Smegenų neuronai - struktūra, klasifikacija ir keliai

Dėl neišsamių mūsų smegenų galimybių parašyta literatūros kalnai. Jis sugeba apdoroti didžiulę informaciją, kurią netgi gali padaryti šiuolaikiniai kompiuteriai. Be to, smegenys įprastomis sąlygomis veikia be pertraukų 70-80 metų ar ilgiau. Ir kasmet didėja jo gyvenimo trukmė, taigi ir žmogaus gyvenimas.

Efektyvų šio svarbiausio ir daugeliu atvejų paslaptingo organo darbą daugiausia teikia dviejų tipų ląstelės: neuronai ir glial. Tai neuronai, atsakingi už informacijos, atminties, dėmesio, mąstymo, vaizduotės ir kūrybiškumo priėmimą ir apdorojimą.

Neuronas ir jo struktūra

Dažnai galite išgirsti, kad asmens psichikos gebėjimai garantuoja pilkosios medžiagos buvimą. Kokia yra ši medžiaga ir kodėl ji pilka? Ši spalva turi smegenų žievę, kurią sudaro mikroskopinės ląstelės. Tai yra neuronai arba nervų ląstelės, kurios užtikrina mūsų smegenų funkcionavimą ir viso žmogaus kūno kontrolę.

Kaip yra nervų ląstelė

Neuronas, kaip ir bet kuri kita gyvoji ląstelė, susideda iš branduolio ir ląstelių kūno, vadinamo soma. Pats ląstelės dydis yra mikroskopinis - nuo 3 iki 100 mikronų. Tačiau tai neužkerta kelio neuronui tapti tikra įvairių duomenų saugykla. Kiekvienoje nervų ląstelėje yra pilnas genų rinkinys - baltymų gamybos instrukcijos. Kai kurie baltymai yra susiję su informacijos perdavimu, kiti sukuria apsauginį apvalkalą aplink pačią ląstelę, kiti dalyvauja atminties procesuose, ketvirtas suteikia nuotaiką ir tt

Net nedidelis vienos iš kai kurių baltymų gamybos programų gedimas gali sukelti rimtų pasekmių, ligų, psichikos sutrikimų, demencijos ir kt.

Kiekvienas neuronas yra apsuptas gliuzinių ląstelių apsauginiu apvalkalu, jie tiesiog užpildo visą tarpląstelinę erdvę ir sudaro 40% smegenų medžiagos. Glia arba gliuzinių ląstelių kolekcija atlieka labai svarbias funkcijas: apsaugo neuronus nuo nepalankių išorinių poveikių, suteikia maistinių medžiagų nervinėms ląstelėms ir pašalina jų metabolinius produktus.

Glialinės ląstelės saugo neuronų sveikatą ir vientisumą, todėl jos neleidžia daugeliui užsienio cheminių medžiagų patekti į nervų ląsteles. Įskaitant narkotikus. Todėl įvairių vaistų, skirtų smegenų aktyvumui stiprinti, veiksmingumas yra visiškai nenuspėjamas, ir kiekvienas žmogus veikia skirtingai.

Dendritai ir axonai

Nepaisant to, kad neuronas yra sudėtingas, jis savaime neturi reikšmingo vaidmens smegenyse. Mūsų nervų veikla, įskaitant psichinę veiklą, yra daugelio neuronų, keičiančių signalus, sąveikos rezultatas. Šių signalų priėmimas ir perdavimas, tiksliau, silpni elektros impulsai atsiranda naudojant nervinius pluoštus.

Neuronas turi keletą trumpų (apie 1 mm) šakotųjų nervų skaidulų - dendritų, taip pavadintų dėl jų panašumo į medį. Dendritai yra atsakingi už signalų iš kitų nervų ląstelių priėmimą. Ir kaip signalo siųstuvas veikia „axon“. Šis neuronas yra tik vienas pluoštas, tačiau jis gali siekti iki 1,5 m ilgio. Jungiant su axonais ir dendritais, nervų ląstelės sudaro visą nervų tinklą. Ir kuo sudėtingesnė tarpusavio ryšių sistema, tuo sunkiau mūsų psichikos veikla.

Neuronas veikia

Sudėtingiausios mūsų nervų sistemos veiklos pagrindas yra silpnų elektrinių impulsų mainai tarp neuronų. Tačiau problema yra ta, kad iš pradžių vieno nervo ląstelės ir kitų dendritų ašys nėra sujungtos, tarp jų yra erdvė, užpildyta tarpląsteline medžiaga. Tai yra vadinamoji sinaptinė spraga ir negali įveikti jo signalo. Įsivaizduokite, kad du žmonės tempia savo rankas vienas kitam ir ne visiškai pasiekia.

Šią problemą paprasčiausiai išsprendžia neuronas. Dėl silpnos elektros srovės susidaro elektrocheminė reakcija ir susidaro baltymų molekulė - neurotransmiteris. Ši molekulė ir sutampa su sinaptiniu atotrūkiu, tapdamas signalo rūšies tiltu. Neurotransmiteriai atlieka dar vieną funkciją - jie jungia neuronus, ir kuo dažniau signalas keliauja per šią nervų sistemą, tuo stipresnis šis ryšys. Įsivaizduokite upę per upę. Per jį, žmogus išmeta akmenį į vandenį, o po to kiekvienas kitas keliautojas daro tą patį. Rezultatas yra tvirtas, patikimas perėjimas.

Toks ryšys tarp neuronų vadinamas sinapse, ir jis vaidina svarbų vaidmenį smegenų veikloje. Manoma, kad net mūsų atmintis yra sinapsių darbo rezultatas. Šios jungtys užtikrina didesnį nervų impulsų judėjimo greitį - signalas išilgai neuronų grandinės juda 360 km / h arba 100 m / s greičiu. Galima apskaičiuoti, kiek laiko į smegenis patenka signalas iš piršto, kurį netyčia užsikabinote adata. Yra senas paslaptis: „Kas yra greičiausias dalykas pasaulyje?“. Atsakymas: „Mintis.“ Ir tai buvo labai aiškiai pastebėta.

