Nevroner i hjernen - strukturen, klassifiseringen og veiene

På de uutslettbare mulighetene til hjernen vår er skrevet litteraturbilder. Han er i stand til å behandle en stor mengde informasjon som selv moderne datamaskiner ikke kan gjøre. Videre fungerer hjernen under normale forhold uten avbrudd i 70-80 år eller mer. Og hvert år blir varigheten av livet, og dermed en persons liv, økende.

Effektivt arbeid på dette viktigste og på mange måter mystiske orgel er hovedsakelig gitt av to typer celler: neuroner og glial. Det er nevroner som er ansvarlige for å motta og behandle informasjon, minne, oppmerksomhet, tenkning, fantasi og kreativitet.

Neuron og dens struktur

Du kan ofte høre at en persons mentale evner garanterer tilstedeværelsen av grå materiale. Hva er dette stoffet og hvorfor er det grått? Denne fargen har hjernebarken, som består av mikroskopiske celler. Dette er nevroner eller nerveceller som sikrer at hjernen fungerer og kontrollerer hele menneskekroppen.

Hvordan er nervecellen

En nevron, som alle levende celler, består av en kjerne og en cellulær kropp, som kalles soma. Selve cellenes størrelse er mikroskopisk - fra 3 til 100 mikron. Dette forhindrer imidlertid ikke at nevronen er et reelt lager for ulike opplysninger. Hver nervecelle inneholder et komplett sett med gener - instruksjoner for produksjon av proteiner. Noen av proteinene er involvert i overføring av informasjon, andre skaper et beskyttende skall rundt cellen selv, andre er involvert i minneprosesser, fjerde gir endring av humør, etc.

Selv en liten feil i ett av programmene for produksjon av noe protein kan føre til alvorlige konsekvenser, sykdom, psykisk lidelse, demens, etc.

Hver nevron er omgitt av en beskyttende skjede av glialceller, de fyller bokstavelig talt hele intercellulært rom og utgjør 40% av hjernens substans. En glia eller en samling glialceller utfører svært viktige funksjoner: det beskytter nevroner mot ugunstige ytre påvirkninger, gir næringsstoffer til nerveceller og fjerner deres metabolske produkter.

Glialceller beskytter helsen og integriteten til nevroner, derfor tillater de ikke at mange utenlandske kjemiske stoffer kommer inn i nervecellene. Inkludert medikamenter. Derfor er effektiviteten til ulike legemidler som er utformet for å styrke hjernens aktivitet, helt uforutsigbar, og de handler annerledes på hver person.

Dendriter og axoner

Til tross for neuronens kompleksitet, spiller det i seg selv ikke en betydelig rolle i hjernen. Vår nervøsitet, inkludert mental aktivitet, er resultatet av samspillet mellom mange nevroner som utveksler signaler. Mottak og overføring av disse signalene, mer presist, oppstår svake elektriske impulser ved hjelp av nervefibre.

Nevronen har flere korte (ca. 1 mm) forgrenede nervefibre - dendriter, så navngitt på grunn av deres likhet med treet. Dendriterer er ansvarlige for å motta signaler fra andre nerveceller. Og som signalgiveren virker axon. Denne fiberen i nevronen er bare en, men den kan nå en lengde på opptil 1,5 meter. Koble til ved hjelp av axoner og dendritter, danner nerveceller hele neurale nettverk. Og jo mer komplekse systemet for sammenhenger, jo vanskeligere vår mentale aktivitet.

Neuron arbeid

Grunnlaget for den mest komplekse aktiviteten til nervesystemet er utveksling av svake elektriske impulser mellom nevroner. Men problemet er at i utgangspunktet er aksonen til en nervecelle og dendritene til den andre ikke forbundet, mellom dem er det et mellomrom fylt med intercellulær substans. Dette er den såkalte synaptiske kløften, og kan ikke overvinne signalet. Tenk deg at to personer strekker armene sine til hverandre og ikke helt strekker seg ut.

Dette problemet er bare løst av en neuron. Under påvirkning av en svak elektrisk strøm, oppstår en elektrokjemisk reaksjon og et proteinmolekyl - neurotransmitter - dannes. Dette molekylet og overlapper det synaptiske gapet, blir en slags bro for signalet. Neurotransmittere utfører en annen funksjon - de kobler nevroner, og oftere signalet beveger seg langs denne nervekretsen, jo sterkere denne forbindelsen. Tenk deg et ford over elven. Passerer gjennom det, kaster en person en stein i vannet, og deretter gjør hver neste reisende det samme. Resultatet er en solid og pålitelig overgang.

En slik forbindelse mellom nevroner kalles synaps, og det spiller en viktig rolle i hjernens aktivitet. Det antas at selv vårt minne er resultatet av synapses arbeid. Disse forbindelsene gir større hastighet på passasje av nerveimpulser - signalet langs nevronkretsen beveger seg med en hastighet på 360 km / t eller 100 m / s. Du kan beregne hvor mye tid et signal fra en finger som du ved et uhell prikket med en nål kommer inn i hjernen. Det er et gammelt mysterium: "Hva er det raskeste i verden?" Svar: "Tanke". Og det ble veldig tydelig lagt merke til.

