Σε συνεργασία με σχετικές επιστήμες, όπως η ιατρική, η βιολογία και "οι ανθρωπιστικές" επιστήμες, η ψυχοφυσιολογία συνθέτει μια εικόνα του "εσωτερικού" μας, δίνοντας μεγαλύτερη έμφαση στο κεντρικό (ΚΝΣ) και στο αυτόνομο νευρικό σύστημα. Στον αιώνα μας έχει γίνει συστηματική διερεύνηση των νευρικών διόδων που οδηγούν προς και από τον εγκέφαλο, έχουν αποκαλυφθεί τα μυστικά των τεράστιων "καλωδίων" επικοινωνίας που κατεβαίνουν στη σπονδυλική στήλη και, ανάμεσα από τους σπονδύλους, σχηματίζουν όλο και μικρότερα, αλληλοσυνδεόμενα δίκτυα. Δεν έχουν περάσει πολλές δεκαετίες από τότε που οι ψυχοφυσιολόγοι άρχισαν να κατανοούν τη δομή των νευρικών κυττάρων και το τεράστιο νευρικό δίκτυο που απλώνεται χιλιόμετρα μέσα στο σώμα μας. Καθόρισαν τους μεμονωμένους νευρικούς παλμούς και τα χημικά μηνύματα που μπορούν να επιταχύνουν τη διαδρομή της πληροφόρησης προς τα αμέτρητα κύτταρα του ανθρωπινού σώματος.
Μια προσεχτική ματιά στους νευρώνες
Ο ανθρώπινος εγκέφαλος περιέχει γύρω στα 10 με 12 δισεκατομμύρια βασικά κύτταρα, που λέγονται νευρώνες, ζωτικά για τις λειτουργίες που είναι άμεσα υπεύθυνες για τη συμπεριφορά και τις εμπειρίες μας. Παρόλο που μερικοί νευρώνες είναι ιδιαίτερα εξειδικευμένοι, όλοι έχουν την ίδια βασική δομή που αποτελείται από τρία μέρη. Το κυτταρικό σώμα από όπου ξεκινούν μικροί ιστοί που λέγονται δενδρίτες και ένας μακρύτερος νευρικός ιστός, ο άξονας.
Ο νευρώνας είναι ουσιαστικά ένα σύστημα για τη μετάδοση πληροφοριών μεσώ νευρικών κινήσεων που παραλαμβάνονται από έναν ή περισσότερους δενδρίτες και μεταφέρονται από το σώμα του κυττάρου προς τον άξονα, ο οποίος με τη σειρά του θα τις μεταφέρει σε άλλους δενδρίτες, άλλων κυττάρων, για να καταλήξουν τελικά στα κέντρα "διασύνδεσης" που ενεργοποιούν συγκεκριμένους μύες ή αδένες.
Στους νευρώνες η επικοινωνία είναι "μονόδρομη". Οι παλμοί ξεκινάνε μόνο από το δενδρίτη και από εκεί μεταφέρονται στην άκρη του άξονα. Ο άξονας μπορεί να έχει διάμετρο ένα "μικρόν" (ένα χιλιοστό του χιλιοστού) και μήκος από ένα χιλιοστό μέχρι και 2 μετρά.
Πως μεταδίδεται ο νευρωνικός παλμός
Τώρα πια είμαστε σχεδόν βέβαιοι ότι αυτή η διαδικασία είναι ηλεκτροχημική. Σαν σχετικό ανάλογο του νεύρου μπορούμε να πάρουμε το φιτίλι. Βάζουμε φωτιά στη μια άκρη του φιτιλιού και σιγά - σιγά αυτό καίγεται μέχρι την άλλη άκρη. Άλλα ο άξονας δεν καταστρέφεται με το πέρασμα της φωτιάς. Μπορεί να ξαναχρησιμοποιηθεί πολλές φορές, και να μεταφέρει τη διέγερση από τη μια άκρη του στην άλλη πολύ πιο γρήγορα από οποιοδήποτε φιτίλι.