Neuronų tipai

Neuronai yra ne tik smegenyse, kur jie sąveikauja su centrine nervų sistema. Neuronai yra visuose mūsų kūno organuose, raumenyse ir raiščiuose ant odos paviršiaus. Ypač daug jų receptorių, ty jausmų. Platus nervų ląstelių tinklas, kuris įsiskverbia į visą žmogaus kūną, yra periferinė nervų sistema, kuri veikia taip pat svarbiai kaip centrinė. Neuronų įvairovė suskirstyta į tris pagrindines grupes:

  • Partnerių neuronai gauna informaciją iš jutimo organų ir impulsų pavidalu išilgai nervų skaidulų tiekia jį į smegenis. Šios nervų ląstelės turi ilgiausias ašis, nes jų kūnas yra atitinkamoje smegenų dalyje. Yra griežta specializacija, o garso signalai perduodami tik į klausos dalį smegenyse, kvepia - į uoslę, šviesą - į vizualinį ir pan.
  • Tarpiniai arba tarpkultūriniai neuronai apdoroja informaciją, gautą iš partnerių. Įvertinus informaciją, tarpiniai neuronai nurodo jutimo organus ir raumenis, esančius mūsų kūno periferijoje.
  • Efferent arba efektoriniai neuronai perduoda šią komandą iš tarpinės nervų impulsų organams, raumenims ir pan.

Sunkiausia ir mažiausiai suprantama yra tarpinių neuronų darbas. Jie yra atsakingi ne tik apie refleksines reakcijas, pavyzdžiui, ištraukdami ranką iš karštos keptuvės, ar mirksi šviesos blykste. Šios nervų ląstelės suteikia tokius sudėtingus psichikos procesus kaip mąstymas, vaizduotė, kūrybiškumas. O kaip momentinis nervų impulsų keitimasis tarp neuronų tampa ryškiais vaizdais, fantastiškais sklypais, puikiais atradimais ar tiesiog apmąstymais sunkiame pirmadienyje? Tai yra pagrindinė smegenų paslaptis, į kurią mokslininkai net nesuvokė.

Vienintelis dalykas, galėjęs išsiaiškinti, kad skirtingų rūšių neuronų veikla yra susijusi su įvairių tipų psichine veikla. Ateities svajonės, eilėraščio įsiminimas, mylimojo suvokimas, mąstymas apie pirkimus - visa tai atsispindi mūsų smegenyse kaip nervų ląstelių aktyvumas įvairiuose smegenų žievės taškuose.

Neurono funkcijos

Atsižvelgiant į tai, kad neuronai užtikrina visų kūno sistemų funkcionavimą, nervų ląstelių funkcijos turi būti labai įvairios. Be to, jie vis dar nėra visiškai suprantami. Tarp daugelio skirtingų šių funkcijų klasifikacijų pasirinksime tai, kas yra labiausiai suprantama ir artima psichologinio mokslo problemoms.

Informacijos perdavimo funkcija

Tai yra pagrindinė neuronų funkcija, su kuria susiję kiti, nors ir ne mažiau reikšmingi. Tokia pati funkcija yra labiausiai ištirtas. Visi išoriniai signalai į organus patenka į smegenis, kur jie yra apdorojami. Ir tada, grįžtamojo ryšio dėka, komandų impulsų pavidalu jie perduodami per efferentinius nervinius pluoštus atgal į jutimo organus, raumenis ir pan.

Toks nuolatinis informacijos srautas vyksta ne tik periferinės nervų sistemos, bet ir smegenų lygmenyje. Ryšiai tarp neuronų, kurie keičiasi informacija, sudaro neįprastai sudėtingus neuroninius tinklus. Įsivaizduokite: smegenyse yra bent 30 milijardų neuronų, ir kiekvienas iš jų gali turėti iki 10 tūkst. Jungčių. XX a. Viduryje kibernetika bandė sukurti elektroninį kompiuterį, veikiantį žmogaus smegenų principu. Bet jie nepavyko - centrinės nervų sistemos procesai pasirodė per daug sudėtingi.

Patirties išsaugojimo funkcija

Neuronai yra atsakingi už tai, ką mes vadiname atmintimi. Tiksliau, kaip nustatė neurofiziologai, signalų, einančių per neuronines grandines, pėdsakų išsaugojimas yra savitas smegenų veiklos šalutinis produktas. Atminties pagrindas yra labai baltymų molekulės - neurotransmiteriai, kurie atsiranda kaip jungiamasis tiltas tarp nervų ląstelių. Todėl nėra specialios smegenų dalies, atsakingos už informacijos saugojimą. Ir jei dėl sužalojimo ar ligos atsiranda nervinių jungčių sunaikinimas, asmuo gali iš dalies prarasti atmintį.

Integracinė funkcija

Tai sąveika tarp skirtingų smegenų dalių. Momentiniai perduodamų ir gautų signalų „blyksniai“, karštų taškų smegenų žievėje - tai vaizdų, jausmų ir minčių gimimas. Sudėtingos nervinės jungtys, kurios tarpusavyje jungia skirtingas smegenų žievės dalis ir prasiskverbia į subkortikinę zoną, yra mūsų psichinės veiklos rezultatas. Kuo daugiau tokių ryšių kyla, tuo geriau atmintis ir kuo produktyvesnis mąstymas. Iš tiesų, kuo daugiau mes manome, kad mes tapsime protingesni.

Baltymų gamybos funkcija

Nervų ląstelių aktyvumas neapsiriboja informaciniais procesais. Neuronai yra tikros baltymų gamyklos. Tai tie patys neurotransmiteriai, kurie ne tik veikia kaip „tiltas“ tarp neuronų, bet ir atlieka didžiulį vaidmenį reguliuojant viso kūno darbą. Šiuo metu yra apie 80 šių baltymų junginių rūšių, kurios atlieka įvairias funkcijas:

  • Norepinefrinas, kartais vadinamas pykčiu ar streso hormonu. Jis tonizuoja kūną, gerina našumą, pagreitina širdį ir paruošia kūną nedelsiant imtis veiksmų, kad atbaidytų pavojų.
  • Dopaminas yra pagrindinis mūsų kūno tonikas. Jis dalyvauja visų sistemų atgaivinimo procese, įskaitant ir pabudimo metu, fizinio krūvio metu ir sukuria teigiamą emocinį požiūrį į euforiją.
  • Serotoninas taip pat yra „geros nuotaikos“ medžiaga, net jei tai neturi įtakos fiziniam aktyvumui.
  • Glutamatas yra siųstuvas, reikalingas atminties veikimui, be to, ilgalaikis informacijos saugojimas yra neįmanomas.
  • Acetilcholinas valdo miego ir pabudimo procesus ir yra būtinas norint aktyvuoti dėmesį.