Typer av neuroner

Neuroner er ikke bare i hjernen, der de interagerer, danner sentralnervesystemet. Neuroner ligger i alle organer i kroppen vår, i muskler og ledbånd på overflaten av huden. Spesielt mange av dem i reseptorene, det vil si sansene. Det omfattende nettverket av nerveceller som gjennomsyrer hele kroppen er et perifert nervesystem som utfører funksjoner som er viktig som den sentrale. Utvalget av nevroner er delt inn i tre hovedgrupper:

  • Affektorens nevroner mottar informasjon fra følelsesorganene og i form av impulser langs nervefibrene forsyner det til hjernen. Disse nervecellene har de lengste axonene, siden kroppen ligger i den tilhørende delen av hjernen. Det er en streng spesialisering, og lydsignaler går utelukkende til den hørbare delen av hjernen, lukter - til det lyktige, lyse - til det visuelle, etc.
  • Intermediate eller intercalary nevroner behandler informasjon mottatt fra påvirkningene. Etter at informasjonen er blitt evaluert, befinner mellomliggende neuroner kommandoen organer og muskler som befinner seg på kroppens periferi.
  • Efferent eller effektor-neuroner overfører denne kommandoen fra mellomproduktet i form av en nerveimpuls til organer, muskler, etc.

Det vanskeligste og minst forstått er arbeidet mellom mellomliggende nevroner. De er ikke bare ansvarlige for refleksreaksjoner, for eksempel, å trekke en hånd fra en varm stekepanne eller blinke med en blits av lys. Disse nervene gir slike komplekse mentale prosesser som tenkning, fantasi, kreativitet. Og hvordan blir den øyeblikkelige utvekslingen av nerveimpulser mellom neuroner til levende bilder, fantastiske tomter, strålende funn, eller bare refleksjoner på hardmåndag? Dette er hovedhemmeligheten i hjernen, som forskere ikke engang har kommet nær.

Det eneste som kunne finne ut at ulike typer mental aktivitet er knyttet til aktiviteten til forskjellige grupper av nevroner. Fremtidens drømmer, memorisering av et dikt, oppfatning av en elsket, tenkning på kjøp - alt dette reflekteres i hjernen som blinker av aktivitet av nerveceller i ulike punkter i hjernebarken.

Neuron Funksjoner

Gitt at nevroner sikrer funksjonen til alle kroppssystemer, må funksjonene til nerveceller være svært forskjellige. I tillegg er de fortsatt ikke fullt ut forstått. Blant de mange forskjellige klassifiseringene av disse funksjonene, vil vi velge en som er mest forståelig og nær problemene i psykologisk vitenskap.

Informasjonsoverføringsfunksjon

Dette er hovedfunksjonen til nevroner, med hvilke andre, men ikke mindre signifikante, er forbundet. Den samme funksjonen er den mest studerte. Alle eksterne signaler til organer kommer inn i hjernen, der de behandles. Og så, som følge av tilbakemelding, i form av kommandopulser, overføres de via efferente nervefibre tilbake til sensoriske organer, muskler, etc.

En slik konstant sirkulasjon av informasjon skjer ikke bare på nivået av det perifere nervesystemet, men også i hjernen. Forbindelser mellom nevroner som utveksler informasjon danner uvanlig komplekse nevrale nettverk. Tenk deg: det er minst 30 milliarder nevroner i hjernen, og hver av dem kan ha opptil 10 tusen tilkoblinger. I midten av 1900-tallet forsøkte cybernetikk å lage en elektronisk datamaskin som opererer på prinsippet om den menneskelige hjerne. Men de klarte ikke - prosessene som oppstod i sentralnervesystemet viste seg å være for kompliserte.

Opplev konserveringsfunksjonen

Neuroner er ansvarlige for det vi kaller minne. Nærmere bestemt, som nevofysiologer har funnet ut, er bevaring av spor av signaler som går gjennom nevrale kretser et særegent biprodukt av hjerneaktivitet. Hensikten med minnet er selve proteinmolekylene - nevrotransmittere, som oppstår som en koblingsbro mellom nerveceller. Derfor er det ingen spesiell del av hjernen som er ansvarlig for lagring av informasjon. Og hvis det som følge av skade eller sykdom oppstår ødeleggelsen av nevrale forbindelser, så kan personen delvis miste sitt minne.

Integrativ funksjon

Det er samspillet mellom ulike deler av hjernen. Øyeblikkelig "blinker" av overførte og mottatte signaler, hot spots i hjernebarken - dette er fødsel av bilder, følelser og tanker. Komplekse nevrale forbindelser som sammenblander de forskjellige delene av hjernebarken og trenger inn i den subkortiske sonen, er produktet av vår mentale aktivitet. Og jo flere slike sammenhenger oppstår, desto bedre er minnet og den mer produktive tenkningen. Det er faktisk jo mer vi tror, ​​jo smartere blir vi.

Proteinproduksjonsfunksjon

Aktiviteten til nerveceller er ikke begrenset til informasjonsprosesser. Neuroner er ekte proteinfabrikker. Disse er de samme neurotransmittere som ikke bare fungerer som en "bro" mellom nevroner, men spiller også en stor rolle for å regulere arbeidet i kroppen vår som helhet. For tiden er det ca. 80 arter av disse proteinforbindelsene som utfører forskjellige funksjoner:

  • Norepinefrin, noen ganger referert til som et raseri eller stresshormon. Det toner kroppen, forbedrer ytelsen, gjør hjertet til å slå raskere og forbereder kroppen for umiddelbar handling for å hindre fare.
  • Dopamin er den viktigste tonikken i kroppen vår. Han er involvert i revitalisering av alle systemer, inkludert under oppvåkning, under fysisk anstrengelse og skaper en positiv emosjonell holdning opp til eufori.
  • Serotonin er også et stoff av "godt humør", selv om det ikke påvirker fysisk aktivitet.
  • Glutamat er senderen nødvendig for at minnet skal fungere, uten at det er umulig å lagre informasjon på lang sikt.
  • Acetylcholin styrer prosessene søvn og oppvåkning, og er også nødvendig for å aktivere oppmerksomhet.

