Download - Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

Transcript
Page 1: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

UNIVERSITATEA SPIRU HARET

CORNELIU STANCIU

INTRODUCERE ÎN PSIHOFIZ1OLOGIE

Integrarea neuroendocrina

EDITURA FUNDAŢIEI ( , t , ) ROMÂNIA DE MÂINE

Page 2: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

CORNELIU STANCIU • INTRODUCERE ÎN PSIHOFIZIOLOGIE

Page 3: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

Descrierea CIP a Bibliotecii Naţionale a RomânieiSTANCIU, CORNELIU

Introducere în psihoflziologie: integrarea neuroendocrină /Corneliu Stanciu - Bucureşti, Editura Fundaţiei România de Mâine, 2003

204p.; 23,5 cmISBN 973-582-826-X

159.91

© Editura Fundaţiei România de Mâine, 2003ISBN 973-582-826-X

Page 4: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

UNIVERSITATEA SPIRU HARETFACULTATEA DE SOCIOLOGIE-PSIHOLOGIE

CORNELIU STANC1U

INTRODUCERE ÎN PSIHOFIZIOLOGIE

Integrarea neuroendocrină

EDITURA FUNDAŢIEI ROMÂNIA DE MÂINEBucureşti, 2003

Page 5: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

CUPRINS

INTRODUCERE 7

SECŢIUNEA I. ORGANISMUL Şl CELULA

Capitolul I. Organismul uman ca sistem termodinamic1. Conceptul de sistem 111.1. Alcătuirea şi structura sistemului 121.2. Tipuri de sisteme 122. Organismul viu ca sistem termodinamic 132.1. Integralitatea organismului ca sistem termodinamic 142.2. Integrarea sistemului viu 152.2.2. Reflectarea ca proces universal 152.2.2. Modalităţi de integrare 17

Capitolul II. Celula ca sistem termodinamic1. Organizarea funcţională a celuiei 211.1. Celula ca sistem deschis 211.2. Reglarea metabolismului celular 231.3. Alcătuirea şi structura celulei 241.3.1. Organitele celulare şi rolurile lor 251.3.2. Specializările funcţionale ale celulelor 331.3.3. Relativitatea tipologiei funcţionale a celulelor 39

SECŢIUNEA a ll-a. COMPONENTA NERVOASĂ A SISTEMULUI INTEGRATOR

Capitolul III. Neuronul, celulă excitabilă şi secretorie1. Alcătuirea şi structura neuronului 432. Mecanisme implicate în asigurarea excitabilităţii neuronului 512.1. Pompe ionice 512.1.1. Pompa de Na*- K* 522.1.2. Pompa de Ca2* 542.2. Mecanismul de schimb antiport Na*/H* 542.3.Sisteme enzimatice la nivelul membranei neuronale 572.3.1. Sistemul enzimatic energetic (ATP-azele) 572.3.2. Sistemul enzimatic de comunicare 572.3.2.1. Sistemul adenilatciclazei 582.3.2.2. Sistemul fosfatidilinozitolkinazei .' 602.4. Sistemul receptor al membranei 612.5. Mecanismul de funcţionare a canalului ionic 622.5.1. Modelul barierelor (porţilor) 622.5.2. Modelul ocluzării 642.6. Mecanisme implicate în realizarea secreţiei neuronale 663. Procese electroionice la nivelul membranei neuronale 68

Page 6: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

3.1. Geneza şi întreţinerea potenţialului membranarde repaus (fluxurile ionice active) 683.2. Geneza şi desfăşurarea potenţialuluide acţiune (fluxurile ionice pasive) 703.2.1. Deschiderea (activarea) canalului ionic 7C3.2.2. Numărul critic de canale deschise şi pragul de detonare a PA 713.2.2.1. Excitabilitatea neuronului 733.2.3. Fluxurile ionice pasive sau desfăşurarea potenţialului de acţiune 753.2.3.1. Influxul pasiv al ionilor Na* 753.2.3.2. Efluxul pasiv al ionilor K* 764. Pompa de Na'K*- mecanism homeostaziccu autoreglaj 785. Propagarea potenţialului de acţiune 785.1. Viteza de propagare a potenţialului de acţiune 816. Mecanismul transmisiei sinaptice 827. Uzura şi moartea neuronilor 83

Capitolul IV. Neuronul - componentă a sistemului cibernetic elementar1. Polaritatea funcţională a neuronului 851.1. Controlul polului de intrare 861.1.1. Codificarea semnalelor ia nivelul zonei de intrare 881.2. Recodificarea semnalelor la intrarea pe axon 901.3. Controlul polului de ieşire 901.3.1. Decodificarea semnalelor la nivelul butonului terminal 912. Interfaţa ieşire-intrare 923. Canalul ionic ca sistem cu mai multe stări posibile 954. Plasticitatea sinapsei 96

Capitolul V. Arcul reflex ca sistem cibernetic1. Ierarhia arcurilor reflexe 991.1. Arcul reflex elementar 991.1.1. Receptorul 1001.1.1.1. Geneza PA la nivelul receptorului 1001.1.1.2. Organizarea funcţională a sistemelor receptoare •. 1011.1.1.3. Specializarea receptorilor 1021.1.1.4. Adecvarea receptorilor 1091.1.2. Calea aferentă a arcului reflex elementar 1101.1.3. Centrul nervos al arcului reflex elementar 1101.1.4. Calea aferentă a arcului reflex elementar 1111.1.5. Efectorul 1121.1.6. Calea aferentă inversă a arcului reflex 1141.2. Arcul reflex supraeiementar '. 1161.2.1. Calea aferentă a arcului supraelementar 1171.2.2. Cnetrul nervos al arcului reflex supraelementar 1181.2.3. Calea eferentă a arcului reflex supraelementar 1192. Noţiunea de organ nervos 120

Capitolul VI. Relaţii interneuronale în cadrul arcurilor reflexe1. Relaţii sinaptice (circuite neuronale) 1232. Interrelaţii nonsinaptice 125

5

Page 7: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

2.1. Relaţii nonsinaptice între corpii csiulari 1262.2. Interrelaţii nonsinaptice între prelungirile neuronale 128

Capitolul VII. Centrii nervoşi1. Noţiunea de centru nervos 1332. Modificări de excitabilitate în jurul focarului stimulat 1342.1. Creşterea excitabilităţii în jurul focarului (iradierea) 1342.2. Scăderea excitabilităţii în jurul focarului (concentrarea) 1352.3. Iradierea şi concentrarea în suprafaţă şi în volum 1362.4. Inducţia simultană şi consecutivă 1372.5. Centri nervoşi ca sisteme logice cu mai multe stări 138

Capitolul VIII. Formaţiuni ganglionare1. Ganglionii senzitivi 1412. Ganglionii vegetativi 142

Capitolul IX. Activitatea integratoare a organelor nervoase1. Caracterul unitar al integrării 1452. Condiţionarea reflexă 148

Capitolul X. Privire genrală asupra analizatorilor 151

SECŢIUNEA a lll-a. COMPONENTA ENDOCRINĂ A SISTEMULUI INTEGRATOR

Capitolul XI. Integrarea endocrină1. Mesajul hormonal 1582. Secreţia de hormoni 1583. Nivelele de organizare a subsistemului endocrin 1594. Structura subsistemului endocrin 1615. Arcul şi actul reflex endocrin 1636. Timpul reflex în integrarea endocrină 1647. Sferele integrării endocrine 166

SECŢIUNEA a IV-a. SISTEMUL INTEGRATOR NEUROENDOCRIN

Capitolul XII. Integrarea neuroendocrinâ1. Particularităţile integrării neuroendocrine 1702. Arcul şi actul reflex neuroendocrin 1733. Integrarea neuroendocrină a mediului intern 1763.1. Integrarea neuroendocrinâ în plan termic 1763.2. Integrarea neuroendocrină în plan chimic 1794. Integrarea neuroendocrină în mediul extern 1864.1. Integrarea neuroendocrină în plan material 1874.2. Integrarea neuroendocrină în plan energetic 1884.3. Integrarea neuroendocrină în plan informaţional 191

Capitolul XIII. Sferele integrării fiinţei umane 195Bibliografie selectivă 203

6

Page 8: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

INTRODUCERE

Organismul viu este un sistem numai în măsura în care deţine oanumită alcătuire - reprezentată de totalitatea părţilor sale - şi o anumităstructură - reprezentată de totalitatea relaţiilor semnificative dintre acestea.El este un sistem deschis întrucât realizează cu ambianţa proprie schimburide substanţe, energie şi informaţie. în baza acestor relaţii de schimborganismul viu împreună cu ambianţa sa intimă formează un sistemtermodinamic In cadrul căruia el reprezintă componenta cu evoluţie rapidă.întrucât, viaţa însemnează ordine, sistemul este viu numai în măsura în carereuşeşte să-şi menţină entropia la un nivel redus. Expresia biologică aentropiei optime este homeostazia sistemului viu starea de invariantă relativăa tuturor parametrilor săi fizici, chimici, biochimici şi fiziologici. între necesitateainvariaţiei parametrilor de stare (calitatea de sistem antientropic) şi necesitatearealizării schimburilor (calitatea de sistem termodinamic deschis) se naşteastfel o contradicţie ce nu poate fi rezolvată în favoarea nici uneia din părţi.

Singura soluţie este acceptarea de către sistemul viu a unei anumitetoleranţe atât în privinţa constanţei parametrilor proprii, care devine relativă,cât şi în privinţa schimburilor, care devin selective. Or, tocmai limitele acesteitoleranţe exprimă nivelul entropiei sistemului viu: cu cât distanţa dintre eleeste mai redusă, cu atât nivelul entropiei este mai coborât. Faptul că o anumetoleranţă este obligatorie denotă că şi reducerea nivelului entropiei sub o anumitălimită este dăunătoare sistemului viu. Menţinerea toleranţei între limite relativapropiate, deci, păstrarea entropiei la un nivel redus, dar nu oricât de redus,implică necesitatea existenţei unor modalităţi de corectare a abaterilorinevitabile. în timp ce caracterul necesar al corectării izvorăşte din calitateade sistem antientropic a organismului, inevitabilitatea abaterilor izvorăşte dincalitatea de sistem deschis a acestuia, ambele calităţi, aflate într-o vădităcontradicţie, condiţionând în mod egal calitatea acestuia de a fi viu. Acestemodalităţi de realizare şi menţinere a constanţei, în condiţiile realizării unor

Page 9: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

permanente schimburi cu ambientul, sunt reprezentate de proceseleintegratoare ce cad în sarcina sistemului neuroendocrin.

Integrarea ca proces are la bază principiul universal al reflectării. Larândul ei, reflectarea în lumea obiectivă cunoaşte un continuu proces de devenireîn cadrul căruia se pot distinge trei momente esenţiale. Primul este acela altrecerii ei de la forma pasivă la forma activă, specifică lumii vii. Al doilea estemomentul în care reflectarea activă devine şi conştientă, ceea ce conferăsistemului viu o nouă dimensiune - cea psihologică. în fine, al treilea estemomentul în care reflectarea activă şi conştientă devine şi raţională, prin aceastasistemul viu dobândind alte două dimensiuni: cea socială şi cea culturală. Caproces, reflectarea presupune o sumă de relaţii între un reflectant şi un reflectat.

întrucât reflectantul este reprezentat de sistemul viu, procesul dedevenire a reflectării este, în fapt, un rezultat al evoluţiei organismului. Dinacest motiv, celor trei momente enumerate mai sus le corespund anumite stadiievolutive ale sistemului viu. Reflectarea este doar activă la toate plantele şi laanimalele al căror sistem neuroendocrin este, comparativ cu cel al animalelorsuperioare, mai puţin dezvoltat. Aceste organisme deţin o singură dimensiune- cea biologică. în dezvoltarea lui ulterioară sistemul neuroendocrin atingeacel nivel de dezvoltare de la care reflectarea devine şi conştientă, iarorganismul dobândeşte şi dimensiunea psihologică. La om, dezvoltareasistemului neuroendocrin este în măsură să asigure o reflectare nu numaiactivă şi conştientă, ci şi raţională, fiinţa umană devenind cvadridimensională:bio-psiho-socio-culturală. Aflată la capătul unui lung proces evolutiv, al căruipunct de pornire s-a aflat în lumea nevie, fiinţa umană poate fi considerată careprezentând acel nivel de evoluţie al Naturii de la care aceasta devine nunumai conştientă, ci şi responsabilă de propria ei existenţă şi devenire.

Bazată pe formele cunoscute ale reflectării, integrarea fiinţei umaneca procesualitate se dezvoltă şi în plan ontologic într-o manieră similară. Celepatru dimensiuni sunt date prin naştere doar ca premise, dezvoltarea lorulterioară implicând integrarea progresivă prin mecanisme neuroendocrine încele patru sfere ale existenţei şi devenirii - biologică, psihologică, socială şiculturală -, integrare bazată pe învăţarea mijlocită şi nemijlocită şi pe memorie.Capacitatea sistemului neuroendocrin de a achiziţiona şi stoca informaţia faceposibilă integrarea simultană în trei segmente temporale - prezent, trecut şiviitor -, ea fiind atât refroacf/Vă - prin învăţarea mijlocită şi - constatativă - prinînvăţare nemijlocită -, cât şi anticipativă - prin intuiţie creatoare. Integrarea încele patru sfere ale existenţei şi devenirii, concomitent în cele trei segmentetemporale, având atributul de a fi raţională ea este şi critică. Prin integrarefiinţa umană nu se conformează ad-literam unei lumi date, ci ea se raporteazăacesteia şi şi-o raportează sieşi încât integrarea devine un proces complex şi

Page 10: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

permanente schimburi cu ambientul, sunt reprezentate de proceseleintegratoare ce cad în sarcina sistemului neuroendocrin.

Integrarea ca proces are la bază principiul universal al reflectării. Larândul ei, reflectarea în lumea obiectivă cunoaşte un continuu proces de devenireîn cadrul căruia se pot distinge trei momente esenţiale. Primul este acela aitrecerii ei de la forma pasivă la forma activă, specifică lumii vii. Al doilea estemomentui în care reflectarea activă devine şi conştientă, ceea ce conferăsistemului viu o nouă dimensiune - cea psihologică. în fine, al treilea estemomentul în care reflectarea activă şi conştientă devine şi raţională, prin aceastasistemul viu dobândind alte două dimensiuni: cea socială şi cea culturală. Caproces, reflectarea presupune o sumă de relaţii între un reflectant şi un reflectat.

întrucât reflectantul este reprezentat de sistemul viu, procesul dedevenire a reflectării este, în fapt, un rezultat al evoluţiei organismului. Dinacest motiv, celor trei momente enumerate mai sus le corespund anumite stadiievolutive ale sistemului viu. Reflectarea este doar activă la toate plantele şi laanimalele al căror sistem neuroendocrin este, comparativ cu cel al animalelorsuperioare, mai puţin dezvoltat. Aceste organisme deţin o singură dimensiune- cea biologică. în dezvoltarea lui ulterioară sistemul neuroendocrin atingeacel nivel de dezvoltare de la care reflectarea devine şi conştientă, iarorganismul dobândeşte şi dimensiunea psihologică. La om, dezvoltareasistemului neuroendocrin este în măsură să asigure o reflectare nu numaiactivă şi conştientă, ci şi raţională, fiinţa umană devenind cvadridimensională:bio-psiho-socio-culturalâ. Aflată la capătul unui lung proces evolutiv, al căruipunct de pornire s-a aflat în lumea nevie, fiinţa umană poate fi considerată careprezentând acel nivel de evoluţie al Naturii de la care aceasta devine nunumai conştientă, ci şi responsabilă de propria ei existenţă şi devenire.

Bazată pe formele cunoscute ale reflectării, integrarea fiinţei umaneca procesualitate se dezvoltă şi în plan ontologic într-o manieră similară. Celepatru dimensiuni sunt date prin naştere doar ca premise, dezvoltarea lorulterioară implicând integrarea progresivă prin mecanisme neuroendocrine încele patru sfere ale existenţei şi devenirii - biologică, psihologică, socială şiculturală -, integrare bazată pe învăţarea mijlocită şi nemijlocită şi pe memorieCapacitatea sistemului neuroendocrin de a achiziţiona şi stoca informaţia faceposibilă integrarea simultană în trei segmente temporale - prezent, trecut şiviitor -, ea fiind atât retroactivă - prin învăţarea mijlocită şi - constatativă - prinînvăţare nemijlocită -, cât şi anticipativă - prin intuiţie creatoare. Integrarea încele patru sfere ale existenţei şi devenirii, concomitent în cele trei segmentetemporale, având atributul de a fi raţională ea este şi critică. Prin integrarefiinţa umană nu se conformează ad-literam unei lumi date, ci ea se raporteazăacesteia şi şi-o raportează sieşi încât integrarea devine un proces complex şi

Page 11: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

cu dublu sens: dinspre fiinţă spre lume şi dinspre lume-spre fiinţă. Lumea nueste numai un cadru în care fiinţa trebuie acceptată, ci şi un obiect de acceptarepentru aceasta. Acceptarea presupune, însă, criterii, iar criteriile - judecăţi devaloare. încât, fiinţa umană nu are doar determinare istorică, ci şiautodeterminare. Ea se pune în acord cu lumea numai în măsura în careaceasta se dovedeşte conformă principiilor şi idealurilor specific umane, încaz contrar fiinţa umană purcede la schimbarea lumii în sensul umanizării ei.încât, fiinţa umană se dovedeşte a fi nu numai produsul, ci şi creatorul lumii.Trăind şi evoluând într-o lume pe care, în mare măsură, singur a modelat-o,omul devine, în fapt, produsul propriei sale creaţiei. De aici şi imensaresponsabilitate ce o incumbă integrarea raţională a fiinţei umane.

9

Page 12: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

SECŢIUNEA IORGANISMUL Şl CELULA

Capitolul I - Organismul umanca sistem termodinamic

1. Conceptul de sistem.Sistemul reprezintă o totalitate de părţi ce coexistă în baza unor

raporturi de intercondiţionare. Aceste raporturi conferă sistemului calitateade întreg, de entitate distinctă prin însuşirile şi funcţiile sale. Fiind rezultatulunei asocieri integrative (şi nu sumative), însuşirile sistemului sunt ireductibilela suma însuşirilor părţilor componente; plusul calitativ astfel dobândit dăconţinut integralităţii sistemului.

Raportat la realitatea pe care o defineşte, sistemul nu este decât ocreaţie teoretică simplificatoare rezultată din sinteza celor mai semnificativecunoştinţe parţiale obţinute prin analiza acelei realităţi. în acest contextsistemul nu este decât un mode! al unei anumite realităţi creat cu scopul săasigure înţelegerea corectă atât a ansamblului real şi a părţilor în cadrulacestuia, cât şi a raporturilor sale cu lumea exterioară.

11

Page 13: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

1.1. Alcătuirea şi structura sistemului.Totalitatea părţilor unui sistem defineşte alcătuirea acestuia, iar

totalitatea relaţiilor semnificative dintre ele defineşte structura sistemului. Deşisistemul nu poate exista decât în baza unei anumite alcătuiri, totuşi, existenţa şifuncţiile sale sunt determinate, în primul rând, de structură. Primordialitateastructurii în raport cu alcătuirea nu trebuie înţeleasă, însă, în mod simplist. întrucâtîntre anumite componente date nu se pot stabili oricâte şi orice fel de relaţii,structura sistemului devine, la rândul ei, dependentă de calitatea părţilor. Pentruca un sistem să treacă la o formă superioară de structurare sunt necesare şianumite schimbări în însăşi alcătuirea sa fie prin înlocuirea unora dintrecomponente, fie prin valorificarea altor însuşiri ale componentelor vechi. Pentrua convinge asupra primordialităţii structurii în raport cu alcătuirea se aduc, deregulă, exemple din lingvistică unde mai multe cuvinte (sisteme), deşi conţinaceeaşi alcătuire (aceleaşi litere), au totuşi semnificaţii (funcţii) diferite datoritătocmai modului diferit de interrelare (structurare) a părţilor (literelor) (exemplu:arme, rame, mare). Deşi o asemenea exemplificare este sugestivă, utilă chiarunei analize sumare, ea este nepotrivită, derutantă chiar, atunci când se urmăreşteînţelegerea în profunzime a valorii raportului structură - alcătuire în determinareacalităţii sistemului. Dacă, din acelaşi domeniu, se apelează ia o propoziţie saufrază şi nu la cuvânt: "Speram să nu te mai văd; Nu speram să te mai văd",atunci situaţia se modifică profund, dovedindu-se ceea ce nu se putea dovedi înprimul caz şi anume, că schimbarea structurii în baza aceleiaşi alcătuiri determinămodificări calitatr^z nu numai la nivelul întregului (sistemului), ci şi la nivelulelementelor componente preexistente cărora schimbarea le pune în valoarealte valenţe (semnificaţii) (ceea ce nu era posibil în cazul literelor care nu audecât semnificaţie grafică). în acest exemplu, aceleaşi cuvinte (speram, văd),inversate ca ordine, primesc alte semnificaţii (funcţii).

1.2. Tipuri de sisteme.Din unghiul de privire al celor ce ne interesează aici sistemele pot fi

clasificate după trei criterii: a) raporturile cu ambianţa, b) caracterul evoluţieiîn timp şi c) modul de întreţinere a funcţionalităţii.

După raporturile cu ambianţa sistemele sunt de trei tipuri:

a) sistem izolat care, întrucât nu are frontiere, nu realizeazăschimburi; în această situaţie este Universul,

b) sistem închis care schimbă cu exteriorul doar energie, aşa cumeste cazul planetei Terra, asemenea sisteme intră în alcătuirea celui dintâi şi

c) sistem deschis care schimbă cu ambianţa, prin frontierele sale,atât substanţă şi energie, cât şi informaţie, aşa cum este cazul organismuluiviu; asemenea sisteme se integrează în sistemul închis

12

Page 14: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

După caracterul evoluţiei în timp sistemele pot fi entropice şiantientropice. Entropia, care se evaluează numai în plan energetic, este omărime ce caracterizează evoluţia sistemului şi nu starea lui. Antientropicepot fi numai sistemele deschise, aşa cum sunt organismele vii. Ca sistemedeschise, componente ale sistemului închis (Terra), sistemele antientropiceintră în competiţie pentru resursele comune existente în acel sistem închis,între cele două tipuri de sisteme - entropice şi antientropice - diferenţa majorăconstă nu în valoarea diferită a entropiei, ci în valoarea diferită a vitezei decreştere a entropiei. Sistemele deschise antientropice, obligate la permanenteschimburi de substanţă, energie şi informaţie, sunt dependente în existenţalor de prezenţa "partenerului" de schimb numit ambient, împreună cu careformează un sistem termodinamic.

După modul de întreţinere în timp a nivelului funcţionalităţii propriisistemele deschise sunt de două tipuri: sisteme cu reglaj şi sisteme cuautoreglaj, acest din urmă tip cuprinzând organismele vii. Diferenţa esenţialădintre aceste două tipuri de sisteme constă în mo iul de corectare a abaterilor,inerente funcţionării oricărui sistem. Sistemele cu autoreglaj (organismelevii) se caracterizează prin existenţa unor mecanisme bazate pe conexiuneainversă (feed-back) care permite corectarea comenzilor, sau şi a intrărilor,pe baza valorii şi semnificaţiei răspunsurilor (ieşirilor). Pentru organismele viievoluate autoreglajul devine mai complex prin apariţia posibilităţii de anticiparea răspunsului (feed-before).

2. Organismul viu ca sistem termodinamicCa sistem deschis, obligat la permanente schimburi materiale,

energetice şi informaţionale, organismul viu nu poate exista decât în contactnemijlocit cu o parte a mediului înconjurător numită ambient, mediu intimsau mediu extern. împreună cu acesta organismul viu formează o unitatenouă, de tip specia! numită sistem termodinamic organism-mediu. în acestsistem coexistă două tipuri de structuri: aceea a organismului viu ca sistemdeschis antientropic, cu evoluţie rapidă şi aceea a ambientului ca sistemdeschis entropie, numită şi rezervor, cu evoluţie lentă. Existenţa celor douătipuri de evoluţie face ca, atunci când rezervorul se află într-o anumită stare,componenta cu evoluţie rapidă să treacă printr-o succesiune de stări. Dacătimpii de evoluţie a celor două componente devin comparabili, prin scădereadinamicii sistemului viu, atunci sistemul termodinamic se distruge prinidentificarea celor două structuri (moartea organismului).

în cadrul sistemului termodinamic organism-mediu cele două structurise diferenţiază şi prin valorile diferite ale entropiei. Organismul viu îşi menţineviteza de creştere a entropiei la un nivel redus cheltuind în acest scop o

13

Page 15: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

parte importantă din energia de care dispune. La nivelul ambientului, deşiviteza de creştere a entropiei se situează la valori mai ridicate, ea nu esteatât de mare ca aceea a sistemelor pur fizice întrucât, în alcătuirea mediuluiextern organismului, componenta biotică (celelalte vieţuitoare) deţine opondere superioară componentei abiotice (apa, aer, sol etc).

Ca sistem antientropic organismul viu nu tinde spre o valoare maximăposibilă a ordinii sale interioare (entropie minimă), ci spre o valoare optimă aacesteia, un anumit grad de dezordine fiind esenţial pentru existenţa şi. maicu seamă, pentru devenirea sa. Oricare organism viu include în el douătendinţe contrarii: a) de a rămâne mereu ceea ce a fost (conservatorismbazat pe mecanismele eredităţii) şi b) de a deveni mereu altceva (variabilitatebazată pe mecanismele adaptării). Exagerarea pe durate mari a oricăreitendinţe, în detrimentul celeilalte, duce la dispariţia sistemului viu. O valoareprea redusă a entropiei duce la accentuarea conservatorismului şi la moarteaorganismului prin imposibilitatea adaptării la noi condiţii de mediu, iar o valoareprea ridicată la accentuarea variabilităţii şi la dispariţia speciei prin dispersareadaptativă. încât, nivelul optim al entropiei, prin care se exprimă graduladecvat de deschidere a sistemului viu spre ambianţa proprie, nu reprezintăo constantă pentru toate organismele vii, ci o mărime variabilă în funcţie despecia, sexul şi vârsta organismului individual.

Una din condiţiile elementare ale existenţei sistemului esteintegritatea, lipsa oricăreia din componentele specifice făcând imposibilăfuncţionarea lui. Cu toate acestea, importanţa fiecărei componente în raportcu funcţionarea sistemului este diferită, creându-se astfel o ierarhie a părţilor.Componenta aflată pe primul loc este aceea la nivelul căreia se realizeazăsecvenţa specifică a procesualităţii ce caracterizează funcţionarea întregului.Astfel, componenta aflată pe primul loc în cadrul sistemului circulator estecapilarul, întrucât funcţia întregului este aceea de a asigura schimburilecelulare. Desigur, sistemul circulator nu poate funcţiona în absenţa pompeihemodinamice (inima), a vaselor de legătură (artere şi vene) sau a ţesutuluilichid (sângele) ce vehiculează obiectele schimburilor (substanţă, energie şiinformaţie). Toate acestea, însă, nu au un scop în sine, ci ele se petrec învederea asigurării schimburilor celulare la nivelul capilarelor, schimburi ceconstituie prima treaptă a metabolismului.

2.1. Integralitatea organismului ca sistem termodinamicPentru a putea exista sistemul trebuie să deţină toate componentele

necesare, deci, să aibă integritate Aceasta este o condiţie necesară dar nu şisuficientă funcţionării sale Se impune ca părţile componente să interreleze înmod coerent, conferind astfel sistemului o anumită structură. Această interrelare14

Page 16: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

presupune, la rândul ei, o anumită maleabilitate în raport cu circumstanţele, in-terne sau/şi externe, o permanentă adecvare la condiţiile date. Procesul princare se realizează concertarea părţilor, astfel încât sistemul să funcţionezeadecvat condiţiilor concrete fără pierderea identităţii proprii, poartă denumireade integrare. Ea se realizează în baza unor mecanisme specifice. Ca urmare aintegrării, din care rezultă un anume tip de structură coerentă, specifică întregului,sistemul dobândeşte un plus calitativ ce nu se regăseşte la nivelul nici uneiadintre părţi. Ansamblul însuşirilor sistemului ce nu poate fi redus la suma însuşirilorpărţilor poartă denumirea de integralitate.

2.2. integrarea sistemului viuIntegrarea este procesul complex prin care sistemul viu îşi menţine

entropia1 la un nivel optim în circumstanţe diferite, dar compatibile cu viaţa,în ultima analiză, integrarea este rezultatul interrelării în pian funcţional apărţilor (celule) ce compun sistemul şi care se poate realiza atât direct, caformă elementară, cât şi prin intermediul unor mecanisme specializate(mecanisme de integrare), ca formă superioară. Interrelarea este posibilănumai întrucât şi părţile componente (celulele) sunt, la rândul lor, sistemedeschise, ca şi organismul, dar de ordin ierarhic inferior. Numai în măsura încare funcţionarea unei părţi (celulă) produce modificări în ambianţa ei intimă,celelalte componente fiind sensibile la asemenea modificări, reciproca fiindîn egală măsură valabilă, numai în această măsură este posibilă interrelareafuncţională şi, pe această bază, integrarea în plan intern a organismului.

Cum, însă, oricare componentă a organismului are la bazămetabolismul, care implică şi schimburi cu ambianţa intimă, în urma căroraaceasta îşi modifică însuşirile fizico-chimice, interrelarea părţilor (celule) şi,deci, integrarea sistemului, devine funcţie de capacitatea acestora de a sesizamodificările şi de a reacţiona în mod specific faţă de acestea. Aceeaşiproblemă se pune şi în legătură cu modificările apărute în mediul exteriororganismului în raport cu care se realizează integrarea în plan extern. încâtse poate afirma că la baza integrării, directe sau mijlocite, se află un anumitproces de reflectare a schimbărilor din ambient.

2.2.1. Reflectarea ca proces universalîn ansamblul ei, lumea este formată din "corpuri" aflate în interacţiune.

Interacţiunii universale i se datorează nu numai existenţa, ci şi devenirea lumiiîntrucât, consecinţele majore ale acesteia sunt: a) reflectarea corpurilor uneleîn altele şi b) structurarea prin stabilirea unor relaţii coerente (legice) între ele.

' Utilizarea acestui termen se va face, pe tot parcursul lucrării, cu înţelesul de"măsură a dezordinii"

15

Page 17: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

în raport cu tipul şi caiitatea corpurilor implicate interacţiunile au gradediferite de complexitate şi, ca urmare, atât reflectarea, cât şi structurarea sevor situa la nivele valorice diferite.

în lumea nevie, deşi complexitatea interacţiunilor este foarte diferită,toate formele de reflectare, independent de nivelul valoric atins, au douătrăsături comune: sunt pasive şi standardizate, pasive, întrucât reflectantulnu consumă energie proprie şi standardizate, întrucât, în aceleaşicircumstanţe reflectarea este reproductibilă. Este cazul unei bucăţi de fiercare reflectă prezenţa oxigenului prin formarea oxidului într-o cantitate ce nuse modifică dacă, de fiecare dată, circumstanţele rămân neschimbate.

în lumea vie, în general, reflectarea, în toate formele ei concrete,este activă şi nestandardizată: activă, întrucât reflectantul (sistemul viu)cheltuieşte energie proprie pentru realizarea procesului de reflectare şinestandardizată, întrucât, în aceleaşi circumstanţe reflectarea este variabilăîn funcţie de starea de moment a reflectantului. Astfel, un stimul de intensitatedată va fi reflectat activ de o celulă numai atunci când membrana ei deţineun potenţial electric de repaus de o anumită valoare; când potenţialul este mairidicat (hiperpolarizare) sau nul (depolarizare) acelaşi stimul nu va mai fireflectat, el dovedindu-se neadecvat, respectiv inoperant. în cursul evoluţieiorganismele se complexifica apărând formele pluricelulare. Creşterea în acestmod a numărului de celule generează două consecinţe negative în planulintegrării: i) cea mai mare parte din celulele organismului pierd contactulnemijlocit cu mediul extern, acesta fiind posibil numai pentru cele dispuse laperiferie şi ii) fiecare celulă poate interacţiona cu un număr foarte limitat dealte celule şi anume, doar cu cele din imediata vecinătate. Reflectareanemijlocită nu mai este suficientă nici integrării externe a sistemului în întregulsău, nici celei interne, a părţilor componente în cadrul întregului. Astfel aparereflectarea mijlocită de formaţiuni celulare specializate şi integrarea prinmecanisme neuroendocrine, pe lângă cea anterioară, nemijlocită şi acuminsuficientă pentru organism, dar nu ineficientă. Când sistemul integratorneuroendocrin atinge un anume nivel de dezvoltare - fără a putea precizacare este acest moment - reflectarea activă şi nestandardizată devine şianticipativă, bazată pe conştientă. Din acest moment integrarea organismuluiîn mediul extern se va realiza nu numai în baza principiului feed-back, adicăprin încercare (acţiune) - eroare - reuşită, ci şi în baza principiului feedbe-fore (de anticipare), adică prin cunoaştere - acţiune - reuşită. Pasul următor- fără a putea preciza în ce constă - este acela în urma căruia reflectareaactivă şi conştientă devine şi raţionată, bazată pe conştiinţă, modalitate spe-cific umană ce aduce, pe lângă imense avantaje în planul integării şi mareledezavantaj că aceasta poate fi şi subiectivă, în sensul negativ al acestuitermen. Fără pretenţia de a oferi definiţii, ne îngăduim o precizare în legătură16

Page 18: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

cu distincţia ce trebuie făcută între conştientă şi conştiinţă. Deşi atâtconştienta, cât şi conştiinţa sunt forme superioare de reflectare a lumii,conţinutul lor calitativ este net diferit. Lumea ce urmează a fi reflectată deţine,ca sistem, o anumită alcătuire, reprezentată de părţile ce o compun şi oanumită structură, reprezentată de totalitatea relaţiilor semnificative dintreacestea. In timp ce conştienta este rezuitatul reflectării alcătuirii şi a raporturilorspaţio-temporale în cadrul acesteia, conştiinţa trebuie considerată ca rezultatal reflectării structurii lumii, reflectare mijlocită de limbajul raţional, în condiţiileîn care reflectantul este integrat acestei structuri.

2.2.2. Modalităţi de integrareApărute succesiv în evoluţie cele patru modalităţi de integrare: a)

umorală, b) hormonală (endocrină), c) neurală şi d) psihică coexistă la nivelulorganismului uman.

Modalitatea umorală este omniprezent?, nespecifică şi nemiljlocităintegrarea de acest tip se face în funcţie de factorii fizico-chimici din lichidulinterstipai (ambianţa intimă a celulelor) care au implicaţii directe în existenţacelulelor: temperatură, osmolaritate, concentraţia O2, CO2, ale glucozei,cataboliţilor etc Ca mediu intim de viaţă, comun mai multor celule, iichiduiinterstiţial suferă modificări cantitativ-calitative permanente ca urmare ametabolismului. Dacă o celulă anume dintr-un ţesut îşi intensificămetabolismul, schimburile realizate de ea sporesc pe măsură şi, ca urmare,Iichidui interstiţial din jurul ei va deveni mai sărac în substanţe nutritive şi O2

şi mai bogat în substanţe reziduaie şi CO2 Dar nu numai metabolismul poategenera modificări ale ambianţei intime. Dacă o celulă excitabilă este stimulată,în timpul realizării potenţialului de acţiune au loc importante modificări aleconcentraţiilor ionice în faza lichidă ce o înconjoară ca urmare a influxului deNa+ şi Ca2+ şi a efluxului de K\ Toate aceste modificări cantitativ-calitativeale ambianţei intime comune vor fi reflectate de celulele din jur prin modificăriîn consecinţă ale schimbărilor proprii, metabolismului în general sau/şi ateexcitabilităţii. Asemenea modificări produse de o celulă anumită nu se resimt,însă, decât pe o rază mică în jurul acesteia (1 -3/u), datorită vitezelor de difuzieîn general reduse ale particulelor în lichidul interstiţial. Aceste viteze sunt, pentruaceleaşi valori ale gradienţilor (eiectro) chimici, invers proporţionale cudimensiunile particulelor, cea mai mobilă particulă fiind ionul H*. întrucâtreaducerea la valori normale a parametrilor fiziochimici ai lichidului interstiţia!cade în sarcina irigaţiei sanguine, se înţelege că tocmai aceste viteze de difuziereduse determină şi densitatea mare a capilarelor la nivelul oricărui ţesut.

Modalitatea endocrină este o formă superioară a integrării, în primulrând. prin înalta ei specificitate. Ea este mijlocită de substanţe active,

17

Page 19: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

purtătoare de mesaje (hormoni), sintetizate de anumite formaţiuni celulare şieliberate, la nevoie, în sânge. Această modalitate de integrare este organizatăpe principiul telecomunicaţiei: un emiţător (formaţiunea endocrină) de mesaje(hormonii), un purtător de mesaje (sângele) şi un receptor al mesajelor (situşiireceptori la nivelul celulelor) cu decodificator propriu (eliberarea mesageruluide ord. II) (fig. 1).

GLANDA ENDOCRINA-) - EMIŢĂTOR

SÂNGE - \ ! - CANAL PURTĂTOR

HORMON - ~~Z I - MESAGER DE ORDINUL I

r~ —I RECEPTOR' DECOOIFICATOR

-MESAGER DE ORDINUL II

Modalitatea endocrină deintegrare

ACTIVITATEFIZIOLOGICĂ

Astfel se poate înţelege că specificitatea integrării endocrine depindenu numai de tipul mesagerului, ci şi de calitatea receptor-decodificatorului.Integrarea prin această modalitate este relativ lentă întrucât mesajele (hormonii)sunt purtate de sânge, a cărui viteză de deplasare în vase este relativ mică(aproximativ 0,5 m/sec). Reducerea acestui consum de timp se realizează,pentru anumite cazuri, prin: a) scurtarea circuitului vascular sub forma sistemuluiportal, aşa cum se întâmplă între nucleii secretori din hipotalamus şiadenohipofiză, precum şi între pancreasul endocrin şi ficat (fig.2); b) declanşareaeliberării hormonului din glandă sub comandă nervoasă, mult mai rapidă, aşacum este cazul medulosuprarenalei şi c) declanşarea eliberării hormonului subacţiunea directă a variaţiei parametrului ce urmează a fi reglat, cum este cazulparatiroidelor (subliniem că oricare altă glandă endocrină eliberează hormoni şiîn acest mod, pe lângă eliberarea sub acţiunea stimulinelor specifice, dar laparatiroide acest mecanism autonom este exclusiv).

18

Page 20: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

TCI

Fig. 2Sistemul portal camodalitate d e reducere a „ „consumului de timp înintegrarea endocrină. SA -sânge arterial; SV - sângevenos;TC -teritoriicapilare

Jf i .

) (*

1

MPOTALAMUS ENDOCRIN(PANCREAS ENDOCRIN!

ADENOHIPORZA(FICAT)

Modalitatea neurală de integrare, formă evoluată bazată pe acelaşiprincipiu al telecomunicaţiei, aduce două avantaje majore comparativ cu ceaendocrină. în primul rând, o viteză imens mai mare de circulaţie a informaţiilorşi comenzilor pe căile purtătoare (peste 150 m/sec), ceea ce are dreptconsecinţă o creştere a promptitudinii răspunsului. în al doilea rând, bazându-se pe semnale fizice (variaţii ale potenţialelor electrice), discrete şi uşorcuantificabile, semnalele pot dobândi o gamă mult mai largă de semnificaţiifiziologice (prin variate modalităţi de asociere a semnalelor, întocmai precumliterele în cuvinte), iar integrarea un imens spor calitativ prin evitareastandardizării răspunsurilor (acestea fiind în mult mai mare măsură dependentede starea de moment a sistemului, decât de specificul stimulilor ce le-audeclanşat). Această nouă şi superioară modalitate de integrare a apărut,desigur, într-o formă iniţială primitivă, apanaj al organizării difuze, necentralizatea primilor neuroni. De la acest stadiu şi până la om întreaga evoluţie a lumiianimale a însemnat, în fond şi în primul rând, evoluţia sistemului nervos. Esteesenţial eronată concepţia potrivit căreia evoluţia sistemului viu ar avea loc "înmasă", în mod uniform şi concomitent pentru toate părţile sale componente.

Apărută pe fondul celei endocrine, modalitatea neurală de integrarenu s-a substituit acesteia, ci şi-a internalizat-o asigurându-i un nou ritm, alpropi iei deveniri. Ea a preluat de la cea dintâi şi a dezvoltat limbajul chimic pecare îl utilizează, desigur, la nivel superior, atât în comunicarea neuro-neuronală, cât şi în cea neuro-efectorie (neurotransmiţătorii, neuromodulatoriişi chiar hormonii produşi şi eliberaţi de noile formaţiunii - neuronii). încâtmodalitatea neurală de integrare este, în realitate, una neuro-endocrină (oricum,neuro-chimică). Mai mult, elementele componente ale mecanismelor neurale

19

Page 21: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

(neuronii) suportă la rândul lor, ca şi alte celule, influenţele generale alehormonilor. Astfel, între cele două modalităţi de integrare se stabilesc raporturide intercondiţionare, suficient de pregnante pentru a constitui o nouă structurăa unui sistem unitar- sistemul neuroendocrin.

Modalitatea psihică de integrare specifică omului (şi animalele deţino asemenea modalitate dar calitativ inferioară), operând cu alte mijloace, darbazate pe cele neuroendocrine, va face obiectul unui alt paragraf, întrucâtînţelegerea ei presupune şi alte cunoştinţe ce se vor dobândi pe parcurs.

20

Page 22: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

Capitolul U - Celuiaca sistem termodinamic

1. Organizarea funcţională a celuleiCelula, împreună cu ambientul ei, constituie cel mai simplu sistem

termodinamic la nivelul căruia se desfăşoară viaţa. în ultimă şi succintăanaliză, viaţa înseamnă existenţă şi devenire. Existenţa şi devenirea nu suntînsă procese separate care să se realizeze prin structuri diferite, ci douălaturi ale aceluiaşi proces unitar - viaţa - la desfăşurarea căruia contribuie, înmăsură diferită, toate componentele celulei.

1.1. Celula ca sistem deschis.în această caiitate celuia realizează cu ambianţa intimă (lichidul

interstiţial) schimburi de substanţă, energie şi informaţie (fig 3).

Substanţa intrată în celulă este supusă unor transformări chimice(biochimice) cu participarea enzimeiorcare, ia rigoare, sunt de două tipuri: decombinare, când substanţe mai simpie se leagă între ele. cu consum deenergie, generând substanţe mai complexe, proces numit anaboîism şi dedescompunere, când substanţe complexe sunt desfăcute în substanţe mai

21

Page 23: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

C5A csv

LrMETABOLISM

Fig.3Celula ca sistemtermodinamic. SN-substanţe necesare;SR - substanţereziduale; E, - energiala intrare; Eo- energiala ieşire; I- informaţiala intrare; l o -informaţia la ieşire;

CSA -jumătatea arterială a capilarului sanguin; CSV-jumătatea venoasă acapilarului sanguin

simple, cu eliberare de energie, proces numit catabolism. Deşi anabolismulşi catabolismul sunt procese antagonice, ele sunt, în acelaşi timp, unitare,condiţionându-se reciproc. în mod similar energia şi informaţia de la intraresunt supuse unor transformări specifice la nivel celular. în urma proceselorde transformare internă suportate de substanţa, energia şi informaţia de laintrare rezultă, în spaţiul celular, noi tipuri şi forme de substanţă, energie şiinformaţie care vor avea o dublă destinaţie: pentru utilizare intracelulară caelemente constitutive şi funcţionale şi pentru eliminare din celulă (ieşiri) caelemente utile altor celule (exemplu: secreţiile de hormoni, enzime, mediatori,modulatori etc.) şi ca substanţe toxice (reziduuri metabolice: NH3 uree, CO2).Totalitatea proceselor de schimb cu ambianţa (intrări-ieşiri) şi a transformărilorinterne (anabolice şi catabolice) constituie metabolismul.

Prin urmare, metabolismul nu este o însuşire a celulei, ci însăşimodul ei de a exista într-o ambianţă determinată: metabolismul este condiţiasistemului viu - ca sistem termodinamic. Abia de la acest nivel şi pe aceastăbază se pot manifesta însuşirile celulei: excitabilitatea, conductibilitatea,contractilitatea, secreţia etc.

Ca totalitate de procese corelate, metabolismul celulei se poatedesfăşura, în raport cu circumstanţele, la intensităţi diferite cuprinse între ovaloare minimă admisibilă (bazală) şi una maxima posibilă. Oricare celulăintegrată unui organism pluricelular are de îndeplinit şi sarcini în folosul întregului,pe lângă cele pentru sine. Aceasta impune ca întregul să poată interveni înreglarea intensităţii metabolismului fiecărei celule.

22

Page 24: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

1.2. Reglarea metabolismului celularPrin realizarea schimburilor celula induce modificări cantitativ-calitative

în ambianţa sa intimă (lichidul interstiţial), concentraţia substanţelor necesarela intrare reducându-se progresiv, concomitent cu sporirea concentraţieisubstanţelor rezultate la ieşire. Refacerea compoziţiei ia nivelul interstiţiuluicade în sarcina capilarului care va asigura, prin mecanisme proprii de trans-port, trecerea din sânge a substanţelor necesare şi spre.sânge a celor rezultate,astfel încât ambianţa intimă a celulei să se menţină cvasiconstantă(homeostazia mediului intern).

întrucât metabolismul celular cuprinde atât schimburile, cât şitransformările interne, intensificarea sa va implica sporirea valorică a ambelorprocese. Pentru intensificarea schimburilor trebuie să sporească, în primulrând, cantitatea de substanţă necesară la intrare. Aceasta, însă, nu se poaterealiza prin sporirea concentraţiei acestor substanţe în sânge decât în foartemică măsură şi anume, în limitele de variaţie admise de homeostaziaorganismului. De aceea, singura modalitate de sporire a intrărilor rămânecreşterea fluxului sanguin prin capilar realizată prin vasodilataţie şi princreşterea debitului cardiac. (Debitul cardiac = frecvenţa cardiacă x volumulsistolic). (Fig. 4)

Fig. 4Mijloacele reglării metabolismului. M -metabolism; MB • metabolism bazai;S - solicitare; T - timp

25

întrucât cantitatea totală de sânge este cvasiconstantă în organism(aproximativ 8% din greutatea corpului), creşterea fluxului capilar prinvasodilataţie în teritoriul de activitate maximă se însoţeşte de vasoconstricţieîn alte teritorii. Se asigură astfel o permanentă redistribuţie a sângelui întrediversele sectoare ale organismului în funcţie de necesităţile momentului.Din acest motiv metabolismul nu poate atinge valori maxime concomitent îndouă sectoare funcţionale mari. în timpul unei activităţi intense la nivelulsistemului locomotor (alergare cu viteză maximă) cea mai mare parte dinsângele organismului este distribuită, prin vasodilataţie, la acest nivel îndetrimentul altor sisteme la nivelul cărora se va produce vasoconstricţie(sistemul digestiv). Sporirea debitului cardiac se realizează prin creşterea

23

Page 25: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

frecvenţei de puisaţie a inimii de ia valoarea de repaus (75 p/min ). până lavaloarea maximă fiziologică (180 p/min), precum şi, în intervale mari de timp,prin creşterea volumului sistolic (de la 75-80 ml la peste 100 ml.), aşa cum seîntâmplă la marii atleţi In urma mai multor ani de antrenament.

Când schimburile ia nivelul capilarelor sunt intensificate prinmecanismele descrise ma1 sus se ajunge la un moment în care cantitatea desubstanţe necesare la intrare este superioară capacităţii de prelucrare a lor înspaţiul intracelular. Intensificarea acesteia nu este posibilă decât prin creştereaîn mod diferenţiat a vitezelor de reacţie catabolice şi/sau anabolice. Cum tcateaceste reacţii sunt catalizate de enzime intensificarea transformărilor internespecifice va putea fi realizată numai prin stimularea activităţii unora dintreacestea şi inhibarea altora. Asemenea modificări ale activităţii enzimatice cadîn sarcina hormonilor

Reglarea metabolismului celular trebuie înţeleasă ca o procesualitatecontinuă şi unitară, separarea în etape şi faze distincte întreprinsă de noi mai susavând doar un scop didactic, intervenţia hormonilor nu trebuie considerată o soluţiede ultimă instanţă, ea fiind prezentă gradual tot timpul şi la toate nivelurile inclusivla capilare. Hormonii intervin tot timpul nu numai în reglarea vitezei de realizare atransformărilor intracelulare, ci şi în realizarea vasomctricităţii, a schimburilortranscapiiare, precum şi în modificarea ritmului cardiac

1.3. Alcătuirea şi structura ceiuieiComponentele supramoleculare prin care se asigură realizarea

metabolismului şi îndeplinirea funcţiilor specifice sunt organitele celulareTotalitatea organitelor unei celule defineşte alcătuirea iar totalitatea relaţiilorfuncţionale semnificative stabilite între acestea, în urma cărora rezultămetabolismul şi, pe baza acestuia funcţiile specifice, defineşte structuracelulei Organitele sunt scăldate de hialoplasmă - soluţie apoasă coloido-mmeralâ aflată în spaţiu! delimitat de membrana penplasmatică. Distincţiace o facem între activitatea organitelor desfăşurată doar în scopul asigurăriiexistenţei ceiuiei şi aceea în scopul realizării funcţiilor specifice permitegruparea componentelor celulare în organite ce asigură desfăşurareametabolismului şi organite (aceleaşi sau altele) care asigură îndeplinireafuncţiilor specifice fiecărei categorii celulare O astfel de grupare deţine decio bază reală şi nu urmăreşte doar un scop didactic. Problema nu trebuieprivită însă în mod simplist în ultimă şi succintă analiză se poate constata căoricare celulă a unui organism pluriceiuîar are o activitate fiziologică pentrusine şi una pentru întregul în care este integrată Dacă cea dintâi face posibilăexistenţa în sine a ceiuiei. cea de-a doua face posibilă existenţa sistemului>n care ea este cuprinsă. Fără această din urmă activitate celula îşi pierde24

Page 26: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

calitatea de componentă a organismului şi, implicit, raţiunea de a exista încadrul acestuia. Admiţând că o astfel de celulă ar fi eliminată din organism,viaţa ei nu ar mai fi posibilă deoarece, cât timp a existat în cadrul organismului,ea a fost nu numai "aservită" intereselor întregului, ci şi "deservită" la rândul eide restul celulelor din organism şi aceasta nu numai în interesul funcţionării, cişi al propriei existenţe. Distincţia ce trebuie făcută între activitatea pentru sineşi cea pentru întreg poate fi mai uşor înţeleasă dacă vom compara celula-organism a unui protozoar cu celula-parte a unui metazoar. în timp ceorganitele celei dintâi sunt angajate exclusiv în activităţi destinate existenţeiproprii, aceleaşi organite ale celei din urmă vor desfăşura în pius şi activităţidestinate întregului în care ea este cuprinsă. Pe de altă parte, este de remarcatfaptul că integrarea într-un organism pluricelular duce şi la o accentuatădiferenţiere prin specializarea funcţională a celulelor, un fel de "diviziunesocială a muncii" în folosul întregului. De aici decurge o anume îngustare aactivităţii ce!u!ei-parte, comparativ cu celula-organism care este obligată sa-şi rezolve singură toate problemele existenţei. Pe de altă parte, trebuie reţinutfaptul că activitatea pentru sine este condiţie esenţială a activităţii pentruîntreg: înainte de a putea funcţiona în mod specific, celula trebuie mai întâi săexiste biologic, deci, în mod nespecific. Dacă, însă dintr-un motiv oarecare, ocelulă ajunge într-o situaţie limită care îi periclitează existenţa (starea morbidă),activitatea pentru întreg va fi prima sacrificată, desigur, temporar, întreagaenergie internă fiind cheltuită doar în activitatea pentru sine. în această situaţie,mecanismele integratoare ale organismului vor interveni mobilizând la activitatesporită alte celule nu atât în vederea restabilirii normalităţii pentru celula încauză, cât, mai cu seamă, în vederea suplinirii ei în plan funcţional.

1.3.1. Organitele celulare şi roiurile lorîntrucât ia capitolul destinat neuronului vom insista mai mult asupra

acestor probleme, aici ne vom rezuma la prezentarea organitelor şi a rolurilorpe care acestea le îndeplinesc, dintr-o perspectivă general biologică.

Membrana periplasmatică are de îndeplinit numeroase roluri cederivă, în primul rând, din poziţia pe care ea o ocupă în cadrul celulei. Departede a fi o simplă "condensare a citoplasmei", membrana are o organizaremacromoîecularâ complexă în baza căreia: a) deiimitează entitatea vie demediul ambiant neviu; b) asigură realizarea schimburilor materiale şienergetice în cadrul metabolismului; c) stabileşte relaţii mecanice, metaboliceşi informaţionala bilaterale cu celelalte ceiule din organism şi relaţiiinformaţionale unilaterale cu mediui ambiant şi d) contribuie ia exprimareaidentităţii celulare în raporturile sale posibile cu alte organisme prevenindastfel "omogenizarea biologică" atât de dăunătoare evoluţiei

25

Page 27: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

a) Deşi membrana peripiasmatică are o delimitare anatomică netă,limita dintre spaţiul celular şi lichidul interstiţial este mai mult o "zonă" decâto "linie" de demarcaţie. La majoritatea celulelor, membranei propriu-zise îisunt ataşate, de o parte şi de alta, două formaţiuni de proteine complexe fibro-tubulare cu o organizare ce devine tot mai difuză pe măsura îndepărtării demembrană: citoscheletul, la faţa internă şi glicocalixul, la cea externă. Datorităacestor formaţiuni proteice complexe, produse prin sinteză celulară şi mereureîmprospătate, porţiunea de lichid interstiţial în care se distribuie reţeaua deglicocalix va avea alte proprietăţi decât zonele din afara acesteia, după cum şiporţiunea de citoplasmă în care se distribuie citoscheletul va fi diferită calitativfaţă de zonele mai profunde. (Fig. 5). Astfel, pe o anumită distanţă lichidulextern este supus influenţelor celulei, iar citoplasmă influenţelor mediului extern,încât, trecerea de la viu la neviu este graduală ea implicând o zonă relativlargă din cele două domenii. Desigur, atât glicocalixul, cât şi citoscheletulîndeplinesc şi alte roluri.

CSC

Fig. 5Zona de demarcaţie (ZD) dintrecitoplasmă şi lichidul interstiţial. GCX -glicocalix; MPP - membranaperipiasmatică; CSC - citoschelet

b) Schimburile material-energetice dintre celulă şi mediul extracelularfac parte integrantă din metabolism, alături de transformările chimice şibiochimice interne. Transferul transmembranar se realizează, în ambelesensuri (intrări, ieşiri) prin mecanisme atât pasive, în baza difuziunii, cât şiactive, în baza unui anume consum de energie metabolică (ATP). Ar fi greşitsă considerăm existenţa celor două mecanisme în corelaţie directă cu douăcategorii de substanţe: pasiv - pentru cele difuzibile şi activ pentru celenedifuzibile. în fapt, existenţa lor este determinată de interesele celulei, unaşi aceeaşi particulă (ionii Na*, K+, Ca2*, glucoza) putând fi tranzitată atâtpasiv, cât şi activ. Ar fi, de asemenea eronat să considerăm că mecanismulpasiv, bazat pe legi fizico-chimice, nu poate fi controlat de celulă. închidereaşi deschiderea canalelor ionice, ca şi trecerea fosfolipidelor membranare dela o textură compactă ia una afânată sunt două din modalităţile prin care seexercită acest control. Transportul activ are două modalităţi de realizare,celula apelând la unul sau altul dintre ele nu numai în funcţie de intereseleproprii, ci şi de circumstanţele ambientale. Când interesele o impun şi

26

Page 28: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

compoziţia mediului extern o permite celula transferă substanţe spre interiorapelând la endocitoza (Fig. 6) (pinocitoză; pinein = a bea), "înghiţind" realmente

Fig, 6 OTransferul activ prin endocitoza: patru faze succesive (1 -4)în formarea veziculelor

mici picături de lichid extern prin formarea de vezicule la nivelul membraneipe care şi le intemalizează utilizându-le conţinutul. Endocitoza este o modalitatede transfer cu un randament maxim, dar cu o selectivitate minimă. Cândcompoziţia lichidului extern este variabilă şi, în parte, străină intereselor sale,conţinând şi substanţe indezirabile, celula foloseşte mecanismul de transferprin transportori specializaţi. (Fig. 7). O particulă transportoare, componentă

Fig. 7Transferul activ prin transportor. M -molecula de transportat; T -transportorul; MPP- membrana

MPP

periplasmatică; E, 2- enzime

a membranei, leagă stereospecific molecula de transportat pe care odeplasează la cealaltă faţă a membranei unde o eliberează, reluând ciclul.Formarea complexului transportor - moleculă şi desfacerea lui sunt procesecatalizate de enzime specifice situate la faţa externă, respectiv internă amembranei. Datorită stereospecificităţii legăturii dintre transportor şi particulade transportat această modalitate este de înaltă selectivitate, dar de randamentscăzut.

c) Integrarea necesară oricărui sistem viu are aspecte particulare laorganismul pluricelular. Dispusă la periferia celulei, membranei periplasmaticeîi revin roluri multiple în acest sens. Ea asigură, în primul rând, adeziuneadintre două celule vecine în cadrul ţesutului prin intermediul desmozomiior.(Fig. 8). Desmozomii suntîngroşări alungite ale membranei care proemină Iaexterior spre altele similare ale celulei vecine. Ele se leagă prin proteineleexistente la acest nivel în cantitate mai mare, unele dintre acestea

27

Page 29: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

prelungindu-se în spaţiile celulare creând aparenţa unei continuităţi de la ocelulă la alta. O altă modalitate de lagăre a celulelor vecine este cea prinjoncţiuni cu punţi citoplasmatice prin care se asigură o comunicare directa acitoplasmei celor două formaţiuni. în acest mod, cele două celule formează oentitate asociativă supracelularâ cu funcţii unitare, joncţiunea asigurând ointegrare nu numai mecanică, ci şi funcţională.

Fig. 8Joncţiuni intercelulare. A - desmozomi;B - punţi citopiasmatice (PC)

în plan informaţional celulele organismului trebuie să comunice întreele la distanţă mai mică (direct prin lichidul interstiţial) sau mai mare (prinsânge şi lichidul interstiţial) prin intermediul unor mesageri chimici eliberaţi laexterior, punându-şi astfel în acord nivelul metabolismului cu starea funcţională.Această necesitate de comunicare presupune existenţa la nivelul celuleloratât a capacităţii de a sintetiza şi elibera mesageri chimici proprii, cât şi a celeide a-i recepta pe ai altora (chiar şi a celor proprii, în unele cazuri) Cercetăriledin ultima vreme au condus la rezultate ce întăresc tot mai mult convingereacă toate celulele organismului (cu foarte puţine excepţii) sunt capabile săsintetizeze şi să elibereze în lichidul interstiţial substanţe cu rol de mesageriintercelulari. De asemenea, toate celulele au capacitatea de a-şi producereceptori pentru mesageri pe care îi plasează la faţa externă a membraneiLegarea stereospecificâ a mesagerului de receptorul membranar determinămodificări metabolice şi funcţionale specifice la nivelul celulelor ţintă. Unasemenea mijloc de comunicare poate fi considerat ca un microsistem inte-grator cu efecte pe spaţii restrânse în cadrul aceluiaşi ţesut. Pentru o acordaremetabolică şi funcţională la nivelul întregului organism, unele ţesuturi sespecializează în producerea de mesageri chimici (hormoni) care, eliberaţi însânge, vor fi transportaţi cu acesta până la organele şi ţesuturile ţintă. Dinacest motiv, celulele poartă pe membrana lor receptori specifici pentru aceihormoni a! căror rol integrator general este dovedit prin modificările metabolice28

Page 30: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

şi funcţionale produse la nivelul ţesuturilor şi organelor. în fine, anumite celulesunt specializate pentru captarea variaţiilor factorilor fizico-chimici din mediulextern. Aceste celule intră în alcătuirea segmentelor periferice ale analizatorilor.Ele se caracterizează prin existenţa la nivelul membranelor proprii a unoradaptări anatomice şi structurale capabile să asigure conversia energiilor fizicăşi chimică în semnale electrice specifice (potenţiale de acţiune).

d) Condiţia minimă a evoluţiei este variabilitatea individuală. Dacă toţiindivizii unei populaţii (specii) vorfi identici sub raportul însuşirilor ior evoluţia arînceta deoarece selecţia naturală nu ar mai avea obiect. Una din posibilităţile deproducere a omogenizării indivizilor ar fi aceea a imixtiunii celulare de la unorganism la altul. Pentru ca imixtiunea să nu fie posibilă, celulele fiecărui organ-ism sunt "marcate prin semne distinctive" astfel încât efe să fie recunoscute castrăine în cazul pătrunderii lor într-un alt organism. Pe suprafaţa externă amembranelor lor toate celulele poartă anumite complexe proteice cu rol de "cartede identitate", numite antigene. In cazul pătrunderii într-un alt organism o astfelde celulă este recunoscută de sistemul imunitar al acestuia ca fiind un "nonseif şt tratată în consecinţă. Fiecare individ deţine pe membranele celulelorproprii seturi de astfel de antigeni a căror specificitate pare că nu rezidă atât înnatura lor chimică, cât în organizarea lor spaţială (stericâ). Din acest punct devedere antigenii pot fi asemănaţi cu receptorii pentru neurotransmiţători, hormonişi neuromodulatori, cu atât mai mult cu cât şi modul lor de comportare biochimicăeste similar acestora. Desigur, antigenii membranari nu folosesc organismuluipurtător, ci numai organismului în care s-ar produce imixtiunea celulelor (saufragmentelor acestora) aparţinând celui dintâi.

F i g . 9Peticului endcplasmatic, LI - lichidinterstiţial; MPP - membranaperiplasmatică; V - formaţiuneveziculară; O - ieşin din citoplasmă înreticul;! - intrări din reticul încitoplasmă; N - nucleu

Reticulul endopîasmatic (Ftg 9) este un ansamblu de microtuburicu diametrul de aproximativ 600 A: ai căror pereţi sunt formaţi deendomembrane cu organizare similară membranei peripiasmatice cu care

29

Page 31: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

de altfel, se şi continuă. Din loc în loc microtuburile dau naştere la dilataţii sauformează mici vezicule independente. Dacă matricea endomembranelor estetot fosfolipidicâ, tipul biochimic al fosfolipidelor, ca şi al proteinelor sunt totaldiferite de cele din membrana periplasmatică. Majoritatea proteinelor suntproteine transportor şi enzime. Rolurile majore ale reticulului sunt două: i)distribuţia uniformă a substanţelor ce constituie intrările celulare în toată masacitoplasmei, respectiv eliminarea uniformă a substanţelor ce constituie ieşiriledin toată citoplasmă şi ii) mărirea suprafeţei de schimb, în ambele sensuri,între citoplasmă şi mediul ambiant (lichidul interstiţial) care circulă prinmicrotuburi.

i) în citoplasmă propriu-zisă, ca şi în lichidul interstiţial, deplasareadintr-un punct în altul a substanţei nu se poate realiza decât prin difuziune, înbaza unor gradienţi (electro) chimici. Cum însă, viteza de difuzie este o mărimece scade proporţional cu reducerea gradientului, şi ea stă în raport de inversăproporţionalitate cu mărimea particulei, absenţa reticulului ar implica un mareconsum de timp pentru difuzia, mai cu seamă, a macromoleculelor de lamembrană până la punctul de utilizare.

ii) Pe de altă parte, reticulul endoplasmatic oferă o mult mai maresuprafaţă pentru schimburile celulare decât membrana periplasmatică,punându-le, astfel, în acord cu intensitatea transformărilor interne. Deasemenea, suprafaţa mare a reticulului, ca şi distribuţia sa în toată masacitoplasmei, oferă un sediu potrivit pentru fixarea enzimelor ce catalizeazăsintezele, în special, lipidice şi glucidice.

Ribozomii sunt formaţiuni corpusculare (pline) cu un bogat conţinutde RNA şi proteine. Rolul lor este acela de a asigura formarea legăturilorpeptidice în cadrul sintezei proteice, legând între ei aminoacizi în ordineadictată de RNAm (mesager), trimis în citoplasmă de nucleul celular. Cu câtcelulei i se solicită (funcţie pentru întreg) o sinteză proteică mai intensă, cuatât mai mare va fi numărul ribozomilor. Creşterea randamentului sintezeidoar pe baza creşterii număruiui de ribozomi este limitată, la un moment dat,de consumul mare de timp necesar materiei prime (aminoacizilor) pentru adifuza de la faţa citoplasmatică a reticulului până la ribozomi. în consecinţă,anularea acestei pierderi de timp se va realiza prin apropierea de reticul şiataşarea de el a ribozomilor. în acest mod ia naştere, prin asocierea ribozomilorla reticul, ergastoplasma, organit specific celulelor cu o sporită producţie pentru"export" (producţia de substanţă necesară întregului şi nu celulei), celulelesecretorii.