Neurotransmiteriai, arba jų skaičius, veikia kūno sveikatą. Ir jei kyla problemų dėl šių baltymų molekulių gamybos, gali išsivystyti sunkios ligos. Pavyzdžiui, dopamino trūkumas yra viena iš Parkinsono ligos priežasčių, o jei ši medžiaga gaminama per daug, šizofrenija gali išsivystyti. Jei acetilcholinas nėra pakankamai gaminamas, gali pasireikšti labai nemalonus Alzheimerio liga, kurią lydi demencija.

Neuronų susidarymas smegenyse prasideda dar prieš gimimą, o per visą brandinimo laikotarpį atsiranda aktyvus neuronų jungčių susidarymas ir komplikacija. Ilgą laiką buvo manoma, kad suaugusiam asmeniui naujos nervų ląstelės negali atsirasti, tačiau jų išnykimo procesas yra neišvengiamas. Todėl psichinė asmenybės raida įmanoma tik dėl nervų jungčių komplikacijos. Ir tada senatvėje visi yra pasmerkti psichinių sugebėjimų mažėjimui.

Tačiau naujausi tyrimai paneigė šią pesimistinę prognozę. Šveicarijos mokslininkai įrodė, kad yra galvos smegenų regionas, atsakingas už naujų neuronų gimimą. Tai hippokampas, kasdien gamina iki 1400 naujų nervų ląstelių. Ir mes visi turime padaryti tai aktyviau įtraukti juos į smegenų darbą, priimti ir suprasti naują informaciją, taip sukuriant naujus neuroninius ryšius ir apsunkinant neuroninį tinklą.

Neuronai ir nervų audiniai

Neuronai ir nervų audiniai

Nervų audinys yra pagrindinis nervų sistemos elementas. Nervų audinio struktūrą sudaro labai specializuotos nervų ląstelės - neuronai ir neuroglia ląstelės, atliekančios palaikančias, sekrecines ir apsaugines funkcijas.

Neuronas yra pagrindinis nervų audinio struktūrinis ir funkcinis vienetas. Šios ląstelės gali priimti, apdoroti, koduoti, perduoti ir saugoti informaciją, užmegzti ryšius su kitomis ląstelėmis. Unikalios neurono savybės yra sugebėjimas generuoti bioelektrinius iškrovimus (impulsus) ir perduoti informaciją iš vienos ląstelės į kitą, naudojant specializuotas galas - sinapses.

Neurono funkcijos skatinamos transplantuojančių medžiagų - neurotransmiterių - acetilcholino, katecholaminų ir kt. - sintezėje.

Smegenų neuronų skaičius artėja prie 10 11. Viename neurone gali egzistuoti iki 10 000 sinapsių. Jei šie elementai laikomi informacijos saugojimo ląstelėmis, galima daryti išvadą, kad nervų sistema gali saugoti 10 19 vienetų. informacija, t.y. gali prisitaikyti prie beveik visų žmonijos sukauptų žinių. Todėl idėja, kad žmogaus smegenys gyvybės metu prisimena viską, kas vyksta organizme ir per bendravimą su aplinka, yra gana pagrįsta. Tačiau smegenys negali iš atminties gauti visos joje saugomos informacijos.

Tam tikri neuronų organizavimo tipai būdingi įvairioms smegenų struktūroms. Neuronai, reguliuojantys vieną funkciją, sudaro vadinamąsias grupes, ansamblius, stulpelius, branduolius.

Neuronai skiriasi struktūra ir funkcija.

Pagal struktūrą (priklausomai nuo ląstelių skaičiaus, procesų), yra unipolinis (su vienu procesu), bipolinis (su dviem procesais) ir multipolinis (su daugybe procesų) neuronų.

Pagal funkcines savybes izoliuotas aferento (arba įcentrinei) neuronų nešiklio sužadinimo iš receptorius CNS, išcentrinis, variklis, motorinės neuronų (ar išcentrinio) perduoti iš CNS sužadinimo į įnervuotą organo ir intercalary, kontakto arba tarpinių neuronų, sujungiančias aferento ir išcentrinis neuronų.

Afferentiniai neuronai priklauso unipoliui, jų kūnai yra stuburo gangliuose. Ląstelių kūno T formos augimas yra padalintas į dvi šakas, iš kurių vienas eina į centrinę nervų sistemą ir veikia kaip axonas, o kitas artėja prie receptorių ir yra ilgas dendritas.

Dauguma efferentinių ir tarpkultūrinių neuronų priklauso daugiapoliui (1 pav.). Daugiapoliai tarpkultūriniai neuronai yra daugelyje stuburo smegenų užpakaliniuose raguose ir visose kitose CNS dalyse. Jie taip pat gali būti bipoliniai, pavyzdžiui, tinklainės neuronai, turintys trumpą šakotąjį dendritą ir ilgą axoną. Motoneuronai daugiausia yra nugaros smegenų priekiniuose raguose.

Fig. 1. Nervų ląstelės struktūra:

1 - mikrotubulai; 2 - ilgas nervų ląstelės (axono) procesas; 3 - endoplazminis tinklas; 4 - šerdis; 5 - neuroplazma; 6 - dendritai; 7 - mitochondrijos; 8 - branduolys; 9 - mielino apvalkalas; 10 - perėmimas Ranvie; 11 - axono galas

Neuroglia

Neuroglia arba glia yra nervų audinio ląstelių elementų kolekcija, sudaryta iš įvairių formų specializuotų ląstelių.

