background image

 

 

 

        

                         NERVOUS SYSTEM                   Dr.Firdous                                

 

   

It  is  the  most  complex  systems  in  the  body  histologically  and  physiologically  and  is 

formed by a network of many billion nerve cells, where it provides rapid communications 
between different areas of the body through the neurons and nerve fibers.  
Nerve tissue is distributed throughout the body. 
    Anatomically, the N.S. is divided into: 
1-  Central N.S.(C.N.S.), includes : brain, and spinal cord. 
2-  Peripheral N.S. (P.N.S.), 
includes: nerve fibers, and ganglia.   

Neurons are the anatomical and functional unit of the N.S. their functions are:  

1-  Gather information from sensory receptors. 
2-  Process information and provide memory. 
3-  Generate appropriate signal to the effector cells. 
4-  Release of neurotransmitters. 

By  creating,  analyzing,  identifying,  and  integrating  information,  the  nervous  system 
generates two great classes: 
Intrinsic  conditions  (eg;  blood  pressure,  O  2  and  CO  2  content,  pH,  blood  glucose 
levels, and hormone levels) 
Behavioral  patterns  (eg;  feeding,  reproduction,  defense,  interaction  with  other  living 
creatures). 
                                  

                                         

   


background image

 

 

   Neurons  are  variable  in  size,  ranging  from  4-5  µm  in  diameter(granule  cells  of  the 
cerebellar cortex), up to 150 µm in diameter (pseudounipolar neuron). 
They also have variable shapes : 
a-  Multipolar neurons: star shaped , with single axon and multiple dendrites. They are 

usually large and of the motor type. 

b-  Bipolar  neurons:  generally  small  in  size,  with  single  dendrite.  They  are  of  the 

interneuron  type,  providing  local  communications    among  other  neurons  within  the 
C.N.S., as in the retina, olfactory mucosa, and ganglia. 

c-  Pseudounipolar neurons: They have single process that form a T shape; one branch 

act as dendrite, and the other as an axon. Stimuli will travel directly without passing 
through  the    cell  body.  These  cells  are  of  the  sensory  type  as  in  the  cerebrospinal 
ganglia. 
 
 
   

                           

 

 

NEURON 

 

   Nerve  cells,  or  neurons,  are  responsible  for  the  reception,  transmission,  and 
processing of stimuli; and the release of neurotransmitters and other informational 
molecules. 
 

     Each neuron consists of three main structures: 
І- Perikarion (cell body): it represents the trophic center for the whole nerve cell, and 
act also as a receptive area for stimuli. It contains the following organells: 
 


background image

 

 

1-  Nucleus:  usually  it  is  large,  spherical,  euchromatic(pale  staining),  with  prominent 

nucleolus. It is usually centrally located, except in the nerve cell of Clark

,

s column of 

spinal  cord,  and  the  neuron  of  sympathetic  ganglia,  where  it  is  eccentric.  The 
chromatin is dispersed. 

2-  2- Rough endoplasmic reticulum(RER): It is well developed, organized in parallel 

cisternae  with  numerous  polyribosomes  in  between.  They  synthesize  protein.  When 
the  neuron  is  stained  by  basophilic  stain,  RER  and  free  ribosomes  will  appear  as 
basophilic granules known as Nissl bodies. They present more in motor neurons, and 
absent in axon hillock . 
     

 

 

3- Golgi complex: consists of parallel multiple smooth cisternae around the nucleus. 
4-  Mitochondria:  scattered  throughout  the  cytoplasm,  and  increase  in  number  at  the 
axon terminal. They supply energy. 
5- Lysosomes: present in large number. 
6-  Neurofillaments:  abundant  in  both  cell  body  and  processes,  usually  of  the 
intermediate  type(10  nm).  They  provide  cytoskeleton  to  maintain  the  shape  of  the  cell. 
When the neuron is stained by silver stain, neurofillaments will appear as brown threads 
known as neurofibrills, when seen by L.M. 
7- Microtubules: Well organized  net work, important for the transport of substances and 
organells through axon.  
 