Aparatul Golgi (Fig. 10) este un ansamblu de cisterne cu pereţiiformaţi de endomembrane în care sunt depozitaţi temporar produşii rezultaţidin sintezele celulare pentru "export". în contact cu membranele cisternale,30

Page 32: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

ale căror componente nu sunt pasive, produsul sintetizat suferă transformăricalitative majore ce pot fi asimilate unui proces de "maturare", de "înnobilare"calitativă. încât, aparatul Golgi trebuie considerat ca un "depozit" activ în raportcu produsul înmagazinat. întrucât produsul sintetizat este destinat "exportului",eliberarea sa din depozit trebuie făcută numai la solicitare (comandă). Pentrua se exclude riscul unoreliberan intempestive, sub acţiunea unor factori externinespecifici, aparatul Golgi este dispus mai în profunzimea citoplasmei, deci,mai aproape de nucleul celulei. Pentru eliberarea, prin exocitoză, a produsuluidepozitat relaţia aparatului Golgi cu reticulul endoplasmatic este esenţială.

,MPP

Fig.10Secţiune prin aparatul Golgi din celulasecretorie. MPP -membranaperiplasmatică; SS - suprafeţe desecţiune; AG - aparat Golgi; N - nucleu

Lizozomii (liză = desfacere, rupere) sunt organite veziculare (0,2-0,5u diametru), mărginite de endomembrană, care includ în ele enzimehidrolitice (de descompunere, implicate în catabolism). Rolul lor este de aasigura transformarea proteinelor în aminoacizi, a trigliceridelor în acizi graşişi glicerol şi a polizaharidelor în monzaharide, toţi produşii rezultaţi fiindutilizaţi în alte scopuri. Cu cât "digestia" intracelularâ trebuie să fie mai intensă,cu atât numărul lizozomilor este mai mare. De aceea, numărul lor maximeste specific celulelor fagocitare (leucocite, celule gliale, osteoclaste, celuleconjunctive, celulele Kupffer din endoteliul sinusoidelor hepatice).

Mitocondria (Fig. 11) este organitul la nivelul căruia, prin fosfonlareoxidativă, se realizează transformarea şi înmagazinarea microcuantelorenergetice din substanţele nutritive (aminoacizi, acizi graşi, glicerol,monozaharide) în macrocuante din compuşii fosforilaţi ai adenozinei (ATP),guanozinei (GTP) şi creatinei (CP). în fapt, oricare proces fiziologic (contracţie,transport activ, sinteză etc.) nu poate fi realizat decât prin utilizarea unor cuantemari de energie eliberate prin scindarea enzimatică a ATP-ului, deoarecemicrocuantele din substanţele nutritive sunt insuficiente amorsării lui.Adenozintrifosfatul se instituie, astfel, ca o "valută forte" în plan energetic. Elnu reprezintă, însă, decât un intermediar de conversie, eliberând prin scindareenergia metabolică necesară activităţilor fiziologice şi consumând, pentru

31

Page 33: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

refacere, energia eliberată prin arderea hidrogenului adus de substanţeleorganice alimentare (acidul piruvic, ca termen intermediar comun pentruglucide, lipide şi protide) cu oxigenul adus de respiraţie. Mitocondria se prezintăastfei ca o "bancă în care "valuta energetică ordinară" (cuantele microergice)este transformată (nu schimbată!) în "valută energetică forte" (cuantemacroergice). Din punct de vedere energetic celula, deci şi organismul, sedovedeşte a fi un "motor cu hidrogen'1, total nepoluant. Forma mitocondriiloreste, în general, ovală cu dimensiuni de 1-3 u lungime şi 0,3-0,6 u grosime.Prezintă o membrană dublă, cea internă fiind pliată din cauza suprafeţei multmai mari. în conversia energetică membranele mitocondriale joacă un rolesenţial ele fiind sediul unor importante enzime fixate şi al unor foarte activemecanisme de transport activ, în special pentru H\

ME

MI

Fig. 11Mitocondria (parţial secţionată). Ml -membrana internă cu suprafaţa mare;ME - membrana externă

Nucleul este organitul celular aflat pe primul loc în ierarhiacomponentelor celulare. Aceasta întrucât la nivelul lui se găsesc depozitateinformaţiile genetice prin care se asigură continuitatea în timp a speciei. Dinpunct de vedere cibernetic el poate fi considerat un "soft" complex, "hardul"fund reprezentat de restul celulei. De la nivelul nucleului mesajul genetic estetrimis în citoplasmă prin intermediul RNAm (mesager), generat prinfragmentarea DNA (care, apoi, se reface în procese anabolice specifice). Estecel mai mare organit situat, de regulă, în centrul geometric al celulei. Fiindesenţial pentru transformările biochimice din citoplasmă, nucleul poate ocupaşi poziţii periferice situându-se de partea polului celular care deţine cea maindicată intensitate funcţională. Când celula are dimensiuni mai mari şi unmetabolism mai intens, pentru asigurarea uniformizării activităţii celulare nucleulse poate fragmenta în două sau mai multe părţi. In cazurile de fragmentare,materialul genetic este aceiaşi în toate formaţiunile rezultate. De aceea.termenul de celulă bi- sau polinucleată nu este corespunzător, ei trebuindînlocuit cu acela de celulă cu nucleu fragmentat. Membrana nucleului, unicsau fragmentat, este dublă, spaţiul dintre membranele sale afiându-se încomunicare directă cu reticulul endoplasmatic. Canoplasma (plasma nucleului)comunică direct cu citoplasmă prin pori largi ce străbat ambele membrane şioare reprezintă, cel mai probabil calea de trecere a RNAm (Fig. 12).

32

Page 34: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

Fig, 12Membrana dublă a nucleului. REP -reticul endoplasmatic; ME -membrana externă; Ml - membranainternă; MN - material nuclear

Centrozomul este o formaţiune bicorpuscularâ (doi centrioli)înconjurată de o porţiune de citoplasmă cu altă densitate decât cea a maseicelulare (Fig. 13). Rolul lui funcţional este acela de centru cinetic al celulei,

MPP

Fig. 13Centrozomul. MPP - membrana periplasmatică;CS - centrozom; N - nucleu

responsabil, în primul rând, de mişcările cromozomilor din timpul diviziuniicelulei. De aceea, el lipseşte la celulele care nu se mai divid, printre care şineuronul. în legătură cu această problemă trebuie remarcată diferenţa dintreneuron şi celelalte celule care nu se mai divid (limfocitul, eritrocitul). în timp cela hematie şi limfocit pierderea capacităţii de diviziune se asociază cu o duratăde viaţă a celulei foarte limitată (de ordinul câtorva, până la câteva zeci dezile), la neuron ea este asociată cu un turnover foarte dinamic, un proces dereîmprospătare şi revigorare permanentă a celulei prin înlocuireamacromoleculelor vechi din organiteie sale cu altele noi. Acest proces estemai accentuat la nivelul formaţiunilor sinaptice unde turnoverul poate dura, înanumite circumstanţe, mai puţin de o oră. încât, deşi neuronul este aparentacelaşi, în fapt el este mereu altul.

1.3.2. Specializările funcţionale ale celulelorCelulele sunt supuse în organism unei reale "diviziuni sociale a

muncii", ele specializându-se într-o anumită direcţie funcţională imperios

33

Page 35: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

necesară existenţei întregului. Celulele având aceeaşi specializare funcţionalăalcătuiesc un anumit tip de ţesut, ca formă de organizare supracelulară.Obligativitatea oricărei celule de a îndeplini o activitate în folosul întregului nutrebuie însă interpretată ca o formă de "aservire" (relaţie cu un singur sens), cica o reală "asistenţă mutuală" (relaţie cu dublu sens), oricare celulă integratăorganismului beneficiind de activitatea specifică a celorlalte, în aceeaşi măsurăîn care acestea din urmă beneficiază de activitatea celei dintâi, chiar dacăplanurile valorice ale acestor relaţii nu sunt întrutotul şi întotdeauna echivalente.Facem precizarea că, dintr-un anumit unghi de privire, există şi două excepţii:celula nervoasă şi gametul

Specializarea funcţională a celulei determină atât apariţia unor organitenoi, cât şi dezvoltarea diferenţiată şi reorganizarea unora din cele ce îi asigurăexistenţa. Pentru a putea surprinde toate modificările de alcătuire şi structurădeterminate de specializarea funcţională vom descrie dezvoltarea organitelorîn contextul mai general al tipologiei funcţionale a celulelor. Tipologia funcţionalăa celulelor nu respectă întrutotul tipologia cunoscută a ţesuturilor întrucât, înmulte cazuri, una şi aceeaşi celulă poate avea o dublă sau triplă specializare.

A. Celule de tip secretor. Funcţia specifică a acestor celule -secreţia - constă în sinteza, depozitarea şi eliberarea unor substanţe, de regulăproteice, necesare organismului în ansamblu sau unuia din sectoarele sale.Considerând celula ca o mică uzină chimică, sporirea producţiei de substanţănecesară "exportului" va implica o creştere corespunzătoare a cantităţii dematerie primă, a numărului de "lucrători", a surselor de energie şi desigur a"matriţelor" specifice în care se va turna produsul. De asemenea, uzina trebuiesă dispună şi de un "spaţiu de depozitare" a produsului destinat livrărilor. Încâtceiula secretorie va avea un reticul endoplasmatic bine dezvoltat, - asigurândun volum mai mare de schimburi (intrări-ieşiri) -, un număr sporit de ribozomi,- ca "lucrători" direcţi în sinteze -, multe mitocondrii furnizoare de energie (ATP)şi o producţie corespunzătoare de RNAm la nivelul nucleului. Admiţând ipoteticcă toate acestea au sporit cantitativ de 20 de ori faţă de nivelul necesar activităţiipentru sine vom constata că, totuşi, doar creşterea numerică nu duce lacreşterea producţiei (activitatea pentru întreg) de acelaşi număr de ori. Analizândsituaţia în detaliu vom constata că decalajul se datorează unei "deficienţe" deorganizare internă: distanţa mare de la locul de intrare (membrana reticululuiendoplasmatic) şi până la locul de utilizare (ribozomii dispersaţi în citoplasmă)este parcursă de materia primă (aminoacizi şi alte substanţe necesare) prindifuzie, în baza gradientilor, cu un mare consum de timp, datorită atât vâscozităţiisporite a mediului de difuzie (coloidul citoplasmatic), cât şi dimensiunilorapreciabile ale particulelor ce difuzează. Singura soluţie este anularea acesteidistanţe prin apropierea ribozomilorde reticul şi fixarea lor pe faţa citoplasmaticăa membranei acestuia. Ca urmare, producţia va creşte corespunzător.34

Page 36: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

Asocierea ribozomilorse face numai pe anumite porţiuni ale reticulului,cu atât mai extinse, cu cât sarcinile de producţie ale celulei sunt mai mari.Asemenea porţiuni cu ribozomi ataşaţi ca nişte rugozităţi (asperităţi sferoidale)poartă denumirea de engastoplasmă (gr. ergaster = muncitor) sau reticul rugos,deosebit de cel lipsit de ribozomi numit reticul neted. Ergastoplasma este,deci, un organit care ia naştere prin reorganizarea unei părţi din organitelepreexistente şi nu o formaţiune nouă Prin aceasta nu trebuie, însă, să negămnoua valoare dobândită atât de membrana reticulului, cât şi de ribozomii ataşaţiei.

Aparatul Golgi este o componentă a celulei secretarii la nivelul căreiaprodusul de sinteză suferă un proces de maturare, de înnobilare, fără decare calitatea lui are de suferit. Aceasta poate fi una din explicaţiile sindromuluide suprasolicitare în plan endocrin, când anumiţi hormoni (în specialcatecolaminele) sunt eliberaţi fără a-şi fi încheiat stagiul de maturare Ia niveluldepozitului. Aparatul Golgi pare să fie implicat şi în formarea endo- şiexomembranelor, proprii oricărei celule. Faptul că el este dezvoltat cu precăderela nivelul celulelor secretorii, în corelaţie directă cu dezvoltarea ergastoplasmei,constituie o dovadă a rolului său primordial în funcţia secretorie.

Celule de tip secretor întâlnim în mai multe tipuri de ţesuturi, produsulsecretat fiind extrem de diferit: hormoni, enzime, neurotransmiţători şineuromodularori, feromoni, anticorpi, mucus, colagen, condrină, oseină etcNeuronul, prin producţia sa de neurotransmiţători, neuromodulatori şi hormoni,face parte integrantă din tipul secretor.

B. Celule de tip germinativ. Cu câteva excepţii, toate celuleleorganismului se divid dând naştere unor celule noi, similare lor, deci potgermina. în tipul germinativ se includ însă, numai acele celule care au ca funcţiespecifică pentru întreg formarea permanentă de noi celule (nu numai în perioadade creştere a organismului). în ultimă şi succintă analiză, la organismelepluricelulare, deci şi la om. diviziunea celulelor se realizează cu o dublăfinalitate: asigurarea existenţei, creşterii şi dezvoltării sistemului biologic indi-vidual, pe de o parte şi asigurarea existenţei şi devenirii sistemuluisupraindividual - specia, pe de altă parte. în primul caz vorbim de multiplicare,în cel de-al doilea, de reproducere.

La acest tip de celule metabismul este intensificat în latura luianabolică, constructivă, iar organitele ce îl deservesc sunt cele bazale, dardezvoltate pe măsură. Sintezele sunt destinate asigurării creşterii şi dezvoltăriicelulei până la nivelul de la care aceasta poate da naştere, prin diviziune,unei noi celule, cu toate componentele caracteristice. Cele mai importanteprocese au loc la nivelul nucleului şi centrozomului. Este de remarcat că laacest tip aparatul Golgi nu urmează aceeaşi linie de dezvoltare ei fiind implicat

35

Page 37: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

doar în geneza membranelor nu şi în stocarea produşilor de sinteză care numai sunt destinaţi exportului, ci formării de organite. în această categorie seinclud celulele epiteliilor unistratificate şi cele ale stratului generator al celorpluristratificate, celulele hemato - şi limfopoietice şi cele generatoare degârneţi. Capacitatea germinativă este considerabilă (mai puţin pentru celegeneratoare de ovule) Se apreciază că de pe suprafaţa corpului uman seînlătură, în 70 de ani de viaţă, aproximativ 18-20 kg. de strat cornos sub formăde celule moarte, lipsite de citoplasmă şi încărcate de cheratină, ajunse înaceastă stare din cauza îndepărtării lor faţă de sursa de hrană şi oxigen (vaselede sânge din ţesutul subepitelial). Dar ele au fost produse de stratul generatorca celule vii, bogate în citoplasmă şi organite. Dacă în formă de scuame elecântăresc aproape 20 kg., ne putem imagina că masa lor iniţială, reală, produsăde stratul generator este cu mult mai mare. în mod similar poate fi evaluatăcapacitatea germinativă a celulelor hematopoietice care, în 70 ani de viaţă aunui individ asigură succesiunea a peste 210 generaţii de hematii, înaproximativ 5,5 I sânge, cu o densitate de 5 milioane celule pe mmc.

C. Celule de tip fagocitar Fagocitoza este procesul de înglobareîn citoplasmă, prin intermediul formării de vezicule, a unor particule semisolidedin mediu (agregate macromoleculare, fragmente de celule şi chiar celuleîntregi). Rolul fiziologic al acestui proces este ecarisajul organismului şi nuhrănirea în sine a celulelor fagocitare, deşi acestea au serioase avantaje înplan nutritiv. Pe lângă unele proprietăţi particulare ale membraneiperiplasmatice care asigură formarea veziculelor de fagocitoza, celuleleaparţinând acestui tip funcţional au o sporită producţie enzimatică (enzimehidrolitice) şi un număr mare de lizozomi. în această categorie sunt cuprinse:anumite leucocite, unele celule gliale care, astfel, preîntâmpină accesulderanjant al leucocitelor printre corpii celulari ai neuronilor, celulele Kupffer dinendoteliul sinusoidelor hepatice şi multe celule conjunctive.

Necesitatea unui sistem de ecarisaj în organism este reclamată, înprimul rând, de numărul mare de celule proprii ce mor zilnic atât din cauzaduratei reduse de viaţă (elementele figurate ale sângelui), cât şi din cauzauzurii sau/şi a stărilor morbide. Abia în al doilea rând ecarisajul prin fagocitozaare şi o justificare externă (pătrunderea unor agenţi patogeni), aceasta fiinddovedită şi din faptul că, în asemenea situaţii, creşte doar temporar numărulcelulelor fagocitare specializate (leucocitele).

D. Celule de tip excitabil. Excitabilitatea fiind o proprietate ce seevidenţiază doar la impactul cu o variaţie a factorilor din mediu, organitul implicatcel mai profund în realizarea ei este membrana periplasmatică. Alcătuirea şistructura acesteia sunt de o înaltă complexitate şi specificitate. Acestei problemeîi este rezervat un spaţiu mai mare la studiul celulei nervoase.

36

Page 38: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

Excitabilitatea este doar o condiţie şi o primă treaptă a procesului dereflectare care, între anumite limite, este propriu oricărei celule. Celulele de tipexcitabil, însă, sunt categorii specializate care, pe baza capacităţii de a sesizarapid prezenţa unei variaţii adecvate din mediu, răspund în mod specific: printr-o variaţie mai mult sau mai puţin promptă a potenţialului membranar (celuleleepiteliilor senzoriale), prin eliberarea unor produşi specifici de sinteză (neuroniişi celulele secretorii) şi prin declanşarea unor procese mecanice active (fibrelemusculare) Tot în categoria celulelor excitabile sunt cuprinse şi acele celulecare nu reflectă apariţia unei modificări din mediul ambiant, ci o particularitatestructural-funcţională proprie, celule numite autoexcitabile. Ele se dovedesccapabile de a răspunde unor modificări ritmice interne legate, în primul rând,de membrana periplasmatică şi pompa ionică electrogenă. Este cazul ţesutuluinodal din miocard, al neuronilor autoexcitabili din centrul inspirator bulbar şi alfibrelor musculare netede din pereţii unor organe cavitare. Funcţionareaautomată, ritmică a acestor celule nu are nimic comun cu bioritmurile, ci esteconsecinţa firească a unor procese biofizice desfăşurate la nivelul membraneiperiplasmatice. Asupra acestor procese vom insista într-un alt paragraf, dupăce vor fi analizate mecanismele intime ale excitabilităţii. Excitabilitatea nureprezintă o însuşire difuză a acestui tip celular, ci ea este remarcabil profilatăpe anumite tipuri energetice de stimuli: mecanici, termici, fotonici, electrici şichimici.

E. Celule de tip "transport". Deşi oricare celulă realizeazăschimburi în cadrul metabolismului propriu, în organism există celulespecializate în direcţia asigurării transportului de substanţă (şi energie) îninteresul întregului şi nu în interes propriu Asemenea celule se asociază înformaţiuni epiteliale ce constituie adevărate bariere între diverse compartimentelichidiene ale organismului. Acest tip celular se caracterizează de JO înaltădezvoltare şi specializare a mecanismelor de transport transcelular localizateexclusiv la nivelul membranei periplasmatice şi nu la nivelul celei reticulare,aşa cum este cazul transportului pentru nevoi proprii.

Celule specializate în transprtul dintre compartimente întâlnim la nivelultuturor capilarelor, al căror perete epitelial (endoteliu) se interpune între sângeşi lichidul interstiţiai, la bariera pulmonară, formată din endoteltul capilar şiepiteliul elveolar, care se interpune între pelicula surfactantă alveolară şi sânge,la epiteliile digestive, interpuse între conţinutul tubului şi lichidul interstiţiai şi latubii renali unde epiteliile pereţilor se interpun între interstiţiu şi lichidul de excreţie(urina). O categorie aparte a acestui tip funcţional o reprezintă celulele glialecu rol trofic (astrocitele) care mediază selectiv schimburile dintre sânge şineuroni, contribuind în cea mai mare parte la realizarea bariereihematoencefalice (Fig. 14).

37

Page 39: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

Fig. 14Celulă gliaiă cu rol trofic. CS - capilarsanguin; CGT - celulă gliaiă (astrocit) curol trofic; N - neuron; SN - substanţenutritive

Mecanismele de transport care se dezvoltă la acest tip celular suntcele active, consumatoare de energie; prin transportori - cu înaltă specificitatedar cu randament scăzut - şi prin vezicule de pinodtozâ - cu specificitateredusă dar cu randament ridicat. Când lichidele din compartimentele întrecare se realizează schimburile sunt net diferite calitativ (aşa cum este cazulepiteliului de transport din intestin), mecanismul prin transportor este cel maiindicat fiind foarte selectiv, sporirea randamentului asigurându-se prin mărireacorespunzătoare a suprafeţei membranei periplasmatice de la polul apica! alfiecărei celule (microvili). Când lichidele din cele două compartimente diferăpuţin între ele, aşa cum este cazul plasmei sanguine şi lichidului interstiţiat,bariera interpusă (endoteliul capilar) utilizează mai cu seamă mecanismulactiv prin endocitoză al cărui randament este net superior.

F. Celule de tip contracţii. Organitul specific acestui tip celular estespecializat în transformarea energiei chimice (din ATP) în lucru mecanic. Eleste reprezentat de două tipuri de miofilamente proteice - actina şi miozina -asociate în grupaje discontinue ce se dispun senat în lungul celulei. Mecanismulde conversie a energiei chimice în lucru mecanic se bazează, potrivit ipotezeiglisării miofilamentelor de actinâ printre cele de miozinâ, pe realizarea uneitranziţii confonmaţionale a punţilor încrucişate cu ajutorul energiei chimiceeliberată enzimatic din ATP. în absenţa energiei unghiul format de punte cumicrofilamentul de miozină este larg deschis (peste 90°), iar în prezenţa energiei(din ATP) acesta se închide (aproape de 90°) trăgând miofilamentele de actinăîntre cele de miozină. (Fig. 15).

în funcţie de mărimea forţei ce trebuie dezvoltată ansamblurile liniarede miofilamente se dispun şi funcţionează izolat, independente unele de altele,aşa cum este cazul majorităţii fibrelor musculare netede, sau în mănunchiuri(miofibrile) cu funcţionare concomitentă, ceea ce duce la sporirea apreciabilăa forţei, aşa cum este cazul fibrelor musculare striate scheletice şi cardiace.Creşterea forţei se realizează atât prin sacrificarea independenţei celulare(miocard) cât şi chiar a individualităţii (m. scheletic).38

Page 40: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

ACT l

MZ

Fig.15Mecanismul glisant al contracţiei; ACT -filamentele actină; PI - punte încrucişată;MZ filament de miozină; E - energie chimicăeliberată din ATP; a- relaxare; b - contracţie

1.3.3. Relativitatea tipologiei funcţionale a celulelorDaca anumite celule pot fi încadrate strict într-un anumit tip funcţional,

altele pot aparţine, în egală măsură, la două sau trei tipuri. Celula de tipgerminativ poate fi un exemplu din prima categorie, în timp ce hepatocitul dincea de-a doua, această celulă putând fi secretorie (sinteza unor substanţespecifice necesare altor celule), de transport (între sângele venos portal şicel sistemic pentru substanţele absorbite în tubul digestiv) sau germinativă(însuşire ce stă la baza marii puteri de regenerare a ficatului). De asemenea,neuronul aparţine, în egală măsură, tipului excitabil, prin specializărilemembranei periplasmaticeîn generarea şi propagarea potenţialelor electriceşi tipului secretor, prin sinteza şi eliberarea neurotransmiţătorilor,neuromodulatorilor şi neurohormonilor.

Toate tipurile funcţionale sunt strîns reunite, însă, prin modul comunde existenţă - metabolismul, bază unică de realizare atât a activităţii pentrusine, cât şi a celei destinată întregului. în organism, nu există nici o celulă caresă aibă o activitate doar pentru sine. Aceasta se poate întâmpla doar în stareamorbidă când celula angajează toată energia de care dispune în direcţia salvăriipropriei existenţe, renunţând temporar la activitatea pentru întreg. Dar,asemenea situaţii reprezintă stări-limită în viaţa unei celule, durata lor fiindscurtată prin intervenţia sistemului de "ecarisaj" care înlătură (prin fagocitare)acele celule ce se dovedesc incapabile de a se salva prin mijloace proprii,respectiv prin valorificarea sprijinului dat de mecanismele integratoare aleorganismului,

Aşa cum realitatea, în general, nu ascultă de legităţi preexistente,întrucât acestea derivă tocmai din ceea ce este comun unui număr mare decazuri particulare, adică dintr-o prelucrare statistică, tot aşa diversitateafuncţională a celulelor organismului nu se supune unei clasificări date, ci ease pretează doar la categorisiri pe baza unor criterii convenţionale, adică

39

Page 41: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

formale. Celula este un univers al acţiunilor, unitar şi divers în egală măsură,orice tentativă de clasificare izbindu-se de insolubila problemă, pur teoretică,a priorităţii activităţii pentru sine sau pentru întreg. La o primă şi superficialăprivire lucrurile par simple: activitatea pentru întreg este secundară întrucât eanu poate să se desfăşoare, după cum am constatat, decât prin şi pe bazaactivităţii pentru sine. Perfect adevărat! Dar, oare, nu cumva activitatea pentrusine apare şi se dezvoltă tocmai cu finalitatea de a face posibilă activitateapentru întreg, adică existenţa sistemului supraiacent? O primordialitate a uneiadin cele două tipuri de activităţi este un non sens, o falsă problemă întrucât elenu reprezintă procese cu scop în sine, ci doar laturile unui proces unitar şiuniversal - devenirea.

A 0

Page 42: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

SECŢIUNEA a ll-aCOMPONENTA NERVOASA

A SISTEMULUI INTEGRATOR

Capitolul III - Neuronul -celulă excitabilă şi secretorie

în mod cu totul eronat se consideră neuronul ca fiind unitatea struc-tural-funcţională a sistemului nervos. Dacă prin unitate structurai funcţionalătrebuie să înţelegem cea mai mică parte dintr-un întreg la nivelul căreia serealizează, în plan elementar, funcţia acestuia, atunci neuronul ar trebui săpoată realiza integrarea cel puţin în forma ei cea mai simplă care este actulreflex elementar (cu implicarea unui singur nivel de decizie). Ori acest lucrunu este posibil, actul reflex presupunând o anumită structură realizată întrecel puţin şase componente (dintre care patru neuroni): receptor, cale aferentă,centru de prelucrare a informaţiilor şi elaborare a comenzii, cale eferentă,efector şi aferentaţia inversă, toate acestea formând arcul reflex. Prin urmare,neuronul este un element component, desigur, principal, al arcului reflex, abiaacesta din urmă având valoare de unitate structural-funcţională a sistemuluiintegrator (sistemul nervos).

41

Page 43: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

Neuronul este o celulă cu dublă specializare funcţională aparţinând,deopotrivă, tipului excitabil şi tipului secretor. înalta sa specializare, derivatădin complexitatea procesului integrării la care participă în mod esenţial, precumşi nivelul sporit al metabolismului, derivat din implicarea permanentă amecanismelor integratoare, pun în faţa neuronului sarcini ce depăşescposibilităţile funcţionale ale unei singure celule în consecinţă, o altă categoriecelulară - nevroglia - vine în sprijinul neuronului, preluând o parte din sarcinileacestuia şi asigurându-i condiţiile optime pentru îndeplinirea funcţiilor salespecifice. Celula glială, interpusă între capilar şi neuron, asigură nu nurnai oselectare a substanţelor la intrare, ci şi o preliminară prelucrare a acestora;este avansată ipoteza câ aceasta ar furniza neuronului chiar ATP, ceea ce arputea explica numărul redus al mitocondriilor neuronale în raport cu cheltuialaenergetică totală a acestuia; celula glială formează învelişul mielinic, prinrularea propriei mernbrane în jurul axonului sau dendritei, făcând astfel posibilăpropagarea independentă şi cu viteză mare a PA pe fiecare prelungireneuronală; celula gliată poate contribui, cel puţin în parte, la stocareainformaţiei. Celulele gliale îndeplinesc şi alte roluri, cu caracter mai general,cum ar fi "ecarisajul" prin fagocitare, prin care se evită pătrunderea la acestnivel a leucocitelor ce ar perturba activitatea neuronilor, sau "cicatrizarea"ţesutului nervos care constă în multiplicarea celulelor gliale în spaţiileinterstiţiale rămase libere prin fagocitarea neuronilor nefuncţionali şi prin carese asigură menţinerea quasiconstantă a spaţiilor cu lichid dintre celule (200-300 A°). Prin toate acestea se justifică numărul mult mai mare al celulelorgliale decât al neuronilor (raportul estimat: 8-10/1).

Ca elemente componente ale arcului reflex neuronii prezintă douăparticularităţi emit prelungiri şi au polaritate funcţională. Prelungirile potfi dendritice (la mulţi neuroni ele lipsesc), cu sens de propagare celulipet şiaxonice. cu sens de propagare celulifug. Unidirecţionarea propagării, însă,este determinată de prezenţa sinapselor şi ea reprezintă o proprietate a arculuireflex şi nu a prelungirilor; aplicarea unui stimul direct pe una din prelungiri dănaştere la un potenţial de acţiune ce se propagă de-a lungul acestora în ambelesensuri, dar nu poate traversa sinapsa decât în conformitate cu polaritateafuncţională - de la axon la dendrită sau la corpul celular. Oricare neuron prezintădoi poli funcţionali - un pol de intrare şi unul de ieşire - în raport cu circulaţiaunidirecţionată a semnalelor. Această polaritate este determinată de modulde comunicare intemeuronală la nivelul sinapsei. Porţiunea terminală a axonului- butonul - reprezintă polul de ieşire a semnalelor sub forma cuantelor deneurotransmiţător, iar membrana postsinaptică a neuronului următor pe carese găsesc receptorii specifici pentru mesagerul chimic constituie polul deintrare a semnalelor sub forma potenţialelor de acţiune declanşate de cuantelede neurotransmiţător.

42

Page 44: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

După locul ocupat în cadrul arcului reflex, respectiv după raporturilestabilite cu celelalte elemente componente ale acestuia, neuronii pot fi de treitipuri: senzitivi (receptori), de asociaţie (intercalări) şi efectori (motori şi secretari).Valoare senzitivă reală are doar acel neuron ale cărui dendrite intră în, sau participăla alcătuirea receptorului. Din această perspectivă, oricare arc reflex are un singurneuron senzitiv - protoneuronul -, restul neuronilor interpuşi între acesta şi celefector având valoare reală asociativă. Cu toate acestea, prin extensie, seconsideră ca fiind senzitivi toţi neuronii ce se interpun între receptor şi centrulnervos, constituind calea aferentă (respectiv ascendentă) a arcului reflex în acelaşisens, valoare efectorie reală are doar acel neuron al cărui axon intră în contact cuo formaţiune efectoare (secretorie sau contractilă). Din acest unghi de privire,oricare arc reflex are un singur neuron efector - ultimul din cadrul arcului reflex -restul neuronilor interpuşi între centrul de comandă şi acesta din urmă avândvaloare asociativă. Şi în acest caz, tot prin extensie, se consideră ca fiind efectoritoţi neuronii ce se interpun între centrul nervos şi efector, constituind caleadesecedentă (respectiv calea eferentă) a arcului reflex. Valoare asociativă realăau toţi neuronii interpuşi între cel real senzitiv (protoneuron) şi cel real efector(ultimul neuron din arc). Prin reducţie, însă, valoare asociativă se atribuie numaineuronilor care, doar la nivelul centrilor, fac joncţiunea între calea aferentă şi ceaeferentă, respectiv între calea ascendentă şi cea descendentă a arcului reflex,întrucât realitatea nu poate fi cunoscută decât prin intermediul simplificărilor(modelări, formalizări), în cele ce urmează vom folosi termenii de senzitiv, deasociaţie şi efectori în înţelesul lor formal şi nu în cel real.

1. Alcătuirea şi structura neuronului.Specializarea funcţională a neuronului nu are la bază atât apariţia de

organite celulare noi, cât dezvoltarea diferenţiată şi organizarea specifică acelor comune tipului excitabil şi tipulu secretor.

Membrana penplasmatică a neuronului respectă planul general deorganizare descris anterior (Fig. 16). Deosebirile faţă de membranele altor

Fig. 16Membrana - modelul mozaiculuifluid

Page 45: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

celule ţin de calitatea şi cantitatea componentelor ce formează acest ansamblutrilaminat şi, mai cu seamă, de interrelaţiile ce se stabilesc între ele.

Membrana neuronală are un conţinut mai mare de fosfolipide (60%),decât alte membrane, iar fluiditatea lor este mai sensibilă la acţiunea factorilorde influenţă (temperatură, substanţe liposolubile etc.)- Explicaţia acestordiferenţe constă în faptul că atât gruparea hidrofilă (fosfatidil), cât şi cea hidrofobâ(acizi graşi) (Fig. 17) diferă calitativ de alte fosfolipide. Anumite diferenţe, chiar

HFL I

HFB

- fosfotidil

— acizi graşi

Fig. 17Macromolecula de fosfolipid. HFL - pol hidrofil;HFB - pol hidrofob

dacă nu de aceeaşi amploare, există şi între fosfolipidele diverşilor neuroni,ele vizând atât latura calitativă (componenta organică a grupării hidrofile,lungimea lanţurilor de acizi graşi), cât şi pe cea cantitativă (conţinutul decolesterol sau de acizi graşi nesaturaţi). Toate aceste aspecte particulare îşipun amprenta asupra parametrilor funcţionali ai membranei fiecărui neuron.

Varietatea biochimică a proteinelor membranare este extrem de mare,de la di- şi tripeptide, până la polipeptide complexe (giicoproteine şi lipoproteine)şi metal-proteine (unele enzime). Sub aspect funcţional ele pot fi: proteine-enzime, proteine-transportor, proteine-receptor şi proteine-canal, fiecare tipfuncţional prezentând o gamă largă de variante pentru acelaşi neuron.

Dintre proteinele-enzime unele prezintă interes special în fiziologiaintegrării neuro-endocrine: adenozintrifosfataza ionodependentă,adenilatciclaza şi fosfatidilinozitolkinaza. Adenozintrifosfataza (ATP-aza) esteimplicată în mecanismele de transport ionic activ prin eliberarea din ATP aenergiei chimice necesară mişcării ionilor împotriva gradienţilor chimic şi elec-tric şi/sau în sensul acestora dar cu viteză mult sporită. Există mai multeforme de ATP-azâ în funcţie de ionul care le activează şi al cărui transporttransmembranar îl asigură: ATP-aza Na*-K+ dependentă (Fig. 18); ATP-azaMg2< dependentă, ATP-aza Ca2+ dependentă (Fig. 19) etc. in acest mod,specificitatea enzimei asigură specificitatea de transport şi se evită interferenţaenzimatică. Prin activitatea lor ATP-azele ionodependente asigură refacerea

Page 46: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

3 Na'

Fig. 18Efectele variaţiei concentraţiilor interne aleionilor Na* şi K+ asupra ATP-azei specifice

Fig. 19Efectele variaţiei concentraţiei interne aionilor Ca2+ asupra ATP-azei specifice

şi întreţinerea în timp a homeostaziei ionice, precum şi a potenţialului electricde membraâ. Adenilatciclaza are ca acţiune finală formareaadenozinmonofosfatului ciclic (AMPc) implicat ca al doilea mesager ce modificăactivitatea enzimelor(Fig. 20).

STIMUL

) © .) ADENILATCICLAZA

Fig. 20Activarea adenilatciclazei la nivelul membranei ATP AMPc

lENZIME

în mod similar funcţionează şi fosfatidilinozitoikinaza care producedin fosfolipide membranare diacilglicerol ca mesager de ordin secund implicatîn acţiunea anumitor enzime citoplasmatice (Fig. 21).

45

Page 47: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

STIMUL

FOSFATIDlLÎNOZrrOLKÎNAZA

iNOZirOLJFOSFOJPID DJAC1LGUCER0L Fig. 21Activarea fosfatidilinozitoikinazeila nivelul membranei

ENZ1MA

Proteinele-transportor sunt în mai mică măsură cunoscute. Se admitecă însăşi ATP-aza ionodependentă ar fi formată din două subunităţi: una curol catalitic şi una cu rol de vehicul. Independent de faptul că transportoruleste o subunitate a ATP-azei sau o moleculă separată el are o specificitateremarcabilă (dar nu exclusivă) pentru transportul unui anumit ion. Legareaionului de molecula transportoare formează un complex a cărui stabilitate estediferită în funcţie de specificul fiecărei componente; organică (glicoproteina)şi minerală (ionul transportat). Complexul organomineral format la una dinfeţele membranei (în anumite circumstanţe enzimatice) se deplasează la faţaopusă a acesteia (în alte circumstanţe enzimatice) unde se desface eliberândionul transportat. Rămasă liberă, molecula transportoare se reîntoarce la faţainiţială fie neîncărcată (vezi fig. 7), fie încărcată cu un alt ion (sau moleculă) pecare îl transportă în sens invers (transport cuplat, aşa cum este cazul pompeide Na+-K+). Atât formarea complexului transportor-ion, cîtşi mişcarea acestuiade la o faţă la alta a membranei se realizează cu consum de energie.

Proteinele receptor, de regulă glicoproteine, reprezintă locurile decaptare a mesajelor chimice sosite de la alte celule. Poziţia acestora pemembrană este cvasistabila. Legarea mesagerului chimic (neurotransmiţatorsau hormon) de receptor se realizează cu o înaltă specificitate stereo-chimică.Pentru fiecare mesager există un receptor congruent ca geometrie (organizarespaţială) şi adecvat ca posibilităţi chimice interactive. în acest mod se ex-clude posibilitatea apariţiei erorilor de acţiune. Deşi - principial -neurotransmiţătorii şi hormonii interacţionează în acelaşi mod cu receptoriiproprii, aceştia determină consecinţe diferite la nivelul neuronului ţintă (purtătorde receptori). In timp ce legare neurotransmitatorului de receptorul adecvatare drept consecinţă activarea, respectiv inactivarea unora dintre canaleleionice, legarea hormonului de receptorul propriu determină eliberarea unui aldoilea mesager (AMPC, Ca2+ etc.) în interiorul celulei care modifică activitateacatalitică a enzimelor. Deşi, în general, se vorbeşte de receptori membranarinumai în legătură cu fixarea stereospecifică temporară a neurotransmiţatorilor

46

Page 48: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

3 Na*

Fig.18Efectele variaţiei concentraţiilor interne aleionilor Na* şi K+ asupra ATP-azei specifice

>Na

Fig.19Efectele variaţiei concentraţiei interne aionilor Ca2+ asupra ATP-azei specifice

şi întreţinerea în timp a homeostaziei ionice, precum şi a potenţialului electricde membraă. Adenilatciclaza are ca acţiune finală formareaadenozinmonofosfatului ciclic (AMPc) implicat ca al doilea mesager ce modificăactivitatea enzimelor(Fig. 20).

STIMUL

iADENILATCICLAZA

Fig. 20Activarea adenilatciclazei ia nivelul membranei ATP AMPc

\SNZIME

în mod similar funcţionează şi fosfatidilinozitolkinaza care producedin fosfotipide membranare diacilglicerol ca mesager de ordin secund implicatîn acţiunea anumitor enzime citoplasmatice (Fig. 21).

45

Page 49: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

STIMUL

1

kt)FOSFATÎDlLlNOZnOLKINAZA

iNOZnOLFOSFOUPID DIACILGUCEROL \ Fig. 21

Activarea fosfatidilinozitolkinazei» la nivelul membranei

ENZIMA

Proteinele-transportor sunt în mai mică măsură cunoscute. Se admitecă însăşi ATP-aza ionodependentă ar fi formată din două subunităţi: una curol catalitic şi una cu rol de vehicul. Independent de faptul că transportoruleste o subunitate a ATP-azei sau o moleculă separată el are o specificitateremarcabilă (dar nu exclusivă) pentru transportul unui anumit ion. Legareaionului de molecula transportoare formează un complex a cărui stabilitate estediferită în funcţie de specificul fiecărei componente: organică (glicoproteina)şi minerală (ionul transportat). Complexul organominerai format la una dinfeţele membranei (în anumite circumstanţe enzimatice) se deplasează la faţaopusă a acesteia (în alte circumstanţe enzimatice) unde se desface eliberândionul transportat. Rămasă liberă, molecula transportoare se reîntoarce la faţainiţială fie neîncărcată (vezi fig. 7), fie încărcată cu un alt ion (sau moleculă) pecare îl transportă în sens invers (transport cuplat, aşa cum este cazul pompeide Na*-K+). Atât formarea complexului transportor-ion, cît şi mişcarea acestuiade la o faţă la alta a membranei se realizează cu consum de energie.

Proteinele receptor, de regulă glicoproteine, reprezintă locurile decaptare a mesajelor chimice sosite de la alte celule. Poziţia acestora pemembrană este cvasistabilă. Legarea mesagerului chimic (neurotransmiţătorsau hormon) de receptor se realizează cu o înaltă specificitate stereo-chimică.Pentru fiecare mesager există un receptor congruent ca geometrie (organizarespaţială) şi adecvat ca posibilităţi chimice interactive. în acest mod se ex-clude posibilitatea apariţiei erorilor de acţiune. Deşi - principial -neurotransmiţătorii şi hormonii interacţionează în acelaşi mod cu receptoriiproprii, aceştia determină consecinţe diferite la nivelul neuronului ţintă (purtătorde receptori). în timp ce legare neurotransmiţătorului de receptorul adecvatare drept consecinţă activarea, respectiv inactivarea unora dintre canaleleionice, legarea hormonului de receptorul propriu determină eliberarea unui aldoilea mesager (AMPC, Ca2+ etc.) în interiorul celulei care modifică activitateacatalitică a enzimelor. Deşi, în general, se vorbeşte de receptori membranarinumai în legătură cu fixarea stereospecifică temporară a neurotransmiţâtorilor

46

Page 50: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

şi hormonilor, numeroşi alţi receptori sunt specializaţi în legarea altor substanţeactive, aşa cum sunt multe peptide cerebrale, sau chiar a unor medicamente.Pentru o aceeaşi clasă de substanţe pot exista receptori diferiţi, ocupareafiecăruia fiind însoţită de efecte remarcabil diferite, uneori chiar opuse. Astfel,prin legarea opioidelor de anumiţi receptori sunt determinate efecte sedative,în timp ce legarea de alţii are efecte emoţinale sau analgezice. Aceeaşisubstanţă activă poate genera, în funcţie de receptor, efecte antagonice.

La nivelul sistemului nervos un ro! important revine ionului Ca2+

t acestafiind implicat atât în eliberarea neurotransmitătorilor, cât şi în determinareaexcitabilităţii. Din aceste motive membranele neuronilor prezintă receptorispecializaţi în legarea calciului, mulţi dintre ei fiind dispuşi în zonele sinapticeşi pe soma neuronală. Distribuţia acestor receptori este diferită la diverşineuroni. Multe medicamente ca şi unele droguri acţionează prin intermediulreceptorilor de Ca2+ situaţi, cel mai probabil, chiar ta nivelul canalelor specificeacestui ion. Neuronii deţin receptori chiar şi pentru adenozină care poateîndeplini şi rolul de mesager chimic cu efecte diferite în funcţie de tipulreceptorului. Cel mai cunoscut efect produs de legarea adenozinei la receptoriimembranelor presinaptice este acela de a inhiba eliberareaneurotransmiţătorilorexcitatori. în legătură cu aceasta trebuie amintită ipotezapotrivit căreia starea de oboseală nervoasă în urma unor solicitări prelungitear putea fi generată tocmai de acţiunea adenozinei, remarcabil crescută înasemenea stări. Prezumtiva interferenţă dintre cofeină şi aceşti receptori, princare s-ar împiedica legarea adenozinei, ar putea fi o explicaţie a efectuluireconfortant al cafelei.

Densitatea şi distribuţia proteinelor receptor pe suprafaţa membraneineuronale sunt neuniforme. Receptorii pentru neurotransmiţători sunt prezenţidoar la polul de intrare al neuronului, reprezentat de porţiunile membranareale butonilor dendritici, somei neuronale, conului de emergenţă a axonului şi aporţiunii preterminale a butonului axonic. Aceste porţiuni membranare cuproteine-receptor specifice neurotransmitătorilor intră în alcătuirea joncţiuniloriutemeuconale formând membrana postsinaptică. Nu se cunosc prea multedetalii cu privire la organizarea moleculară a receptorilor. Vom accepta ipotezacă receptorii specifici pentru neurotransmiţători sunt tocmai capetele externeale proteinelor-canal, ceea ce uşurează înţelegerea consecinţelor acţiuniiacestora de activare sau inactivare a canalelor ionice. Receptorii pentru anumiţihormoni au o distribuţie cvasiuniformă pe membrana somei neuronale, posibilşi pe porţiunea bazală a dendritelor, respectiv pe conul de emergenţă alaxonului.

Proteinele-canal sunt ansambluri macrorrioleculare alungite cestrăbat grosimea membranei de la o fată la alta fiind formate, cel mai probabil,

47

Page 51: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

şi hormonilor, numeroşi alţi receptori sunt specializaţi în legarea altor substanţeactive, aşa cum sunt multe peptide cerebrale, sau chiar a unor medicamente.Pentru o aceeaşi clasă de substanţe pot exista receptori diferiţi, ocupareafiecăruia fiind însoţită de efecte remarcabil diferite, uneori chiar opuse. Astfel,prin legarea opioidelor de anumiţi receptori sunt determinate efecte sedative,în timp ce legarea de alţii are efecte emoţinale sau analgezice. Aceeaşisubstanţă activă poate genera, în funcţie de receptor, efecte antagonice.

La nivelul sistemului nervos un rol important revine ionului Ca2+, acestafiind implicat atât în eliberarea neurotransmiţâtorilor, cât şi în determinareaexcitabilităţii. Din aceste motive membranele neuronilor prezintă receptorispecializaţi în legarea calciului, mulţi dintre ei fiind dispuşi în zonele sinapticeşi pe soma neuronală. Distribuţia acestor receptori este diferită la diverşineuroni. Multe medicamente ca şi unele droguri acţionează prin intermediulreceptorilor de Ca2+ situaţi, cel mai probabil, chiar la nivelul canalelor specificeacestui ion. Neuronii deţin receptori chiar şi pentru adenozină care poateîndeplini şi rolul de mesager chimic cu efecte diferite în funcţie de tipulreceptorului. Cel mai cunoscut efect produs de legarea adenozinei la receptoriimembranelor presinaptice este acela de a inhiba eliberareaneurotransmiţătorilorexcitatori. în legătură cu aceasta trebuie amintită ipotezapotrivit căreia starea de oboseală nervoasă în urma unor solicitări prelungitear putea fi generată tocmai de acţiunea adenozinei, remarcabil crescută înasemenea stări. Prezumtiva interferenţă dintre cofeină şi aceşti receptori, princare s-ar împiedica legarea adenozinei, ar putea fi o explicaţie a efectuluireconfortant al cafelei.

Densitatea şi distribuţia proteinelor receptor pe suprafaţa membraneineuronale sunt neuniforme. Receptorii pentru neurotransmiţători sunt prezenţidoar la polul de intrare al neuronului, reprezentat de porţiunile membranareale butonilor dendritici, somei neuronale, conului de emergenţă a axonului şi aporţiunii preterminale a butonului axonic. Aceste porţiuni membranare cuproteine-receptor specifice neurotransmiţătorilor intră în alcătuirea joncţiuniloriuterneuronale formând membrana postsinaptică. Nu se cunosc prea multedetalii cu privire la organizarea moleculară a receptorilor. Vom accepta ipotezacă receptorii specifici pentru neurotransmiţători sunt tocmai capetele externeale proteinelor-canal, ceea ce uşurează înţelegerea consecinţelor acţiuniiacestora de activare sau inactivare a canalelor ionice. Receptorii pentru anumiţihormoni au o distribuţie cvasiuniformă pe membrana somei neuronale, posibilşi pe porţiunea bazală a dendritelor, respectiv pe conul de emergenţă alaxonului.

Proteinele-canal sunt ansambluri macromoleculare alungite cestrăbat grosimea membranei de la o faţă la alta fiind formate, cel mai probabil,

47

Page 52: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

din patru subunităţi astfel dispuse încât delimitează între ele un spaţiu canali-cular cu diametrul mediu de 6 A°, numit canal ionic (Fig. 22). Capetelesubunităţilor proteice ale canalului care proemina spre citoplasmă sunt diferite

SA

lUfxi Canalul ionic şic*4^P 2 proteice ale sale

Fig. 22Canalul ionic şi cele patru subunităţiproteice ale sale

ca natură chimică şi proprietăţi de cele care proemina spre spaţiul interstiţialDistribuţia pe membrană a diverselor tipuri de canale (pentru Na+, K+, Ca2",Mg2+ etc.) nu este întâmplătoare, ea fiind determinată de planul funcţional gen-eral al celulei. De asemenea, numărul canalelor pe unitatea de suprafaţă estedeterminat genetic pentru fiecare categorie de celule, canalele "uzate" fiindinternalizate prin endocitoză şi digerate de enzimele lizozomale, în locul lorfiind sintetizate altele noi. în privinţa densităţii canalelor de sodiu se estimeazăcă, la fibrele nemielinizate, acestea ar fi de 110/um2, cu o distribuţie uniformăpe toată suprafaţa membranei, iar la cele mielinizate ele sunt prezente numaila nivelul strangulaţilor Ranvier (1/um lungime) cu o densitate mult mai mare- 2 000/um2. La nivelul corpului celular densitatea pare a fi În medie de 50-100/um2 cu o distribuţie, cel mai probabil, neuniformă. Din cauza fluidităţiifosfolipidelor membranare, canalele ionice se pot deplasa prin translaremodificând astfel distribuţia în suprafaţă. Prin aceste canale se realizează ocomunicare episodică directă între citoplasmă şi lichidul interstiţial pentrucomponentele cu dimensiuni sub 8 A° (apă, ioni minerali, substanţe organicecu moleculă mică). Importantă este mişcarea prin aceste canale a ionilorminerali implicaţi, direct sau indirect, în fenomenele electrice de membrană.Existenţa acestor comunicări libere între interiorul şi exteriorul celulei ar ducela instalarea unui echilibru termodinamic pentru componentele de micidimensiuni, fapt ce ar impieta grav asupra existenţei (metabolismului) şifuncţionării (excitabilităţii) neuronului. Se impune astfel necesitatea existenţeiunor modalităţi de închidere (inactivare) şi deschidere (activare) a lor în funcţiede anumite circumstanţe. Asemenea modalităţi există, aşa cum o dovedeşterealitatea, dar asupra mecanismelor intime de realizare pluteşte încă aburulipotezelor. Asupra a două dintre acestea vom oferi detalii într-un alt paragraf.

Deşi consideraţi a fi organite specifice neuronului, în realitate, corpiiNissl nu sunt decât formaţiuni ergastoplasmice (reticul endoplasmatic rugos)48

Page 53: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

din patru subunităţi astfel dispuse încât delimitează între ele un spaţiu canali-cular cu diametrul mediu de 8 A°, numit canal ionic (Fig. 22). Capetelesubunităţilor proteice ale canalului care proemină spre citoplasmă sunt diferite

o8A

Fig. 22Canalul ionic şi cele patru subunităţiproteice aie sale

ca natură chimică şi proprietăţi de cele care proemină spre spaţiul interstiţial.Distribuţia pe membrană a diverselor tipuri de canale (pentru Na+, K+, Ca2+,Mg2+ etc.) nu este întâmplătoare, ea fiind determinată de planul funcţional gen-eral al celulei. De asemenea, numărul canalelor pe unitatea de suprafaţă estedeterminat genetic pentru fiecare categorie de celule, canalele "uzate" fiindinternalizate prin endocitoză şi digerate de enzimele lizozomale, în locul lorfiind sintetizate altele noi. în privinţa densităţii canalelor de sodiu se estimeazăcă, la fibrele nemielinizate, acestea ar fi de 110/pm2, cu o distribuţie uniformăpe toată suprafaţa membranei, iar ia cele mielinizate ele sunt prezente numaila nivelul strangulaţiilor Ranvier (1/ym lungime) cu o densitate mult mai mare- 2 OGD/pm2. La nivelul corpului celular densitatea pare a fi în medie de 50-100/

' cu o distribuţie, cel mai probabil, neuniformă. Din cauza fluidităţiifosfolipidelor membranare, canalele ionice se pot deplasa prin translaremodificând astfel distribuţia în suprafaţă. Prin aceste canale se realizează ocomunicare episodică directă între citoplasmă şi lichidul interstiţial pentrucomponentele cu dimensiuni sub 8 A° (apă, ioni minerali, substanţe organicecu moleculă mică). Importantă este mişcarea prin aceste canale a ionilorminerali implicaţi, direct sau indirect, în fenomenele electrice de membrană.Existenţa acestor comunicări libere între interiorul şi exteriorul celulei ar ducela instalarea unui echilibru termodinamic pentru componentele de micidimensiuni, fapt ce ar împieta grav asupra existenţei (metabolismului) şifuncţionării (excitabilităţii) neuronului. Se impune astfel necesitatea existenţeiunor modalităţi de închidere (inactivare) şi deschidere (activare) a lor In funcţiede anumite circumstanţe. Asemenea modalităţi există, aşa cum o dovedeşterealitatea, dar asupra mecanismelor intime de realizare pluteşte încă aburulipotezelor. Asupra a două dintre acestea vom oferi detalii într-un alt paragraf.

Deşi consideraţi a fi organite specifice neuronului, în realitate, corpiiNissl nu sunt decât formaţiuni ergastoplasmice (reticul endoplasmatic rugos)48

Page 54: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

pe care le întâlnim, după cum s-a văzut, la oricare celulă de tip secretor.Asocierea dintre ribozomi şi o parte a reticulului endoplasmatic neted estedeterminată de nevoia reducerii consumului de timp în sinteza*neurotransmiţătorilor, neuromodulatorilorşi neurohormonilor. Calitatea chimicăa produsului sintetizat este determinată genetic prin intermediul RNAm, "matriţa"eliberată de nucleul neuronului. în funcţie de tipul "matriţei" (RNAm) unii neuronivor sintetiza pentru export mediatori excitatori (acetilcolină, serotonină,dopamină, peptide, adrenalină), alţii - mediatori inhibitori (GABA - acidgamaaminobutiric, glicină), iar alţii - modulatori (endorfine) sau hormoni (ADH,RH, adrenalină, noradrenalinâ). Deci, secreţia este o proprietate comună tuturorneuronilor, cu excepţia celor ce dau sinapse electrice, şi nu una specificăcelor ce produc hormoni sau modulatori. Cei mai mulţi mesageri chimici suntpeptide active din punct de vedere biologic a căror sinteză este determinatăgenetic. Din jocul acţiunilor celor trei categorii de mesageri: neurotransmiţători,neuromodulatori şi neurohormoni, rezultă nu numai reacţiile fiziologice şiacţiunile comportamentale, ci şi particularităţile individuale şi circumstanţialeale acestora. Având în vedere condiţionarea reciprocă la nivelul celulelor "ţintă"(asupra cărora acţionează) a celor trei categorii de mesageri, unii având şi rolde cofactori, precum şi marea varietate biochimică a acestora (sunt cunoscutepeste 100 de peptide active), putem avea o explicaţie convenabilă a diversităţiiconsecinţelor determinate de acţiunile lor.

Secreţia mesagerilor chimici este un proces diferit de la o regiune laalta a sistemului nervos, astfel încât se poate admite existenţa unei "anatomiichimice" a acestuia. însă, cei mai mulţi neuroni produc atât neurotransmiţătoriclasici (catecolamine, acetilcolină, acidul gamaamino-butiric), cât şi neuropep-tide active cu rol, mai cu seamă, modulator.

Deşi rolurile lor sunt multiple, peptidele din SN sunt în mare măsurăimplicate în determinarea comportamentului. Există numeroase studii în acestsens pe animale şi multe observaţii pe omul bolnav. Multe peptide sunt impli-cate în comportament în mod direct, dar cele mai multe prin efectele lorsecundare produse asupra centrilor nervoşi şi glandelor endocrine. Unelepeptide sunt implicate în medierea durerii, altele (opioidele) în analgezie; deşiîncă insuficient demonstrate, acţiunile pozitive ale unor peptide asupracapacităţii de memorare la voluntari, sau a revenirii după amnezia retrogradăla unii bolnavi, sunt invocate în destul de multe cercetări. Chiar şi în reglareacomportamentului alimentar sunt implicate mai multe peptide, legătura lor cu"centrul foamei" fiind demonstrată în unele experimente pe animal. înnumeroase mecanisme homeostazice, de reglare a diverselor funcţii, peptideleneuromodulatoare au un rol decisiv alături de neurotransmiţători şineurohormoni (unii dintre ei fiind tot peptide).

49

Page 55: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

Neurofibrilele sunt elemente fibrilare şi microtubulare care au, în primulrând, un rol mecanic pasiv şi, în al doilea rând, un rol de suport şi mijloc detransport pe distanţe lungi a veziculelor cu mediator de la locul de sintezămajoră (corpul celular) la locul de eliberare (butonii terminali ai axonilor). Rolulmecanic pasiv al neurofibrilelor (ca elemente aparţinând citoscheletului)vizează planul energetic al neuronului. Se ştie că, pentru menţinerea formeisale, celula cheltuieşte cu atât mai multă energie cu cât ea este mai departede forma sferică. Neuronii stelaţi cu multe buchete dendritice, numiţi şimultipolari, evită consumul de energie pentru menţinerea formei prin dispunereainternă a neurofibrilelor în mănunchiuri ce converg spre baza prelungirilordendritice şi diverg în citoplasmă somei spre diverse puncte de sprijin situatepe faţa internă a membranei. în corpii celulari de formă ovală (celulele Purkinje)asemenea dispuneri ale neurofibrilelor nu se întâlnesc. Că, la nivelul axonului,neurofibrilele au şi un anume rol mecanic reprezintă o chestiune ce nu poatefi nici negată, dar nici confirmată. Cum pentru axon importantă este membrana(axolema), în lungul căreia se realizează propagarea PA, protecţia mecanicătrebuie asigurată. în primul rând, acesteia, prin ea asigurându-se şi protecţiaaxoplasmei. O asemenea protecţie, însă, o realizează cu mai multă eficienţăformaţiunea citoscheletică submembranară şi învelişul glial şi conjunctiv şi nuun mănunchi de neurofibrile dispus în axoplasmă, la distanţă de membrană.La nivelul axonilor neurofibrilele formează mănunchiuri (dispunere paralelă) înlungul cărora veziculele cu mediator se deplasează prin alunecare facilitatădinspre corpul celular spre butonii terminali unde se acumulează temporar(ca un "transport pe cablu"). Procesul ar putea fi bazat pe forţele electrostaticeexercitate între încărcătura electronegativă a suprafeţei citoplasmatice amembranei veziculare şi anumite puncte de pe neurofibrile încărcateelectropozitiv. Prin acest mecanism electrostatic se pot explica atât vitezarelativ mare de transport, cât şi, în unele cazuri, sensul antigravitaţional alacestuia.

Faţă de capacitatea de sinteză pentru export (neurotransmiţători,modulatori, hormoni) pe care o dovedeşte neuronul ca celulă secretorie,aparatul Golgi - al cărui rol principal este de depozitare a produsului de secreţie- ar trebui să fie mult mai dezvoltat decât este în realitate. Explicaţia acestuidecalaj constă în faptul că, în majoritatea cazurilor, neurosecreţia este produsăîn corpul celular şi este eliminată la polul de ieşire al neuronului (butonul termi-nal al axonului) situat, de regulă, la distanţă foarte mare de locul sintezei. Prinurmare, produşii de neurosecreţie se vor depozita într-o zonă cât mai apropiatăde locul de eliberare, adică în butonii terminali ai axonilor. însumând capacităţilede depozitare reprezentate de aparatul Golgi (mai puţin dezvoltat) şi deveziculele din butonii terminali ai axonilor (foarte numeroase), se ajunge la ocapacitate totală de stocare corespunzătoare raportului valoric dintre ritmul

50

Page 56: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

de sinteză şi de eliberare a neurotransmitătorilor. Încât, totalitatea veziculelordin butonii terminali, conţinând produşii de neurosecreţie, poate fi consideratăca o formă particulară de organizare a aparatului Golgi, pe lângă cel propriu-zis existent în corpul celular al neuronului.

Ca organit celular implicat în mişcările cromozomiale din timpuldiviziunii, centrozomul lipseşte din neuronul omului adult întrucât acesta nu semai divide. Nu se mai divide nu pentru că este neuron - la multe organismeadulte aparţinând speciei animale din clase diferite, ca şi la om până la oanumită vârstă în dezvoltarea ontogenetică, neuronii se divid -, ci pentru căeste neuron integrat într-un sistem de mare complexitate, în funcţionareacăruia diviziunea - ca fenomen grav pentru celulă - ar produce numeroase şiprofunde consecinţe negative în planul funcţional general al organismuluiDeducem de aici că însuşirea de a se divide este pierdută de neuron peparcursul evoluţiei progresiv şi paralel cu complexificarea modalităţilor deintegrare neurală şi în paralel cu taxonomia filogenetică a organismelorPierderea capacităţii de diviziune este compensată de un permanent şi rapidturnover al tuturor componentelor neuronale.

2. Mecanisme implicate în asigurarea excitabilităţiineuronului

Specificitatea acestor mecanisme nu trebuie înţeleasă în sensulexistenţei lor exclusiv la nivelul neuronului, ci în acela al dezvoltării şidiversificării lor la acest nivel, al ponderii ce o deţin în realizarea excitabilităţiicelei mai ridicate şi a sintezei şi eliberării cuantificate a neurotransmiţătorilor,neuromodulatorilor şi neurohormonilor.

2.1. Pompe ionicePentru existenţa oricărei celule ca sistem termodinamic deschis este

necesară întreţinerea în timp a asimetriei de distribuţie a ionilor de o parte şide alta a membranei periplasmatice prin păstrarea la valori cvasiconstante aconcentraţiilor acestora în interior (homeostazie). Această asimetrie necesarăvieţii generează gradienţi electrochimici ce devin efectivi în momentele în carese deschid canalele ionice. Menţinerea în timp a homeostaziei ionice nu esteposibilă decât fie renunţând la canalele ionice, fie refăcând asimetria prinpomparea ionilor împotriva propriilor gradienţi electrochimici. Cum prima soluţieeste exclusă de însăşi calitatea de sistem deschis a celulei, rămâne operantăcea de-a doua. Pompele ionice sunt, deci, mecanisme a căror finalitate estehomeostazia ionică, aceasta însemnând menţinerea în citoplasmă a unor

51

Page 57: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

concentraţii reduse pentru Na+ şi Ca2* şi crescute pentru K+, Mg2* Existăpompe şi pentru alţi ioni dar acestea nu au o implicaţie directă în integrareaneurală.

2.1.1. Pompa de Na* - K*.Transportorul deţine cinci situsuri de complexare a ionilor două pentru

K* şi trei pentru Na* (Fig. 23). La faţa externă a membranei, în prezenţa unei

Fig.23Configuraţia ipotetică a transportoruluicomun pentru Na* şi K*

enzime specifice (E,), transportorul complexează doi ioni K*. Complexulorganometalic astfel format se deplasează la faţa internă a membranei unde,în prezenţa unei alte enzime (E2), pierde afinitatea pentru ionul K+ pe care îleliberează în citoplasmă. Sub influenţa aceleiaşi enzime (E2) transportorulformează un alt complex organometalic prin legarea a trei ioni Na* dincitoplasmă pe care îi va deplasa la faţa externă eliberându-i în lichidul interstiţial,după care ciclul se reia (Fig. 24). Deplasând cei doi ioni împotriva gradienţilorelectrochimici acest mecanism a primit numele de pompă de Na* - K*

3 Na' 2K'

\ /

Fig. 24££_ Mecanismul pompei de Na*-K*

/ \3 Na* 2K"

Pompajul ionic cu stoichiometria de 3 Na* pentru 2 K* generează treiconsecinţe majore: a) reface şi menţine homeostazia ionică, necesarăproceselor metabolice, caracterizată de concentraţii citoplasmatice sporităpentru K+ şi redusă pentru Na+ (asimetria ionică); b) încărcarea electrică a"condensatorului" membranarca urmare a faptului că scoaterea din citoplasmăa trei sarcini electrice pozitive - purtate de Na* - şi readucerea în citoplasmă adouă sarcini electropozitive - purtate de K* - echivalează, în fapt, cu expulzareaunei sarcini pozitive !a fiecare ciclu de transport, lăsând în citoplasmă o sarcinănegativă liberă - purtată de macromoleculele amfolite şi c) acumularea unei

52

Page 58: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

importante enrgii potenţiale reprezentate de gradientul chimic al Na+ orientatspre interior [Na*]e = 440 mM/[Na*]j = 50 mM). Asupra acestor probleme vomreveni la analiza mecanismului excitabilităţii.

Transportul activ de Na+ şi K+ se realizează cu consum de energiechimică eliberată de ATP sub acţiunea adenozintrifosfatazei, enzimă a căreiactivitate este intensificată atunci când, faţă de valorile normale, creşteconcentraţia Na+ şi/sau scade concentraţia K* în citoplasmă, şi redusă demodificările în sens invers ale concentraţiilor aceloraşi ioni. Din acest motivenzimă responsabilă de transportul activ al celor doi ioni se numeşte ATP-aza Na* K* dependentă, ea fiind diferită calitativ de ATP-azele activate de alţiioni (Ca2, Mg2+ etc).