Οι νευρώνες υπακούουν στο κανόνα - "όλα ή τίποτα". Είτε αντιδρούν είτε όχι. Άλλα η ποσότητα της ενέργειας, που χρειάζεται για τη δημιουργία μιας αντίδρασης, εξαρτάται από το μέγεθος του νευρώνα, από τη φυσική κατάσταση του σώματος και από άλλους παράγοντες όπως - κούραση, έλλειψη οξυγόνου, χρήση ναρκωτικών κλπ. Όλα αυτά μπορεί να είναι παράγοντες ανασταλτικοί και να μειώσουν ικανότητα του νευρώνα για αντίδραση. Εφ' όσον αντιδράσει όμως, θα μεταδώσει το μήνυμα του μεσώ ηλεκτρικά φορτισμένων μορίων, των ιόντων.
Τώρα πρέπει να αναρωτηθούμε τι είναι αυτό που προκαλεί τη διαδικασία σε κάθε νευρώνα - τι τον κάνει να αντιδρά; Η ίδια απάντηση ισχύει για όλους τους νευρώνες, μεγάλους ή μικρούς, είτε είναι αισθητηριακοί (αυτοί που μεταφέρουν ερεθίσματα από τις αισθήσεις προς το νευρικό σύστημα) είτε κινητικοί (που μεταφέρουν ερεθίσματα από το νευρικό σύστημα προς τους μύες). Ο κάθε άξονας βρίσκεται πολύ κοντά, χωρίς ποτέ να αγγίζει, στο δενδρίτη ενός άλλου νευρώνα. Το διάστημα ανάμεσα στην άκρη του άξονα και στο δενδρίτη του επόμενου νευρώνα λέγεται συναπτικό κενό ή σύναψη.
Παρόλο που η σύναψη χωρίζει το τέλος ενός νευρώνα και την αρχή ενός άλλου, είναι συνάμα και ο συνδετικός τους κρίκος και το νευρικό ερέθισμα πρέπει να περάσει από αυτήν. Κατά τη διάρκεια μιας συναπτικής μετάδοσης, το ηλεκτρικό πεδίο που δημιουργείται από την πυροδότηση του νευρώνα, πρέπει να είναι αρκετά ισχυρό για να επεκταθεί στη σύναψη και να δημιουργήσει αντίδραση στον επόμενο νευρώνα. Το ίδιο το ηλεκτρικό πεδίο φαίνεται ότι και αυτό περιέχει ένα χημικό συστατικό - είναι σαν να σκορπίζει το ερέθισμα απειροελάχιστα χημικά μόρια στο συναπτικό κενό. Το πως γίνεται αυτό, δεν έχει ακόμα εξηγηθεί ικανοποιητικά, παρόλο τον τεράστιο αριθμό ερευνών τα τελευταία 20 χρόνια.
Τα μονοπάτια των ανακαλύψεων
Πολλά έχουν να ανακαλύψουν ακόμα οι φυσιολόγοι και είναι πολλές οι άπλες ερωτήσεις που εξακολουθούν να τους βασανίζουν. Ξέρουμε πολλά για τη χημεία των νευρικών ιστών και για τη δυναμική των νευρωνικών ερεθισμάτων, άλλα μας μένει να εξηγήσουμε πως φυσικά ερεθίσματα από τον έξω κόσμο (κύματα φωτός, αλλαγές θερμοκρασίας) μεταβάλλονται σε νευρωνικές κινήσεις. Ένα ακόμα μεγαλύτερο μυστήριο είναι το πως το νευρωνικό ερέθισμα διαλέγει μια συγκεκριμένη δίοδο ανάμεσα στις άπειρες που διαθέτει το νευρικό σύστημα.