Ją atrado R. Virkhovas ir jį pavadino neuroglia, ty „nervų klijai“. Neuroglia ląstelės užpildo erdvę tarp neuronų, sudarančių 40% smegenų tūrio. Glialinės ląstelės yra 3-4 kartus mažesnės nei nervų ląstelės; jų skaičius žinduolių centrinėje nervų sistemoje siekia 140 mlrd. Su amžiumi žmonių smegenų neuronų skaičius mažėja, o gliuzonų ląstelių skaičius didėja.

Nustatyta, kad neuroglia yra susijęs su nervų audinio metabolizmu. Kai kurios neuroglia ląstelės išskiria medžiagas, turinčias įtakos neuronų sužadinimo būsenai. Pažymima, kad skirtingose ​​psichinėse būsenose šių ląstelių sekrecija keičiasi. Ilgalaikiai centrinių nervų sistemos mikroelementų procesai siejami su neurogenijos funkcine būsena.

Glialinių ląstelių tipai

Pagal gliuzinių ląstelių struktūrą ir jų vietą CNS yra:

  • astrocitai (astroglia);
  • oligodendrocitai (oligodendroglia);
  • mikroglijos ląstelės (mikroglijos);
  • Schwanno ląstelės.

Glialinės ląstelės atlieka neuronų palaikymo ir apsaugines funkcijas. Jie yra kraujo ir smegenų barjerų struktūros dalis. Astrocitai yra gausiausios gliuzinės ląstelės, užpildančios tarp neuronų ir viršutinių sinapsių. Jie užkerta kelią neurotransmiterių plitimui iš sinapsinio skilimo į CNS. Astrocitų citoplazminėse membranose yra neurotransmiterių receptorių, kurių aktyvacija gali sukelti membranos potencialų skirtumus ir astrocitų metabolizmo pokyčius.

Astrocitai glaudžiai supa smegenų kraujagyslių kapiliarus, esančius tarp jų ir neuronų. Tuo remiantis manoma, kad astrocitai atlieka svarbų vaidmenį neuronų metabolizme, reguliuodami tam tikrų medžiagų kapiliarinį pralaidumą.

Viena svarbiausių astrocitų funkcijų yra jų gebėjimas absorbuoti perteklių K + jonų, kurie gali kauptis tarpšakinėje erdvėje aukšto neuroninio aktyvumo metu. Astrocitų sukibimo regionuose lizdų kontaktų kanalai, per kuriuos astrocitai gali keistis įvairiais mažais jonais ir ypač K + jonais, padidina K + jonų absorbciją, o nekontroliuojamas K + jonų kaupimasis tarpneoninėje erdvėje padidintų neuronų susijaudinimą. Taigi, astrocitai, sugeriantys K + jonų perteklių iš intersticinio skysčio, užkerta kelią neuronų sužadinimo padidėjimui ir padidėjusio neuroninio aktyvumo židinių formavimuisi. Tokių židinių atsiradimą žmogaus smegenyse gali lydėti tai, kad jų neuronai generuoja nervų impulsų seriją, vadinamą konvulsijos išleidimu.

Astrocitai dalyvauja pašalinant ir naikinant neurotransmiterius, patekusius į ekstrasynaptines erdves. Taigi jie užkerta kelią neurotransmiterių kaupimui neuronų erdvėse, kurios gali sukelti smegenų disfunkciją.

Neuronai ir astrocitai yra atskiriami 15–20 mikronų tarpsluoksniais lizdais, vadinamais intersticinėmis erdvėmis. Intersticinės erdvės užima iki 12-14% smegenų tūrio. Svarbi astrocitų savybė yra jų gebėjimas absorbuoti CO2 iš šių patalpų ekstraląstelinio skysčio ir taip išlaikyti stabilų smegenų pH.

Astrocitai dalyvauja nervų audinių ir smegenų kraujagyslių, nervų audinio ir smegenų membranų sąveikos formavime nervų audinio augimo ir vystymosi procese.

Oligodendrocitams būdingas nedidelis trumpų procesų skaičius. Viena iš jų pagrindinių funkcijų yra nervų pluošto mielino apvalkalo susidarymas centrinėje nervų sistemoje. Šios ląstelės taip pat yra netoli neuronų kūnų, tačiau šio fakto funkcinė reikšmė nežinoma.

Mikroglijos ląstelės sudaro 5–20% viso gliuzinių ląstelių skaičiaus ir yra išsklaidytos visoje centrinėje nervų sistemoje. Nustatyta, kad jų paviršiaus antigenai yra identiški kraujo monocitų antigenams. Tai rodo jų kilmę iš mezodermo, įsiskverbimo į nervinį audinį embriono vystymosi metu ir vėlesnį transformavimą į morfologiškai atpažįstamas mikroglijų ląsteles. Šiuo atžvilgiu manoma, kad svarbiausia mikroglijos funkcija yra smegenų apsauga. Buvo įrodyta, kad pažeidus nervinius audinius, fagocitinių ląstelių skaičius didėja dėl kraujo makrofagų ir mikroglijos fagocitinių savybių. Jie pašalina negyvas neuronus, gliuzines ląsteles ir jų struktūrinius elementus, fagocitines svetimas daleles.

Schwann ląstelės sudaro periferinių nervų pluoštų mielino apvalkalą už CNS ribų. Šios ląstelės membrana yra pakartotinai apvyniota aplink nervų pluoštą, o gauto mielino apvalkalo storis gali viršyti nervinio pluošto skersmenį. Nervų pluošto mielinizuotų plotų ilgis yra 1-3 mm. Tarp jų („Ranvier“ pertraukų) tarpinių nervų pluošto likučiai išlieka tik paviršiaus membrana, kuri pasižymi jaudrumu.

Vienas iš svarbiausių mielino savybių yra didelis atsparumas elektros srovei. Taip yra dėl didelio sfingomielino ir kitų mielolio fosfolipidų kiekio, kuris suteikia jai srovės izoliacines savybes. Mielinio pluošto nervų pluošto srityse nervų impulsų generavimo procesas yra neįmanomas. Nervų impulsus generuoja tik Ranvier perėmimo membrana, kuri suteikia didesnį nervų impulsų laidumo greitį, bet mielinizuotiems nervų pluoštams, lyginant su neiminizuotais.