Pompa de Na* - K* fiind un mecanism în care sunt implicate proceseenzimatice, macromolecule şi transferuri energetice, prezintă o activitate acărei desfăşurare se caracterizează printr-o anumită inerţie, în sensul cătrecerea de la un nivel funcţional la altul atât în sensul creşterii, cât şi aldescreşterii intensităţii de transport, implică un anume consum de timp. Caurmare, intensificarea activităţii pompei, comparativ cu nivelul de repaus,sub influenţa creşterii concentraţiei citoplasmatice a Na*, se realizeazăprogresiv şi relativ lent, ca şi reducerea ei atunci când concentraţia Na* scade,ca urmare a pompajului, la normal. Aceasta este inerţia metabolică a oricăreipompe. Deşi apare ca un dezavantaj pentru celulă, ceea ce şi este în planmetabolic, această inerţie a pompei se dovedeşte a fi de mare utilitate înplanul excitabilităţii (a se vedea paragraful respectiv). Tripla finalitate a pompeinu trebuie să ducă la concluzia greşită că activitatea în sine a acestuimecanism ar fi trimodală, în sensul existenţei unei disjuncţii între trei roluridiferite. Popma de Na* • K* are o activitate unimodală, cele trei tipuri deconsecinţe fiind tot atâtea laturi ale unui proces unitar. Deşi unitare, acestelaturi nu sunt echivalente pentru celula nervoasă, ci ele se ierarhizează pebaza criteriului importanţei. Toate trei laturile condiţionează viaţa neuronuluica element component al sistemului integrator, dar în măsură diferită,primordială fiind, totuşi, latura homeostazicâ întrucât de ea depinde în moddirect metabolismul ca bază a existenţei şi funcţionării celulei. De altfel,activitatea enzimei principale a acestui mecanism - ATP-aza - este dependentăde concentraţiile citoplasmatice ale Na* şi K* şi nu de voltajul membranar saugradientul de Na* Pe de altă parte, însăşi voltajul şi gradientul de Na* sunt, înultimă analiză, două aspecte particulare ale aceleiaşi homeostazii generale acelulei.

53

Page 59: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

2.1.2. Pompa de Ca2*Importanţa ionului Ca2+ în organism este deosebită, el fiind implicat,

după cum vom vedea, în cele mai diverse procese fiziologice. Din acest motivhomeostazia calciului atât la nivel citoplasmatic, cât şi plasmatic şi interstiţial,beneficiază de cele mai prompte şi eficiente mecanisme de întreţinere.

în spaţiul citoplasmatic al neuronului concentraţia ionului Ca2+ trebuiemenţinută la un nivel redus în condiţiile în care din exterior el pătrunde pasivprin canale proprii. Din acest motiv pompa de Ca2+ este un mecanism activde extruzie a acestui ion. Principial, pompa de Ca2*, are aceeaşi schemă defuncţionare cu cea de Na+-K+ (vezi Fig. 19). Adenozintrifosfataza estedependentă de concentraţia internă a Ca2+, activitatea ei fiind intensificată decreşterea acesteia şi invers. Transportorul prezintă situsuri doar pentru calciu.Homeostazia calciului la nivel celular rezultă din armonizarea transportuluiactiv spre exterior, realizat de pompă şi mişcarea pasivă spre interior realizatăla nivelul canalelor specifice atunci când acestea sunt active (deschise). Cum,însă închiderea canalelor este un proces activ, chiar dacă unul indirect activ,homeostazia calciului la nivel celular este controlată nu numai de activitateapompei specifice, ci şi de mecanismul ce asigură închiderea (inactivarea)canalelor proprii.

2.2. Mecanismul de schimb antiport Na*/H\în ultima analiză, celula este, în plan energetic, un "motor cu

hidrogen"! Pentru oricare din activităţile sale consumatoare de energie -sinteze, transport activ, pompe ionice, contracţie, etc. - celula dispune de osingură sursă directă: ATP. Aceasta întrucât prin ruperea enzimatică a uneilegături fosfat din ATP se eliberează o cuantă de energie chimică de valoaremare (legături fosfat macroergice) necesară şi suficientă amorsării proceseloractive din celulă. Toate celelalte substanţe eliberează, într-un mod sau altul,cuante mici de energie (legături microergice), insuficiente activităţii celulei.

Utilizarea energiei eliberată din ATP, conform reacţiei globale:

ATP ATP-aza * ADP + P + E —• proces activ [1]

duce progresiv la epuizarea sursei şi la moartea celulei prin colaps energeticDe aceea ATP-ul trebuie resintetizat printr-un proces invers, consumator deenergie, conform reacţiei:

Resinteza ATP-ului ridică doar problema sursei pentru energia Ev

întrucât adenozindifosfatul (ADP) şi fosfatul (P) sunt reutilizabili, iar enzima54

Page 60: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

(fosforilaza) poate fi sintetizată de celulă. Această sursă este reprezentată desubstanţele organice exogene (luate din mediu sub formă de hrană): proteine,lipide şi glucide care, din acest unghi de privire, nu sunt decât "rezervoare dehidrogen". Prin procese enzimatice complexe acestea ajung la un termenfinal comun - acidul piruvic - a cărui moleculă conţine carbon, oxigen şihidrogen. Sub acţiunea enzimei, numită deh'idrogenază, acidul piruvic pune înlibertate hidrogenul şi un rest molecular conform reacţiei simplificate:

Acid piruvic + CO2 + H [3]

Atomul de hidrogen este activat la forma ionică prin pierdereaelectronului unic ( H "e »H*) şi combinat cu oxigenul venit din interstiţiu(oxigen respirator) şi el activat la rândui lui. Rezultatul oxidării hidrogenului(proces numit ardere) este eliberarea de energie şi formarea unei moleculede apă. Această energie reprezintă însă o cuantă mică, insuficientă ca atarepentru refacerea ATP-ului. De aceea, prin procese complexe, la nivelulmitocondriei se "sumează" mai multe asemenea cuante mici până când sumalor atinge valoarea optimă (E1 cuantă mare) necesară şi suficientă legăriifosfatului de adenozindifosfat (reacţia (2)). întrucât legarea fosfatului deadenozindifosfat este, în fapt, un proces de fosfonlare şi întrucât energianecesară acestui proces se obţine dintr-un proces de oxidare (a hidrogenului)se spune că refacerea adenozintrifosfatuiui (ATP) este rezultatul unei fosforilărioxidative. Pe aceasta se bazează caracterizarea mitocondriei ca"microcentrală energetică" a celulei, la nivelul căreia au loc fosforilări oxida-tive.

Acest excurs în problema energeticii celulare a fost obligatoriu pentrua putea înţelege necesitatea existenţei unui mecanism de scoatere din celulăa ionilor t-T Problema acestei necesităţi este ceva mai complexă decât parela o primă şi succintă analiză. De vreme ce prezenţa mecanismului de extruziea protonului este o necesitate pentru celulă înseamnă că există o cauză caredetermină generarea lui în exces. Pericolul reprezentat de acumularea ionilorH* vizează homeostazia acido-bazică, cu tot cortegiul ei de consecinţe.Acidifierea produsă prin creşterea peste limită a concentraţiei ionilor H+ arduce la inhibarea unor enzime şi la stimularea altora, la accentuareacaracterului bazic al substanţelor amfolite (proteinele) şi schimbarea reactivităţiilor biochimice, la schimbarea gradului de disociere chimică a compuşilor solvaţiîn apa plasmatică etc. Faţă de toate aceste consecinţe negative celula seapără prin antiportul Na7H\ Dar care este motivul pentru care evoluţia nu adus la apariţia unei modalităţi de echilibrare între "producerea" ionilor H* prindehidrogenare enzimatică şi "consumul" acestora prin oxidare ? Este, oare, oimperfecţiune a Naturii ? Credem că nu ! Cel mai probabil, cauza acestuifenomen trebuie căutată prin abordarea problemei dintr-un alt unghi Finalitatea

55

Page 61: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

(fosforilaza) poate fi sintetizată de celulă. Această sursă este reprezentată desubstanţele organice exogene (luate din mediu sub formă de hrană): proteine,lipide şi glucide care, din acest unghi de privire, nu sunt decât "rezervoare dehidrogen". Prin procese enzimatice complexe acestea ajung la un termenfinal comun - acidul piruvic - a cărui moleculă conţine carbon, oxigen şihidrogen. Sub acţiunea enzimei, numită dehidrogenază, acidul piruvic pune Inlibertate hidrogenul şi un rest molecular conform reacţiei simplificate:

Acid piruvic + CO7 + H P]

Atomul de hidrogen este activat la forma ionică prin pierdereaelectronului unic ( H "e »H*) şi combinat cu oxigenul venit din interstiţiu(oxigen respirator) şi el activat la rândul lui. Rezultatul oxidării hidrogenului(proces numit ardere) este eliberarea de energie şi formarea unei moleculede apă. Această energie reprezintă însă o cuantă mică, insuficientă ca atarepentru refacerea ATP-ului. De aceea, prin procese complexe, la nivelulmitocondriei se "sumează" mai multe asemenea cuante mici până când sumalor atinge valoarea optimă (E1 cuantă mare) necesară şi suficientă legăriifosfatului de adenozindifosfat (reacţia (2)). întrucât legarea fosfatului deadenozindifosfat este, în fapt, un proces de fosforilare şi întrucât energianecesară acestui proces se obţine dintr-un proces de oxidare (a hidrogenului)se spune că refacerea adenozintrifosfatuiui (ATP) este rezultatul unei fosforilărioxidative. Pe aceasta se bazează caracterizarea mitocondriei ca"microcentrală energetică" a celulei, la nivelul căreia au loc fosforilări oxida-ţi ve.

Acest excurs în problema energeticii celulare a fost obligatoriu pentrua putea înţelege necesitatea existenţei unui mecanism de scoatere din celulăa ionilor H+ Problema acestei necesităţi este ceva mai complexă decât parela o primă şi succintă analiză. De vreme ce prezenţa mecanismului de extruziea protonului este o necesitate pentru celulă înseamnă că există o cauză caredetermină generarea lui în exces. Pericolul reprezentat de acumularea ionilorH+ vizează homeostazia acido-bazică, cu tot cortegiul ei de consecinţe.Acidifierea produsă prin creşterea peste limită a concentraţiei ionilor H+ arduce la inhibarea unor enzime şi la stimularea altora, la accentuareacaracterului bazic al substanţelor amfolite (proteinele) şi schimbarea reactivităţiilor biochimice, la schimbarea gradului de disociere chimică a compuşilor solvaţiîn apa piasmatică etc. Faţă de toate aceste consecinţe negative celula seapără prin antiportul Na7H\ Dar care este motivul pentru care evoluţia nu adus la apariţia unei modalităţi de echilibrare între "producerea" ionilor H+ prindehidrogenare enzimatică şi "consumul" acestora prin oxidare ? Este, oare, oimperfecţiune a Naturii ? Credem că nu ! Cel mai probabil, cauza acestuifenomen trebuie căutată prin abordarea problemei dintr-un alt unghi. Finalitatea

55

Page 62: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

generării protonului este combinarea lui cu oxigenul respiratorîn scopul obţineriienergiei. Dacă producţia de protoni ar fi mai redusă, atunci s-ar naşte un pericolmult mai mare: acumularea în exces a oxigenului la nivelul celulei (în apacitoplasmei, în endo- şi exomembrane, în carioplasmă etc). Oxigenul aflat înexces sporeşte posibilitatea generării, în diferite moduri, a radicalilor liberi aioxigenului (care au un orbital ocupat de un singur electron). Radicalii liberi aioxigenului sunt extrem de periculoşi pentru sistemul viu întrucât declanşeazăreacţii în lanţ de formare de noi radicali liberi (inclusiv organici) din chiarformaţiunile celulare, ducând la distrugerea completă a acestora într-un inter-val de timp foarte scurt (minute). Astfel, aparenta imperfecţiune a balanţeihidrogen-oxigen, înclinată în favoarea celei dintâi, poate fi considerată omodalitate eficientă de apărare împotriva pericolului reprezentat de apariţiaradicalilor liberi ai oxigenului.

Pentru ca ionii H*1 să poată fi expulzaţi din celulă se foloseşte energiapotenţială reprezentată de gradientul de concentraţie al Na+ (Na+ ext. = 440mM, iar Na* int.= 50 mM) care astfel dinamizează antiportul. Pentru a înţelegeacest mecanism vom compara antiportul cu o roată cu paiete al cărei ax esteparalel cu suprafaţa membranei celulare. Punerea în mişcare a roţii esteposibilă numai prin acţiunea concomitentă şi în sensuri opuse a două forţeasupra paletelor situate diametral simetric (Fig. 25). Forţa principală o reprezintă

Fig. 25Mecanismul antiport NaVH*

gradientul ionilor Na* care tind să intre în celulă, iar cea de-a doua, gradientulionilor H* care tind să iasă din celulă. Prin mobilizarea "roţii cu palete" ionii Na*pătrund în celulă, iar ionii l-T ies la exterior. In extruzia protonului se cheltuieştedirect energia gradientului de concentraţie al Na* şi nu energia metabolică (ATP),motiv pentru care antiportul Na+/H* este un mecanism pasiv. în realitate însă,întrucât gradientul de Na* a fost realizat de pompa de Na*-K* cu consum deATP, antiportul este un mecanism indirect activ (transport activ de ordinul II).

Soarta celor doi ioni transferaţi prin mecanismul antiport este diferită.Ionii Na'pătrunşi în celulă vor fi expulzaţi din nou la exterior de pompa Na*-K*,

1. Protonul este extrem de activ şi de aceea el nu poate exista liberîn soluţii apoase,ci sub formă de ion hidroniu H,O*

56

Page 63: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

generării protonului este combinarea lui cu oxigenul respiratorîn scopul obţineriienergiei. Dacă producţia de protoni ar fi mai redusă, atunci s-ar naşte un pericolmult mai mare: acumularea în exces a oxigenului la nivelul celulei (în apacitoplasmei, în endo- şi exomembrane, în carioplasmă etc). Oxigenul aflat înexces sporeşte posibilitatea generării, în diferite moduri, a radicalilor liberi aioxigenului (care au un orbital ocupat de un singur electron). Radicalii liberi aioxigenului sunt extrem de periculoşi pentru sistemul viu întrucât declanşeazăreacţii în lanţ de formare de noi radicali liberi (inclusiv organici) din chiarformaţiunile celulare, ducând la distrugerea completă a acestora într-un inter-val de timp foarte scurt (minute). Astfel, aparenta imperfecţiune a balanţeihidrogen-oxigen, înclinată în favoarea celei dintâi, poate fi considerată omodalitate eficientă de apărare împotriva pericolului reprezentat de apariţiaradicalilor liberi ai oxigenului.

Pentru ca ionii H*1 să poată fi expulzaţi din celulă se foloseşte energiapotenţială reprezentată de gradientul de concentraţie al Na+ (Na+ ext. = 440mM, iar Na+ int.= 50 mM) care astfel dinamizează antiportul. Pentru a înţelegeacest mecanism vom compara antiportul cu o roată cu paiete al cărei ax esteparalel cu suprafaţa membranei celulare. Punerea în mişcare a roţii esteposibilă numai prin acţiunea concomitentă şi în sensuri opuse a două forţeasupra paletelor situate diametral simetric (Fig. 25). Forţa principală o reprezintă

3 No* Na*

H+H+

Fig. 25Mecanismul antiport Na+/H+

2K*gradientul ionilor Na+ care tind să intre în celulă, iar cea de-a doua, gradientultonilor H* care tind să iasă din celulă. Prin mobilizarea "roţii cu palete" ionii Na+

pătrund în celulă, iar ionii H+ ies la exterior. In extaizia protonului se cheltuieştedirect energia gradientului de concentraţie al Na* şi nu energia metabolică (ATP),motiv pentru care antiportul Na+/H+ este un mecanism pasiv. în realitate însă,întrucât gradientul de Na* a fost realizat de pompa de Na*-K4 cu consum deATP, antiportul este un mecanism indirect activ (transport activ de ordinul II).

Soarta celor doi ioni transferaţi prin mecanismul antiport este diferită.Ionii Na+pătrunşi în celulă vor fi expulzaţi din nou la exterior de pompa Na+-K+,

1. Protonul este extrem de activ şi de aceea el nu poate exista liber în soluţii apoaseci sub formă de ion hidroniu HO*

56

Page 64: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

activată de prezenţa lor în exces faţă de cerinţele homeostazice, iar ionii H*,expulzaţi din celulă, vor rămâne, în cea mai mare parte, ataşaţi electrostaticde faţa externă a membranei (forţa electrostatică ce îi reţine provine atât de lagrupările hidrofile externe ale membranei, cât şi de la electronegativitateainternă a celulei polarizate).

2.3. Sisteme enzimatice la nivelul membranei neuronaleLa nivelul membranei periplasmatice există un bogat echipament

enzimatic cu diverse roluri în metabolismul şi funcţionarea specifică aneuronului. Pe lângă acţiunile individuale asupra anumitor sunstanţe, enzimelemembranale au largi disponibilităţi de interacţiune atât reciprocă, cât şi cuenzimele citoplasmatice, formând un ansamblu catalitic unitar pe întreagacelulă. în cadrul acestuia se pot distinge sisteme enzimatice ca entităţi cataliticelegate de un aspect sau altul al metabolismului sau funcţiilor specificeîndeplinite de neuron.

2.3.1. Sistemul enzimatic energetic (ATP-azeie)Există, după cum am văzut, un sistem enzimatic implicat în asigurarea

energiei la nivelu! membranei aşa cum este sistemul adenozin-trifosfatazelor.Toate aceste enzime sunt unitare atât prin substratul lor comun ATP-ul, cât şiprin rezultatul lor comun - eliberarea de energie. Ceea ce le diversifică, îninteriorul ansamblului unitar, este destinaţia diferită a energiei eliberate dinATP în raport de care activitatea catalitică a fiecărei adenozintrifosfataze estedependentă de un alt parametru citoplasmatic: concentraţia Na* şi a K+,concentraţia Ca2*, a Mg2*, a H* precum şi concentraţiile nutrienţilor (aminoacizi,acizi graşi, monozaharide) sau ale unorcataboliţi cu moleculă mare. Deducemastfel că sistemul ATP-azelor poate fi considerat şi ca un sistem enzimatic deîntreţinere a homeostaziei, toate schimburile celulare active având aceastăfinalitate. Dar mai corectă este considerarea ATP-azelor în sistemul enzimaticenergetic deoarece în membranele multor celule, inclusiv ale celor neuronale(sau în intimitatea lor) există proteine contractile (de tip actomiozinic) carenecesită energie în procesul scurtării (contracţie localizată, slabă cu destinaţiemultiplă).

2.3.2. Sistemul enzimatic de comunicareInterrelaţiile enzimatice la nivelul membranei periplasmatice fac dificilă

departajarea între diversele categorii doar în baza acţiunii lor principale. Astfel,cel puţin o parte din cele ce compun sistemul energetic, aşa cum sunt ATP-azele Na*K* şi Ca2* dependente, participând la realizarea potenţialului electric

57

Page 65: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

de membrană - în baza căruia se asigură excitabilitatea -, pot fi încadrate şi însistemul enzimatic de comunicare. Totuşi, păstrând acelaşi criteriu al acţiuniiprincipale, în acest sistem vom introduce doar acele enzime care catalizeazăprocese implicate direct în counicare, nu şi pe cele ce asigură eliberareaenergiei necesare acestora. Deşi sunt mai multe sisteme de enzime de acesttip ne vom opri, pe scurt, asupra a două dintre ele, a căror importanţă oconsiderăm a fi mai mare. Este vorba de sistemele adenilatciclazei şifosfatidilinozitolkinazei de la nivelul membranei neuronale şi a altor celule im-plicate în comunicare atît prin intermediul neurotransmiţatonlor şi stimulilorelectrici, cât şi al neuromodoulatorilorşi al hormonilor.

2.3.2.1. Sistemul adenilatciclazeiLa polul de intrare al neuronului mesagerii de ordinul I

(neurotransmiţătorii, curentul electric, neuromodulatorii şi hormonii) determinăreglarea, direct sau indirect, a unui important proces enzimatic: fosforilarea şidefosfohlarea anumitor proteine specifice. Acţiunea unor mesageri de ordinulI constă în stimularea fosforilării, iar a altora în stimularea defosforilării, dinjocul cantitativ-calitativ al lor rezultând procesul adecvării acţiunii fiziologice.Secvenţele acestor procese sunt redate sumar în Fig. 26. Legarea mesagerului

— mgl

ADEMLATCICLAZÂ

7ATP

(GTP)

\AMPcl

ICMPcl f- mg IICa**U

j)

PROTEINATKINAZĂ A

PROT. CANAL

PROT. RECEPTOR

PROT. TRANSPORTOR

PROT. ENZIME

• PROTEINA 20K FOSFOPROmiNA ' ACTIVITATEFIZIOLOGICĂ

PR0TE1NF0SFATAZĂ

Fig, 26Sistemuladenilatcicla-zei şiactivitateafiziologică,m g l -mesageri deordinul întâi;mg II-mesageri deordinul aldoilea;NT-neurotrans-miţâtorH - hormon;R-receptor

58

Page 66: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

chimic de receptorul specific, ori acţiunea curentului electric, determinăactivarea adenilatciclazei ca primă şi majoră secvenţă a lanţului de reacţii cevor urma. Sub acţiunea adenilatciclazei ATP-ul este transformat în AMPc

(adenozinmonofosfatul ciclic). Dacă este implicat GTP-ul, va lua naştere GMPC

(guanozinmonofosfatul ciclic). în alte cazuri (sau paralel cu producerea AMPc

şi GMPc) mesagerul de ordinul I determină (şi) eliberarea ionului Ca2+ de lafaţa internă a membranei. AMPc, GMPc şi Ca2+ îndeplinesc rolul de mesageride ordinui II, ei activând una din cele două enzime, fie proteinkinaza A - carecatalizează reacţia de fosforiiare a proteinelor specifice, fie proteinfosfataza -care catalizează defosforilarea acestora -. în unele cazuri mesagerul de ordinulI, aşa cum este insulina, activează direct proteinkinaza fără participareamesagerului de ordinul ii. în neuroni, în general, pare să existe un singur tip deproteinkinaza stimulată de AMPc, un singur tip de proteinkinaza stimulată deGMPc şi mai multe proteinkinaze stimulate de Ca2+. Proteinfosfatazeleneuronale - care catalizează defosforilarea - sunt mai numeroase şi activitatealor este stimulată sau inhibată tot de unul din mesagerii de ordinul II, însă altuldecât cel ce a stimulat proteinkinaza.

Proteinele specifice (masă de 20 000 daltoni) ce pot fi fosforilate deproteinkinazele A dependente de AMPc, GMPc şi Ca2+ sunt foarte diferite şinumeroase (peste 70 la nivelul neuronilor), ceea ce explică marea varietate aefectelor în plan funcţional. Ele potfi proteine-canal, proteine-receptor, proteine-transportor sau proteine-enzime, fiecare categorie cuprinzând mai multe tipuri.Pentru exemplificare, receptorii nicotinici ai acetilcolinei sunt de mai multetipuri (alfa, beta, gama etc.) tocmai întrucât fosforilarea lor, prin care suntactivaţi, este produsă, pentru unii, de proteinkinaza dependentă de AMPc, pentrualţii de cea dependentă de Ca2+ sau GMPc. Fosforilarea unora sau altora dintrereceptori conduce la efecte diferite. în mod similar trebuie gândită şi diversitateacanalelor ionice care, în cele mai multe cazuri, par a fi ele însele şi receptoripentru anumiţi mesageri de ordinul I: acetilcolină, adrenalină, serotonină,dopamină etc. Chiar şi eliberarea neurotransmiţătorilor (sau a altor mesageri)este reglată prin fosforilarea şi desfosforitarea proteinelor specifice care asigurăataşarea veziculelor de faţa internă a membranei butonale. Sunt atât denumeroase implicaţiile fosforilării proteinelor specifice, încât se poate consideracă acest proces mijloceşte cvasitotalitatea activităţilor fiziologice de la nivelulneuronilor, ca o cale finală comună angajată în moduri diferite şi determinândconsecinţe diferite. în aceste modalităţi celula răspunde prin activităţi fiziologicespecifice la acţiunea stimulilor

59

Page 67: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

2.3.2.2. Sistemul fosfatidiiinozitolkinazei.Acest al doilea mare sistem enzimatic cu origine membranară

determină, în ceie din urmă, tot fosforilarea proteinelor specifice, însă alteledecât cele din sistemul adenilatciclazei. Schema sistemului este redată înFig. 27. Numeroase semnale extraceiulare(neurotransmiţători, stimuli electrici,

F05FATIDIUN0ZIT0LK1NAZA

FOSF0PROTE1NA

PROTEJNFOSFATAZA

Fig. 27Sistemul fosfatidiiinozitolkinazei şiactivitatea fiziologică. NT -neurotransmiţător; H - hormon; R - receptor

modulatori şi hormoni) determină activarea enzimei fosfatidilinozitoikinazei caredegradează fosfolipidul (fosforilat) din membrană, degradare în urma căreiarezultă două consecinţe: eliberarea de Ca2+ din stocul membranar şi formareade diadlglicerol. Atât Ca2+, cât şi diacilgiicerolul, dar pe căi şi modalităţi sepa-rate şi paralele, activează o altă categorie de enzime de fosforilare a proteinelorspecifice şi anume, proteinkinazele C. Acestea din urmă vor cataliza reacţiade fosforilare a unui alt tip de proteine specifice decât cele din sistemuladenilatciclazei, cu masa de 40 000 daltoni. Defosforilarea este produsă deproteinfosfataze ce pot fi activate, cel mai probabil, de mesagerii de ordinul IIdin sistemul adenilatciclazei (AMPc, în special). Astfel apare o relaţie antagonicăîntre cele două sisteme enzimatice, deşi, în unele cazuri, ele se pot manifestaca sinergice.

Proteinele substrat asupra cărora acţionează proteinkinazele C suntmai puţin cunoscute la nivelul neuronilor decât cele fosforilate de proteinkinazaA. Multe din proteinele acestea (40 K) par a fi localizate la nivelul membranelorpresinaptice, pe feţele lorcitoplasmatice.

Cele două proteinkinaze - A şi C - declanşează activităţi fiziologicediferite prin fosforilarea unor proteine diferite (20 şi 40 K). Cei mai mulţi neuroni60

Page 68: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

par să deţină proteine-receptor din ambele categorii, activarea unoraantagonizând activarea celorlalte. încât, semnalul extern (mesagerul de ordinulI) care induce sistemul fosfatidilinozitolkinazei promovează, în general, funcţiilecelulare, în timp ce semnalul ce induce sistemul adenilatciclazei leantagonizează. Sunt şi cazuri în care, la unele celule (hepatice, de exemplu),cele două sisteme sunt agoniste, potenţându-se unilateral. Nu poate fi exclusăo cooperare - sinergică sau antagonică - între enzimele de fosforilare:proteinkinazeleA şi C. Independent de modul concret al acţiunilor secvenţialesistemul fosfatidilinozitolkinazei, ca şi cel al adenilatciclazei, asigură elaborarearăspunsului fiziologic specific la acţiunea mesagerilor extracelulari permiţândstabilirea între diversele celule a unor relaţii acţionale şi nu pur informaţionale.

2.4. Sistemul receptor al membranei.între proteinele ataşate feţei externe a membranei, cele cu rol de re-

ceptor sunt deosebit de importante atât pentru existenţa, cât şi pentrufuncţionarea neuronului. Ele sunt, de fapt, glicoproteine şi lipoproteine specialesintetizate în cadrul metabolismului celular şi amplasate în stratul extern almembranei. Porţiunea externă a receptorului prezintă nu numai situsuri de oînaltă specificitate biochimică, ci şi o configuraţie spaţială caracteristică. încât,pentru ca o substanţă activă să se poată lega de receptorul membranar, eatrebuie să aibă nu numai o afinitate chimică, ci şi o configuraţie stericâ adecvatăacestuia (Fig. 28). Tocmai această specificitate stereochimică determinămarea varietate a receptorilor membranari. Membrana neuronală deţine, ca şiaceea a altor celule, trei categorii de receptori: a) pentru neurotransmiţători, b)pentru hormoni şi c) pentru neuromodulatori, fiecare categorie fiind formatădin mai multe variante.

Fig. 28Schema diverselor tipuri sterice dereceptori (R) membranari

Receptorii pentru neurotransmiţători, situaţi la polul de intrare alneuronilor, sunt reprezentaţi, se pare, chiar de porţiunile exteme ale proteinelorcanal sau de formaţiuni ataşate acestora. Consecinţele principale ale legăriineurotransmiţătorului de receptorul specific sunt: a) deschiderea unui anumittip de canale ionice (de Na+, K* sau Ca2+) în cazul neurotransmiţătorilor

61

Page 69: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

excitatori, sau închiderea mai fermă a acestora, în cazul celor inhibitori; b)declanşarea uneia sau a ambelor sisteme enzimatice: al adenilatciclazei sau/şi al fosfatidilinozitolkinazei Varietatea stereochimică a receptorilormembranari este identică cu aceea a mesagerilor chimici, existenţa unuiadintre aceştia fără un receptor adecvat fiind lipsită de sens.

Receptorii pentru hormoni, distribuiţi cvasiuniform pe membranasomei neuronale, sunt organizaţi în mod similar cu precedenţii şi respectăaceleaşi principii interacţionale. Consecinţa principală a legării hormonului dereceptorul specific este eliberarea unui mesager de ordin secund care,influenţând pozitiv sau negativ anumite echipamente enzimatice(proteinkinazele A şi C), determină una sau alta din activităţile fiziologice.

Receptorii pentru neuromodulatori, deşi similari cu precedenţii caorganizare şi principiu interactiv, se deosebesc fundamental de aceştia prinfaptul că, în realitate, ei nu servesc declanşării proceselor fiziologice, ci modulăriiacestora. Uneori această modulare este atât de complexă încât procesul însuşieste proiectat din sfera fiziologicului în aceea a psihologicului. Prin activarealor sub acţiunea substanţelor modulatoare, în general neuropeptide, se asigurăprocese ca memoria, motivaţia, afectivitatea, personalitatea chiar (a se vedeamai sus paragraful despre proteinele-receptor ale membranei neuronului şicel despre neuropeptide).

2.5. Mecanismul de funcţionare a canalului ionic.Această problemă se reduce, de fapt, la mecanismul închiderii şi

deschiderii canalelor de Na" extrapolându-se, apoi şi la celelalte canale Existănumeroase detalii biochimice cu privire la componentele moleculare alecanalelor ionice, dar, în ceea ce priveşte structura lor, modul cum acestecomponente interacţionează asigurând funcţionarea ansamblului, lucrurile suntîncă departe de a fi cunoscute, toate explicaţiile oferite de membranologi fiindbazate pe ipoteze. Faptul că unele din aceste ipoteze conţin elemente străinelogicii biologice se datorează, în mare măsură, abordării pluridisciplinare şi nuinterdisciplinare a acestei probleme situată în domeniul microcosmosuluicelular. Din numeroasele modele explicative vom prezenta doar două: unul,pentru că este mai larg acceptat printre specialişti, celălalt, pentru că este maiaproape de logica fiziologică.

2.5.2. Modelul barierelor (porţilor)Pornind de la constatarea că o schimbare în sens pozitiv a voltajului

membranar iniţiază mişcări transmembranare pasive ale ionilor Na+ (şi K+), s-a admis (1952) că activitatea canalelor este controlată de structuri de "poartă"62

Page 70: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

încărcate electric care îşi modifică poziţia ca răspuns la anumite schimbări încâmpul electric al membranei. Dezvoltările ulterioare ale acestei ipoteze auimpus cu necesitate elaborarea unui model al canalului care să corespundăpostulatelor acesteia.

în lumenul canalului (Fig. 29) ar exista o zonă de selectivitate,reprezentată printr-o "strâmtoare" încărcată electronegativ, care ar admitetrecerea ionilor în funcţie de sarcină (numai cationi) şi de dimensiuni (numaiNa+, în unele canale şi numai K*, în altele, cei doi ioni având dimensiuni diferite),în partea inferioară a canalului se dispun două bariere care asigură funcţionareapropriu-zisă a canalului: una de inactivare şi alta de activare. Schimbările înpoziţiile barierelor sunt determinate de mişcările intramembranare ale unorpurtărohde sarcină, mişcări declanşate de schimbările voltajului membranar.în starea de repaus purtărorii de sarcină intramembranari sunt situaţi în zonainternă a membranei, bariera de inactivare este deschisă, iar cea de activareînchisă. Când voltajul membranar devine mai pozitiv, sub influenţa stimulului,purtătorii de saricnă intramembranari se deplasează spre faţa externă amembranei, generând mici curenţi intramembranari spre exterior şi, ca urmare,se deschide bariera de activare, canalul trece în stare deschisă şi devineaccesibil ionilor Na+ admişi de filtrul de selectivitate. Influxul ionilor Na* princanal generează un curent spre exterior descris de o curbă sigmoidă datorităînchiderii progresive a barierei de inactivare, cea de activare rămânând încontinuare deschisă. în această fază orice altă variaţie în sens pozitiv(depolarizant) a voltajului membranar nu se însoţeşte de un nou flux ionic princana), acesta fiind inactivat Când voltajul membranar se reface (repolarizare),la o anumită valoare a acestuia, purtătorii intramembranari de sarcină sedeplasează spre faţa internă a membranei, generând mici curenţiintramembranari spre interior şi, ca urmare, se deschide bariera de inactivareşi se închide cea de activare, canalul trecând în stare închisă, specifică fazeide repaus.

FILTRU'SELECŢIE

Fig 29 /* ^ BARIERÂ

a" / ACTIVAREModelul barierelor (porţilor) în funcţionarea BARIERĂ 'canalului ionic INACTIVARE

63

Page 71: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

Remarcăm că cele trei stâ.i ale canalului: închisă, deschisă şi inactivăsunt deduse din mişcările ionice de la nivelul canalului. Este considerat înstare deschisă acel canal prin care curge efectiv un curent ionic. Canalelecare nu sunt deschise mişcărilor ionice, dar sunt capabile să se deschidă,sunt numite canale închise. Canalele prin care, deşi nu sunt închise, nu sepetrec mişcări ionice sunt în stare inactivată (de exemplu, un canal de Na+

este deschis de o variaţie în sens depolarizant produsă din exterior şi prin else scurg ioni specifici; dacă depolarizarea se prelungeşte în timp atunci, deşicanalul încă nu s-a închis, tocmai datorită depolarizării menţinute, prin el nu semai scurg ioni, canalul fiind inactivat). Toate canalele trec din starea deschisăîn starea inactivă înainte de a se întoarce la starea închisă.

în funcţie de natura stimulului care determină deschiderea canalelorde Na+ acestea sunt de două categorii: i) voltaj-dependente şi ii) ligand-dependente. Canalele voltaj dependente trecdintr-o stare în alta ca răspunsla variaţiile căderii de potenţial dintre cele două feţe ale membranei neuronului:reducerea acesteia (depolarizare) determină deschiderea, iar creşterea(repolarizarea) - închiderea canalelor de Na+. Cele ligand-dependente trec înstarea deschisă ca urmare a legării unui ligand particular - în mod normal unneurotransmiţător,- şi în starea închisă ca urmare a îndepărtării ligandului.Această modalitate presupune existenţa unor receptori specifici. Deşi celedouă modalităţi - voltaj şi ligand-dependente - nu se exclud reciproc, - celemai multe canale folosesc numai una din acestea.

2.5.2. Modelul ocluzării (Fig. 30).Acest model are ia bază două proprietăţi ale proteinelor: amfifilia şi

capacitatea de a forma complecşi organometalici. Pompa de Na*-K+, în calitate

ÎNCHIS

Fig. 30Modelulocluzării înfuncţionareacanaluluiionic

de mecanism homeostazic, asigură atât încărcarea electrică a membranei -prin raportul de schimb 3 NaV2 K+ -, cât şi energia (potenţială) necesară ejectării

64

Page 72: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

ionilor H+ - prin mecanismul antiport Na7H+ Ionii H+ expulzaţi din celulă rămânla interfaţa membrană - interstiţiu din două motive: sunt atraşi la membrană deelectronegativitatea zonei (dată atât de capetele hidrofile ale fosfolipidelor, cât şide câmpul anionilor organici -A- din citoplasmă) şi respinşi, tot spre membrană,de electropozitivitatea ionilor Na+ cantonaţi în zona interstiţială adiacentă, întrucâtprotonii sunt ejectaţi numai după scoaterea ionilor Na+ şi cu concurenţa acesteia.Capetele externe ale proteinei canal (gura externă a canalului), din cauza densităţiimari a ionilor H+ (pH - acid), vor dobândi un comportament bazic şi, în aceastăstare, vor manifesta o puternică afinitate pentru ionul Ca2+ din exterior, ion metaliccu un pronunţat caracter acid. Ionul Ca2+ poate oferi spre ligandare cu proteineledouă până la şase legături coordinative. Punctele active ale subunităţilor proteiceoferite spre ligandare fiind dispuse pe marginea internă a gurii canalului, legareaionului Ca2+ va duce la ocluzarea acesteia, întocmai ca aşezarea pe ea a unui"capac" Tăria legăturilor dintre Ca2+ şi liganzii proteici, prin care se decidestabilitatea complexului organometalic format, depinde, în primul rând, de tăriacu care se manifestă caracterul bazic al proteinei canal. Cum, însă, caracterulbazic al proteinei este funcţie de densitatea ionilor H+ de la faţa externă amembranei, iar densitatea acestora este determinată de gradientul de Na+ generatde pompă, se poate afirma că nu numai formarea, ci şi stabilitatea complecşilororganometalici formaţi la gura canalului depind de activitatea pompei de Na+-K+.

Dacă închiderea canalului ionic prin ocluzare este condiţionată decaracterul bazic al proteinelor, atunci deschiderea lui va fi posibilă, în primulrând, prin anularea acestui caracter care se poate realiza fie direct prinînlăturarea cauzei care l-a determinat (a ionilor H+), fie indirect prin mascareachimică a punctelor de ligandare (acţiunea unor substanţe active cum suntneurotransmiţătorii). Atât timp cât proteina va avea un caracter neutru sauacid, (pH bazic la exterior) complexarea Ca2+ nu este posibilă, canalul rămânândneocluzat, indiferent dacă prin el se scurg curenţi ionici (canal deschis) saunu (canal aşa-zis inactivat), scurgerea acestora datorându-se exclusivgradienţilor electrochimici şi nu unor restricţii impuse de canalul în sine.

Redăm secvenţial întreaga această procesualitate:

- pompa de Na+-K* generează gradientul de Na* şi asigurăfuncţionarea antiportului Na7H+;

- tapetând faţa externă a membranei ionii H+ determină caracterulbazic al proteinelor;

- ionul Ca2* din exterior se leagă de 2-6 liganzi proteici şi astfelocluzează gura externă a canalului ionic (canal în stare închisă);

- în funcţie de tăria caracterului bazic al proteinei canalul poate fiînchis mai mult sau mai puţin ferm (mai multe stări închise);

65

Page 73: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

- stimulul - electric sau chimic - anulează caracterul bazic a!proteinelor ducând la desfacerea complexului şi degajarea gurii canalului (ca-nal în stare deschisă);

- câtă vreme proteina nu revine la comportamentul ei bazic de oanumită tărie complexarea Ca2+ nu este posibilă, canalul rămânând deschischiar dacă prin el nu mai trec curenţi ionici (canal în stare aşa-zisă inactivă);

- revenirea caracterului bazic la normal asigură refacerea complexuluiorganometalic şi reînchiderea canalului prin ocluzare.

Observăm că, în conformitate cu acest model, canalul ionic nufuncţionează ca un sistem binar, ci el poate avea o stare deschisă şi, practic,o infinitate de stări închise, în funcţie de cât este de stabil complexulorganometalic deci, în funcţie de gradul de fermitate a închiderii. Pe aceastăbază poate fi mai bine înţeleasă acţiunea extrem de nuanţată a diverşilorneuromodulatori, ca şi a altor factori de influenţă. în ceea ce priveşte aşa-zisastare inactivă, definită de absenţa curentului ionic la nivelul unui canal deschis,considerăm că denumirea este nu numai improprie, ci şi derutantă. Există,într-adevăr etape în desfăşurarea potenţialului de acţiune în care printr-un ca-nal încă deschis nu trec curenţi ionici, dar acest fapt nu este datorat vreuneiproprietăţi a canalului, ci gradienţilor electrochimie! care generează fluxurileionice şi a căror valoare s-a anulat tocmai datorită realizării acestor fluxuri.1

2.6. Mecanisme implicate în realizarea secreţiei neuronale.Secreţia este o funcţie comună tuturor neuronilor întrucât ei reprezintă

elemente componente ale unui sistem de integrare în care comunicareainterelementară se face prin mesageri chimici. La apariţia lor în procesul evoluţieineuronii găsesc în organism modalitatea chimică de integrare cu care suntobligaţi nu doar să convieţuiască, ci să şi conlucreze. Efectorii din organism, laacel moment, nu cunoşteau decât limbajul chimic încât, pentru a putea comunicacu ei, neuronii au fost obligaţi să şi-l însuşească şi să îl utilizeze chiar şi înrelaţiile dintre ei. Modalitatea electrică, superioară celei chimice, a rămas săasigure procesele fine şi complexe ale receptării discrete, conducerii rapide,stocării şi prelucrării eficiente ale semnalelor. Modalitatea chimică, rezervatăstrict comunicării la interfeţe (neuron-neuron, neuron-efector), a fost îmbunătăţităatât printr-o largă diversificare moleculară a mesagerilor, cât şi printr-o accentuatăcuantificare a eliberării lor.

Secreţia ca funcţie celulară este destinată întregului. Ca proces,secreţia cuprinde trei faze: a) sinteza produsului; b) stocarea temporară şi c)

1) în cele ce urmează din materialul de faţă ne vom folosi în explicaţii de modelulocluzării.66

Page 74: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

eliberarea. Neurotransmiţătorii, sau mesagerii chimici de comunicare lainterfeţe, sunt sintetizaţi la nivelul ergastoplasmei care este bine dezvoltată înneuroni (corpii Nissl), trădând o productivitate ridicată. Faptul că neuronul arepolul de ieşire a mesagerilor la distanţă mare de locul de sinteză (uneori peste1 m), depozitarea nu se poate face în corpul celular decât parţial, motiv pentrucare dezvoltarea aparatului Golgi nu este pe măsura capacităţii de sinteză,rolul acestuia fiind luat de ansamblul vezicular butonal, dispus chiar la locul deeliberare. Transportul produsului de la, corpul celular la butonul terminal estefacilitat de neurofibrilele axonale în lungul cărora acestea sunt purtate cu oviteză superioară altor modalităţi (difuzia), similar unui transport "pe cablu" lanivelul căruia se utilizează, cel mai probabil, energia electrostatică.Neurofibrilele dispuse în mănunchi în lungul axonului, la nivelul butonului ter-minal se curbează formând o buclă. Eliberarea neurotransmiţătorului dinvezicule se face prin exocitozâ, proces în care rolul membranei este esenţial.

în starea de repaus membrana butonului terminal, având canaleleionice închise, este încărcată electronegativ pe faţa internă. Membranaveziculelor cu neurotransmiţători este şi ea încărcată electronegativ pe faţadinspre citoplasmă. Ca urmare, veziculele vor fi ţinute la distanţă de membranabutonului, prin respingere electrostatică (Fig. 31 A). în momentul depolarizării

Fig. 31Mecanismulexocitozei îneliberareaneurotransmiţătorilor

membranei butonale, faţa citopfasmatică a acesteia devine, pentru scurt timp,electropozitivă şi atrage electrostatic veziculele electronegative (Fig. 31 B).întrucât depolarizarea s-a realizat ca urmare a deschiderii tuturor canalelorionice, pe lângă influxul de Na+ va avea loc şi un influx de Ca2*. Prezenţa aici aionului de Ca2+ determină două consecinţe majore: i) activarea proteinkinazeiC care va produce fosforilarea a două proteine aflate pe feţele citoplasmaticeale membranei butonale (proteina F) respectiv membranei veziculare(sinapsina I) şi ii) ligandarea celor două proteine şi fixarea astfel a veziculei lamembrana presinaptică, permiţând deschiderea spre fantă a veziculei prinreorganizarea fosfofipicfefor membranare (F<g. 31 C şi 0).

în planul funcţiei secretorii neuronii manifestă o mare plasticitate.Majoritatea neuronilor sintetizează şi eliberează un mesager principal şi, în

67

Page 75: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

funcţie de anumite circumstanţe, unul sau mai mulţi produşi secundari, deregulă neuropeptide (chiar şi unii din mesagerii principali sunt de naturăpeptidică). Din acest motiv, clasificarea neuronilor în adrenergici, colinergici,serotoninergici etc este relativă ea vizând doar mesagerul principal.Plasticitatea în planul secreţiei se manifestă mai pregnant prin modificăriperiodice ale sintezei şi eliberării, constituind ritmurile nictemeral, circadian,selenar, sezonier, precum şi modificări corelate cu vârsta individului. în toateaceste modificări sunt implicate relaţiile specifice dintre echipamenteleenzimatice şi dintre mecanismele lor de activare-inactivare. Plasticitateasecretorie se manifestă şi în spaţiu, nu numai în timp, diversele regiuni aleaxului cerebrospinal având un anume specific secretor, astfel încât se poatevorbi de o topografie biochimică a sistemului în ansamblul său.

Neurotransmiţătorii secretaţi şi eliberaţi de neuroni prezintă o marediversitate biochimică. Pe lângă cei "tradiţionali" (acetilcolina, adrenalina,serotonina), au fost identificaţi peste 50 de neurotransmiţători: amine, purine,peptide, aminoacizi. Având capacitatea de a produce mai mulţi mesageri chimici,neuronul poate răspunde la acţiunea stimulilor şi prin schimbarea expresieibiochimice, deci calitativ şi nu numai prin modificarea cantitativă a unui singurneurotransmiţător. Pare a nu fi exclusă posibilitatea ca un neuron (în special dincortexul cerebral) să îşi schimbe neurotransmiţătorul excizatorîn unul inhibitor.

3. Procese electroionice la nivelul membranei neuronale.în starea de repaus a neuronului, prin distribuirea asimetrică cu

consum energetic a ionilor Na+ şi K+, se acumulează o importantă energiepotenţială în forma gradienţilor electrochimici. Acţiunea oricărui excitant constăîn deschiderea canalelor ionice şi, prin aceasta, în actualizarea energieipotenţiale în energie cinetică (difuzională). Prin canalele astfel deschise voravea loc fluxurile ionice în baza gradienţilor chimic şi electric, deci un trans-port de sarcină (curenţi electroionici). în acest mod neuronul trece din stareasa de repaus în stare de activitate electroionică. Prin gravitatea afectăriihomeostaziei intracelulare, ca urmare a acestor fluxuri, trecerea în stare deactivitate a neuronului devine obligatorie, întrucât ştergerea asimetriei dedistribuţie a ionilor de Na+ şi K+ are semnificaţia unui prim pas spre moarteacelulei.

3.1. Geneza şi întreţinerea potenţialului membranar derepaus (fluxurile ionice active).

La nivelul citoplasmei neuronilor substanţele amfolite (proteinele) suntîncărcate electric negativ (anioni) din cauza valorii pH-ului. Ionii pozitivi (cationi)de Na+ şi K+ prezenţi în citoplasmă se cuplează electrostatic cu anionii organici

68

Page 76: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

(A) neutralizându-se reciproc (C*A) (Fig. 32). Anionii organici (A) sunt, însă,mult mai numeroşi.

Fig. 32Geneza şimenţinereapotenţialuluimembranarderepaus A' C

Pompa de Na*-K*, prin stoichiometria ei de schimb de 3 Na* pentru 2K*, elimină o particulă pozitivă (Na*), la fiecare ciclu, lăsând în citoplasmă unanion organic (A). Ionii K+ introduşi în citoplasmă sunt anulaţi electrostatic dealţi anioni organici, astfel încât contribuţia lor este, în această fază, nulă dinpunct de vedere electric. în consecinţă, la faţa externă a membranei seacumulează sarcini pozitive (Na*) iar la faţa internă sarcini negative (A). înacelaşi timp, pompa asigură activitatea antiportului NaVH* şi, implicit, închidereacanalelor prin complexarea Ca2+ la gura lor externă (ocluzare). în aceastăstare membrana are o cădere de potenţial pe cele două feţe de 60-80 mV, faţainternă fiind negativă (A) iar cea externă pozitivă (Na*) (în faţa valorii voltajuluimembranar se trece, întotdeauna, semnul sarcinii aflată în acel moment lainterior: -60; -80 mV). Sarcinile de semn contrar aflate de o parte şi de alta amembranei se atrag reciproc, tinzând să se deplaseze prin membrană. IoniiNa* nu pot traversa membrana spre interior nici la nivelul matricei fosfolipidice,datorită hidrofobicităţii ei, nici la nivelul canalelor de Na*, datorită ocluzării lor(stareînchisă). Anionii organici (A) hidrofiii nu pot nici ei traversa membranaspre exterior nici ia nivelul matricei, din acelaşi motiv, dar nici prin canale,chiar dacă ar fi deschise, ele fiind prea strâmte pentru particule atât de mari.încât membrana are, în această stare, valoarea unui condensator electricîncărcat, feţele hidrofile având valoare de armături, iar zona acizilor graşi dintreele valoare de dielectric.

Valoarea specifică a potenţialului de repaus odată realizată, activitateapompei de Na*-K* nu încetează din cel puţin două motive: a) deschidereaaleatorie a unui număr redus de canale şi b) permanenta funcţionare aantiportului Na*/H*. în orice moment, în oricare punct al membranei, se potîntruni condiţii capabile să determine, direct sau indirect, deschiderea cel puţina unui canal ionic. Influxul de Na* prin puţinele canale deschise aleatoriu şi

69

Page 77: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

prin antiport este, desigur, redus dar permanent şi, din acest motiv, pompa desodiu este obligată la o corectare continuă a concentraţiei interne a acestuiion. Această activitate bazală a pompei, cu mici oscilaţii, dar permanentă, caun "zgomot de fond", trebuie considerată ca având valoarea unui "tonusfuncţional de repaus" prin care se evită consecinţele negative ale intrării ei îninerţie de repaus. Deci, pompa de Na*-K+ îndeplineşte următoarele roluri, a)asigură homeostazia ionică a citoplasmei (mult K+ şi puţin Na+); b) genereazăcondiţii (gradientul de Na+) pentru realizarea schimbului antiport Na7H+; c)determină, indirect, închiderea canalelor ionice prin complexarea Ca2+ la guraexternă a acestora; d) încarcă condensatorul electric membranar prinstoichiometria de schimb 3 Na+/2 K+ şi e) generează energia pontentială pentrurealizarea fluxurilor ionice la nivelul canalelor prin distribuirea asimetrică a ionilorNa* (mult afară şi puţin înăuntru) şi K+ (puţin afară şi mult înăuntru).

3.2. Geneza şi desfăşurarea potenţialului de acţiune(fluxurile ionice pasive)

în timpul fazei de repaus energia potenţială creată de pompă vizeazănumai ionii Na+ şi A" întrucât ionii K+ sunt supuşi acţiunii a două forţe de senscontrar care se anulează reciproc: gradientul chimic orientat spre exterior şigradientul electric, uşor superior valoric celui dintâi, orientat spre interior. Cândcanalele sunt deschise de acţiunea stimulului extern (chimic sau electric),energia potenţială a gradienţilor devine actuală (energie cinetică) şi determinăinfluxul ionilor Na+. în această fază acest influx este singurul eveniment posibildeoarece gradienţii electric şi chimic ai acestuia sunt orientaţi în acelaşi sens,iar efluxul anionilor organici (A-) nu este posibil întrucât dimensiunile lor exceddiametrul canalului.

3.2.1. Deschiderea (activarea) canalului ionicDacă în preajma membranei aflată în repaus este plasat catodul unei

surse (Fig. 33) protonii situaţi pe faţa externă vor fi supuşi acţiunii a două forţede sens contrar: F," câmpul sarcinilor negative de la faţa internă şi F2" câmpulcatodului. Când F2 este mai mare decât F1 ionii H+ migrează la catod şi, înconsecinţă, capetele externe ale proteinei canal pierd caracterul bazic şicomplexul organometalic se desface dagajând gura canalului. Din acest mo-ment mişcarea transmembranară a ionilor devine posibilă, energia potenţialătrecând în energie cinetică.

Dacă în locul câmpului catodic (excitant electric) se acţionează cu osubstanţă chimică adecvată consecinţa finală va fi aceeaşi: deschidereacanalului ionic, numai modalitatea de realizare va fi diferită (chimică şi nu fizică).

70

Page 78: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

Fig. 33Activarea(deschiderea)canalului ionic prinstimul electric. F -forţa electrostatica

. • • i i M H H H ci

prin care ionii Hsunt reţinuţi lasuprafaţa externă amembranei; F2 - forţa OH- OH- OH~ OH~câmpului catodic(intensitatea ^stimulului electric)

Pentru ca o substanţă chimică să fie capabilă să deschidă canalulionic ea trebuie să deţină cel puţin una din următoarele însuşiri: a) să aibăcaracter bazic (OH) suficient de pronunţat pentru a neutraliza ionii H+; b) săpoată masca chimic situsurile de ligandare ale proteinei-canai, fără a se legade ele; c) să aibă forţa chimică necesară şi suficientă de a scoate Ca24 dincomplexul organometalic pentru a se combina cu el; d) să poată substituiCa2* din complexul organometalic pentru a se combina cu proteina-canal (fărăocluzarea canalului); e) să anuleze electronegativitatea citoplasmei la faţainternă a membranei (A). în afara modalităţilor electrică şi chimică ce vizauzonele hidrofile ale membranei (armăturile condensatorului membranar),canalul ionic poate fi deschis şi prin alte modalităţi care vizează zona mijlociehidrofobă a membranei (dielectricul condensatorului membranar). Astfel,substanţele liposolubile (alcoolul, numeroase anestezice, marea majoritate adrogurilor etc.) şi temperatura ridicată măresc fluiditatea fosfolipidelor (texturalor devine afânată) permiţând protonilor să traverseze matricea membranei însensul dictat de electronegativitatea citoplasmei (A-). De asemenea, o forţămecanică ce poate deforma membrana (de regulă a prelungirilor dendritice,dar şi axonice), este în măsură să provoace ruperea legăturilor dintre ionulCa2* şi punctele de ligandare ale proteinelor, eliberând gura externă a canalului.De menţionat că printr-o asemenea modalitate se pot induce modificărifuncţionale şi la nivelul somei neuronilor aflaţi în imediata vecinătate a unorzone traumatizate sau în proximitatea unor tumori.

3.2.2. Numărul critic de canale deschiseşi pragul de detonare a PA

Deschiderea unuia sau a câtorva canale ionice, indiferent prin cemodalitate, produce o modificare locală a potenţialului de repaus, cantonată lalocul acţiunii factorului de influenţă. Aceasta din două motive: a) variaţia însens pozitiv a potenţialului de repaus (scăderea pozitivitaţii la faţa externă

71

Page 79: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

produsă de deschiderea unui număr mic de canale) este prea slabă pentru aputea disloca protonii din preajma canalelor vecine şi b) cantitatea de Na*pătrunsă în celulă printr-un număr redus de canale astfel deschise este suficientde mică pentru a putea fi rapid şi cu uşurinţă expulzată de activitatea bazală apompei. încât, deşi se produce, variaţia potenţialului membranar de repausrămâne un eveniment local, de mică amplitudine şi nepropagabil.

Pentru ca un factor de influenţă cu acţiune de scurtă durată să poatăgenera direct un eveniment electroionic suficient de amplu încât acesta, larândul lui, să fie în măsură să deschidă alte canale în jur, adică să se propage,este necesar ca mărimea influxului de Na* să fie superioară capacităţii pompeide a o corecta. Cum mărimea influxului de Na* printr-un singur canal este, încondiţii determinate, o constantă, se poate deduce că, pentru a produce uneveniment capabil să se propage în jur este necesar ca excitantul să deschidăun anumit număr de canale ionice. Acesta este numărul critic sau numărulminim de canale prin care influxul de Na+ depăşeşte capacitatea momentanăa pompei şi generează potenţialul de acţiune. Se înţelege că, dacă deschidereaunui număr mai mic de canale generează doar un efect local, incapabil deinfluenţare a zonelor din jur, deci, incapabil de propagare, deschiderea unuinumăr mai mare de canale decât cel critic nu va putea genera nici altceva,nici ceva în plus decât un potenţial de acţiune. Aceasta este baza explicativă alegii "tot sau nimic".

Numărul critic de canale care asigură iniţierea sau detonarea (firinglevel) potenţialului de acţiune nu reprezintă o constantă neuronală. Pentruoricare neuron valoarea numărului critic de canale este o variabilă în funcţie,în primul rând, de intensitatea activităţii pompei de Na+-K+ la momentul acţiuniistimulului. Dacă un stimul de o anumită intensitate acţionează asupramembranei la un moment când viteza pompei este redusă, atunci numărulcritic de canale va fi mai mic comparativ cu situaţia în care acelaşi stimulsurprinde pompa la un nivel mai ridicat de activitate.

Altfel spus, pentru a deschide numărul critic de canale când pompaeste în activitate bazală este suficient un stimul de intensitate redusă, iar cândpompa este la un nivel ridicat de activitate stimulul trebuie să aibă o intensitatesporită întrucât urmează ca el să deschidă un număr critic de canale maimare. Dacă stimulul este aplicat la început cu intensitate redusă şi aceastacreşte progresiv într-un interval de timp suficient de lung pentru a permitepompei să-şi sporească corespunzător viteza, atunci valoarea numărului criticde canale va creşte progresiv. De aceea este necesar ca intensitatea stimululuisă fie dată integral de la început, adică stimulul să fie aplicat cu bruscheţe. Seestimează că, pentru o membrană neuronală cu un potenţial de repaus deaproximativ - 80 mV, numărul critic de canale deschise trebuie să asigure un

72

Page 80: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

influx de Na+ care să determine o reducere a potenţialului de repaus cuaproximativ 15 mV, ceea ce însemnează că la - 65 mV (80-15=65 mV) sesituează pragul de detonare a potenţialului de acţiune. Desigur, dacă potenţialuide repaus al neuronului este de - 75 mV atunci variaţia de sens pozitiv, capabilăsă atingă pragul de detonare (firing level) va fi de aproximativ 10 mV. Toateacestea explică marea variabilitate a răspunsului neuronului la acţiunea unuistimul de aceeaşi intensitate. La acest punct al discuţiei nu putem rezistatentaţiei de a observa că în baza modelului barierelor care explică funcţionareacanalelor ionice nu se poate oferi un fundament raţional înţelegerii acestorfenomene, în aparenţă complicate dar, în realitate, foarte simple şi logice dacăsunt abordate de pe poziţiile modelului ocluzării canalelor.

3.2.2.1. Excitabilitatea neuronului.Este de remarcat, de la început, că excitabilitatea nu trebuie considerată

ca o însuşire propriu-zisă a neuronului, ci ca o stare a acestuia, variabilă în timptocmai întrucât este determinată de cauze multiple. în fapt, excitabilitatea este omăsură a vulnerabilităţii canalelor ionice închise ia impactul cu stimulii externi,sub acţiunea cărora acestea urmează a fi deschise. După cum se cunoaşte,canalele ionice au o singură stare deschisă şi mai multe stări închise, acesteafiind date de gradele de fermitate a închiderii, deci în ultimă instanţă, de nivelulstabilităţii complexului organometalic de la gura canalului (tăria legăturii coordi-native dintre ionul Ca2* şi proteinele canal). Cu cât stabilitatea complexului estemai mică, cu atât mai mare va fi excitabilitatea deoarece, pentru deschidereaunui asemenea canal, este suficient un stimul de intensitate mică. în acelaşitimp, însă, excitabilitatea neuronului nu este o măsură a vulnerabilităţii unui singurcanal ionic, ci a unui anumit număr critic de canale prin care influxul de Na+

depăşeşte capacitatea momentană a pompei de a-i expulza. Din toate acesteadeducem determinările multiple ale stării de excitabilitate (vulnerabilitate) aneuronului: a) cantitatea de Ca2* din mediul pericelular, disponibilă pentru ocluzare;b) densitatea canalelor ionice (numărul lor pe unitatea de suprafaţă membrană);c) densitatea ionilor H+ (valoarea pH-ului) la faţa externă a membranei; d) valoareavitezei de lucru a pompei de Na+-K* la momentul considerat; e) nivelulmetabolismului energetic (sinteza de ATP) al neuronului la momentul considerat;f) prezenţa anumitor factori de influenţă externi, fizici (temperatură, câmp elec-tric) sau chimici (neuromodulatori, hormoni, substanţe liposolubile, ioni de K*etc.) şi g) nivelul stării de excitabilitate (vulnerabilitate) a neuronilor (sau altorcelule) vecini.

Se constată că între factorii de care depinde excitabilitatea nu esteinclusă valoarea potenţialului electric de repaus al membranei în ciuda faptuluică o asemenea dependenţă este nu numai afirmată, ci şi dovedită experimen-

73

Page 81: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

tal în multe circumstanţe. în fapt, este vorba doar de o aparenţă generată deîmprejurarea că atât la baza excitabilităţii, cât şi a stării electrice de repaus seaflă acelaşi mecanism: pompa de Na'-K*. Realizând distribuţia asimetrică asodiului de o parte şi de alta a membranei (asimetrie chimică), pompagenerează condiţia energetică pentru ejectarea protonilor şi, prin aceasta,pentru închiderea canalelor cu un anumit grad de fermitate, cu o anumităvulnerabilitate faţă de stimul. Este de remarcat faptul că generarea acesteicondiţii energetice este datorată exclusiv realizării gradientului de sodiu orientatspre interior, independent de faptul că extruzia sodiului se realizează sau nuîn schimbul introducerii în celulă a potasiului, ori că acest schimb se face cu ostoichiometrie de 3/2, care este electrogenă, sau de 1/1, care esteelectroneutră. în acelaşi timp, însă, funcţionarea pompei cu stoichiometria de3 Na72 K* generează şi o distribuţie asimetrică a sarcinilor electrice, pe lângăasimetria chimică, graţie prezenţei anionilor organici care nu pot părăsicitoplasmă. Dacă pompa determină excitabilitatea prin realizarea asimetrieichimice, tot ea determină şi valoarea potenţialului de repaus dar prin realizareaasimetriei electrice. încât, o activitate mai intensă a pompei de Na+-K+ va ducenu numai la o creştere a stabilităţii complecşilor organometalici ai Ca2* la guraexternă a canalelor ionice - deci la o excitabilitate (vulnerabilitate) mai redusă-, ci şi la o accentuare a asimetriei electrice - deci la un potenţial de repausmai ridicat. Că, într-adevăr, starea electrică nu condiţionează direct starea deexcitabilitate, ele fiind doar stări paralele, reunite printr-un mecanism comun,se poate deduce din analiza unor situaţii reale în care valoarea excitabilităţiieste diferită deşi valoarea potenţialului membranar de repaus este aceeaşi: i)doi neuroni având acelaşi potenţial de repaus (• 80 mV) pot avea excitabilităţidiferite întrucât densitatea canalelor ionice este diferită; ii) în timpul unui potenţialde acţiune membrana unui neuron are, în două momente distincte (Fig. 34 aşi b), aceeaşi valoare a potenţialului de repaus, dar excitabilităţi diferite.

Fig. 34Independenţa excitabilităţii faţă de valoareapotenţialului membranar. în momentele a şib potenţialul electric are aceeaşi valoare,dar excitabilitatea este diferită

74

Page 82: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

3.2.3. Fluxurile ionice pasive sau desfăşurareapotenţialului de acţiune

Odată cu deschiderea canalelor, cel puţin la valoarea numărului lorcritic, energia potenţială a gradienţilor trece în energia cinetică mobilizând ioniiNa4 şi K+ în sensul echilibrării termodinamice a fazelor lichide aflate de o parteşi de alta a membranei. Prin activitatea sa pompa de Na+-K+ generează, înrealitate, o dublă forţă: una reprezentată de gradienţii chimici (de concentraţie)- datorată sensului de transport: sodiu spre exterior, potasiu spre interior şialta de gradienţii electrici - datorată stoichiometriei transportului: 3 Na+ pentru2 K+. Considerate pentru fiecare ion în parte forţele celor doi gradienti nu ausensuri identice. Pentru Na* gradientul de concentraţie este orientat spre inte-rior, întrucât concentraţia lui este mai mare în faza interstiţială, ca şi cel elec-tric, întrucât faza citoplasmaticâ este electronegativă. Pentru K* gradientulchimic este orientat spre exterior, concentraţia lui fiind mai mare în fazacitoplasmaticâ, iar cel electric spre interior întrucât el este reţinut de sarcinileelectronegative aflate la acest nivel (A). încât, după deschiderea canalelor,următorul eveniment va fi influxul ionilor Na+, dar nu din cauza uneipermeabilităţi mai mari a membranei.

Deschiderea numărului critic de canale nu se face instantaneu, ci cuun anume consum de timp deoarece canalele se deschid în salvă, unul dupăaltul, până se atinge numărul critic. Aceasta este faza de prepotenţial (Fig. 36PP) care apare la stimuli cu intensitate optimă.

Cu cât intensitatea stimulului va fi mai mare, cu atât durata salvei(prepotenţială) va fi mai scurtă, existând o valoare a stimulului dincolo de caredeschiderea lor este concomitentă, prepotenţialul dispărând.