Άλλα πέρα από το μηχανισμό των νεύρων υπάρχουν και γενικότερα ερωτηματικά. Πως, ας πούμε, ένα σύστημα σαν και αυτό που περιγράψαμε αντεπεξέρχεται σε διαδικασίες όπως η επιλογή του συντρόφου, η εκμάθηση μιας ξένης γλώσσας, το γράψιμο ενός βιβλίου και άλλες δύσκολες καταστάσεις.
Σημείωση - Το μοναδικό κατασκεύασμα μας που πλησιάζει κάπως τον ανθρώπινο εγκέφαλο είναι ο "μικρο - επεξεργαστής".
Ακόμα και κάτω από ισχυρές φυσικές πιέσεις, ο συντονισμός των ηλεκτρικών, χημικών και μηχανικών λειτουργιών του σώματος είναι αξιοθαύμαστος.
Μια προσεχτική ματιά στους νευρώνες
Ο ανθρώπινος εγκέφαλος περιέχει γύρω στα 10 με 12 δισεκατομμύρια βασικά κύτταρα, που λέγονται νευρώνες, ζωτικά για τις λειτουργίες που είναι άμεσα υπεύθυνες για τη συμπεριφορά και τις εμπειρίες μας. Παρόλο που μερικοί νευρώνες είναι ιδιαίτερα εξειδικευμένοι, όλοι έχουν την ίδια βασική δομή που αποτελείται από τρία μέρη. Το κυτταρικό σώμα από όπου ξεκινούν μικροί ιστοί που λέγονται δενδρίτες και ένας μακρύτερος νευρικός ιστός, ο άξονας.
Ο νευρώνας είναι ουσιαστικά ένα σύστημα για τη μετάδοση πληροφοριών μεσώ νευρικών κινήσεων που παραλαμβάνονται από έναν ή περισσότερους δενδρίτες και μεταφέρονται από το σώμα του κυττάρου προς τον άξονα, ο οποίος με τη σειρά του θα τις μεταφέρει σε άλλους δενδρίτες, άλλων κυττάρων, για να καταλήξουν τελικά στα κέντρα "διασύνδεσης" που ενεργοποιούν συγκεκριμένους μύες ή αδένες.
Στους νευρώνες η επικοινωνία είναι "μονόδρομη". Οι παλμοί ξεκινάνε μόνο από το δενδρίτη και από εκεί μεταφέρονται στην άκρη του άξονα. Ο άξονας μπορεί να έχει διάμετρο ένα "μικρόν" (ένα χιλιοστό του χιλιοστού) και μήκος από ένα χιλιοστό μέχρι και 2 μετρά.
Πως μεταδίδεται ο νευρωνικός παλμός
Τώρα πια είμαστε σχεδόν βέβαιοι ότι αυτή η διαδικασία είναι ηλεκτροχημική. Σαν σχετικό ανάλογο του νεύρου μπορούμε να πάρουμε το φιτίλι. Βάζουμε φωτιά στη μια άκρη του φιτιλιού και σιγά - σιγά αυτό καίγεται μέχρι την άλλη άκρη. Άλλα ο άξονας δεν καταστρέφεται με το πέρασμα της φωτιάς. Μπορεί να ξαναχρησιμοποιηθεί πολλές φορές, και να μεταφέρει τη διέγερση από τη μια άκρη του στην άλλη πολύ πιο γρήγορα από οποιοδήποτε φιτίλι.
Οι νευρώνες υπακούουν στο κανόνα - "όλα ή τίποτα". Είτε αντιδρούν είτε όχι. Άλλα η ποσότητα της ενέργειας, που χρειάζεται για τη δημιουργία μιας αντίδρασης, εξαρτάται από το μέγεθος του νευρώνα, από τη φυσική κατάσταση του σώματος και από άλλους παράγοντες όπως - κούραση, έλλειψη οξυγόνου, χρήση ναρκωτικών κλπ. Όλα αυτά μπορεί να είναι παράγοντες ανασταλτικοί και να μειώσουν ικανότητα του νευρώνα για αντίδραση. Εφ' όσον αντιδράσει όμως, θα μεταδώσει το μήνυμα του μεσώ ηλεκτρικά φορτισμένων μορίων, των ιόντων.