Yra žinoma, kad mielino struktūrą gali lengvai sutrikdyti infekcinės, išeminės, trauminės, toksiškos nervų sistemos pažeidimai. Tuo pačiu metu vystosi nervų skaidulų demielinizacijos procesas. Ypač dažnai demielinizacija išsivysto išsėtinėje sklerozėje. Dėl demielinacijos mažėja nervų impulsų greitis per nervų pluoštus, mažėja informacijos perdavimo į smegenis greitis iš receptorių ir neuronų iki vykdomųjų organų. Tai gali sukelti sutrikusią jutimo jautrumą, judėjimo sutrikimą, vidaus organų veikimo reguliavimą ir kitas rimtas pasekmes.

Neuronų struktūra ir funkcijos

Neuronas (nervų ląstelė) yra centrinės nervų sistemos struktūrinis ir funkcinis vienetas.

Neurono anatominė struktūra ir savybės užtikrina jos pagrindinių funkcijų vykdymą: metabolizmo, energijos gamybos, įvairių signalų suvokimo ir apdorojimo, atsako reakcijų formavimo ar dalyvavimo, nervų impulsų susidarymo ir dalyvavimo, neuronų suvienodinimo į neuronines grandines, kurios suteikia tiek paprasčiausias refleksines reakcijas, tiek jų dalyvavimą. ir aukštesnės integracinės smegenų funkcijos.

Neuronai susideda iš nervinių ląstelių kūno ir axono bei dendritų procesų.

Fig. 2. Neurono struktūra

Kūno nervų ląstelė

Neurono kūnas (perikaryonas, soma) ir jo procesai yra aptariami per visą neuronų membraną. Ląstelės kūno membrana skiriasi nuo axono ir dendritų membranos įvairių jonų kanalų, receptorių, sinapso buvimo juose.

Neurono organizme yra neuroplazma ir iš jos ribojamas branduolys, grubus ir lygus endoplazminis retikulitas, Golgi aparatas ir mitochondrija. Neuronų branduolio chromosomos turi genų rinkinį, koduojantį baltymų, reikalingų neurono kūno struktūrai ir funkcijoms, procesams ir sinapsėms formuoti, sintezę. Tai yra baltymai, atliekantys fermentų, nešiklių, jonų kanalų, receptorių ir kt. Funkcijas. Kai kurie baltymai atlieka funkcijas, kai jie yra neuroplazmoje, o kiti yra integruoti į organelių, somos ir neuronų procesų membranas. Kai kurie iš jų, pavyzdžiui, fermentai, reikalingi neurotransmiterių sintezei, yra gabenami per aksoninį transportavimą į axono terminalą. Ląstelių organizme sintetinami peptidai, būtini gyvybiškai svarbiems axonams ir dendritams (pvz., Augimo faktoriams). Todėl, kai neuronas yra pažeistas, jo procesai išsigimsta ir žlunga. Jei neurono kūnas yra išsaugotas ir procesas yra pažeistas, atsiranda lėtai atsinaujinęs (regeneravimas) ir denervuotų raumenų ar organų inervacija.

Baltymų sintezės vieta neuronų kūnuose yra neapdorotas endoplazminis tinklas (tigroidinės granulės arba Nissl kūnai) arba laisvos ribosomos. Jų turinys neuronuose yra didesnis nei glijos ar kitose kūno ląstelėse. Sklandžiam endoplazminiam tinklui ir Golgi aparatui baltymai įgyja vidinę erdvinę konformaciją, yra rūšiuojami ir siunčiami į transporto srautus į ląstelių kūno, dendritų ar axonų struktūras.

Daugelyje neuronų mitochondrijų, susidarius oksidaciniams fosforilinimo procesams, susidaro ATP, kurios energija naudojama palaikyti gyvybiškai svarbią neuronų veiklą, jonų siurblių darbą ir išlaikyti jonų koncentracijų asimetriją abiejose membranos pusėse. Todėl neuronas yra nuolat pasirengęs ne tik suvokti skirtingus signalus, bet ir reaguoti į juos - nervų impulsų generavimą ir jų panaudojimą kitų ląstelių funkcijoms kontroliuoti.

Ląstelių membranos molekuliniai receptoriai, dendritų sudaryti jutimo receptoriai ir epitelinės kilmės sensorinės ląstelės dalyvauja įvairių signalų neuronų suvokimo mechanizmuose. Kitų nervų ląstelių signalai gali pasiekti neuroną per daugybę sinapsijų, susidarančių dendrituose arba neurono gelyje.

Nervų ląstelių dendritai

Neurono dendritai sudaro dendritinį medį, šakos pobūdį ir kurio dydis priklauso nuo sinaptinių kontaktų su kitais neuronais skaičiaus (3 pav.). Neurono dendrituose yra tūkstančių sinapsų, kurias sudaro kitų neuronų ašys arba dendritai.

Fig. 3. Interneirono sinaptiniai kontaktai. Rodyklės kairėje rodo afferentinių signalų atvykimą į dendritus ir interneurono kūną, dešinėje - interneurono efferentinių signalų sklidimo į kitus neuronus kryptimi.

Sinapsijos gali būti nevienalytės tiek funkcijos (slopinančios, eksitacinės), tiek neurotransmiterio tipo atžvilgiu. Dendritinė membrana, dalyvaujanti sinapso formavime, yra jų postinaptinė membrana, kurioje yra receptorių (nuo ligandų priklausomų jonų kanalų) prie šiame sinapse naudojamo neurotransmiterio.