3.2.3.1. Influxul pasiv al ionilor Na*Influxul ionilor Na+ se realizează cu viteză mare datorită sumarii forţelor

celor doi gradienti care acţionează în acelaşi sens. Purtând sarcini pozitive spreinterior, căderea de potenţial pe cele două feţe ale membranei scade rapid pânăla zero (Fig. 35 A-B), când în interior numărul sarcinilor pozitive este egal cu celal sarcinilor negative -, apoi se inversează crescând în sens pozitiv până laaproximativ + 20 mV (Fig. 35 C), când în interior numărul sarcinilor pozitiveexcede pe cel al sarcinilor negative. Aceasta este faza ascendentă a potenţialuluide acţiune sau faza de depolarizare. în momentul terminării ei (Fig. 35 C), cădereade potenţial pe cele două feţe ale membranei este de numai 20 mV (întrucâtacum fa faţa internă sunt sarcini pozitive, în faţa valorii potenţialului se trecesemnul acestora: + 20 mV), exteriorul fiind negativ datorită prezenţei aici a ionilorCI" (proveniţi din disocierea clorurilor, în special a NaCI şi KCI).

75

Page 83: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

•t

Fig. 35Trei faze electrice succesive (A,B, C) ale influxului pasiv de Na+prin canalul deschis (D)

Mărimea influxului ionilor Na*, deci amplitudinea potenţialului de acţiune,nu are nici o legătură cu intensitatea stimulului, acţiunea acestuia reducându-se la deschiderea canalelor ionice. Dacă intensitatea, durata şi bruscheţeastimulului sunt în măsură să determine deschiderea numărului critic de canale,atunci va fi generat un PA. Aceasta este valoarea-prag a stimulului. Sub aceastăvaloare (subliminală) stimulul va deschide un număr subcritic de canale şi vapermite un influx redus de Na*, uşor de corectat prin activitatea bazală a pompei.Când stimulul are valori supraliminale numărul de canale deschise va fi supe-rior numărului critic, dar mărimea influxului de Na* va rămâne aceeaşi deoareceel se realizează în baza gradientilor chimic şi electric determinaţi de activitateaanterioară a pompei şi corelaţi valoric întrucât sodiul, considerat ca particulăchimică, este în acelaşi timp şi purtător de sarcină electrică. Astfel, deschidereacel puţin a numărului critic de canale la un potenţial de repaus de -90 mV vagenera un influx de Na* superior deschiderii aceluiaşi număr de canale la unpotenţial de repaus de numai -80 mV. Deci amplitudinea PA este determinatăde valoarea PR şi nu de valoarea stimulului. Faptul că la -90 mV canalele suntmai ferm închise decât la -80 mV şi că pentru deschiderea lor este necesarăo valoare sporită a stimulului, poate conduce cu uşurinţă la concluzia greşităcă amplitudinea PA ar depinde de valoarea stimulului.

3.2.3.2. Efluxul pasiv al ionilor K*Ca urmare a negativării fazei externe gradientul electric al ionilor K*

se inversează faţă de starea de repaus, încât el are acum acelaşi sens cu

76

Page 84: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

gradientul chimic cu care sumându-se constituie o forţă capabilă să deter-mine efluxul acestui ion. Efluxul ionilor K+ se realizează cu viteză mai micădecât influxul ionilor Na+, deoarece ambii gradienţi au valori inferioare: celchimic - pentru că pompa scoate la exterior 3 ioni Na+ şi aduce la interiornumai 2 ioni K+, iar cel electric - pentru că valoarea căderii de potenţial lamembrană este acum de numai 20 mV faţă de 80 mV cât corespundea influxuluide Na* Din acest motiv faza descendentă este mai lentă. Ca urmare a efluxuluiionilor K* potenţialul membranar scade de la +20 mV la zero şi apoi creşte însens negativ până la aproximativ -60 mV (Fig. 36 A, B, C), moment în care

mV*20 X0

-65 y-S0+ ---/

— t - -1 1-

90mV

oSTIMUL

Fig. 36Două faze electrice succesive (A,B) ale efluxului pasiv de K* (D) şifaza electrochimică activă derepolarizare (C) a membranei

forţa celor doi gradienţi devine nulă. Aceasta este repolarizarea electrică pasivăa membranei ca primă parte a fazei descendente a potenţialului de acţiune.Deşi din punct de vedere electric acest moment este apropiat de starea derepaus, din punct de vedere chimic distribuţia celor doi ioni este foarte departede aceasta fiind mult Na+ la interior şi mult K+ la exterior. Anomalia de distribuţiea celor doi ioni, care atinge maximul în acest moment, va fi corectată prinintervenţia pompei de Na+-K+, în calitatea ei de mecanism homeostazie.Anomalia de distribuţie a început să se producă încă în prima parte a fazeiascendente când influxul ionilor Na* a dus la creşterea concentraţiei sale in-terne, dincolo de limita admisă de homeostazie. Or, tocmai această creşterea Na+ intern reprezintă factorul principal de stimulare a ATP-azei specifice,adică a activării pompei de Na*-K* în calitatea ei de mecanism de refacere şiîntreţinere a homeostaziei ionice. Cum, însă, trecerea pompei la o vitezăsuperioară de activitate, corespunzătoare noilor condiţii, se face cu un anumeconsum de timp, datorită inerţiei metabolice, efectele ei specifice se vor face

77

Page 85: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

simţite abia din momentul în care mişcăiile pasive ale celor doi ioni prin canaleleîncă deschise vor fi terminate (epuizarea gradienţilor). Pe tot acest interval detimp pompa a activat "în gol" deoarece mişcarea activă a ionilor într-un sensera anulată de mişcarea lor pasivă în sens opus prin canalele deschise, darnu a activat în zadar, întrucât tocmai acest interval i-a fost necesar şi suficientpentru a atinge noul regim de viteză. Din acest moment (- 60 mV) şi până laatingerea vechii valori a potenţialului de repaus (- 80 mV) se derulează ceade-a doua parte a fazei descendente a potenţialului de acţiune numitărepolarizare electrică activă, asociată cu o distribuţie normală a celor doi ioni:mult Na+ la exterior şi mult K+ la interior Abia din acest moment, datorită creşteriiprogresive a gradientuiui Na+ orientat spre interior, devine posibilă ejectareaprotonilor la faţa externă a membranei prin antiportul Na+/H+ şi, ca urmare,realizarea condiţiilor pentru reînchiderea progresivă a canalelor ionice prinocluzare sterică cu Ca2+.

4. Pompa de Na+-K* mecanism homeostazic cu autoreglajPompa de Na+K+ este un mecanism cu autoreglaj întrucât nivelul de

activare a ATP-azei specifice este dependent tocmai de concentraţiilecitoplasmatice ale ionilor transportaţi: creşterea Na+ sau/şi reducerea K+

stimulează activitatea enzimei, modificările de sens invers inhibând-o. Cumîn timpul fazei de repolarizare electrică activă pompa reduce progresivconcentraţia citoplasmatică a Na+ şi o sporeşte pe cea a K\ ea îşiautodetermină în acest mod reducerea propriei activităţi şi, prin aceasta, atransportului ionic. Inerţia metabolică se manifestă însă şi în acest caz şi, caurmare, activitatea pompei nu se opreşte brusc în momentul atingerii valorilorde repaus ale homeostaziei iono-electrice (la -80 mV), ci ea continuă în timp -desigur cu o viteză ce scade progresiv - ducând potenţialul de repaus la valorimai negative (aprox. - 90 mV) (Fig. 21 C). Prin deschiderea aleatorie a canalelorionice, pe fondul unei activităţi reduse a pompei, potenţialul revine încet lavaloarea normală. Menţinerea quasiconstantă a acesteia, cu mici oscilaţii lo-cale, este expresia echilibrării valorice dintre mărimea influxului pasiv al Na+,datorat deschiderii spontane a unor canale şi aceea a efluxului activ al Na+,datorat activităţii bazate, de fond a pompei ionice. Când canalele sunt deschisesub acţiunea stimulului adecvat şi începe influxul de Na+, tocmai creştereaconcentraţiei sale constituie factorul care produce activarea ATP-azei şi trecereapompajului la un nou regim de viteză de lucru

5. Propagarea potenţialului de acţiuneSă considerăm un fragment de membrană neuronală cu geometrie

plană, încărcată la valoarea potenţialului de repaus (-80 mV), asupra căreia a78

Page 86: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

acţionat un stimul de valoare suficientă pentru a deschide cel puţin numărulcnticde canale (Fig. 37). în momentul terminării fazei ascendente a potenţialului

80 *20-90 -80 -SO*D -80

Fig. 37• iy. or

Trei faze succesive (A, B, C) ale depolarizârii pe o porţiune plană de membrană şivalorile corespunzătoare ale potenţialelor membranare (a, b, c)

de acţiune (Fig. 37 A), determinată de influxul ionilor Na\ porţiunea membraneiafectată de stimul va fi electronegativă la faţa externă (datorată prezenţei ionilorCI) şi electropozitivă la faţa internă (datorată excesului ionilor Na*) (+ 20 mV)invers decât porţiunile învecinate, aflate încă în stare de repaus (- 80 mV)Purtătorii de sarcină aflaţi pe cele două feţe ale membranei sunt: în zonadepolanzată ionii CI la exterior şi ionii Na* la interior, iar în zonele vecine aflatela potenţialul de repaus, ionii Na+ şi H+ la faţa externă şi ionii A (anionii organici)la faţa internă. Deşi sarcinile de semn contrar se atrag reciproc cu forţe egale,electromigrarea purtătorilor de sarcină este strict determinată de mobilitatealor în soluţii apoase. Dintre toţi purtătorii de sarcină cea mai mare mobilitate oau ionii H* care pot transla dintr-un nod în altul în cadrul reţelei formată demoleculele apei, dând d viteză globală apreciabilă, deşi fiecare ion H* sedeplasează doar între două noduri vecine. Ca urmare ionii H+ sunt singurii înmăsură să se deplaseze în câmpul sarcinilor negative. Atraşi deelectronegativitatea zonei depolarizate (ionii CI) ionii H+ vor migra din zonelevecine acesteia, determinând aici deschiderea altor canale ionice (Fig. 37 A).

Distanţa maximă de la care pot fi atraşi protonii este dependentă decăderea de potenţial dintre zona negativă şi cea pozitivă, deci de amplitudineapotenţialului de acţiune (de depolarizare).

Dacă prin depolarizarea iniţială provocată de stimul (Fig. 37 A) ianaştere, la faţa externă a membranei, o zonă electronegativă centrală,înconjurată de una electropozitivă, după realizarea primului pas al propagării

79

Page 87: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

(Fig. 37 B), ca urmare a repolarizării zonei iniţiale, ia naştere o zonăelectronegativă circulară mărginită de ambele părţi de zone electropozitive.Deşi electronegativitatea acestei zone va exercita o forţă de atracţie egalăasupra sarcinilor pozitive aflate de ambele părţi, totuşi, propagarea se va pro-duce numai într-un sens (centrifugal). Explicaţia constă în faptul că, deşi ambelesunt electropozitive, cele două zone nu au aceleaşi valori ale potenţialului derepaus: zona frontală (periferică) are potenţialul la valoarea de repaus (- 80mV), iar cea posterioară (centrală) la o valoare mai negativă(- 90 mV, vezi Fig.36 C), determinată de inerţia metabolică a pompei care nu se poate opri bruscla atingerea stării iniţiale. Desigur, dacă din diverse motive (acţiunea unormedicamente, droguri sau în anumite neuropatii), activitatea pompei estedeficitară sau dacă nu toate valenţele ei funcţionale devin actuale, atuncipotenţialul zonei posterioare devine egal sau inferior celui din zona frontală şipropagarea se realizează şi în sens retrograd ducând la consecinţe deosebitde grave în planul integrării neuronale. Procesul continuă afectând radiar zonelemai îndepărtate.

Din cele de până aici rezultă o concluzie deosebit de importantă, şianune, că propagarea potenţialului de acţiune este un fenomen bazat peprocese de electromigrare ce au loc exclusiv la faţa externă a membranei.Aceasta deoarece: a) mecanismul biochimic (complexarea organometalică aCa2+) care controlează accesul prin canal este situat la gura externă aacestuia; b) ionii H+, care determină nu numai închiderea canalului, ci şi gradulei de fermitate, sunt cantonaţi la faţa externă a membranei şi iii) tot la aceastăfaţă, sub acţiunea stimulului, ia naştere forţa (electronegativitatea) capabilă sădisloce din zonele învecinate purtătorii de sarcină (ionii H+) cu cea mai maremobilitate în soluţii apoase. Cu toate că şi la faţa internă a membraneidepolarizate se creează o situaţie similară, zona electropozitivă fiindînconjuurată de o zonă electronegativă (Fig. 37 a), între ele exercitându-seforţe de atracţie electrostatică de aceleaşi valori ca şi la exterior, cu toateacestea, aici nu au loc mişcări ale sarcinilor electrice întrucât particulelepurtătoare (Na+ şi A) au o mobilitate în soluţie aproape nulă comparativ cuaceea a ionului H+.

în ceea ce priveşte propagarea pe soma neuronului sau pe prelungirilesale, mielinizate sau nu, deosebirile nu sunt de esenţă, ea realizându-se înbaza aceleiaşi legităţi, ci doar de nuanţă, ele fiind determinate de geometriasuprafeţelor, de distanţele reale dintre zonele electronegative şi electropozitivede la suprafaţa externă a membranei şi de valoarea reală a amplitudiniipotenţialului de acţiune.

80

Page 88: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

5.1. Viteza de propagare a potenţialului de acţiuneIn exemplul de mai sus (Fig. 37) propagarea se realiza prin deplasarea

din aproape in aproape a ionilor H- de pe suprafaţa membranei aflată în repausspre cea aflată in acţiune. In consecinţă viteza propagării potenţialului de acţiunemai mica decât viteza de electromigrare a ionilor H+ deoarece se adaugă ş'itimpul necesar deschiderii canalelor şi realizării influxului Na*, este redusă(sub 30 m/sec). Pe o suprafaţă membranară liberă, fără mielinâ viteza depropagare a PA creşte odată cu creşterea electronegativităţii zoneidepolarizate, deci paralel cu creşterea valorii amplitudinii PA iniţial (la rândulei, aflata in raport de directă proporţionalitate cu valoarea potenţialului de repausde la care se porneşte). Dacă ne referim strict la prelungirile neuronalenem.elin.zate, datorită geometriei lor (cilindru), viteza de propagare poate creşteodată cu creşterea diametrului acestora deoarece cantitatea totală de sarcinănegativa pe aceeaşi lungime a porţiunii depolarizate va fi mai mare (Fig 38)

- ,'.r=./ +-Fig. 38 fT;

+ +- + 4-> t v

Viteza de propagare creşte odată cu A V ^ t V A ^ i V ! * ! ^

cantitatea totală de sarcină peaceeaşi lungime I a fibrei

F-T-T+

Pentru a satisface nevoile concrete ale unei existenţe complexe încare viaţa este condiţionată şi de rapiditatea circulaţiei informaţiei şi comenziiin circuitele de integrare, evoluţia a selectat o modalitate de propagare multmai eficientă sub acest aspect, anume propagarea saltatorie.

Porţiuni bine delimitate ale prelungirilor sunt izolate electroionic dehchidul interstiţial, lăsând între ele mici porţiuni de membrană, axonală saudendntica, in contact nemijlocit cu acesta. Nemaiavând nici un rol funcţionalcanalele ionice de pe porţiunile acoperite cu "izolator" dispar, rămânând doarîn porţiunile neizolate. Izolarea axonului sau dendritei se realizează prinînfăşurarea repetată a membranei celulei gliale (Schwann sau oligodendroglie)in jurul prelungirii formând un înveliş izolator (mielina). întreruperile acesteiaunde membrana prelungirii rămâne în contact cu lichidul electroionicextracelular, formează nodurile Ranvier. Depolarizarea unui nod(electronegativarea externă) va determina electromigrarea ionilor H* de lanodunle vecine, deschiderea canalelor ionice ale acestor porţiuni membranareşi generarea, in consecinţă, a unui potenţial de acţiune. Prin salturi de la un

81

Page 89: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

nod la altul potenţialul de acţiune se poate propaga cu viteze de patru-şase orimai mari (120-180/ms) decât pe porţiunile neacoperite de izolator (Fig. 39).Desigur, şi în acest caz, creşterea diametrului fibrei propriu-zise (diametrulaxonului sau dendritei, fără a include şi învelişul mielinic) va determina o sporirecorespunzătoare a vitezei de propagare.

Fig. 39Propagareasaltatorie

6. Mecanismul transmisiei sinaptice(comunicarea la interfaţă)

La nivelul butonului terminal al axonului, reprezentând polul de ieşireal neuronului, se găsesc vezicule pline cu substanţă neurotransmiţătoare.întrucât eliberarea acesteia în spaţiul sinaptic implică reorganizarea fosfolipidelordin membrana veziculei şi cea a butonului, pe feţele citoplasmatice aleacestora se găsesc proteine speciale (proteina F şi sinapsina I) care, princomplexare cu ionii Ca2+, asigură contactul strâns (mai puternic decât atracţiaelectrostatică) pe durata necesară reaşezării fosfolipidelor într-un bistrat cese continuă între cele două membrane (vezi Fig. 31 C şi D). Deschidereaveziculei spre faţa sinaptică este asigurată de reorganizarea fosfolipidelor dincele două membrane venite în contact.

Cantitatea de neurotransmiţător eliberată prin exocitoză va fidependentă de durata totală a depolarizării membranei butonului terminal. Dupătravesarea fantei sinaptice, neurotransmiţătorul ajunge la faţa externă amembranei postsinaptice (dendritică, somatică sau axonală pentru sinapseleneuro-neurale, respectiv la membrana formaţiunii efectoare pentru sinapseleneuro-motorii şi neuro-secretorii) unde intră în contact şi interacţionează cuproteina-receptor adecvată. Ca urmare a legării neurotransmiţătorului deproteina-receptor a formaţiunii postsinaptice, la nivelul acesteia apar consecinţefinale ce depind de tipul sinapsei şi de specificul funcţional al efectorului:depolarizarea (sinapsa neuro-neurală excitatoare) sau hiperpolarizarea(sinapse neuro-neurale inhibitorii), declanşarea contracţiei (sinapseneuromotorii) sau eliberarea unor produşi de sinteză (sinapse neurosecretorii).

82

Page 90: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

7. Uzura şi moartea neuronilorSolicitarea funcţională a neuronilor este apreciabilă, ei fiind implicaţi

în procese permanente de integrare. Cu toate acestea neuronii uzaţi nu pot fiînlocuiţi prin diviziune Pierderea capacităţii de a se divide este un tribut plătitde neuron înaltei sale specializări funcţionale. Diviziunea este un proces grava cărui desfăşurare impune întreruperea oricărei alte activităţi. Or, un asemenearepaus funcţional, necesar multiplicării, neuronul nu şi-l poate îngădui.Contradicţia ce apare între uzura relativ rapidă şi incapacitatea neuronului dea se reînnoi prin diviziune este rezolvată prin accentuarea turnover-uluicomponentelor celulare. Toate organitele celulare sunt supuse unui procesde reînnoire care se desfăşoară tot timpul: macromoleculele ce le compunsunt înlocuite cu altele noi, cele vechi fiind distruse prin catabolizare. încât,reînnoirea în forma unui proces continuu - turnover-ul - aduce avantajul păstrăriipe acelaşi palier valoric şi pentru vreme îndelungată â capacităţii funcţionale aneuronului, în timp ce reînnoirea în forma unui proces discontinuu - diviziunea-, pe lângă dezavantajul întreruperii periodice a activităţii specifice, ar fi generatşi dezavantajul unor permanente oscilaţii valorice ale capacităţii funcţionaledeterminate de uzura progresivă în intervalul dintre două diviziuni succesive.în acest mod neuronul este menţinut pentru multă vreme la aproximativ aceeaşi"vârstă" nu numai funcţional, ci şi anatomic, "urmele" uzurii sale în timp fiindmereu "şterse" de procesul reînnoirii permanente. Acesta considerăm a fimotivul principal al renunţării la diviziune în cazul neuronului.

La nivelul sistemului viu, însă, "vârsta" nu este o simplă şi pasivătrecere prin timpul fizic, ci ea îşi află adevărata măsură în numărul de ciclurimetabolice realizate efectiv. Sistemul viu nu este, deci, programat genetic să"existe" un anumit interval de timp, ci să "realizeze" un anumit număr de reacţiibiochimice în cadrul metabolismului. Ca urmare şi neuronul, tocmai întrucâtse reînnoieşte permanent, se va apropia implacabil de momentul epuizăriinumărului maxim de cicluri biochimice, dat prin programul său genetic, sfârşindprin moarte. Independent de locul în care sunt situaţi - scoarţă, trunchi, ganglioni-neuronii mor odată cu epuizarea programului genetic, locul lor fiind ocupat, însens pur anatomic, de celulele gliale care se divid (fenomenul de cicatrizare).Este necesar să facem distincţie între moartea "naturală" a neuronilor, datoratăepuizării programului genetic şi moartea "determinată", prin mecanisme încănecunoscute, în scopul eliminării purtătorilor de erori genetice sau alreorganizării în interiorul unei formaţiuni nervoase. Independent de cauza careo determină, moartea însemnează afectarea unor reacţii reflexe întrucât niciun neuron nu poate exista decât integrat unui arc reflex. Pentru ca şi în acestecondiţii capacitatea integratoare a sistemului nervos să nu fie (prea mult)afectată, evoluţia a reţinut ca modalitate compensatoare formarea mai multorcircuite neuronale paralele pentru una şi aceeaşi activitate reflexă încât

83

Page 91: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

moartea unui neuron pe un circuit determină, pe lângă alte procese dereorganizare, intrarea în funcţie a unuia din circuitele de "rezervă". Desigur,este vorba de o formă redundantă întrucât, se pare, numai în situaţii deosebitese ajunge la epuizarea, în finalul vieţii organismului, a tuturor circuitelor paralele.

84

Page 92: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

Capitolul IV - Neuronulcomponentă a sistemului cibernetic elementar

Sistemul nervos este un sistem cibernetic întrucât participă larealizarea integrării organismului în baza culegerii, stocării şi prelucrăriiinformaţiei, a elaborării comenzilor şi controlului executării acestora.Componenta elementară a sistemului nervos, la nivelul căreia se realizeazăprima treaptă a integrării, este arcul reflex (numit, de aceea, unitate structural-funcţională a sistemului integrator). Componenta de bază a arcului reflex esteneuronul. Acesta, deşi nu este capabil de a realiza singur integrarea (motivpentru care nu poate avea valoare de unitate structural-funcţională a sistemuluinervos), deţine o sumă de însuşiri specifice care o fac posibila. 7n baza acestoraneuronul are calitatea de element component al sistemului cibemetic elementar- arcul reflex.

1. Polaritatea funcţională a neuronuluiPorţiunile membranei neuronului care poartă pe ele proteine-recep-

tor pentru neurotransmiţatori (membrana postsinaptica) constituie polul deintrare. Aceste porţiuni pot fi reprezentate de membrana somei neuronale, aextremităţilor dendritice, a conului de emergenţă şi de porţiunea extrasinapticăa butonului terminal (Fig. 40). Receptorii specifici pentru neurotransmiţatorisunt, cel mai probabil, chiar proteinele-canal sau formaţiuni ataşate acestora.De aceea consecinţa legării neotransmiţâtorului de receptorul specific este

85

Page 93: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

deschiderea canalelor ionice şi iniţierea potenţialelor locale şi/sau de acţiune,încât, la nivelul polului de intrare se realizează transferul mesajului de pesuportul chimic (neurotransmiţătorul) pe un suport electric (potenţialele localeşi/sau de acţiune).

1NP

OUTP

Fig.40Polaritatea funcţională a neuronului. INP - intrări; OUTP - ieşiri

Acest pol al neuronului este o adevărată "zonă a intrărilor" deoarecemesajele vin, în cele mai multe cazuri, pe câteva mii de căi distincte (sinapse),reprezentând tot atâtea intrări. Indiferent însă de numărul intrărilor, la nivelulsomei neuronale şi conului de emergenţă al axonului toate mesajele sositeconcomitent sunt prelucrate într-un singur proces, astfel încât întreaga zonă aintrărilor dobândeşte un caracter unitar.

Polul de ieşire al neuronului este reprezentat de acele zonemembranare la nivelul cărora se eliberează neurotransmiţătorul (membranapresinaptică). Particularităţile acestei porţiuni membranare sunt determinatede funcţiile îndeplinite - eliberarea prin exocitoză a neurotransmiţătorului, înlegătură cu care trebuie pusă prezenţa sinapsinei I pe faţa citoplasmatică şirecaptarea excesului de neurotransmiţător care scapă lizei enzimatice, înlegătură cu care trebuie pusă existenţa în membrană a unor transportorispecializaţi în acest sens.

1.1. Controlul polului de intrareNecesitatea unui asemenea control este impusă de însăşi calitatea de

microsistem cibernetic a neuronului. Controlul se realizează la două nivele: a)elementar, local sau neuronal, reprezentând autoreglajul şi b) sistemic, generalsau neuroendocrin, reprezentând reglajul (integrarea neuronului în suprasistem).

Controlul elementar rezidă în modificări ale excitabilităţii membraneidin zonele de intrare produse de a) metabolism şi de b) funcţionarea însăşi a

86

Page 94: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

neuronului. Nivelul de desfăşurare a metabolismului condiţioneazăexcitabilitatea atât în plan energetic, prin furnizarea de ATP necesar pompeide Na+-K*. cât şi în plan material, prin tumover-ul componentelor membranare,în special cel al proteinelor (receptori, transportori şi enzime). Funcţionareaneuronului, constând în generarea potenţialelor de acţiune, duce la modificărigrave, dar de scurtă durată, ale excitabilităţii prin însăşi dinamica stărilor închiseşi a celei deschise ale canalelor. în timpul potenţialului de acţiune se distingpatru faze în care excitabilitatea are valori diferite (Fig. 41). în timpul fazei de

mV i,

0 -

Ex i

N •

n.

i Ai

: /

f-Ii

L L-

Fig. 41Variaţiile excitabilităţii în timpulpotenţialului de acţiune.Ex.-excitabilitate;N - valoare normală a excitabiliătii

prepotenţial excitabilitatea creşte progresiv (Fig. 41 A) până în momentul încare au fost deschise toate canalele numărului critic. în acest momentexcitabilitatea devine nulă (Fig. 41 B) întrucât aplicarea acum a unui nou stimulsurprinde canalele în stare deschisă. Este faza refractară absolută ce dureazăpână în momentul în care activitatea intensificată a pompei realizeazăgradientul de Na+ necesar funcţionării antiportului Na7H+, determinând astfellegarea Ca2+ la gurile externe ale canalelor şi trecerea acestora în stareaînchisă. Din acest moment excitabilitatea revine spre valoarea normală,progresiv pe măsură ce se închid canalele; când numărul canalelor rămaseîncă neînchise este mai mic cu unu decât numărul critic, valoarea excitabilităţiiexcede nivelul iniţial atingând din nou valoarea maximă (Fig. 41 C) pe care aavut-o la sfârşitul fazei de prepotenţial. în continuare excitabilitatea se va re-duce pe seama activităţii încă sporită a pompei până la închiderea tuturorcanalelor, când va atinge nivelul iniţial. Deşi toate canalele au fost închiseexcitabilitatea continuă să scadă chiar sub nivelul iniţial (Fig. 41 D) datorităfuncţionării inerţiale a pompei care sporeşte astfel gradul de fermitate aînchiderii acestora.

Controlul la nivel sistemic se realizează prin modificarea excitabilităţiisub acţiunea unor substanţe active: neuromodulatori, neurotransmiţătoriinhibitori şi hormoni, produse de alte formaţiuni celulare. Neuromodulatorii

87

Page 95: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

modifică excitabilitatea polului de intrare prin mecanisme ce diferă în funcţiede natura chimică a acestora: creşterea sau reducerea fluidităţii fosfolipidelor,a reactivităţii receptorilor celulari, a activităţii pompei Na*-K+, modificareareactivităţii liganzilor proteici ai canalelor faţă de ionii Ca2+, modificarea zonalăa densităţii canalelor ionice etc. Neurotransmiţătorii inhibitori determină, prinmecanisme mai puţin cunoscute, dar interesând - cel mai probabil - creşterearemarcabilă a stabilităţii complecşilor organometalici ai Ca2+ cu proteinele-canal, o "anulare" temporară a excitabilităţii membranei, deci o blocare a intrăriisemnalelor.

Un rol important în realizarea controlului sistemic îl au cele douăsisteme enzimatice de la nivelul membranei - cel al adenilatciclazei şi cel alfosfatidilinozitolkinazei (vezi Fig. 26 şi 27). Este dovedit faptul că toatesubstanţele neurotrope de origine exogenă (medicamente, droguri, unii poluanţichimici) acţionează prin interferenţa cu aceste mecanisme.

1.1.1. Codificarea semnalelor la nivelul zonei de intrareMembrana somei neuronale nu funcţionează doar ca un sumator, ci

şi ca un integrator de semnale. Dacă pe soma unui neuron ar descărcaneurotransmiţătoro singură sinapsă, situată în poziţie simetrică faţă de conulde emergenţă al axonului (Fig. 42), atunci propagarea PA s-ar realiza ca o

Fig. 42Propagarea pe o soma neuronală cu osingură intrare

undă circumferenţială neîntreruptă în spatele căreia potenţialul revine la valorilede repaus. Deoarece, în acest caz, membrana somei are aceeaşi valoare apotenţialului de repaus pe toată suprafaţa sa, amplitudinea PA va fi aceeaşi înorice punct al undei propagate, indiferent de poziţia acesteia. Ajunsă la conulde emergenţă, electronegativitatea zonei de depolarizare (PA) va disloca ioniiH+ de la primul nod, determinând deschiderea canalelor ionice şi la acest nivelîncât, pe canalul purtător (axon) va pătrunde un singur potenţial de acţiune. înrealitate, însă, pe soma neuronală descarcă, în majoritatea cazurilor, câtevamii de sinapse. Probabilitatea ca toate acestea să se afle în aceeaşi fază deactivitate este, practic, nulă, cu atât mai mult cu cât ele aparţin unor circuiteneuronale distincte (convergente pe acelaşi neuron). în consecinţă, în fiecaremoment membrana somei neuronale se prezintă ca un mozaic de zone cupotenţiale şi, deci cu excitabilităţi diferite (Fig. 43). în această situaţie88

Page 96: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

Fig. 43Propagarea pe osoma neuronală cumai multe intrări

descărcarea neurotransmiţătorului la una din sinapse va determina apariţia înacel punct tot a unui singur potenţial de acţiune care, însă, datorită mozaiculuide excitabilitate, nu se va mai propaga sub forma unei unde circumferenţialeneîntrerupte, cu amplitudine şi viteză constante, ci sub forma unei unde sinuoase,întreruptă acolo unde ea a întâlnit o zonă aflată în perioada refractară şi avândamplitudini şi viteze variabile de la un punct la altul. în acest mod, potenţialul unicde la intrare va fi multiplicat în numeroase alte potenţiale cu amplitudini variabile.Datorită mozaicului de excitabilitate creşte şansa propagării şi a potenţialelorde mai mică amplitudine. Informaţia în acest caz este purtată de amplitudineapotenţialelor întrucât, cu cât amplitudinea potenţialului iniţial a fost mai mare,corespunzând unei cantităţi mai mari de neurotransmiţător, cu atât mai multedirecţii de propagare sinuoasă vor avea şansa să ajungă ia conul de emergenţăal axonului cu o amplitudine suficientă pentru a putea fi admise pe canalul purtător.Astfel, potenţialul de acţiune intrat, unic şi de amplitudine dată, propagat în aceste

10 9 8 7 6 5 i 3 2 1 10 6 5mV

IS

Fig. 44Codificarea în modalitate continuu analogă (A, a) la conul de emergenţă a axonului şi

discret analogă (B, b) la primul nod axonal. PIC - pragul de amplitudine pentruintrarea pe canal (axon); IS - intensitatea stimulului

89

Page 97: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

condiţii va ajunge la conul de emergenţă ai axonului sub forma unui tren depotenţiale cu amplitudine diferită ce se succed la intervale de timp diferite (Fig.44 A). Deci membrana somei neuronale realizează o codificare a mesajelorîntr-o modalitate continuu analogă (Fig. 44 a-A).

1.2. Recodificarea semnalelor la intrarea pe axonPentru ca un potenţial de acţiune să poată intra pe canalul purtător el

trebuie să aibă o amplitudine minimă necesară dislocării protonilor de la nivelulprimului nod Ranvier situat la o distanţă relativ mare faţă de conul de emergenţă(1-2 mm). Din grupul de 10 potenţiale ajunse succesiv la conul de emergenţă(Fig. 44 A) numai 5 îndeplinesc această condiţie, restul fiind inoperante. Deremarcat că potenţialele cu amplitudini foarte mari pot atrage protonii de laprimul nod încă înainte ca ele să ajungă la conul de emergenţă. întrucâtmembrana axonală are aceeaşi valoare a potenţialului de repaus la toatenodurile, amplitudinea potenţialelor de acţiune intrate pe canal va fi aceeaşi petoată lungimea acestuia. Fiind o mărime invariabilă amplitudinea nu mai poatefi purtătoare de informaţie, acest rol fiind transferat /nten/a/e/ordintre potenţiale,întrucât se fac deseori confuzii, subliniem faptul că informaţia este purtată peaxon de intervalele dintre potenţiale şi nu de frecvenţa lor, aiafiind o modulareîn perioadă, modularea în frecvenţă presupunând existenţa şi a unei frecvenţepurtătoare, ceea ce nu există în cazul neuronului. Rezultă că ansamblul for-mat din conul de emergenţă şi primul nod Ranvier realizează o nouă codificareîntr-o modalitate discret analogă (Fig. 44 b-B). Din acest motiv rolul lui esteacela al unui convertor care asigură transferul informaţiei de pe amplitudinepe perioadă, deci transferarea codificării din modalitatea continuu-analogă înuna discret-analogă.

1.3. Controlul polului de ieşirePolul de ieşire al neuronului este reprezentat, de membrana butonului

terminal al axonului, unde are loc eliberară neurotransmiţătorului (membranapreş in apţi că). Şi aici controlul se realizează prin intermediul excitabilităţii carepoate fi modificată sub influenţa unor cauze cu originea la nivel elementar şi/sau la nivel sistemic. Ceea ce diferenţiază butonul terminal de soma neuronalăeste faptul că modificările excitabilităţii, atunci când sunt produse, intereseazămembrana butonului în întregul ei şi nu anumite porţiuni (nu apare mozaiculde excitabilităţi diferite), deşi chiar şi la acest nivel (în porţiunea extrasinaptică)există sinapse axo-axonale cu rol modulator sau inhibitor. Excitabilitatea parea fi modulată de la nivel sistemic prin substanţe ce acţionează, mai cu seamă,prin influenţarea vitezei de lucru a pompei de Na*-K* şi a activităţii principalelor

90

Page 98: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

echipamente enzimatice conexe (sistemele adenilatciclazei şifosfatidilinozitolkinazei). Canalele ionice pot fi blocate de neurotransmiţătoriiinhibitori (exemplu GABA), cel mai probabil, prin sporirea stabilităţii complecşilororganometalici ai Ca2+ cu proteinele-canal. O anumită influenţă asupraexcitabilităţii membranei presinaptice poate fi exercitată, de asemenea, şi destarea electrică a membranei postsinaptice, prin posibila difuzie transsinapticăa ionilor, fanta sinaptică având lărgimea de numai 250A0. Interpretăm aceastăposibilă influenţă retrogradă ca o modalitate de acordare funcţională între entităţicelulare distincte, dar părtaşe la realizarea unui proces unitar- integrarea.

1.3.1. Decodificarea semnalelor la nivelulbutonului terminal

La nivelul porţiunii incipiente a butonului terminal, acolo unde se terminăînvelişul mieiinic, potenţialele de acţiune îşi păstrează atât amplitudinea, cât şisuccesiunea (intervalele) avute pe axon. Să considerăm un buton terminal laporţiunea incipientă a căruia a ajuns un singur potenţial de acţiune (Fig. 45 A).Propagarea lui pe membrana butonală se va realiza sub forma unei undecircumferenţiale neîntrerupte, cu aceeaşi amplitudine în oricare punct al ei.Ajunsă la porţiunea presinaptică a membranei, depolarizarea va atrage elec-trostatic veziculele la faţa internă a acesteia iar ionii Ca2*, pătrunşi din fantă,vor asigura ancorarea lor un timp suficient pentru reorganizarea fosfolipidelor,şi deschiderea veziculelor urmată de eliberarea neurotransmiţătorului (a sevedea paragraful despre membrana sinaptică). Cum însă veziculele se potdeschide spre fantă numai dacă, în prealabil, ele au fost aduse în contact cufaţa internă a membranei presinaptice prin atracţie electrostatică, vom înţelegecă mărimea şi/sau numărul veziculelor care au şansa reală de a se deschide,deci cantitatea totală de neurotransmiţător eliberat, va fi direct dependentă detimpul cât membrana rămâne electropozitivă la faţa ei internă. In cazul de faţăacest interval de timp este egal cu durata unicului potenţial de acţiune sositaici, care nu depăşeşte 2 ms. într-un interval de timp atât de scurt vor putea fiaduse în contact cu membrana presinaptică doar veziculele cele mai mici(mai mobile) şi aflate mai aproape de aceasta. Ca urmare, cantitatea deneurotransmiţător eliberată este redusă şi ea poate fi considerată ca avândvaloare unitară, fiind eliberată sub influenţa unui singur potenţial de acţiune.Dacă intervalul de timp dintre două potenţiale de acţiune succesive estesuficient de redus pentru a permite alăturarea lor (dar nu sumarea amplitudinii!),atunci timpul cât membrana presinaptică se menţine electropozitivă la interiorse dublează (4 ms) şi cantitatea de neurotransmiţător eliberată creştecorespunzător (Fig. 45 B) prin creşterea numărului şi mărimii veziculelor aduseelectrostatic în contact cu ea. Dacă această distanţă în timp creşte, potenţialele

91

Page 99: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

de acţiune determină consecinţe separate. în acest mod semnalul electriceste decodificat şi informaţia transferată echivalent de pe un purtător fizic(potenţialul de acţiune), pe un purtător chimic (neurotransmiţătorul).

Fig. 45Propagarea discretă (A) şi asociată (B) a potenţialelor de acţiune la nivelul polului de

ieşire (butonul terminal)

2. Interfaţa ieşire-intrareAdevărata polaritate funcţională a neuronilor se manifestă la nivelul

sinapsei. După cum s-a constatat, polii de intrare şi ieşire sunt reprezentaţi dezone restrânse, strict delimitate, ale membranei şi nu de toată membranaregiunii respective. Sinapsa deţine trei elemente componente din relaţiile căroraia naştere un ansamblu funcţional cu valoare de interfaţă ieşire-intrare. Acesteelemente componente sunt: membrana presinaptică, fanta sinaptică şimembrana postsinaptică.

Despre particularităţile celor două formaţiuni membranare s-a discutatdeja. Faptul că membrana presinaptică asigură eliberarea prin exocitozâ aneurotransmiţătorului, iar cea postsinaptică asigură captarea acestuia prinfixarea stereospecifică temporară pe proteinele-receptor, conferă sinapsei rolulunei adevărate diode prin care semnalul nu poate trece decât într-un singursens (ieşire-intrare). Acest dispozitiv asigură nu numai unidirecţionareacirculaţiei semnalelor, ci şi filtrarea în funcţie de intensitatea lor la intrare. Rolulde filtru revine membranei postsinaptice care deţine un număr determinat dereceptori pentru neurotransmiţători, reprezentaţi de proteinele-canal sau deformaţiuni proteice ataşate acestora. Limita inferioară a valorii semnaluluichimic la intrare este determinată de numărul critic de canale, prin deschidereacărora ia naştere un potenţial propagabil, iar limita superioară de numărulmaxim de canale deschise întrucât, la acest nivel, informaţia este purtată deamplitudine. Cele două limite nu reprezintă însă parametrii invariabili, ci ele sepot modifica în timp. Astfel, numărul critic de canale este mare când semnalulchimic surprinde pompa la un nivel ridicat de activitate şi mic atunci cândactivitatea ei este redusă. Deşi asemenea modificări ale numărului critic decanale nu sunt spectaculoase, consecinţele sunt deosebit de importante pentru

92

Page 100: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

funcţionarea interfeţei ieşire-intrare. De asemenea, numărul total al receptorilorse poate modifica, desigur, în intervale de timp mai lungi şi numai în anumitecondiţii. Acesta poate creşte prin sinteza de noi proteine specifice şi plasarealor în membrana postsinaptică, sau poate să scadă prin internaiizarecitoplasmaticâ şi liză enzimatică. Receptarea punctiformă, discretă, aneurotransmiţătorului este o necesitate imperioasă pentru funcţionarea corectăa interfeţei. Dacă receptarea s-ar face difuz, pe toată suprafaţa membraneipostsinaptice, atunci cuantificarea la intrare ar fi dependentă, pentru o suprafaţădată, numai de cantitatea de neurotransmiţător eliberată (numărul cuantelorchimice). Or, tocmai această cantitate nu poate fi reglată cu precizie din cauzamecanismului de eliberare a neurotransmiţătorului. Eliberarea presupune treifaze corelate: a) atragerea electrostatică a veziculelor şi fixarea prin calciu lamembrana presinapticâ; b) reorganizarea fosfolipidelor şi deschidereaveziculelor spre fantă şi c) difuzia neurotransmiţătorului prin fantă (eliberareapropriu-zisă). Dintre acestea esenţială este aducerea veziculelor în contactcu membrana presinaptică, întrucât numai astfel ele pot eliberaneurotransmitatorul. întrucât, ia momentul depolarizării butonului terminal,poziţia veziculelor faţă de membrana presinaptică (distanţa lor faţă de aceasta)este întâmplătoare, ea fiind determinată de curenţii citoplasmatici şi de agitaţiatermică, şansa cea mai mare de a elibera neurotransmiţătorul o au veziculelecele mai apropiate de membrană, acestea putând fi mai mult sau mai puţinnumeroase, mai mari sau mai mici. Ca urmare, hazardul deţine o pondereimportantă în determinarea cantităţii de neurotransmiţator eliberat. în acestecondiţii periculoasă ar fi orice eroare, dar, mai cu seamă, cea în sensul excesuluide neurotransmiţător. Receptarea punctiformă, aşa cum este ea în realitate,evită deşi nu exclude, asemenea erori atât prin existenţa numărului critic decanale (receptor) - controlat la nivel elementar şi sistemic-, cât şi prin existenţanumărului maxim al acestora.

Fanta sinaptică determină, prin lărgimea ei, durata funcţionăriiinterfeţelor. Dacă eliberarea şi receptarea neurotransmiţătorului sunt proceserealizate cu un consum de timp cvasiconstant, durata difuziei lui de la o faţă laalta este dependentă exclusiv de lărgimea fantei. Evaluarea acesteia la o mediede aproximativ 250 A° este de natură să genereze impresia falsă că abaterilede la aceasta sunt simple şi exclusive consecinţe ale variabilităţii biologice. înrealitate, însă, la asemenea unităţi de spaţiu şi timp, orice variaţie dobândeşteo valoare considerabilă. Raportând timpul necesar neurotransmiţătorului pentrua traversa fanta, evaluat - în medie - la 0,5-0,7 ms, la durata de 2 ms apotenţialului de acţiune, putem constata că o reducere a lărgimii fantei cunumai 2,5 A° - reprezentând doar 1% din medie -, este în măsură să modificeprofund consecinţa interferenţei pe soma neuronală a două potenţialesuccesive, cel de-al doilea potenţial survenind acum în perioada refractară a

93

Page 101: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

celui dintâi, în loc de perioada de hiperexcitabilitate (postpotenţial pozitiv), cums-ar fi întâmplat dacă lărgimea fantei ar fi rămas nemodificată. Din acestemotive modificările lărgimii fantei sinaptice, dovedite până acum numai în sensulreducerii ei, nu sunt întâmplătoare. S-a demonstrat experimental că lărgimeafantei se reduce dacă sinapsa este solicitată un timp mai lung, însă nu oricum,ci cu o anumită ritmicitate. O solicitare îndelungată la un ritm redus nu duce laacelaşi efect. Este posibil ca prin solicitarea la un anumit ritm a sinapsei, celpuţin o parte din membrana veziculelor care se deschid să fie integrată înmembrana presinaptică, a cărei suprafaţă totală creşte ducând astfel la oapropiere de cea postsinaptică, deci la reducerea lărgimii fantei (Fig. 46). Fărăa considera durata de timp în care aceasta se produce, îngustarea fanteisinaptice poate merge până la totala ei dispariţie, membranele pre- şipostsinaptică intrând în contact nemijlocit, încât depolarizarea se va propagadirect de la una la alta, fără intervenţia neurotransmiţătorului. Aceasta este osinapsă electrică prin care se asigură avantajul propagării undei de depolarizarefără nici o întârziere, avantaj plătit însă cu preţul pierderii funcţiei de diodă,depolarizarea putându-se propaga acum în ambele sensuri.

ţ —

_ _ —l - ^ _ - — —

DdIntegrarea membranei veziculare mmembrana butonului şi reducerea,astfel, a lărgimii fantei sinaptice

Interfeţele ieşire-intrare (sinapse), unitare prin modul de funcţionare,sunt foarte diferite prin modul de organizare şi calitatea neurotransmiţătoruluisau neuromodulatorului. Diversificarea lor este consecinţa de ordin adaptativrezultată din relaţiile ce se stabilesc între formaţiunile pre- şi postsinaptică.Interfeţele neuroneurale sunt mai variate decât cele neuroefectoare şi ele se potclasifica în baza mai multor criterii: a) după calitatea membranei postsmaptice:sinapse axo-dendritice, axo-somatice, axo-axonice: b) după tipul intermediaruluichimic: sinapse excitatoare, inhibitoare, modulatoare, c) după natura chimică a

94

Page 102: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

neurotransmiţătorului: sinapse adrenergice, colinergice, serotoninergice,gabaergice etc; d) după lărgimea fantei sinaptice: sinapse cu întârziere mare,medie, mică, sau fără întârziere la sinapsa electrică; e) după modul de inactivarea neurotransmiţătorului: sinapse cu inactivare enzimatică - exemplu,acetilcolinesteraza, monoaminoxidaza -, sinapse cu inactivare metabolică - dupăinternalizarea moleculei active. Interfeţele neuroefectoare sunt mai puţin vari-ate, neurotransmiţătorul lor fiind întotdeauna de tip excitator, iar distanţa dintremembranele pre- şi postsinaptică este fie de valoare redusă, în cazul efectorilorsomatici (m. scheletici), fie sporită, în cazul celor vegetativi (m. netezi, glande).Inactivarea neurotransmiţătorului se face mai mult enzimatic la efectorii somaticişi mai mult metabolic la cei vegetativi.

3. Canalul ionic ca sistem cu mai multe stări posibileAnalogiile ce pot fi făcute între sistemele fizice şi cele biologice nu

trebuie să depăşească planul funcţional al neuronului deoarece modalităţile şimijloacele din cele două domenii sunt, de cele mai multe ori, total diferite.Respectând această condiţie putem face o comparaţie între canalul ionic (deNa*-K+) şi circuitul bistabil, ambele sisteme putând admite (poziţia deschis) sauinterzice (poziţia închis) curgerea unor curenţi (electronici în cazul circuituluibistabil şi ionici în cazul canalului). însă, în timp ce un circuit bistabil are parametride lucru predeterminaţi şi stabili, canalul ionic, cu toate mecanismele ce îldeservesc, şi-i reorganizează permanent, desigur, între limite valorice admisibile,prin intermediul celor două nivele de integrare - elementar şi sistemic (vezicontrolul polilor de intrare şi ieşire ai neuronului). Mai mult chiar, canalul ionic,spre deosebire de circuitul bistabil, nu este un sistem binar, ci unul analogicavând o stare deschisă şi o mulţime de stări închise (grade diferite de fermitatea închiderii, determinate de nivelele de stabilitate a complecşilor organometaliciai Ca2+ la gura externă a canalului). Dacă starea deschisă este unică,determinarea apariţiei ei este multiplă, ea fiind posibilă nu numai prin modalităţidiferite (fizice sau chimice), ci şi prin valori diferite ale aceleiaşi modalităţi (praguri).în fine, revenirea canalului la starea închisă, indiferent de gradul ei de fermitate,se face prin modalităţi şi mecanisme de cu totul altă natură decât cele ce i-audeterminat deschiderea. Din acest motiv şi constantele de timp ale închiderii şideschiderii canalelor ionice sunt foarte diferite.

Dacă la toate acestea adăugăm şi faptul că densitatea canalelor ionicepe membrana neuronului este cu mult mai mare decât aceea a circuitelorbistabile pe elementele unitare ale unui computer vom putea argumenta, deşinu complet, superioritatea sistemului cibernetic de tip biologic faţă de ce! fizic.

Page 103: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

4. Plasticitatea sinapseiSinapsele nu sunt formaţiuni statice, rigide, ci ele prezintă o mare

plasticitate care constă în capacitatea de aşi modifica permanent planulfuncţional, de a fi înlocuite şi de a spori sau reduce numeric atunci cândcircumstanţele o cer. Deşi plasticitatea sinapselor se manifestă mai pregnantîn timpul dezvoltării organismului, ea este prezentă şi la adult ca o permanentă"primenire", mai accentuată în anumite condiţii. După leziuni sinapsa esterefăcută într-un interval de aproximativ 60 zile. Primenirea naturală la adult,nelezională, nu trebuie considerată doar ca un simplu proces de înlocuire aunor macromotecule vechi cu altele noi, ci, mai cu seamă, ca un proces deremodelare funcţională. înlocuirea şi remodelarea naturale la adult se petrecîn aproximativ 35-40 zile, prin aceste procese fiind asigurate atât ştergereaurmelor de uzură funcţională relativ rapidă a sinapsei, cât şi adecvareapermanentă a acesteia la solicitările mereu crescânde ale integrării însăşi.Sporirea complexităţii mediului ambiant şi îmbogăţirea experienţei individualede viaţă duc la creşteri cu peste 10% a numărului de spini dendritici.

Există trei unghiuri sub care trebuie privită plasticitatea sinaptică: a)calitatea şi cantitatea emisiei de mesageri chimici; b) calitatea şi mărimearecepţiei mesagerilor şi c) lărgimea fantei sinaptice. După cum s-a arătat maisus, plasticitatea secretorie a neuronului este accentuată el producând, de regulă,pe lângă mesagerul principal şi mulţi alţii secundari. De asemenea, neuronul îşipoate schimba chiar profilul secretar transformându-se din excitatorîn inhibitor,în privinţa receptorilor de la polul de intrare, plasticitatea se manifestă nu numaiprin înmulţirea numărului lor, inclusiv prin creşterea totală a suprafeţei dendritice(formarea de noi spini), ci şi prin schimbarea calitativă a acestora prin care, înfapt, se răspunde plasticităţii secretorii a neuronului presinaptic. în fine, lărgimeafantei sinaptice se poate reduce ca urmare a solicitărilor repetate cu un anumitritm şi pe o anumită durată a sinapsei.

96

Page 104: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

Capitolul V-Arcul reflexca sistem cibernetic

Captarea, transmiterea, prelucrarea şi stocarea informaţiilor, precumşi elaborarea, transmiterea comenzii şi controlul execuţiei acesteia suntprocese ce caracterizează funcţionarea arcului reflex ca sistem ciberneticdestinat integrării. Totalitatea acestor procese, desfăşurate la nivelul arculuireflex, constituie ceea ce numim în mod curent - actul reflex.

Arcul reflex reprezintă unitatea de alcătuire şi structură asistemului nervos întrucât la nivelul său se realizează, desigur, pe planelementar, integrarea organismului. La rândul său, arcul reflex are ca unitateelementară neuronul, care, prin însuşirile sale, nu este în stare să realizezeintegrarea, ci doar să o facă posibilă. Analizând procesualitatea actului reflexdeducem că arcul reflex trebuie să cuprindă, în mod obligatoriu, următoareleelemente: o formaţiune specializată în captarea stimulului (receptorul), un canal

97

Page 105: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

purtător de informaţii (calea aferentă), un dispozitiv de prelucrare, stocare ainformaţiei şi de elaborare a comenzii (centrul nervos), un canal purtător demesaje-comandâ (cale eferentă), un executant al comenzii (efector) şi undispozitiv de autocontrol format dintr-o componentă de sesizare a erorilorexecuţiei (receptor de origine al retroinformării) şi un canal purtător deretroinformaţii cu privire la existenţa acestor erori (calea aferentaţiei inverse)(Fig. 47). Dacă una din aceste componente lipseşte integrarea nu este posibilă

0- CACN

CE

CAI

Fig. 47Arcul reflex ca sistem cibernetic (cuautoreglaj). R - receptor; CA - caleaferentă directă; CN - centru nervos;

CE - cale eferentă; E- efector; CAI - cale aferentă inversă

şi deci, în această situaţie, nu putem vorbi de un arc reflex. Făcând referiredoar la componentele neuronale ale unui arc reflex constatăm că numărulacestora este de cel puţin patru (Fig. 48): neuronul senzitiv primar carerealizează atât captarea semnalului, direct sau indirect, prin polul său de intrare,cât şi transmiterea informaţiei la centru, neuronul intercalar sau de asociaţiecare asigură prelucrarea informaţiei, integrând-o altor informaţii, primite pealte căi sau existente în stocul de memorie, neuronul efecforcare asigură

NSI

MS

Fig. 48Componenţa neuronală minimă a unui arc reflex elementar. R - receptor; NSI -

neuron senzitiv prmar; NS II - neuron senzitiv secundar; NA - neuron de asociaţie;NE - neuron efector; MS - măduva spinării; E - efector

elaborarea şi transmiterea comenzii spre efector şi neuronul senzitiv secundarcare asigură retroinfomnarea sau informarea cu privire la apariţia erorilor înexecutarea comenzii. Cum prezenţa celor patru tipuri de neuroni şi joncţionarea9

Page 106: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

lor prin interfeţe (ieşire-intrare) sunt condiţii elementare, obligatorii în realizareaactului reflex se poate afirma că arcul reflex nu poate fi niciodată monosinaptic, cinumai polisinaptic: minimum trei sinapse neuro-neuronale şi una neuroefectoareîn cazul arcului reflex elementar. Ceea ce se denumeşte, în mod curent, arc reflexmonosinaptic este, în realitate, doar o parte a arcului reflex real (stimularea făcându-se direct asupra receptorului de origine a aferentaţiei inverse), iar ceea ce seobţine la nivelul acestei părţi este ceva ceea ce am putea numi, cu o anumităîngăduinţă, o reacţie de tip reflex dar nu un act reflex.

1. Ierarhia arcurilor reflexeOricare arc reflex este organizat pe două nivele: unul elementar, care

implică doar centrul proxim situat subcortical şi unul supraelementar, careimplică şi un centru cortical, pe lângă alţi centri subiacenţi. Funcţionarea celordouă nivele ale aceluiaşi arc reflex este, desigur, unitară în cadrul organismului,deoarece nivelul al doilea este continuare a celui dintâi, ambele având aceeaşifinalitate - integrarea. în scop didactic însă, ele pot fi separate nu numai teoretic,ci şi practic, experimental.

1.1. Arcul reflex elementarîn general, organizarea acestuia respectă principiul teritorialităţii,

informaţiile culese la nivelul unui anumit câmp receptor fiind conduse la cel maiapropiat centru subcortical. Cum, de regulă, receptorii şi efectorii asociaţi lor segăsesc în apropiere, căile de conducere - aferentă, eferentă şi retroaferentă -,care leagă receptorii şi efectorii de centru, se asociază într-o formaţiune unicănumită nerv mixt (spinal sau cranian) care, spre periferie, se desparte în ramurisenzitive, respectiv efectorii. Dacă receptorii şi efectorii asociaţi sunt situaţi ladistanţă unii de alţii atunci căile senzitive se asociază separat de cele efectoriiformând doi nervi, unul senzitiv şi altul efector (doar la nervii cranieni).

Ceea ce caracterizează arcul reflex elementar este, pe de o parte,numărul redus de receptori şi efectori cu care este contectat centrul subcor-tical şi, pe de altă parte, alcătuirea căii aferente din prelungirile unui singurneuron (cel senzitiv) şi a căiieferente din prelungirile unuia singur (neuronulmotor somatic) sau, cel mult, a doi neuroni (efectori vegetativi). Din acestemotive actul reflex desfăşurat la nivel elementar va fi restrâns ca arie şi vaimplica un consum minim de timp (puţine întârzieri sinaptice). Din aceleaşimotive răspunsul dat de efectori va fi standardizat, reproductibil la aceeaşiparametri şi, prin aceasta, în mai mică măsură adecvat circumstanţelorambientale în ansamblul lor. Arcul reflex elementar este un sistem ciberneticcu un singur nivel de decizie.

99

Page 107: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

1.1.1. ReceptorulEste formaţiunea componentă a arcului reflex specializată în captarea

semnalelor privitoare la modificarea semnificativă a unui parametru fizico-chimical mediului extern sau intern (exteroceptori şi interoceptori). Deşi funcţionareatuturor receptorilor are la bază excitabilitatea membranei celulelor componente,fiecare este specializat în captarea unei anumite categorii de stimuli.

1.1.1.1. Geneza PA la nivelul receptoruluiCaptarea semnalului la nivelul receptorului sau recepţia propriu-zisă

se realizează prin deschiderea numărului critic de canale şi generarea PAsub impactul variaţiei parametrului fizic sau chimic adecvat din mediul internsau extern. Comparativ cu excitabilitatea neuronilor centrali aceea aformaţiunilor receptoare este mult mai redusă, chiar şi în cazul în care recepţiaeste realizată direct de dendritele neuronilor. Aceste diferenţe sunt graduale,dendritele neuronilor ce intră în alcătuirea zonelor reflexogene având oexcitabilitate mai redusă decât aceea a neuronilor centrali, dar mult mai maredecât a neuronilor ce realizează recepţia directă a stimulilor din mediul extern(tactili, olfactivi, vizuali). Excitabilitatea mai redusă a formaţiunilor receptoarepoate fi realizată atât prin modificarea naturii fosfolipidelor din matriceamembranei şi a reactivităţii proteinelor acesteia (enzime, receptor, canal), câtşi - mai cu seamă - prin reducerea densităţii canalelor de Na*-K+. Acest spe-cific al excitabilităţii îşi pune amprenta asupra genezei potenţialului de acţiune,fără a influenţa desfăşurarea lui în restul fazelor (ascendentă şi descendentăpasive). Asupra genezei potenţialului de acţiune grevează, de asemenea, şimodul în care intervine stimulul asupra formaţiunii receptoare în condiţii naturale.Se ştie că una din condiţiile de bază ale deschiderii numărului critic de canale(geneza PA) este bruscheţea cu care intervine excitantul. Stimularea în condiţiinaturale face ca această condiţie să fie îndeplinită în mică măsură şi în puţinecazuri. Un stimul olfactiv, de exemplu, nu intervine decât rareori cu bruscheţeanecesară, difuzia particulelor vectoare prin aer, de la sursă la receptor, făcându-se progresiv după o curbă sigmoidă. Tot aşa un stimul gustativ, întrucâtdizolvarea şi difuzia în salivă a moleculelor de substanţă sapidă nu suntinstantanee, ci progresive. O situaţie similară întâlnim chiar şi la interoceptoriichemo-, termo- şi mecano-electrici întrucât toţi parametrii care îi stimuleazănu se pot modifica cu bruscheţe. Datorită acestui mod în care acţioneazăstimulii în condiţii naturale deschiderea numărului critic de canale se va faceşi ea cu un consum de timp relativ mare. Acest consum este sporit şi prinfaptul că, datorită deschiderii progresive a canalelor, pompa de Na*-IC, a căreiactivitate este intensificată în consecinţă, reuşeşte să contracareze acţiuneastimulului reînchizând în acel interval de timp o parte din canale. Intensificareapompei, în calitatea ei de mecanism homeostazic, duce, implicit, !a creştereapragului de detonare a potenţialului de acţiune, deplasându-l spre valori mai100

Page 108: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

puţin negative. Datorită acestor cauze geneza potenţialului de acţiune la nivelulreceptorului este lentă, aşa cum o confirmă înregistrarea grafică (Fig. 49),potenţialul de acţiune propriu-zis fiind precedat de un prepotenţial lung (a-bFig. 49), numit "potenţial de receptor". Durata prepotenţialului, ca şi valoareanivelului de explozie (punctul b, Fig. 49), diferă de la o formaţiune receptoare laalta, ambele mărimi fiind mai scăzute la receptorii cu sensibilitate ridicată şi,la aceeaşi formaţiune, de la o stare fiziologică la alta. Dacă sporirea progresivăa intensităţii stimulului nu atinge valoarea necesară deschiderii numărului criticde canale (nivelul de explozie), inclusiv datorită intensificării activităţii pompei,prepotenţialul se stinge fără a genera un potenţial de acţiune (linia punctată înFig. 49), efectul lui în plan senzorial fiind nul întrucât pe canalul purtător (caleaaferentă) nu pot pătrunde decât potenţiale de acţiune.

Fig. 49Geneza potenţialului de acţiune la nivelulformaţiunii receptoare; PR - potenţial derepaus

Nivelul de sensibilitate (excitabilitate) a unei formaţiuni receptoarepoate să se modifice în timp atât din cauze locale, elementare, cât şi prinintervenţia unora mai generale, cu origine sistemică. Există chiar posibilitatearealizării unui control nervos direct asupra formaţiunii receptoare la care potveni axonii unor neuroni centrali care eliberează substanţe neuromodulatoare(exemplu: la celulele auditive), reglând în acest mod nivelul intrărilor în sistemulcibernetic neuronal (arcul reflex).

1.1.1.2. Organizarea funcţională a sistemelor receptoareîn funcţie de natura şi nivelul de semnificaţie ale stimulilor specifici,

sistemele receptoare prezintă forme de organizare mai simple sau maicomplexe. Organizarea cea mai complexă o întâlnim în acele cazuri în carestimulii, prin natura lor, nu sunt în măsură să determine prin acţiune directădeschiderea canalelor ionice. în asemenea situaţii se adaugă o serie deformaţiuni auxiliare capabile să mijlocească acţiunea stimulului şi/sau să îiasigure dobândirea semnificaţiei specifice. Este cazul sistemelor receptoarevizual, auditiv şi vestibular a căror complexitate sporită este determinată deimposibilitatea deschiderii canalelor ionice prin acţiunea directă, nemijlocită a

101

Page 109: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

fotonilor, vibraţiilor aerului, respectiv a acceleraţiei, inclusiv gravitaţionale. Pentrurestul sistemelor de recepţie, la care deschiderea canalelor ionice este posibilăprin acţiunea directă a stimulului, gradul de complexitate anatomică este multmai redus decât al celor enumerate. Cel mai elocvent exemplu în acest sensne este oferit de receptorii proprii sistemului locomotor (proprioceptori).

Rolul primordial al acestora este de a asigura retroinformarea centrilornervoşi, în primul rând, cu privire la modul în care comanda dată de ei a fostexecutată (autocontrol prin feed-back) şi, abia în al doilea rând şi implicit, cuprivire la faptul dacă ea a fost sau nu executată. Răspunsul specificai organuluimuscular este contracţia. O retroinformare doar despre realizarea saunerealizarea ei este lipsită de relevanţă pentru centrul nervos, întrucât acestatrebuie să asigure integrarea locomotorie în raport cu o finalitate dată:schimbarea raporturilor spaţiale faţă de un referenţial. întrucât, pentru integrareaîn acest plan funcţional nu realizarea contracţiei, ci consecinţele ei suntesenţiale, sistemul de recepţie propriu organului muscular va fi specializat şiadecvat sesizării acestora. Contracţia musculară având, din acest unghi deprivire, două consecinţe posibile, dezvoltarea forţei {fără mişcare) şi producereamişcării (sub acţiunea forţei), receptorii proprii organului muscular vor fispecializaţi şi adecvaţi în aceste două direcţii: sesizarea mărimii forţei şisesizarea vitezei mişcării, ambele categorii de receptori fiind de tipmecanoelectric. Pentru forţa dezvoltată de contracţie, care poate fi de valoridiferite, după cum sunt acţionate câteva, mai multe sau toate unităţile motorii,formaţiunile receptoare specializate în această direcţie vor avea şi ele gradediferite de complexitate a organizării, de la terminaţiile nervoase libere (den-drite) şi corpusculii Vater-Pacini (cu un număr de învelişuri direct proporţionalcu valoarea forţei) până la fusurile neurotendinoase Golgi. Receptoriispecializaţi doar în direcţia sesizării mişcării şi a vitezei de realizare a acesteia- am numit fusurile neuromusculare (receptori kinestezici) - prezintă oorganizare mult mai complexă decât a celor pentru forţă. Complexitatea sporităa fusului neuromuscular este determinată nu atât de modalitatea în sine de arecepta mişcarea, cât de faptul că acest receptor trebuie să retroinformezecentrul de comandă în primul rând despre modul de realizare a mişcării carepoate fi continuu (cursiv) sau discontinuu (cu întreruperi pe parcurs), cu vitezămai mare sau mai mică.