Τώρα πρέπει να αναρωτηθούμε τι είναι αυτό που προκαλεί τη διαδικασία σε κάθε νευρώνα - τι τον κάνει να αντιδρά; Η ίδια απάντηση ισχύει για όλους τους νευρώνες, μεγάλους ή μικρούς, είτε είναι αισθητηριακοί (αυτοί που μεταφέρουν ερεθίσματα από τις αισθήσεις προς το νευρικό σύστημα) είτε κινητικοί (που μεταφέρουν ερεθίσματα από το νευρικό σύστημα προς τους μύες). Ο κάθε άξονας βρίσκεται πολύ κοντά, χωρίς ποτέ να αγγίζει, στο δενδρίτη ενός άλλου νευρώνα. Το διάστημα ανάμεσα στην άκρη του άξονα και στο δενδρίτη του επόμενου νευρώνα λέγεται συναπτικό κενό ή σύναψη.
Παρόλο που η σύναψη χωρίζει το τέλος ενός νευρώνα και την αρχή ενός άλλου, είναι συνάμα και ο συνδετικός τους κρίκος και το νευρικό ερέθισμα πρέπει να περάσει από αυτήν. Κατά τη διάρκεια μιας συναπτικής μετάδοσης, το ηλεκτρικό πεδίο που δημιουργείται από την πυροδότηση του νευρώνα, πρέπει να είναι αρκετά ισχυρό για να επεκταθεί στη σύναψη και να δημιουργήσει αντίδραση στον επόμενο νευρώνα. Το ίδιο το ηλεκτρικό πεδίο φαίνεται ότι και αυτό περιέχει ένα χημικό συστατικό - είναι σαν να σκορπίζει το ερέθισμα απειροελάχιστα χημικά μόρια στο συναπτικό κενό. Το πως γίνεται αυτό, δεν έχει ακόμα εξηγηθεί ικανοποιητικά, παρόλο τον τεράστιο αριθμό ερευνών τα τελευταία 20 χρόνια.
Τα μονοπάτια των ανακαλύψεων
Πολλά έχουν να ανακαλύψουν ακόμα οι φυσιολόγοι και είναι πολλές οι άπλες ερωτήσεις που εξακολουθούν να τους βασανίζουν. Ξέρουμε πολλά για τη χημεία των νευρικών ιστών και για τη δυναμική των νευρωνικών ερεθισμάτων, άλλα μας μένει να εξηγήσουμε πως φυσικά ερεθίσματα από τον έξω κόσμο (κύματα φωτός, αλλαγές θερμοκρασίας) μεταβάλλονται σε νευρωνικές κινήσεις. Ένα ακόμα μεγαλύτερο μυστήριο είναι το πως το νευρωνικό ερέθισμα διαλέγει μια συγκεκριμένη δίοδο ανάμεσα στις άπειρες που διαθέτει το νευρικό σύστημα.
Άλλα πέρα από το μηχανισμό των νεύρων υπάρχουν και γενικότερα ερωτηματικά. Πως, ας πούμε, ένα σύστημα σαν και αυτό που περιγράψαμε αντεπεξέρχεται σε διαδικασίες όπως η επιλογή του συντρόφου, η εκμάθηση μιας ξένης γλώσσας, το γράψιμο ενός βιβλίου και άλλες δύσκολες καταστάσεις.
Σημείωση - Το μοναδικό κατασκεύασμα μας που πλησιάζει κάπως τον ανθρώπινο εγκέφαλο είναι ο "μικρο - επεξεργαστής".
Ακόμα και κάτω από ισχυρές φυσικές πιέσεις, ο συντονισμός των ηλεκτρικών, χημικών και μηχανικών λειτουργιών του σώματος είναι αξιοθαύμαστος.