Neurotransmittere, eller rettere sitt nummer, påvirker kroppens helse. Og hvis det er noen problemer med produksjonen av disse proteinmolekylene, så kan alvorlige sykdommer utvikle seg. For eksempel er dopaminmangel en av årsakene til Parkinsons sykdom, og hvis dette stoffet produseres for mye, kan skizofreni utvikles. Hvis acetylkolin ikke er produsert nok, kan det oppstå en svært ubehagelig Alzheimers sykdom, som følger med demens.

Dannelsen av nevroner i hjernen begynner selv før fødselen til en person, og i løpet av hele modningsperioden oppstår den aktive dannelsen og komplikasjonen av nevrale forbindelser. I lang tid ble det antatt at det ikke kunne oppstå nye nerveceller hos en voksen, men prosessen med utryddelse er uunngåelig. Derfor er mental utvikling av personligheten bare mulig på grunn av komplikasjonen til nervøse forbindelser. Og så i alderdom er alle dømt til en nedgang i mentale evner.

Men nyere studier har avvist denne pessimistiske prognosen. Sveitsiske forskere har bevist at det er en hjernegruppe som er ansvarlig for fødsel av nye nevroner. Dette er hippocampus, det produserer opptil 1400 nye nerveceller daglig. Og alt du trenger å gjøre er å mer aktivt inkludere dem i hjernens arbeid, motta og forstå ny informasjon, og dermed skape nye nevrale forbindelser og komplisere det neurale nettverket.

Neuroner og nervevev

Neuroner og nervevev

Nervøs vev er det viktigste strukturelle elementet i nervesystemet. Strukturen i nervesystemet inkluderer høyt spesialiserte nerveceller - neuroner og neuroglia celler som utfører støtte, sekretoriske og beskyttende funksjoner.

Nevronen er den viktigste strukturelle og funksjonelle enheten i nervesystemet. Disse cellene er i stand til å motta, behandle, kode, overføre og lagre informasjon, etablere kontakter med andre celler. De unike egenskapene til nevronet er evnen til å generere bioelektriske utladninger (pulser) og overføre informasjon langs prosessene fra en celle til en annen ved hjelp av spesialiserte endinger - synapser.

Funksjonene til en neuron fremmes av syntesen i sin aksoplasma av overførende stoffer - nevrotransmittere: acetylkolin, katekolaminer, etc.

Antallet hjerneneuroner nærmer seg 10 11. Opptil 10 000 synapser kan eksistere på en enkelt neuron. Hvis disse elementene anses som celler for informasjonslagring, kan det konkluderes at nervesystemet kan lagre 10 19 enheter. informasjon, dvs. i stand til å imøtekomme nesten all kunnskap som akkumuleres av menneskeheten. Derfor er ideen om at menneskets hjerne i livet husker alt som skjer i kroppen og under kommunikasjonen med miljøet ganske rimelig. Men hjernen kan ikke hente fra minnet all informasjon som er lagret i den.

Visse typer av neurale organisasjoner er karakteristiske for ulike hjernestrukturer. Neuroner som regulerer en enkelt funksjon danner de såkalte gruppene, ensembler, kolonner, kjerner.

Neuroner varierer i struktur og funksjon.

Ifølge strukturen (avhengig av antall utvoksninger fra cellen, prosesser), er det unipolar (med en prosess), bipolar (med to prosesser) og multipolære (med mange prosesser) nevroner.

Ved funksjonelle egenskaper hos isolerte afferent (eller sentripetal) neuroner bærer eksitasjon fra reseptorer i CNS, og efferente, motor, motoriske neuroner (eller sentrifugal) overføring av eksitasjon i CNS til innerverte organ og innskutte, kontakt eller mellomliggende nevroner som forbinder den afferente og efferente nevroner.

Berørte neuroner tilhører unipolar, deres legemer ligger i spinal ganglia. Som strekker seg fra cellelegemet prosessen T-formen er delt i to grener, hvorav den ene er i det sentrale nervesystem og virker som en axon, og andre tilnærminger til reseptorer og er den lengste dendritt.

De fleste av de efferente og interkalare nevronene tilhører multipolar (figur 1). Multipolære interkalære nevroner ligger i store mengder i bakre horn i ryggmargen, så vel som i alle andre deler av CNS. De kan også være bipolare, for eksempel retinale neuroner med kort forgreningsdendrit og en lang axon. Motoneuronene er hovedsakelig plassert i de fremre hornene i ryggmargen.

Fig. 1. Strukturen til nervecellen:

1 - mikrotubuli; 2 - den lange prosessen av nervecellen (axon); 3 - endoplasmatisk retikulum; 4-kjernen; 5 - neuroplasma; 6 - dendriter; 7 - mitokondrier; 8 - nukleolus; 9 - myelinskjede; 10 - Avskjøring Ranvie; 11 - enden av axonen

gliacelle

Neuroglia, eller glia, er en samling av cellulære elementer i nervesvevet dannet av spesialiserte celler av forskjellige former.