1.1.1.3. Specializarea receptorilorSe realizează atât prin modificări cantitativ-calitative la nivelul

membranei excitabile - interesând, mai cu seamă, proteinele (receptor şi canaleionice) dar şi fosfoiipidele, cât şi/sau prin adăugarea unor formaţiuni auxiliare,fie direct celulei receptoare (cili, conuri şi bastonaşe), fie zonei vecine acesteia,

102

Page 110: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

constituind ansambluri funcţionale (segment periferic) mai mult sau mai puţincomplicate (cavităţi cu umori de densităţi diferite, membrane elastice, formaţiunicolagenice cu rol optic sau mecanic etc). Prin aceste specializări celulelereceptoare convertesc diversele tipuri energetice ale stimulilor într-o mărimeelectrică reprezentată de variaţiile, mai mult sau mai puţin rapide, ale voltajuluimembranar. Specializarea funcţională este cel mai obiectiv criteriu declasificare a receptorilor: fotoelectrici, termoelectrici, mecanoelectrici şichemoelectrici. Activitatea receptorilor este bazată pe proprietatea membraneilor de a fi excitabilâ într-un anumit grad. Ca urmare, activarea lor, se realizeazăprin deschiderea numărului critic de canale la impactul cu excitantul specificşi adecvat, direct sau indirect. O asemenea activare o numim specifică nunumai în baza existenţei specializării receptorului la sesizarea variaţiei anumitorfactori din mediu - de natură şi valoare determinate -, ci şi în baza faptului căreceptorul generează o anumită structurare a semnalelor electrice numai subacţiunea stimulului specific şi adecvat. Această structură a grupajelor desemnale electrice este singura purtătoare de informaţii. Simpla deschidere anumărului critic de canale generează potenţiale de acţiune izolate lipsite desemnificaţie la nivelul centrilor nervoşi tocmai întrucât acestea nu suntstructurate într-o modalitate adecvată, nu sunt, deci, codificate corespunzătorunui anumit limbaj, constituit şi dezvoltat în timp. Mulţi alţi stimuli, în afara celorspecifici şi adecvaţi, pot determina deschiderea numărului critic de canale lanivelul celulei receptoare, dar aceasta reprezintă o activare nespecifică, nulădin perspectivă informaţională, ea nefiind codificată (o lovitură la nivelul globuluiocular generează senzaţii luminoase - "stele verzi").

Mecanismele celulare ale recepţiei specifice sunt foarte puţincunoscute. Ştim multe despre modul cum stimulul ajunge să determine, di-rect sau indirect, deschiderea numărului critic al canalelor de Na*-K+, dar ştimextrem de puţine despre mecanismul intim prin care se realizează aceasta şiaproape nimic despre legităţile ce guvernează conversia în grupaje de semnaleelectrice cu structuri definite şi inteligibile (limbaj). Există, desigur, numeroasesupoziţii fragmentare şi ipoteze mai cuprinzătoare, dar nici unele nu au unsuport obiectiv suficient de consolidat. Multe din acestea, dacă nu pot ficonfirmate, nu pot fi, însă, nici infirmate. Din aceste motive, orice discuţie asupraacestor probleme trebuie să se păstreze la nivel de principiu. Este ceea ce şifacem în continuare.

A. Fotorecepţia. Fotonii nu au capacitatea de a determinadeschiderea canalelor ionice prin acţiune directă întrucât, prin natura lor, ei nupot să interfereze nemijlocit nici cu procesul complexării organometalice aCa2* la gura canalelor, nici cu factorii ce o fac posibilă De aceea, singurasoluţie optimă, reţinută şi dezvoltată în procesul evoluţiei, a constituit-ointerpunerea unui proces de fotoliză a unei substanţe primare (AB) capabil să

103

Page 111: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

dea naştere unor substanţe secundare (A şi B) active în raport cu canalele(Fig. 50 A) pe care le deschid din interior (singurul caz printre receptori).Substanţele A şi B fie împreună, fie separat - una sau alta -, determinădeschiderea canalelor ionice la nivelul membranei celulei receptoare, cu toateconsecinţele ce decurg din aceasta. în acest mod devine posibilă nu numaidecelarea prezenţei sau absenţei luminii, ci şi a variaţiilor intensităţii ei. Evoluţiaulterioară a mecanismului fotorecepţiei a mers în direcţia selectării din grupulsubstanţelor fotosensibile a acelora care manifestau sensibilitate maximă lafotolizâ pentru anumite lungimi de undă şi anume, pentru acelea dinsuprapunerea în timp a cărora în proporţii diferite puteau rezulta toate celelaltefrecvenţe componente ale luminii albe. Aceste frecvenţe sunt cele ce corespundculorilor albastru, verde şi roşu numite, din acest motiv şi culori fundamentale.

Fig. 50Mecanismul fotorecepţiei lanivelul conului (A) şibastonaşului (B).AB - substanţă complexă cufotosensibilitate redusă;A'B' - substanţă complexă cufotosensibilitate sporită;A,B, A', B' - produşi de fotolizăcapabili să determine, dininterior, deschiderea canalelorionice;CC - corpi celulari; ft- fotoni

Deşi asupra existenţei celor trei tipuri de substanţe selectiv-fotosensibile nu mai există dubii - fotografia policromă reprezentând o dovadăîn acest sens indirectă -, în ceea ce priveşte modul lor de distribuţie - discretă,fiecare într-o celulă, sau difuză,- toate în aceeaşi celulă - controversele nusunt încă încheiate. Că distribuţia difuză este, cel puţin aparent, mai fiziologicăo dovedeşte şi faptul că, mutând privirea de pe o suprafaţă colorată, spreexemplu, în roşu, pe una colorată în verde, cea de-a doua imagine ne apare,totuşi continuă.

Existenţa prezumtivă a celor trei tipuri de frecvenţe, ca şi posibilitateaobţinerii, prin suprapunerea lor în timp şi spaţiu, a oricărei alte frecvenţe, inclusiva amestecului tuturor în obţinerea senzaţiei de lumină albă, pot reprezentacondiţiile necesare şi suficiente pentru înţelegerea discriminării nu numai aculorilor, dar şi a purităţii acestora (nuanţe), nu însă şi pentru elucidarea104

Page 112: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

mecanismului de codificare a lor în baza structurării grupajelor de potenţialede acţiune. Desigur, putem invoca o codificare de ordin superior la nivelulcentrului cortical - ceea ce se practică în mod curent -, dar, în acest caz, sepune întrebarea, poate realiza centrul cortical singur o codificare conformărealităţii pe o altă bază decât aceea oferită de informaţiile culese de receptor,singurul aflat în contact cu realitatea, şi trimise ca grupaje structurate (modu-late în perioadă) ale potenţialelor de acţiune?

Pentru variaţiile naturale ale intensităţii luminii se dezvoltă şi o a douacategorie neuronală care diferă de prima numai prin aceea că ea conţine osubstanţă (A'B1) cu o fotosensibilitate mult mai mare (Fig. 50 B). Impactul acesteiacu un singur foton duce la fotoliză, motiv pentru care substanţa A'B' nu "percepe"frecvenţele fotonilor, ci numai prezenţa lor. Acesta este motivul pentru carebastonaşele nu disting culorile. Ele funcţionează într-o modalitate binară.

B. Termorecepţia. Variaţiile termice pot influenţa starea canalelorionice în cel puţin două moduri: prin modificarea fluidităţii matricei fosfolipidicea membranei (termodependentă), şi prin influenţarea activităţii enzimatice(termodependentă).

Datorită creşterii temperaturii fosfolipidele membranare trec din texturăcompactă în textură afânată (Fig. 51) şi, astfel, rigiditatea lor dielectrică scade.Ca urmare, ionii H* de la faţa externă vor putea migra direct printremacromoleculele fosfolipidice în spaţiul intracelular, atraşi fiind deelectronegativitatea din această zonă. Consecinţa este deschiderea canalelorionice şi generarea potenţialului de acţiune, atunci când numărul acestora aatins valoarea critică. în ceea ce priveşte influenţarea activităţii enzimatice,problema este ceva mai complexă şi, întrucâtva, contradictorie. Se ştie căactivitatea enzimatică sporeşte, între anumite limite, odată cu creştereatemperaturii. în acest caz, prin creşterea temperaturii în limite convenabileexcitabilitatea nu ar trebui să se modifice întrucât ea generează două efecteantagonice: sporirea fluidităţii fosto\\p\âe\oc, care duce la deschiderea canalelorionice şi stimularea activităţiiATP-azei, care duce la închiderea acestora. Deşiambele influenţe sunt realizabile, ele se petrec la valori diferite, variaţiile termicefiind mai uşor şi mai rapid reflectate de fluiditatea fosf olipidelor decât de activitatea

[c°2t) \'~ v V _ y Mecanismul

TC

ca**) Fi9- 51/ V _ y Mecanismul

** termorecepţiei.Fosfolipidele cu texturăcompactă (TC) trec, princreşterea temperaturi imu

TA (T°), la o textură afânată(TA), permiţând migrarea la interior a ionilor H* şi, prin aceasta, determinânddeschiderea canalului

105

Page 113: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

enzimelor. Acest fenomen poate fi implicat, deşi nu este singurul responsabil, înrealizarea "adaptării" receptorului termic: la contactul cu apa încălzită la otemperatură superioară celei corporale avem la început senzaţia de "fierbinte",pentru ca, la scurt timp, aceasta să treacă într-o senzaţie de "cald".

Termoreceptorii informează centrii nervoşi nu despre temperaturamediului, ci despre starea lui termică în raport cu aceea a corpului la acelmoment. Dacă se introduc mâinile în două vase cu apă aflată la temperaturidiferite: pentru stânga 12°C, pentru dreapta 40°C, senzaţiile ce apar sunt derece şi respectiv de cald. După câteva minute de submersie, timp în caresenzaţiile se estompează (adaptare), se inversează poziţiile mâinilor: stângala 40°C şi dreapta la 12°C. în acest moment, deşi temperatura în cele douăvase nu s-a modificat, senzaţiile ce apar sunt de "foarte rece" şi, respectiv de"fierbinte". Posibilitatea ca la nivelul tegumentului, care vine în contact cu oscilaţiifoarte mari ale temperaturii mediului, să existe formaţiuni termoreceptoaredistincte pentru cet puţin două intervale de variaţii nu poate fi negată. Aceastaîntrucât fosfolipidele au, în funcţie de tipul acizilor graşi ce le compun, valoricaracteristice ale temperaturii de tranziţie de la starea compactă (fluiditateredusă) la cea afânată (fluiditate sporită). Astfel, creşterea temperaturii dincolode punctul de tranziţie modifică prea puţin fluiditatea fiziologic eficientă afosfolipidelor. Situaţia este similară, dar de sens invers, în cazul în careorganismul pierde căldură. O dovadă în acest sens o poate constitui cazulanimalelor hibernante la care, în perioadele de tranziţie de la sezonul cald lacel rece şi invers, fosfolipidele membranei sunt înlocuite cu altele (schimbareaacizilor graşi) a căror temperatură specifică de tranziţie se situează la o valoareadecvată fiziologic temperaturii sezonului care urmează. încât, existenţa a celpuţin două categorii de receptori pentru sesizarea variaţiilor termice mari alemediului extern are, pe lângă valoarea ei de modalitate adaptativă, o importanţăteoretică deosebită demonstrând că sistemul viu nu numai că nu se sustragelegităţilor fizico-chimice ale domeniului neviu, ci şi le integrează speculându-le consecinţele în folos propriu. De altfel, cazul analizat nu este singular înorganism, el fiind prezent la nivelul retinei, tegumentului, sistemului locomotor,etc. Şi lumina, a cărei intensitate variază în limite largi, impune cu necesitateexistenţa a două tipuri de fotoreceptori: unii pentru receptarea intensităţilorreduse (celulele cu bastonaşe) şi alţii pentru receptarea intensităţilor sporite(celulele cu conuri). Şi în acest caz sistemul viu exploatează în folos propriulegea fizico-chimică a dependenţei sensibilităţii la lumină de structura chimicăa substanţelor fotosensibile.

C. Mecanorecepţia. Câtă vreme în toate cazurile mecanismulrecepţiei este bazat pe deschiderea canalelor ionice şi generarea de grupajestructurate de potenţiale de acţiune modulate în perioadă, este corect săadmitem că stimulii mecanici realizează această deschidere prin deformarea106

Page 114: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

membranei celulei receptoare pe porţiuni tnai mult sau mai puţin extinse.Asemenea deformări pot duce la, cel puţin, două categorii de consecinţe, deregulă concomitente şi cu finalitatea comună, a) modificarea raporturilorspaţiale dintre macromoleculele fosfolipidice sau/şi dintre acestea şi proteineleintrinseci generând spaţii prin care ionii H* migrează la interior şi b) deformareacanalului prin îngustarea sau lărgirea gurii sale externe, ceea ce duce latensionarea mecanică până la rupere a legăturilor dintre Ca2' şi liganzii proteici.

Deformarea membranei celulei receptoare poate fi produsă de stimululmecanic fie direct- când forţa se aplică acesteia, desigur, prin preluarea ei decătre ţesuturile şi lichidele interpuse -, fie indirect - când forţa se aplică cililorcelulei şi deformarea are loc ca urmare a mişcării acestora. Primul caz îlîntâlnim la nivelul tegumentului (receptori tactili şi de presiune), al sistemuluilocomotor (proprioreceptori), al organelor cavitare (preso- şi voloreceptori),iar al doilea la nivelul urechii interne (celulele receptoare din organul lui Corti,crestele ampulare şi maculele senzitive). Un caz aparte, dar similar acţiuniiprin intermediul cililor, este acela al firului de păr de pe zonele pubescente aletegumentului, prin mişcarea căruia se produc deformări mecanice alemembranei dendritelor aflate la baza lui.

La nivelul tegumentului şi sistemului locomotor, dată fiind variaţia marea stimulilor mecanici, nu numai sub aspectul intensităţii, ci şi sub acela al moduluide aplicare (sporadic, ritmic sau prelungit), întâlnim acelaşi fenomen dediversificare a formaţiunilor mecanoreceptoare în raport cu anumite intervalevalorice ale intensităţii stimulilor, precum şi cu modalităţile lor specifice de acţiunePe această bază se explică diversitatea relativ mare de organizare amecanoreceptorilortegumentari şi proprioceptivi. Mecanoreceptorii orientaţi spremediul intern din pereţii organelor cavitare sunt mai unitari din acet punct devedere, ei nefiind supuşi unor variaţii atât de mari ale stimulilor specifici, aşacum sunt supuşi cei exteroceptivi; diferenţele mici de intensitate a stimulilor dela o zonă la alta determină, totuşi şi aici o anumită diversificare, dar numai înceea ce priveşte excitabilitatea membranei. în grupul mecanoreceptorilor orientaţispre mediul extern, terminaţiile nervoase libere sunt cele mai sensibile formaţiuninu atât din cauza unei excitabilităţi mai ridicate decât a altora, cât pentru faptulcă ele sunt lipsite de învelişuri adiacente. în cazul celor încapsulate (corpusculiiMeisner, Vater-Pacini), pentru a produce deformarea membranei dendriticestimulul mecanic trebuie mai întâi să deformeze suficient învelişul acesteia("grilajul" de colagen al corpusculului Meisner, respectiv membranele succesive,separate de lichid de disipare a forţei, pentru corpusculii Vater-Pacini)

D. Chemorecepţia. Mecanismul recepţiei chimice, cel mai greu deînţeles, constituie o problemă asupra căreia s-au emis numeroase ipoteze.Nu ne vom opri asupra nici uneia dintre ele, ci doar vom enumera modalităţile

107

Page 115: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

teoretic posibile, prin care substanţele chimice, atât de diverse, pot determinadeschiderea canalelor ionice şi generarea potenţialelor de acţiune. O partedintre acestea sunt deja cunoscute, aşa încât le vom enumera doar.

Principial vorbind, aceste modalităţi se pot grupa în două categoriidupă cum acţiunea stimulului chimic se exercită asupra unei molecule cu rolde receptor membranar specializat, sau asupra matricei membranare. Nupoate fi exclusă coexistenţa celor două modalităţi la nivelul membranei aceleiaşicelule receptoare, mai cu seamă dacă ţinem cont de faptul că, pe lângă omodalitate de activare specifică, receptorul poate suporta şi una nespecifică.Modalitatea de acţiune prin intermediul unor substanţe specializate în acestsens ar determina o îngustare drastică a formaţiunii receptoare care, astfel,nu ar mai fi capabilă să recepteze decât acei stimuli chimici pentru care deţinesitusuri adecvate. O asemenea modalitate ar putea fi admisă doar în cazulchemoreceptorilor orientaţi spre mediul intem, la nivelul căruia homeostaziaasigură o constanţă chimică nu numai cantitativă (concentraţie), ci şi calitativă(compoziţie). Pentru cei exteroceptivi, aşa cum este celula olfactivă,modalitatea difuză (sau combinată cu cea discretă) ar asigura organismuluiposibilităţi mai largi de explorare chimică a mediului extern, cu consecinţebenefice în planul integrării. Larga deschidere spre mediu a receptorului olfactiveste probată nu numai de cele câteva mii de mirosuri cunoscute de om, ci şide faptul că el poate sesiza mirosurile noi ale unor substanţe de sinteză,neexistente în condiţii naturale. Această constatare nu-şi pierde valoarea deargument în sprijinul celor de mai sus dacă vom admite că mirosul nou al uneisubstanţe de sinteză a rezultat prin amestecul unor mirosuri naturaleelementare, întrucât şi în acest caz se pune, totuşi problema codificării acestuiamestec la nivelul receptorului.

în modalitatea difuză de acţiune pot fi implicate interferenţele posibileale substanţei chimice stimulatoare cu ionii H+, pe care îi pot neutraliza saudisloca, cu fosfolipidele, cărora le pot determina tranziţia la starea afânatâ, cuenzimele membranare, modificându-le nivelul de activitate, cu ionii Ca2* pecare îi pot lega în complecşi organometalici mai stabili, cu proteinele-canal,cărora le pot masca punctele de ligandare sau cu zonele de legătură hidrofobădintre proteinele-canal şi fosfolipide, determinând translarea canalelor înîntregime şi, astfel, modificarea densităţii lor pe zone restrânse ale membranei.

Numeroase observaţii au condus la concluzia că diversele substanţechimice stimulatoare necesită intervale de timp diferite pentru a determinadeschiderea numărului critic de canale. Acest interval poate fi numit latenţă,având semnificaţia timpului scurs între momentul impactului şi acela aldeschiderii numărului critic de canale. Latenţa măsoară, deci, durataprepotenţialului sau a aşa-numitului potenţial de receptor. De regulă se ia ca

108

Page 116: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

exemplu chemorecepţia gustativă. La nivelul cavităţii bucale mugurii gustativi(ansambluri de celule receptoare) sunt dispuşi pe papile de două categorii:proeminente la suprafaţa mucoasei (fungiforme) şi inclavate în mucoasă(caliciforme) sau între pliuri ale acesteia (foliate). Această dispoziţie reflectăexistenţa unei latenţe mici pentru mugurii situaţi pe papilele proeminente,contactul cu substanţa sapidă limitându-se la timpul de masticaţie după caresubstanţa este antrenată de deglutiţie odată cu saliva şi a unei latenţe maripentru cei dispuşi pe papilele inclavate, substanţa sapidă continuând săacţioneze un timp şi după deglutiţie (saliva din asemenea adâncituri esteantrenată mai greu de deglutiţie). Explicaţia este plauzibilă dar nu şi singuraposibilă. Substanţele cu gust amar, receptate de mugurii inclavaţi sunt, în gen-eral, mai puţin frecvente în alimente şi, atunci când ele există, concentraţia loreste foarte redusă. Din această perspectivă am putea interpreta latenţa maimare a receptorilor pentru gustul amar ca o consecinţă a concentraţiei redusea substanţelor care îl generează (între intensitatea excitantului şi durata minimăde acţiune există o relaţie de inversă proporţionalitate)

1.1.1.4. Adecvarea receptorilorîn afara specializării funcţionale în raport cu natura energetică a

stimulilor, receptorii prezintă şi o adecvare funcţională în raport cu importanţasau nivelul de semnificaţie biologică. în fapt, adecvarea funcţională vizează gradulde sensibilitate sau acuitatea receptorului. Importanţa sau nivelul de semnificaţiebiologică a unui stimul nu ţine, însă, de natura sa energetică - fizică sau chimică-, ci de toleranţa sistemului viu faţă de mărimea variaţiei parametrului fizico-chimic ce deţine valoare de stimul. încât, pentru variaţiile faţă de care toleranţaorganismului este redusă, sensibilitatea sau acuitatea receptorului specifictrebuie să fie mare. Pentai exemplificare, să considerăm receptorii analizatorilorgustativ şi olfactiv. Prin specializarea lor funcţională ei aparţin aceleiaşi categoriifiind receptori chemoelectrici, dar prin adecvare funcţională ei aparţin unorcategorii diferite: cei olfactivi categoriei cu acuitate medie, iar cei gustativi celeicu acuitate redusă. La fel se pune problema şi în cazul receptorilor cu altespecializări: conurile (cu sensibilitate mică) şi bastonaşele (cu sensibilitate mare)la fotoreceptori, terminaţiile nervoase libere (sensibilitate mare) şi corpusculiiVater-Pacini (cu sensibilitate redusă) la mecanoreceptori.

Tot în cadrul adecvării funcţionale se include şi capacitatea receptoruluide a-şi reduce sensibilitatea faţă de stimulii cu acţiune prelungită în timp(semnificaţie redusă prin iterare), fără modificarea intensităţii acestora (fenomennumit obişnuire sau adaptare). Deşi o clasificare a receptorilor în baza acestuicriteriu este posibilă, nu insistăm asupra ei fiind extrem de relativă. Subliniem,totuşi, faptul că marea majoritate a chemoreceptorilor din zonele reflexogene(interoceptori), a căror contribuţie la menţinerea homeostaziei mediului interneste esenţială, sunt receptori ce nu prezintă fenomenul de obişnuire (adaptare).

109

Page 117: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

1.1.2. Calea aferentă a arcului reflex elementarGrupajele potenţialelor de acţiune, structurate la nivelul receptorului,

sunt preluate de calea de conducere aferentă, şi transmise la un centru proximsituat în segmentele subcorticale (medulare sau tronculare). Anatomic caleaaferentă este segmentul arcului reflex interpus între receptor şi proximul centrunervos. Calea de conducere începe cu dendrita neuronului senzitiv carecontactează celula receptoare, sau formează ea însăşi receptorul, şi se continuăpână la corpul celular, situat în toate cazurile în afara axului cerebrospinal, deunde se continuă cu axonul acestuia până la proximul centru nervos, undeface sinapsă cu neuronul de asociaţie (intercalar).

Particularitatea funcţională esenţială a căii de conducere este fidelitateapropagării. Dacă grupajele preluate de la receptor ar suferi modificări la nivelulcăii de conducere, atunci ar apărea distorsiuni şi comenzile date de centru arfi incorecte întrucât ar rezulta din prelucrarea unor informaţii falsificate. Dinacest motiv calea de conducere nu poate primi sinapse în lungul ei, sau influenţede altă natură nici la nivelul corpului celular, nici la nivelul prelungirilor sale.Acesta poate fi unul din motivele ce determină poziţia extranervaxiala a corpuluicelular al neuronului senzitiv (dar nu şt singurul). Faptul că pe membranaextrasinapticâ a butonului axonal pot descărca anumite sinapse nu contravineafirmaţiei anterioare deoarece acestea nu descarcă neurotransmiţătoriexcitatori capabili de distorsiuni, ci fie neuromodulatori - care nu modificăstructura grupajelor de potenţiale -, fie neurotransmiţători inhibitori - careblochează trecerea acestora prin sinapsă.

1.1.3. Centrul nervos al arcului reflex elementarAcesta reprezintă "dispozitivul" de prelucrare, stocare a informaţiei şi

elaborare a comenzii. Pentru arcul reflex elementare (subcortical) centrul estereprezentat de neuronii de asociaţie şi de corpii celulari ai neuronilor efectori.Spunând aceasta comitem, după cum bine s-a intuit, o eroare, dar aceasta nueste întâmplătoare, ci deliberată. Acest centru, deşi elementar, are o organizaremult mai complexă. La nivelul neuronului de asociaţie nu descarcă doar sinapsacu axonu! neuronului senzitiv al arcului reflex considerat, ci numeroase altesinapse provenind, direct sau indirect (prin mijlocirea altor neuroni asociativi),de la alte arcuri reflexe vecine, mai mult sau mai puţin apropiate, dar corelatefuncţional cu cel dintâi. încât, neuronul de asociaţie nu are numai rolul de astabili legătura între cel senzitiv şi cel efector. Reducându-I doar la acesta,existenţa însăşi a neuronului de asociaţie îşi pierde orice justificare, legăturadirectă dintre ceilalţi doi neuroni fiind mult mai simplă şi mai puţin costisitoarepentru organism. în realitate, rolul principal al neuronului de asociaţie este acelade prim integrator pentru toate informaţiile ce vin la el prin mai multe sinapse,

110

Page 118: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

inclusiv cea de la neuronul senzitiv al arcului reflex pe care îl analizăm (vezicodificarea la nivelul somei neuronale). Situaţia este similară şi pentru corpulcelular al neuronului efectorcare, de asemenea, primeşte mai multe sinapse,pe lângă cea de la neuronul de asociaţie. Rolul lui, în cadrul centrului arculuireflex considerat, este dublu: de ultim integratorpentru toate semnalele primiteşi, pe această bază, de generator al comenzii finale.

Se foloseşte adesea termenul de "sumator" pentru corpul celular alneuronului. Deşi utilizarea lui nu este greşită, întrucât la acest nivel au loc şiprocese de sumare, totuşi, considerăm mai potrivită folosirea termenului de"integrator" întrucât aici au loc şi alte tipuri de interferenţe între potenţiale, cumsunt facilitarea, prin creşterea prealabilă a excitabilităţii zonale şi ocluzia, prinblocarea unei direcţii de propagare fie datorită perioadei refractare, când canalelesunt încă deschise, fie datorită intervenţiei neurotransmiţătorului inhibitor, cândcanalele sunt blocate în poziţia închis.

1.1.4. Caiea eferentă a arcului reflex elementarîn ordine funcţională, calea eferentă are aceieaşi caracteristici cu cea

aferentă, fidelitatea propagării fiind şi aici esenţială. Anatomic, calea eferentăeste reprezentată de segmentul arcului reflex cuprins între centrul nervoselementar (subcortica!) şi efector.

în cazul în care calea eferentă merge la un efector somatic (muşchischeletic) ea este formată de axonul neuronului somatomotor (alfa, beta saugama) al cărui corp celular intră în alcătuirea unui "centru" motor somaticsubcortical. Ajuns la nivelul organului efector axonul dă naştere la scurteramificaţii terminate în butoni, al căror număr este adecvat tipului de activitatemusculară, fiind cuprins între 3-15 pentru muşchii de precizie (exemplu muşchiiextrinseci ai globului ocular) şi aproximativ 500 pentru muşchii de forţă (exemplumuşchiul marele fesier). Fiecare terminaţie butonală formează o sinapsăneuroefectoare (placă motorie) cu o fibră musculară. La nivelul acestei sinapseexistă enzimă de inactivare a neurotransmiţătorului (acetilcolinesteraza).Neuronul somatomor, împreună cu ramificaţiile sale şi cu fibrele musculare lacare acestea se distribuie, formează o unitate motorie terminală.

în cazul în care calea eferentă se adresează efectorilor vegetativi(muşchi netezi, ţesut nodal şi glande) ea este formată de doi axoni: cel alneuronului efector al cărui corp celular se află în unul din "centrii" vegetativisubcorticaii din axul cerebrospinal şi cel al neuronului efector propriu-zis alcărui corp celular se află la nivelul unei formaţiuni ganglionare extranevraxialesituată pe traiectul căii. Axonul celui de-al doilea neuron se ramifică şi el lanivelul efectorului vegetativ dând naştere la terminaţii butonale dar, spre

111

Page 119: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

deosebire de calea eferentă somatică, butonii terminali nu formează sinapseautentice cu celulele efectoare, ci mai degrabă un fel de "joncţiuni lejere".Fiecare buton terminal eliberează de la distanţă neurotransmiţătorul careajunge lent şi progresiv la nivelul mai multor celule efectoare. Acţiuneaprelungită în timp a neurotransmiţătoruiui este posibilă deoarece, la acest nivel,lipsesc enzimete de inactivare sau activitatea lor este redusă.

Complexitatea căii eferente a arcului reflex vegetativ îşi găseştejustificare în însăşi specificul funcţional al efectorilor din această categorie. învreme ce efectorul somatic (muşchiul scheletic) trebuie să răspundă princontracţie rapid şi strict localizat (pe unităţi motorii terminale), efectorii vegetativitrebuie să dea răspunsuri contractile sau secretorii lente şi generalizate pe zonemai mult sau mai puţin extinse. Pentru ca acestea să se poată realiza estenecesar ca neurotransmiţătorul să se elibereze lent, progresiv şi nu cuantificat.Aceasta se asigură prin viteza de propagare redusă, motiv pentru care axonulcelui de-al doilea neuron al căii este nemielinizat. în acelaşi timp, existenţa unuial doilea neuron pe calea eferentă vegetativă face posibilă sinteza şi eliberareaunui alt neurotransmitător (adrenalina) pentru antrenarea efectorului decât celdin sinapsele de pe restul căii (acetilcolina), în cazul fibrelor simpatice.

1.1.5. EfectorulExistenţa relaţiei de directă proporţionalitate între intensitatea stimulului

aplicat la receptor şi mărimea răspunsului obţinut la nivelul efectoruluigenerează, adesea, părerea greşită potrivit căreia la nivelul arcului reflex aravea loc o dublă conversie energetică: la receptor - transformarea energieifizice sau chimice a stimulului în energie electrică (a potenţialelor de acţiune),respectiv la efector - a energiei electrice a potenţialelor de acţiune în energiemecanică (pentru efectori musculari) sau chimică (pentru efectori secretori).O simplă privire, chiar şi neavizată, poate pune în evidenţă decalajul dintreimensa energie mecanică dezvoltată de contracţia unui muşchi scheletic, deexemplu şi infima cantitate de energie electrică dezvoltată de potenţialele deacţiune ce o determină. Nici una din interfeţele arcului reflex nu realizeazăconversia energiei dintr-o formă în alta, ci asigură doar declanşarea unorprocese ce duc la actualizarea unei anumite forme de energie potenţialăpreexistentă la acel nivel. în cazul receptorului stimulul determină, prin valoarealui, doar deschiderea numărului critic de canale, restul evenimentelor depinzândde valoarea energiei potenţiale a gradienţilor electrochimici realizaţi în fazeleanterioare prin activitatea pompei de Na+-K+. în acelaşi mod, la nivelul efectorilormuscular sau secretordepolarizarea membranei se însoţeşte şi de o creşterea concentraţiei ionilor Ca2* în spaţiul citoplasmatic care fie activează o ATP-ază specifică (miozina) ce duce la eliberarea energiei chimice din stocuri

112

Page 120: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

preexistente (ATP), energie ce va fi convertită în lucru mecanic, fie asigurăeliminarea prin exocitoză a produsului de secreţie în spaţiul extracelular (laglande). Dar nici mărimea contracţiei musculare, nici cantitatea de produschimic eliberat nu sunt determinate în mod direct de factorii declanşatori, ci devaloarea metabolismului din fazele precedente în care s-a realizat o anumitărezervă de ATP, respectiv un anumit stoc de produs de sinteză. La nivelulefectorilor proporţionalitatea directă dintre valoarea semnalului electric(grupajele de potenţiale de acţiune) şi mărimea răspunsului este asiguratăprin intermediul duratei depolarizării care determină valoarea creşteriiconcentraţiei de Ca2*, esenţial atât pentru contracţie, cât şi pentru exocitoză.La aceste nivele, corelaţia valorică este una mediată, nu directă.

Procesele declanşate de comenzile aduse pe calea eferentă suntspecifice tipului funcţional al efectorului: contracţia sau eliberarea produsului desinteză. în ambele tipuri de procese cuplarea evenimentului electric de membranăcu cel mecanic sau secretar este realizată de ionul Ca2\ La efectorii muscularidepolarizarea sarcolemei determină creşterea Ca2* sarcoplasmatic fie prin in-flux din exterior (la fibrele musculare netede), fie prin eliberare din stocurile in-terne (la fibrele musculare striate). Creşterea concentraţiei Ca2+ cu aproximativun ordin de mărime (de la 10"7 M la 10/6 M) activează o ATP-ază specifică(miozina) ce va duce la eliberarea energiei chimice necesară contracţiei.

Dacă mecanismul cuplării electromecanice este comun celor treitipuri de fibre musculare - scheletică, miocardică şi netedă, modul lor dejoncţionare cu butonii terminali ai căii aferente este diferit. în timp ce lamusculatura scheletică fiecare buton axonal joncţionează cu o fibră muscularăformând o sinapsă, la musculatura netedă fiecare buton terminal al axonuluinemielinizat (postganglionar) deserveşte un grup de fibre, cu care nu formeazăo sinapsă propriu-zisă, ci o joncţiune neuromusculară lejeră. La miocard, caretrebuie să se contracte succesiv în atrii şi ventricule, pentru a asigura sensulunic al circulaţiei sanguine, butonii terminali ai axoniloramielinici (simpatici şiparasimpatici) nu stabilesc relaţii directe cu fibrele contractile, ci mijlocite deformaţiunile nodale cu care formează joncţiuni specifice.

Sinapsa neuromusculară reflectă, prin modul de organizarefuncţională, specificul fiziologic al efectorului. Astfel, la musculatura striată detip scheletic, întrucât eficienţa scurtării este mai mare dacă fibrele ce compunorganul muscular se contractă cu viteze diferite, în cadrul aceluiaşi muşchiexistă fibre rapide şi fibre lente, ponderea lor fiind diferită de la un organ la altul.Viteza de contracţie a unei fibre scheletice este direct dependentă de vitezacu care potenţialul de acţiune se propagă de la placa motorie pe restulsarcolemei. La rândul ei, viteza de propagare este dependentă, tot direct, devaloarea căderii de potenţial dintre porţiunea postsinaptică depolarizată (placa

113

Page 121: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

motorie) şi restul sarcolemei aflată încă in repaus. Pentru a asigura o căderede potenţial sporită formaţiunea postsinaptică a sarcolemei va fi puternic pliatăformând o suprafaţă mare la fibrele cu viteză mare de contracţie şi netedă,realizând o suprafaţă redusă, la cele cu viteză mică (Fig. 52 A şi B), deşidimensiunile sinapselor sunt egale.

Fig. 52Sinapsa neuromusculară la o fibrămusculară scheletică rapidă (A) şi launa lentă (B).S, j - suprafeţele membranelorpostsinaptice; d - diametrul sinapsei

întrucât specificul activităţii musculaturii scheletice impune nu numaio viteză mare de intrare în acţiune a fibrelor, ci şi o revenire rapidă la starea derepaus, la nivelul sinapselor neuroefectorii de acest tip operează un sistemenzimatic (acetilcolinesteraza) capabil să anuleze rapid activitateaneurotransmiţătorului (acetilcolina). La formaţiunile neuro-efectorii vegetative,unde acţiunea declanşată trebuie să fie prelungită în timp, acest sistemenzimatic lipseşte. în plus, prelungirea acţiunii contractile, ca şi progresiva eidezvoltare, sunt asigurate şi de distanţa mare dintre butonul terminal al axonuluiamielinic şi elementele efectorii, contractile sau secretorii, pe careneurotransmiţătorul trebuie să o străbată.

11.6. Calea aferentă inversă a arcului reflexDin cauza mulţimii factorilor ce pot influenţa procesul de declanşare

a răspunsului pot apărea discordanţe între intensitatea stimulului şi mărimearăspunsului contracţii sau secretor. Din acest motiv se impune cu necesitateintervenţia corectoare a centrului. Pentru aceasta este, însă, necesar ca centrulsă fie permanent informat asupra modului de execuţie a comenzii.

Fără un control riguros asupra modului şi calităţii executării comenziiactul reflex ar reprezenta doar un proces cu reglaj, nu însă şi unul cu autoregla},aşa cum pretinde organismul. Pentru realizarea controlului sunt necesare douăformaţiuni: a) un receptor specializat în sesizarea cel puţin a unuia din efectele

114

Page 122: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

produse prin executarea comenzii şi b) o cale de conducere interpusă întreacest receptor şi centrul de comandă, reprezentînd aferentaţia în sens invers.

Aferentaţia inversă poate fi realizată fie prin intermediul unei căi deconducere special constituită, numită şi cale retroaferentă, fie prin intermediulcăii aferente directe care astfel îndeplineşte, în momente diferite, ambele roluri,informând centrul atât despre apariţia variaţiei unui factor de mediu, cât şi despreeficienţa efectorului în direcţia corectării ei. Cele mai multe arcuri reflexe au căiretroaferente special constituite, cu receptori proprii care sunt dispuşi în locuristrategice şi anume, acolo unde consecinţele activităţii efectorului sunt maxime.Astfel, în cazul efectorilor musculari (somatici şi vegetativi) receptoriiretroaferentaţiei, alţii decât cei ai aferentaţiei directe, sunt dispuşi chiar în interiorulorganelor respective, aici manifestându-se la maxim consecinţele contracţiei.în cazul unui efector secretar, aşa cum este, de exemplu, pancreasul exocrin,receptorii retroaferentaţiei nu se mai dispun la nivelul glandei efectoare, ci lanivelul intestinului întrucât aici se exercită acţiunea sucului pancreatic. Pentrucentrul nervos implicat în controlul pancreasului cantitatea în sine a unei enzimeeliberate (proteo-, lipo- sau glicolitică) nu are nici o relevanţă, importantă fiinddoar adecvarea calitativ-cantitativa a acesteia la conţinutul intestinal în care potfi mai multe sau mai puţine protide, lipide, respectiv glucide. în acest cazreceptorul intestinal (chemoreceptorul) şi calea de conducere spre centruasigură atât aferenta (directă), cât şi retroaferenţa. Aferentaţia directă de la nivelulintestinului informează centrul nervos cu privire la calitatea şi cantitateasubstanţelor nutritive (proteine, lipide, glucide) venite aici din compartimentulgastric, informaţii în baza cărora elaborează comanda spre pancreasul exocrinca organ efector. Retroaferentaţia, realizată prin acelaşi receptor şi aceeaşicale ca şi cea directă, informează centrul despre modul cum se modifică întimp substanţele nutritive sub acţiunea enzimelor pancreatice, informaţii în bazacărora se asigură corectarea efectorului secretor.

Calea retroaferenţa a fost considerată aici doar ca o componentă aarcului reflex elementar a! cărui centru este situat subcortical. Unul şi acelaşiact reflex realizat în contextul genera! al organismului devine mult mai com-plex şi mai eficient, în primul rând, prin creşterea numărului de căi retroaferente.Astfel, activitatea unui lanţ de muşchi scheletici este controlată de "centrii"(inclusiv şi mai cu seamă corticali) nu numai prin căile retroaferente specificecu originea în proprioceptorii osteo-musculari şi articulari, ci şi prin altele, cuspecific diferit, cum ar fi cele cu originea în receptorii vizuali, tegumentari,vestibulari şi auditivi prin intermediul cărora centrii corticali evaluează şicorectează activitatea efectorilor într-un context mult mai larg.

115

Page 123: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

1.2. Arcul reflex supraelementarSchema de principiu a organizării arcului reflex supraelementar este

identică cu aceea a arcului elementar, deosebirile fiind legate de complexitateasporită a căilor de conducere şi a centrului. Fiind vorba nu de un alt arc reflex,ci de un alt nivel, superior, de organizare al aceluiaşi arc reflex, acest ansamblufuncţional trebuie considerat ca o prelungire şi o dezvoltare a nivelului elementar(Fig. 53).

Fig.53Schema arcului reflexsupraelementar(cortical)R - receptor;CAF - cale aferentă;CA-cale ascendentă,CC-centru cortical;CD - cale descendentă;CEF - cale eferentă;CSC - centru subcortical;E - efector

De la centrul proxim, elementar, aflat în relaţie directă cu receptorul, secontinuă o cale ascendentă cu valoare de aferentă până la nivelul cortexului cere-bral. Această cale poate avea pe parcursul ei una sau mai multe staţii sinaptice lanivelul cărora se stabilesc relaţii cu alte arcuri reflexe elementare şisupraelementare. De la nivelul centrului cortical, unde au loc prelucrarea şi stocareainformaţiilor precum şi elaborarea comenzilor, coboară calea descendentă, cuvaloare de eferentă, până la nivelul centrului elementar, aflat în relaţie directă cuefectorul. Această cale poate să fie neîntreruptă, sau poate avea una sau maimulte staţii sinaptice pe traseul ei, cu acelaşi rol ca şi la ascendentă.

116

Page 124: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

1.2.1. Calea aferentă a arcului supraelementarEa este formată de calea aferentă a arcului elementar (extranevraxială)

şi de calea ascendentă corticală (intranevraxialâ), interpunându-se între re-ceptor şi scoarţă. Faptul că pe traseul ei se interpun unul sau mai mulţi centrisubcorticali nu schimbă calitatea (semnificaţia) semnalelor generate de re-ceptor. Altfel, centrul cortical ar primi semnale distorsionate, neconforme curealitatea. Staţiile sinaptice de pe parcursul ei nu au decât rolul de a asigurajoncţiunea cu alte arcuri reflexe elementare sau supraelementare. Este greşităopinia, potrivit căreia, calea ascendentă ar informa centrul cortical despreactivitatea centrilor subiacienţi. Asupra acesteia centrul cortical este informatpe căi ale aferentaţiei inverse (feed-back). Orice intervenţie în planul calităţiiinformaţiei pe parcursul căii de conducere (la nivelul staţiilor) ar avea darul săintroducă distorsiuni şi, implicit, erori în comandă. Orice intervenţie a staţiilorsinaptice de pe parcursul căii de conducere ţine de sfera patologiei. înasemenea condiţii, nu prelucrarea corticală este aberantă, ci alimentarea cuinformaţii (aberante). Aşa se explică faptul real că electroencefalograma, carecaracterizează activitatea corticală în primul rând, poate apărea normală launii bolnavi psihic. Pe traseul ei cajea aferentă a arcului reflex supraelementar,face o primă staţie sinaptică la nivelul centrului elementar, o ultimă staţie lanivelul centrului cortical (supraelementar) şi una sau mai multe staţiiintermediare situate la diverse nivele ale axului cerebrospinal.

Cu excepţia celei cu originea la nivelul receptorului olfactiv, toate căileaferente corticale, provenind de la intero- şi exteroceptori, fac o staţie sinapticâintermediară la nivelul regiunii talamice, înainte de a se proiecta pe scoarţă.Atât excepţia, cât şi regula au primit, de-a lungul timpului, explicaţii foarte diferite,singura valabilă fiind aceea bazată pe considerente filogenetice. După cumse ştie, supremaţia scoarţei cerebrale în procesul integrării rezidă, printre altele,în faptul că ea reprezintă unicul centru la nivelul căruia converg informaţiileprovenite de la toţi receptorii, fără nici o excepţie. Existenţa unui asemeneacentru reprezintă o necesitate în ordine general-ciberneticâ şi nu una în ordinespecific-biologică. Integralitatea sistemului viu, ca şi coerenţa raporturilor salecu ambientul nu sunt posibile decât în prezenţa unui centru de analiză şi sintezaconcomitentă a tuturor informaţiilor privitoare la realitatea actual trăită şi dejatrăită (experienţa acumulată). Dacă scoarţa cerebrală este un asemeneacentru aceasta nu trebuie să conducă la concluzia greşită că în cursul evoluţieiprelucrarea centralizată a tuturor informaţiilor a devenit posibilă numai odatăcu apariţia acestei formaţiuni. La organismele la care nu există scoarţă (aşacum sunt peştii) acest rol este îndeplinit de centrii talamici, la nivelul căroraconverg informaţiile provenite de la toţi receptorii. Odată apărută, scoarţa preiaacest rol ea primind informaţiile de la talamus prin axonii ultimilor neuroni ceintră în alcătuirea căii asc?r"1ente, ca parte a căii aferente a arcului reflex

117

Page 125: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

supraelementar. însă, cum apariţia scoarţei cerebrale nu este un processpontan, ci unul evolutiv, transferul funcţiei de integrare supremă a organismului,de la talamus la scoarţă, se face lent şi progresiv, astfel încât talamusul nueste eliminat, ci, o foarte lungă perioadă de timp, cele două formaţiuniconlucrează, ponderea scoarţei sporind mereu în detrimentul talamusului.

Preluarea integrală a funcţiei supreme de către scoarţa cerebralăbine dezvoltată nu este un simplu proces de transfer de la o formaţiune la alta,ci mai cu seamă unul de dezvoltare cantitativ-calitativă, o trecere pe un plansuperior a alcătuirii şi structurii întregului sistem nervos. Ce şi cât îi rămânetalamusului din vechiul rol, care sunt noile sale funcţii în aceste condiţii estegreu de precizat. Cercetările întreprinse în acest scop pe animale, bazate peextirpări parţiale sau totale ale scoarţei, pe stimulări sau/şi distrucţii locale saugenerale la nivelul talamusului, nu pot fi concludente atâta vreme cât însăşirelaţiile dintre aceste două formaţiuni sunt încă necunoscute. Oricum, rolu!talamusului nu trebuie coborât la acela al unei simple formaţiuni de releu,rămasă ca un vestigiu al unei etape trecute a evoluţiei; în asemenea condiţii elar fi dispărut de mult, în absenţa unui rol anume el aducând doar dezavantajulunei întârzieri sinaptice în plus.

în privinţa căii olfactive care constituie o excepţie în sensul că, îndrumul ei spre scoarţă, nu face staţie talamică, explicaţia este acum simplă,întrucât simţul olfactiv este legat direct de respiraţia aeriană, informând centriiintegratori despre posibila incompatibilitate a aerului pentru schimbul de gazela nivel pulmonar, el apare mai târziu şi anume la speciile ce părăsesc mediulacvatic. Cum la acest moment al evoluţiei talamusul, ca centru suprem deintegrare al acestor specii, era deja constituit, noua cale cu originea la nivelulreceptorilor olfactivi şi-a constituit un centru propriu în afara celui existent.Tocmai aceasta este primordiul scoarţei cerebrale.

1.2.2. Centrul nervos al arcului reflex supraelementarDaca la nivelul centrului nervos al arcului reflex elementar (subcorti-

cal) prelucrarea unui număr redus de informaţii asigură elaborarea unorcomenzi standardizate şi limitate, generatoare de răspunsuri la nivelul unuianumit efector (sau grup de efectori), la nivelul centrului nervos al arcului re-flex supralementar (cortical) prelucrarea unui număr maxim de informaţii -actuale şi/sau memorate - duce la elaborarea unor comenzi nestandardizateşi extinse, generatoare <•' J răspunsuri la nivelul oricărui efector (sau grup deefectori). Dacă la nivelul arcului reflex elementar răspunsul este adecvatexclusiv stimulului care l-a generat, la niveli ii celui supraelementar acesta esteadecvat şi circumstanţelor în care acţionează stimulul. în fine, dacă în primul

118

Page 126: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

caz obţinerea răspunsului necesită un consum minim şi constant de timp, încel de-al doilea consumul de timp este variabil şi întotdeauna superior celui dela nivelul arcului elementar.

Superioritatea funcţională a scoarţei cerebrale în raport cu ceilalţi centrinervoşi rezidă, în primul rând, în modu! ei de organizare şi, abia în al doilea rând, îndiferenţele calitative ale neuronilor componenţi. în planul organizării specificescoarţa a) primeşte informaţii de la toţi receptorii organismului; b) poate interveni,direct sau indirect, în activitatea tuturor efectorilor din organism; ci) deţine numărulcel mai mare de neuroni de asociaţie şi d) are neuronii dispuşi în suprafaţă şi nuîn volum. Fiecare din aceste particularităţi asigură avantaje în plan funcţional,neîntâlnite la ceilalţi centrii. Astfel, coincidenţa spaţio-temporală a tuturor informaţiilor,actuale şi/sau memorate, face posibilă integrarea organismului mai mult în bazasemnificaţiei stimulilor, decât în aceea a intensităţii lor; posibilitatea intervenţiei,directe sau mediate, în activitatea oricărui efector conferă caracter coerent, unitarrăspunsurilor şi actelor comportamentale; numărul maxim de neuroni asociativi,destinaţi stabilirii de legături complexe şi multiple nu numai între neuronii receptori(senzitivi) şi cei efectori, ci şi între neuronii de acelaşi tip funcţional, asigură realizareaunei totalităţi de relaţii intemeuronale cu un pronunţat caracter dinamic adicărealizarea unei structuri modulare cu toate consecinţele funcţionale ce decurg dinaceasta; dispunerea neuronilor în suprafaţă şi nu în volum conferă scoarţeiposibilitatea realizării şi a unor relaţii nonsinaptice între diversele zone de pe întreagaei suprafaţă în baza proceselor de iradiere şi concentrare. în baza modului ei destructurare scoarţa acţionează întotdeauna ca o totalitate, independent deintensitatea sau semnificaţia stimulilor. Din acest motiv, atunci când vorbim desegmentul central al unui reflex supraelementar, nu trebuie să ne gândim la porţiunidistincte ale unei totalităţi, ci la totalitatea însăşi.

1.2.3. Calea eferentă a arcului reflex supraelementarComenzile elaborate la nivelul scoarţei cerebrale, considerată ca

totalitate, sunt trimise spre efectori prin căi eferente directe (fără staţii sinapticepe traseu) sau indirecte. Dispuse între centri corticali şi efectori ele se compundintr-o porţiune intranevraxială, numită cale descendentă, şi una extranevraxialăreprezentată de calea eferentă a arcului reflex elementar, devenită astfel o calefinală comună celor două tipuri de arcuri. Fiind un canal purtător de mesaje,calea eferentă corticală se supune aceleiaşi reguli a fidelităţii de propagare.Aceasta nu trebuie interpretată însă în mod îngust, fidelitatea propagării avândsemnificaţie doar în planul calitativ al răspunsului. Comenzile ce vin pe căieferente indirecte (cu staţii sinaptice pe parcurs) pot suferi modificări cantitativedeterminate de intervenţia unor centri inferiori aflaţi pe traseu în baza unor informaţiipe care aceştia le obţin de la nivelul efectorilor destinatari ai comenzilor. Ca

119

Page 127: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

exemple de asemenea centri subcorticali sunt hipotalamusul, pentru căileeferente vegetative şi cerebelul, pentru cele somatice (extrapiramidale).

2. Noţiunea de organ nervosOrganul reprezintă o entitate anatomo-funcponală în cadrul sistemului

în care intră ca parte componentă. La rândul său, organul este un sistem cu oalcătuire (totalitatea ţesuturilor ce îl compun) şi o structură (totalitatea relaţiilorsemnificative dintre ţesuturi) bine definite. Ca entitate anatomică organul estedelimitat în spaţiu prin propria sa alcătuire, iar ca entitate funcţională estedelimitat în spaţiu şi timp prin propria sa structură.

O simplă grupare de ţesuturi lipsită de frontiere anatomice nu poateîndeplini o funcţie distinctă şi, prin consecinţă, ea nu are valoare de organîntrucât nu constituie o entitate integrată în sine şi nici integrabilă într-un sistem.

Din acest unghi de privire măduva spinării, bulbul, puntea, mezencefaluletc nu au valoare de organe componente ale sistemului nervos. în primulrând, ele nu pot fi delimitate anatomic, substanţa albă a măduvei, de exemplu,formată din căi ascendente şi descendente, continuându-se în toate celelalteformaţiuni. în mod similar, cea mai mare parte din substanţa albă atelencefalului este formată din fibre cu provenienţă şi destinaţie din şi spre altezone şi numai o mică parte din fibre ce în aparţin (fibrele de asociaţie şi celecomisurale). în al doilea rînd ele sunt indistincte pe plan funcţional atât întreele, în interiorul sistemului nervos, cât şi fiecare în raport cu acesta (întregul).Despre fiecare în parte, ca şi despre întreg, nu putem spune decât că, în planfuncţional, realizează (sau participă la) integrarea organismului. Dar integrareaorganismului nu este un proces difuz, ci unul discret, mediul însuşi (intern sauextern) caracterizându-se prin existenţa mai multor parametri fizico-chimicidistincţi, ale căror variaţii în timp şi spaţiu sunt quasiindependente şiquasialeatorii. Sistemul integrator primeşte, la nivelul unor centri specializaţi,informaţii cu privire la multiplele modificări ale mediului prin mijlocirea unorreceptori adecvaţi naturii energetice a acestora şi a unor căi de conduceredistincte, pentru ca în baza prelucrării lor, la unul sau la mai multe nivele calitative(medular, supramedular, cortical), să poată elabora comenzile cele mai potrivitece vor fi adresate acelor efectori care pot satisface în cel mai înalt grad intereselemomentane şi de perspectivă ale organismului. încât integrarea organismuluise realizează, succesiv sau concomitent, pe anumite direcţii, decise de naturaşi semnificaţia stimulului şi în anumite modalităţi, decise de starea de mo-ment a organismului şi de circumstanţele în care acesta se află. Putem vorbi,astfel, de integrarea organismului în raport cu stimulii termici, luminoşi, chimicisau mecanici, dar nu de o integrare în general, deci acauzală.

120

Page 128: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

Totalitatea componentelor anatomice de origine nervoasă careparticipă la realizarea integrării organismului în raport cu o anumită categoriede stimuli formează un ansamblu funcţional cu valoare de organ nervos.Măduva, bulbul, puntea etc, nu sunt decât regiuni anatomice ale axului cere-brospinal, dar nu organe ale sistemului nervos. Din acest unghi de privire,organele sistemului nervos sunt de patru categorii, după natura energetică avariaţiilor din mediu (stimuli) în raport cu care se realizează integrareaorganismului: termică, luminoasă, chimică şi mecanică, fiecare prezentândvariante funcţionale. Toate organele sistemului nervos au o alcătuire unitară,ele nefiind altceva decât arcurile reflexe supraelementare, deja analizate. Astfel,toate formaţiunile de origine nervoasă care participă la integrarea chimică aorganismului constituie un organ nervos aparţinând categorieichemointegratoare. Multiplele sale variante, determinate de considerenteneesenţiale în raport cu integrarea organismului ca proces (locul variaţieireceptate - mediul intem sau extern -, calitatea substanţei chimice ce se instituieca excitant specific - substanţă organică sau anorganică etc), nu altereazăcu nimic esenţa funcţională unitară a acestui organ. Integrarea chimică esteun proces unitar pentru organism, independent de faptul că variaţiile în acestplan îşi au originea în mediul extern, de unde sunt sesizate de receptorii gustativi,digestivi sau olfactivi, sau în mediul intern (sânge), de unde sunt sesizate dechemoreceptorii zonelor reflexogene (specializaţi pentru glucoza, aminoacizi,acizi graşi, Na+, K\ H* etc).

Spre deosebire de organele aparţinând altor sisteme, care au o funcţiedefinită şi previzibilă în ceea ce priveşte finalitatea, organele nervoase suntmodulare, ele putându-se reorganiza permanent atât funcţional, cât şi ana-tomic, cu toate consecinţele ce decurg din aceasta. Caracterul modular alorganelor nervoase este conferit de scoarţa cerebrală întrucât toate acesteaconverg la nivelul ei unde, datorită numărului mare al neuronilor de asociaţie şiprezenţei proceselor inductive pe distanţe mari, ele pot să stabilească relaţiireciproce practic nelimitate. încât, la nivel cortical, componenta aferentă a unuiarc reflex, aparţinând unui anumit organ nervos, poate joncţiona temporar cucomponenta eferentă şi efectorul unui alt arc reflex, aparţinând altui organnervos. Caracterul temporar al unor astfel de relaţii conferă sistemului inte-grator, şi prin el organismului, cele mai largi posibilităţi de integrare.Astfel, încircumstanţe diferite un anumit stimul poate declanşa apariţia unor răspunsuridiferite, tot aşa cum diverşi stimuli pot declanşa în alte circumstanţe, unul şiacelaşi răspuns. Dacă apariţia unei surse luminoase în câmpul vizualdeclanşează, în mod necondiţionat, un răspuns muscular de orientare a capuluiîn vederea localizăm acesteia în spaţiu, acelaşi stimul poate declanşa o reacţiesalivară sau de apărare, cu condiţia ca stimulul luminos să fi precedat, într-oexperienţă anterioară şi recentă, apariţia unui aliment sau a unui agent nociv.

121

Page 129: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

în celălalt plan, secreţia salivară poate fi răspunsul comun dat succesiv sauconcomitent unor stimuli legaţi de gustul, mirosul sau vederea alimentului, câtşi de cei ce îi preced apariţia: zgomotul preparării, timpul administrării sauoricare factor cu valoare de semnalizare a apariţiei acestuia.

Interrelarea organelor nervoase la nivel cortical nu este un procesîntâmplător. Organizarea şi reorganizarea lor este funcţie de factori ce ţin deinterioritatea sistemului viu, oricum, în mai mare măsură decât de cei ce ţin devariaţiile mediului. Numai aşa se explică realitatea că organismul viu răspundestimulilor, în primul rând, în raport cu semnificaţia acestora şi, abia în al doilearând, în raport cu natura şi intensitatea lor.

122

Page 130: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

Capitolul VI - Relaţii interneuronaleîn cadrul arcurilor reflexe

De vreme ce unitatea de alcătuire şi structură a sistemului nervoseste arcul reflex, iar organui nervos este reprezentat de totalitatea arcurilorreflexe ce asigură integrarea organismului în raport cu o anumită categorie destimuli din mediu (intern sau extern), se poate conchide că existenţa solitarănu este posibilă pentru nici un neuron. Existenţa oricărui neuron dobândeştejustificare numai în măsura în care el este cuprins, cel puţin, într-un arc reflex.Având în vedere convergenţa arcurilor reflexe nu numai la nivel cortical, ci şisubcortical, majoritatea neuronilor intră în alcătuirea mai multor arcuri reflexe.Cu atât mai mult în cazul scoarţei cerebrale, unde majoritatea neuronilor suntasociativi, vom întâlni numeroase puncte nodale în care un singur neuron seinstituie ca o placă turnantă pentru mai multe arcuri reflexe.

1. Relaţii sinaptice (circuite neuronale).La nivelul sistemului nervos neuronii se înlănţuie prin sinapse formând

circuite de complexitate şi utilitate diferite. Există câteva tipuri de circuite123

Page 131: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

neuronale (Fig. 54) care, însă, nu epuizează complexitatea reală a relaţiilorinterneuronale din sistem. în cadrul fiecărui tip de circuit importante sunt:numărul sinapselor, calitatea lor şi modul de funcţionare. Considerând căfiecare circuit are la ieşirile sale efectori musculari, din răspunsurile acestoraîn timp vom putea deduce importanţa acestor circuite. întrucât viteza depropagare pe axoni şi dendrite este foarte mare (aproximativ 160 m/s) pentrudistanţele reduse din organism, o vom neglija în aceste estimări, luând înconsiderare doar întârzierile sinaptice.

Fig. 54Tipuri decircuiteneuronale.

A - linear; B - divergent; C - convergent; D - paralel; X, Y, Z -subcircuite paralele;E - reverberant; S - semnal (stimul);1 -3 - ieşiri spre efectori sau spre alţi neuroni;NI - neuron inhibitor

Pe circuitul liniar (Fig. 54 A) efectorul va răspunde după 2,5 ms (cincisinapse, fiecare cu o întârziere de 0,5 ms) de la intrarea potenţialului de acţiunepe circuit. Deşi numărul sinapselor din acest circuit rămâne constant în timp,durata totală a întârzierii poate să scadă dacă circuitul este solicitat sistematicîntr-o anumită succesiune. Aceasta întrucât o parte din membranele veziculelorcu mediator ce se deschid spre sinapsă sunt integrate membranei butonuluiterminal, a cărui suprafaţă creşte reducând lărgimea fantei sinaptice şi, deci,întârzierea transmiterii (vezi interfaţa intrare-ieşire). Pe circuitul divergent (Fig.

124

Page 132: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

54 B) procesele sunt identice, fn acest caz se pot imagina variante cu unnumăr diferit de sinapse, ceea ce conferă posibilitatea intrării în acţiune aefectorilor într-o ordine şi la intervale de timp diferite.

Circuitul convergent (Fig. 54 C), având o cale finală comună pentrumai multe circuite, asigură mai largi posibilităţi de intercondiţionare spaţio-temporală între acestea. în funcţie de concomitenta sau succesiunea în timpa celor trei semnale de intrare (S,-S3) pot apărea efecte foarte diferite, de lafacilitare până la ocluzie.

Circuitul paralel (Fig, 54 D), pe lângă cele ce-i pot fi extrapolate dinanaliza celorlalte tipuri, poate asigura multiplicarea răspunsului la acţiuneaunui semnal unic la intrare. Se poate observa că, datorită numărului diferit desinapse pe cele trei subcircuite, semnalul unic de la intrare va determina apariţiaa trei răspunsuri succesive la nivelul efectorului 1 în ordinea y, x, z, separatede 0,5 ms. unul de altul.

Circuitul reverberant (Fig. 54 E) este capabil să asigure recirculareamultiplă a potenţialului unic de la intrare, astfel încât, la ieşire, să se obţină unnumăr mare de semnale, număr dependent atât de buclele, cât şi de sinapselestrăbătute. Cum, însă, trecerea prin sinapsă se realizează cu o anumităpierdere, insesizabilă la o singură transmitere transinaptică, dar remarcabilăla trecerea succesivă prin mai multe, potenţialele la ieşire vor fi nu numaimultiplicate, ci şi diminuate progresiv în amplitudine până la o valoare ce devineineficientă (subluminală). în circuitele de acest tip, se pot intercala şi neuroniinhibitori (Fig. 54 E, NI). Esenţial într-o asemenea buclă este faptul că neuronulinhibitor are o excitabilitate mai redusă decât toţi neuronii excitatori din circuit.Când intensitatea semnalului S la intrare este inferioară pragului de excitabilitateal neuronului inhibitor acesta nu va fi depolarizat şi circuitul va funcţiona înmod normal. Dacă, însă, valoarea semnalului S creşte până la atingereapragului specific acestuia, el va fi depolarizat şi va elibera mediatorul inhibitor(exemplu GABA) blocând transmiterea la nivelul sinapsei şi astfel în întregulcircuit. în acest mod, bucla în care este integrat neuronul inhibitor funcţioneazăca un subcircuit de protecţie pentru întregul ansamblu, blocând trecereasemnalelor ce depăşesc o anumită intensitate şi frecvenţă.

2. Interreiaţii nonsinapticeCaracterul unitar al sistemului nervos rezidă şi în legăturile

nonsinaptice realizate la diferite nivele ale axului cerebrospinal între neuroniicircuitelor vecine aparţinând unor arcuri reflexe diferite. Interrelaţiile nonsinapticeau loc atât la nivelul corpilor celulari, cât şi al prelungirilor acestora. Dacă prinlegăturile sinaptice neuronii îşi transmit unidirecţionat mesaje codificate într-

125

Page 133: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

un limbaj specific, prin cele nonsinaptice ei se influenţează reciproc şi nespecificîn planul excitabilităţii. Mijlocitorul unor astfel de relaţii este electrolitulextracelular, comun pentru toţi neuronii.

2.1. Relaţii nonsinaptice între corpii celulariSă considerăm corpii celulari a doi neuroni vecini (Fig. 55). Câtă vreme

ambii neuroni se vor afla în stare de repaus încărcătura lor externă va fi aceeaşica semn - electropozitivă -, dar nu întotdeauna de aceeaşi valoare. Sarcinilepozitive sunt menţinute în proximitatea feţei externe a membranei fiecăruineuron de forţa electronegativă internă, forţă a cărei mărime este exprimatăde valoarea potenţialului membranarde repaus. Dacă, dintr-un motiv oarecare,electronegativitatea internă a neuronului se reduce, suprafaţa externă aacestuia, deşi rămâne tot pozitivă, va acţiona ca un câmp negativ (în realitate,mai puţin pozitiv) asupra sarcinilor pozitive de pe suprafaţa neuronului vecin,o parte din protonii aflaţi la suprafaţa acestuia vor migra în sensul câmpului.Fenomenul se accentuează atunci când neuronul a este depolarizat. Caurmare, o parte din canalele ionice ale neuronului b îşi vor reduce din fermitateaÎnchiderii sau se vor deschide. în acest din urmă caz se va produce un influxcorespunzător al ionilor Na*, în consecinţa căruia la nivelul neuronului b seproduc: i) reducerea potenţialului de repaus, deci creşterea excitabilităţii şi ii)creşterea concentraţiei interne a Na*, deci afectarea homeostaziei ionice acitoplasmei. Această a doua consecinţă determină o intensificarecorespunzătoare a pompei ionice, în calitatea ei principală de mecanismhomeostazic, întrucât ATP-aza specifică este stimulată de însăşi creştereaconcentraţiei Na* intern. Deşi nu intervine în consecinţa creşterii excitabilităţii,ci a afectării homeostaziei, pompa reface concomitent şi valoarea potenţialului

lată reînchiderea

Fig.55Interrelaţii non-sinapticeîntre doi corpi celulari vecini (a, b)

canalelor ionice prin angajarea antipodului Na7H\ Datorită inerţiei salemetabolice pompa nu-şi va reduce brusc activitatea în momentul restabiliriiconcentraţiei interne a Na*, ci va continua încă un timp mărind astfel valoarea

126

Page 134: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

potenţialului membranarde repaus şi, prin aceasta, reducând excitabilitateafaţă de starea iniţială, in situaţia în care neuronul a nu îşi reduce, ci îşi măreştevaloarea potenţialului membranar de repaus (hiperpolarizare) fenomenulrămâne identic schimbându-se doar sensul de electromigrare a ionilor H*, cutoate consecinţele ce decurg din aceasta.