                             

 


background image

 

 

 Axonal (axoplasmic) transport has two main components: 

 A slow stream: travels a few millimeters each day, carrying cytosolic and cytoskeletal 
proteins (primarily enzymes, actin, and myosin) along the axon and maintaining the axon 
terminals.  
A fast stream : it is about 100 times faster than slow stream, (400 mm per day),  carries 
axoplasmic  vesicles  in  the  anterograde  direction.  The  vesicles  supply  the  various 
constituents needed by the axon terminals for replacing macromolecules expended during 
neurotransmission, including the enzymes, proteins, and phospholipids involved in local 
synaptic vesicle production. 
 Anterograde  movement:  where  macromolecules  and  organells  such  as  mitochondria 
and synaptic vesicles are transported from cell body, where they are synthesized, into the 
axon  terminal.    Substantial  evidence  indicates  that  the  anterograde  motor  protein 
responsible  for  fast  axonal  transport  is  kinesin.  Attached  to  the  cytosolic  surface  of 
axoplasmic  vesicles,  this  microtubule-activated  ATPase  drives  the  vesicles  along  the 
microtubule in the direction of its distal end. 
Retrograde flow : in the opposite direction transports several molecules, including 
endocytosed  particles  (including  viruses  and  toxins),  to  the  cell  body.  The  retrograde 
motor  protein  driving  of  mitochondria  is  more  intermittent  and  it  occurs  at  an 
intermediate speed. About half as rapid as the fast anterograde stream, it returns unused 
or recycled constituents. 
 Motor  proteins  related  to  retrograde  axon  flow  include  dynein,  a  protein  with  ATPase 
activity present in microtubules. 
   Dendritic  transport  appears  to  have  the  same  characteristics  and  to  serve  the  same 
functions for the dendrite as axonal transport does for the axon. 
8- Lipofuscin: which is a residue of undigested material by lysosomes. 
 
ІІ-Dendrites: 
they are multiple, short, branching like a tree, to increase the receptive area 
of the neuron ( up to 200000 axonal termination). The diameter of the dendrite becomes 
thinner as it divides. Their cytoplasm have no Golgi complex. Bipolar neurons, with only 
one dendrite, are uncommon.  Cytoplasmic composition of the dendrite base, close to the 
neuron  body,  is  similar  to  that  of  the  perikaryon.    synapses  impinging  on  neurons  are 
located in dendrite spines, which are usually mushroom-shaped structures. 
 
ІІІ- Axon: Single, cylindrical process that conduct nerve impulse from the cell body to 
another cell or effector organ. It has a variable length, reaching up to 100 cm.,as the axon 
of Golgi typeІ neuron, or could be very short as the axon of typeІІ neuron. The origin of 
the axon from cell body is conical in shape and called axon hillock. In myelinated nerve 
fibers,  the  portion  of  axon  between  axon  hillock  and  the  beginning  of  myelin  is  called 
initial segment, which is rich in ion channels important in action potential. Sometimes, 
collateral branches arise from the axon that returns to the cell body. The cytoplasm of the 


background image

 

 

axon  (axoplasm)  contains  mitochondria,  microfilaments,  microtubules,  S.E.R.,  but  no 
Nissl bodies.   
   Recent  studies  provide  evidence  of  local  synthesis  of  axonal  proteins  in  some  large 
nerve  terminals.  Some  vertebral  axon  terminals  (i.e.,  from  the  retina)  contain 
polyribosomes  with  complete  translational  machinery  for  protein  synthesis.  These 
discrete  areas  within  the  axon  terminals,  called  periaxoplasmic  plaques,  possess 
biochemical  and  molecular  characteristics  of  active  protein  synthesis.  Protein  synthesis 
within the periaxoplasmic plaques is modulated by neuronal activity. These proteins may 
be involved in the processes of neuronal cell memory. 
 
 

 

SYNAPSE 

 

   It  is  a  unidirectional  area  of  nerve  impulse  transmission  through  a  contact  between 
neurons, or between neurons and effector cells ( muscle or gland). 
Types of synapse: 
1-  Axo-somatic.  
2-  Axo- dendritic. 
3-  Axo-axonic: Very rare. 
4-  Chemical synapse: where the transmission of impulse is through a neurotransmitter. 
5-  Electrical synapse: the transmission of impulse is through gap junctions, where ions 

can freely pass, and the impulse is directly conducted. 

6-  Conjoint synapse: is a combination of the two. 