Det ble oppdaget av R. Virkhov og navngitt av ham neuroglia, som betyr "nervøst lim". Neuroglia-celler fyller mellomrom mellom nevronene, og utgjør 40% av hjernevolumet. Glialceller er 3-4 ganger mindre enn nerveceller; Antallet av nevroner i mennesker i hjernen minsker med alder, og antall glialceller øker.

Det er etablert at nevoglia er relatert til stoffskiftet i nervesvevet. Noen celler i nevrologien utskiller stoffer som påvirker tilstanden av excitabilitet av nevroner. Det bemerkes at i forskjellige mentale tilstander endrer sekresjonen av disse cellene. Langsiktig sporprosesser i CNS er forbundet med nevrologiets funksjonelle tilstand.

Typer av glialceller

Av karakteren av strukturen til glialceller og deres plassering i CNS er det:

  • astrocytter (astroglia);
  • oligodendrocytter (oligodendroglia);
  • mikroglialceller (microglia);
  • Schwann-celler.

Glialceller utfører støttende og beskyttende funksjoner for nevroner. De er en del av blod-hjerne barriere strukturen. Astrocytter er de rikeste glialceller som fyller mellomromene mellom nevronene og de overliggende synapsene. De forhindrer at spredningen av nevrotransmittere diffunderer fra det synaptiske spaltet til CNS. I de cytoplasmatiske membranene av astrocytter finnes det reseptorer for nevrotransmittere, aktivering av disse kan forårsake svingninger i membranpotensialforskjeller og endringer i metabolisme av astrocytter.

Astrocyter tett omgir kapillærene i blodkarrene i hjernen, plassert mellom dem og nevronene. På denne bakgrunn antas astrocytter å spille en viktig rolle i metabolismen av nevroner, regulering av kapillærpermeabilitet for visse stoffer.

En av de viktigste funksjonene til astrocytter er deres evne til å absorbere et overskudd av K + ioner, som kan akkumulere i det intercellulære rommet under høy nevral aktivitet. I områder tettsittende astrocytter dannede kanaler med gap junctions gjennom hvilke astrocytter kan utveksles med forskjellige ioner av liten størrelse, og i særdeleshet, av K + -ioner Det øker absorpsjonen egenskapene til K + -ioner ukontrollert akkumuleringen av K + -ioner i det interneuron plass ville føre til en økning i eksitabiliteten av nerveceller. Astrocytter, som absorberer et overskudd av K + ioner fra interstitialvæsken, forhindrer således en økning i excitabiliteten til nevroner og dannelsen av foci av økt nevoral aktivitet. Utseendet av slike forandringer i den menneskelige hjerne kan være forbundet med det faktum at deres neuronene genererer en serie av nerveimpulser, som kalles spastisk utladninger.

Astrocytter er involvert i fjerning og destruksjon av nevrotransmittere som går inn i ekstrasynaptiske rom. Dermed forhindrer de akkumulering av nevrotransmittere i nevronromene, noe som kan føre til dysfunksjon av hjernen.

Neuroner og astrocytter separeres av intercellulære slots 15-20 mikrometer, kalt interstitial space. Mellomliggende områder opptar opptil 12-14% av hjernevolumet. En viktig egenskap av astrocytter er deres evne til å absorbere CO2 fra det ekstracellulære væsken i disse mellomrom, og derved opprettholde en stabil hjerne-pH.

Astrocytter er involvert i dannelsen av grensesnitt mellom nervesystemet og hjerneskipene, det nervøse vevet og membranene i hjernen i prosessen med vekst og utvikling av nervesvevet.

Oligodendrocytter er preget av tilstedeværelsen av et lite antall korte prosesser. En av hovedfunksjonene er dannelsen av myelinskeden av nervefibre i sentralnervesystemet. Disse cellene ligger også i nærheten av legemet av nevroner, men den funksjonelle betydningen av dette faktum er ukjent.

Mikrogialceller utgjør 5-20% av det totale antall glialceller og er spredt gjennom sentralnervesystemet. Det er fastslått at antigenene av overflaten er identiske med antigenene av blodmonocytter. Dette er en indikasjon på deres opprinnelse fra mesoderm, inntrengning inn i nervevevet under embryonal utvikling og etterfølgende transformasjon til morfologisk gjenkjennelige mikrogliale celler. I denne forbindelse anses det at den viktigste funksjonen til microglia er hjernebeskyttelse. Det har vist seg at når nervevev er skadet, øker antall fagocytiske celler i det på grunn av blodmakrofager og aktiveringen av mikrofagas fagocytiske egenskaper. De fjerner døde nevroner, glialceller og deres strukturelle elementer, fagocytiske fremmede partikler.

Schwann-celler danner myelinskjeden av perifere nervefibre utenfor CNS. Membranen til denne cellen blir gjentatte ganger viklet rundt nervefiberen, og tykkelsen av den resulterende myelinskede kan overskride diameteren av nervefiberen. Lengden på myelinerte områder av nervefiberen er 1-3 mm. I intervallene mellom dem (avskjæringen av Ranvier) forblir nervfibrene bare dekket av overflatemembranen, som har spenning.

En av de viktigste egenskapene til myelin er dens høye motstand mot elektrisk strøm. Det skyldes det høye innholdet av sphingomyelin og andre fosfolipider i myelin, som gir det nåværendeisolerende egenskaper. I områder av myelinbelagt nervefiber er prosessen med å generere nerveimpulser umulig. Nervepulser dannes kun på membran noder i Ranvier, som gir en høyere rate av nerveimpulser, men myelinerte nervefibre i forhold til unmyelinated.