în cadrul relaţiei nonsinaptice dintre neuronii vecini aflaţi la potenţialediferite rolul principal revine electromigrării ionului H* la faţa externă a membraneicare, prin concentraţia lui, condiţionează starea canalelor ionice. Este demnde remarcat faptul că reducerea în acest mod a concentraţiei ionilor H* lasuprafaţa unei membrane sporeşte valoarea excitabilităţii acesteia nu numai- oricum, nu în primul rând - prin determinarea deschiderii canalelor ionice, cişi, mai cu seamă, prin reducerea fermităţii închiderii acestora, cunoscut fiindfaptul că stabilitatea complexului organometalic format de ionul Ca2* cuproteinele canal este strict dependentă de pH. Ceea ce decide asupra uneiasau alteia din modalităţi este nu atât căderea de potenţial dintre suprafeţeleexterne ale neuronilor a şi b, cât modul producerii ei în timp. Potrivit unei logicilineare am fi tentaţi să considerăm că, pentru neuronul afectat, importantăeste doar consecinţa - creşterea excitabilităţii -, nu şi modalitatea în careaceasta a fost produsă. Considerând, însă, aceste evenimente înprocesualitatea lor, precum şi faptul că - la nivelul sistemului viu (neuronul) -reflectarea este activă, vom putea constata că ne aflăm în faţa a două tipuri deexcitabilitate identice în plan valoric, dar total diferite în plan funcţional.

Valoarea prag a unui stimul este dată de capacitatea acestuia de adetermina deschiderea numărului critic de canale ionice. Acest număr criticnu reprezintă o constantă neuronală, ci o mărime dependentă de viteza delucru a pompei de Na*-K* la momentul impactului cu stimulul. Aceasta întrucâtstimulul este un factor ce duce la afectarea homeostaziei ionice a citoplasmei,iar pompa este un mecanism ce duce la refacerea şi întreţinerea ei. Dacăimpactul stimulului surprinde pompa la o viteză redusă de lucru atunci numărulcritic de canale va fi mai mic (excitabilitatea mai mare), invers faţă de situaţiacând pompa este surprinsă ta o viteză sporită (excitabilitate mai mică). Pompade Na+-K* este însă un mecanism prin care celula reacţionează activ doarfaţă de modificările homeostaziei în plan ionic, nu şi ale excitabilităţii ca stare,viteza ei de lucru fiind determinată de dependenţa ATP-azei specifice exclusivde concentraţiile citoplasmatice ale ionilor Na* şi K*. încât, dacă. în cadrulrelaţiilor nonsinaptice, electromigrarea ionilor H* determină creştereaexcitabilităţii prin deschiderea unui număr subcritic de canale, influxul de Na*prin acestea va afecta homeostazia, dar şi valoarea potenţialului de repaus şiva obliga neuronul la o reacţie de răspuns ce constă în sporireacorespunzătoare a vitezei de lucru a pompei, ca mecanism homeostazic, cutoate consecinţele ce decurg din aceasta, în primul rând, refacerea şi chiar

127

Page 135: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

coborârea excitabilităţii sub nivelul iniţial (datorită inerţiei metabolice a pompei).Dimpotrivă, dacă electromigrarea ionilor H* este subcritică şi determinăcreşterea excitabilităţii nu prin deschiderea canalelor ionice, ci numai prinreducerea fermităţii închiderii acestora, homeostazia ionică şi, deci, valoareapotenţialului de repaus nu se vor modifica şi neuronul nu va reacţiona, pompade Na+-K* rămânând la aceeaşi valoare a vitezei de lucru, cu toate consecinţelece decurg din aceasta, în primul rând, persistenţa în timp a excitabilităţii ridicatepână în momentul impactului cu un alt stimul.

O problemă aparte o constituie distanţa până la care se pot stabiliasemenea relaţii nonsinaptice între neuroni. Apariţia unei zone mai electronega-tive prin reducerea potenţialului de repaus ori prin inversarea acestuia la niveluiiunuia sau mai multor corpi celulari dă naştere unui câmp electrostatic a căruiforţă, exercitată la infinit, scade cu pătratul distanţei. întrucât neuronii cei maiafectaţi sunt cei mai apropiaţi de focarul considerat, nu ar fi lipsită de sensimplicarea relaţiei nonsinaptice în distribuţia spaţială a corpilor celulari neuronaliaparţinând anumitor arcuri reflexe în cadrul aceluiaşi centru nervos, precum şi ainterpunerii între aceştia a unui număr mai mare sau mai mic de celule gliale curol de amortizarte a efectului prin propriul lor potenţial de membrană. Nu poate fiexclusă implicarea ei nici în determinarea topografiei „centrilor" pe formaţiunilecorticale unde, dispunerea corpilor celulari în suprafaţă şi nu în volum, asigurărealizarea unor asemenea relaţii nonsinaptice pe distanţe mult mai mari. încât,vecinătatea a doi corpi celulari sau a doi centri ar putea trăda conlucrarea lor înplanul funcţiilor specifice şi pe baza interrelaţiilor nonsinaptice.

2.2. Interreiaţii nonsinaptice între prelungirileneuronale

Acest tip de relaţii mai este cunoscut şi sub numele de transmitereefaptică. Să considerăm două prelungiri neuronale vecine cuprinse într-unnerv (Fig. 56). Influenţa exercitată reciproc la nivelul nodurilor vecine se bazeazăpe acelaşi mecanism descris la relaţiile dintre corpii celulari. Şi aiciexcitabilitatea nodului b poate să crească, datorită electromigrării ionilor r-T dela acest nivel în sensul gradientului, fie prin reducerea fermităţii închideriicanalelor, fie prin deschiderea acestora într-un numărsubcritic. Spre deosebirede cazul corpilor celulari, la care modalitatea de creştere a excitabilităţii eradecisă, în primul rând, de viteza de producere a căderii de potenţial şi, în aldoilea rând, de valoarea absolută a acesteia, la prelungirile neuronalemodalitatea este decisă exclusiv de distanţele dintre acestea întrucât, pe oricareprelungire neuronală potenţialul de repaus este constantin timp, neexistândsinapse, el modificându-se doar în consecinţa propagării şi atunci numai înforma potenţialului de acţiune cu amplitudine şi desfăşurare în timp constante.

128

Page 136: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

potenţialele de acţiune vor fi influenţate prin deschiderea canalelor ionice, întimp ce prelungirile situate mai departe, datorită estompării cu pătratul distanţeia efectelor generate de potenţialele de acţiune, vor fi influenţate prin reducereafermităţii de închidere a canalelor. De aici decurg consecinţe funcţionale diferite,deosebit de importante. în fibrele (axoni.dendrite) cele mai apropiate de ceacare conduce potenţiale de acţiune excitabilitatea crescută prin deschidereaunui număr subcritic de canale va determina reacţia compensatoare a pompeicare, datorită inerţiei sale metabolice, va produce o hiperpolarizare, deci oexcitabilitate redusă. în acest mod se asigură o propagare localizată strict lanivelul fibrei iniţiale. Deci fibrele apropiate celei stimulate trec prin două fazesuccesive: una de hiperexcitibilitate şi alta de hipoexcitabilitate. Durata celeidintâi va fi dependentă de viteza de reacţie a pompei, iar a celei de-a doua dedurata propagării în fibra iniţială. în cazul fibrelor situate la distanţă, la careexcitabilitatea a crescut prin reducerea fermităţii de închidere a canalelor, fărătulburarea homeostaziei, pompa nu are motive să reacţioneze şi, în consecinţă,aceste fibre trec printr-o singură fază - cea de hiperexcitabilitate - a căreidurată se va extinde pe toată durata de propagare pe fibra stimulată.

Fig.56Interrelaţii nonsinapticeîntre două prelungiri neuronale vecine (a, b)

în baza acestor două tipuri de influenţă fibrele ce compun nervii saufasciculele de substanţă albă intranevraxială vor fi astfel dispuse încât distanţeledintre ele să corespundă nevoilor funcţionale specifice. încât, la nivelul nervilor- mai cu seamă a celor micşti - grosimea tecilor Henlle şi a lamelor conjunc-tive ale perinervului, precum şi modul de grupare a fibrelor în cadrul subunităţilorunui nerv, nu pot fi străine de consecinţele relaţiilor nonsinaptice dintre fibre.

129

Page 137: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

Capitolul VII - Centri nervoşi

Deşi centrul nervos este definit ca un ansamblu de corpi celulari - ceea ceeste parţial adevărat -, nu orice aglomerare de corpi celulari are valoare de centru.Pentru a putea fi definit este necesară raportarea acestuia la schema cibernetică aarcului reflex atât în planul alcătuirii, cât şi al structurii sale. Din acest unghi de privire,între termenul de centru nervos şi acela de segment central al arcului reflex este oevidentă similitudine, nu însă şi identitate. Informaţiile de la receptor sunt trimise princanale purtătoare la segmentul central unde, ca urmare a prelucrării lor specifice,se elaborează comanda destinată efectorului. Descrierea este la nivel de principiude organizare a unui arc reflex în general. Dar arc reflex "în general" nu există, cidoar arcuri concrete alcătuite din formaţiuni strict localizate şi bine definite, organizateîn ceea ce mai sus am numit "arc reflex supraelementar", în care cel elementareste parte. Integrarea realizată la nivelul unui arc reflex real din organism este unproces mult mai complex decât simpla reacţie de răspuns la acţiunea unui stimul.

131

Page 138: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

Retragerea membrului superior !a contactul cu un obiect fierbinte este doaro laturăa integrării în acest sens. Ea a fost precedată de procese vegetative (activitatecardiovasculară, respiratorie, endocrină etc.) ce fac posibilă contracţia muscularăîn oricare moment (glucoza, oxigen, catecoiamine etc.) şi va fi urmată de altele detip similar prin care se înlătură efectele produse, inclusiv refacerea ATP-ului. Dacăsustragerea din faţa unui pericol, sau alte motive, impune intrarea în acţiune a maimultor lanţuri musculare pe durată mai lungă (alergare), atunci chiar în timpul realizăriiacţiunii locomotorii activitatea de integrare devine şi mai complexă atât în planulsomatic al coordonării şi reglării acpunii în sine, cât şi în planul vegetativ al asigurăriiconcUţiilomecesare acesteia. Asemenea acţiuni de o mare complexitate, implicândparticiparea concomitentă şi succesivă într-o anumită ordine a numeroaseansambluri de arcuri reflexe somatice şi vegetative impun cu necesitate localizareagrupată a segmentelor centrale ale tuturor acestora pentru a se putea asiguraprelucrarea centralizată a informaţiilor şi, ca urmare, elaborarea comenzilor celormai potrivite din mai multe posibile. O asemenea grupare unitară a segmentelorcentrale ale arcurilor reflexe are valoare de centru nervos.

Dacă privim acum problema din perspectiva întregului organism şiavem în vedere toate acţiunile de orice tip pe care acesta le poate îndeplini îndiverse împrejurări, precum şi faptul că suntem în faţa unui sistem unitar, aunei entităţi ale cărei activităţi nu pot fi decât coerente şi unitare, pornind de latoate acestea ar trebui ca, pentru asigurarea prelucrării centralizate a tuturorinformaţiilor şi elaborării comenzilor optime în oricare zonă efectoare,segmentele centrale ale tuturor arcurilor reflexe din organism să se dispunăla acelaşi nivel, deci să se grupeze într-un singur centru nervos. Este exactceea ce găsim în organism! Acest centru este scoarţa cerebrală.

Dacă scoarţa cerebrală este centrul nervos unic la nivelul căruia suntprezente segmentele centrale ale tuturor arcurilor reflexe supraelementareale organismului atunci, din acest motiv, ea deţine supremaţia în procesulgeneral al integrării. Fiind în această ipostază scoarţa, ca centru nervos unic,va elabora orice comandă numai în baza prelucrării fufurorinformaţiilor ajunseîntr-un moment dat la nivelul ei, indiferent dacă acestea provin din realitateatrăită (actuală) sau deja trăită (memorată ca experienţă). Cum aceste procesecomplexe implică un consum relativ mare de timp, datorat numărului sporit desinapse, răspunsurile efectorilorla acţiunile stimulilor, deşt superioare calitativ,ar surveni cu o întârziere ce ar putea reduce sau chiar anula eficienţa integrării,întrucât nu sunt puţine situaţiile în care pentru organism este mai importantăpromptitudinea decât calitatea răspunsului. Desigur, eficienţa maximă aintegrării rezultă numai din răspunsuri prompte şi de calitate. Dar, între acesteatribute ale răspunsului există o contradicţie: promptitudinea nu poate fiasigurată decât de arcuri reflexe cu un număr minim posibil de neuroni (sinapsepuţine), ceea ce duce la pierderi în planul calităţii, iar calitatea de arcuri reflexe132

Page 139: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

cu un număr maxim de neuroni (sinapse numeroase), ceea ce duce la pierderiîn planul promptitudinii. Ca urmare, cele două atribute nu pot fi conferiterăspunsului la stimuli nici în acelaşi timp, nici de acelaşi centru. De aicinecesitatea ca, pe lângă centrul cortical, care asigură calitatea maximă arăspunsurilor să existe - pentru aceeaşi acţiune integratoare, deci pentru acelaşiarc reflex - şi un centru subcortical, care să asigure promptitudinea maximă arăspunsurilor. Deducem de aici că arcul reflex supraelementar (cortical) şiarcul reflex elementar (subcortical) nu reprezintă două formaţiuni anatomicediferite, ele având, de altfel, şi părţi comune (receptorul, calea aferentă, caleaeferentă şi efectorul) ci nivele de organizare ierarhică ale aceluiaşi arc reflexcomplex şi unitar, la nivelul căruia se realizează integrarea organismului înraport cu o anumită categorie energetică (luminoasă, termică, chimică,mecanică) a stimulilor din mediu (intern sau extern).

1. Noţiunea de centru nervosDe pe această nouă bază poate fi mai corect definită noţiunea de

centru nervos. Ansamblu! unitar de corpi celulari care participă, direct sauindirect, la prelucrarea şi stocarea informaţiilor privitoare la o anumită, sau laoricare categorie de stimuli, la elaborarea, modularea şi corectarea comenzilordestinate unei anumite, sau oricărei categorii de efectori constituie un centrunervos. Prelucrarea şi stocarea informaţiilor, elaborarea, corectarea şimodularea comenzilor fiind doar laturi ale unui proces unitar - integrareaorganismului într-un anumit plan funcţional -, valoarea de centru nervos a unuiansamblu de corpi celulari se judecă numai din această perspectivă şi nufragmentar. în cadrul acestui ansamblu corpii celulari se grupează unitar înformaţiuni cu rol preponderent fie în receptarea, prelucrarea şi stocareainformaţiilor, fie în elaborarea, corectarea şi modularea comenzilor.

Din motivele mai sus expuse este greşit să vorbim de centri nervoşisenzitivi, de asociaţie sau efectori în general, corectă fiind doar denumirea decentru nervos al unei anumite activităţi reflexe în care se includ fonvaţiunile curol receptor, de asociaţie şi efector (coarne, nudei sau arii). Din aceleaşi motivenu oricare ansamblu de corpi celulari are valoare de centru nervos. Ganglioniisenzitivi, spinali sau cranieni, deşi sunt asocieri de corpi celulari nu au valoarede centri întrucât la nivelul lor nu se realizează toate procesele ce dau conţinutintegrării. în aceeaşi situaţie se află ganglionii vegetativi simpatici şi parasimpatici.

133

Page 140: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

2. Modificări de excitabilitate în jurul focarului stimulatRezultând din asocierea corpilor celulari aparţinând anumitor tipuri

funcţionale de neuroni, centri nervoşi, ca şi arcurile reflexe, vor funcţiona înbaza proceselor ce caracterizează atât activitatea fiecărui neuron în parte,cât şi relaţiile dintre corpii celulari ai acestora. Cu toate acestea activitateacentrilor nu este rezultatul simplei asocieri sumative a celor două categorii deprocese. în plan calitativ această activitate dobândeşte valenţe noi ce nu pot fireduse la suma valenţelor specifice proceseior ce-i stau la bază, ceea cedenotă existenţa unei asocieri integrative a acestora.

întrucât cele două categorii de procese au fost deja analizate, în celece urmează vom aborda doar câteva aspecte ale activităţii centrilor în careacestea'sunt implicate.

2.1. Creşterea excitabilităţii în jurul focarului (iradierea)Dacă un grup de corpi celulari din interiorul unui centru sunt stimulaţi

(depolarizaţi), excitabilitatea corpilor celulari din jur creşte pentru scurt timpValoarea acestei creşteri pentru un corp celular dat este dependentă atât denivelul stimulării în focar, cât şi de distanţa la care el este dispus faţă de acesta.Fenomenul are la bază relaţiile de tip nonsinaptic dintre corpii celulari. Larealizarea unei asemenea relaţii participă şi celulele gliale interpuse.

Să considerăm doi neuroni în momentul depolarizării lor prin aferenteleproprii (Fig. 57). Câmpul electronegativ apărut astfel la suprafaţa lor externă vadetermina electromigrarea ionilor H+ de pe suprafeţele corpilor celulari din jur şi,

-aomv 00000000-78 -75 -70

PASIV

-82 -85 -90

-70 -75 -78

IRADIERE

-90 -«5 -82

ACTIV CONCENTRARE

Fig. 57Modificarea excitabilităţii în jurul focarului de excitaţie (iradierea şi concentrarea)

în consecinţă, deschiderea canalelor ionice în număr subcritic şi un influxcorespunzător de Na*. Ca urmare, valoarea iniţială a potenţialului membranar134

Page 141: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

de repaus (-80 mV) se va reduce iar excitabilitatea va creşte. Cum forţa câmpuluielectronegativ al focarului de excitaţie scade cu pătratul distanţei, excitabilitateacea mai ridicată o vor avea neuronii cei mai apropiaţi. Deşi viteza deelectromigrare a ionilor H* este mare, totuşi afectarea excitabilităţii neuronilordin jur nu este concomitentă, ci succesivă, ultimul afectat în acest plan fiindneuronul cel mai îndepărtat. Din acest motiv, desfăşurarea în timp a fenomenuluiare loc ca o iradiere efectivă în jurul focarului excitat. Ceea ce iradiază însă nueste excitatia, ci excitabilitatea, neuronii din jurul focarului suferind doar o reducerea valorii potenţialului de repaus şi nu o inversare a lui. La analiza relaţiilornonsinaptice dintre corpii celulari s-a făcut precizarea că excitabilitatea poatesă crească atât prin deschiderea canalelor ionice în număr subcritic, cât şi prinreducerea fermităţii închiderii acestora. în cazul acum analizat este necesarăprecizarea că, tocmai datorită acestei a doua modalităţi, distanţa până la carese produce creşterea excitabilităţii se extinde şi asupra neuronilor mai îndepărtaţi,al căror potenţial de repaus nu îşi modifică valoarea.

Starea de excitabilitate crescută indusă prin iradiere este unaprogresivă. Durata menţinerii ei depinde, în primul rând, de modalitatea în carea fost produsă, fiind mai mare pentru neuronii afectaţi prin reducerea fermităţiiînchiderii canalelor, întrucât faţă de aceasta neuronul nu reacţionează prinpompaj. în al doilea rând, această durată depinde, pentru cazul afectăriiexcitabilităţii prin deschiderea canalelor ionice, de promptitudinea intervenţieipompei de Na*-K*. Ca mecanism cu o anumită inerţie metabolică, inerţiedeterminată de sensibilitatea ATP-azei faţă de variaţiile concentraţiilor ionilorNa* şi K+ şi de rezistenţa opusă de membrană la traversare, pompa prezintăvariaţii de amplitudine şi randament în funcţie atât de specificul neuronului, câtşi de anumite circumstanţe.

Independent de modalitatea prin care s-a produs, creştereaexcitabilităţii în jurul focarului de excitaţie are serioase consecinţe asuprafuncţionalităţii zonei, influenţând atât activitatea fiecărui neuron în parte, cât şirelaţiile sinaptice şi nonsinaptice dintre aceştia.

2.2. Scăderea excitabilităţii în jurul focarului(concentrarea)

Pentru corpii celulari a căror excitabilitate a fost sporită prindeschiderea canalelor în număr subcritic, influxul Na+ a afectat homeostaziacelulelor în plan ionic. Creşterea concentraţiei interne a ionilor Na* determinăactivarea ATP-azei specifice şi, în acest mod, creşterea vitezei de lucru apompei, în calitatea ei de mecanism homeostazic. în acest mod se reface nunumai homeostazia, ci şi voltajul membranar prin inactivarea (închiderea)

135

Page 142: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

canalelor ionice. Dacă afectarea homeostaziei ionice este mare, şi refacereaei va presupune un consum de timp mult mai mare, datorită naturii metabolicea pompajului care se caracterizează de inerţie şi viteză de lucru relativ redusă.

în exemplul de mai sus (Fig. 57), primii neuroni care vor reacţionaprin intensificarea pompajului vor fi cei situaţi mai aproape de focar, întrucât eiau fost cei dintâi şi cel mai grav afectaţi în planul homeostaziei. Deşi neuroniicei mai îndepărtaţi sunt ultimii care reacţionează prin pompaj ei îşi vor refacecei dintâi homeostazia întrucât consumul de timp necesar pompelor pentru areface un decalaj de numai 2 mV este inferior celui necesar pentru a reface10 mV. încât, readucerea potenţialului la valori mai negative este un procescare înaintează dinspre periferie spre focar, ca o concentrare, invers decâtiradierea. Din motivele arătate, privind natura diferită a celor două procese,viteza revenirii este mult mai mică.

Fiind un mecanism inerţial pompa de Na*-K+ are nevoie de un anumittimp pentru a trece de la o valoare la alta a vitezei de lucru. în consecinţă, pompajulva continua şi după atingerea homeostaziei în plan ionic ducând astfel potenţialulla valori mai negative. Aceasta întrucât ATP-aza specifică este inhibată progresivde reducerea în aceeaşi manieră a concentraţiei interne de Na+. Desigur, cu câtafectarea homeostaziei a fost mai gravă, cu atât viteza de lucru a pompei acrescut mai mult şi cu atât mai mare va fi inerţia ei metabolică. încât, neuroniicei mai apropiaţi de focar vor atinge potenţialul cel mai negativ şi excitabilitateacea mai redusă dintre toţi cei afectaţi în faza de iradiere. Astfel, deşi aferentelestimulează în continuare neuronii din focar, excitaţia va rămâne în continuarecantonată la nivelul acestuia, excitabilitatea neuronilor celor mai apropiaţi lui fiindmult diminuată comparativ cu momentul iniţial al iradierii.

Faptul că în această fază excitaţia rămâne concentrată la nivelulfocarului nu trebuie să conducă la concluzia greşită că relaţiile nonsinapticedintre neuroni au încetat. Electronegativitatea focarului atrage şi acum sarcinilepozitive din zonele învecinate, unii ioni H+ suferă chiar electromigrare, dar, întrucâtforţa cu care aceste sarcini pozitive sunt reţinute în preajma corpilor celulari dinjur este mult mai mare şi viteza pompei este superioară faţă de starea de repaus,efectele focarului asupra neuronilor din jur vorfi aproape nule.

2.3. Iradierea şi concentrarea în suprafaţă şi în volumIradierea excitabilităţii, ca formă a relaţiilor intemeuronale nonsinaptice,

este un proces datorat jocului forţelor fizico-chimice pasive, iar concentrareala nivelul focarului, ca modalitate de restabilire a homeostaziei ionice, este unproces datorat mecanismului biochimic-metabolic al pompei active. Din acestemotive ambele procese vor fi prezente la nivelul oricărei asocieri de corpi

136

Page 143: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

, concentrarea în focar este urmare firească a iradierii

disouse Î n ^ r i S ^ 1 6 ̂ C°rpi C 6 l U l a r i p O t d a n a ? t e r e l a fo™* ""i ^aspuse in suprafaţa sau in volum, se înţelege că distanta Dană laelectronegativitatea focarului va fi eficientă estemai mae pentru form

Fiq'ls of Din a c t T ' f ^ 58A)> * " * p e n t r u -le" dispuseTr^^Fig. 58 B). D»n acest motiv inducţia este mai evidentă şi mai operantă

nTd r m o e d a S e d d e C â t Pe ^ nucto"* Aceasta « ^ « S S S n ţuna din modalităţile de asigurare a supremaţiei funcţionale a formaţiunilecortcale, pe langa aceea a asigurării unor mai largi posibilităţi de i T S °

ce

Fig. 58Iradiereaîn suprafaţă (A)şi în volum (B)

2.4. Inducţia simultană şi consecutivă^ 1 ? ^ f O c a r i n d u c e î n n e u r o n i i din jurmodificâri de excitabilitate

? 6 3 a ° e S t e i a 'ntr-° P r i m â f a z ă *' P e n t r u u n s c ^ timp,6I i n t r ' ° f 3 2 ă Ulteri0arâ Şl'pentru un intefval ̂ ^ """O Sis ^ u l Z î « 9 , M , d U ? 3 S t i m U ' ă n i f 0 C a r u l u L A c e a s t a r e P r e z i n t ă inductiasimultana care este b,faz,că şi nu monofazică cum uneori se mai susţine,

d e « A J U Î Î C°?Secu. t iva e s t e r e z u l t a t l i l l09ic al desfăşurării potenţialului

de acţiune la nivelul c-ncarui corp celular. întrucât pompa, în calitatea ei demecanism electrogen inerţial, nu poate să-şi reducă brusc activitatea în momentulrefacem stani iniţiale a potenţialului membranar, valoarea acestuia se va accentuadevenind mai negativ (postpotenţial de hiperpolarizare). Astfel încât la nivelulfocarului, după încetarea stimulării, se va instala o fază de excitabilitate redusă(hiperpolarizare), cu toate consecinţele ce decurg din aceasta.

în intimitatea lor procesuală fenomenele inductive au la bază variaţiapotenţialului membranar de repaus al neuronilor din jurul unui focar stimulat

137

Page 144: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

(inducţia simultană), respectiv ai neuronilor din focar după încetarea stimulării(inducţie consecutivă), variaţie ce se repercutează asupra excitabilităţii acestoraîn baza unei relaţii de inversă proporţionalitate. Dacă inducţia simultană pozitivădin timpul iradierii este determinată de electromigrarea pasivă a ionilor H\inducţia simultană negativă din timpul concentrării, ca şi inducţia consecutivănegativă, sunt determinate de inerţia mecanismului homeostazic activreprezentat de pompă.

2.5. Centri nervoşi ca sisteme logice cu mai multe stăriposibile

Din analiza mecanismelor ce stau la baza fenomenelor inductive sepoate deduce că la nivelul oricărei asocieri de corpi celulari coexistă sau sesucced multiple şi variate stări funcţionale. Ar fi cel puţin simplificator să maiconsiderăm că activitatea centrilor nervoşi se bazează pe modalitatea binară- excitaţie-inhibiţie. Atunci când s-a discutat despre geneza potenţialului deacţiune s-a făcut precizarea că aceasta este condiţionată de activareanumărului critic de canale ionice de către stimulul cu valoare liminală. Tot cuacel prilej s-a putut constata că şi stimulii subliminali determină consecinţe lanivelul potenţialului membranar, dar nu îndeajuns de intense pentru a se puteapropaga. Dacă, însă, membrana somei neuronale este un mozaic cuexcitabilităţi diferite, aşa cum este ea în realitate la quasitotalitatea neuronilor,este cert că o variaţie de potenţial cu amplitudine mică, fără şanse de propagarepe o membrană cu potenţial uniform, va putea să se propage pe acele direcţiipe care aceasta va prezenta o excitabilitate sporită. Pe baza excitabilităţii înmozaic a membranei somei neuronale, diversele sinapse pot determinaapariţia, în puncte diferite, a unor variaţii de potenţial de valori cuprinse întreuna minimă, dată de deschiderea unui singur canal ionic şi una maximă, datăde deschiderea numărului critic în condiţiile date. Ca urmare, la nivelul someineuronale putem vorbi de mai multe stări active, toate determinate de stareadeschisă a canalelor ionice, dar diferenţiate între ele prin numărul acestora.Pe de altă parte, atunci când canalele se află în stare închisă ele nu prezintăaceeaşi susceptibilitate la deschidere întrucât într-o anumită zonă amembranei ele pot fi mai ferm închise, în alta mai puţin ferm. Gradele diferitede fermitate a închiderii canalelor, însemnând valori diferite ale excitabilităţii(fără contribuţia compensatoare a pompei), determină şanse de propagarediferite pentru variaţii diferite ale potenţialului membranar. Ca urmare, diverselezone ale centrilor nervoşi, la nivelul cărora se manifestă nu numai proprietăţileintrinseci ale neuronilor individuali, ci şi consecinţele relaţiilor sinaptice şinonsinaptice dintre aceştia, se vor putea afla în una din multiplele stărifuncţionale posibile, determinate atât de numărul canalelor deschise, cât şi de

138

Page 145: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

gradul de fermitate al închiderii acestora. Din aceste motive centri nervoşi nufuncţionează ca sisteme binare, ci ca sisteme logice cu mai multe stări posibile.Numărul stărilor posibile ale diverşilor neuroni este diferit el fiind cu atât maimare cu cât sinapsele ce descarcă la niveiui fiecăruia sunt mai numeroase.De aici şi diferenţele cantitativ-calitative ale integrării realizate la nivelul arcurilorelementare şi supraelementare, centri celor din urmă (corticali) fiind formaţidin corpi celulari ce primesc un număr maxim de sinapse. Găsim în aceastaîncă un mod de a argumenta superioritatea scoarţei cerebrale faţă de ceilalţicentri. în acelaşi timp trebuie remarcat faptul că şi între centri subcorticaliexistă asemenea diferenţe, numărul sinapselor sporind, de regulă, de la ceimedulari la cei tronculari şi diencefalici, cu toate consecinţele în plan funcţionalce decurg din aceasta.

De pe această nouă bază putem înţelege mai bine de ce nu oriceasociere de corpi celulari constituie un centru nervos. Ganglionii senzitivi ainervilor omonimi (spinali şi cranieni) sunt asocieri de corpi celulari pe care nudeseară sinapse, iar ganglionii nervilor vegetativi efectori conţin corpi celulari cuun număr minim de sinapse constituind formaţiuni ce nu participă la prelucrareainformaţiilor şi elaborarea comenzilor şi nu au valoare de centri nervoşi.

139

Page 146: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

Capitolul VIII - Formaţiuni ganglionare

Formaţiunile ganglionare sunt asocieri de corpi celulari dispuse petraiectul nervilor senzitivi (sau al ramurilor omonime ale nervilor micşti) şi alnervilor efectori vegetativi. Rolurile lor funcţionale sunt diferite, participarea laprocesele de integrare vizând alte calităţi decât aceea de centri nervoşi.

Atât dispunerea lor în afara axului cerebrospinal, cât şi rosturile lorfiziologice nu pot fi înţelese decât în contextul arcurilor reflexe din care fac parte.

1. Ganglionii senzitiviAceşti ganglioni reprezintă asociaţii ale corpilor celulari aparţinînd

protoneuronilor, independent de apartenenţa acestora la arcurile reflexesomatice sau vegetative. Faptul că aceşti corpi celulari se dispun în afaraaxului cerebrospinal îşi poate afla explicaţia într.un anume proces de reciclarea neurotransmiţătorvlui la nivelul lanţurilor neuronale.

141

Page 147: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

Există dovezi indirecte ca eliberarea neurotransmiţătorului în fantasinaptică este redundantă. Revenirea sinapsei la starea de repaus implicăînlăturarea mesagerului de la acest nivel, fie prin recaptarea activă în butonulaxonal sau prin difuzie în interstiţii, fie prin liză enzimaticâ. Produşii rezultaţidin liza enzimatică vor fi încorporaţi, cel mai probabil activ, în neuronulpostsinaptic unde vor fi utilizaţi de acesta ca materie primă pentru sintezapropriului mediator. Astfel, în cadrul unui circuit, fiecare neuron primeşte de laprecedentul o importantă cantitate de materie primă pentru sinteza propriuluimediator (acetilcolina).1 Singurul neuron care nu poate beneficia de unasemenea aport este protoneuronul aflat la capătul iniţial al circuitului. Sintezaacetilcoiinei la acest nivel bazându-se exclusiv pe aportul sanguin de materieprimă, vascularizaţia corpilor celulari ai protoneuronilor trebuie să fie netsuperioară vascularizaţiei celorlalţi neuroni. Aceasta poate fi asigurată în condiţiioptime numai prin dispunerea corpilor celulari în afara axului cerebrospinalunde formează ganglioni senzitivi sau asocieri neuronale omoloage acestora(neuronii olfactivi şi neuronii fotosensibili).

2. Ganglionii vegetativiO particularitate a căilor eferente vegetative este alcătuirea lor din

prelungirile axonice a doi neuroni: primul având corpul celular situatintranevraxial, iar al doilea în afara axului. Asocierea corpilor celulari ai acestoradin urmă formează ganglioni situaţi pe traiectul nervilor efectori vegetativi.Problema principală, în acest caz, nu este situarea lor extranevraxială, ci însăşiraţiunea existenţei lor. Cu alte cuvinte, căror necesităţi răspunde existenţacelui de-al doilea neuron în cadrul căii eferente vegetative?

Întrucât efectorii vegetativi (muşchi netezi, unele formaţiuni secretoriişi ţesutul nodal al inimii) au un alt specific funcţional decât cei somatici (muşchischeletici), căile eferente ce le aduc comenzi trebuie adecvate acestuia. Astfel,de exemplu, musculatura netedă de la nivelul vaselor, organelor cavitare şiconductelor trebuie să dezvolte contracţii lente, de forţă redusă şi de duratămare. Toate acestea impun particularităţi de organizare a căii de conducere,capabile să asigure atât prelungirea în timp cât şi extinderea în spaţiu a acţiuniineurotransmiţătorului. Aceste particularităţi constau în; a) lipsa mielinei la nivelulaxonului care se distribuie fibrelor netede, prin aceasta asigurându-se oeliberare prelungită în timp a neurotransmiţătorului, b) prezenţa joncţiunilorneuromusculare lejere (în locul sinapselor tipice) caracterizate prin eliberarea

'' în cazul arcului reflex somatic, ultimul beneficiar este fibra musculară scheleticăia nivelul căreia colina şi acetilul vor fi utilizate în alte scopuri în cadrul metabolismului.Rolul trofic al inervaţiei motorii s-ar putea să nu fie străin de acest aport material.142

Page 148: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

de la distanţă a neurotransmiţătorului, astfel încât un singur buton terminal,axonat deserveşte mai multe fibre musculare netede, prin aceasta asigurându-se extinderea spaţială a acţiunii şi c) lipsa enzimelor de inactivare aneurotransmiţătorilorla nivelul joncţiunii, prin aceasta sporind durata acţiuniiacestora. De aici deducem că, existenţa celui de-al doilea neuron al căii eferentevegetative, al cărui axon este lipsit de mielină, răspunde necesităţii de adecvarea comenzii la specificul funcţional al efectorului.

în afară de aceasta, existenţa ganglionilor vegetativi aduce serioaseavantaje şi în alte direcţii. în primul rând se asigură disiparea comenzii unice,elaborată de centru, spre mai mulţi efectori prin aceea că axonul unui singurneuron central face sinapsă la nivelul ganglionilor cu mai mulţi neuroni terminali(circuite divergente).1 în al doilea rând, la nivelul arcurilor reflexe vegetativesau somato-vegetative, se poate asigura adecvarea timpului de latenţă 2 laspecificul funcţiei integrate de acestea prin amplasarea ganglionului la odistanţă mai mare sau mai mică de efector deci, prin lungimea diferită a porţiuniipostganglionare amielinice care conduce impulsul cu viteză redusă. Găsim înaceasta o explicaţie plauzibilă a diferenţelor de lungime ale fibrelorpostganglionare simpatice (mai lungi)şi parasimpatice (mai scurte), sau chiaria nivelul simpaticului care are ganglionii dispuşi atât la distanţă mare de efectori(ganglionii paravertebrali), cât şi la distanţă mică (ganglionii celiac, mezenterici).în al treilea rând dispunerea extranevraxială a ganglionilor simpatici asigură şiposibilitatea unei mai bune vascularizaţii a corpilor celulari ai neuronilorganglionari care nu pot recicla acetilcolina întrucât mediaţia asigurată de eieste adrenergică. Nu poate fi exclusă nici ipoteza că mai buna vascularizaţiear servi şi ganglionilor parasimpatici întrucât, dată fiind divergenţa circuitelor lanivelul lor, aportul material pentru reciclare este redus, insuficient pentruproducţia mai mare de mediator.

1> Gradul de divergenţă este mai ridicat pentru ganglionii simpatici comparativ cucei parasimpatici

2) Timpul scurs de la stimularea receptorului până la apariţia răspunsului la nivelulefectorului

143

Page 149: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

Capitolul IX-Activitateaintegratoare a organelor nervoase

Deşi integrarea organismului este un proces unitarea se realizeazăprin mijlocirea unor organe nervoase distincte atât în ordine anatomică, cât şifiziologică. Caracterul unitar al integrării nu este, deci, expresia unei organizăridifuze a sistemului nervos, ci rezultatul conlucrării unor subunităţi (organe)discrete ale acestuia, conlucrare ce devine posibilă graţie existenţei mai multornivele de interconectare neuronală sinaptică şi non-sinaptică, cel mai com-plex şi eficient fiind nivelul cortical.

1. Caracterul unitar al integrăriiAcesta are o dublă determinare: internă şi externă. Cea internă este

reprezentată de existenţa aceluiaşi plan de alcătuire (arcul reflex) şi funcţionare(actul reflex) pentru toate organele nervoase, iar cea externă de coexistenţamai multortipuri energetice In acelaşi segment al ambianţei. Unitare în alcătuire

145

Page 150: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

şi funcţie, organele nervoase diferă între ele tocmai prin aceea că fiecare estespecializat în realizarea integrării organismului în raport cu variaţiile unui anumittip de energie din ambianţă (internă sau externă). încât integrarea organismuluinu trebuie concepută ca un proces de adecvare a acestuia la o ambianţăglobală şi nedefinibilâ, ci ca unul complex şi unitar constituit din adecvăridistincte, concomitente şi/sau succesive, ale organismului la variaţiilesemnificative ale anumitor parametrii energetici ce definesc o ambianţă dată.Vom vorbi, astfel, de integrare termică, mecanică, fotonică şi chimică, fiecareimplicînd un organ nervos adecvat, şi vom atribui sintagmei "integrareaorganismului" înţelesul de rezultantă procesuală a acestora, implicândtotalitatea organelor nervoase din componenţa sistemului integrator. De aicirezultă că întregul sistem nervos este format doar din patru tipuri de organenervoase care asigură integrarea organismului în raport cu variaţiile principalelorforme energetice din ambianţă.

Organizate pe baza arcurilor reflexe, organele nervoase prezintă douăplanuri structurale şi, deci, două nivele de integrare: subcortical şi cortical,fără ca prin aceasta să fie afectat caracterul unitar al ansamblului. Cele douănivele de integrare se realizează cu participarea unor centri diferiţi: subcorticali- care asigură promptitudinea răspunsului - şi corticali - care asigură calitateaacestuia. Diferenţele dintre centrii subcorticali şi corticali, între care două suntesenţiale - numărul şi calitatea aferentelor şi eferenţelor, pe de o parte şinumărul şi calitatea interrelaţiilor (sinaptice şi non-sinaptice) dintrecomponentele lor neuronale, pe de altă parte -, conferă celor două nivele aleintegrării valenţe diferite.

La nivelul centrului subcortical se primesc aferente de la un numărredus şi limitat de receptori şi de la acest nivel pot fi transmise comenzi pe căieferente directe la un număr corespunzător (dar nu egal) de unităţi efectoare.De asemenea, numărul relaţiilor din interiorul centrului este redus ş\prestabilit,în sensul că, pentru o cale aferentă dată există o anumită cale eferentă, mereuaceeaşi. Din aceste motive, integrarea subcorticală este înnăscută,standardizată şi predictibilă. Prin numărul minim de neuroni ce se interpunîntre receptor şi efector, integrarea subcorticală asigură, în primul rând,promptitudinea răspunsului. La nivelul centrului cortical se primesc aferentede la toate formaţiunile receptoare şi de la acest nivel pot fi trimise comenzi,pe căi eferente directe şi/sau indirecte, la tof/efectorii (Fig. 59).

Numărul relaţiilor interioare centrului cortical este atât de mare încât,practic, el poate fi considerat nelimitat. Din acest ultim motiv, aria receptoareaparţinând unei căi aferente date poate intra în relaţie cu aria efectorie aflată laoriginea oricărei căi eferente. Deci, la nivel cortical organele nervoase primesccalitatea de organe cu structură modulară. Momentul şi modul realizării unor

146

Page 151: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

astfel de restructurări modulare sunt determinate de: a) ci

ff„ eterminarea circumstanţială vizează pf *' c e a c m d i ! i 0 ^ l â reflexă vizează' tacului, ca ex

ca

t lo Fig. 59Scoarţa cerebrală - sediul structurării modulare a organelor nervoase AR - arii

receptoare; AA - arii asociative; AE - arii efectorii

La nivelul scoarţei cerebrale, ca loc comun al tuturor aferentelor si

t A ^ S t a b H e S C r 6 l a ţ i i S ' n a p t i C e Ş i n o n " s i ^Pt ice în număr X c i c ?

t Asemenea relaţii sunt de, cel puţin, trei categorii- a) între aritareceptoare ş, efectoare, prin care se asigura restructura permanentă aorganelor nervoase; b) între diversele arii receptoare, prin care se reataeazăT/î l y X t t t t C) îmre diVerS6le ani efectoare' V™ care devine posibnă

T , ? ' e f 6 C t 0 r i l 0 r ( R g - 5 9 ) Concomitenta şi/sau succesiuneaf u n c t S î I V ' d e t e [ m i n â c o m > t e x i t a t e a ^ Pnn aceîsta, superioritateafuncţionala a acestui centru nervos.

. l n t o a t e f ! e t r e i categorii de relaţii un rol esenţial revine capacităţii

S ^ Z T - a st0,ca nu numai informaţia-ci şi e x P e r i e n ^ a a ^ i o n a | ă -Deş, terminologia nu satisface pe deplin realitatea, întrucât stocarea reprezintăprocesul general de remanentă a efectelor determinate de trecerea printr-unneuron chiar a unui singur potenţial de acţiune, ea va fi totuşi păstrată dinraţiun. d.dact.ce. Deducem din toate acestea că, la rigoare, stocarea nu esteun proces specific ariilor receptoare, ci unul comun tuturor ariilor corticale şioncaru, centru subcortcal. Rămân de considerat, desigur, diferenţele de ordin

147

Page 152: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

cantitativ şi calitativ rezultate din "profunzimea" urmelor lăsate de trecereaunui potenţial de acţiune prin fiecare tip de neuron, respectiv din "durabilitatea"acestora în timp. Ca urmare, stocarea sau memorarea nu reprezintă apanajulexclusiv al neuronilor receptori, ci o însuşire comună tuturor neuronilor având,desigur, grade diferite de exprimare. în acest sens trebuie înţeles rolul majorîn memorare al zonei temporale şi hipocampului.

Deşi reiaţii interneuronale - sinaptice şi non-sinaptice - au loc la niveluloricărui centru nervos, numărul şi calitatea acestora sunt diferite. Superioritatea odeţine centrul cortical întrucât, pe lângă faptul că la acest nivel sunt reprezentaţitoţi receptorii (ariile receptoare) şi toţi efectorii (ariile efectoare), aici se găseşte celmai mare număr de neuroni de asociaţie, toate acestea însumând un numărmaxim de legături sinaptice. Pe de altă parte, dispunerea neuronilorîntr-o geometrieplană (în suprafaţă) face posibilă iradierea excitabilităţii pe distanţe mult mai maridecât în cazul în care dispunerea acestora este în volum (formaţiunile nuclearesubcorticale). Deşi cele două categorii de relaţii interneuronale - sinaptice şi non-sinaptice - diferă atât prin natura mecanismelor ce ie stau la bază, cât şi pringradul de specificitate, ele se intercondiţionează şi, în acest mod, se presupunreciproc. Astfel, în timp ce depolarizarea într-un punct al scoarţei, determinată deo relaţie sinaptică, generează un proces de iradiere a excitabilităţii, iradiereafavorizează realizarea altor legături sinaptice. Cu toate că asemenea relaţii au, înaparenţă, un caracter întâmplător, ele se desfăşoară totuşi într-un mod ordonat.Dovadă în acest sens stă mecanismul condiţionării reflexe.

2. Condiţionarea reflexăConsiderând două arii corticale receptoare - auditivă şi gustativă - ai

căror neuroni au potenţialele de repaus egale (acelaşi nivel al excitabilităţii),stimularea oricăreia dintre ele va determina în jur o iradiere a excitabilităţii fărănici o consecinţă preferenţială, independent de ordinea sau numărul stimulărilor.Dacă, însă, excitabilitatea ariei gustative este sporită (potenţialele membranalede repaus reduse) prin mijlocul natural al înfometării (fără însă a o exagera)atunci stimularea ariei auditive va duce la o iradiere preferenţială a excitabilităţiispre aceasta pe calea cea mai scurtă (în linie dreaptă) Explicaţia fenomenuluiconstă în faptul că protonii aflaţi la faţa externă a neuronilor din aria gustativă,reţinuţi acum de un potenţial de repaus mai mic, vor fi mai uşor de dislocat decătre câmpul electronegativ generat de aria auditivă depolarizată. O asemenearelaţie nespecifică, dar orientată prin iradierea preferenţială a excitabilităţii, vafavoriza stabilirea unor relaţii sinaptice între neuronii situaţi pe drumul cel maiscurt dintre cele două arii. Dacă în timpul stimulării ariei auditive, la un intervalmai scurt decât cel necesar realizării fenomenului de concentrare a excitaţiei(scăderea excitabilităţii), se va aplica şi un stimul alimentar atunci iradierea

148

Page 153: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

preferenţială va fi accentuată, ea petrecându-se concomitent din ambele direcţii,încât, prin aplicarea repetată în accelaşi mod a celor doi stimuli se va accentuaefectul favorabil asupra realizării relaţiilor sinaptice dintre neuronii dispuşi pelinia dreaptă dintre cele două arii receptoare. Ca urmare a procesului de stocare,accentuat prin repetări succesive ale dublei stimulări, neuronii interpuşi întrecele două arii vor păstra pentru un timp atât un nivel mai crescut al excitabilităţiilor, cât şi posibilitatea facilitării transmisiei sinaptice. în consecinţă, după maimulte asemenea asocieri între excitantul sonor şi cel alimentar, cu condiţiapăstrării relaţiei temporale dintre aceştia, stimularea doar a ariei auditive vadetermina, prin iradiere şi facilitare sinaptică preferenţiale, o stimulare a arieigustative, cu toate consecinţele ce decurg din aceasta (răspuns prin salivaţie).în acest mod între cele două arii corticale a luat naştere o legătură funcţionalăutilă organismului întrucât excitantul sonor dobândeşte calitatea de semnal ceanunţă posibila satisfacere a necesităţii alimentare. Dacă timpul scurs întremomentul aplicării excitantului sonor şi cel al aplicării excitantului alimentar estemai lung, dând posibilitatea realizării fenomenului de concentrare (excitabilitateredusă în jur), o asemenea legătură funcţională nu poate fi realizată. Dacă, dupăformarea unei astfel de legături, se aplică repetat doar excitantul sonor, fără celalimentar, consecinţa va fi estomparea progresivă a iradierii preferenţiale şi,prin aceasta, reducerea facilitării relaţiilor sinaptice, condiţii în care legăturafuncţională dispare (se stinge). Dispariţia acestei legături este ea însăşi oreflectare a realităţii: dispariţia relaţiei temporo-spaţiale dintre excitantul sonor şialiment, acesta considerat nu ca stimul, ci ca obiect al satisfacerii unei necesităţia organismului. Caracterul temporar al unor astfel de relaţii între ariile corticaleeste, deci, o reflectare a caracterului temporar al relaţiilor dintre obiectele,fenomenele şt procesele din realitatea obiectivă, pe de o parte şi dintre acesteaşi necesităţile organismului, pe de altă parte. Disjuncţia este, desigur, formalăîntrucât însăşi reflectarea relaţiilor dintre obiectele, fenomenele şi procesele lumiiobiective, ce nu para avea vreo legătură cu interesele biologice ale organismului,are la bază tot satisfacerea unei necesităţi, anume aceea de cunoaştere,existentă şi la animale în forma primară a reflexului de investigare a ambianţei,cunoaştere ce nu are un scop în sine, finalitatea ei vizând extinderea adaptării înalt spaţiu ambiental şi/sau adâncirea adaptării în cel existent. De asemenea,este de remarcat efectul cunoaşterii în plan psihic: sentimentul de securitate, înabsenţa căruia (nelinişte, teamă) integrarea însăşi este compromisă prinafectarea gravă a libertăţii de acţiune.

Pe de altă parte, caracterul temporar al legâturilordintre ariile corticaleaduce avantajul formării lor în număr nelimitat în timp, stingerea unora făcândposibilă realizarea altora. în fapt, stingerea nu însemnează o ştergere totală alegăturii, aceasta lăsând "urme" cu o anumită persistenţă în timp. Un neuroncare a participat o singură dată la realizarea unei legături temporare, după

149

Page 154: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

stingerea acesteia nu revine integral la starea iniţială, nu mai este identic cu elînsuşi Aceasta face ca la o nouă participare comportamentul lui să fie diferit decel iniţial. Este ca şi cum neuronul ar dobândi o anume "experienţă" funcţionalăcu efecte pozitive asupra noilor legături la care acesta va participa. Judecândlucrurile la nivelul scoarţei cerebrale în ansamblul ei vom putea conchide afirmândcă sporirea calitativă a activităţii acesteia este posibilă tocmai prin solicitarea eioptimă la formarea de noi legături între ariile sale, legături care, în anumite condiţii,se pot stinge ca manifestări, dar nu se pot şterge ca engramări. Noile legăturice se formează nu se substituie celor ce s-au stins, ci ele se "suprapun" pesteengramările neşterse ale acestora. întrucât caracterul temporar al legăturilorvizează numai planul fenomenologic, formarea de noi legături are semnificaţiaunei îmbogăţiri a scoarţei cu noi şi superioare posibilităţi funcţionale şi nicidecumpe aceea a unor simple substituiri fără nici un profit.

Realizarea unei astfel de legături temporare între două sau mai multearii corticale este, deci, condiţionată de existenţa unei anumite relaţii temporo-spaţiale între doi sau mai mulţi stimuli din realitatea obiectivă, dintre care unulare o semnificaţie majoră pentru organism în momentul respectiv. Cum dintrecele două condiţionări - internă (semnificaţia pentru organism) şi externă (relaţiatemporo-spaţială dintre stimuli) - rolul esenţial îl deţine cea dintâi, se înţelegecă formarea oricărei legături temporare la nivel cortical este posibilă numaiatunci când organismul reclamă satisfacerea unei anumite necesităţi, deci,numai atunci când există o motivaţie. După cum s-a văzut mai sus, expresiafiziologică la nivel cortical a motivaţiei este reprezentată de nivelul ridicat alexcitabilităţii unei anumite arii.

în pofida existenţei acestor delimitări obiective şi precise persistă încă,din nefericire, tendinţa de a confunda procesele inductive cu legătura temporarăcondiţionată motivaţional. Astfel, se vorbeşte încă despre posibilitatea elaborăriiunor reflexe senzorio-senzoriale, ca forme ale unei condiţionări intermodale(între un stimul auditiv şi unul liminos, cu efecte asupra receptării celui dinurmă) sau intramodale (în lungul căilor aferente, dar şi la niveiul ariilor corticale,un grupaj de semnale actuale dobândeşte calitatea de semnal condiţionalpentru semnalele ce vor urma). Sunt aduse în sprijin chiar şi doveziexperimentale. Astfel, prin asocierea unui stimul sonor cu unul luminos a fostobţinută modificarea sensibilităţii vizuale, ca o formă a condiţionării reflexe. înmod similar, stimularea unui număr redus de celule dintr-un câmp receptordat modifică pragul de sensibilitate al celorlalte celule din acelaşi câmp dacăacestea sunt stimulate la un anumit interval de timp după stimularea celordintâi. După cum bine s-a intuit, în aceste cazuri nu este implicată condiţionarea,ci doar relaţia de tip non-sinaptic dintre corpii celulari (modificări ale excitabilităţiiprovocate de iradierea şi concentrarea în centri nervoşi), respectiv dintre fibrelenervoase vecine (transmiterea efaptică).150

Page 155: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

Capitolul X-Priviregenerală asupra analizatorilor

Organele nervoase modulare au două părţi componente - de informareşi de comandă - care interrelează în mod nestandardizat la nivel cortical.Componenta de informare, alcătuită dintr-o anumită categorie de formaţiunireceptoare (segment periferic), din totalitatea căilor de conducere în sensaferent (segment intermediar) şi din aria corticală pe care acestea seproiectează (segment central) poartă numele de analizator. Deşi toţi analizatoriiau aceiaşi plan de organizare şi finalitate comună, diferenţele dintre ei suntremarcabile. Acestea îşi au originea în gradul înalt de specializare şi adecvarea fiecăruia în raport cu natura energetică, intensitatea şi semnificaţia stimulilorspecifici. Specializarea vizează toate cele trei segmente ale analizatorului,desigur, în grade şi modalităţi diferite.

Segmentele periferice - implicând formaţiunea receptoare şi formaţiunileauxiliare - sunt de patru categorii după specializarea lor în recepţia stimulilorluminoşi, termici, mecanici şi chimici. în cadrul fiecărei categorii se disting două

151

Page 156: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

sau mai multe variante de receptori departajate prin nivelul excitabilităţii, deci,prin adecvarea la sesizarea unor intensităţi mai mari sau mai mici ale stimulilor.Adecvarea în raport cu intensitatea stimulilor nu trebuie considerată ca unrăspuns adaptativ linear al organismului la acţiunea unor stimuli de intensităţidiferite, aşa cum există ei în realitatea ambientală. Expresia "adecvarea în raportcu intensitatea" este nepotrivită adevărului pe care trebuie să îl definească,utilizarea şi în continuare fiind doar o consecinţă a inerţiei limbajului ştiinţific. Dealtfel, nici nu există o relaţie lineară între numărul variantelor de receptori cuexcitabilităţi diferite şi întreaga gamă a intensităţilor reale ale stimulilor din mediu,măsurate cu instrumente speciale. Formaţiunile receptoare ale analizatorilorsunt astfel structurate încât să "extragă" din plaja intensităţilor reale un domeniumai extins ori mai restrâns în strânsă dependenţă de semnificaţia (importanţa)acestuia pentru viaţa organismului. Două exemple în acest sens vor fiedificatoare. în cadrul categoriei chemoreceptive există mai multe variante: a)care "extrag" şi convertesc în potenţiale de acţiune doar o mică parte din plajaintensităţilor reale ale stimulului, în acest scop formaţiunea receptoare avândexcitabilitate redusă, aşa cum este cazul mugurilor gustativi; b) care "extrag" şiconvertesc o parte mai mare din plaja de intensităţi, excitabilitatea lor fiind mairidicată, cum este cazul celulelor olfactive (neuroni); c) care convertesc integralintensitatea reală a anumitor stimuli chimici (exceptând pierderile inerente),excitabilitatea lor fiind maximă, aşa cum este cazul multor chemorecepton dinzonele reflexogene (interoceptori). Deşi în categoria mecano-receptorilor seîntâlnesc mult mai multe variante, al doilea exemplu pe care îl oferim este cel alcategoriei fotoreceptorilor. Pe lângă existenţa a două variante de celule receptoare- cele cu conuri pentru intensităţi mari ale luminii şi cele cu bastonaşe pentruintensităţi mici -, deosebite între ele nu atât prin excitabilitatea membranelor, câtprin nivelul diferit al fotosensibilităţii pigmenţilor proprii, pe lângă toate acestea,segmentul periferic este astfel organizat încât să producă o masivă reducere aintensităţii stimulului luminos înainte de impactul cu celula receptoare. încâtconurile şi bastonaşele nu primesc lumina incidenţă, ci pe cea reflectată destratul pigmentar, mult diminuată în intensitate. Situaţia este similară şi în privinţacalităţii stimulului. Astfel, din gama largă de valori ale anumitor undeelectromagnetice receptorul vizual "extrage" doar frecvenţele cuprinse între 397mu şi 723 mu, iar cel auditiv din gama largă a sunetelor doar pe cele cu frecvenţecuprinse între 16 şi 20.000 Hz.

Analizatorii se disting unii de alţii şi prin codificarea diferită a mesajelorspecifice. Cu toate că există numeroase date experimentale care confirmăacest lucru, ştiinţa este încă departe de momentul descifrării sintaxei şisemanticii acestor modalităţi de comunicare. Deşi unitatea elementară cucare se operează în procesul codificării este potenţialul de acţiune, acesta nuare valoare informaţională în sine. Aceasta se dobândeşte numai prin gnjparea

152

Page 157: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

a două sau mai multe potenţiale, separate prin intervale a căror durată este unmultiplu al duratei unui singurpotenţial de acţiune. Dacă vom considera că ofibră nervoasă are labilitatea de 500 c/s, atunci durata fiecărui potenţial deacţiune va fi de 2 ms. Pentru un interval arbitrar de 20 ms, două sau mai multepotenţiale de acţiune se pot grupa într-o gamă foarte largă de modalităţi care,transpuse în sistemul binar, pot sugera diferite informaţii (Fig. 60).

3

b

c

A1

0

A1

0

0

Ai

A1

0

0

0

A7

11

A1

A

0

A7

0

0

0

0

0

A1

A1

A7

20ms

0

0

0

'o

0

0

J\7

J\

0

0

0

A1 \1

0

1

A7

AFig. 60Modalităţi de codificarepe canalul purtător

Cum labilitatea este o caracteristică ce diferă de la un neuron la altulea poate fi considerată ca unu! din elementele ce contribuie la diferenţiereacodurilor transmise pe canalele purtătoare. Un alt element de diferenţiere poatefi amplitudinea potenţialului de acţiune care, deşi constantă pentru o prelungiredată, diferă de la o fibră la alta.

Modalităţile de grupare (codificare) a potenţialelor de acţiune la nivelulprelungirilor neuronale sunt difierite. Pe axon gruparea este decisă atât demembrana somei, care funcţionează ca sumator-integrator, cât şi de ansamblulformat de conul de emergenţă şi primul nod care deţine rolul de convertor, defapt un filtru de amplitudini, pragul inferior fiind determinat de lungimeasegmentului cuprins între conul de emergenţă şi primul nod, iar cel superiorde valoarea potenţialului de repaus al axolemei, constantă pe toată lungimeaaxonului. La nivelul dendritei gruparea (codificarea) se face în douămoduri,după cum aceasta se află sau nu în relaţie sinaptică cu un alt neuron. în primulcaz, dendrita receptează neurotransmiţătorul eliberat de un buton axonalpresinaptic şi recodifică (regrupează) în raport cu tipul chimic, cantitatea şimodul de eliberare ale acestuia, predeterminate de neuronul situat anterior. Inal doilea caz, formând ea însăşi receptorul, sau intrând în alcătuirea acestuia,dendrita va realiza o codificare primară, grupând potenţialale în raport cu două

153

Page 158: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

categorii de factori: a) intrinseci, reprezentaţi de excitabilitatea specifică(densitatea canalelor ionice) şi de moment (gradul de fermitate a închideriicanalelor ionice şi nivelul activităţii pompei de Na*-K+) a membranei şi b)extrinseci, reprezentaţi de modul de aplicare (brusc sau lent) şi durata acţiuniistimulului specific. încât, într-un circuit neuronal, aşa cum este cel dispus întreformaţiunea receptoare şi segmentul cortical - cu una sau mai multe staţiisinaptice pe parcurs -, codificarea (gruparea) se realizează la cel puţin treinivele valorice, a) primară, în cadrul receptorului; b) secundară, la staţiilesinaptice intermediare şi c) finală., în cadrul ariei corticale. Valorile diferite alecelor trei nivele de codificare (recodificare) sunt determinate de numărulintrărilor pe fiecare corp celular: cei ai protoneuronilor nu deţin alte sinapse(intrări), cei intermediari deţin un număr mic de sinapse, iar cei corticali unnumăr maxim de sinapse.

Necesitatea unei codificări la nivelul formaţiunilor receptoare este înafara oricărui dubiu. Formaţiunile receptoare nu sunt însă componente binarecapabile să informeze doar despre prezenţa sau absenţa stimuiilor, cisubsisteme cu mai multe stări posibile, în măsură să ofere informaţii şi despreaspectele cantitative (intensităţii) şi calitative (nuanţe ale stimuiilor). Atâtintensităţile, cât şi nuanţele, semnificative pentru organism, care sunt "extrase"ca utile din cele reale, variază pentru fiecare categorie de receptori în limiteatât de largi încât unul şi acelaşi senzor celular nu le poate acoperi în întregime.Din aceste motive, formaţiunea receptoare a majorităţii segmentelor perifericeeste alcătuită din mai multe tipuri de senzori celulari, fiecare fiind capabil săextragă un anumit domeniu din plaja largă a intensităţilor şi nuanţelor propriistimuiilor semnificativi. Mai mult chiar, unii senzori individuali sunt activaţi numaide începerea acţiunii stimulului, iar alţii numai de încetarea acesteia. încât,formaţiunea receptoare a unui anumit analizator nu este omogen constituită,ci ea reprezintă un ansamblu unitar de mai multe tipuri de senzori celularicare se disting prin limitele discrete ale capacităţii lor de recepţie cantitativă(Fig. 61) şi calitativă (Fig. 62).

INTENSITATEA STIMU-LULUI MECANIC

- , . 1 -̂ 1 •-

Fig. 61Heterogenitatea în plan cantitativ aformaţiunii mecanoreceptoare din tegument.

_ 1 -terminaţii nervoase libere;2 - discuri Merkel;3 - corpusculi Meisner;

§ \ 4 - corpusculi Vater-Pacini

154

Page 159: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

FRECVENŢASTJMULILâR

Fig. 62Heterogenitatea în plan calitativ a formaţiuniimecanoreceptoare din urechea internă

Se poate afirma, astfel, că procesul de codificare la nivelul uneianumite formaţiuni receptoare este realizat secvenţial prin contribuţia separatăa mai multor tipuri de senzori celulari, fiecare generând o anumită informaţie.Pentru ca aceste secvenţe informaţionale să alcătuiască un mesaj estenecesar ca ele să dobândească, prin integrare spaţio-temporală şi nu prinsimplă sumare, calitatea de structură unitară. întrucât, atât senzorii celulari,cât şi căile lor de conducere sunt formaţiuni separate (influenţele reciprocedintre acestea la nivelul segmentului periferic, respectiv de conducere neavândvaloare integrativă în sine), integrarea spaţio-temporală nu este posibilă decâtla niveiul segmentelor centrale. Abia la aceste nivele şi în acest mod codificareasecvenţială de la periferie dobândeşte valoarea de mesaj. Având în vedere căla nivelul centrului cortical se găsesc ariile de proiecţie ale tuturor formaţiunilorreceptoare, ca zone în care se constituie mesajele şi, că, tot aici, sunt posibilecele mai numeroase şi mai variate relaţii sinaptice şi non-sinaptice, inclusivcu depozitele de engramare, putem conchide afirmând ca aceste mesaje, larândul lor, vor fi integrate tot aici în structuri semantice de ordin superior.

Dacă secvenţele informaţionale provenite de la senzorii celulariperiferici se pot structura în mesaje prin integrare temporo-spaţialâ la nivelulcentrului cortical, atunci şi la nivelul centrilor subcorticali, unde fac staţiesinaptică segmentele de conducere, pot avea loc structurări ale informaţiilorîntrucât şi aici există integrare pe baza aceloraşi relaţii sinaptice şi non-sinapticeîntre corpii celulari. însă, deoarece la nivel subcortical nu ajung decât o partedin secvenţele informaţionale actuale şi, probabil, engramate, structuraconstituită aici va fi mai săracă în conţinutul ei specific şi, prin aceasta, limitatăîn potenţialităţile sale privitoare la integrarea organismului.

Mesajele constituite prin integrare la nivel cortical se traduc pe plansubiectiv prin senzaţii conştientizate discret (când este implicat neocortexul re-

155

Page 160: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

ceptor) sau conştientizate difuz, în forma unor stări generalizate (când este implicatpaleocortexul). Cum la originea senzaţiilor se află stimulii din mediu (extern sauintern), iar conţinutul acestora din urmă este dat de abaterile de la valorile optimeale parametrilor fizici şi chimici ai ambientului, se poate spune că orice senzaţiereprezintă, în ultimă analiză, un semnal prin care centri nervoşi corticali suntavertizaţi asupra pericolului de afectare a homeostaziei organismului pe o direcţiesau alta, deci, asupra pericolului creşterii nivelului entropiei sale.

