Únikové reflexy: rýchle nervové reakcie u živočíchov a ľudí

Únikové reflexy sú rýchle, stereotypné nervové reakcie, ktoré mnohým živočíchom umožňujú okamžite sa vyhnúť nebezpečenstvu. Fungujú na základe špecializovaných nervových obvodov alebo štruktúr, ktoré často obchádzajú pomalšie, „vedomé“ časti nervového systému, čím významne skracujú čas odozvy.

Príklady:

• Raky: zmyslové chĺpky chvostového vejára rakov sú spojené s reflexným oblúkom. Obrovské senzorické a motorické nervy sú spojené elektrickými synapsami. Tým sa švihne chvostom a rak vystrelí preč od podnetu. Neuróny obchádzajú hlavný nervový systém, ktorý riadi lokomóciu, a tak skracujú reakčný čas. Bočné obrovské spojenie s motorickými obrovskými neurónmi rýchleho ohýbača bolo prvým známym príkladom elektrickej synapsy. Tento mechanizmus (nazývaný často „tail-flip“ alebo chvostový švih) umožňuje raku vykonať veľmi rýchly únikový pohyb. Elektrické synapsie (gap junctions) prenášajú signál rýchlejšie než chemické synapsie, čo je výhodné pri bezprostrednom ohrození. Raky tak dokážu reagovať na dotyk alebo prudký prúd vody v milisekundovom čase.
• Chobotnica: Obrovský axón chobotnice je veľmi veľký (až 1 mm v priemere; zvyčajne okolo 0,5 mm) axón, ktorý ovláda časť systému pohonu vodným prúdom u chobotníc. Prvýkrát ho opísal L. W. Williams v roku 1909, ale na tento objav sa zabudlo, až kým anglický zoológ J. Z. Young v 30. rokoch 20. storočia nepreukázal funkciu axónu. Chobotnice používajú tento systém na vykonávanie krátkych, ale veľmi rýchlych pohybov vo vode. Veľký priemer axónu znižuje vnútorný odpor a tým zvyšuje rýchlosť vedenia nervového impulzu. Tento jednoduchý fyziologický princíp je príkladom, ako sa evolúcia prispôsobila potrebe rýchlej hydrodynamickej reakcie — napríklad prudkého výstrelu vody z ropušnice (sifónu) pri úteku pred predátormi.
• Väčšina rýb má špeciálny systém reakcie známy ako "C-start". Vykonávajú ho Mauthnerove bunky. Ide o pár veľkých neurónov (jeden pre každú polovicu tela) v rhombomere 4 zadného mozgu rýb a obojživelníkov. Tieto bunky sú pozoruhodné aj tým, že nezvyčajne využívajú chemické aj elektrické synapsie. Pri náhlej hrozbe Mauthnerove bunky rýchlo aktivujú svaly na jednej strane tela, čo spôsobí typické zakrivenie tela do tvaru písmena „C“ a následný prudký odraz od miesta nebezpečenstva. Tento manéver umožňuje rýchly zmenu smeru a vysokú akceleráciu. C-start sa študuje aj ako model pre pochopenie senzoricko-motorickej integrácie a rozhodovania v neurálnych obvodoch.
• Ľudia: Máme únikové reflexy (nielen reflexnéoblúky). Máme reflex úklonu hlavy a rýchle stiahnutie ruky, ak sa dotkneme bolestivého predmetu. Tieto reflexy sú podvedomé: vedomý mozog o nich vie až neskôr. U ľudí patria medzi únikovú reakciu napríklad:
  • stiahnutie ruky pri dotyku niečoho horúceho alebo ostrého (nociceptívny/bolestivý reflex),
  • startle reflex (prekvapivá odpoveď na hlasný zvuk alebo náhly pohyb),
  • vestibulookulárny reflex, ktorý stabilizuje pohľad pri prudkom pohybe hlavy a tým pomáha rýchlo orientovať zrak pri vyhýbaní sa prekážkam).
  Tieto reflexy sú rýchle preto, že často zahŕňajú krátke obvody v mieche alebo mozgovom kmeni a minimálnu premyslenú spracovateľskú činnosť v mozgu. Počiatočná reakcia je automatická; neskôr môže k nej pridať vedomé upravenie pohybu kortikálny mozog.

Únikové reflexy majú vysokú hodnotu prežitia: skracujú čas reakcie, zvyšujú šance na uniknutie pred predátormi a minimalizujú poškodenie pri náhlych nebezpečných situáciách. Štúdium týchto reflexov poskytuje dôležité poznatky o fungovaní nervového systému, o rôznych typoch synaptickej komunikácie (chemickej aj elektrickej) a o tom, ako jednoduché obvody dokážu vyriešiť zložité úlohy rýchlej koordinácie pohybu.

Okrem ekologického významu majú únikové reflexy aj praktické implikácie v biomedicíne (napríklad pri vývoji protetík alebo pri rehabilitácii po poškodení nervového systému) a sú modelom pre navrhovanie rýchlych riadiacich algoritmov v robotike.