Det er kjent at myelinstrukturen lett kan forstyrres av smittsom, iskemisk, traumatisk og giftig skade på nervesystemet. Samtidig utvikler prosessen med demyelinering av nervefibre. Spesielt ofte utvikler demyelinering i multippel sklerose. Som et resultat av demyelinisering av nerveledningshastigheten av impulser langs nervefibrene avtar hastigheten til levering av informasjon til hjernen fra reseptoren og fra neuroner til lederlegemene faller. Dette kan føre til nedsatt sensorisk følsomhet, nedsatt bevegelse, regulering av interne organers funksjon og andre alvorlige konsekvenser.

Struktur og funksjon av nevroner

Nevronen (nervecellen) er en strukturell og funksjonell enhet i sentralnervesystemet.

Anatomisk struktur og egenskaper til nervecellen sikre overholdelse av de viktigste funksjonene: implementering metabolisme, energigjenvinning, oppfatningen av forskjellige signaler og deres behandling, dannelsen av eller deltar i responsen til generering og overføring av nerveimpulser forening neuroner i nevrale kretser, som både kan gi enkle refleks reaksjoner, så og høyere integrerende hjernefunksjoner.

Neuroner består av kroppen av nervecellen og prosessene i axon og dendriter.

Fig. 2. Strukturen til nevronen

Kroppsnervencelle

Kroppen (perikaryon, soma) av nevronet og dens prosesser er dekket gjennom nevronmembranen. Membranen i cellelegemet skiller seg fra membranen til axon og dendrittene ved innholdet av forskjellige ionkanaler, reseptorer, tilstedeværelsen av synapser på den.

I nervesystemet er det nevroplasma og en kjerne avgrenset av membran, et grovt og glatt endoplasmatisk retikulum, Golgi-apparatet og mitokondriene. Kromosomene til nukleonens kjerne inneholder et sett med gener som koder for syntese av proteiner som er nødvendige for dannelsen av strukturen og gjennomføring av funksjonene i nervens kropp, dets prosesser og synapser. Disse er proteiner som utfører funksjonene til enzymer, bærere, ionkanaler, reseptorer, etc. Noen proteiner utfører funksjoner når de er i nevroplasma, mens andre er integrert i membraner av organeller, soma og neuron prosesser. Noen av dem, for eksempel enzymer som er nødvendige for syntesen av nevrotransmittere, blir transportert via aksonal transport til axonterminalen. I cellekroppen syntetiseres peptider som er nødvendige for den vitaliteten av aksoner og dendriter (for eksempel vekstfaktorer). Derfor, når en nerves kropp er skadet, blir dens prosesser degenerert og kollaps. Hvis legemet av nevronet er bevart og prosessen er skadet, opptrer den langsomme utvinning (regenerering) og restaurering av innerveringen av de denerverte musklene eller organene.

Nettstedet for proteinsyntese i legemet av nevroner er det grove endoplasmatiske retikulumet (tigroidgranulat eller Nissl-legemer) eller frie ribosomer. Deres innhold i nevroner er høyere enn i glial eller andre celler i kroppen. I det glatte endoplasmatiske retikulum og Golgi-apparatet får proteiner en indre romlig konformasjon, sorteres og sendes i transportstrømmer til strukturen til cellelegemet, dendriter eller axoner.

Tallrike mitokondrier av nerveceller som et resultat av oksidativ fosforylering, er ATP produsert, energi blir brukt til å opprettholde nervecellen av ionepumper og opprettholde asymmetri ionekonsentrasjon men begge sider av membranen. Følgelig er nevronen i konstant beredskap, ikke bare for å oppleve forskjellige signaler, men også å reagere på dem - genereringen av nerveimpulser og deres bruk for å kontrollere funksjonene til andre celler.

Molekylære reseptorer av cellemembranen, sensoriske reseptorer dannet av dendritter og sensoriske celler av epitelisk opprinnelse, deltar i mekanismer for oppfatning av neuroner av forskjellige signaler. Signaler fra andre nerveceller kan nå nevronet gjennom mange synapser dannet på dendritene eller på nevrongelen.

Nervecelle dendrites

Dendrittene til en neuron danner et dendritisk tre, forgreningsarten og størrelsen av disse er avhengig av antall synaptiske kontakter med andre nevroner (figur 3). På dendrittene til en nevron er det tusenvis av synapser dannet av axoner eller dendritter av andre nevroner.

Fig. 3. Synaptiske kontakter av interneyron. Pilene til venstre viser ankomsten av afferente signaler til dendritene og interneuronets kropp, til høyre, retningen for forplantning av effektsignaler fra interneuronet til andre neuroner.

Synapsene kan være heterogene både i funksjon (inhibitorisk, excitatorisk) og i den type nevrotransmitter som benyttes. Den dendritiske membranen involvert i dannelsen av synapser er deres postsynaptiske membran, som inneholder reseptorer (ligand-avhengige ionkanaler) til nevrotransmitteren som brukes i denne synaps.