 

 


background image

 

 

Structure of synapse: 
   The  synapse  lies  at  the  axon  terminal,  which  is  the  swollen  terminal  end  of  the  axon 
that is closely applied to the target cell. The synapse consists of the following structure:  
   Presynaptic  terminal  (membrane):  lies  at  the  axon  terminal,  slightly  thickened, 
contains  special  membrane  proteins.  It  is  rich  in  mitochondria,  microtubules, 
neurofillaments,  and  a  membrane-bound  vesicles  of    40-60nm  in  diameter,  called 
neurosecretory  vesicle.  Each  vesicle  is  small,  round,  with  clear  center,  or  dense-core 
vesicle. These vesicles contain the neurotransmitter which is synthesized in the cell body. 
   Presynaptic  membrane  is  characterized  by  having  a  grid-Like  arrangement  of 
interconnected  electron-dense  projections  on  its  cytoplasmic  surface  (presynaptic 
density).  The  gaps  between  the  projections  are  of  suitable  dimensions  to  direct  the 
synaptic  vesicles  into  fusing  with  active  zones  in  the  presynaptic  mernbrane  when 
impulses arrive at the terminal .   
    Nerve  impulses  are  transient  waves  of  depolarization  that  sweep  rapidly  across  the 
nerve  cell  membrane.  A  specific  ATP-binding  protein  found  on  the  membrane  of 
synaptic vesicles is required for formation, targeting, and fusion of these vesicles with the 
presynaptic membrane.  
   Synaptic  cleft:  a  small  gap  of  20  nm  width,  lies  between  pre  and  post  synaptic 
membranes. Sometimes, there are bridges at this cleft.  
   Post synaptic terminal (membrane): slightly thickened membrane at the target cells, 
which contains receptor sites with which the neurotransmitter interacts. This component 
is  formed  from  a  portion  of  the  plasma  membrane  of  the  postsynaptic  neuron  and  is 
characterized by a layer of dense material, the postsynaptic density, on the cytoplasmic 
side of the membrane. 
 

                          

 


background image

 

 

   When a wave of depolarization reaches synaptic terminal, it will open calcium channels 
causing  calcium  influx  that  triggers  the  release  of    neurotransmitter  from  the 
neurosecretory vesicle by exocytocytosis.  The membrane of the vesicle is integrated into 
the presynaptic membrane, and the neurotransmitter is released into the cleft then interact 
with receptors in the post synaptic membrane of the target cell. The vesicle then recycle 
back as a coated vesicle into the endosome compartment (membrane reservoir), where  a 
new synaptic vesicle can bud off again. 
   Most  neurotransmitters  are  amines,  amino  acids,  or  small  peptides  (neuropeptides).  
Several  peptides  that  act  as  neurotransmitters  are  used  elsewhere  in  the  body,and  are 
important in regulating feelings and drives, such as pain, pleasure, hunger, thirst, and sex. 
   The  release  of  neurotransmitter  by  the  presynaptic  component  can  cause  either 
excitation or inhibition at the postsynaptic membrane.

 

In excitatoty synapses, the release 

of  neurotransmitters  such  as  acetyicholine,  glutarnine,  or  serotonin  opens  calcium 
channels,  prompting    depolarization.  This  leads  to  initiation  of  an  action  potential  and 
generation  of  a  nerve  impulse.  In  an  inhibitary  synapses,  release  of  neurotransrnitters 
such  as  gama-aminobutyric  acid  (GABA)  or  glycine,  opens  anion  channels,  causing 
hyperpolarization at  the postsynaptic membrane, making it even more negative, In these 
synapses, the generation of an action potential then becomes more difficult.  
 
    Parkinson’s  disease  is a  slowly  progressive neurologic disorder  caused  by  the loss  of 
dopamine -secreting cells in the substantia nigra and basal ganglia of the brain. Dopamine 
is  a  neurotransmitter  responsible  for  synaptic  transmission  in  the  nerve  pathways 
coordinating smooth and focused activity of skeletal muscles. Loss of dopamine secreting 
cells is associated with a classic pattern of symptoms, including 
• Resting tremor in the limb. 
• Rigidity or Increased tone (stiffness) in all muscles 
• Slowness of movement and Inability to initiate movement (akinesla) 
• Loss of postural reflexes, which leads to poor balance and abnormal walking. 
• Slurred speech; slowness of thought; and small, cramped handwriting 
      L-Dopa is a precursor of dopamine that can cross the blood—brain barrier and is then 
converted to dopamine. it is often the primary agent used to treat Parklnsons disease. 
    Several  new  surgical  procedures  are  being  developed  and  are  still  in  experimental 
stages.  These  include  transplantation  of  dopamine-secreting  neurons  into  the  substantia 
nigra to replace lost neurons. 
   Alzheimer

s  disease  is  due  to  deficiency  of  acetylecholin  in  the  hippocampal  and 

cerebral cortex synapses. It is treated by choline esterase inhibitors. 
 