De ia început trebuie subliniată diferenţa dintre homeostazie şientropie. în vreme ce homeostazia este o mărime ce caracterizează stareasistemului, entropia este o mărime ce caracterizează evoluţia lui. Desigur,analizatorii sunt formaţiuni ce deservesc în mod direct starea organismului şi,abia în mod indirect şi prin aceasta, evoluţia lui în timp. Abordată din acestunghi de privire, senzaţia, care ia naştere la nivel cortical prin integraresuperioară, conţine în ea nu numai informaţii privitoare la locul, natura şi valoareaabaterii unui parametru fizic sau chimic din mediu (intern sau extern), ci şi"indicii" privitoare la locul, natura şi valoarea răspunsului prin care aceastapoate să fie corectată (dobândite prin experienţă şi stocate în memorie).Spunem "indicii" şi nu "indicaţii" întrucât, pentru abaterea unui anumit parametruexistă, în funcţie de circumstanţe, mai multe posibilităţi de corectare, directesau indirecte. Tocmai în legătură cu acest ultim aspect are loc la nivel corticalcuplarea unei anumite arii receptoare cu una sau alta din ariile efectoare, adicămodularea organelor nervoase, ca expresie a posibilităţii lor de autoorganizare.

156

Page 161: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

SECŢIUNEA a NI-aCOMPONENTA ENDOCRINĂ

A SISTEMULUI INTEGRATOR

Capitolul XI - Integrarea endocrină

Faptul că modalitatea neurală de integrare a organismului a apărut încursul evoluţiei după cea endocrină nu trebuie să conducă la concluzia greşităcă şi subsistemele nervos şi endocrin au apărut şi s-au dezvoltat în aceeaşisuccesiune. La celenterate, ca prime organisme pluricelulare, la care aparepentru prima oară celula nervoasă - până aici ea nefiind necesară -, găsim unsistem nervos în plină organizare care evoluează rapid de la forma de reţeadifuză de neuroni la forma superioară ganglionară, cu centri şi circuiteconstituite, dar nu găsim încă un sistem endocrin organizat pe bază de glandeconstituite şi interrelate. Modalitatea endocrină de integrare se realizează însăla un nivel inferior în forma sistemului difuz de organizare, cu eficienţă redusă.Abia dezvoltarea în continuare a subsistemului nervos se va însoţi şi de odezvoltare corespunzătoare a celui endocrin, dar aceasta nu ca o determinare

157

Page 162: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

în baza intereselor celui dintâi, ci ca o consecinţă a creşterii gradului decomplexitate a organismului care "pretinde" un sistem integrator unic -neuroendocrin - dezvoltat pe măsură. încât cele două subsisteme nu au oevoluţie paralelă, ca două entităţi distincte şi interrelate, ci o evoluţie unitară,ca două componente ale unei singure entităţi: sistemul integrator.

1. Mesajul hormonalUnul din aspectele majore ce diferenţiază subsistemul endocrin de

cel nervos este insinuarea purtătorului de mesaj - hormonul - la nivelul fiecăreicelule. Dacă oricare celulă din organism, inclusiv cea nervoasă şi endocrină,reprezintă o ţintă, un "efector" în cadrul unui "arc reflex hormonal", aceasta nuînsemnează nici că fiecare celulă este un loc comun pentru toţi hormonii, nicică fiecare celulă răspunde la acţiunea unui singur hormon. Dacă fiecare hormoneste un purtător de mesaj, valoarea semantică a acestuia nu estepredeterminată ca atare în purtător, ci ea rezultă ca o formă de "descifrare"numai în urma interacţiunii dintre acel hormon şi receptorul celular care esteîn acelaşi timp şi iniţiatorul unui anumit tip de răspuns din partea celulei. Pentrusimplificare, putem considera macromolecula receptoare ca având doi polifuncţionali: unul de intrare, de primire a mesajului, la care se leagă stereospe-cific un anumit hormon şi unul de ieşire, de iniţiere a unui anumit răspunscelular. între natura şi specificul celor doi poli ai aceluiaşi receptor nu estejustificată o relaţie de determinare uni-sau biunivocă în interiorulmacromoleculei, ci, mai degrabă, o determinare unilaterală, dar complexă,dinspre interesele sistemului integrat în ansamblul său. încât, mai mulţi receptoriaflaţi pe celule diferite (sau chiar pe aceeaşi celulă) pot fi identici la nivelulpolului de intrare, toţi având stereospecificitate pentru acelaşi hormon şi diferiţila nivelul polului de ieşire, fiecare declanşând un alt răspuns, identici prin polulde ieşire şi diferiţi prin cel de intrare, obţinându-se acelaşi răspuns celular laacţiunea unor hormoni diferiţi, precum şi receptori cu un singur pol de intrare(sau ieşire) şi mai mulţi poli de ieşire (sau intrare). Nu insistăm asupra unordovezi indirecte ce ar putea fi aduse în sprijinul celor de mai sus, ele fiind preanumeroase. Subliniem însă faptul că, din această perspectivă, trebuiereconsiderate atât natura, cât şi finalitatea raporturilor dintre integrat şi inte-grator ş\ aceasta nu numai în sfera endocrină.

2. Secreţia de hormoniProcesul de secreţie cuprinde două faze: a) sinteza produsului şi b)

eliberarea produsului sintetizat. în cele mai multe cazuri este intercalată şi ofază de stocare, în timpul căreia produsul abia sintetizat suferă un proces necesar

158

Page 163: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

de "maturare", de îmbunătăţire calitativă. Când, din anumite motive, o formaţiunesecretorie este suprasolicitată ea îşi va intensifica sinteza şi eliberarea scurtândînsă până la anulare timpul necesar maturării, in aceste condiţii se va elibera unprodus de calitate inferioară, cu toate consecinţele ce decurg din aceasta.

Principial, oricare celulă se poate dovedi capabilă de secreţie"hormonală", desigur, cu diferenţele cantitativ-calitative de rigoare. S-ar puteainvoca împotriva acestei ipoteze lipsa unei determinări genetice în acest sensia majoritatea celulelor. Desigur, la celulele specializate în producerea dehormoni genomul conţine factori determinanţi bine exprimaţi atât biochimiccât şi funcţional. Aceasta nu exclude însă posibilitatea ca şi celelalte tipuricelulare să deţină asemenea determinanţi într-o exprimare cantitativ-calitativâmai modestă chiar dacă numai ca forme genetice ancestrale ale etapelorpreneuronale ale evoluţiei când integrarea era realizată difuz, exclusiv prinaceastă modalitate. De altfel, modalitatea endocrină de integrare este unanimacceptată într-o formă atât organizată (glandulară), cit şi difuză (tisulară).

Practic, capacitatea de a secreta hormoni sau produşi cu acţiunisimilare a fost dovedită pentru quasitotaiitatea tipurilor celulare, de la celeepiteliale (endotelinele) şi fibrele musculare cardiace (factorul natriuretic) şipână la limfocite (interleukine) şi neuroni (cibernine).

3. Nivelele de organizare a subsistemului endocrinExistă două nivele de organizare a acestui subsistem: a) nespecific,

difuz, cuprinzând quasitotaiitatea tipurilor celulare din organism care nu au cafuncţie principală producţia de hormoni şi care nu se asociază în formaţiuniglandulare delimitabile anatomic şi b) specific, cuprinzând celule de diverseorigini care au ca funcţie principală producţia de hormoni şi care se asociazăîn formaţiuni delimitabile anatomic şi funcţional.

Nivelul difuz sau nespecific de organizare, considerat în ansamblu,nu poate fi subdivizat nici după criteriul calităţii produşilor de secreţie, nicidupă acela al distribuţiei topografice. întrucât aceşti hormoni, sau produşi similarilor, nu sunt eliberaţi în sânge sau limfă, ci reprezintă mijloace celulare decomunicare şi intercondiţionare funcţională la nivel local realizate pe arii şi îndomenii foarte restrânse, diversitatea lor biochimică este redusă şi foarte puţinvariabilă de la un teritoriu la altul. în primul rând, aceşti hormoni locali cu acţiunepe distanţe mici, permit celulelor să-şi condiţioneze reciproc valoareametabolismului, cel mai probabil, prin influenţarea nivelului intrărilor şi ieşirilorprin membrana periplasmatică. Necesitatea unei asemenea condiţionări esteimperioasă pentru populaţiile celulare aparţinând aceluiaşi ţesut deoarece toatecelulele realizează schimburi aproape identice cu un partener comun - lichidul

159

Page 164: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

interstiţial. în al doilea rând, prin hormonii locali sau substanţe omoloageacestora, celulele vecine îşi limitează expansiunea prin diviziune asigurândţesutului o creştere şi o dezvoltare unitare şi optime. Acest proces poate fiinfluenţat, în mare măsură, de hormonii nivelului specializat, dar nu poate fideterminat de aceştia. în fine, într-o modalitate mai complexă, prin hormoniilocali celuleie se "alertează" reciproc atunci când ajung în anumite stări limită.O altă particularitate a acestui nivel de organizare este autonomia funcţională,în sensul că secreţia hormonală difuză nu este supusă nici unui control exte-rior zonei considerate, ci ea este autoreglată chiar prin intermediul şi în cadrulraporturilor reciproce dintre celulele vecine. Această autonomie vizează doarcontrolul secreţiei (reglajul) şi ea nu însemnează nicidecum o izolare faţă deposibilele influenţe exterioare zonei. Pe lângă utilitatea practică a acesteiautonomii în procesele de reglare locală este de remarcat semnificaţia eiteoretică. Integrarea organismului nu este, deci, rezultatul dirijării pas cu pas aunor componente "ignorante" şi, din acest motiv, total nelibere, ci consecinţaarmonizării algoritmilor de funcţionare a unor subsisteme "iniţiate" şi, din acestmotiv, gradual libere în raport cu întregul.

Nivelul specific de organizare a subsistemului endocrin este unitar,în primul rând, prin finalitatea comună a tuturor produşilor secretaţi - integrareaîn plan superior a organismului -, deci una de interes general şi nu local şi, în aldoilea rând, prin alcătuirea lui din formaţiuni glandulare distincte care au cafuncţie principală secreţia de hormoni. Din aceste motive toţi hormonii acestuinivel sunt eliberaţi în sânge prin intermediul căruia sunt distribuiţi unui numărmare de beneficiari celulari. Hormonii nivelului specific sunt produşi şi eliberaţiîn cantităţi superioare celor ai nivelului difuz care au beneficiari puţini şi apropiaţişi care nu se diluează în întreaga masă sanguină. Pe de altă parte, alcătuireadin mai multe şi diverse formaţiuni glandulare impune cu necesitate ostructuram şi o integrare perfecte în interesul nivelului, întrucât responsabilitateaarmonizării părţilor în cadrul organismului şi a acestuia în ambient nu poate fiasumată decât de un sistem cu o ordine interioară corespunzătoareStructurarea ca sistem a acestui nivel de organizare generează o anumeierarhizare a formaţiunilor secretorii, una dintre ele dobândind rol primordialnu numai în raport cu celelalte, ci şi în raport cu întregul (subsistemul endocrin).După cum bine s-a intuit, acest rol revine hipofizei şi tot prin intermediul ei seva realiza joncţiunea esenţială dintre componentele nervoasă şi endocrină alesistemului integrator unitar.

Unitatea dintre cele două nivele de organizare a subsistemuluiendocrin - difuz (nespecific) şi organizat (specific) - se bazează, în primulrând. pe comunitatea finalităţii - integrarea - şi a mijloacelor - hormonii sauproduşii similari acestorta - şi, abia în al doilea rând, pe reiaţii funcţionalereciproce. S-a subliniat mai sus că nivelul difuz este autonom dar nu şi izolat.160

Page 165: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

Lipsa unui control direct şi permanent din partea hipofizei nu conferăindependenţă funcţională sistemului difuz, ci doar libertate de acţiune, şiaceasta limitată; limitată însă nu de hipofiză, ci de interesele generale aleorganismului privind integrarea. în ultimă analiză, hormonii produşi de celedouă nivele de organizare sunt mesageri diferiţi care au aceeaşi destinatari -celulele organismului -, reuniţi în jurul unui interes comun - integrarea. Relaţiacelor două nivele este mai mult una de complinire funcţională.

4. Structura subsistemului endocrinRelaţiile semnificative dintre părţile (glandele) ce compun sistemul

endocrin 1, a căror totalitate dă conţinut structurii acestuia, se ţes în douăplanuri: unul direct, prin acţiunile anumitor hormoni asupra anumitor glandeendocrine şi unul indirect, mediat de efectele produse de hormoni asupraţesuturilor şi organelor efectoare.

în cadrul relaţiilor directe, care au caracter selectiv - deci organizat - vommenţiona, în primul rând, datorită importanţei, influenţa hormonilor hipofizari asupratuturor glandelor endocrine, inclusiv asupra hipofizei. întrucât afirmaţia, raportatăla ceea ce se susţine în prezent, poate şoca suntem obligaţi la o detaliere.

Deşi secreţia, ca funcţie specifică pentru giandele endocrine, esteunitară în conţinut şi finalitate, totuşi, cele două procese care o compun - sintezaşi eliberarea produşilor sintetizaţi - se bucură de o anumită autonomie, fără ca,prin aceasta, caracterul unitar să dispară. Sinteza hormonului, pentru oricareglandă, este un proces anabolic, dependent de catabolism doar sub aspectenergetic. Ca urmare, ea este condiţionată, în primul rând, de aportul sanguinde materie primă şi energie, deci, de starea vascularizaţieişi frecvenţa cardiacăprin care se asigură un anumit debit circulator local. Ori, atât vasomotricitateacât şi ritmul cardiac sunt supuse controlului direct şi indirect al hipofizei şi, princonsecinţă, nici o glandă nu se poate sustrage acestui control, nici chiar hipofiză.De aid concluzia că secreţia oricărei glande este controlată sub aspectul sintezeihormonale de hipofiză. Alta este problema eliberării produşpilor sintetizaţi.Hormonii, fiind substanţe extrem de active, eliberarea lor din stocuri este oportunănumai în anumite momente şi circumstanţe şi, prin urmare, ea nu are nici olegătură pe acest plan cu procesul sintezei lor, doar în măsura în care aceastalimitează disponibilitatea la eliberare. Ca urmare, eliberarea hormonilor estedecisă de alţi factori decât cei care decid asupra sintezei lor. Din acest punct devedere independenţa eliberării este totală, atâta vreme cât sinteza îi poate face

1) Date fiind remarcile de mai sus cu privire la rolurile şi raporturile celor două nivelede organizare, vorbind în continuare de subsistemul endocrin vom face referire doar lapartea lui specifica, fără însă a pierde din vedere existenţa celei nespecifice.

161

Page 166: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

faţă. Din acest motiv şi mecanismele care controlează eliberarea sunt totaldiferite de cele care controlează sinteza. Când se vorbeşte de independenţaunor glande endocrine faţă de controlul hipofizar se are în vedere, de fapt, doareliberarea, nu însă şi sinteza. Că între eliberare şi sinteză există o relaţiemetabolică, în sensul că golirea stocurilor stimulează sinteza, aceasta este oaltă chestiune care nu schimbă esenţa problemei. Deci, toate glandele endo-crine sunt subordonate hipofizei în planul sintezei hormonilor, dar nu toate i sesubordonează în planul eliberării acestora. Chestiunea, deşi aparentneimportantă, este esenţială pentru înţelegerea problemei integrării organismului,întrucât pentru aceasta este importantă eliberarea hormonilor în cantitate potrivităşi la momentul oportun şi mai puţin importantă modalitatea prin care glanda îşirezolvă problema stocurilor. Pentru a încheia, vom remarca faptul că mirarea înlegătură cu afirmaţia de mai sus, potrivit căreia hipofiza controlează activitateaoricărei glande endocrine, este de sorginte terminologică, majoritatea dintre noineglijând faptul că secreţia este un proces dual: sinteză şi eliberare.

Tot în cadrul relaţiilor directe dintre glande se includ şi influenţeleexercitate de cei mai mulţi hormoni asupra hipofizei, în primul rând, de hormoniia căror eliberare este controlată de stimulinele hipofizare. Deşi mecanismeleintime prin care se realizează influenţarea hipofizei nu sunt bine cunoscute,este cert rolul retroaferent al acestor hormoni faţă de hipofiza ca glandăcoordonatoare. Dacă, în circumstanţe ce nu interesează la acest moment,hipofiza comandă printr-o stimulină eliberarea unui hormon dintr-o anumităglandă, concentraţia realizată de acesta în sânge va permite hipofizei "să afle"dacă şi în ce măsură comanda a fost executată, pentru ca astfel să poată intervenicorector în caz de abateri. Când în sângele venit la hipofiza concentraţiahormonului este inferioară celei comandate, hipofiza va elibera o nouă cantitatede stimulină (feed-back pozitiv), iar când aceasta este superioară comenziihipofiza va opri eliberarea stimulinei respective (feed-back negativ) şi, dacăabaterea este majoră, va pune în libertate o altă stimulină destinată unei glandece va elibera, la rândul ei, un hormon cu acţiune antagonică celui dintâi.

în fine, ţinând tot de relaţiile directe, sunt de considerat influenţelehormonale exercitate între anumite glande periferice. Acestea nu suntîntâmplătoare şi nici facultative, ci ele se integrează în structura specificăsubsistemului. Unele dintre ele au la bază acţiunile a doi hormoni asupra laturiloropuse ale unui proces unitar- aşa cum este cazul insulinei (hipoglicemiant) şicortizolului (hiperglicemiant) -, altele, acţiuni hormonale unilaterale mai greude analizat în esenţa lor fiind prea puţin cunoscute - aşa cum este cazulinfluenţei hormonilor epifizari asupra secreţiei endocrine a gonadelor.

în cadrul relaţiilor indirecte, mult mai generale şi, uneori, mult maisubtile, se includ influenţele reciproce sau unilaterale exercitate nu prin

162

Page 167: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

intermediul hormonilor, ci ai consecinţelor determinate de acţiunile acestoraAsemenea relaţii sunt valabile pentru toate formaţiunile secretorii, desigur, cuparticularizările de rigoare. Ele constituie fondul general pe care se grefeazărelaţiile directe dintre glande, ambele categorii contribuind la realizarea unităţiistructurale a subsistemului endocrin, a sistemului integrator neuroendocrin şia organismului în ansamblul său. Din numeroasele exemple selectăm pe celmai cunoscut. Provocată de un exces temporar de insulina hipoglicemia caatare exercită un efect stimulator atât asupra celulelor secretoare de gluca-gon şi a corticosuprarenalei, care vor elibera hormoni cu acţiunehiperglicemiantă, cât şi asupra adenohipofizei care va elibera stimulinelespecifice cu acţiune sinergică acestora.

CEF1

F

GP -

CEF

EF

L.Ah

CH

CAFI

CA FI

PSM

5. Arcul şi actul reflex endocrinDeşi extrapolarea terminologică poate părea forţată, totuşi, la nivel

de principiu organizarea şi funcţionarea subsistemului endocrin sunt identicecu organizarea şi funcţionarea subsistemului nervos. Şi aici suntem în faţaunor autentice arcuri şi acte reflexe (Fig. 63).

Fig. 63Schema arcului reflex endocrin.CAF - cale eferentă; HF -hipofiza; CEF - cale eferentă;GP - glandă periferică; EF - efector;CAFI - cale aferentă inversă; CH - concentraţia plasmatică ahormonului eliberat de glanda periferică;PSM - parametru sanguin modificat prin acţiunea efectorului

Hipofiza îndeplineşte un dublu rol: de receptor şi de centru. Stimuliisunt aduşi aici de sângele aferent şi sunt reprezentaţi de variaţiile semnificativeale anumitor parametri ce caracterizează mediul intern, faţă de care hipofizamanifestă sensibilitate directă. în conformitate cu natura şi mărimea abaterii(variaţiei), hipofiza - în calitate de centru endocrin superior- emite o comandăadecvată prin eliberarea în sângele eferent a unei stimuline care, însă, nu seadresează direct efectorului, ci unei anumite glande periferice cu valoare decentru subordonat şi abia aceasta va transmite comanda finală prin eliberareaunui hormon propriu în sângele ce o părăseşte şi care are destinaţie, de regulă,multiplă, spre mai mulţi efectori tisulari. După executarea comenzii de cătreefector hipofiza, în calitate de centru endocrin de rang superior, primeşte, prinacelaşi vas aferent, dar la a doua trecere a sângelui prin glandă, retroinformaţiiîn baza cărora "constată" dacă şi în ce măsura şi-au făcut datoria atât glandaperiferică - prin concentraţia hormonului acesteia în sânge -, cât şi efectorul -

163

Page 168: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

prin gradul de corectare a abaterii parametrului implicat. După cum uşor sepoate constata, ne aflăm în faţa unui autentic arc reflex, cu toată procesualitatealui specifică. Existenţa unor modalităţi de lucru identice în principiu nu reprezinzăun argument în susţinerea strânsei colaborări dintre cele două subsisteme, cidovada clară a unicităţii sistemului integrator neuroendocrin. Nu trebuie uitatnici faptul că atât cdula endocrină, cât şi neuronul sunt, în fond, celule secretarii.

6. Timpul reflex în integrarea endocrinăDacă o serie întreagă de aspecte specifice desfăşurării unui "act

reflex endocrin" sunt situate valoric mult sub cele specifice actului reflex nervos,aceasta nu trebuie să conducă la concluzia greşită că cele două tipuri deactivitate reflexă se află pe paliere evolutive diferite. După cum s-a precizatmai sus, evoluţia celor două subsisteme nu a fost succesivă, ci concomitentă,subsistemul neural nefiind o alternativă a celui endocrin. Superioritatea în planfuncţionai a subsistemului nervos este reală şi evidentă numai ca rezultat alcomparării sale cu subsistemul endocrin. Ea dispare însă atunci când celedouă subsisteme sunt judecate din perspectiva intereselor generale aleorganismului. Este greşită opinia potrivit căreia subsistemul neural ar fi maieficient în integrarea organismului decât cel endocrin. Fiecare este la fel deeficient în procesul integrării întrucât fiecare realizează, în domeniul propriu deactivitate, exact ceea ce trebuie şi cum trebuie. Dacă ar fi fost necesar, utilorganismului, ca în sfera de activitate a subsistemului endocrin procesele sădecurgă altfel, desigur, evoluţia ar fi făcut în timp corecţia necesară. Dacăsubsistemul endocrin este inferior întrucât nu poate realiza ceea ce i se ceresubsistemului neural, atunci şi acesta din urmă este inferior celui dintâi dinacelaşi motiv şi în egală măsură.

Un aspect funcţional care a înclinat serios balanţa în favoareasuperiorităţii subsistemului neural a fost acela al consumului mult mai marede timp în desfăşurarea actului reflex endocrin. Această realitate nu are însăvaloarea unui criteriu de ierarhizare, ci ea exprimă gradul înalt de evoluţie prinspecializare a laturii endocrine a sistemului integrator unitar, ca răspuns datunor necesităţi specifice organismului. Consumul relativ mare de timp estedeterminat de modul de realizare (parcursul) a circulaţiei şi de viteza redusăcu care sângele poartă mesagerii hormonali la locurile de acţiune. Astfel, pentruca o stimulină hipofizară să ajungă la o glandă periferică ea trebuie să parcurgă,odată cu sângele şi în parte cu limfa, un drum lung: hipofiză - inimă - plămâni- inimă - glandă periferică. Un drum similar va parcurge şi hormonul glandeipenfence pentru a ajunge la ţesuturile ţintă. Deşi mare, acest consum de timpse dovedeşte adecvat majorităţii sarcinilor îndeplinite de subsistemul endocrin,în cazul în care glanda face parte dintr-un arc reflex endocrin, căruia interesele

164

Page 169: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

organismului îi "cer" o mai mare promptitudine în acţiune, atunci acest consumde timp este scurtat în trei moduri şi la tot atâtea nivele valorice diferite.

în primul rând, este cazul arcului reflex endocrin prin care se regleazăvaloarea glicemiei, un parametru biochimic al mediului intern ale cărui variaţiitrebuiesc menţinute în limite mult mai strânse (oscilaţii mici în timp) decât alelipemiei sau proteinemiei. Intoleranţa organismului faţă de variaţiile mari aleglicemiei nu îşi are explicaţia în anumite proprietăţi speciale în plan biochimicale glucozei, ci în proprietatea fizico-chimică a acesteia de a genera o mareforţă osmolară. Când concentraţia glucozei în lichidul periceluiareste mai maresau mai mică decât cea optimă, atunci forţa osmolară apreciabilă pe care eao dezvoltă sau nu determină mişcări compensatorii ale apei din celulă spreexterior, respectiv din afară spre celulă, ceea ce are ca primă şi importantăconsecinţă schimbări corespunzătoare în concentraţiile ionilor Na', IC şi Ca2+

de o parte şi de alta a membranei celulare, concentraţii de care depindeexcitabilitatea celulelor. Din acest motiv neuronii se dovedesc a fi primele celuleafectate de hiper- şi hipoglicemie, ambele variaţii ducând, dincolo de anumitelimite, la comă. Faptul că în hiperglicemie apar produşi de degradare parţialăa glucozei, cu un pronunţat potenţial toxic, nu reprezintă decât dovada căorganismul încearcă, prin orice modalitate, să scape de pericolul mai mare pecare-l reprezintă tocmai osmolaritatea. în aceste condiţii organismul este"dispus" să facă orice cu glucoza - să o transforme prin neogeneză în lipide şiproteine, să o degradeze parţial în corpi cetonici şi chiar să o elimine ca atare- numai să evite efectele negative asupra celulelor excitabile provocate deforţa osmolară pe care aceasta o dezvoltă. Din acest motiv, reducerea timpuluireflex în reglarea glicemiei este imperios necesară. Şi aceasta se realizeazăprin scurtarea drumului dintre glanda periferică (insulele pancreatice) şi efector(ficatul) între care se realizează un circuit sanguin de tip portal: sângele venosal glandei, încărcat cu hormoni, se redistribuie direct efectorului, înainte de aajunge în vasele de reîntoarcere la inimă. Altfel, timpul reflex ar fi aproapedublu întrucât la timpul necesar ajungerii stimulinei hipofizare la pancreas s-ar adăuga şi acela necesar unei duble treceri prin inimă a sângelui încărcat cuinsulina sau glucagon în drumul său de la pancreas la ficat.,

în al doilea rând, este cazul arcului reflex endocrin prin care se regleazăvaloarea calcemiei, un parametru fizico-chimic al mediului intern ale cărui variaţiitrebuiesc menţinute în limite şi mai strânse decât glicemia (comparaţia esteneadecvatâ esenţei problemei). Aceasta întrucât, după cum s-a constatat,importanţa ionului Ca2* este imensă pentru organism, el fiind implicat în celemai importante mecanisme fiziologice: excitabilitatea celulară, eliberarea prinexocitoză a produşilorde sinteză, mijlocirea acţiunilor hormonale ca al doileamesager etc. în consecinţă, scurtarea timpului reflex trebuie realizată la nivelulimportanţei parametrului implicat. Având în vedere numărul mare şi distribuţia

165

Page 170: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

difuză a efectorilor acestui arc reflex, adoptarea circulaţiei portale se dovedeştenu numai inoperantă, ci şi imposibil de realizat. încât singurele soluţii eficientese dovedesc a fi scoaterea glandei periferice - paratiroida - de sub controlulhipofizei în privinţa eliberării hormonilor specifici şi creşterea sensibilităţiiparatiroidei faţă de cele mai mici variaţii ale calcemiei. Paratiroida devine astfelindependentă faţă de hipofiză în privinţa eliberării hormonilor care se va realizasub acţiunea directă a concentraţiei Ca2* în sângele aferent glandei:parathormonu! pentru scăderea Ca2* şi calcitonina pentru creşterea acestuia.

în fine, în al treilea rând, este cazul arcului reflex endocrin prin careorganismul în general trebuie pus în starea "gata de acţiune" atunci când intervineo schimbare în mediu (intern sau extern), semnificativă ca valoare, dar insuficientdefinită în conţinut. întrucât conţinutul semnalului este necunoscut (sau doar parţialcunoscut), acţiunea de răspuns nu poate fi anticipată (sau nu în întregime) decâtca iminenţă, nu şi ca modalitate. De aceea organismul trebuie să se dovedeascăgata de orice acţiune şi această stare trebuie obţinută în cel mai scurt interval detimp, altfel răspunsul - de care ar putea depinde chiar existenţa - poate fi tardiv saune-posibil. Gata de acţiune, însă, nu însemnează numai o stare de alertă, ceea ceîn limbaj fiziologic se traduce printr-o excitabilitate neuromusculară ridicată, ci şi ostare de "potentă acţională", ceea ce, în acelaşi limbaj, se traduce printr-odisponibilitate momentană de resurse energetice (glucoza şi oxigen, în primulrând). Din toate aceste motive, glanda periferică (medulosuprarenala) implicatăîn acest arc reflex trebuie să elibereze aproape instantaneu hormonii săi specifici(catecolamine). Cum nici o modalitate din cele analizate nu poate realiza acestlucru, singura soluţie optimă s-a dovedit aceea ca glanda medulosuprarenala săelibereze hormonii săi sub comandă nervoasă directă. Odată eliberate,catecolaminele produc două efecte majore: sporirea excitabilităţii neuromusculare- prin care se asigură starea de alertă - şi sporirea glicemiei (prin blocarea eliberăriiinsulinei) - prin care se asigură starea de potenţa acţională.

7. Sferele integrării endocrineîn cadrul procesului unitar al integrării organismului latura endocrină

reprezintă continuitatea iar latura neurală - discontinuitatea. Afirmaţia nu are unsens exclusivist, fiecare latură deţinând, într-o anumită măsură, trăsăturicaracteristice celeilalte. Continuitatea şi discontinuitatea se disting prin vitezelediferite cu care ele evoluează atât în plan fiziologic (funcţional), cât şi în planbiologic (genetic). în plan fiziologic subsistemul endocrin, prin viteza de lucrumult mai redusă, realizează mai mult întreţinerea în timp, decât iniţierea proceselorde integrare, aceasta fiind apanajul (deşi nu exclusiv) sistemului neural,caracterizat de o viteză de lucru net superioară. întrucât fiecare subsistem esteo formaţiune heterogenă, în sensul că este alcătuită din mai multe componente,

166

Page 171: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

fiecare cu anumite particularităţi funcţionale, viteza de lucru specifică acestoranu deţine o valoare discretă, unică, valabilă pentru tot ansamblul. în totalitatea sasubsistemul are o viteză medie de lucru, situată valoric la distanţă egală delimitele minimă şi maximă specifice unora din componentele sale. Din acestmotiv vitezele de lucru ale subsistemelor se apropie prin extremele lor. Situaţiaeste similară şi în plan biologic (genetic); evoluţia oricărui sistem nu reprezintăun proces general, difuz şi uniform pentru toate componentele, deoarecedevenirea nu poate avea caracter de masă. Cel puţin din aceste două motivenu este posibilă demarcaţia nată, în interiorul procesului integrator unitar, întrelatura endocrină - reprezentând continuitatea - şi cea neurală - reprezentânddiscontinuitatea. Este o dovadă în plus că sistemul integrator al organismului -sistemul neuroendocrin - nu are caracter dual.

Cum în organism nu poate exista, nu un organ sau un ţesut, dar nicimăcar o singură celulă care să se sustragă integrării şi cum integrarea esteun proces unitar realizat de un sistem unic, se înţelege că atât existenţa, cât şidevenirea organismului sunt condiţionate de integrarea neuroendocrină. încâtsferele integrării endocrine trebuie să acopere atât sincronismul existenţial,cât şi diacronismul evolutiv.

în sfera existenţei integrarea endocrină este implicată în menţinereahomeostaziei, în condiţiile în care asupra acesteia se exercită permanentepresiuni destabilizatoare atât din exterior, prin fluctuaţiile din ambient, cât şi dininterior, prin însăşi activitatea celulelor. Faptul că în planul existenţei sunt impli-cate cele mai multe din glandele endocrine nu însemnează că hormonii acestoraau un rol mai mic în planul devenirii, cele două planuri neputând fi separate. însfera devenirii integrarea endocrină este implicată atât pe plan ontogenetic -controlând dezvoltarea etapizatâ a organismului individual -, cât şi pe planfilogenetic - asigurând un raport optim între conservatismul şi variabilitateacaracterelor specifice. O importanţă aparte în această sferă a integrării endo-crine o deţin glandele implicate mai direct în creşterea şi dezvoltareaorganismului: hipofiza, epifiza, tiroida, timusul şi gonadele. De aici nu trebuie săse înţeleagă că aceste glande nu au implicaţii în sfera existenţei, ori că celelaltenu au rol în planul devenirii. Toate glandele contribuie, desigur, în măsură diferită,la integrarea organismului în dubla sa calitate: de sistem individual, sau entitatefiziologică şi de element component al speciei, sau entitate genetică.

167

Page 172: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

SECŢIUNEA a IV-aSISTEMUL

INTEGRATOR NEUROENDOCRIN

Capitolul XII - Integrarea neuroendocrină

Integrarea organismului este un proces unitar ce nu poate fi realizatdecât de un sistem de organe unitar. Caracterul unitar al sistemuluineuroendocrin are, în primul rând, o bază onto- şi filogeneticâ, cele douăcomponente - neurală şi endocrină - având o dezvoltare şi o evoluţieconcomitente şi, în al doilea rând, o bază anatomică (histologică), celuleleambelor subsisteme - neuronul şi celula endocrină - aparţinând tipului excitabil- secretor, caracterizat de dezvoltarea mai mare a aceloraşi organite. în fine,caracterul unitar al sistemului neuroendocrin are şi o bază funcţională, ambelecomponente având acelaşi mecanism funcţional - actul reflex - şi aceeaşifinalitate - integrarea organismului în toată complexitatea sa. Analiza în planfiziologic s-a făcut până aici separat pentru cele două subsisteme numai cuscopul de a asigura o mai corectă şi profundă înţelegere a unităţii lor. Ceea ce

169

Page 173: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

am comis prin aceasta nu este însă un sacrilegiu întrucât, fără a afectacaracterul unitar al întregului, fiecare parte se dovedeşte capabilă şi de acţiunesolitară fie în interiorul limitelor libertăţii funcţionale de care se bucură, fie -pentru scurt timp - în afara acestora. în plus, capacitatea de acţiune solitarăpoate fi demonstrată experimental pentru fiecare din părţi.

Integrarea organismului realizată cu participarea întregului sistem arela bază arcul şi actul reflex neuroendocrin. Datorită specificului funcţional alfiecăruia - specific determinat de însăşi necesităţile organismului şi nu degrade diferite de evoluţie -, modul de intrare în acţiune şi desfăşurarea în timpa contribuţiei celor două subsisteme în cadrul aceluiaşi act reflex neuroendocrinsunt diferite. Ca urmare a variaţiei semnificative a unui parametru (Fig. 64AP), subsistemul neural, având sensibilitate mai mare şi latenţă mai mică, vaintra primul în acţiune şi va iniţia atât activarea într-un anumit sens asubsistemului endocrin, cât şi - în multe cazuri - procesul în sine de corectarea abaterii. După intrarea în acţiune, cu latenţă mai mare, a subsistemuluiendocrin, cel neural îşi reduce (încetează) intervenţia, revenind episodic doarîn momentele în care se impune schimbarea sensului acţiunii endocrine,datorită inversării abaterii (Fig. 64).

At i• 11 1

t

A

t

yi

>t11

• — v i i

A1 I

•i_ _! L

.Ji-

NEURO

^ P

Fig. 64Desfăşurarea în timp a intervenţiilorcelor două componente - endocrinăşi neurală - în corectarea abaterilor(AP) unui parametru (P)

1. Particularităţile integrării neuroendocrineDacă în planul alcătuirii arcul reflex neuroendocrin poate fi considerat

ca rezultat al conectării celor două arcuri componente - neural şi endocrin -, înplanul structurii actul reflex neuroendocrin nu poate fi redus la suma actelorreflexe ce au loc la nivelul acestora. Cauza principală, dar nu şi unică, estereprezentată de existenţa unui mediu intem comun pentru toate componentelearcului neuroendocrin (receptori, centri, glande, efectori şi căi de conducere).în acest sens un rol esenţial îi revine sângelui, componenta cea mai dinamicăa mediului intern. Unicitatea mediului intem asigură nu numai conlucrarea maieficientă a componentelor neurale şi endocrine în realizarea integrăriiorganismului, ci şi condiţionarea lor reciprocă prin care se accentueazăcaracterul unitar al însuşi sistemului integrator.170

Page 174: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

Pentru înţelegerea corectă a arcului şi actului reflex neuroendocrinsunt necesare câteva precizări. în primul rând, se impune considerareareceptorilor şi din unghiul calităţii cibernetice a informaţiilor receptate la unmoment dat. Una şi aceeaşi informaţie captată la nivelul aceluiaşi receptorpoate avea, la un moment anume, calitatea de informaţie iniţială, iar la un altmoment calitatea de retroinformaţie. Spre exernplu, dacă reducerea glicemieieste determinată de creşterea consumului la nivel tisular ea este receptată cainformaţie iniţială, iar dacă este determinată de acţiunea insulinei, eliberată înprocesele de reglare, ea este receptată ca retroinformaţie. Este necesar, deasemenea, ca pe lângă capacitatea formaţiunilor receptoare de a detecta înmod specific anumite variaţii din mediul intern, să se considere şi capacitateaquasitotalităţii ţesuturilor de a detecta în mod nespecific aceleaşi variaţii, desigur,la alte cote valorice. Spre exemplu, variaţiile glicemiei sunt detectate nu numaide glucoreceptorii specializaţi din zonele reflexogene şi hipotalamus, ci şi decelulele hepatice, musculare, neuronale etc. în al doilea rând, se impune ca încadrul arcului reflex neuroendocrin să fie considerat drept efector organul înîntregul său şi nu doar unul din ţesuturile ce îl compun. Pe lângă ţesutul spe-cific, prin care îi este definită funcţia, organul deţine şi o vascularizaţie proprie,prin care îi este condiţionată realizarea funcţiei. Dacă prin ţesutul specificorganele efectoare pot aparţine sferei somatice sau vegetative, prinvascularizaţie toate ţin de sfera vegetativă. încât, activitatea unui organ efectortrebuie pusă întotdeauna în legătură nu numai cu ţesutul specific care orealizează, ci şi cu vascularizaţia care o face posibilă. în analiza arcului şiactului reflex neuroendocrin, glandele endocrine nu sunt considerate organeefectoare, deşi ele au această valoare (cele periferice în raport cu hipofiza şiaceasta din urmă în raport cu nucleii secretari ai hipotalamusului), ci un fel de"centri" endocrini intermediari cu rol de comandă asupra efectorilor finali, cudispoziţie terminală în cadrul arcului. în al treilea rând, se impune a preciza căsângele, pe lângă calitatea de a fi "obiect al integrării" (menţinerea homeostazieiparametrilor săi fizici şi chimici), participă el însuşi la realizarea integrăriiorganismului, îndeplinind mai multe roluri în acest sens: a) sursă de informarepentru receptori (informaţie iniţială); b) vehicul pentru mesagerii hormonali (rolulde canal purtător); c) purtător de retroinformaţii şi d) omogenizatoral mediuluiextracelular prin dinamica lui sporită şi prin unicitatea sa. Primele trei fiindanalizate şi cu alte prilejuri, vom face doar câteva remarci cu privire la ultimulrol jucat de sânge în integrare.

Prin unicitatea şi dinamica sa sângele previne accentuarea unormodificări fizico-chimice în anumite teritorii ale organismului, produse de însăşifuncţionarea ţesuturilor, contribuind chiar şi în acest mod la integrare Astfel,oricare ţesut (organ) este nu numai informat cu privire la starea funcţională atuturor celorlalte, ci şi influenţat de ea. Aceasta este o regulă generală căreia

171

Page 175: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

nu i se poate sustrage nici una din componentele organismului. Asemeneainfluenţe generalizate au consecinţe ce depind, pe de o parte, de semnificaţiaşi valoarea modificării produse într-un teritoriu al organismului şi, pe de altăparte, de sensibilitatea proprie a fiecărui ţesut faţă de acea modificare. Deexemplu, consecinţele produse de modificarea natremiei vor fi mai puţinspectaculoase decât cele produse de modificarea glicemiei, însă, în ambelecazuri ele vor fi mult mai pronunţate la nivelul ţesutului neural decât la nivelulţesutului conjunctiv. întrucât, prin sensibilitatea foarte pronunţată faţă deasemenea modificări ale mediului intem, sistemul nervos ar putea fi grav afectatîn funcţionalitatea sa, deci în însăşi capacitatea de a interveni prompt şi eficientîn chiar procesul corectării acelor modificări, o anume protejare a sa faţă deacestea, sub forma unei estompări a influenţelor posibil negative, se impunecu necesitate. Acest rol revine barierei hematoencefalice, un ansamblu for-mat din capilare (specifice) şi anumite celule gliale care, fără a împiedicaschimburile, "amortizează" efectul modificărilor sanguine într-atât, încât lanivelul lichidului cefalorahidian ele au, în cea mai mare măsură, doar valoareinformaţională şi numai în mică măsură şi dincolo de anumite limite şi valoarede factor de influenţă asupra metabolismului ţesutului neuronal. In fine, înlegătură cu influenţele reciproce dintre ţesuturi, exercitate prin intermediulmodificărilor produse în sânge de însăşi activitatea lor, trebuie remarcat căacestea pot afecta celulele atât în planul funcţiei lor specifice sau în cel almetabolismului propriu, cât şi în ambele planuri, aceasta fiind funcţie atât denatură şi amploarea modificării, cât şi de gradul de sensibilitate a celulei şi deposibilităţile de care ea dispune pentru a se proteja în faţa lor. în al patrulea şiultimul rând, se cuvine a preciza că activitatea de integrare neuroendocrină aorganismului cuprinde două faze succesive: a) restabilirea homeostaziei şi b)întreţinerea ei în timp. Deşi cele două faze au aceeaşi finalitate, diferenţeledintre ele sunt remarcabile atât în ceea ce priveşte tipul şi numărul formaţiunilorneuroendocrine implicate, cât şi, mai cu seamă, în privinţa intensităţii funcţionalea acestora şi, implicit, a destrucţiilor posibile (uzurii) şi costurilor energetice,într-un paragraf anterior s-a făcut precizarea că integrarea constă, în ultimăanaliză, în coordonare şi reglaj, în sensul că, în cazul apariţiei unei modificărisemnificative în mediu, sistemul neuroendocrin trebuie să decidă, în primulrând, direcţia funcţională optimă pe care va fi angajat organismul şi, abia în aldoilea rând, nivelul de intensitate optimă a mecanismelor implicate înmaterializarea acesteia. Din unghiul celor acum şi aici discutate se poateobserva că, pentru restabilirea homeostaziei, perturbată de o modificaresemnificativă din mediu (intern sau extern), este necesară coordonarea, iarpentru întreţinerea ei în noile condiţii este necesar reglajul. în împrejurarea încare modificările din mediu se succed la intervale scurte de timp şi în modaleatoriu şi această situaţie se extinde ca durată, sistemul neuroendocrin şi,

172

Page 176: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

prin el întreg organismul, este suprasolicitat în direcţia unor repetate încercăride restabilire a homeostaziei fără a o putea face integral, a unor succesive şicostisitoare (prin uzură şi consum energetic) procese de coordonare lipsitede rezultate imediate sau de perspectivă apropiată. O astfel de situaţiegenerează starea de stress, stare cu pronunţate efecte negative asupra întregiistructuri bio-psiho-socio-culturale a individului uman. întrucât faza de restabiliresurvine în urma afectării homeostaziei, specifică anumitor circumstanţeambientale (Fig. 65) şi sfârşeşte în momentul restabilirii homeostaziei, specificănoilor circumstanţe ambientale, circumstanţe în care se include ca prezenţăpermanentă şi factorul de mediu care a produs afectarea, ea - faza de restabilire- trebuie considerată ca o fază de tranziţie a sistemului între două stări posibile,încât, starea de stress nu este altceva decât consecinţa generalizată aprelungirii exagerate a fazei de tranziţie, caracterizată de funcţionarea alertată,necoordonată a mecanismelor integratoare în căutarea unei noi stări stabile.Starea de stress devine astfel o stare de disperare funcţională a organismuluiîn care, tocmai datorită disperării, mecanismele integratoare sunt scăpate desub control, ordinea sistemului fiind grav compromisă. încât starea de stressnu este altceva decât expresia fiziologică a unei nepermise prelungiri în timp adezordinii funcţionale, a entropiei crescute a sistemului.

I FR FIJI

T I

_ , , , L-4- ( 1 1 . -'-H ( •-

Fig. 65Fazele integrării neuroendocrine.

P variaţia parametrilor ambientali; F I, II - faze de stabilitate; FR - faza de restabilire ahomeostaziei; S - factorul de mediu (solicitare) modificat şi cu acţiune persistentă în timp

2. Arcul şi actul reflex neuroendocrinOrice modificare semnificativă din mediul extern sau intern este

sesizată de un câmp receptor specializat (Fig. 66). La nivelul centrilorneuroendocrini (care includ şi hipofiza) informaţiile purtate de căile aferentesunt supuse unor procese de prelucrare bazate atât pe funcţia de sumator-integrator a fiecărui corp celular implicat, cât şi pe capacitatea neuronilor de a

173

Page 177: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

stabili între ei relaţii sinaptice şi non-sinaptice. Rezultatul prelucrării informaţiiloreste comanda. Cum, însă, gradul de complexitate anatomo-funcţională acentrilor este diferit, el fiind maxim pentru centrul cortical (scoarţa în totalitateaei), deducem că şi procesele de prelucrare, ca şi rezultatele lor, vor aveanivele calitative diferite, respectând aceeaşi ierarhie. Mai mult chiar, la niveluldiencefalului, ca centru subcortical de cea mai mare complexitate, sunt elabo-rate comenzi nu numai de un înalt nivel calitativ, ci şi de o dublă natură: electrică(potenţiale de acţiune) şi chimică (hormoni), cele două laturi funcţionale aleneuronilor fiind plenar exploatate.

J * -L J_ _

Fig. 66Schema arcului reflex neuroendocrin.

S - stimul din mediul extern sau intern; R - extero-sau interoceptor, CNE - centruneuroendocrin (în care este cuprinsă şi hipofiza); GP - glandă endocrină periferică; E -efectorul somatic sau vegetativ; RAI - receptorul aferentaţiei inverse extero-sauinteroceptoare; MEI - mediul extern iniţial; MII - mediul intern iniţial; MEM - mediul externmodificat de acţiunea efectorului; MIM - mediul intern modificat de acţiunea efectorului;1 - cale aferentă nervoasă; 2 - cale eferentâ nervoasă ce comandă direct eliberareahormonului din glanda endocrină periferică (este cazul medulosuprarenalei);3 - cale eferentă nervoasă ce comandă efectorii musculari somatici sau vegetativi;4 - cale eferentă endocrină (stimuline hipofizare); 5 - cale eferentă endocrină spre efectorisomatici sau vegetativi; 6 - cale aferentă inversă nervoasă de la efectori somatici sauvegetativi; 7 - cale aferentă inversă nervoasă de la exteroceptori; 8 - cale aferentă inversănervoasă de la interoceptori şi visceroceptori; 9 - cale aferentă inversă umoral-hormonală

între centri neuroendocrini şi glandele endocrine periferice serealizează legături complexe ce asigură intercondiţionarea lor funcţională. înprimul rând, centri neuroendocrini controlează activitatea metabolică (sintezahormonilor) a tuturor glandelor endocrine (inclusiv a paratiroidei,medulosuprarenalei şi hipofizei) prin reglarea calibrului vaselor de sânge carele irigă. în al doilea rând, controlează eliberarea hormonilor din cvasitotalitateaglandelor periferice fie direct, (Fig. 66, 2) prin comenzi nervoase(medulosuprarenala), fie indirect (4) prin intermediul hipofizei (stimuline

174

Page 178: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

hipofizare). La rândul lor, hormonii astfel eliberaţi ajung cu sângele şi la centri(Fig. 66, 9) pe care nu numai că îi informează cu privire la modul în careglandele au răspuns la comenzi (feed-back), ci îi şi influenţează direct sauindirect, în activitatea lor. Comenzile nervoase şi endocrine ajung la efectori(E) pe căi neuronale (Fig. 66,3) respectiv sanguine (Fig. 66, 5). Prin acţiunealor specifică efectorii produc modificări în mediu! extern (MEM) şi/sau intern(MIM). Dată fiind existenţa necesară a unui anumit grad de libertate funcţionalăe efectorilor, modificarea produsă în mediu de acţiunea de răspuns a acestorapoate fi conformă cu comanda primită sau poate să se abată de la aceasta.Asupra gradului de adecvare a răspunsului efectorilor centri neuroendocrinisunt informaţi pe căi aferente inverse (Fig. 66,7,8) atât nervoase, prin mijlocireaextero- şi interoceptorilor (RAI), cât şi sanguine (Fig. 66,9) prin acţiunea directăa hormonilor şi parametrilor plasmatici. în baza acestor retroinformaţii (feed-back) centri neuroendocrini pot interveni corector în activitatea efectorilor.

Subliniem şi cu acest prilej importanţa faptului că toate componentelearcului reflex neuroendocrin se află sub influenţa unui mediu intern comun, acărui stare fizico-chimică este nu numai un rezultat, ci şi o condiţie - aiciinformaţională - a funcţionării acestora. Atât centri nervoşi şi glandele, cât şireceptorii, căile de conducere şi efectorii vor suferi acelaşi tip de influenţeatunci când în sânge va fi prezent, în cantitate mai mare sau mai mică, unanumit hormon, doar gradul de influenţare va fi diferit, el fiind mai redus lanivelul centrilor nervoşi şi al căilor intranevraxiale prin protecţia oferită de barierahematoencefalică. în acelaşi timp trebuie considerate şi influenţele unitareexercitate asupra componentelor arcului prin intermediul consecinţelorgenerale determinate de hormoni, pe lângă cele ale hormonilor înşişi. Spreexemplu, catecolaminele descărcate de medulosuprarenala vor exercita atâto influenţă directă ca hormoni, cât şi una indirectă prin valoarea glicemiei pecare o sporesc. Dacă, prin natura şi mărimea lor, influenţele modificărilor dinmediul intern sunt unitare, răspunsurile date de fiecare din componentele arculuineuroendocrin sunt profund diferite, ca mecanism şi efect local, dar unitareprin consecinţa lorultimâ-integrarea.

Deşi în limbaj curent termenul de homeostazie este utilizat şi înlegătură cu parametrii individuali ai mediului intern, vorbindu-se frecvent dehomeostazia calciului, a glucozei e t c , în realitate homeostazia este o starece caracterizează organismul ca întreg şi nu părţile componente, ea fiindmăsura nivelului redus al entropiei sale. în această ipostază homeostaziareprezintă rezultatul final al activităţii integratoare a sistemului neuroendocrin,unic şi indivizibil. Desigur, homeostazia poate fi perturbată pe diverse căi, darrefacerea şi întreţinerea ei se realizează, în toate cazurile, prin intervenţiaaceluiaşi sistem integrator neuroendocrin. Dacă perturbarea homeostazieipe o anumită cale implică în mai mare măsură anumiţi receptori, centri şi

175

Page 179: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

efecton aceasta nu dă dreptuî la considerarea fragmentară a sistemuluineuroendocrin, a organismului şi a homeostaziei sale. Pentru ilustrarea acesteirealităţi vom face o anaiiză sumară a integrării neuroendocrine a organismuluiîn condiţiile perturbării homeostaziei pe câteva din multiplele căi posibile.

3. Integrarea neuroendocrină a mediului internExprimând o condiţie a existenţei sistemului viu, homeostazia mediului

intern este o stare pe care metabolismul celular o pretinde şi pe care, tocmairealizarea lui, o distruge. Această contradicţie îşi are originea în calitatea desistem deschis a oricărei celule şi în faptul că lichidul interstiţial, ca partener înrealizarea schimburilor, este un bun comun şi limitat cantitativ. Mijloacelefiziologice prin care se asigură constanţa fizico-chimică a mediului intern(homeostazia) sunt reprezentate de sisteme de organe specializate înrealizarea schimburilor dintre acesta şi mediul extern organismului, uneleasigurând intrări m mediul intern (sistemul digestiv şi respirator), altele - ieşiridin acesta (sistemul excretor şi respirator), între acestea şi celulele beneficiaretransportul fiind asigurat de un alt sistem specializat în acest sens (sistemulcirculator). întrucât nivelul metabolismului nu este constant în timp, ci el sesituează, în funcţie de anumiţi factori - interni şi/sau externi -, la oricare dinvalorile cuprinse între o limită minimă (în condiţii bazale) şi una maximă (încondiţii de activitate intensă) se impune cu necesitate adecvarea cantitativ-calitativă a intrărilor şi ieşirilor la aceste oscilaţii ale metabolismului. Permanentaadecvare este asigurată de mecanismele integratoare neuroendocrine, fiecarepurtând amprenta unei anumite specializări în plan fizic sau chimic.

3.1. Integrarea neuroendocrină în plan termicHomeostazia organismului poate fi perturbată şi pe calea variaţiilor

termice. Cauzele acestor variaţii pot fi exogene sau endogene, iar sensul lornegativ sau pozitiv.

Variaţiile termice negative sau pozitive cu origine externă angajeazăformaţiunile receptoare dispuse la interfaţa organism-mediu extern,reprezentată de tegument, mucoase etc, iar cele cu origine internă formaţiunilereceptoare specializate din zonele reflexogene, aflate în contact cu mediulintern şi pe cele din muşchii scheletici. In legătură cu recepţia termică de lanivelul musculaturii scheletice trebuie reţinut faptul că, datorită rolului ei pri-mordial de retroinformare a centrilor nervoşi cu privire la activitatea acestorefecton, ea este specializată numai pentru variaţiile în sens pozitiv, cele însens negativ (sub limita optimă) nefiind posibile din cauza permanenţeitonusului muscular.

176

Page 180: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

Căile neuronale ce conduc aceste informaţii se distribuie atât la centrisubcorticaii, la nivelul cărora se închid arcuri reflexe rapide şi standardizate,cât şi la centrul cortical, la nivelul căruia se închid arcuri reflexe mai puţinrapide şi modulare, ambele categorii având o finalitate comună: restabilirea şiîntreţinerea homeostaziei afectată în plan termic. Pentru o variaţie exogenă însens negativ centri subcorticali elaborează comenzi ce vor fi transmise directpe căi neuronale şi/sau indirect pe căi hormonale la acei efectori care, prinrăspunsul lor specific, sunt capabili să determine, pe de o parte, reducereapierderilor de căldură spre exterior şi, pe de alta, generarea de căldură şidisiparea ei în mediul intern. în funcţie de mărimea variaţiei negative, dar maicu seamă de durata ei, sistemul integrator determină generarea unor efectede mai mică sau de mai mare amploare, respectiv efecte pasagere saudurabile în timp. Când durata variaţiei negative este mică, reducerea pierderilorde căldură se asigură prin vasoconstricţie în zonele de contact cu mediulextern, generarea de căldură prin contractură musculară în aceleaşi zonesuperficiale (piloerecţie), pentru scăderi mici ale temperaturii externe sau înprima fază a celor mai mari, şi contractură în zone mai profunde (frisonul),pentru scăderi mai mari, iar disiparea căldurii astfel produse - prin vasodilataţieîn alte zone decât cele superficiale. Când temperatura suprafeţei externe acorpului scade sub o anumită limită, dincolo de care este periclitată însăşiexistenţa ţesuturilor ce o formează şi în condiţiile în care termogeneza internăs-a accentuat, atunci sistemul neuroendocrin declanşează vasodilataţieperiferică restabilind starea termică a învelişului corporal.

Nivelul vasodilataţiei periferice este astfel stabilit încât să se asigureun raport optim pentru organism între cantitatea de căldură generată la inte-rior şi cea pierdută la exterior, chiar dacă pentru aceasta se plăteşte un impor-tant tribut energetic. Totuşi, când acest tribut depăşeşte o anumită limităsistemul neuroendocrin declanşează, în prelungirea mecanismelor fiziologicesimple, mecanisme comportamentale, mult mai complexe, dar şi mult maief iciente (adăpostirea, acoperirea corpului e t c ) . Asemenea actecomportamentale se însuşesc prin condiţionare reflexă încât, la o nouăexperienţă de acelaşi tip, comportamentele sunt declanşate de la prima fazăfiziologică sau chiar anticipat, în baza unor informaţii de altă natură, dar careanunţă posibila pierdere de căldură.

Când variaţia termică negativă rămâne durabilă atunci sistemulneuroendocrin declanşează efecte fiziologice şi comportamentale maiprofunde şi persistente (adaptări). Datorită pierderii prelungite de căldură întregmetabolismul energetic se stabilizează la valori mai ridicate şi se orienteazăspre lipogeneză, ceea ce determină un aport alimentar crescut, asigurat printr-o accentuare a apetitului culinar tocmai ca o consecinţă a temperaturii scăzute.De asemenea, în plan comportamental, pe lângă acţiunile deja amintite şi altele

177

Page 181: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

cu acelaşi sens, organismul este orientat preferenţial spre alimente maiputernic calorigene, aşa cum sunt grăsimile de origine animală.

Deşi se susţine că însăşi scăderea temperaturii ar fi cauza creşteriiapetitului culinar, prin aceea că ea ar influenţa un centru hipotalamic responsabilde instalarea stării de "saţietate", fie prin intermediul unor căi nervoase aferenteacestuia, fie prin acţiunea directă asupra lui a temperaturii mai reduse asângelui, totuşi, nu există dovezi experimentale certe în acest sens. Fără aexclude această modalitate de răspuns a centrului hipotalamic se impune asublinia că ea nu este unica posibilă şi, oricum, nu cea mai probabilă. întrucâtcentrul saţietăţii funcţionează şi în condiţii de temperatură optimă aorganismului, ar trebui să-i recunoaştem acestuia capacitatea de a primi şiprelucra două categorii de informaţii: chimice şi termice. Presupunerea nueste absurdă, dar ea vizează o soluţie prea complicată pentru natura vie care,este fapt dovedit, selectează soluţiile cele mai simple şi mai eficiente din maimulte posibile. în condiţiile în care organismul pierde în exterior căldură şi, înscopul compensării, măreşte rata catabolizării în direcţie energetică aglucidelor, lipidelor şi chiar a protidelor, tocmai reducerea concentraţiiloracestora în sânge reprezintă un semna! major şi suficient pentru centrul saţietăţiicare, abia din acest motiv, va inhiba actul alimentaţiei mai târziu decât în condiţiitermice normale. încât, creşterea aportului culinar este mai mult o consecinţăindirectă decât directă a scăderii temperaturii pe perioade mai lungi.

Variaţiile în sens negativ cu origine internă pot să apară numai încondiţiile scăderii metabolismului sub nivelul bazai, aşa cum se întâmplă întimpul somnului, al anesteziei generale şi în unele stări patologice. în timpulsomnului un rol esenţial revine actelor comportamentale atât la om, cât şi laanimale, orientate în direcţia reducerii pierderilor.

în cazul hipertemiei de origine externă sistemul neuroendocrindetermină intrarea în acţiune a unor efectori prin care se asigură creştereapierderii de căldură şi reducerea generării ei în interior. într-o primă fază,pierderea de căldură spre exterior se face prin iradiere asigurată devasodilataţia periferică şi, în faza următoare, prin evaporarea lichidului detranspiraţie, provenit din plasmă. Eliminarea apei plasmatice nu are un scopîn sine, ci ea se realizează pentru a transporta la exterior căldura aflată înexces. Precizarea este necesară întrucât există şi o eliminare de apă cu scopîn sine: când presiunea sângelui creşte brusc peste o anumită valoare (stareahipertensivă), eliminarea unei cantităţi de apă plasmatica devine benefică prinreducerea volemiei. în acest caz însă, lichidul eliminat are temperatura normalăa sângelui din vasele periferice (transpiraţie "rece"). Facilitarea pierderilor decăldură prin iradiere şi evaporare este asigurată prin declanşarea unor actecomportamentale adecvate: vestimentaţie uşoară şi de culori deschise,

178

Page 182: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

evitarea surselor de căldură, reducerea efortului fizic etc. în fine, diminuareagenerării interne de căldură se bazează, în primul rând, pe reducerea reacţiilormetabolice exergone şi, în al doilea rând, pe scăderea aportului alimentar caurmare fie a reducerii catabolismului, fie şi a unei acţiuni directe a temperaturiiridicate asupra centrului saţietăţii.

Hipertermia de origine internă se produce, în condiţii fiziologice, numaiîn consecinţa unui efort muscular intens şi de durată. Receptorii implicaţi,deşi fac parte din aceeaşi categorie, sunt nu numai dispuşi în zone corporalediferite, ci şi integraţi în arcuri reflexe distincte. Cei situaţi în zonele reflexogenefac parte din aceleaşi arcuri implicate în hipertemia de origine externă, eiinformând centri cu privire doar la creşterea temperaturii mediului intern, nu şicu privire la cauza ce a provocat-o. Cei dispuşi la nivelul musculaturii scheleticeintră în grupa proprioceptorilor şi ei informează alţi centri (cu excepţia celuicortical), prin alte căi aferente cu privire la creşterea temperaturii locale dinmuşchi, situaţie ce trebuie evitată întrucât prin aceasta poate spori fluiditateafosfolipidelor atât din membranele dendritelor şi axonilor aparţinând inervaţieimuşchiului, cât şi din sarcolemă, generând grave modificări de excitabilitate,în urma cărora au de suferit atât coordonarea şi reglarea mişcărilor, cât şiprocesul contracţii în sine.

3.2. Integrarea neuroendocrină în plan chimicHomeostazia mediului intern poate fi afectată şi prin variaţiile în sens

pozitiv sau negativ ale concentraţiilor sanguine ale componentelor chimice:oxigen, dioxid de carbon, ioni minerali, substanţe organice. Cauzele acestorvariaţii pot fi exogene sau endogene, motiv pentru care senzorii chimici suntorientaţi atât spre mediul extern (exteroceptori chimici), cât şi spre mediulintern (interceptori chimici). în funcţie de calitatea (semnificaţia) componenteichimice şi de valoarea abaterii sale în mediu sunt angajate arcuri reflexedistincte, dar toate având aceeaşi finalitate.,

Integrarea internă a organismului în plan chimic este mult maicomplexă şi mai nuanţată decât cea în plan termic. Modalitatea chimică,deţinând o gamă foarte largă de specializări la nivelul câmpurilor receptoare,asigură o mare diversitate de răspunsuri reflexe. Ca şi în cazul modalităţiitermice şi aici receptorii orientaţi spre exterior vor asigura declanşarea unoracte reflexe mai complexe, multe dintre acestea servind integrareaorganismului şi în alte planuri decât cel pur chimic. De asemenea, atunci cândsunt implicate în integrarea chimică internă, actele reflexe exteroceptive au cafinalitate prevenirea modificării chimice a mediului intern (sunt anticipative),spre deosebire de cele interoceptive care au ca finalitate corectarea modificăriichimice deja produsă în mediul intern (sunt constatative).

179

Page 183: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

Cei mai cunoscuţi dintre chemoreceptorii orientaţi spre mediul externsunt localizaţi la nivelul primului compartiment al căilor respiratorie (receptoriiolfactivi) şi digestivă (receptorii gustativi), căi ce reprezintă principalele porţi deintrare spre mediul intern a componentelor chimice de bază: oxigen, apă,substanţe minerale şi substanţe organice. Aceste intrări de substanţă suntnecesare menţinerii compoziţiei chimice constante a mediului intern în condiţiileîn care aceasta este permanent afectată de consumurile celulare, de eliminărilenecesare şi de unele pierderi inevitabile spre exterior. Deşi menţinerea constanţeichimice interne necesită corelarea valorică între intrări şi ieşiri, iar aceasta nueste posibilă fără un control al celor dintâi, totuşi, receptorii olfactiv şi gustativ nuparticipă la îndeplinirea acestui rol. Receptorul olfactiv nu este specializat îndetectarea concentraţiei O2 (şi a CO2) din aer, după cum nici cel gustativ îndecelarea conţinutului de proteine, lipide, glucide sau substanţe minerale dinalimente. Dispuşi în primul compartiment al căilor respiratorie şi digestivă ceidoi receptori informeată centri neuroendocrini cu privire la compatibilitatea aeruluişi alimentului sub raportul purităţii, centri declanşând reflexe de oprire a accesuluila zonele de schimb atunci când sunt prezente în concentraţii decelabilesubstanţe străine intereselor organismului. Cei doi receptori sunt implicaţi şi înnumeroase alte reflexe ce asigură integrarea organismului pe alte planuri decâtcel ce vizează constanţa chimică a mediului intern. Alţi chemoreceptori orientaţitot spre mediul extern, deşi mai rar consideraţi ca atare, sunt localizaţi în zonasubmucoasă a pereţilor stomacului, duodenului şi intestinului. Ei informeazăcentri nervoşi cu privire la compoziţia chimică a conţinutului acestor organecavitare, conţinut rezultat din transformările fizico-chimice ale alimentului (partea mediului extern) produse de secreţia specifică din fiecare zonă. în baza acestorinformaţii centri nervoşi pot executa un control eficient asupra tuturor organelorimplicate atât direct, prin comenzi nervoase adresate musculaturii netede dinvasele sanguine şi pereţii organului cavitar, cât şi indirect, prin comenzi hormonaleadresate aceloraşi efectori şi celulelor secretorii. Este de remarcat faptul că lanivelul tubului digestiv, dată fiind complexitatea sporită a proceselor ce au locaici, s-a impus cu necesitate realizarea unui subsistem neuroendocrin propriu,subordonat celui general al organismului. Plexurile intramurale (Meisner şiAuerbach) şi celulele proprii secretoare de hormoni digestivi (gastrina,colecistokinina, VIP etc.) asigură un control local al activităţii tuturor organelorimplicate în activitatea digestivă, degrevând astfel centri axului-cerebrospinal deo mare parte din sarcinile integrării acestora şi asigurând o mai marepromptitudine a răspunsurilor. Când capacitatea sistemului local este depăşităde realitate, sau când apar modificări majore în starea organismului sau încircumstanţele ambientale, abia atunci se impune intervenţia centrilor nevraxialicare, însă, se realizează în cea mai mare măsură tot prin mijlocirea celui dintâi.