Excitatoriske (glutamatergiske) synapser er hovedsakelig plassert på overflaten av dendrittene, hvor det er forhøyninger, eller utvoksninger (1-2 μm), kalt spines. Det er kanaler i ryggraden, hvor permeabiliteten avhenger av transmembranpotensialforskjellen. I cytoplasma i dendrittutløperne i de detekterte andre budbringere i intracellulær signalisering, så vel som ribosom-protein som syntetiseres i respons til mottakelse av synaptiske signaler. Den eksakte rollen til spines forblir ukjent, men det er åpenbart at de øker overflaten på dendritisk tre for å danne synaps. Spikes er også nevronstrukturer for å motta inngangssignaler og behandle dem. Dendrites og spines gir informasjon overføring fra periferien til neuron kroppen. Dendritmembranen i klippeområdet er polarisert på grunn av den asymmetriske fordeling av mineraljoner, driften av ionpumper og tilstedeværelsen av ionkanaler i den. Disse egenskapene ligger til grunn for overføring av informasjon langs membranen i form av lokale sirkulære strømninger (elektrotonisk) som forekommer mellom postsynaptiske membraner og områdene av dendritmembranen ved siden av dem.

Når de forplanter seg gjennom dendritmembranen, dempes de lokale strømmer, men de er tilstrekkelige til å overføre signaler til de dendritiske synaptiske innganger til nevronens kroppsmembran. De potensielle avhengige natrium- og kaliumkanalene er ennå ikke blitt identifisert i dendritmembranen. Hun har ikke spenning og evnen til å generere handlingspotensialer. Imidlertid er det kjent at handlingspotensialet som oppstår på membranen til den aksonale hagen kan spre seg langs den. Mekanismen for dette fenomenet er ukjent.

Det antas at dendriter og ryggrader er en del av nevrale strukturer involvert i minnemekanismer. Antallet spines er spesielt høyt i dendrittene til nevronene i hjernebarken, basalganglia og hjernebarken. Arealet av dendritisk treet og antall synapser faller i noen områder av hjernebarken hos eldre mennesker.

Axon neuron

En axon er en prosess med nervecelle ikke funnet i andre celler. I motsetning til dendriter, hvorav tallet er forskjellig for en nevron, er axonen den samme for alle nevroner. Lengden kan nå opptil 1,5 m. På det punktet hvor aksonen forlater nevronet, er det en fortykkelse - en aksonal hule, dekket av en plasmamembran, som snart er dekket med myelin. Siden av axonhøjen, avdekket av myelin, kalles det første segmentet. Axonene i nevronene, opp til sine endelige grener, er dekket av myelinskjeden, avbrutt av Ranviers avlytninger - mikroskopiske ikke-gelerte områder (ca. 1 mikron).

Gjennom axon (myelinerte og umyelinerte fibre) belagt dobbeltlag fosfolipidmembran med innebygd proteinmolekyler som utfører funksjonene til ionetransport, spenningsstyrte ionekanaler, og andre. Proteiner er jevnt fordelt i membran umyelinerte nervefibre, og membran myelinerte nervefibre er plassert hovedsakelig innenfor avskjæringsområdet Ranvier. Siden det ikke er noe grovt retikulum og ribosomer i aksoplasma, er det åpenbart at disse proteinene syntetiseres i nervens kropp og blir levert til aksonmembranen ved aksonal transport.

Egenskapene til membranen som dekker kroppen og axon av nevronen er forskjellige. Denne forskjellen gjelder primært permeabiliteten til membranen for mineraljoner og skyldes innholdet av forskjellige typer ionkanaler. Hvis innholdet råder ligand ionekanaler (inkludert post-synaptiske membraner), membranen axon, spesielt i nodene til Ranvier, er det en høy tetthet av spenningsavhengige natrium og kaliumkanaler i membranlegemet og dendrittene en neuron.

Den minste polarisasjonen (ca. 30 mV) har membranen til det første aksonsegmentet. I områder av aksonen som er fjernere fra cellelegemet, er størrelsen på transmembranpotensialet ca. 70 mV. Den lave verdien av polariseringen av membranen i det første segmentet av aksonet bestemmer at i dette området har nevronens membran størst spenning. Det er her og fordeles på membranen til en nevron kroppen via lokale sirkulære elektriske strømmer postsynaptiske potensialer som oppstår på membranen av cellelegemet og dendritter som følge av omdannelse ved synapser informasjonssignaler som mottas av neuron. Hvis disse strømmene forårsaker depolarisering av axonhøyfemembranen til et kritisk nivå (Etil), da vil nevronen svare på innkommende signaler fra andre nerveceller til det ved å generere sitt handlingspotensial (nerveimpuls). Den resulterende nerveimpulsen utføres videre langs axonen til andre nerve-, muskel- eller glandulære celler.

På membranen til det første aksonsegmentet er det ryggrader, der GABA-ergic bremssynapser dannes. Kvittering av signaler langs disse synapsene fra andre nevroner kan forhindre generering av nerveimpulser.

Klassifisering og typer av nevroner

Klassifiseringen av nevroner utføres både av morfologiske og funksjonelle egenskaper.

Ved antall prosesser, skilles multipolære, bipolare og pseudounipolære neuroner.

Av naturen av forbindelser med andre celler og funksjonen de utfører, skilles sensoriske, intercalering og motorneuroner. Sensoriske neuroner kalles også afferente nevroner, og deres prosesser er sentripetale. Neuroner som utfører funksjonen av signaloverføring mellom nerveceller kalles intercalated, eller associative. Neuroner, hvis axonsform synapserer på effektorceller (muskel, glandular), refereres til som motor eller efferent, deres axoner kalles sentrifugale.