 
 
 


background image

 

 

GLIAL CELLS 

   They  are  non-neural  cells,  about  ten  times  more  in  number  than  neurons.  They  are 
found around  neurons and their processes. Their main function is support. There are four 
types of glial cells: 
1-  Astrocyte:  large,  star  shaped  cells,  with  multiple  radiating  processes.  They  have  an 
oval  or  slightly  irregular  nucleus,  with  dispersed  chromatin.  Their  cytoplasm  have 
bundles  of  intermediate  filaments,  made  of  glial  fibrillary  acid  protein(GFAP),  to 
maintain their structure . There are two types of astorcytes:  
 a-  Fibrous  astrocyte:  found  in  the  white  matter,  has  few,  long  processes,  and  rich  in 
GFAP.   
b-  Protoplasmic  astrocytes:  found  in  the  grey  matter,  with  many  short,  branched 
processes, and few GFAP. Cytoplasmic processes need a special stain to be demonstrated 
histologically.                                                                                                   
   Functions of astrocyte
●- Support. 
●- Control of ionic and chemical environment of the neuron. 
●-  Form  a  scar  tissue  after  CNS  damage.  The  term  gliosis  or  astrogliosis  refers  to  the 
proliferative astrocyte response, where astrocyte shows abundant intermediate filaments. 
●- Their processes form the limiting glia which separates CNS from CSF. 
●- Have a different receptors for several stimuli to regulate the CNS functions. They can 
also  secrete  metabolic  substances  and  neuroacive  molecules,  such  as  vasoactive 
endothelins,  opioid  precursors  called  enkephalins,  and  the  potentially  neurotrophic 
somatostatin 
●- They can transfer informations from one point to another for distant site through gap 
junctions 

between 

adjacent 

astrocytes, 

for 

example, 

the 

interaction 

with 

oligodendrocytes, to influence the process of myelination. 
●-  provide  coverings  for  bare  areas  of  myelinated  axons  as  the  node  of  Ranvier  and 
synapses. 
●- Participation in the blood-brain-barrier(B.B.B.): the astrocytes develop proceses with 
an  expanded  end  feet  that  are  linked  to  the  endothelial  cells  by  juctional  complexes, 
forming  a  continuous  barrier  enveloping  these  endothelial  cells.  Endothelial  cells  are 
linked together by an occluding junctions providing a continuous barrier. The cytoplasm 
of  endothelial  cells  is  non-  fenestrated,  and  the  cytoplasm  has  few  pinocytotic 
vesicles.This barrier prevents the passage of toxic and harmfull substances from blood to 
brain.  
 
 
 
 
 


background image

 

 

   

 

 
2- Oligodendrocyte: in routine section, only the nucleus is seen, as small, rounded, with 
densely  stained  chromatin.  Special  stain  is  needed  to  demonstrate  their  cytoplasmic 
processes, which are few, and small. 
 
Functions of oligodendrocyte:  
●- Myelination of axons in the C.N.S., where single cell can myelinate several axons. 
Oligodendrocyte give off several cytoplasmic processes that wrap around adjacent axons.    
Myelin of the CNS has fewer Schmidt-Lanterman clefts, and there is no external lamina, 
so the myelin of adjacent axons may come in contact. Areas of node of Ranvier in CNS 
are larger than those of the PNS. 
 

                                 

 


background image

 

 

10 

3-  Microglia:  In  routine  stain  only  the  nucleus  is  seen  as  a  dense,  rod  –like  structure. 
Special  stain  is  needed  to  demonstrate  the  cytoplasmic  processes,  where  they  appear  as 
fine, irregular, ramifying processes. 
Functions of microglia:  
●- Act as a macropgage, as part of the mononuclear phagocytic system. There is a clear 
evidence that microglia are derived postnataly from blood monocytes 
●- Repair of C.N.S. 
●-  act  as  part  of  the  immune  system  in  C.N.S.,  by  secreting  a  number  of 
immunoregulatory substances and dispose unwanted cellular debries. 
 

                                  

 

 

3-  Epindymal cells: epithelial like cellscuboidal or low columnar, with an oval basal 

nucleus  of  dense  chromatin.  They  have  an  apical  micro  villi, with  cilia.  These  cells  
are  bound  together  by  desmosomal  junctions,  forming  the  blood-CSF  barrier,  to 
protect CSF from foreign materials in the blood. Epindymal cells line the cavities of 
brain and central canal of spinal cord. 
 

                             

 


background image

 

 

11 

PERIPHERAL NERVOUS SYSTEM 

 

  Consists of nerve fibers , ganglia, and nerve endings. 
 

NERVE 

 

    Is  a  bundle  of  nerve  fibers    surrounded  by  a    series  of  connective  tissue  sheaths.  It 
appears 

white, 

glistening, 

homogenous,  because  of 

its 

 

myelin 

sheath.                         