Susijaudinančios (glutamaterginės) sinapsės yra daugiausia dendritų paviršiuje, kur yra padidėjimai arba augimai (1-2 μm), vadinami stuburais. Stuburo membranoje yra kanalų, kurių pralaidumas priklauso nuo transmembraninio potencialo skirtumo. Dendritų citoplazmoje stuburo srityje aptinkami intraceliulinio signalo transdukcijos antriniai mediatoriai, taip pat ribosomos, ant kurių sintezuojamas baltymas, reaguojant į sinaptinių signalų atvykimą. Tikslus stuburo vaidmuo lieka nežinomas, tačiau akivaizdu, kad jie didina dendritinio medžio plotą, kad sukurtų sinapses. Šuoliai taip pat yra neuronų struktūros, skirtos įvesties signalams priimti ir apdoroti. Dendritai ir stuburai teikia informacijos perdavimą iš periferijos į neuronų kūną. Dendritinė membrana pjovimo zonoje yra poliarizuota dėl asimetrinio mineralinių jonų pasiskirstymo, jonų siurblių veikimo ir joje esančių jonų kanalų. Šios savybės grindžiamos informacijos perdavimu išilgai membranos vietinių apskritų srovių (elektrotechniniu būdu), atsirandančių tarp postinaptinių membranų ir jų šalia esančių dendrito membranų, pavidalu.

Kai jie sklinda per dendrito membraną, vietinės srovės slopinamos, tačiau jos yra pakankamai didelės, kad perduotų signalus į dendritinius sinaptinius į neuronų kūno membranos įėjimus. Potencialiai priklausomi natrio ir kalio kanalai dar nebuvo nustatyti dendrito membranoje. Ji neturi jaudrumo ir gebėjimo generuoti veiksmų potencialą. Tačiau yra žinoma, kad veikimo potencialas, atsirandantis ant ašies piliakalnio membranos, gali plisti palei jį. Šio reiškinio mechanizmas nežinomas.

Daroma prielaida, kad dendritai ir stuburai yra atminties mechanizmuose dalyvaujančių neuronų struktūrų dalis. Spyglių skaičius yra ypač didelis smegenų žievės, bazinio ganglio ir smegenų žievės neuronų dendrituose. Dendritinio medžio plotas ir sinapsų skaičius mažėja kai kuriose vyresnio amžiaus žmonių smegenų žievės srityse.

Axon neuronas

Axonas yra nervų ląstelių procesas, kurio nėra kitose ląstelėse. Skirtingai nuo dendritų, kurių skaičius neuronui skiriasi, visoms neuronoms toksonas yra tas pats. Jo ilgis gali siekti iki 1,5 m. Tuo momentu, kai axonas palieka neuroną, yra tirštėjimas - ašinis piliakalnis, padengtas plazmos membrana, kuri netrukus bus padengta mieline. Axino piliakalnio vieta, neapsaugota nuo mielino, vadinama pradiniu segmentu. Neuronų ašys iki jų galutinių šakų yra padengtos mielino apvalkalu, kurį nutraukia „Ranvier“ perėmimai - mikroskopiniai neželiniai regionai (apie 1 mikronas).

Per visą aksoną (mielinizuotą ir nesmelinizuotą pluoštą) padengiama dvigubo sluoksnio fosfolipidine membrana, į kurią įdėtos baltymų molekulės, atliekančios jonų transportavimo, potencialiai priklausomų jonų kanalų ir kt. Funkcijas. daugiausia perėmimų srityje Ranvier. Kadangi axoplazmoje nėra grubaus tinklelio ir ribosomų, akivaizdu, kad šie baltymai yra sintezuojami neurono kūne ir yra pristatomi į aksoninę membraną aksoniniu transportavimu.

Kūno ir neurono kūnui būdingos membranos savybės yra skirtingos. Šis skirtumas daugiausia susijęs su membranos pralaidumu mineraliniams jonams ir dėl įvairių tipų jonų kanalų turinio. Jei ligandų priklausomų jonų kanalų (įskaitant postinaptines membranas) turinys yra vyraujantis neurono membranoje ir dendrituose, tada axoninėje membranoje, ypač „Ranvier“ perėmimų srityje, yra didelis įtampos priklausomų natrio ir kalio kanalų tankis.

Mažiausia poliarizacija (apie 30 mV) turi pradinės ašies segmento membraną. Axon vietovėse, tolimesnėse nuo ląstelių kūno, transmembraninio potencialo dydis yra apie 70 mV. Maža pradinės ašies segmento membranos poliarizacijos vertė lemia, kad šioje srityje neurono membrana turi didžiausią sužadinamumą. Būtent čia postynaptiniai potencialai, atsirandantys dendrito membranoje ir ląstelių kūne, pasikeitus informaciniams signalams į neuroną sinapse, plinta per neuronų kūno membraną, naudojant vietines apskritas elektros sroves. Jei šios srovės sukelia aksoninio piliakalnio membranos depolarizaciją iki kritinio lygio (Eį), tada neuronas reaguoja į kitų nervų ląstelių gaunamus signalus, generuodamas savo veikimo potencialą (nervų impulsą). Gautas nervų impulsas toliau vyksta palei axoną į kitas nervų, raumenų ar liaukų ląsteles.

Pradinės ašies segmento membranoje yra stuburai, su kuriais susidaro GABA-ergic stabdžių sinapsijos. Signalų priėmimas iš šių neuronų gali trukdyti generuoti nervų impulsus.

Neuronų klasifikacija ir rūšys

Neuronų klasifikavimas atliekamas tiek pagal morfologines, tiek funkcines savybes.

Pagal procesų skaičių išskiriami daugiapoliniai, bipoliniai ir pseudounipoliniai neuronai.

Ryšių su kitomis ląstelėmis pobūdis ir jų atliekama funkcija išskiria juslinius, tarpinius ir motorinius neuronus. Jutimo neuronai taip pat vadinami afferentiniais neuronais, o jų procesai yra centripetaliniai. Neuronai, atliekantys signalo perdavimo tarp nervų ląstelių funkciją, vadinami interkaluotais arba asociatyviais. Neuronai, kurių axonai susidaro sinchronizuojant efektorines ląsteles (raumenis, liaukas), vadinami varikliais arba efferentais, jų ašys vadinamos išcentrinėmis.

Afferentiniai (jautrūs) neuronai suvokia jutimo jutiklių informaciją, paverčia juos nervų impulsais ir veda prie smegenų ir nugaros smegenų nervų centrų. Jautrių neuronų kūnai yra stuburo ir kaukolės gangliuose. Tai yra pseudo-unipoliniai neuronai, kurių axonas ir dendritas nukrypsta nuo neurono kūno kartu ir atskiriami. Dendritas eina į periferiją prie organų ir audinių jutimo ar mišrių nervų sudėtyje, o galinis šaknų sudėties axonas yra įtrauktas į nugaros smegenų nugaros ragus arba smegenų galvos nervų sudėtį.

