendavat kokkutõmbumist, vaid vastupidi, alandab intensiivsust ja viib lihased mõne aja pärast rahulikku seisundisse. Siiski on ka vastupidiseid erutusreaktsioone ilma ärritavate neurotransmitteriteta.
Tingimuslik ja tingimusteta pärssimine
Stiimulitele reageerimise täielikumaks mõistmiseks tasub kaaluda kahte erinevat pärssimise vormi. Tingimusliku vastuse korral eeldatakse, et refleks tekib tingimusteta stiimulite vähese tugevnemisega või üldse mitte.
Eraldi tasub kaaluda diferentseeritud konditsioneeritud pärssimist, mille puhul vabaneb kehale kasulik stiimul. Optimaalse ergastusallika valiku määrab eelnev kogemus tuttavate stiimulitega suhtlemisel. Kui need muutuvad positiivse tegevuse olemuses, siis lõpetavad ka refleksreaktsioonid oma tegevuse. Teisest küljest nõuab tingimusteta pessimaalne pärssimine, et rakud reageerivad stiimulitele koheselt ja üheselt. Samast stiimulist intensiivse ja regulaarse mõju tingimustes aga orienteerumisrefleks väheneb ja ka läbiaja jooksul pidurdusreaktsiooni ei toimu.
Erandid on stiimulid, mis kannavad pidev alt olulist bioloogilist teavet. Sel juhul annavad refleksid ka vastusesignaale.
Pidurdusprotsesside tähtsus
Selle mehhanismi põhiülesanne on võimaldada kesknärviimpulsside sünteesi ja analüüsi. Pärast signaali töötlemist kooskõlastatakse keha funktsioonid nii omavahel kui ka väliskeskkonnaga. Seega saavutatakse koordinatsiooniefekt, kuid see pole pidurdamise ainus ülesanne. Seega on turvalisuse või kaitsmise roll märkimisväärne. Seda saab väljendada kesknärvisüsteemi depressioonis pessimaalse inhibeerimise taustal ebaoluliste signaalide kaudu. Selle protsessi mehhanismi ja olulisust saab väljendada antagonistlike keskuste koordineeritud töös, mis välistavad negatiivsed ergastustegurid.
Pöördinhibeerimine võib omakorda piirata motoneuroniimpulsside sagedust seljaajus, täites nii kaitsvat kui ka koordineerivat rolli. Ühel juhul on motoorsete neuronite impulsid kooskõlastatud innerveeritud lihaste kontraktsiooni kiirusega ja teisel juhul hoitakse ära närvirakkude üleergastumine.
Presünaptiliste protsesside funktsionaalne tähtsus
Esiteks tuleb rõhutada, et sünapside omadused ei ole püsivad, mistõttu ei saa ka inhibeerimise tagajärgi pidada vältimatuteks. Olenev alt tingimustest võib nende töö ühe või teisega edasi minnaaktiivsuse aste. Optimaalses olekus on pessimaalse inhibeerimise tekkimine ärritavate impulsside sageduse suurenemisega tõenäoline, kuid nagu näitavad varasemate signaalide mõju analüüsid, võib intensiivsuse suurenemine viia ka lihaskiudude lõdvestumiseni. Kõik see viitab inhibeerimisprotsesside funktsionaalse tähtsuse ebastabiilsusele organismis, kuid need võivad olenev alt tingimustest olla üsna spetsiifilised.
Näiteks stimulatsiooni kõrge sagedusega võib täheldada üksikute neuronite vahelise interaktsiooni efektiivsuse pikaajalist suurenemist. Nii võib avalduda presünaptilise kiu funktsionaalsus ja eelkõige selle hüperpolarisatsioon. Teisest küljest ilmnevad sünaptilises aparaadis ka aktivatsioonijärgse depressiooni tunnused, mis väljenduvad ergastava potentsiaali amplituudi vähenemises. See nähtus võib ilmneda ka sünapsides pessimaalse inhibeerimise ajal neurotransmitteri toime suhtes suurenenud tundlikkuse taustal. Nii avaldub membraani desensibiliseerimise mõju. Sünaptiliste protsesside plastilisus kui funktsionaalne omadus võib määrata ka närviühenduste teket kesknärvisüsteemis, aga ka nende tugevnemist. Sellistel protsessidel on positiivne mõju õppimise ja mälu arengu mehhanismidele.
Posünaptilise inhibeerimise omadused
See mehhanism ilmneb staadiumis, mil neurotransmitter vabaneb ahelast, mis väljendub närvirakkude membraanide erutuvuse vähenemisena. Teadlaste sõnul selline pärssimineesinevad neuronimembraani primaarse hüperpolarisatsiooni taustal. See reaktsioon kutsub esile postsünaptilise membraani läbilaskvuse suurenemise. Tulevikus mõjutab hüperpolarisatsioon membraanipotentsiaali, viies selle normaalsesse tasakaalustatud olekusse - see tähendab, et erutuvuse kriitiline tase väheneb. Samas võime rääkida üleminekuseosest post- ja presünaptilise inhibeerimise ahelates.
Pessimaalsed reaktsioonid ühel või teisel kujul võivad esineda mõlemas protsessis, kuid neid iseloomustavad pigem sekundaarsed ärrituselained. Postsünaptilised mehhanismid arenevad omakorda järk-järgult ja ei jäta tulekindlust. See on juba inhibeerimise viimane staadium, kuigi täiendavate impulsside mõjul võivad tekkida ka erutuvuse vastupidise suurenemise protsessid. Reeglina toimub neuronite ja lihaskiudude algseisundi omandamine koos negatiivsete laengute vähenemisega.
Järeldus
Inhibeerimine on eriline protsess kesknärvisüsteemis, mis on tihed alt seotud ärritus- ja erutusteguritega. Kogu neuronite, impulsside ja lihaskiudude koostoime aktiivsusega on sellised reaktsioonid üsna loomulikud ja kehale kasulikud. Eelkõige juhivad eksperdid tähelepanu inhibeerimise tähtsusele inimestele ja loomadele kui ergutuse reguleerimise, reflekside koordineerimise ja kaitsefunktsioonide teostamise vahendile. Protsess ise on üsna keeruline ja mitmetahuline. Kirjeldatud reaktsioonitüübid moodustavad selle aluse ja osalejatevahelise suhtluse olemusemääratud pessimaalse inhibeerimise põhimõtetega.
Selliste protsesside füsioloogia ei määra mitte ainult kesknärvisüsteemi struktuur, vaid ka rakkude koostoime välisteguritega. Näiteks sõltuv alt inhibeerivast vahendajast võib süsteem anda erinevaid vastuseid ja mõnikord ka vastupidise väärtusega. Just tänu sellele on tagatud neuronite ja lihasreflekside koosmõju tasakaal.
Sellesuunaline uurimine jätab endiselt palju küsimusi, nagu ka inimese aju üldises tegevuses. Kuid tänapäeval on ilmne, et pärssimise mehhanismid on kesknärvisüsteemi töös oluline funktsionaalne komponent. Piisab, kui öelda, et ilma reflekssüsteemi loomuliku reguleerimiseta ei suuda keha end ümbritseva keskkonna eest täielikult kaitsta, olles sellega tihedas kontaktis.