Each nerve fiber consists of : 
Axon. 
Special sheath of myelin produced by Schwann cell. 
Fibro collagenous tissue produced by fibroblasts. 
Blood vessels. 
   Each nerve has three types of support tissue:  
1-  Epineurium: an external fibrous coat of dense C.T. , with adipose tissue, and  blood 

vessels. It fills the spaces between bundles of nerve fibers. 

2-  Perineurium: consists of 7-8 concentric layers of epithelial like flattened cells, joined 

by  tight  junctions,  with  collagen  layers  in  between  these  cells.  This  makes  the 
peirneurium  act  as  a  barrier  to  protect  the  bundles  of  nerve  fibers;  the  blood-nerve 
barrier.
  Perineural  cells  posess  receptors,  enzymes,  and  transporters  for  active 
transport  of  substances  across  perineurium.  Their  cytoplasm  has  actin  filaments,  so 
they have a contractile ability. 

3-  Endoneurium:  consists  of  longitudinally  oriented  reticular  fibers,  extracellular 

matrix,  with  few  fibroblasts  and  mast  cells.  It  surrounds  the  individual  axon  and  its 
myelin sheath with capillary blood vessels. It is produced by Schwan cell. 
 

   

 


background image

 

 

12 

 
Types of nerve fibers: 
І- Myelinated nerve fiber:  
   
Most axons are covered by a single or multiple folds of  sheath cells. In the P.N.S., this 
cell is Schwann cell, while in the C.N.S., it is the oligodendrocyte. This sheath is called 
myelin. It increases the speed of conduction. 
   Schwann  cell  has  a  well  defined  external  lamina  which  separates  the  cell  from 
endoneurium.  Each  Schwann  cell  produce  myelin  for  one  axon.  It  also  support  non-
myelinated nerve fibers which burry themselves into Schwann cell cytoplasm.  
   Myelin consists of many layers of the cell membrane of Schwann cell, which is rich in 
lipid. Myelination begins with the invagination of a single axon into Schwann cell, which 
brings  its  outer  cell  membrane  into  close  apposition  and  seals  them  together,  to  form  a 
sheet  of  internal  membrane;  the  inner  mesaxon,  which  represents  the  narrow 
intercellular space of the innermost rigs. In E.M examination these fused laminae appear 
opaque  and  called  major  dense  lines.  These  concentric  dense  lines  alternate  with  a 
slightly less dense intraperiod lines which are formed by fusion of the outer membrane 
leaflets.  The  apposition  of  plasma  membrane  of  the  last  layer  as  it  is  closes  the  ring 
produce the outer mesxon, the narrow intercellular space adjacent to the external lamina. 
Myelination continues by wraping of  mesaxon around the axon, while the cytoplasm of 
Schwann  cell  is  excluded  from  most  of  the  space  between  the  membrane  layers,  but  it 
will remain in the myelin sheath at four sites to maintain the cell membrane. These sites 
are: 

a-  Inner collar: between the axon and myelin. 
b-  Outer collar: adjacent to the cell body on the outer aspect of the myelin. 
c-  Schmidt-Lanterman cleft: lies in between the lamellae of Schwann cell at the 

internodal  area.  The  cytoplasm  of  the  clefts  contains  lysosomse,mitochondria, 
and microtubules.  Larger axons have more clefts. 

d-  Paranodal  area  (perinodal  area  ):  lies  at  each  end  of  the  myelin  segment 

adjacent to the node of Ranvier.  

   The thickness of  myelin sheath depends on the number of lamellae wrapped around the 
axon.  The  myelin  sheath  is  interrupted  through  out  its  length  by  the  node  of  Ranvier
which  represents  a  space  between  adjacent  Schwann  cells  that  has  no  myelin  and  the 
axon  is  covered  only  by  the  interdigitations  of  cyotplasmic  processes  of  Schwann  cell. 
The  distance  between  two  nodes  is  called  internode,  which  is  about  1-2mm  in  length, 
and  represents  one  Schwann  cell.  Myelin  can  be  stained  by  substance  that  have  an 
affinity for lipid and protein components of the myelin such as Osmium tetraoxide. 
   
Axon hillock and collateral branches are not myelinated . 
Demyelinating  diseases  affects  Schwan  cell  causing  damage  to  the  myelin  sheath,  and 
cause a decrease or lose of the conductivity of nerve impulse along nerve fiber. 


background image

 

 

13 

Multiple  seclerosis  is  a  disease  affecting  myelin  sheath  of  CNS,  while  Guillain-Barre 
syndrome 
affects the myelin sheath of PNS. 
 