Afferente (sensitive) neuroner oppfatter informasjon av sensoriske reseptorer, forvandler det til nerveimpulser og fører til nervesentrene i hjernen og ryggmargen. Kroppene til sensitive nervene ligger i rygg- og kranialganglier. Disse er pseudo-unipolare nevroner, hvor akson og dendrit avviker fra neuronens kropp sammen og separeres deretter. Dendritt å være på periferien av organer og vev som en del av sensorisk eller blandet nerve axon som en del av den dorsale delen av dorsalhornet i ryggmargen eller i kranienervene - til hjernen.

Innsatte eller assosiative neuroner utfører funksjonene ved behandling av innkommende informasjon og, spesielt, sikre lukking av refleksbuene. Kroppene til disse nevronene befinner seg i den grå saken i hjernen og ryggmargen.

Efferente nevroner utfører også funksjonen til å behandle innkommende informasjon og overføre efferente nervimpulser fra hjernen og ryggmargen til cellene i de effektive organene.

Neuron Integrativ Aktivitet

Hver nevron mottar et stort antall signaler gjennom mange synapser som ligger på dens dendriter og kroppen, samt gjennom molekylære reseptorer av plasmamembranene, cytoplasma og kjernen. Signaloverføring bruker mange forskjellige typer neurotransmittere, neuromodulatorer og andre signalmolekyler. Åpenbart, for å danne et svar på samtidig ankomst av flere signaler, må nevronen kunne integrere dem.

Settet av prosesser som gir behandling av innkommende signaler og dannelsen av en neuronrespons til dem, inngår i begrepet integrativ aktivitet av en neuron.

Oppfattelsen og behandlingen av signaler som kommer til nevronen, utføres med deltagelse av dendriter, cellelegemet og axonhøjen av nevronet (figur 4).

Fig. 4. Integrasjon av neuron signaler.

En av varianter av deres behandling og integrasjon (summasjon) er transformasjonen i synapsene og summasjonen av postsynaptiske potensialer på kroppens membran og prosessene i nevronet. Oppfattede signaler omdannes til synaps til oscillasjon av den potensielle forskjellen i postsynaptisk membran (postsynaptiske potensialer). Avhengig av typen synaps, kan det mottatte signalet omdannes til en liten (0,5-1,0 mV) depolariserende endring i potensiell forskjell (EPSP-synapser vises som lyse sirkler i diagrammet) eller hyperpolariserende (TPPS-synapser vises som svarte i diagrammet sirkler). Flere signaler kan samtidig komme til forskjellige punkter i nevronet, hvorav noen forvandles til EPSP, og andre - til TPPS.

Disse fluktuasjonene i den potensielle forskjellen blir forplantet av lokale sirkulære strømninger over nevronmembranen i retning av axonknollen i form av depolariseringsbølger (i den hvite ordningen) og hyperpolarisering (i den svarte ordningen) overliggende på hverandre (gråområder). I denne superposisjon summeres amplitudene av bølgene i en retning, mens de motsatte blir redusert (glatt). En slik algebraisk summering av den potensielle forskjellen på en membran kalles romlig summering (figur 4 og 5). Resultatet av denne summeringen kan enten være depolarisering av axonhøydemembranen og generering av nerveimpulser (tilfeller 1 og 2 i figur 4), eller hyperpolarisering og forebygging av utbruddet av nerveimpulser (tilfeller 3 og 4 i figur 4).

For å skifte den potensielle forskjellen i membranen til axonhøyden (ca. 30 mV) til Etil, Det må depolariseres til 10-20 mV. Dette vil føre til oppdagelsen av potensielle avhengige natriumkanaler tilstede i den og genereringen av nerveimpulser. Siden når en PD kommer og konverterer til EPSP, kan membran depolarisering nå opp til 1 mV, og spredningen til aksonal åsen kommer med demping, for å generere en nerveimpuls, er samtidig tilstrømning til nevronet nødvendig via excitatoriske synapser med 40-80 nerveimpulser fra andre nevroner og summering det samme antall ipsp.

Fig. 5. Spatial og temporal summering av en EPSP-neuron; a - BSPP per enkelt stimulus; og - VPSP for flere stimuleringer fra forskjellige afferenter; c - I-VPSP for hyppig stimulering gjennom en enkelt nervefiber

Hvis nå en viss mengde nerveimpulser kommer til nevronen via hemmende synapser, vil dens aktivering og generering av en responsnervenimpuls være mulig samtidig som signalstrømmen økes gjennom de excitatoriske synapser. Under forhold når signaler som kommer fra de hemmende synapsene, forårsaker hyperpolarisering av nevronens membran, lik eller større enn depolariseringen forårsaket av signaler som kommer fra excitatoriske synapser, vil depolarisering av aksonhøymembranen ikke være mulig å generere nervimpulser og bli inaktive.

Nevronen utfører også en midlertidig summasjon av signaler fra EPSP og TPPS som kommer til det nesten samtidig (se figur 5). Endringene av potensiell forskjell forårsaket av dem i de nærsynaptiske områdene kan også summeres algebraisk, som kalles midlertidig summering.

Således inneholder hver nerveimpuls generert av en neuron, samt nevronens stillhetsperiode, informasjon fra mange andre nerveceller. Vanligvis, jo høyere frekvensen av signaler fra andre celler til en neuron, jo oftere genererer den responsresponser som sendes av axonen til andre nerve- eller effektorceller.

På grunn av det faktum at natriumkanaler eksisterer i membranen til nevronens kropp og til og med dens dendritter (om enn i et lite antall), kan handlingspotensialet som er oppstått på axonhøydemembranen, strekke seg til kroppen og en del av neurondendrittene. Betydningen av dette fenomenet er ikke klart nok, men det antas at spredningsvirkningspotensialet jevner jevnlig alle lokale strømmer på membranen, nullifiserer potensialene og bidrar til en mer effektiv oppfatning av nevronen av ny informasjon.