Įterpti arba asociatyvūs neuronai atlieka gaunamos informacijos apdorojimo funkcijas ir, visų pirma, užtikrina refleksinių lankų uždarymą. Šių neuronų organai yra smegenų ir nugaros smegenų pilkosios medžiagos.

Efferent neuronai taip pat atlieka gaunamos informacijos apdorojimo funkciją ir perduoda efferentinius nervų impulsus nuo smegenų ir nugaros smegenų iki vykdomųjų (efektorinių) organų ląstelių.

Neuronų integracija

Kiekvienas neuronas gauna daug signalų per daugybę sinapsijų, esančių ant jo dendritų ir kūno, taip pat per plazmos membranų, citoplazmos ir branduolio molekulinius receptorius. Signalo perdavimas naudoja daug įvairių neurotransmiterių, neuromoduliatorių ir kitų signalizacijos molekulių. Akivaizdu, kad norint susidaryti atsaką į daugelio signalų vienu metu atvykimą, neuronas turi sugebėti juos integruoti.

Procesų rinkinys, užtikrinantis gaunamų signalų apdorojimą ir neuronų atsako į juos formavimąsi, yra įtrauktas į neurono integracinės veiklos koncepciją.

Į neuroną atvykstančių signalų suvokimas ir apdorojimas atliekamas dalyvaujant dendritams, ląstelių kūnui ir neuronui (4 pav.).

Fig. 4. Neuronų signalų integracija.

Vienas iš jų apdorojimo ir integracijos (sumavimo) variantų yra sinapsėse vykstantis transformavimas ir postinaptinių potencialų apibendrinimas ant kūno membranos ir neurono procesai. Suvokiami signalai sinapsėse konvertuojami į potencialaus postinaptinės membranos skirtumo (postsinaptinių potencialų) virpesius. Priklausomai nuo sinapso tipo, gautas signalas gali būti konvertuojamas į nedidelį (0,5-1,0 mV) depolarizuojantį potencialo skirtumo pokytį (EPSP - sinapso rodmenys pateikiami kaip šviesos apskritimai diagramoje) arba hiperpolarizacija (TPPS - sinapso diagramos pateikiamos kaip juodos diagramoje) ratą). Keli signalai vienu metu gali pasiekti skirtingus neurono taškus, iš kurių kai kurie yra transformuojami į EPSP, o kiti - į TPPS.

Šie potencialo skirtumo svyravimai pernešami vietinėmis apskritomis srovėmis per neuronų membraną aksoninio žiedo kryptimi depolarizacijos bangų (baltoje schemoje) ir hiperpolarizacijos (juodojoje schemoje) pavidalu, viena ant kitos (pilkosios zonos). Šioje superpozicijoje vienos bangos bangų amplitudės susumuojamos, o priešingos - sumažinamos (išlyginamos). Toks algebra galimas membranos skirtumo apibendrinimas vadinamas erdviniu sumavimo būdu (4 ir 5 pav.). Šio apibendrinimo rezultatas gali būti arba akoninio pilvo membranos depolarizacija, ir nervų impulsų generavimas (1 ir 2 atvejai 4 pav.), Arba jos hiperpolarizacija ir nervinių impulsų atsiradimo prevencija (3 ir 4 atvejai 4 pav.).

Norint perkelti galimą axono piliakalnio (apie 30 mV) skirtumą į Eį, jis turi būti depolarizuotas iki 10-20 mV. Tai leis aptikti potencialiai priklausomus natrio kanalus ir nervų impulsų generavimą. Kadangi kai PD atvyksta ir paverčiasi EPSP, membranos depolarizacija gali siekti iki 1 mV, o plitimas į aksoninį kalvą atsiranda su silpninimu, generuojant nervų impulsą, tuo pačiu metu patekus į neuroną per 40-80 nervų impulsų iš kitų neuronų, ir sumavimo tas pats skaičius „ipsp“.

Fig. 5. EPSP neurono erdvinis ir laikinas apibendrinimas; a - BSPP vienam atskiram stimului; ir - VPSP daugialypei stimuliacijai iš skirtingų afferentų; c - I-VPSP dažnas stimuliavimas per vieną nervinį skaidulą

Jei šiuo metu tam tikras nervų impulsų kiekis pasieks neuroną per slopinančias sinapses, tada jo aktyvavimas ir reakcijos nervų impulsas bus generuojamas tuo pat metu didinant signalų srautą per eksitacines sinapses. Esant sąlygoms, kai signalai, gaunami iš slopinančių sinapų, sukelia neuronų membranos hiperpolarizaciją, lygią arba didesnę nei depolarizacija, kurią sukelia signalai, atsirandantys iš eksitacinių sinapsių, axono piliakalnio membranos depolarizacija nebus įmanoma generuoti nervų impulsus ir tapti neaktyviais.

Neuronas taip pat atlieka laikiną EPSP ir TPPS signalų, gaunamų į jį beveik vienu metu, suvestinę (žr. 5 pav.). Galimų skirtumų, kuriuos jie sukelia artimose sinaptinėse zonose, pokyčiai taip pat gali būti apibendrinti algebriniu būdu, vadinamu laikinu suvestiniu.

Taigi, kiekvienas nervų impulsas, kurį generuoja neuronas, taip pat neurono tylos periodas, turi informaciją iš daugelio kitų nervų ląstelių. Paprastai, kuo didesnis signalų iš kitų ląstelių dažnis į neuroną, tuo dažniau jis generuoja atsako nervų impulsus, kuriuos axonas siunčia kitoms nervų ar efektoriaus ląstelėms.

Atsižvelgiant į tai, kad neuronų kūno ir net jo dendritų membranoje yra natrio kanalų (nors ir nedaug), veikimo potencialas, atsiradęs ant axono piliakalnio membranos, gali išplisti į kūną ir dalį neuronų dendritų. Šio reiškinio reikšmė nėra pakankamai aiški, tačiau daroma prielaida, kad sklaidos veiksmo potencialas momentinai išlygina visas membranos vietines sroves, panaikina potencialą ir padeda efektyviau suvokti naujos informacijos neuroną.