 

 

 

                            

 

 
ІІ- Unmyelinated nerve fiber: 
 
   Found in both C.N.S. and P.N.S. They  are found embedded or enveloped  within the 
cytoplasm  of  Schwann  cell.  They  have  no  node  of  Ranvier.  In  C.N.S.  they  have  no 
sheath, and run freely among other processes. 
 
 
 
      


background image

 

 

14 

GANGLIA 

 

   Ovoid structure consists of neuronal cells, supportive cells, Schwann cells, and satellite 
cells. These cells are supported by fibro-collagenous tissue. 
   There are two types of ganglia:  
1-  Sensory ganglia: They receive afferent impulses, then transmit them to the C.N.S. if 

they are associated with cranial nerves, they are called craniaganglia, or with dossal 
root of spinal cord, where they are called spinal ganglia. Ganglia is surrounded  by a 
layer  of  connective  tissue  rich  in  adipose  tissue,  and  blood  vessels.  This  layer  is 
continuous with the epineurium of the dorsal root nerve. The type of neuron present is 
pseudounipolar neuron. This neuron is large, round, with central, vesicular nucleus, 
and  prominent  nucleolus.  The  cytoplasm  is  filled  with  Nissll  bodies.  These  neurons 
are  clumped  together  more  at  the  periphery  of  the  ganglion.  Each  neuron  is 
surrounded by satellite cells, which have spherical nuclei, of neuro-ectodermal origin. 
These satellite cells form a well developed inner capsule around the neuron. Satellite 
cells help to maintain a controlled microenviroment around  neural cells, providing an 
electrical  isolation  and  pathway  for  metabolic  exchange.  Another  outer  capsule  of 
fibroblasts  and  connective  tissue  surrounds  the  inner  capsule.  In  between  ganglionic 
cells, run the myelinated axons , which are seen more at the center of the ganglia. 

2-  Autonomic  ganglia:  Bulbous  dilatations  in  the  autonomic  nerves.  Sometimes,  they 

are found within the walls of some organs, especially the  digestive wall, where they 
are called intramural ganglia. The type of neuron is multipolar neuron, which has an 
irregular  shape,  small  size,  and  an  eccentric  nucleus.  These  cells  are  dispersed 
uniformly in the ganglia. The satellite cells are few in number, and the type of axon is 
usually unmyelinated. 

 

                 

Sensory ganglia                                                   Autonomic ganglia 


background image

 

 

15 

CENTRAL NERVOUS SYSTEM 

 

      It consists of brain, spinal cord, and glial cells. These organs are relatively soft, gel-
like,  because  they  have  no  connective  tissue,  so,  they  are  protected  by  the  skull,  and 
vertebral  column.  They  are  also  covered  by  a  membranes  of  connective  tissue  called 
meninges. These meninges are arranged from outside as:  
1-Dura  mater:  composed  of  dense  connective  tissue,  continuous  with  the         
periosteum  of the skull, while it is separated from the periosteum of the vertebral column 
by the epidural space, which contains veins, loose connective tissue, and adipose tissue.            
Dura  mater  is  separated  from  the  next  layer;  the  arachnoid,  by  a  thin  sub  dural  space. 
Both surfaces of dura are covered by simple seq. epith. of mesenchymal origin. 
Sheats-like  extensions  from  the  inner  surface  of  dura  penetrates  parts  of  brain  giving 
support  and carry arachnoid to deeper parts of brain. 
2- Arachnoid mater: consists of connective tissue devoid of blood vessels. It is found as 
two layers; one is in contact with the dura; the roof layer, while the other is a system of 
trabeculae extends to the pia mater. The cavities between these trabeculae represents the 
sub  arachnoid  space.  This  space  is  filled  with  the  cerebrospinal  fluid(C.S.F.).  Both 
surfaces of arachnoid are covered by simple seq. epith. 
    Arachnoid, in some areas perforates the dura, forming the arachnoid villi. These villi 
are covered by endothelial cells and terminates in the venous sinuses of the dura. These 
villi reabsorbe C.S.F. into the blood of venous sinuses. 
3-  Pia mater: composed of loose connective tissue, rich in blood vesels. It is separated 

from  the  neural  element  by  a  layer  of  neuroglial  processes  of  astrocytes,  called 
limiting  glia.  This  membrane  separates  C.N.S.  from  C.S.F.  Pia  mater  is  covered  by 
simple seq. epith. , and it follows all the irregularities of the C.N.S. 
 