180

Page 184: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

Chemoreceptorii orientaţi spre mediul intern, In fapt, spre componentacea mai dinamică a acestuia - sângele, sunt localizaţi, alături de mecano-şitermoreceptori, la nivelul zonelor reflexogene din pereţii arteriali Prin poziţiape care o ocupă în arborele circulator chemoreceptorii interni sunt în măsurăsă informeze centri neuroendocrini cu privire la modificările apărute imediatce sângele a părăsit inima, astfel încât, atunci când acesta a ajuns la ţesuturilebeneficiare, intervenţiile corectoare sunt deja în curs de derulare, nu numaideclanşate. în acest mod se câştigă timp, deci eficienţă în integrarea chimică.

Deşi unitară prin aspectele ei generale, integrarea în plan chimic amediului intern prezintă unele particularităţi legate de natura anorganică sauorganică a componentelor implicate. Pentru a înţelege acest aspect esenţialeste necesar să recurgem la o simplificare ce nu denaturează fondul problemeiaflată în discuţie. Vom considera mediul intern ca pe un spaţiu lichid închis -cum şi este în realitate -, care scaldă celulele şi care se află în reiaţii de schimbcu mediul extern, mediate de două bariere de transfer, una de intrare şi alta deieşire. Distincţia între acestea este doar funcţională, nu şi anatomică, una şiaceeaşi barieră putând îndeplini ambele roluri. în aceste condiţii, homeostaziadevine o consecinţă a echilibrării cantitativ-calitative dintre intrare şi ieşire. Oasemenea considerare a homeostaziei este valabilă însă numai dacă dămtermenului de ieşire înţelesul mai larg de reducere a concentraţiei sanguine aunui component, indiferent dacă aceasta se produce prin eliminare la exterior,prin transformare într-o altă componentă, prin depozitare în spaţiile intracelulare,sau prin consum ca atare la nivel celuar, Spre exemplu, în grupa componenteloranorganice ale mediului intern apa ocupă un loc aparte întrucât ea. spredeosebire de toate celelalte, are o dublă provenienţă: exogenă şi endogenă.Apa exogenă este de provenienţă alimentară şi, din acest motiv, ea face obiectulschimburilor cu ambientul atât la intrarea, cât şi la ieşirea din mediul intern.Cea endogenă este de provenienţă metabolică rezultând la nivel celular dinarderea în scop energetic a hidrogenului şi, din acest motiv, ea face obiectulschimburilor doar la ieşirea din mediul intern, alături de cea exogenă. Pentruilustrarea mecanismelor generale de integrare în plan chimic şi a diferenţelorce apar între reglarea concentraţiilor componentelor anorganice şi ale celororganice ne vom opri asupra calciului - pentru prima categorie - şi asupraaminoacizilor, acizilor graşi şi monozaharidelcr, pentru cea de-a doua.

Datorită implicării ionului Ca2* în numeroase şi importante procesefiziologice calcemia reprezintă.unul din parametrii chimici cei mai importanţi,menţinerea ei la valori normale beneficiind de cele mai prompte şi eficientemecanisme de regiare. Sporirea eficienţei reglajului în acest caz se realizeazăprin autonomizarea paratiroidei faţă de hipotalamus şi hipofiză în ceea cepriveşte eliberarea parathormonului şi calcitoniei. în acelaşi sens operează şisensibilitatea sporită a ţesuturilor excitabile - în special a celui nervos şi

181

Page 185: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

endocrin - faţă de variaţiile calcemiei. De aici şi rolul redus pe care l-ar puteajuca receptorii specializaţi din zonele reflexogene, a căror existenţă este, poateşi din acest motiv, insuficient probată. Când variaţia calcemiei este de senspozitiv mecanismele neuroendocrine, generale şi locale, acţionează în direcţiareducerii intrării acestui ion din mediul extern, prin scăderea absorbţiei intestinaleşi a sporirii ieşirii lui din mediul intern prin creşterea eliminării urinare şi - dacăprocesul de osificare nu este încheiat - prin sporirea, între anumite limite, areţinerii lui la nivelul oaselor. Nu trebuie neglijat faptul că anumite modificărihormonale, produse în consecinţa creşterii calcemiei, ca şi creşterea în sinea acesteia, pot determina sporirea afinităţii unor proteine plasmatice şi chiarcelulare (calmodulina) faţă de ionul de calciu, a cărui concentraţie în formaliberă (ionică) este astfel diminuată. Dimpotrivă, când variaţia este de sensnegativ acţiunile neuroenedocrine vor spori intrările, vor reduce eliminările şi,la nevoie, vor mobiliza o parte din calciul existent în oase. în aceste circumstanţehormonale şi ionice se va reduce şi afinitatea proteinelor plasmatice pentrucalciu, eliberarea lui de la acest nivel contribuind la restabilirea valorii normalea calcemiei. în cazul în care ar fi vorba de un alt ion, de exemplu cel de K+,care nu are implicaţii majore în constituţia organismului, ci doar în funcţionarealui, valoarea normală a concentraţiei sale în sânge (kaliernia) va fi menţinutăprin mecanisme neuroendocrine, generale şi locale, care vor opera exclusivla nivelul intrărilor şi eliminărilor. Legarea de proteinele plasmatice este operantăşi în acest caz. Iniţierea mecanismelor neurohormonale însă se bazează aicipe existenţa receptorilor specifici situaţi în zonele reflexogene.

Pentru menţinerea la valori constante a proteinemiei, lipemiei şiglicemiei mecanismele neuroendocrine operează într-o modalitate cu totul diferităşi la alte niveluri decât barierele de intrare-ieşire. Fiind vorba de substanţe organicepe care organismele heterotrofe (om şi animale) nu sunt capabile să lesintetizeze din substanţe anorganice, singura sursă din care acestea pot fiobţinute este reprezentată de alimentele de origine animală şi/sau vegetală.Cum, însă, fiecare specie heterotrofă prezintă un anumit profil nutriţional, impusnu numai de necesităţile metabolismului individual, ci şi de cele ale"metabolismului" ecosistemelor, în interiorul cărora se dezvoltă adevărate lanţuritrofice, şi cum aceste profiluri se pot suprapune parţial pentru specii diferite, sautotal pentru indivizii aceleiaşi specii, la toate acestea adăugându-sediscontinuitatea distribuţiei spaţio-temporale a componentelor (plante şi animale)fiecărui profil, în aceste condiţii procurarea hranei devine, în ultimă analiză, oadevărată luptă pentru existenţă. Este, în fond, o luptă pentru resurse organiceşi, ca în orice luptă, există şi aici riscul, deloc neglijabil, ca unii indivizi să piardăparţial (slăbire prin'subnutriţie) sau total (moarte prin inaniţie). Apare astfel osituaţie contradictorie între cererea continuă şi în cantităţi cvasiconstante desubstanţă organică, reclamată de homeostazia mediului intern cu stringenţă şi

182

Page 186: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

oferta discontinuă şi în cantităţi variabile, disponibilizată de mediul extern cuzgârcenie. Contrarietatea este accentuată în plan calitativ întrucât alimentele nuconţin proteine, lipide şi glucide în proporţiile reclamate de homeostazie. Soluţiaoptimă, reţinută şi dezvoltată în evoluţie, este oferită de ficat, organ ce are valoareaunei "uzine chimice" pentru organism şi nu pe aceea de glandă digestivă anexă.Esenţa funcţională a acestui organ, raţiunea ultimă a apariţiei şi dezvoltării sale,constă în armonizarea ofertei cu cererea prin adecvarea celei dintâi la cea dinurmă, adecvare ce se realizează însă nu prin modificarea cantitativ-calitativă amediului extern, ceea ce nici nu ar fi fost posibil, ci prin interpunerea ficatuluiîntre cele două medii - extern şi intern - şi preluarea de la cel dintâi a rolului deofertant direct de substanţă organică pentru cel de-al doilea.

Când necesităţile o impun şi circumstanţele o permit, are loc hrănireaorganismului (la om alimentaţia). Din motivele arătate mai sus, organismulmanifestă tendinţa naturală de a încărca tubul digestiv cu cât mai multă hrană,fără a depăşi însă capacitatea maximă de prelucrare, semnalizată prin apariţiasenzaţiei de saţietate. în urma proceselor de digestie, substanţele nutritivecomplexe (proteine, lipide, polizaharide) sunt aduse la forme mai simple cumoleculă mică şi absorbabile (aminoacizi, acizi graşi, monozaharide), fărăpierderea proprietăţilor esenţiale ale substanţelor din care au provenit. La nivelulbariereai intestinale (intrare) acestea sunt transferate din mediul extern (Fig.67) într-un compartiment limitat al mediului intern, cuprins în vasele venoasece părăsesc tubul digestiv şi care se adună într-un vas unic ce merge la ficat(vena porthepatică) unde se recapilarizează. Pentru sângele portalhomeostazia nu numai că nu este necesară, el fiind cuprins într-uncompartiment limitat, dar ea ar fi contraindicată deoarece ar împiedica absorbţiaintegrală şi rapidă a substanţelor atât de necesare şi greu de procurat.Compoziţia lui este astfel decisă exclusiv de procesele de absorbţie. La nivelulcapilarelor portale substanţele organice sunt transferate din sânge la hepatociteîn forma în care au fost absorbite, cantitatea totală a acestora, ca şi proporţiadintre ele, reflectând doar valoarea nutritivă a alimentului. Prin activitatea lorspecifică hepatocitele realizează1; a) transformarea unor aminoacizi (dar şi aunor acizi graşi) non-self în aminoacizi (acizi graşi) specifici organismului in-dividual; b) stabilirea proporţiilor specifice dintre proteine, lipide şi glucide prininterconversia lor metabolică (acidul piruvic fiind nu numai un termen finalcomun în catabolizarea aminoacizilor, acizilor graşi şi monozaharidelor, ci şiun termen iniţial în anabolismul acestora) şi c) transformarea excedentului desubstanţă organică în substanţă de rezervă depusă pe termen scurt (glicogenulhepatic) sau pe termen lung (lipidele adipoasei).

1) Ficatul îndeplineşte şi numeroase alte roluri dar acestea sunt subsidiare în raportcu cele analizate aici din perspectiva integrării în plan chimic. Unele dintre ele vor fianalizate pe parcurs.

183

Page 187: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

Fig.67Rolul esenţial al ficatului înmenţinerea constantă aconcentraţiilor substanţelororganice.F - ficat;TD-tub digestiv;AH - artera hepatică,Al - artera intestinală;VPH - vena porthepatică cu originedigestivă;VSH - vena suprahepatică;ME - mediu extern

După acest excurs, punctat cu detalii doar în măsura în care eie s-audovedit strict necesare înţelegerii mecanismelor de care ne ocupăm aici, sărevenim ia problema integrării în plan chimic în care sunt implicaţi interoceptonipentru substanţele organice.

Când concentraţia uneia din substanţe creşte în sânge centri nervoşi,informaţi de chemoreceptorii din zonele reflexogene, trimit comenzi la regiunileefsctoare atât direct, pe căi neurale (în specia! la vasele de sânge ale regiunii),cât şi indirect, pe căi hormonale prin intermediul hipofizei (ia glandele perifencecare pot fi implicate, la vasele de sânge şi celulele regiunii efectoare). Caefector principal în asemenea cazuri ficatul va da curs comenzilor primiterestabilind concentraţiile şi raporturile normale dintre substanţele organice.Sa admitem, cu titlu de exemplu, că centri nervoşi sunt informaţi de receptoriizonei reflexogene cu privire la sporirea concentraţiei aminoacizilorîn sânge.Doar în baza acestei singure informaţii centri nu pot elabora o comandăcompletă întrucât efectorului trebuie să i se indice şi calea metabolică princare să se realizeze corecţia. Sunt necesare informaţii concomitente şi cuprivire la concentraţiile celorlalte substanţe organice. Dacă sporireaproteinemiei se asociază cu valori normale ale tipemiei şi glicemiei, atuncicomenzile nervoase şi endocrine vor cuprinde indicaţia reducerii concentraţieiaminoacizilor prin transformarea lor în grăsimi de rezervă depuse in adipcc;te,caz în care ţesuturile adipoase sunt implicate ca efectori finali. Dacă, însă,sporirea proteinemie; se asociază cu hipoglicemie sau hipolipemie, atunci

184

Page 188: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

excesul de aminoacizi va fi convertit parţial în glucoza (gluconeogeneză),respectiv în acizi graşi plasmatici (liponeogeneză), restul luând caleadepozitelor lipidice. Când, dimpotrivă, proteinemia se reduce, comenzile neu-roendocrine vor indica transformarea în aminoacizi (proteoneogenezâ) a uneiadin celelalte două substabţe, mobilizată fie din plasmă - dacă concentraţia ei opermite -, fie din depozitele temporare (glicogenul hepatic) sau permanente(trigliceridele adipoase). Prin analogie se poate stabili mersul proceselor şipentru cazurile în care modificarea iniţială vizează glicemia sau lipemia.

Din cele de până aici rezultă că pentru substanţele organicemenţinerea constantă a concentraţiilor şi raporturilor dintre acestea nu implicăechilibrarea între intrările digestive şi ieşirile renale, aşa cum se întâmpla încazul celor anorganice. Adevăratul şi unicul ofertant de substanţă organicăpentru mediul intern este ficatul în calitatea sa de uzină chimică a organismului.Interpus ca mijlocitor activ între cele două medii - cel extern, care îlaprovizionează discontinuu cu materii prime şi cel intern, care îi solicită continuumaterii finite, ficatul este obligat să-şi asigure rezerve de materii prime.Integrarea neuroendocrină, prin care se realizează în timpul evoluţiei aceastăacordare cantitativ-calitativâ, a determinat şi apariţia unor actecomportamentale ale organismului îndreptate în acelaşi sens Numeroasespecii de animale, independent de poziţia ocupată în scara evolutivă, dar cu oorganizare superioară a sistemului neuroendocrin, desfăşoară instinctiv actecomportamentale de stocare în exterior a alimentelor fie după o prealabilăprelucrare (albine), fie neprelucrate (veveriţă). Omul, fiinţă bio-psiho-socio-culturală, desfăşoară în acest sens acţiuni raţionale complexe, bazate pecunoaştere, prin care se urmăreşte, pe lângă realizarea de rezerve alimentare,şi o structurare a profilurilor alimentare şi a comportamentelor, astfel încâtorganismul, în general şi ficatul, în special, să fie degrevate în cât mai maremăsură de sarcina interconversiei substanţelor organice. Toate acesteaducând, în fond, la transformarea mediului extern într-un ofertant cât maiapropiat valoric de calitatea de ofertant direct deţinută de ficat

La acest punct al discuţiei se impune o ultimă precizare. Homeostaziamediului intern nu numai în plan chimic, ci în general, nu deţine un scop însine. Ea este o condiţie necesară desfăşurării metabolismului, o cerinţăreclamată de celule care, astfel, deţin calitatea de beneficiari ai homeostazieiîn această ipostază celulele nu pot fi şi generatoare de homeostazie. Eie opretind, altcineva trebuie să Ie-o ofere Cu atât mai mult cu cât metaboiismul,care o reclamă în mod imperios, tocmai prin desfăşurarea lui o distruge înmod necesar. încât, la restabilirea şi întreţinerea homeostaziei mediului internîn plan chimic vizând substanţele organice ţesuturile beneficiare nu potcontribui Singurul generator de homeostazie organo-chimică este ficatul. Deaici se naşte concluzia, ca generator de homeostazie, ficatul (hepatocitele)

185

Page 189: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

nu poate fi şi beneficiarul ei, cel puţin nu în aceeaşi măsură ca restul celulelorOr, tocmai acesta este adevărul Sângele portal care vine de la tubul digestivşi scaldă hepatocitele nu este homeostazat, conţinutul lui în proteine, lipide şiglucide fluctuând între iimite extrem de largi.

4. Integrarea neuroendocrină în mediul externCele două planuri - intern şi extern - nu constituie obiective distincte

ale integrării, ci doar fazele unui proces unitar menit să asigure nivelul optimscăzut al entropiei sistemului viu elementar - celula - şi, prin aceasta, asistemului viu supraunitar- organismul. Optimul entropie este exprimat în planfiziologic de homeostazie. Considerată ca o condiţie a vieţii homeostazia esteo stare necesară spaţiului intracelular Pentru ca ea să se menţină în condiţiilerealizării schimburilor de substanţă, energie şi informaţie cu mediul intimextracelular (mediul intern al organismului), este necesar ca şi acesta dinurmă să fie constant în plan fizico-chimic, deci să se bucure de homeostazieproprie. Cum şi mediul intern realizează schimburi cu cel extern, menţinereahomeostaziei sale devine, la rândul ei, dependentă de constanţa fizico-chimicăa partenerului extern, deci, de menţinerea unei "homeostazii" a ambientului. înfapt, homeostazia mediului intern (extracefular) şi cea a mediului externorganismului sunt necesare nu ca scopuri în sine, ci ca modalităţi de asigurarea homeostaziei propriu-zise din spaţiul intracelular. La nivelul celor treicompartimente - exterior, interior şi intracelular - variaţiile parametrilor fizico-chimici se petrec între limite valorice ce se restrâng progresiv în aceeaşi ordine,ceea ce denotă o creştere în acelaşi sens a eficienţei mecanismelorintegratoare. Aceste mecanisme sunt comune în esenţa lor ultimă dar diferiteîn formele de realizare. Numai sub acest ultim aspect suntem îndreptăţiţi săvorbim de nivele de integrare diferite.

Relaţiile organismului pluricelular cu mediul extern se desfăşoară întrei planuri; material (substanţă), energetic şi informaţional. Ca urmare, şiintegrarea organismului în ambient vizează aceleaşi planuri, fără ca prin aceastasă se înţeleagă că este vorba de etape diferite ce s-ar succeda într-o ordineanume. Relaţiile între cele trei planuri sunt concomitente, iar prevalenta, înanumite momente, a unora sau altora dintre ele nu poate conduce la disjuncţii.Substanţa ce pătrunde din exterior în mediul intern este purtătoare, în acelaşitimp, nu numai de energie potenţială la nivelul legăturilor chimice, ci şi deinformaţie, prin variaţiile ei calitativ-cantitative. Relaţiile de schimb dintre mediulextern şi mediul intern nu au scop în sine, ci ele sunt aservite exclusivschimburilor dintre mediul intern şi spaţiul intracelular. în mediul extern există,însă, şi substanţe care, deşi nu fac obiectul schimburilor celulare, prin naturalor chimică pot accede în mod ilicit la nivelul mediului intern şi de aici în spaţiul

186

Page 190: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

intracelular, cu toate consecinţele ce decurg din aceasta. Dacă faţă de uneledin acestea celula se poate apăra, faţă de altele- aşa cum sunt substanţelecu dublă solubilitate (în apă şi lipide) - ea este total vulnerabilă. Tocmai dinacest motiv mecanismele ce integrează organismul în mediu au, în maremăsură, şi un rol preventiv, determinând reacţii de evitare a unor asemeneaimpacte. Pentru situaţiile în care reacţiile de evitare nu au fost eficienteorganismul în ansamblul său şi celulele dispun de mecanisme interne deneutralizate şi/sau de estompare a efectelor produse de asemenea impacte.

Deşi, după cum s-a demonstrat, integrarea este un proces unitar,mijloacele prin care se realizează şi se menţine homeostazia în cele trei spaţiisunt de complexitate diferită: biochimice şi biofizice în spaţiul celular, - fiziologice- în spaţiul extracelular (mediul intern) - şi comportamentale - în spaţiul ambientalal organismului. Subliniem făptui că nu este vorba de categorii procesualedisjuncte, ci de niveluri crescânde de complexitate ale unor procesualitâţiunitare, în fond de grade diferite de structurare, pornind de la componentelesubcelulare şi ajungând până la sistemele de organe ce compun organismul.Deşi actul comportamental se realizează prin mijloace fiziologice, iar acesteaprin mijloace biochimic-biofizice, valoarea intrinsecă a acestuia nu poate firedusă la suma însuşirilor lor. întrucât valoarea întregului rezultă dintr-o asociereintegrativă şi nu sumativă a valorilor parţiale.

4.1. Integrarea neuroendocrinăîn plan materialNecesităţile de substanţă reclamate de celule şi anunţate de senzori

interni specializaţi sunt resimţite la nivelul scoarţei sub forma senzaţiilor- camesaje conştientizate discret - şi/sau a stărilor generale - ca mesajeconştientizate difuz. în baza mesajelor primite sistemul nervos declanşează,direct pe căi neuronale sau indirect pe căi hormonale, reacţii de răspuns înplan comportamental menite să asigure satisfacerea necesităţilor celulare.Astfel, reducerea concentraţiilor de substanţe organice în mediul intern, caurmare a scăderii aportului alimentar, sau a consumului intern excesiv,determină apariţia, într-o primă fază, a senzaţiei de foame, apoi în fazaurmătoare, a unei stări generale de disconfort (ameţeli, leşin) determinată cuprecădere de scăderea glicemiei. în cazul în care hrănirea (alimentaţia la om)se face la intervale regulate senzaţia de foame poate fi declanşată înainte deafectarea homeostaziei prin condiţionare reflexă, excitantul fiind însuşi timpulGăsim în aceasta încă o dovadă a rolului anticipativ al senzaţiilor, sistemulnervos fiind astfel nu numai încunoştiinţat de afectarea homeostaziei, ci şiavertizat cu privire la iminenta producere a acesteia. Dacă homeostazia esteafectată prin scăderea concentraţiilor substanţelor anorganice (în special aionilor minerali), deşi aceasta poate fi datorată tot scăderii aportului alimentar,

187

Page 191: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

mesajele generate prin intermediul interoceptorilor nu determină apariţiasenzaţiei de foame, ci direct o anumită stare generală de disconfort (în funcţiede gradul reducerii concentraţiei şi de calitatea ionului implicat).

Senzaţia de foame, conştientizată discret şi starea de disconfort,conştientizată difuz, determină la nivelul centrilor neuroendocrini elaborareaunor comenzi complexe ce se adresază unui număr sporit de efectori somaticişi vegetativi, acţiunile conjugate ale cărora se manifestă sub formacomportamentului alimentar. în esenţa sa ultimă comportamentul alimentareste identic la toate speciile, el constând în acţiuni de căutare (procurare) ahranei şi de hrănire propriu-zisă (alimentaţie), ambele desfăşurându-se cuintensitate ce se reduce progresiv până la instalarea senzaţiei de saţietate.Dacă senzaţia de foame a semnalizat apariţia une! necesităţi, senzaţia desaţietate va semnaliza satisfacerea acesteia. Privit din acest unghi,comportamentul alimentar îşi dezvăluie finalitatea doar în plan cantitativ, nu şicalitativ. întrucât, însă, receptorii din zona reflexogenă suntdiscriminativi şi nuglobali, ei informează centri neuroendocrini despre reducerea sau creştereaconcentraţiei fiecăreia din substanţele organice sau anorganice, astfel încâtcomenzile date efectorilor vor purta şi o amprentă calitativă. Pe această bazăcomportamentul alimentar va consta nu în căutarea hranei în general, ci aunui anumit fel de hrană, nu în hrănirea (alimentaţia) fără discernământ, ci înhrânirea selectivă. Asemenea informaţii stau la baza unor procese neuroen-docnne prin care sunt determinate preferinţele alimentare. Această laturăcalitativă a finalităţii comportamentului alimentar poate fi privită şi ca omodalitate de cruţare a ficatului, în primul rând, a tuturor celulelor, în al doilearând. Preferinţele alimentare resimţite în mod obiectiv asigură restabilirearaporturilor optime dintre proteine, lipide şi glucide la nivelul mediului internfără efortul hepatic de interconversie a lor. Dacă ambientul este sărac în oferteşi organismul nu are din ce selecta, atunci comportamentul alimentar se rezumădoar la latura cantitativă a finalităţii saie, echilibrarea raporturilor dintresubstanţele organice rămânând în sarcina exclusivă a ficatului. Omul, informatasupra unor astfel de realităţi, îşi dirijează comportamentul alimentar pe bazeraţionale, chiar dacă prin aceasta este obligat uneori să-şi învingă anumiteînclinaţii determinate mai mult subiectiv pe baze organoleptice.

4.2. Integrarea neuroendocrinăîn p!an energeticîn toate acţiunile fizice, ca şi în procesele psihice, toate ţinând de

raporturile sale cu mediu! extern, organismul cheltuieşte energie metabolicăstocată în ATP. Cum, însă, atât utilizarea, cât şi refacerea energiei din stocurisunt procese ce se desfăşoară exclusiv la nivelul spaţiului intracelular, ni separe logic să subscriem ideii potrivit căreia variaţiile energetice în acest plan

188

Page 192: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

nu necesită analizatori specializaţi la nivelul mediului intern. Aceasta nu trebuiesă conducă la concluzia că variaţiile stocurilor energetice intracelulare nu auşi un ecou extracelular. Un consum sporit de ATP la nivelul celulelor duce iacreşterea concentraţiei ADP şi a PO4

3+ şi în mediul intern al organismului(extracelular). încât, chiar dacă nu există asemenea analizatori interni,specializaţi pentru sesizarea acestor produşi de degradare a ATP-ului, prezenţalor în lichidul interstiţial nu poate rămâne fără consecinţe, în primul rând lanivelul neuronilor corticali. Aceştia poartă pe membrana lor situsuri (receptorimembranari) la care s-ar putea lega stereospecific adenozindifosfatul. Cândefortul fizic şi/sau intelectual se prelungesc în timp, sau ating o intensitatemare într-un interval scurt, concentraţia ADP creşte peste o anumită valoareprag şi, ca urmare, situsurile specifice de pe membrana neuronală încep săfie ocupate progresiv de acesta. Legarea ADP-ului la membrana neuronilorcorticali determină apariţia stării de oboseală (uneori numită senzaţie), constândîntr-o reducere a reactivităţii lor faţă de stimuli. Ca şi senzaţiile, starea deoboseală semnalează afectarea homeostaziei organismului, în plan energeticîn acest caz şi implicit necesitatea imperioasă a refacerii resurselor de ATP.Cum însă, reducerea valorii raportului ATP/ADP s-a produs în acest caz caurmare a faptului că viteza de utilizare a ATP-ului a depăşit viteza de refacerea lui şi nu ca o consecinţă a epuizării materiale (substanţe organice furnizoarede H), satisfacerea acestei necesităţi nu va reclama aport de substanţăorganică din exterior, ci doar un interval de timp în care să aibă ioc refacerearaportului ATP/ADP. în consecinţă, sistemul neuroendocrin va iniţia şi întreţineun comportament adecvat acestui scop: odihna, inclusiv somnul. Ne grăbimsă adugăm că, deşi reducerea valorii raportului ATP/ADP este implicată îninstalarea somnului, ea nu epuizează mecanismele acestuia. Prin intervalulde odihnă se acordă timpul necesar pentru ca celulele să îşi refacă ATP-ul,timp în care consumul lui este redus la minim.

Dacă reducerea raportului ATP/ADP în spaţiul celular, reflectată şi înspaţiul extraceluiar, poate avea ioc în oricare zonă a organismului, determinândcreşterea concentraţiei ADP în tot mediul intern, apariţia stării de oboseală estelegată exclusiv de acţiunea ADP-ului asupra neuronilor corticali, scoarţa fiindsingurul centru ia nivelul căruia sunt conştientizate discret, respectiv difuzsenzaţiile şi stările generale ale organismului. întrucât este puţin probabilă trecereaADP-ului prin barierea hematoencefalică, din plasmă în lichidul cefalorahidianşi, chiar dacă aceasta s-ar produce, este greu de admis o difuzie rapidă aacestuia spre cortex, rămâne de considerat că starea de oboseală estedeterminată doar, sau în cea mai mare măsură, de creşterea locală la nivelulinterstiţiuiui corticai a concentraţiei de ADP, ca urmare a solicitării mai mari aneuronilor atât în timpul eforturilor fizice, cât şi intelectuale. Din aceste motiveconsumul sporita! ATP-ului în arii corticale mai restrânse sau mai extinse duce

189

Page 193: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

la creşterea a/c/a concentraţieiAPD-ului şi la instalarea stării de oboseală zonală,respectiv generalizată. Astfel, dacă se execută ritmic mai multe tracţiuni la unergograf prin flectarea degetelor de la membrul superior, oboseala ce apare laun moment dat, manifestată prin scăderea amplitudinii contracţiilor sau chiarprin oprirea lor, interesează doar zona corticală implicată, performanţa contractilăa altor segmente corporale nefiind afectată. Dacă în realizarea efortului suntimplicate zone corticale mai largi, cu participarea mai multor lanţuri musculare,atunci oboseala este generalizată. Că în ambele cazuri este vorba de obosealăcorticală şi nu musculară o dovedeşte faptul că, în cazul de mai sus, prinaplicarea unorstimuli electrici direct pe nervul motor sau pe organul muscular,activitatea contractilă a flexorilor degetelor mai poate continua încă un timp destulde lung Prin administrarea unor substanţe (exemplu cofeina), capabile săîmpiedice legarea ADP-ului de situsurile de pe membranele neuronale, instalareastării de oboseală poate fi amânată pentru un anumit interval de timp. Efectulunor astfel de substanţe este dependent de specificul metabolic individual, departicularităţile neuronale şi de anumite circumstanţe.

Disponibilităţile energetice ale organismului, concretizate în stocurilecelulare de compuşi macroergici (ATP şi CP) sunt afectate prin desfăşurareaoricăror procese fiziologice active, independent de implicarea acestora înintegrarea pe plan intern sau în aceea pe plan extern. în condiţii fiziologice deviaţă consumurile energetice ale organismului în raporturile cu lumea exterioarăsunt mult mai mari, chiar dacă ele sunt episodice, decât cele ce vizeazăîntreţinerea homeostaziei în plan intern. Tocmai din acest motiv integrarea înplan energetic a fost tratată doar din perspectiva raporturilor organismului cumediul extern. în fapt, compuşii macroergici nu sunt supuşi unui consumpropriu-zis, ci ei doar se desfac şi se refac permanent, ceea ce se consumăcu adevărat fiind acidul piruvic provenit din degradarea parţială a substanţelororganice. Rolul compuşilor macroergici este acela de acumulatori ai energieichimice cuantificată la valori superioare. Procesele energetice pot fi imaginatesub forma unui lanţ deschis de etape ce se succed mereu în aceeaşi ordine(Fig. 68). Capătul iniţial al lanţului constituie polul de intrare a substanţelornutritive (giucide, lipide, protide) în calitatea lor de furnizoare de hidrogen, trecândprin faza de acid piruvic. Arderea hidrogenului cu oxigenul respirator va puneîn libertate energia chimică, cuantificată la valori inferioare, care va fi utilizatăla refacerea ATP-ului şi astfel acumulată într-o cuantă de valoare superioarăce va putea fi eliberată la nevoie (ieşire) în contracţie, sinteze şi transporturitransmembranare. De aici se poate deduce că valoarea raportului ATP/ADPpoate să scadă atât prin creşterea utilizării (în ritmul refacerii sau mai rapid)produsului macroergic la ieşirea din lanţ, sau prin reducerea aportului deproduşi microergici la intrare, cât şi prin ambele modalităţi. Dintre acesteaprima modalitate este dominantă la organismul aflat în condiţii fiziologice

190

Page 194: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

normale, celelalte fiind prezente în situaţii fiziologice nenormale (subnutriţie,malnutriţie, inaniţie), respectiv în situaţii patologice. în acest din urmă caz,creşterea utilizării ATP-ului este datorată angajării unui număr mare demecanisme active prin care sistemul integrator încearcă să readucă entropiaorganismului la nivel optim, să refacă, deci, starea de sănătate întrucât, stareapatologică nu este altceva decât expresia unui nivel crescut al entropiei.

GLUCIDE

LIPIDE

PROTIDE

- AC.

RESP

H20*C02

JNTRĂRI

ATP

ADP

CONTRACŢIE

SINTEZE

TRANSPORT

IEŞIRI

Fig. 68Lanţul proceselor energetice la nivel celular; creşterea şi scăderea valorii raportuluiATP/ADP. RESP - respiraţie; e - cuantă microergică; E - cuantă macroergică

4.3. Integrarea neuroendocrinâ în plan informaţionalAdevărata existenţă a organismului (euribioza), implicând relaţii obligatorii

ce lumea înconjurătoare, nu poate fi concepută în afara capacităţii acestuia de ase orienta în raport cu circumstanţele favorabile şi defavorabile şi de a selecta dinmulţimea de oferte material-energetice pe cele adecvate intereselor sale de mo-ment, însăşi existenţa analizatorilor exteroceptivi este determinată de o asemeneanecesitate, iar coexistenţa segmentelor terminale ale acestora la nivelul aceluiaşicentru (neocortextul cerebral), la care au acces şi informaţiile stocate în memorie,nu reprezintă decât expresia nevoii de prelucrare a tuturor mesajelor utile la unmoment dat. Prin permanenta raportare a informaţiilor actuale la cele stocate într-o experienţă anterioară sistemul nervos dobândeşte şi capacitatea de anticipareîncât, orice acţiune întreprinsă cu participarea scoarţei cerebrale nu se circumscrieexclusiv prezentului, ci şi trecutului şi viitorului, mai mult sau mai puţin îndepărtat.

Extinderea temporală în ambele sensuri faţă de prezent dă conţinut stăriiconştiente. Ca urmare, conştienta este o stare graduală al cărei nivel estedeterminat atât de cantitatea şi calitatea informaţiilor receptate actual şi a celorstocate, cât şi, mai cu seamă, de calitatea şi rapiditatea prelucrării lor din carerezultă calitatea şi distanţa în timp a anticipării. Rolul informaţiilor stocate în timpeste esenţial. Când un stimul extern acţionează asupra unui câmp receptororganismul răspunde în mod specific acestuia. Ca urmare, în memorie vor fistocate informaţii nu numai cu privire la stimulul declanşator de acţiune, d şi cuprivire la acţiunea însăşi, indiferent dacă aceasta a fost sa nu adecvată (corectă).

191

Page 195: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

Ulterior, cnce informaţie externă receptată la momentul prezent va declanşa !anivel cortical, pe lângă procesele specifice producătoare de senzaţii şi stan generale,şi un proces de "căutare" în stocul preexistent (memorie) atât a unor informaţiicorespor aente cu stimulul actual, cât şi al unora privitoare la răspunsul dat întrecut unui stimu! identic sau similar. (Fig. 69). Dacă o asemenea corespondenţăeste găsită în stoc informaţia actuală va fi considerată ca re-cunoscutâ şi ea va fisupusă unei prelucrări de complexitate sporită, împreună cu elementeleinformaţionale aparţinând experienţei anterioare de aceiaşi tip. în aceste condiţii,comportamentul declanşat ca răspuns la acţiunea unui stimu! actual va avea ungrad sporit de adecvare şi un cost energetic redus, întrucât el va include, pe lângădeterminări actuale şi predeterminări izvorâte dintr-o experienţă similară. Dacă,însă, stocul informaţional este mai sărac şi, din acest motiv., stimulului actual nu ise găsesc elemente corespondente ia nivelul lui, atunci sistemul integrator "solicita'culegerea unor informaţii suplimentare cu privire la detaliile acestuia. Dacă nia lornu ii se găseşte în memorie o corespondenţă directă sau apropiată, atunci sesolicită informaţii cu privire ia circumstanţele în care a apărut şi acţionează stimululactual sau, daca şi acestea au aceeaşi soartă, atunci sistemul trece in • aşteptarea"unei noi schimbări, a unui nou stimu! ce poate fi corelat în timp şi spaţiu cu celdintâi Această fază se concretizează în adoptarea de către organism a unei atitudini(comportament) ce trădează nu numai o stare de maximă concentrare a atenţiei,ci şi de alertă generală, de pregătire pentru întreprinderea oricărei acţiuni posibile(descărcările de catecciamine măresc atât excitabilitatea neuromusculară cât şiglicemia) Costul energetic foarte ridicat în această fază nu conduce însă la oîmbunătăţire a calităţii comportamentului de răspuns ia stimuli, în cazul în carerăspunsul va fi declanşat, ci dimpotrivă. Aceasta din cel puţin două motive. înprimul rând, pentru că acţiunea de răspuns va avea doa' o determinare actualănu şi o pre-determinare, în memorie nefiind găsite corespondenţele necesare şi,în al doilea rând. pentru câ maxima concentrare a atenţiei duce la generarea pescoarţă a unui puternic focar de excitaţie care induce în jur o stare de inhibiţie

CORTEX CEREBRAL

RECEPŢIE (PREZENŢI

COMPARARE (TRECUŢI j — . 4 */j) ACŢIUNE

ANTICIPARE (VIITORI (COMPORTAMENT!

|

J STOCMEMORIE

Fig. 69Acţiunile şi comportamentele actuale se bazează pe experienţa şi sunt proiective Sstimui actua' P - receptor; E - efector 1 -4 - ord'nea desfăşurării proceselor în timp•92

Page 196: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

Consecinţele determinate de "căutarea" febrilă în memorie a unorcorespondenţe şi de aşteptare a unor stimuli noi ce ar putea să apară,generează o stare de insecuritate, de disconfort general prin incertitudine.Starea de insecuritate anunţă, în fapt, afectarea homeostaziei organismului înplan informaţional, precaritatea în conţinut a depozitului de engrame, şi - deci- apariţia unei necesităţi specifice: necesitatea de îmbogăţire a stoculuiinformaţional (experienţei). Comportamentele reflexe de investigare aambianţei, de aşa-numita "foame" de stimuli observate la animale, precum şide curiozitate la om, nu reprezintă decât modalităţi prin care o astfel denecesitate poate fi satisfăcută. Dacă apariţia necesităţii genera starea deinsecuritate, de nelinişte, satisfacerea ei va fi anunţată prin apariţia stării desiguranţă, de linişte. Cum însă lumea exterioară este din ce în ce mai dinamicăşi fiinţa umană însăşi într-o permanentă transformare bio-psiho-socio-culturală,starea de siguranţă este pasageră, ea caracterizând intervale de timp tot maiscurte, astfel încât, satisfacerea plenară şi de durată a acestei necesităţirămâne mai mult un deziderat în zilele noastre.

îmbogăţirea stocului informaţional nu trebuie înţeleasă ca un procescantitativ, ca o simplă adăugare de informaţii noi peste cele vechi. Ea este,mai cu seamă, un proces calitativ întrucât orice nouă achiziţie presupune oanume selecţie realizată în etape succesive şi la nivele diferite ale sistemuluinervos. Pe de altă parte, conţinutul stocului informaţional se restructureazăcu fiecare nouă achiziţie, dobândind noi valenţe în planul integrării. Deşi estedeterminată genetic şi, în interiorul acestor limite, ea este educabilă, dinamicarestructurării stocului informaţional scade sensibil cu vârsta. Ca orice regulă,însă şi aceasta îşi are excepţiile ei.

193

Page 197: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

Capitolul XIII-Sfereleintegrării fiinţei umane

Cele patru dimensiuni ale fiinţei umane - biologică, psihologică, socialăşi culturală - se dezvoltă în ontogenie în baza tot atâtor determinări omonime,în fapt, dezvoltarea lor progresivă are loc prin procese unitare de integrare afiinţei umane în sferele vieţuirii (biologică), reflectării raţional-afective(psihologică), coexistenţei pe bază de norme (socială) şi a valorizării prin creaţie(culturală). Deşi comune tuturor fiinţelor umane, cele patru dimensiuni cunosco dezvoltare cu accentuate diferenţieri individuale, cauzele fiind de natură atâtgenetică, cât şi educaţională.

Determinările genetice, reprezentând doar potenţialităţi pentrudevenirea fiinţei umane, sunt puse în valoare în cadrul procesului de instruireşi educare (învăţare). Cu toate că învăţarea poate fi considerată, din perspectivăfiziologică, drept un rezultat al integrării în planuri multiple - integrare bazatăpe mecanisme de tip reflex -, din perspectiva generală a fiinţei umane ea nupoate fi redusă la simpla sumă a rezultatelor integrării în cele patru sfere ale

195

Page 198: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

existenţei şi devenirii. Achiziţia şi stocarea informaţiilor nu sunt decât premiseale învăţării, procesul în sine constând în prelucrarea specifică la nivel cortical- nivel condiţionat atât de activutatea centrilor subiacenţi, cât şi de aceea asubsistemului endocrin - a informaţiilor provenind din cele trei segmentetemporale: prezent - cele receptate actual -, trecut - cele stocate în memorie- şi viitor - cele anticipate (pre-văzute). în consecinţa unei astfel de prelucrărisunt elaborate comenzi ce se concretizează nu numai în actecomportamentale reci, ci şi în efecte de natură psiho-afectivă. Acestea dinurmă, la rândul lor, nu sunt o simplă "coloratură" a comportamentelor, cicomponentele lor intrinseci. Ele constituie, pe de o parte, modalităţi hedonicede evaluare a acţiunii, pe lângă cele pur praxiologice şi, pe de altă parte, mijloaceinterioare de întreţinere şi dezvoltare a motivaţiilor, pe lângă cele exterioare,încât, orice acţiune întreprinsă în scop integrator (de reducere a entropieisistemului) în sferele biologică, socială sau culturală deţine şi o componentăpsihologică-afectivă. în fapt, însăşi dezvoltarea dimensiunii psihologice a fiinţeiumane este, în mare măsură, o consecinţă a desfăşurării raporturilor dintredimensiunea sa biologică (de origine internă), ce îşi revendică dreptul lasatisfacerea necesităţilor sale specifice de vieţuire şi dimensiunile socială şiculturală (de origine externă), ce îşi impun normele prin care se asigurăsatisfacerea necesităţilor coexistenţei şi valorizării prin creaţie.

Integrarea fiinţei umane în oricare din cele patru sfere ale existenţeişi devenirii se realizează în baza aceluiaşi principiu cibernetic - actul de tipreflex - şi urmăreşte aceeaşi finalitate - optimul entropie -, chiar dacă modalităţileşi mijloacele concrete sunt diferite. Homeostazia ca stare generală ce exprimănivelul optim al entropiei poate fi afectată pe numeroase căi aparţinând uneiasau alteia din cele patru sfere. Independent de calea afectării şi de sfera dincare provine, creşterea entropiei este sesizată la nivel cortical (cu participareacentrilor subiacenţi şi a subsistemului endocrin) sub forma unor senzaţiispecifice sau a unor stări mai mult sau mai puţin generalizate, fiecare anunţând,în fapt, apariţia unei anumite necesităţi în una din cele patru sfere. Satisfacereanecesităţii apărute, prin care nivelul entropiei este readus la valoarea optimă,se instituie ca motivaţie ultimă a actelor comportamentale declanşate şiîntreţinute prin mecanisme neuroendocrine. Odată cu satisfacerea necesităţiientropia este readusă la valoarea ei optimă şi aceasta este sesizată, tot lanivel cortical, sub forma altor senzaţii şi stări, opuse ca semnificaţii celor dintâi.Starea de disconfort, de o anume nelinişte resimţită la apariţia necesităţii nureprezintă decât expresia în plan psihica creşterii entropiei, aşa cum stareade confort, de o anume împăcare resimţită în timpul şi după satisfacereanecesităţii este expresia în acelaşi plan a revenirii entropiei la nivel optim. încât,integrarea fiinţei umane în oricare dm cele patru sfere, realizată nemijlocit prinmecanisme neuroendocrine, este nu numai reflectată sub forma trăirii

196

Page 199: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

sentimentelor de insatisfacţie şi satisfacţie, de nelinişte şi împăcare, ci şicontrolată, dirijată şi modulată de planul psihic tocmai în raport cu aceste trăiri.Cum însă trăirile sunt puternic individualizate, integrarea fiinţei umane în celepatru sfere ale existenţei şi devenirii dobândeşte un pronunţat caracter subiectivşi aceasta nu numai în ceea ce priveşte modul de realizare, ci şi, între anumitelimite, în privinţa realizării în sine a integrării (excesul, amânarea, abstinenţa).De aici şi marea variabilitate individuală şi de grup în această direcţie.

Dezvoltarea dimensiunii psihologice a fiinţei umane, deşi este un procesunitar şi fluent, poate fi împărţită în trei etape în funcţie de prevalenta uneia saualteia dintre determinările sale. într-o primă etapă ea se datorează exclusivraporturilor dintre cerinţele biologice (ale Sinelui dat genetic) şi normele socio-culturale, întrucât normele au un pronunţat caracter restrictiv faţă de cerinţeaceste raporturi au o pregnantă tentă conflictuală generatoare, în plan psihic, asentimentului de frustrare. Valoarea forţei cu care se revendică satisfacereacerinţelor biologice fiind o particularitate individuală determinată genetic,intensitatea sentimentului de frustrare la impactul cu norma socio-culturală va fidirect proporţională cu aceasta. într-o asemenea etapă norma este respectatănumai întrucât ea este impusă. în etapa a doua, dezvoltarea dimensiuniipsihologice, deja apărută, are loc preponderent în baza raporturilor specificedintre cerinţele acesteia (ale Eului constituit) şi normele socio-culturale care, pemăsură ce îşi dezvăluie bogăţia de semnificaţii şi caracterul raţional, sunt inte-grate progresiv acestei dimensiuni, ele devenind elemente constitutive proprii şioperaţionale pentru individ, în această etapă norma este respectată numai întrucâtîşi dovedeşte raţional utilitatea (necesitatea). Respectarea normei devine astfeldin impusă, liber consimţită şi intensitatea sentimentului de frustrare seestompează. în fine, în a treia etapă, dezvoltarea în continuare a dimensiuniipsihologice devine o dezvoltare exclusiv intrinsecă, lăuntrică, deci, oautodezvoltare în baza raporturilor interne specifice dintre cerinţe în general(biologice, psihologice, sociale şi culturale) şi normele socio-culturale interiorizateşi, astfel, transformate în "bunuri" proprii (constituirea Suprae-ului). în aceastăetapă respectarea normei devine o chestiune nu numai liber, ci şi cu bucurieconsimţită, întrucât norma acţionează acum din interior, unde ea a fost integratăîn structurile specifice ale nivelului psihologic. Fiinţa umană devine astfel Fiinţămorală. Respectarea normei devine o problemă de necesitate interioarădeoarece numai astfel se asigură, pe acest plan, valorizarea Eului în ochii propriişi ai celorlalţi. Din aceleaşi motive, respectarea normei, care în prima etapăgenera un vădit sentiment de frustrare, va genera acum un sentiment de împlinire.

Dezvoltarea dimensiunii psihologice prin traversarea celor trei etapeşi împlinirea integrală a conţinutului fiecăreia reprezintă cazul cel mai fericit,aproape de idealul fiinţei umane, în realitate, indivizii umani se situează la

197

Page 200: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

maţiilor nu sunt decât premise:rarea specifică la nivel corticaisubiacenţi, cât şi de aceea a

snind din cele trei segmenteîcut - cele stocate în memorieîcinţa unei astfel de prelucrăriizează nu numai în acteă psiho-afectivă. Acestea dintură'1 a comportamentelor, cie o parte, modalităţi hedoniceice şi, pe de altă parte, mijloaceiilor, pe lângă cele exterioare,ator (de reducere a entropiei:urală deţine şi o componentălimensiunii psihologice a fiinţeiJesfâşurării raporturilor dintreI, ce îşi revendică dreptul lauire şi dimensiunile socială şiormele prin care se asigurăarii prin creaţie.

:ele patru sfere ale existenţeiicipiu cibernetic - actul de tiptropic-, chiar daca modalităţileca stare generală ce exprimăneroase căi aparţinând uneiacalea afectării şi de sfera dinnivel corticai (cu participarea

in) sub forma unor senzaţiieneralizate, fiecare anunţând,cele patru sfere. Satisfacereale readus la valoarea optimă,portamentale declanşate şiită cu satisfacerea necesităţiiaceasta este sesizată, tot lase ca semnificaţii celor dintâi,nţitâ la apariţia necesităţii nu>rii entropiei, aşa cum stareatimpul şi după satisfacereaentropiei la nivel optim. încât,ifere, realizată nemijlocit prinreflectată sub forma trăirii

sentimentelor de insatisfacţie şi satisfacţie, de nelinişte şi împăcare, ci şicontrolată, dirijată şi modulată de planul psihic tocmai în raport cu aceste trăiri.Cum însă trăirile sunt puternic individualizate, integrarea fiinţei umane în celepatru sfere ale existenţei şi devenirii dobândeşte un pronunţat caracter subiectivşi aceasta nu numai în ceea ce priveşte modul de realizare, ci şi, între anumitelimite, în privinţa realizării în sine a integrării (excesul, amânarea, abstinenţa).De aici şi marea variabilitate individuală şi de grup în această direcţie.

Dezvoltarea dimensiunii psihologice a fiinţei umane, deşi este un procesunitar şi fluent, poate fi împărţită în trei etape în funcţie de prevalenta uneia saualteia dintre determinările sale. într-o primă etapă ea se datorează exclusivraporturilor dintre cerinţele biologice (ale Sinelui dat genetic) şi normele socio-culturale, întrucât normele au un pronunţat caracter restrictiv faţă de cerinţeaceste raporturi au o pregnantă tentă conflictuală generatoare, în plan psihic, asentimentului de frustrare. Valoarea forţei cu care se revendică satisfacereacerinţelor biologice fiind o particularitate individuală determinată genetic,intensitatea sentimentului de frustrare la impactul cu norma socio-culturală va fidirect proporţională cu aceasta. într-o asemenea etapă norma este respectatănumai întrucât ea este impusă. în etapa a doua, dezvoltarea dimensiuniipsihologice, deja apărută, are loc preponderent în baza raporturilor specificedintre cerinţele acesteia (ale Eului constituit) şi normele socio-culturale care, pemăsură ce îşi dezvăluie bogăţia de semnificaţii şi caracterul raţional, sunt inte-grate progresiv acestei dimensiuni, ele devenind elemente constitutive proprii şioperaţionale pentru individ, în această etapă norma este respectată numai întrucâtîşi dovedeşte raţional utilitatea (necesitatea). Respectarea normei devine astfeldin impusă, liber consimţită şi intensitatea sentimentului de frustrare seestompează. în fine, în a treia etapă, dezvoltarea în continuare a dimensiuniipsihologice devine o dezvoltare exclusiv intrinsecă, lăuntrică, deci, oautodezvoltare în baza raporturilor interne specifice dintre cerinţe în general(biologice, psihologice, sociale şi culturale) şi normele socio-culturale interiorizateşi, astfel, transformate în "bunuri" proprii (constituirea Suprae-ului). în aceastăetapă respectarea normei devine o chestiune nu numai liber, ci şi cu bucurieconsimţită, întrucât norma acţionează acum din interior, unde ea a fost integrataîn structurile specifice ale nivelului psihologic. Fiinţa umană devine astfel fiinţămorală. Respectarea normei devine o problemă de necesitate interioarădeoarece numai astfel se asigură, pe acest plan, valorizarea Eului în ochii propriişi ai celorlalţi. Din aceleaşi motive, respectarea normei, care în prima etapăgenera un vădit sentiment de frustrare, va genera acum un sentiment de împlinim.

Dezvoltarea dimensiunii psihologice prin traversarea celor trei etapeşi împlinirea integrală a conţinutului fiecăreia reprezintă cazul cel mai fericit,aproape de idealul fiinţei umane, în realitate, indivizii umani se situează la

197

Page 201: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

distanţe diferite de acesta întrucât dezvoltarea dimensiunii psihologice este înmai mare măsură dependentă de calitatea normelor şi de modul în care elesunt aplicate, decât de forţa cu care se revendică cerinţele; în mai mare măsură,dar nu exclusiv. Tocmai din acest motiv subliniam mai sus că nu este posibilăo corelare a fiecărei etape de dezvoltare a Eului cu anumite etape de vârstăbiologică. Există indivizi maturi, chiar vârstnici care au rămas doar la nivelulde dezvoltare specific primei sau, cel mult, celei de-a doua etape, după cumexistă indivizi tineri, chiar adolescenţi care, în precocitatea lor ce s-a întâlnit înmod fencit cu un cadru socio-cultural adecvat, au reuşit să străbată toate celetrei etape, rămânând ca, în continuare, ei nu numai să le împlinească integralconţinutul ci şi sâ-l îmbogăţească (premise ale genialităţii).

Dacă dezvoltarea dimensiunii psihologice este un proces complex cese desfăşoară postnatal, geneza acesteia are loc încă în viaţa intrauterină, la unmoment în care sistemul nervos atinge un anumit nivel de structurare (nu numaide alcătuire!). Geneza în perioada intrauterină se datorează, cel mai probabil,unor forme simple de trăire a stărilor de confort şi disconfort cu origine în planulbiologic, al cărui nivel entropie poate fi situat la o valoare optimă sau uşor crescută.Nu poate fi exclusă în această etapă nici contribuţia unor senzaţii (propriocep-tive, labirintice, tactile şi, posibil, gustative), chiar dacă acestea sunt mai puţindiscrete decât cele din perioada postnatală. Este posibil, de asemenea, ca uneleelemente constitutive ale acestor trăiri să fie stocate ca atare în memorie, eleformând primul sistem de referinţă la care vor fi raportate apoi primele informaţiiexterne din timpul parturiţiei şi imediat după aceasta. Ca urmare, se poate spunecă fiinţa umană nu vine pe lume doar cu o singură dimensiune, cea pur biologică.Mai mult chiar, la naştere scoarţa cerebrală are preformate anumite arhetipuride gândire ca primordii pentru dezvoltarea ulterioară în această direcţie. Unorastfel de realităţi este greu să le stabilim determinările şi mecanismele de apariţie.Oricum, aceste arhetipuri trebuie considerate exclusiv ca potenţialităţi şi nu caforme ale unei "eredităţi" sociale şi culturale cu un conţinut de norme concrete.Ar fi însă greşit să considerăm că fiinţa umană vine pe lume ca entitate biologicădesăvârşită şi că dezvoltarea ei ulterioară ar interesa doar celelalte trei dimensiunidate prin naştere ca potenţialităţi. în fapt, fiinţa umană deţine la naştere toatecele patru dimensiuni în formele lor incipiente, de start pentru dezvoltarea lorulterioară. Că aceste forme, concretizate în premise materiale (de alcătuire) şirelaţionale (de structură), sunt în mai mare sau mai mică măsură constituite ianaştere, aceasta nu schimbă esenţa problemei întrucât toate au încă un drumlung de străbătut până la desăvârşire. în plan pur biologic unele funcţii, cum suntrespiraţia şi digestia, încep abia imediat după actul parturiţiei, în timp ce o alta -funcţia de reproducere - devine actuală mult mai târziu. însăşi funcţia de integrareîn sfera biologică este precară în plan intem şi aproape exclusiv potenţială înpian extern (totală neajutorare a noului născut).

198

Page 202: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

Faptul că fiinţa umană vine cu cele patru dimensiuni doar în formelelor incipiente şi potenţiale şi, din acest motiv, inoperante la parametrii valoricispecifici, constituie, desigur, un mare dezavantaj. Nu de puţine ori se afirmă,cu real temei, că fiinţa umană este la naştere cea mai neajutorată şi, din acestmotiv, considerată, fără temei real, ca involuată în acest stadiu comparativ cuspeciile de animale superior organizate. în realitate, acest dezavantaj nu estealtceva pentru fiinţa umană decât tributul plătit pentru propria sa superioritate.

Raţiunea specif ic umană, dezvoltată, prin mecanisme încănecunoscute, din inteligenţa proprie şi animalelor superioare, a transformatlumea înconjurătoare dintr-un ambient limitatîntr-un univers nemărginit. Câteste ea - raţiunea - un rezultat al reflectării acestui univers şi cât este ea undaf pentru reflectarea acestuia, reprezintă o chestiune ce nu trebuie gândităunilateral şi în sincronism, ci contextual şi în diacronism, devenirea lumii însăşifiind rezultatul unei evoluţii teleonomice. Universul existenţial al fiinţei umaneeste nu numai nemărginit în spaţiu, ci şi infinit variabil în conţinut, el aflându-sedintotdeauna, dar mai cu seamă după apariţia omului, într-o permanentătransformare. în aceste condiţii, integrarea raţională a fiinţei umane devine unproces nu numai cu o complexitate maximă, ci şi cu o dinamică accentuată,încât, realizarea ei exclusiv în mod nemijlocit, doar în baza experienţei propriinu ar fi posibilă, aceasta însemnând, în fapt, o retrăire directă la nivel individuala istoriei, cu un maxim consum de timp şi cu un minim câştig de progres. Deaceea, în dezvoltarea postnatală a fiinţei umane se impune cu necesitateparcurgerea unei prime etape în care ponderea majoră să o deţină integrareamijlocită de experienţa generaţiilor anterioare, experienţă concentrată într-oasociere integrativă de reguli, norme şi legi ce trebuie însuşite (şi respectate).încât, integrarea mijlocită se bazează pe învăţarea prin educaţie şi instruire,spre deosebire de integrarea nemijlocită care are la bază învăţarea prinexperienţă proprie. Cu cât universul existenţial este mai complex şi mai dinamic,cu atât etapa integrării mijlocite va fi mai lungă şi mai bogată în conţinut. Astfel,"copilăria prelungită" a omului dobândeşte justificarea" necesară. Desigur,complexificarea crescândă a universului existenţial impune, la un momentdat, o prelungire a etapei de integrare mijlocită până la limita dincolo de careea s-ar transforma într-un dezavantaj atât în plan individual, cât şi social. Unastfel de impas nu poate fi depăşit decât prin modificarea calitativă a conţinutuluiei şi prin adoptarea unei alte tehnologii a însuşirii acestuia (reformareaprocesului de învăţare). Copilăria prelungită a fiinţei umane, ca tribut plătit pentrupropria sa superioritate, aduce şi un imens avantaj. Anume acela că, venindpe lume cu cele patru dimensiuni doarîn stadiile lor incipiente, fiinţa umană şile va putea dezvolta în această etapă nu numai concomitent şi unitar, ci şi îndeplină concordanţă cu un univers existenţial în mişcare: cel care a fost - prinintegrare mijlocită şi retroactivă -, cel care este - prin integrare nemijlocită - şi

199

Page 203: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

ci unul doar bazat pe principiul reflectării. Constituirea şi dezvoltarea depozituluide informaţii conferă fiinţei umane posibilitatea integrării în prezentul trăit prinpermanenta raportare la trecut şi prin permanenta anticipare a viitorului.Imaginea viitorului astfel construită poate revela fiinţei umane nu numai aspecteconcordante cu lumea reală, ci şi aspecte discordante cu aceasta. Pe lângăfaptul că această discordanţă devine o sursă de nemulţumiri interioare, ea seinstituie şi ca o sursă de motivaţii pentru unele atitudini critice, precum şi aleunor acţiuni de corectare a lumii, de transformare a ei în sensul unei mai mariapropieri de specificul uman. în acest mod fiinţa umană se dovedeşte a fi nunumai un produs al lumii în care trăieşte, ci şi un creator al ei. La rândul ei,lumea schimbată influenţează dezvoltarea fiinţei prin integrarea în noilecircumstanţe, acest dinamism accentuându-se progresiv. Totul este ca vitezacu care se schimbă lumea să nu depăşească viteza cu care se pot realizaprocesele integratoare, adaptative ale fiinţei umane, altfel, preţul plătit de aceasta,mai cu seamă la nivelul dimensiunii sale psihologice, se dovedeşte prea mareîn comparaţie cu avantajele dobândite prin schimbarea lumii. Menţinereaechilibrului în această direcţie nu se poate realiza pe baza bunului simţ, cinumai pe baza raţiunii. Schimbând lumea, prin îmbogăţirea sferelor ce ocompun, fiinţa umană se schimbă, în fapt, pe sine şi, prin aceasta, ea devineprodusul propriei sale creaţii. Cum, însă, schimbarea lumii este rodul raţiunii,fiinţa umană se dovedeşte a fi produsul complex rezultat din îmbinarea a douăvalori majore: aceea a istoriei lumii în care s-a format şi aceea a gândiriiproiective prin care s-a transformat. întrucât însăşi istoria lumii este rodulgândirii predecesorilor, fiinţa umană poate fi considerată ca un produs raţionalal Naturii. Doar din această perspectivă şi în acest mod se poate afirma căomul nu reprezintă altceva decât acea parte a Naturii prin care aceasta devineconştientă şi responsabilă de propria sa existenţă.

201

Page 204: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

ABREVIERI ÎN TEXT

A - anion organic (în special substanţe proteice)ADP - adenozin-di-fosfat (rezultat prin ruperea unei legături fosfat-

macroergice din ATP)AMP - adenozin monofosfatul ciclic (rezultat prin rupere a două legături

fosfat-macroergice din ATP şi ciclizare. Are rol de mesagerintracelular de ordin secund)

ATP - adenozin-tri-fosfat (compus macroergic de stocare a energieichimice obţinută din oxidarea hidrogenului)

ATP-ază - adenozin-tri-fosfatază (enzimă ce catalizează reacţia dedescompunere a ATP în scopul eliberării unei cuante mari deenergie necesară proceselor active: contracţie, sinteze, transportactiv, etc.)

CP - creatin-fosfat (compus macroergic din desfacerea căruia rezultăenergia chimică necesară refacerii rapide a ATP)

DNA - acid dezoxiribonucleic (suport al informaţiei genetice stocat înnucleul celulei)

GABA - acid gama-amino-butiric (neurotransmiţător inhibitor)GMP - guanozin-monofosfatul ciclic (rezultat prin ruperea a două legături

fosfat-macroergice din GTP şi ciclizare. Are rol de mesagerintracelular de ordin secund)

GTP - guanozin-trifosfat (compus macroergic de stocare a erfenrgieichimice)

P - ionul fosfat (PO%)PA - potenţial de acţiune (variaţie rapidă a potenţialului electric al

membranei produsă sub acţiunea stimulului)PR - potenţial electric de repaus al membraneiRNAm - acid ribonucleic masager (transportă mesajul genetic de la nucleu

la ribozomi)VIP - Vasoactive Intestinal Polypeptid (hormon cu acţiune digestivă

produs de intestin)

BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ

J.E.Birren, K.W.Schaie (eds) - Handbook ofthe psychology ofaging, 3rd ed. sanDiego, Ca: Academic Press, 1990

R.H.Carpenter Neurophysiology, Arnold, London, 1984D. Emslie-Smith, CPaterson, T. Scratcherd, N. Read - Textbook of Physiology,

Eleventh ed., Churchill Livingstone, Edinburgh, London, Melbourne, New York, 1988A.C. Gayton - Physiologte de l'home, HRWLTE, Montreal, Toronto, 1974E.R.Kandel, J.H.Schwartz, Principles of neural science, 2nd ed. Elsevier, New

York, 1985J.Laycock, P.Wise - Esenţial endocrinology, 2nd ed. Univ. Press, Oxford, 1983D.Ottoson - Physiology of the nervous system, Macmillan, London, 1983B.B.Woiman (ed.) - Handbook of general psychology, Englewood Cliffs, N.J.:

Pretince-Hall, 1973

203

Page 205: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

-

Bun de tipar: 12.11.2003; Coli tipar: 12,75Format: 16/70x100

_ _ _ _Editura şi Tipografia Fundaţiei România de Mâine

Splaiul Independenţei nr.313, Bucureşti, s. 6, O P. 83Tel./ Fax 410 43 80; www. SpiruHaret.ro

Page 206: Corneliu Stanciu - Introduce Re in Neuropsihologie

LUCRĂRI APĂRUTE INEDITURA FUNDAŢIEI ROMÂNIA DE MÂINE

Aurelian BondreaSOCIOLOGIA CULTURII (ediţia a IV-a)

Aurelian BondreaSOCIOLOGIA OPINIEI PUBLICE ŞI A MASS-MEDIA (ediţia a Ii-a)

Nicolae Radu, Carmen Furtună şi colab.PSIHOLOGIE SOCIALĂ

Mihaela MinulescuTEORIE ŞI PRACTICĂ ÎN PSIHODIAGNOZĂ

Florin TănăsescuISTORIE SOCIALĂ

Ştefan CosteaISTORIA GENERALĂ A SOCIOLOGIEI

Constantin CuciucSOCIOLOGIA RELIGIILOR

Nicolae LunguPSIHOLOGIE EXPERIMENTALĂ

Ioana OmerPSIHOLOGIA MUNCII

Nicolae Radu, Laura Goran, Angela lonescu, Diana VasilePSIHOLOGIA EDUCAŢIEI

Monica Delicia AvramescuDEFECTOLOGIE ŞI LOGOPEDIE

Graţiela SionPSIHOLOGIA VÂRSTELOR

Mihai GoluFUNDAMENTELE PSIHOLOGIEI (voi. I şi II)

I.S.B.N. 973-582-826-X 128.000 Lei

EDITURA FUNDAŢIEI l U i î ROMÂNIA DE MÂINE