Molekuliniai receptoriai yra susiję su signalų, gaunamų į neuroną, transformavimu ir integravimu. Tuo pat metu jų stimuliavimas signalizuojančiomis molekulėmis gali, inicijuodamas (G-baltymai, antrieji mediatoriai), inicijuoti jonų kanalų būklės pokyčius, suvokiamų signalų transformaciją į galimų neuronų membranos skirtumų virpesius, neuronų atsako suvestinę ir formavimąsi nervų impulsų generavimo ar slopinimo forma.

Signalų transformacija neuronų metabotropiniais molekuliniais receptoriais lydi jo atsaką, kuris sukelia intraceliulinių transformacijų kaskadą. Tokiu atveju neurono atsakas gali būti bendro metabolizmo pagreitis, ATP susidarymo padidėjimas, be kurio neįmanoma padidinti jo funkcinio aktyvumo. Naudojant šiuos mechanizmus, neuronas integruoja gautus signalus, kad pagerintų savo veiklos efektyvumą.

Intraceliniai transformacijos neurone, inicijuoti gautais signalais, dažnai lemia baltymų molekulių sintezę, kuri neurone veikia kaip receptoriai, jonų kanalai ir nešikliai. Didindamas jų skaičių, neuronas prisitaiko prie gaunamų signalų pobūdžio, didindamas jautrumą svarbesniems ir silpninantis - mažiau reikšmingiems.

Neurono signalų gavimas gali būti susijęs su kai kurių genų, pvz., Peptidinių neuromoduliatorių sintezės reguliavimu, ekspresija arba represija. Kadangi jie yra pristatomi į neurono aksoninius gnybtus ir jais naudojami stiprinti ar susilpninti neurotransmiterių poveikį kitiems neuronams, neuronas, atsakydamas į jo gautus signalus, gali turėti stipresnį ar silpnesnį poveikį kitoms nervų ląstelėms, kurias jis kontroliuoja. Atsižvelgiant į tai, kad neuropeptidų modulacinis poveikis gali trukti ilgai, neurono įtaka kitoms nervų ląstelėms taip pat gali trukti ilgą laiką.

Taigi, gebėjimas integruoti įvairius signalus, neuronas gali subtiliai reaguoti į juos įvairiais atsakymais, leisdamas jam efektyviai prisitaikyti prie gaunamų signalų pobūdžio ir naudoti juos kitų ląstelių funkcijoms reguliuoti.

Neuroninės grandinės

CNS neuronai sąveikauja tarpusavyje, susidaro įvairios sinapso vietos kontaktinėje vietoje. Gautos nervinės pensijos pakartotinai didina nervų sistemos funkcionalumą. Dažniausiai pasitaikančios neuronų grandinės yra: vietinės, hierarchinės, konvergencinės ir skirtingos nervinės grandinės su vienu įėjimu (6 pav.).

Vietos nervų grandines sudaro dvi ar daugiau neuronų. Tokiu atveju vienas iš neuronų (1) savo neuronui (2) suteiks savo aksoninį užstatą, formuodamas savo kūną axosomatinę sinapse, o antrasis - sinapsę pirmojo neurono kūnui su aksonu. Vietiniai neuronų tinklai gali veikti kaip spąstai, kuriuose nervų impulsai gali ilgą laiką cirkuliuoti ratelyje, kurį sudaro keli neuronai.

Profesoriaus I.A. parodė, kad ilgą laiką gali kilti sužadinimo bangos (nervų impulsas), atsiradusio vieną kartą dėl perdavimo į žiedo struktūrą, apyvarta Vetokhin eksperimentuose su medūzų neuronų žiedu.

Žiedinių nervų impulsų cirkuliacija palei vietines nervines grandines atlieka sužadinimo ritmo transformavimo funkciją, suteikia galimybę nervų centrams ilgai sužadinti po to, kai jiems nutraukiamas signalas, ir dalyvauja gaunamos informacijos saugojimo mechanizmuose.

Vietos grandinės taip pat gali atlikti stabdymo funkciją. Jų pavyzdys yra pasikartojantis slopinimas, kuris yra realizuojamas paprasčiausia stuburo smegenų neuronų grandinėje, kurią sudaro a-motoneuronas ir Renshaw ląstelė.

Fig. 6. Paprasčiausios centrinės nervų sistemos nervinės grandinės. Aprašymas tekste

Šiuo atveju sužadinimas, kuris atsirado motoriniame neurone, plinta palei axono šaką, aktyvuoja Renshaw ląstelę, kuri slopina a-motorinį neuroną.

Konvergencines grandines sudaro keletas neuronų, iš kurių vienas (paprastai efferentinis) konvertuoja ar konvertuoja daugelio kitų ląstelių ašis. Tokios grandinės yra plačiai paplitusios centrinėje nervų sistemoje. Pavyzdžiui, pirminės motorinės žievės piramidiniai neuronai konvertuoja daugelio neuronų ašis jautriuose žievės laukuose. Stuburo smegenų ventralinių ragų motoriniuose neuronuose susilieja tūkstančių jautrių ir tarpusavyje sujungtų neuronų, esančių skirtingų CNS lygių, ašys. Konvergencinės grandinės vaidina svarbų vaidmenį integruojant signalus su efferentiniais neuronais ir koordinuojant fiziologinius procesus.

Skirtingos grandinės, turinčios vieną įvestį, susidaro neuronas, turintis šakotąjį axoną, kurio kiekviena šaka sudaro skirtingos nervų ląstelės sinapsę. Šios grandinės atlieka vienalaikio signalų perdavimo iš vieno neurono į daugelį kitų neuronų funkcijas. Tai pasiekiama stipriai šakojant (kelis tūkstančius šakelių) axono. Tokie neuronai dažnai randami smegenų stiebo retikulinio susidarymo branduoliuose. Jie užtikrina spartų daugelio smegenų dalių jaudrumą ir jo funkcinių rezervų mobilizavimą.

Jums Patinka Apie Epilepsiją