            

 


background image

 

 

16 

   Choroid plexus: is an invagination of pia mater into the ventricles of brain. It consists 
of  vascular  stroma  of    loose  connective  tissue  rich  in  dilated  fenestrated  capillaries, 
covered  by  cuboidal  or  law  columnar  epith.  cells.  These  epith.  cells  rest  on  a  basement 
membrane  linked  by  junctional  complexes,  have  an  apical  microvilli,  and  have  the 
characteristics  of  ion  transport.  Choroid  plexus  secrets  C.S.F.  which  runs  in  the  brain 
ventricles,  central  canal  of  spinal  cord,  sub  arachnoid  space,  and  perivascular  spaces. 
C.S.F. will be reabsorbed by the arachnoid villi into the venou system.  
   C.S.F.  is  clear,  low  density,  with  low  protein  content.  It  contains  few  desequamated 
cells, and about 2-5 lymphocytes/ml. C.S.F. is important in the metabolism of C.N.S., and 
for its protection.  
   A decrease in the absorption of C.S.F. or any blockage in its flow in the ventricles will 
cause  hydrocephalus,  which  will  increase  the  intra  cranial  pressure.  Congenital 
hydrocephalus  cause  impairment  in  brain  development  and  muscle  weakness,  while  in 
adults it will cause neural damage to brain.  
 

  

 

 

BRAIN 

   It consists of two parts:  
І- Cerebrum: when sectioned, it shows two different regions; the superficial one appears 
grey and called grey matter, and the inner or deep one which appears white and called 
white matter. 

1-  Grey matter: forms the cerebral cortex. It contains neural cell bodies, dendrites, and 

the initial portion of axons, and glial  cells. It consists of six layers which are poorly 
defined from each other. The most prominent neuron is the pyramidal cell. It has a 
triangular  shape, the  dendrites  are  oriented  at  the  periphery,  while  axon  arise  from 
the base of the cell body, and is directed towards the medulla. 


background image

 

 

17 

 The  large  pyramidal  cells  of  the  motor  cortex  ,  occasionally  referred  to  as  Betz 
cells,  represent    upper  motor  neurons,  which  are  efferent  neurons  situated  entirely 
within  the  CNS  that  control  voluntary  movements  and  skeletal  muscle  tone.  Their 
efferent impulses pass down descending supraspinal pathways to reach lower motor 
neurons situated in the anterior horns of the spinal cord. The efferent impulses from 
lower motor neurons then elicit the contraction of skeletal muscle fibers. 
 

   2-  White  matter:  The  main  component  is  the  myelinated  nerve  fibers  ,  and 
oligodendrocytes. It has no neuronal cell bodies. 

 

 

 

ІІ- Cerebellum: like cerebrum, it consists of an external grey matter, and an inner white 
matter; the medulla. 
 
1-  Grey matter: consists of three layers:  

a-  Molecular layer: it is the superficial layer, contains scattered stellate cells, whose 

unmyelinated axons run in a horizontal direction. Deeeper in this layer, basket cells 
and their collaterals are found. This layer contains also the axons of granule cells, 
and the dendrites of Purkinje cells. 

b-  Purkinje cell layer: consists of one row of flask shaped cell body. It gives off one 

or two thick dendrites, which extend into the molecular layer, and branch more like 
a fan. Their axons are directed towards the granular layer, then to the medulla. 


background image

 

 

18 

c-  Granular layer: consists of smallest cells in the body; the granule cells. They have 

darkly stained nuclei, and very little amount of cytoplasm. This layer also contains 
large satellite cells or Golgi type ІІ cells, which have vesicular nucleus, and more 
cytoplasm. In between granule cells, there is a small irregular clear space, where the 
cells  are  absent,  and  only  synaptic  complexes  are  found.  These  spaces  are  called 
glomeruli.  

2-  White matter: consists of myelinated nerve fibers.    

 
  

   

  

 

 

SPINAL CORD 

 

   In cross section, two regions are recognized; an outer white matter, and an inner grey 
matter, with a central opening called central canal.  
1-  Grey  matter:  it  has  an  H-  shape,  where  the  horizontal  bar  represents  the  grey 

commissure. It is divided into an anterior and posterior commissures in relation to the 
central  canal.  The  arms  of  the  H  represent  the  posterior  horns,  while  the  legs 
represent the anterior horns. 