Molekylære reseptorer er involvert i transformasjon og integrasjon av signaler som kommer til en neuron. Samtidig kan stimulering av signalmolekyler ved igangsetting (ved G-proteiner, andre mediatorer) initiere endringer i tilstanden av ionkanaler, transformasjon av oppfattede signaler til oscillasjoner av potensielle forskjeller i nevronens membran, summasjon og dannelse av en neuronrespons i form av nerveimpulsgenerering eller -inhibering.

Transformasjonen av signaler med de metabotropiske molekylære reseptorene til en neuron ledsages av dets respons i form av utløsing av en kaskade av intracellulære transformasjoner. Nevonets respons kan i dette tilfellet være akselerasjon av det generelle metabolisme, en økning i dannelsen av ATP, uten hvilken det er umulig å øke sin funksjonelle aktivitet. Ved hjelp av disse mekanismene integrerer nevronen de mottatte signalene for å forbedre effektiviteten av sin egen aktivitet.

Intracellulære transformasjoner i en neuron, initiert av signaler mottatt, fører ofte til en økning i syntese av proteinmolekyler, som i neuron virker som reseptorer, ionkanaler og bærere. Ved å øke tallet tilpasser nevronen seg til naturen til de innkommende signalene, og øker følsomheten til de mer signifikante og svakere - til de mindre signifikante.

Å oppnå et antall signaler med en nevron kan ledsages av uttrykk eller undertrykkelse av noen gener, for eksempel å kontrollere syntese av peptid-neuromodulatorer. Siden de blir levert til axonterminalene til nevronet og brukes i dem for å forsterke eller svekke effekten av nevrotransmittere på andre nevroner, kan nevronet som svar på signaler mottatt av det ha en sterkere eller svakere effekt på de andre nervecellene den kontrollerer. Gitt at den modulerende effekten av nevropeptider kan vare i lang tid, kan påvirkning av en neuron på andre nerveceller også vare lenge.

På grunn av muligheten til å integrere ulike signaler, kan en neuron reagere subtilt på dem ved hjelp av et bredt spekter av responser, slik at den effektivt tilpasser seg de innkommende signalenees natur og bruker dem til å regulere funksjonene til andre celler.

Nevrale kretser

CNS-neuroner interagerer med hverandre og danner forskjellige synapser på kontaktstedet. De resulterende nevrale pensjonene øker gjentatte ganger funksjonaliteten i nervesystemet. De vanligste nevrale kretsene inkluderer: lokale, hierarkiske, konvergerende og divergerende nevrale kretser med en inngang (figur 6).

Lokale nevrale kretser dannes av to eller flere nevroner. I dette tilfellet vil en av nevronene (1) gi sin akson-sikkerhet til nevronet (2), danner en aksosomatisk synaps på sin kropp, og den andre - danner en synapse på kroppen av den første neuron med en axon. Lokale nevrale nettverk kan fungere som feller der nerveimpulser er i stand til å sirkulere i lang tid i en sirkel dannet av flere nevroner.

Muligheten for langsiktig sirkulasjon av en eksitasjonsbølge (nerveimpuls) som oppsto en gang på grunn av overføring til en ringstruktur, viste eksperimentelt Professor IA Vetokhin i forsøk på nevralring av maneter.

Den sirkulære sirkulasjonen av nerveimpulser langs lokale nevrale kretser utfører funksjonen ved å transformere eksitasjonsrytmen, gir mulighet for langvarig eksitasjon av nervesentrene etter at signaler er stoppet, og deltar i mekanismene for lagring av innkommende informasjon.

Lokale kjeder kan også utføre en bremsefunksjon. Et eksempel på det er tilbakevendende inhibering, som er realisert i den enkleste lokale nevrale kjeden i ryggmargen, dannet av a-motoneuron og Renshaw-cellen.

Fig. 6. De enkleste nevrale kretsene i sentralnervesystemet. Beskrivelse i teksten

I dette tilfellet sprer excitasjonen som har oppstått i motorneuronet, langs aksongrenen, aktiverer Renshaw-cellen, som hemmer a-motorneuronen.

Konvergente kjeder dannes av flere nevroner, hvorav en (vanligvis efferent) konvergerer eller konvergerer axonene til en rekke andre celler. Slike kjeder er utbredt i sentralnervesystemet. For eksempel konvergerer de pyramidale nevronene i primærmotorcortexen axons av mange nevroner i de følsomme feltene i cortexen. På motorneuronene i ryggmargens ventrale horn sammenfaller axoner på tusenvis av følsomme og intercalerte nevroner av forskjellige nivåer av CNS. Konvergente kjeder spiller en viktig rolle i å integrere signaler med efferente nevroner og koordinere fysiologiske prosesser.

Divergerende kjeder med ett inngang er dannet av en neuron med en forgreningsakson, hver av dens grener danner en synaps med en annen nervecelle. Disse kretsene utfører funksjonene ved samtidig overføring av signaler fra en neuron til mange andre nevroner. Dette oppnås ved sterk forgrening (dannelsen av flere tusen kvistene) av aksonen. Slike nevroner finnes ofte i kjernene i retikulær dannelse av hjernestammen. De gir en rask økning i spenningen i mange deler av hjernen og mobiliseringen av funksjonelle reserver.

Du Liker Om Epilepsi