   Anterior  horn(ventral  horn)  is  wider  and  shorter  than  the  posterior  (dorsal)  horn.  It 
contains large motor neurons, whose axons form the ventral roots. Posterior horn contains 
large  and  small  neurons.  It  receives  sensory  fibers  from  neurons  in  the  spinal 
ganglia(dorsal roots).  
   On  the  dorsal  surface  of  the  spinal  cord,  there  is  a  longitudinal  groove  in  the  middle 
called  the  dorsal  median  sulcus.  From  this  sulcus,  a  neuroglial  membrane  extends 
towards the central canal called  dorsal median septum, which divides the white matter 
into  two  halves.  Each  half  is  divided  by  the  dorso-intermediate  septum  into 
dorsomedial column, and dorsolateral column. 


background image

 

 

19 

   On the ventral surface of spinal cord, white matter is divided into two halves by a deep 
groove; the ventral(anterior) median fissure, where pia mater runs in this groove. 
   Central canal is lined by epindymal cells, which are low columnar, ciliated cells. 
2-  White matter: consists mainly of myelinated neve fibers. 

 
      
 

 

 

REPAIR OF NERVOUS SYSTEM

 

 

 
 

  Neurones do not divide, so, when they are injured, they will not be repaired. Processes 
could be repaired only when their perikarion is intact. After an injury to a nerve, the cell 
body will show certain changes known as chromaotolysis, which begin after 1-2 days of 
injury  and  reaches  its  peak  at  two  weeks.The  nucleus  become  eccentric,  dissolution  of 
Nissll bodies, accumulation of nurofillaments, and swelling of the perikarion. The distal 
part  of  the  injured  nerve  will  degenerate  by  Schwan  cell  lysosome  and  macrophages.  
Macrophage will secrete interleukin-1 which stimulate Schwan cell to secrete substances 
that promote nerve growth. In the proximal part, Schwan cell will proliferate and form a 
longitudinal  solid  column  which  act  as  a  guide  for  the  sprouting  axon,  which  will  be 
directed towards the column. The axon will grow and branch, forming several filaments, 
until it reach the target organ. 
   If  the  distance  between  proximal  and  distal  parts  of  the  injured  nerve  is  large  or  the 
limb  is  amputated,  the  newly  grown  nerve  will  form  a  swelling  known  as  neuroma
which may cause continuous pain (phantom pain). 
Neural plasticity: 
   
After an injury, a new synapses might be formed to replace the lost ones, giving rise to 
a  new  communications  with  functional  recovery.  This  process  is  controlled  by  many 
factors,  known  as  neurotrophins,  which  are  produced  by  neurons,  glial  cells,  Schwan 
cells, and target cells. 


background image

 

 

20 

   Recent  studies showed  that  neural stem  cells  in  some  regions  of  mammals  brain  and 
spinal  cord  might  regenerate  neurons,  astrocytes,  and  oligodendrocytes,  or  even    some 
cells  that  not  related  to  nevous  tissue.  Retinal  stem  cells  could  produce  retinal  neural 
cells, photoreceptors, and neuroglial cells. 
 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


background image

 

 

21 

SOMATIC AND VISCERAL RECEPTOR SYSTEM 

 

   It consists of free and encapsulated nerve endings, or specialized non- nural cells.  
І- Touch and pressure(mechano receptors): include:  
  1-  Encapsulated  type:  such  as  capsule  of  Ruffini,  Merkel,  Krause,  and  Pacinian 
corpuscle.
  They  are  covered  by  connective  tissue  capsule.  They  present  more  in  the 
dermis  of  digits,  mesentery,  and  peritoneum.  Pacinian  corpuscle  is  composed  of  20-70 
layers of flatened  fibroblasts, alternating with thin collagen fibers.  
   2-  Free:  found  around  most  of  the  length  of  hair  follicle  as  a  longitudinal  or 
circumferential arrays of free unmyelinated fibers. 
ІІ- Warmth, cold, and pain receptors: usually present as free nerve endings, branch in 
the dermis, and penetrate  the  basement  membrane, and  extend  into  the  cell layer  of  the 
epidermis. 
ІІІ- Proprioceptive system: include:  
   1-Encapsulated:    as  muscle  spindle.  It  consists  of  connective  tissue  capsule 
surrounding  a  fluid-  filled  space  that  contains  few,  long,  and  thick    muscle  fibers,  with 
some  short,  thinner  fibers(intrafusal  fibers).  Several  nerve  endings  penetrate  muscle 
spindle to detect any changes in the length of muscle fibers. 
3-  Free:  as  Glgi  tendon  organ.  It  is  a  sensory  nerve  at  the  myotendinous  junction,  to 

detect tension differences in the tendon. 

 
 

 

 

 

   

      

Pacinian corpuscle                                         Motor end plate                                      Muscle spindle 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 14 عضواً و 227 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل