Ako sa neurón pripája k svalu

V tejto jedinečnej sérii fotografií vidíme, ako motorický neurón embrya Drosophila rastie svoj axón počas vývoja tela a pripája sa k svalu. Nie je ľahké strieľať takúto sekvenciu v živom organizme, ale môže nám to pomôcť lepšie pochopiť a liečiť celý rad neuromuskulárnych ochorení.

Motorický neurón rozširujúci axón smerom k svalu, Drosophila. Zápočet: Dr. Andrea H. Brand. CC BY-NC

Starnúce neuronálne mitochondrie

Credit: Salk Institute V tomto mikrografe zelené bodky na sivej nite ukazujú mitochondrie starnúcich neurónov ľudského mozgu. Vidíme, že tu - bodkovaná čiara jednotlivých bodov, a...

"Stúpajúce" bunky mozočka

Tento nádherný obraz z databázy Wellcome zbierok je nám drahý dvakrát. Po prvé, zobrazuje Purkyňove cerebelárne neuróny, ktoré náš portál miluje (v našom prípade cerebellum...)

"Úroda tímu" na axon

Predtým, než je obraz, v ktorom môžete vidieť, ako imunitné bunky napádajú axóny poškodeného nervu (trauma je modelovaná v Petriho miske), ale nechávajú telá týchto neurónov...

"Dvojstranná Janusova" neuroplasticita

Jednou z najdôležitejších vlastností mozgu je jeho plasticita. Ako sa nedávno ukázalo, má dva druhy. O tom, čo sú a...

"Drahý mozog, je čas, aby si vyrastal!"

Keď sa narodíme, náš mozog je veľmi flexibilný. Mať takú flexibilitu pre rast a zmenu dáva nezrelému mozgu schopnosť prispôsobiť sa novým skúsenostiam a organizovať jeho...

"Alien" spojenia

Nie, nie si mimozemské dvojčatá, ktoré robia MRI. Jedná sa o larvy lietať Drosophila (čo by sa dalo urobiť bez nich a neurobiológov zebrafish!), V ktorom bunky mozgu exprimujú...

"Neuron Traffic Light" pomôže pochopiť Parkinsonovu chorobu

Novú metódu na identifikáciu neurónovej aktivity in vivo, trochu pripomínajúcu semafor, vytvorili neurológovia z Národného ústavu zdravotníckych vied a životného prostredia, ktorý je súčasťou Národného inštitútu...

„Neuroveda bez lekárov nerozumie schizofrénii“

Pred niekoľkými mesiacmi dostala ruská vedecká skupina molekulárnych biológov a psychiatrov grant od Ruskej vedeckej nadácie. Nový projekt bude venovaný štúdiu takejto vysoko mythologizovanej choroby ako...

Mozgové neuróny - štruktúra, klasifikácia a cesty

Neurónová štruktúra

Každá štruktúra v ľudskom tele pozostáva zo špecifických tkanív, ktoré sú vlastné orgánu alebo systému. V nervovom tkanive - neuróne (neurocyt, nerv, neurón, nervové vlákno). Čo sú mozgové neuróny? Je to štruktúrne funkčná jednotka nervového tkaniva, ktorá je súčasťou mozgu. Okrem anatomickej definície neurónu existuje aj funkčná - je to bunka excitovaná elektrickými impulzmi, schopná spracovávať, ukladať a prenášať informácie iným neurónom pomocou chemických a elektrických signálov.

Štruktúra nervovej bunky nie je v porovnaní so špecifickými bunkami iných tkanív taká ťažká, ale tiež určuje jej funkciu. Neurocyt sa skladá z tela (iný názov je soma) a procesy sú axón a dendrit. Každý prvok neurónu plní svoju funkciu. Soma je obklopená vrstvou tukového tkaniva, ktorá umožňuje prenikanie len látok rozpustných v tukoch. Vnútri tela je jadro a ďalšie organely: ribozómy, endoplazmatické retikulum a ďalšie.

Okrem samotných neurónov v mozgu prevažujú nasledujúce bunky, a to gliálne bunky. Často sa nazývajú mozgové lepidlo pre svoju funkciu: glia vykonáva pomocnú funkciu pre neuróny, ktorá im poskytuje prostredie. Gliálne tkanivo poskytuje regeneráciu nervového tkaniva, výživu a pomáha pri vytváraní nervových impulzov.

Počet neurónov v mozgu sa vždy zaujímal o výskumníkov v oblasti neurofyziológie. Počet nervových buniek sa teda pohyboval od 14 miliárd do 100. Posledný výskum brazílskych expertov ukázal, že počet neurónov je v priemere 86 miliárd buniek.

procesy

Nástroje v rukách neurónu sú procesy, vďaka ktorým je neurón schopný vykonávať svoju funkciu vysielača a správcu informácií. Je to proces, ktorý tvorí širokú nervovú sieť, ktorá umožňuje ľudskej psychike otvoriť sa v celej svojej sláve. Existuje mýtus, že duševné schopnosti človeka závisia od počtu neurónov alebo od hmotnosti mozgu, ale nie je to tak: ľudia, ktorých polia a podpole mozgu sú vysoko rozvinuté (viac ako niekoľkokrát), sa stávajú géniovými. Vzhľadom na túto oblasť bude zodpovedný za určité funkcie schopný vykonávať tieto funkcie kreatívnejšie a rýchlejšie.

axon

Axón je dlhý proces neurónu, ktorý prenáša nervové impulzy zo soma nervu na iné bunky alebo orgány inervované špecifickou časťou nervového stĺpika. Príroda dala stavovcom bonus - myelínové vlákno, v štruktúre ktorého sú Schwannove bunky, medzi ktorými sú malé prázdne miesta - Ranvierove zachytenia. Na nich, ako na rebríku, nervové impulzy skok z jedného miesta na druhé. Táto štruktúra vám umožňuje zrýchliť prenos informácií (až do 100 metrov za sekundu). Rýchlosť pohybu elektrického impulzu cez vlákno, ktoré nemá myelín, v priemere 2-3 metre za sekundu.

dendrity

Ďalším typom procesov nervových buniek je dendrit. Na rozdiel od dlhého a pevného axónu je dendrit krátka a rozvetvená štruktúra. Tento proces sa nepodieľa na prenose informácií, ale len na jeho prijatí. Takže excitácia vstupuje do tela neurónu pomocou krátkych dendritických vetiev. Zložitosť informácií, ktoré môže dendrit prijímať, je určená jeho synapsiami (špecifickými nervovými receptormi), menovite jeho povrchovým priemerom. Dendritovci sú vďaka veľkému množstvu chrbtice schopní vytvoriť stovky tisíc kontaktov s inými bunkami.

Metabolizmus v neuróne

Charakteristickým znakom nervových buniek je ich metabolizmus. Metabolizmus neurocytov sa vyznačuje vysokou rýchlosťou a prevahou aeróbnych (kyslíkových) procesov. Táto vlastnosť bunky sa vysvetľuje tým, že práca mozgu je extrémne energeticky náročná a jej spotreba kyslíka je vysoká. Napriek tomu, že hmotnosť mozgu je iba 2% hmotnosti celého tela, spotreba kyslíka je približne 46 ml / min, čo je 25% celkovej telesnej spotreby.

Hlavným zdrojom energie pre mozgové tkanivo je okrem kyslíka glukóza, kde prechádza komplexnými biochemickými transformáciami. Nakoniec sa zo zlúčenín cukru uvoľňuje veľké množstvo energie. Preto je možné odpovedať na otázku, ako zlepšiť nervové spojenia mozgu: použiť produkty obsahujúce zlúčeniny glukózy.

Neurónové funkcie

Napriek relatívne nekomplexnej štruktúre má neurón mnoho funkcií, z ktorých hlavné sú nasledovné:

• vnímanie podráždenia;
• liečba podnetov;
• prenos impulzov;
• odozvy.

Funkčne sú neuróny rozdelené do troch skupín:

Okrem toho v nervovom systéme je funkčne odlišená iná skupina - inhibujúca (zodpovedná za inhibíciu excitácie buniek) nervov. Takéto bunky pôsobia proti šíreniu elektrického potenciálu.

Neuronová klasifikácia

Nervové bunky sú rôzne ako také, takže neuróny môžu byť klasifikované na základe ich rôznych parametrov a atribútov, a to:

• Tvar tela. Neurocyty rôznych foriem soma sa nachádzajú v rôznych častiach mozgu:
  • hviezdicovitý;
  • fusiforme;
  • pyramidálne (Betzove bunky).
• Podľa počtu výhonkov:
  • unipolárny: majú jeden proces;
  • bipolárny: na tele sa nachádzajú dva procesy;
  • multipolárny: na soma podobných buniek sú tri alebo viac procesov.
• Kontaktné vlastnosti povrchu neurónu:
  • AXO-somatické. V tomto prípade je axón v kontakte so somou susednej bunky nervového tkaniva;
  • AXO-dendritických. Tento typ kontaktu zahŕňa spojenie axónu a dendritu;
  • AXO-axonálne. Axón jedného neurónu má spojenie s axónom inej nervovej bunky.

Typy neurónov

Aby bolo možné vykonávať vedomé pohyby, je nevyhnutné, aby impulz vytvorený v motorickom gýri mozgu dokázal dosiahnuť potrebné svaly. Rozlišujú sa teda nasledujúce typy neurónov: centrálny motoneuron a periférny.

Prvý typ nervových buniek pochádza z predného centrálneho gyrusu, ktorý sa nachádza v prednej časti najväčšej brázdy mozgu - Rolandovej brázdy, konkrétne Betzových pyramidálnych buniek. Potom axóny centrálneho neurónu idú hlboko do hemisfér a prechádzajú cez vnútornú kapsulu mozgu.

Periférne motorické neurocyty sú tvorené motorickými neurónmi predných rohov miechy. Ich axóny dosahujú rôzne formácie, ako sú plexusy, zhluky miechového nervu, a čo je najdôležitejšie, vykonávajú svaly.

Vývoj a rast neurónov

Nervová bunka pochádza z progenitorovej bunky. Prvé axóny začínajú rásť, dozrievajú o niečo neskôr. Na konci vývoja neurocytového procesu sa v somálnej bunke vytvorí malé nepravidelne tvarované tesnenie. Táto formácia sa nazýva kužeľ rastu. Obsahuje mitochondrie, neurofilamenty a tubuly. Receptorové systémy bunky postupne dozrievajú a synaptické oblasti neurocytov expandujú.

cesta

Nervový systém má svoje sféry vplyvu v celom tele. S pomocou vodivých vlákien je nervová regulácia systémov, orgánov a tkanív. Mozog vďaka širokému systému ciest úplne riadi anatomický a funkčný stav každej štruktúry tela. Obličky, pečeň, žalúdok, svaly a ďalšie - to všetko kontroluje mozog, starostlivo a starostlivo koordinuje a reguluje každý milimeter tkaniva. A v prípade zlyhania opravuje a vyberá vhodný model správania. Vďaka ľudským cestám sa teda ľudské telo vyznačuje autonómiou, samoreguláciou a prispôsobivosťou vonkajšiemu prostrediu.

Mozgové dráhy

Dráha je klaster nervových buniek, ktorých funkciou je výmena informácií medzi rôznymi časťami tela.

• Asociatívne nervové vlákna. Tieto bunky spájajú rôzne nervové centrá, ktoré sa nachádzajú na rovnakej hemisfére.
• Kominárne vlákna. Táto skupina je zodpovedná za výmenu informácií medzi podobnými centrami mozgu.
• Projekčné nervové vlákna. Táto kategória vlákien spája mozog s miechou.
• Vonkajšie spôsoby. Nosia elektrické impulzy z kože a iných zmyslových orgánov do miechy.
• Proprioceptívna. Takáto skupina ciest vedie signály zo šliach, svalov, väzov a kĺbov.
• Interoceptívne cesty. Vlákna tohto traktu pochádzajú z vnútorných orgánov, krvných ciev a črevných mezentérií.

Interakcia s neurotransmitermi

Neuróny rôznych lokalít spolu komunikujú pomocou elektrických impulzov chemickej povahy. Čo je teda základom ich vzdelania? Existujú tzv. Neurotransmitery (neurotransmitery) - komplexné chemické zlúčeniny. Na povrchu axónu sa nachádza nervová synapse - kontaktný povrch. Na jednej strane existuje presynaptická medzera a na druhej strane postsynaptická medzera. Medzi nimi je medzera - to je synapse. Na presynaptickej časti receptora sú vaky (vezikuly) obsahujúce určité množstvo neurotransmiterov (kvantové).

Keď impulz príde na prvú časť synapsie, spustí sa komplexný biochemický kaskádový mechanizmus, v dôsledku čoho sa vrecká s mediátormi otvoria a kvanta intermediárnych látok hladko prúdi do drážky. V tomto štádiu impulz zmizne a objaví sa len vtedy, keď neurotransmitery dosiahnu postsynaptickú trhlinu. Potom sa biochemické procesy opäť aktivujú otvorením brány pre mediátory a tie, ktoré pôsobia na najmenšie receptory, sa premenia na elektrický impulz, ktorý ide ďalej do hlbín nervových vlákien.

Medzitým sa rozlišujú rôzne skupiny týchto neurotransmiterov:

• Braking neurotransmitters - skupina látok, ktoré majú inhibičný účinok na excitáciu. Patrí medzi ne:
  • kyselina gama-aminomaslová (GABA);
  • glycín.
• Stimulácia mediátorov:
  • acetylcholín;
  • dopamínu;
  • serotonín;
  • noradrenalín;
  • adrenalín.

Opravujú sa nervové bunky?

Dlho sa verilo, že neuróny nie sú schopné delenia. Toto tvrdenie sa však podľa moderného výskumu ukázalo ako nepravdivé: v niektorých častiach mozgu dochádza k procesu neurogenézy prekurzorov neurocytov. Okrem toho má mozgové tkanivo vynikajúcu schopnosť neuroplasticity. Existuje mnoho prípadov, keď zdravá časť mozgu preberá funkciu poškodeného.

Mnohí odborníci v oblasti neurofyziológie sa pýtali, ako obnoviť neuróny mozgu. S nedávnym výskumom amerických vedcov sa ukázalo, že pre včasnú a správnu regeneráciu neurocytov nie je potrebné používať drahé lieky. Ak to chcete urobiť, stačí, aby sa správne spať vzory a jesť právo s začlenením do stravy vitamínov B a nízkokalorických potravín.

Ak dôjde k porušeniu nervových spojení mozgu, sú schopní sa zotaviť. Existujú však vážne patologické stavy nervových spojení a ciest, ako je napríklad ochorenie motorických neurónov. Potom sa musíte obrátiť na špecializovanú klinickú starostlivosť, kde neurológovia môžu zistiť príčinu patológie a urobiť správnu liečbu.

Ľudia, ktorí predtým konzumovali alebo pijú alkohol, často kladú otázku, ako obnoviť neuróny mozgu po alkohole. Odborník by odpovedal, že na to je potrebné systematicky pracovať na vašom zdraví. Rozsah aktivít zahŕňa vyváženú stravu, pravidelné cvičenie, duševnú aktivitu, chôdzu a cestovanie. Bolo dokázané, že nervové spojenia mozgu sa vyvíjajú prostredníctvom štúdia a kontemplácie úplne nových informácií pre ľudí.

V podmienkach prebytku s prebytkom informácií, existenciou trhu s rýchlym občerstvením a sediacim životným štýlom je mozog kvalitatívne vystavený rôznym škodám. Ateroskleróza, trombotické formácie na cievach, chronický stres, infekcie - to všetko je priama cesta k upchávaniu mozgu. Napriek tomu existujú lieky, ktoré regenerujú mozgové bunky. Hlavnou a populárnou skupinou sú nootropiká. Prípravky v tejto kategórii stimulujú metabolizmus v neurocytoch, zvyšujú odolnosť voči nedostatku kyslíka a majú pozitívny vplyv na rôzne mentálne procesy (pamäť, pozornosť, myslenie). Okrem nootropík ponúka farmaceutický trh produkty obsahujúce kyselinu nikotínovú, prostriedky na posilnenie ciev a iné. Je potrebné pripomenúť, že obnovenie nervových spojení mozgu pri užívaní rôznych liekov je dlhý proces.

Vplyv alkoholu na mozog

Alkohol má negatívny vplyv na všetky orgány a systémy, najmä na mozog. Etylalkohol ľahko preniká do ochranných bariér mozgu. Alkohol metabolit, acetaldehyd, je vážnou hrozbou pre neuróny: alkohol dehydrogenáza (alkohol-spracovanie enzým v pečeni) čerpá viac tekutiny, vrátane vody z mozgu, do tela počas spracovania. Alkoholické zlúčeniny teda jednoducho vysušujú mozog, pričom z neho čerpajú vodu, v dôsledku čoho dochádza k atrofii mozgových štruktúr a bunkovej smrti. V prípade jednorazového použitia alkoholu sú takéto procesy reverzibilné, čo sa nedá tvrdiť o chronickom príjme alkoholu, keď sa okrem organických zmien vytvárajú aj stabilné patologické charakteristiky alkoholika. Ďalšie podrobnosti o tom, ako "Vplyv alkoholu na mozog."

Neuróny a nervové tkanivo

Neuróny a nervové tkanivo

Nervové tkanivo je hlavným štruktúrnym prvkom nervového systému. Štruktúra nervového tkaniva zahŕňa vysoko špecializované nervové bunky - neuróny a neuroglónové bunky, ktoré vykonávajú podporné, sekrečné a ochranné funkcie.

Neurón je hlavnou štrukturálnou a funkčnou jednotkou nervového tkaniva. Tieto bunky sú schopné prijímať, spracovávať, kódovať, prenášať a ukladať informácie, nadväzovať kontakty s inými bunkami. Jedinečnými vlastnosťami neurónu sú schopnosť generovať bioelektrické výboje (impulzy) a prenášať informácie pozdĺž procesov z jednej bunky do druhej pomocou špecializovaných zakončení - synapsií.

Funkcie neurónu sú podporované syntézou vo svojej axoplazme prenášajúcich látok - neurotransmiterov: acetylcholínu, katecholamínov atď.

Počet neurónov mozgu sa blíži 10 11. Na jednom neuróne môže existovať až 10 000 synapsií. Ak sú tieto prvky považované za bunky ukladania informácií, potom je možné konštatovať, že nervový systém môže uložiť 10 19 jednotiek. informácie, t. schopná pojať takmer všetky vedomosti nahromadené ľudstvom. Preto myšlienka, že ľudský mozog počas života pamätá na všetko, čo sa deje v tele a počas jeho komunikácie s prostredím, je celkom rozumné. Avšak, mozog nemôže extrahovať z pamäte všetky informácie, ktoré sú v ňom uložené.

Určité typy nervovej organizácie sú charakteristické pre rôzne mozgové štruktúry. Neuróny, ktoré regulujú jednu funkciu, tvoria tzv. Skupiny, súbory, stĺpce, jadrá.

Neuróny sa líšia štruktúrou a funkciou.

Podľa štruktúry (v závislosti od počtu výrastkov z bunky, procesy) rozlišujú unipolárne (s jedným procesom), bipolárne (s dvoma procesmi) a multipolárne (s viacerými procesmi) neuróny.

Funkčnými vlastnosťami izolované aferentných (alebo dostredivá) neuróny nosnú excitácia z receptorov v CNS, eferentných, motor, motorické neuróny (alebo odstredivé) prenos budenie CNS do inervovaný organ a intercalary, kontaktu alebo medziprodukty neurónov prepojenie aferentné a eferentných neuróny.

Afferentné neuróny patria do unipolárnych, ich telá ležia v miechových gangliách. Výrastok bunkového telesa je v tvare T v procese rozdelenom na dve vetvy, z ktorých jedna ide do centrálneho nervového systému a pôsobí ako axón, a druhá sa približuje k receptorom a je dlhým dendritom.

Väčšina eferentných a interkalárnych neurónov je multipolárnych (obr. 1). Multipolárne interkalárne neuróny sú hojne umiestnené v zadných rohoch miechy, ako aj vo všetkých ostatných častiach CNS. Môžu byť tiež bipolárne, napríklad retinálne neuróny s krátkym rozvetveným dendritom a dlhým axónom. Motoneuróny sa nachádzajú hlavne v predných rohoch miechy.

Obr. 1. Štruktúra nervovej bunky:

1 - mikrotubuly; 2 - dlhý proces nervovej bunky (axón); 3 - endoplazmatické retikulum; 4 - jadro; 5 - neuroplazma; 6 - dendritov; 7 - mitochondrie; 8 - nukleolus; 9 - myelínové puzdro; 10 - Zachytávanie Ranvie; 11 - koniec axónu

neuroglia

Neuroglia, alebo glia, je súborom bunkových elementov nervového tkaniva tvoreného špecializovanými bunkami rôznych tvarov.

Bola objavená R. Virkhovom a pomenovaná ním neuroglia, čo znamená „nervové lepidlo“. Bunky neuroglia vyplňujú priestor medzi neurónmi, čo predstavuje 40% objemu mozgu. Gliové bunky sú 3-4 krát menšie ako nervové bunky; ich počet v centrálnom nervovom systéme cicavcov dosahuje 140 miliárd, pričom počet neurónov u ľudí v mozgu klesá a zvyšuje sa počet gliálnych buniek.

Bolo zistené, že neuroglia súvisí s metabolizmom nervového tkaniva. Niektoré bunky neuroglia vylučujú látky, ktoré ovplyvňujú stav excitability neurónov. Treba poznamenať, že v rôznych duševných stavoch sa mení vylučovanie týchto buniek. Dlhodobé stopové procesy v CNS sú spojené s funkčným stavom neuroglia.

Typy gliálnych buniek

Podľa povahy štruktúry gliových buniek a ich umiestnenia v CNS existujú:

• astrocyty (astroglia);
• oligodendrocyty (oligodendroglia);
• mikrogliálne bunky (mikroglie);
• Schwannove bunky.

Gliové bunky vykonávajú podporné a ochranné funkcie pre neuróny. Sú súčasťou bariérovej štruktúry mozgu. Astrocyty sú najhojnejšie gliové bunky, ktoré vyplňujú medzery medzi neurónmi a prekrývajúcimi sa synapsiami. Zabraňujú šíreniu neurotransmiterov zo synaptickej štrbiny do CNS. V cytoplazmatických membránach astrocytov existujú receptory pre neurotransmitery, ktorých aktivácia môže spôsobiť kolísanie rozdielov v membránovom potenciáli a zmeny v metabolizme astrocytov.

Astrocyty tesne obklopujú kapiláry krvných ciev mozgu, ktoré sa nachádzajú medzi nimi a neurónmi. Na tomto základe sa predpokladá, že astrocyty hrajú dôležitú úlohu v metabolizme neurónov a regulujú permeabilitu kapilár pre určité látky.

Jednou z dôležitých funkcií astrocytov je ich schopnosť absorbovať nadbytok iónov K +, ktoré sa môžu hromadiť v extracelulárnom priestore počas vysokej neurálnej aktivity. V oblastiach adhézie astrocytov sa vytvárajú kanály medzerových kontaktov, cez ktoré môžu astrocyty vymieňať rôzne malé ióny a najmä ióny K +, čím sa zvyšuje ich absorpcia iónov K + a nekontrolovaná akumulácia iónov K + v interneuronálnom priestore by zvýšila excitabilitu neurónov. Astrocyty, absorbujúce nadbytok iónov K + z intersticiálnej tekutiny, teda zabraňujú zvýšeniu excitability neurónov a tvorbe ložísk zvýšenej neurálnej aktivity. Výskyt takýchto ohnísk v ľudskom mozgu môže byť sprevádzaný skutočnosťou, že ich neuróny vytvárajú sériu nervových impulzov, ktoré sa nazývajú konvulzívne výboje.

Astrocyty sa podieľajú na odstraňovaní a ničení neurotransmiterov vstupujúcich do extrasynaptických priestorov. Zabraňujú tak akumulácii neurotransmiterov v neuronálnych priestoroch, čo by mohlo viesť k dysfunkcii mozgu.

Neuróny a astrocyty sú oddelené medzibunkovými štrbinami 15-20 mikrónov, nazývanými intersticiálny priestor. Intersticiálne priestory zaberajú až 12-14% objemu mozgu. Dôležitou vlastnosťou astrocytov je ich schopnosť absorbovať CO2 z extracelulárnej tekutiny týchto priestorov a tým udržiavať stabilné pH v mozgu.

Astrocyty sa podieľajú na tvorbe rozhraní medzi nervovým tkanivom a mozgovými cievami, nervovým tkanivom a membránami mozgu v procese rastu a vývoja nervového tkaniva.

Oligodendrocyty sú charakterizované prítomnosťou malého počtu krátkych procesov. Jednou z ich hlavných funkcií je tvorba myelínového puzdra nervových vlákien v centrálnom nervovom systéme. Tieto bunky sú tiež umiestnené v tesnej blízkosti telies neurónov, ale funkčný význam tejto skutočnosti nie je známy.

Mikrogliálne bunky tvoria 5 až 20% celkového počtu gliálnych buniek a sú rozptýlené v centrálnom nervovom systéme. Zistilo sa, že antigény ich povrchu sú identické s antigénmi krvných monocytov. To indikuje ich pôvod z mezodermu, prenikanie do nervového tkaniva počas embryonálneho vývoja a následnú transformáciu na morfologicky rozpoznateľné mikroglie bunky. V tejto súvislosti sa predpokladá, že najdôležitejšou funkciou mikroglie je ochrana mozgu. Ukázalo sa, že keď je poškodené nervové tkanivo, počet fagocytových buniek v ňom sa zvyšuje v dôsledku krvných makrofágov a aktivácie fagocytárnych vlastností mikroglie. Odstraňujú odumreté neuróny, gliálne bunky a ich štruktúrne prvky, fagocytárne cudzie častice.

Schwannove bunky tvoria myelínový plášť vlákien periférnych nervov mimo CNS. Membrána tejto bunky je opakovane ovinutá okolo nervového vlákna a hrúbka výsledného myelínového puzdra môže presiahnuť priemer nervového vlákna. Dĺžka myelinizovaných oblastí nervového vlákna je 1-3 mm. V intervaloch medzi nimi (Ranvierove zachytenia) nervové vlákno zostáva pokryté len povrchovou membránou, ktorá má vzrušivosť.

Jednou z najdôležitejších vlastností myelínu je jeho vysoká odolnosť voči elektrickému prúdu. Je to spôsobené vysokým obsahom sfingomyelínu a iných fosfolipidov v myelíne, ktoré mu dodávajú vlastnosti na izoláciu prúdu. V oblastiach nervového vlákna potiahnutého myelínom je proces tvorby nervových impulzov nemožný. Nervové impulzy sú generované len na Ranvierovej záchytnej membráne, ktorá poskytuje vyššiu rýchlosť vedenia nervových impulzov k myelinizovaným nervovým vláknam v porovnaní s nemyelínovanými vláknami.

Je známe, že štruktúra myelínu môže byť ľahko narušená infekčným, ischemickým, traumatickým, toxickým poškodením nervového systému. Súčasne sa vyvíja proces demyelinizácie nervových vlákien. Obzvlášť často sa u roztrúsenej sklerózy vyvíja demyelinizácia. V dôsledku demyelinizácie sa znižuje rýchlosť nervových impulzov nervovými vláknami, znižuje sa rýchlosť dodávania informácií do mozgu z receptorov az neurónov do výkonných orgánov. To môže viesť k zhoršenej senzorickej citlivosti, zhoršenému pohybu, regulácii fungovania vnútorných orgánov a ďalším závažným následkom.

Štruktúra a funkcia neurónov

Neurón (nervová bunka) je štrukturálna a funkčná jednotka centrálneho nervového systému.

Anatomická štruktúra a vlastnosti neurónu zabezpečujú plnenie jeho hlavných funkcií: implementáciu metabolizmu, produkciu energie, vnímanie rôznych signálov a ich spracovanie, tvorbu alebo účasť v reakciách reakcie, tvorbu a vedenie nervových impulzov, integráciu neurónov do nervových obvodov, ktoré poskytujú obidve najjednoduchšie reflexné reakcie a vyššie integračné funkcie mozgu.

Neuróny sa skladajú z tela nervovej bunky a procesov axónu a dendritov.

Obr. 2. Štruktúra neurónu

Telo nervových buniek

Telo (perikaryon, soma) neurónu a jeho procesy sú pokryté neurónovou membránou. Membrána bunkového tela sa líši od axónovej membrány a dendritov obsahom rôznych iónových kanálov, receptorov a prítomnosti synapsií na nej.

V tele neurónu sa nachádza neuroplazma a jadro od nej oddelené membránami, hrubým a hladkým endoplazmatickým retikulom, Golgiho aparátom a mitochondriami. Chromozómy jadra neurónov obsahujú súbor génov kódujúcich syntézu proteínov potrebných na vytvorenie štruktúry a implementáciu funkcií tela neurónu, jeho procesov a synapsií. Ide o bielkoviny, ktoré vykonávajú funkcie enzýmov, nosičov, iónových kanálov, receptorov atď. Niektoré proteíny vykonávajú funkcie, keď sú v neuroplazme, zatiaľ čo iné sú integrované do membrán organel, soma a neurónových procesov. Niektoré z nich, napríklad enzýmy potrebné na syntézu neurotransmiterov, sa dodávajú axonálnym transportom do terminálu axónu. V bunkovom tele sa syntetizujú peptidy, ktoré sú nevyhnutné pre vitálnu aktivitu axónov a dendritov (napríklad rastové faktory). Preto, keď je poškodené neurónové telo, jeho procesy sa degenerujú a kolapsujú. Ak je telo neurónu zachované a proces je poškodený, potom dochádza k jeho pomalému zotaveniu (regenerácii) a obnoveniu inervácie denervovaných svalov alebo orgánov.

Miesto syntézy proteínov v telách neurónov je hrubé endoplazmatické retikulum (tigroidné granule alebo Nisslove telieska) alebo voľné ribozómy. Ich obsah v neurónoch je vyšší ako v gliálnych alebo iných bunkách tela. V hladkom endoplazmatickom retikule a Golgiho aparáte proteíny získavajú vnútornú priestorovú konformáciu, sú triedené a posielané do transportných tokov do štruktúr bunkového tela, dendritov alebo axónov.

V mnohých neuronálnych mitochondriách sa ako výsledok oxidačných fosforylačných procesov vytvára ATP, ktorého energia sa používa na udržanie vitálnej aktivity neurónov, prácu iónových čerpadiel a udržanie asymetrie iónových koncentrácií na oboch stranách membrány. V dôsledku toho je neurón v neustálej pripravenosti nielen vnímať rôzne signály, ale aj reagovať na ne - generovanie nervových impulzov a ich použitie na riadenie funkcií iných buniek.

Molekulárne receptory bunkovej membrány, senzorické receptory tvorené dendritmi a senzorické bunky epitelového pôvodu sa zúčastňujú na mechanizmoch vnímania neurónov rôznych signálov. Signály z iných nervových buniek sa môžu dostať k neurónu prostredníctvom početných synapsií vytvorených na dendritoch alebo na neurónovom géli.

Dendrity nervových buniek

Dendrity neurónu tvoria dendritický strom, charakter rozvetvenia a jeho veľkosť závisí od počtu synaptických kontaktov s inými neurónmi (obr. 3). Na dendritoch neurónu sú tisíce synapsií tvorených axónmi alebo dendritmi iných neurónov.

Obr. 3. Synaptické kontakty interneyronu. Šípky vľavo ukazujú príchod aferentných signálov k dendritom a telu interneurónu, vpravo smer šírenia eferentných signálov interneurónu k iným neurónom.

Synapsy môžu byť heterogénne tak vo funkcii (inhibícia, excitácia), ako aj v type použitého neurotransmitera. Dendritická membrána zapojená do tvorby synapsií je ich postsynaptická membrána, ktorá obsahuje receptory (ligandovo závislé iónové kanály) k neurotransmiteru používanému v tejto synapse.

Excitatívne (glutamátergické) synapsie sa nachádzajú hlavne na povrchu dendritov, kde sa vyskytujú zvýšenia alebo výrastky (1-2 mikróny), nazývané spiny. V membráne chrbtice sú kanály, ktorých priepustnosť závisí od rozdielu transmembránového potenciálu. V cytoplazme dendritov v oblasti chrbtice sa nachádzajú sekundárne mediátory intracelulárnej signálnej transdukcie, ako aj ribozómy, na ktorých je proteín syntetizovaný ako odpoveď na synaptické signály. Presná úloha spiny zostáva neznáma, ale je zrejmé, že zväčšujú povrchovú plochu dendritického stromu a vytvárajú synapsie. Hroty sú tiež neurónové štruktúry pre príjem vstupných signálov a ich spracovanie. Dendrity a chrbtice poskytujú prenos informácií z periférie do tela neurónu. Žacia membrána dendritov je polarizovaná kvôli asymetrickému rozloženiu minerálnych iónov, pôsobeniu iónových čerpadiel a prítomnosti iónových kanálov v ňom. Tieto vlastnosti sú základom prenosu informácií cez membránu vo forme lokálnych kruhových prúdov (elektrotonicky), ktoré sa vyskytujú medzi postsynaptickými membránami a membránovými časťami dendritu priľahlými k nim.

Keď sa šíria cez membránu dendritu, lokálne prúdy sú zoslabené, ale sú dostatočné na to, aby prenášali signály do dendritických synaptických vstupov do membrány tela neurónu. Potenciálne závislé sodíkové a draselné kanály ešte neboli identifikované v dendritovej membráne. Nemá vzrušivosť a schopnosť vytvárať akčné potenciály. Je však známe, že akčný potenciál, ktorý vzniká na membráne axónového kopca, sa môže šíriť cez ňu. Mechanizmus tohto javu nie je známy.

Predpokladá sa, že dendrity a spiny sú súčasťou nervových štruktúr zapojených do pamäťových mechanizmov. Počet spinov je obzvlášť vysoký v dendritoch neurónov mozgovej kôry, bazálnych gangliách a mozgovej kôre. Plocha dendritického stromu a počet synapsií klesá v niektorých oblastiach mozgovej kôry starších ľudí.

Axon neurón

Axón je proces nervových buniek, ktorý sa nenachádza v iných bunkách. Na rozdiel od dendritov, ktorých počet je pre neurón iný, je axón rovnaký pre všetky neuróny. Jeho dĺžka môže dosiahnuť až 1,5 m. V mieste, kde axón opúšťa neurón, je zhrubnutie, axónový kopec, pokrytý plazmatickou membránou, ktorá je čoskoro pokrytá myelínom. Miesto kopca axónu, odkryté myelínom, sa nazýva počiatočný segment. Axóny neurónov, až po ich finálne vetvy, sú pokryté myelínovým plášťom, prerušeným Ranvierovými záchytmi - mikroskopickými negelovanými oblasťami (približne 1 mikrón).

V celom axóne (myelinizované a nemyelínované vlákno) je pokrytá dvojvrstvovou fosfolipidovou membránou s proteínovými molekulami v nej obsiahnutými, ktoré plnia funkcie iónového transportu, potenciálovo závislých iónových kanálov atď. hlavne v oblasti odpočúvania Ranvier. Pretože v axoplazme nie sú žiadne hrubé retikulum a ribozómy, je zrejmé, že tieto proteíny sa syntetizujú v tele neurónu a dopravujú sa na axónovú membránu axonálnym transportom.

Vlastnosti membrány pokrývajúcej telo a axón neurónu sú odlišné. Tento rozdiel sa týka predovšetkým permeability membrány pre minerálne ióny a je spôsobený obsahom rôznych typov iónových kanálov. Ak obsah iónových kanálov závislých od ligandu (vrátane postsynaptických membrán) prevláda v membráne tela a dendritoch neurónu, potom v axónovej membráne, najmä v oblasti zachytávania Ranvierov, existuje vysoká hustota napäťovo závislých sodíkových a draslíkových kanálov.

Najnižšia hodnota polarizácie (približne 30 mV) má membránu počiatočného segmentu axónov. V oblastiach axónu vzdialenejších od tela bunky je veľkosť transmembránového potenciálu približne 70 mV. Nízka hodnota polarizácie membrány počiatočného segmentu axónu určuje, že v tejto oblasti má neurónová membrána najväčšiu excitabilitu. Práve tu sa postsynaptické potenciály, ktoré sa vyskytujú na membráne dendritu a bunkovom tele v dôsledku transformácie informačných signálov na neurón na synapse, šíria cez membránu tela neurónu pomocou lokálnych kruhových elektrických prúdov. Ak tieto prúdy spôsobia depolarizáciu membrány axonového kopca na kritickú úroveň (E_na), potom bude neurón reagovať na prichádzajúce signály z iných nervových buniek vytvorením svojho akčného potenciálu (nervový impulz). Výsledný nervový impulz sa ďalej uskutočňuje pozdĺž axónu k iným nervovým, svalovým alebo žľazovým bunkám.

Na membráne východiskového axónového segmentu sa nachádzajú hroty, na ktorých sú vytvorené synchrózy brzdy GABA-ergic. Príjem signálov pozdĺž týchto synapsií z iných neurónov môže zabrániť vytváraniu nervových impulzov.

Klasifikácia a typy neurónov

Klasifikácia neurónov sa vykonáva ako morfologickými, tak funkčnými charakteristikami.

Počet procesov, tam sú multipolar, bipolárne a pseudounipolar neuróny.

Podľa povahy spojení s inými bunkami a funkcie, ktorú vykonávajú, sa rozlišujú zmyslové, interkalačné a motorické neuróny. Senzorické neuróny sa tiež nazývajú aferentné neuróny a ich procesy sú dostredivé. Neuróny, ktoré vykonávajú funkciu signalizácie medzi nervovými bunkami, sa nazývajú interkalované alebo asociatívne. Neuróny, ktorých axóny tvoria synapsie na efektorových bunkách (svaly, žľazy) sa označujú ako motorické alebo eferentné, ich axóny sa nazývajú odstredivé.

Aferentné (citlivé) neuróny vnímajú informácie senzorickými receptormi, transformujú ich na nervové impulzy a vedú do nervových centier mozgu a miechy. Telo citlivých neurónov sa nachádza v spinálnych a lebečných gangliách. Ide o pseudo-unipolárne neuróny, ktorých axón a dendrit sa oddeľujú od tela neurónu a potom sa oddelia. Dendrit ide na perifériu do orgánov a tkanív v zložení zmyslových alebo zmiešaných nervov a axón v zložení zadných koreňov je zahrnutý v dorzálnych rohoch miechy alebo v zložení kraniálnych nervov v mozgu.

Vložené, alebo asociatívne, neuróny vykonávajú funkcie spracovania prichádzajúcich informácií a najmä zaisťujú uzavretie reflexných oblúkov. Telo týchto neurónov sa nachádza v šedej hmote mozgu a miechy.

Eferentné neuróny tiež vykonávajú funkciu spracovania prichádzajúcich informácií a prenosu eferentných nervových impulzov z mozgu a miechy do buniek výkonných (efektorových) orgánov.

Neuronová integračná aktivita

Každý neurón prijíma obrovské množstvo signálov prostredníctvom početných synapsií umiestnených na jeho dendritoch a tele, ako aj prostredníctvom molekulárnych receptorov plazmatických membrán, cytoplazmy a jadra. Prenos signálu využíva mnoho rôznych typov neurotransmiterov, neuromodulátorov a iných signálnych molekúl. Je zrejmé, že na vytvorenie odpovede na súčasný príchod viacerých signálov musí byť neurón schopný ich integrovať.

Súbor procesov, ktoré zabezpečujú spracovanie prichádzajúcich signálov a tvorbu neurónovej odpovede na ne, je zahrnutý v koncepte integračnej aktivity neurónu.

Vnímanie a spracovanie signálov prichádzajúcich na neurón sa uskutočňuje za účasti dendritov, tela bunky a axónového kopca neurónu (Obr. 4).

Obr. 4. Integrácia neurónových signálov.

Jednou z možností ich spracovania a integrácie (sumácie) je transformácia v synapsiach a súčet postsynaptických potenciálov na membráne tela a procesoch neurónu. Vnímané signály sa konvertujú v synapsiách na osciláciu potenciálneho rozdielu postsynaptickej membrány (postsynaptické potenciály). V závislosti od typu synapse môže byť prijatý signál premenený na malú (0,5-1,0 mV) depolarizačnú zmenu v potenciálovom rozdiele (EPSP - synapsy sú v diagrame znázornené ako svetelné kruhy) alebo hyperpolarizácia (TPPS - synapsie sú v grafe znázornené ako čierne). kruhy). Viacnásobné signály môžu súčasne prísť na rôzne miesta neurónu, z ktorých niektoré sú transformované do EPSP a ďalšie do TPPS.

Tieto oscilácie potenciálnych rozdielov sa šíria prostredníctvom lokálnych kruhových prúdov naprieč neurónovou membránou v smere axónového výbežku vo forme depolarizačných vĺn (v bielej schéme) a hyperpolarizácie (v čiernej schéme), ktoré sa navzájom prekrývajú (sivé oblasti v schéme). V tejto superpozícii sa sčítajú amplitúdy vĺn v jednom smere, zatiaľ čo tie opačných sú redukované (vyhladené). Takýto algebraický súčet potenciálnych rozdielov na membráne sa nazýva priestorový súčet (obr. 4 a 5). Výsledkom tohto súčtu môže byť buď depolarizácia membrány axónového kopca a tvorba nervových impulzov (prípady 1 a 2 na obr. 4), alebo jej hyperpolarizácia a prevencia vzniku nervových impulzov (prípady 3 a 4 na obr. 4).

Aby sa posunul potenciálový rozdiel axónovej membrány (asi 30 mV) na E_na, musí byť depolarizovaný na 10-20 mV. To povedie k objaveniu potenciálne závislých sodíkových kanálov prítomných v ňom a k tvorbe nervových impulzov. Keďže po prijatí PD a jej transformácii na EPSP, môže membránová depolarizácia dosiahnuť až 1 mV, a šírenie ce do axónového hillu prichádza s útlmom, aby sa vytvoril nervový impulz, simultánny vstup do neurónu sa vyžaduje prostredníctvom excitačných synapsií 40-80 nervových impulzov z iných neurónov a sumácie rovnaký počet ipsp.

Obr. 5. Priestorové a časové zhrnutie EPSP neurónu; a - BSPP na jeden stimul; a - VPSP pri viacnásobnej stimulácii z rôznych afferentov; c - iPSP pre častú stimuláciu cez jediné nervové vlákno

Ak sa v tomto čase počet nervových impulzov dostane na neurón prostredníctvom inhibičných synapsií, potom bude možná jeho aktivácia a generovanie reakčného nervového impulzu, pričom sa súčasne zvýši vstup signálov prostredníctvom excitačných synapsií. Za podmienok, keď signály pochádzajúce z inhibičných synapsií spôsobujú hyperpolarizáciu membrány neurónu, ktorá je rovná alebo väčšia ako depolarizácia spôsobená signálmi pochádzajúcimi zo excitačných synapsií, depolarizácia membrány axonového kopca nebude možná, neurón nebude generovať nervové impulzy a stane sa neaktívnym.

Neurón tiež vykonáva dočasný súčet signálov EPSP a TPPS, ktoré naň prichádzajú takmer súčasne (pozri obr. 5). Zmeny potenciálneho rozdielu, ktoré spôsobujú v blízky synaptických oblastiach, možno tiež algebraicky sumarizovať, čo sa nazýva dočasné zoskupenie.

Každý nervový impulz generovaný neurónom, ako aj doba ticha neurónov, teda obsahuje informácie z mnohých iných nervových buniek. Zvyčajne, čím vyššia je frekvencia signálov z iných buniek, ktoré prichádzajú k neurónu, tým častejšie generuje reakčné nervové impulzy poslané axónom do iných nervových alebo efektorových buniek.

Vzhľadom k tomu, že sodíkové kanály existujú v membráne tela neurónu a dokonca aj v jeho dendritoch (aj keď v malom počte), akčný potenciál, ktorý vznikol na membráne axónového kopca, sa môže rozšíriť na telo a časť neurónov dendritov. Význam tohto javu nie je dostatočne jasný, ale predpokladá sa, že akčný potenciál šíriaci sa na okamih vyhladzuje všetky lokálne prúdy na membráne, anuluje potenciál a prispieva k efektívnejšiemu vnímaniu nových informácií neurónom.

Molekulové receptory sa podieľajú na transformácii a integrácii signálov prichádzajúcich do neurónu. Okrem toho, ich stimulácia signalizačnými molekulami môže prostredníctvom iniciovania (prostredníctvom G-proteínov, druhých poslov) viesť k zmenám v stave iónových kanálov, transformácii vnímaných signálov na oscilácie potenciálnych rozdielov v membráne neurónov, sumácii a tvorbe neurónovej odpovede vo forme generovania nervových impulzov alebo inhibície.

Transformácia signálov metabotropnými molekulárnymi receptormi neurónu je sprevádzaná jeho reakciou vo forme spúšťania kaskády intracelulárnych transformácií. Reakciou neurónu v tomto prípade môže byť zrýchlenie všeobecného metabolizmu, zvýšenie tvorby ATP, bez ktorého nie je možné zvýšiť jeho funkčnú aktivitu. Pomocou týchto mechanizmov neurón integruje prijaté signály na zlepšenie účinnosti svojej vlastnej aktivity.

Intracelulárne transformácie v neuróne, iniciované prijímanými signálmi, často vedú k zvýšeniu syntézy proteínových molekúl, ktoré v neuróne pôsobia ako receptory, iónové kanály, nosiče. Zvýšením ich počtu sa neurón prispôsobuje povahe prichádzajúcich signálov, zvyšuje citlivosť na významnejšie a oslabuje - na menej významné.

Získanie množstva signálov neurónom môže byť sprevádzané expresiou alebo represiou určitých génov, napríklad tých, ktoré riadia syntézu peptidových neuromodulátorov. Pretože sú dodávané do axónových terminálov neurónu a používajú sa v nich na zvýšenie alebo oslabenie účinku svojich neurotransmiterov na iné neuróny, môže neurón v reakcii na signály, ktoré prijíma, mať silnejší alebo slabší účinok na iné nervové bunky, ktoré kontroluje, v závislosti od prijatých informácií. Vzhľadom na to, že modulačný účinok neuropeptidov môže trvať dlhú dobu, vplyv neurónu na iné nervové bunky môže tiež trvať dlhý čas.

V dôsledku schopnosti integrovať rôzne signály môže neurón na ne reagovať v širokom rozsahu odpovedí, čo mu umožňuje účinne sa prispôsobiť povahe prichádzajúcich signálov a používať ich na reguláciu funkcií iných buniek.

Neurónové obvody

CNS neuróny vzájomne pôsobia a vytvárajú rôzne synapsie v mieste kontaktu. Výsledné neurálne dôchodky znásobujú funkčnosť nervového systému. Medzi najbežnejšie neurónové obvody patria lokálne, hierarchické, konvergentné a divergentné neurónové obvody s jedným vstupom (obr. 6).

Lokálne nervové obvody sú tvorené dvoma alebo viacerými neurónmi. Zároveň jeden z neurónov (1) dodá svoj axónový kolaterál neurónu (2), pričom na svojom tele vytvorí axosomatickú synapsiu a druhý - synapse na tele prvého neurónu s axónom. Lokálne neurónové siete môžu vykonávať funkciu pascí, v ktorých sú nervové impulzy schopné dlhodobo cirkulovať v kruhu tvorenom niekoľkými neurónmi.

Možnosť dlhodobej cirkulácie excitačnej vlny (nervového impulzu), ktorá vznikla raz v dôsledku prenosu do kruhovej štruktúry, experimentálne ukázala profesora I.A. Vetokhin v experimentoch na nervovom kruhu medúzy.

Kruhová cirkulácia nervových impulzov pozdĺž lokálnych nervových obvodov plní funkciu transformácie rytmu excitácií, poskytuje možnosť predĺženej excitácie nervových centier po ich ukončení a zúčastňuje sa na mechanizmoch ukladania prichádzajúcich informácií.

Lokálne reťaze môžu tiež vykonávať brzdnú funkciu. Príkladom je rekurentná inhibícia, ktorá sa realizuje v najjednoduchšom lokálnom nervovom okruhu miechy, ktorý je tvorený a-motoneuronom a Renshawovou bunkou.

Obr. 6. Najjednoduchšie nervové obvody centrálneho nervového systému. Popis v texte

V tomto prípade sa excitácia, ktorá vznikla v motorickom neuróne, šíri pozdĺž vetvy axónu, aktivuje Renshawovu bunku, ktorá inhibuje a-motorický neurón.

Konvergentné reťazce sú tvorené niekoľkými neurónmi, z ktorých jeden (zvyčajne efferentný) konverguje alebo konverguje axóny mnohých ďalších buniek. Takéto reťazce sú široko distribuované v centrálnom nervovom systéme. Napríklad pyramídové neuróny primárneho motorického kortexu zbiehajú axóny mnohých neurónov v citlivých oblastiach kortexu. Na motorických neurónoch ventrálnych rohov axónov miechy tisícov citlivých a interkalátovaných neurónov rôznych úrovní CNS konverguje. Konvergentné reťazce hrajú dôležitú úlohu pri integrácii signálov eferentnými neurónmi a koordinácii fyziologických procesov.

Rozdielne reťazce s jedným vstupom sú tvorené neurónom s vetviacim axónom, z ktorých každá z vetiev tvorí synapsiu s inou nervovou bunkou. Tieto okruhy vykonávajú funkcie súčasného prenosu signálov z jedného neurónu do mnohých iných neurónov. To sa dosahuje silným vetvením (vytvorenie niekoľkých tisíc vetvičiek) axónu. Takéto neuróny sa často nachádzajú v jadrách retikulárnej formácie mozgového kmeňa. Poskytujú rýchly nárast excitability mnohých častí mozgu a mobilizáciu jeho funkčných rezerv.

Neuróny - čo to je. Typy a funkcie neurónov mozgu

Na nevyčerpateľné možnosti nášho mozgu napísali hory literatúry. Je schopný spracovať obrovské množstvo informácií, ktoré nedokážu ani moderné počítače. Okrem toho, za normálnych podmienok mozog pracuje bez prerušenia 70-80 rokov alebo viac. A každý rok trvanie jeho života, a tým aj života človeka sa zvyšuje.

Efektívna práca tohto najdôležitejšieho a v mnohých ohľadoch tajomného orgánu je zabezpečovaná najmä dvoma typmi buniek: neurónmi a gliálmi. Za prijímanie a spracovanie informácií, pamäti, pozornosti, myslenia, predstavivosti a kreativity sú zodpovedné neuróny.

Neuron a jeho štruktúra

Často môžete počuť, že duševné schopnosti človeka zaručujú prítomnosť šedej hmoty. Čo je to za látku a prečo je sivá? Táto farba má mozgovú kôru, ktorá sa skladá z mikroskopických buniek. Toto sú neuróny alebo nervové bunky, ktoré zabezpečujú fungovanie nášho mozgu a kontrolu celého ľudského tela.

Ako nervová bunka

Neurón, ako každá živá bunka, sa skladá z jadra a bunkového tela, ktoré sa nazýva soma. Veľkosť samotnej bunky je mikroskopická - od 3 do 100 mikrometrov. To však nebráni neurónu, aby bol reálnym úložiskom rôznych informácií. Každá nervová bunka obsahuje kompletnú sadu génov - návod na produkciu proteínov. Niektoré z proteínov sa podieľajú na prenose informácií, iné vytvárajú ochranný obal okolo samotnej bunky, iné sú zapojené do pamäťových procesov, štvrté poskytujú zmenu nálady atď.

Aj malé zlyhanie jedného z programov na produkciu niektorých proteínov môže viesť k vážnym následkom, chorobám, duševným poruchám, demencii atď.

Každý neurón je obklopený ochranným plášťom gliálnych buniek, doslova zaplňujú celý medzibunkový priestor a tvoria 40% substancie mozgu. Glia alebo kolekcia gliálnych buniek plní veľmi dôležité funkcie: chráni neuróny pred nepriaznivými vonkajšími vplyvmi, dodáva živiny nervovým bunkám a odstraňuje ich metabolické produkty.

Gliové bunky chránia zdravie a integritu neurónov, preto neumožňujú prenikanie mnohých cudzích chemikálií do nervových buniek. Vrátane liekov. Preto je účinnosť rôznych liekov určených na posilnenie aktivity mozgu úplne nepredvídateľná a na každého človeka sa správajú inak.

Dendrity a axóny

Napriek zložitosti neurónu samo osebe nehrá významnú úlohu v mozgu. Naša nervová aktivita, vrátane mentálnej aktivity, je výsledkom interakcie mnohých neurónov, ktoré si vymieňajú signály. Presnejšie povedané, príjem a prenos týchto signálov slabých elektrických impulzov sa uskutočňuje pomocou nervových vlákien.

Neurón má niekoľko krátkych (asi 1 mm) rozvetvených nervových vlákien - dendritov, takzvaných kvôli ich podobnosti so stromom. Dendrity sú zodpovedné za prijímanie signálov z iných nervových buniek. A ako signál vysielač pôsobí axon. Toto vlákno v neuróne je len jedno, ale môže dosiahnuť dĺžku až 1,5 metra. Spojenie pomocou axónov a dendritov, nervové bunky tvoria celé neurónové siete. A čím zložitejší je systém vzájomných vzťahov, tým ťažšia je naša duševná aktivita.

Neuronová práca

Základom najkomplexnejšej činnosti nášho nervového systému je výmena slabých elektrických impulzov medzi neurónmi. Problém však spočíva v tom, že pôvodne nie sú spojené axóny jednej nervovej bunky a dendritov ostatných buniek, medzi ktorými je priestor vyplnený medzibunkovou látkou. Toto je takzvaná synaptická štrbina a nemôže prekonať jej signál. Predstavte si, že dvaja ľudia si navzájom rozpínajú ruky a nedávajú sa úplne von.

Tento problém rieši neurón jednoducho. Pod vplyvom slabého elektrického prúdu dochádza k elektrochemickej reakcii a vzniká proteínová molekula, neurotransmiter. Táto molekula a prekrýva synaptickú medzeru, ktorá sa stáva akýmsi mostom pre signál. Neurotransmitery vykonávajú inú funkciu - spájajú neuróny a čím častejšie signál putuje po tomto nervovom okruhu, tým silnejšie je toto spojenie. Predstavte si brod cez rieku. Prechádzajúc cez ňu, človek hodí kameň do vody, a potom každý ďalší cestujúci robí to isté. Výsledkom je pevný, spoľahlivý prechod.

Takéto spojenie medzi neurónmi sa nazýva synapse a hrá dôležitú úlohu v mozgovej činnosti. Verí sa, že aj naša pamäť je výsledkom práce synapsií. Tieto spojenia poskytujú väčšiu rýchlosť prechodu nervových impulzov - signál pozdĺž neurónového okruhu sa pohybuje rýchlosťou 360 km / h alebo 100 m / s. Môžete vypočítať, ako dlho sa signál z prsta, ktorý ste omylom strhli ihlou, dostane do mozgu. Existuje staré tajomstvo: "Čo je najrýchlejšia vec na svete?" Odpoveď: "Myšlienka." A bolo to veľmi jasne zaznamenané.

Typy neurónov

Neuróny nie sú len v mozgu, kde interagujú a tvoria centrálny nervový systém. Neuróny sa nachádzajú vo všetkých orgánoch nášho tela, vo svaloch a väzoch na povrchu kože. Zvlášť veľa z nich v receptoroch, to je zmysloch. Rozsiahla sieť nervových buniek, ktorá preniká celým ľudským telom, je periférny nervový systém, ktorý plní funkcie rovnako dôležité ako centrálne. Rozmanitosť neurónov je rozdelená do troch hlavných skupín:

• Affector neuróny dostávajú informácie zo zmyslových orgánov a vo forme impulzov pozdĺž nervových vlákien ich dodávajú do mozgu. Tieto nervové bunky majú najdlhšie axóny, pretože ich telo sa nachádza v zodpovedajúcej časti mozgu. Je tu striktná špecializácia a zvukové signály idú výlučne do sluchovej časti mozgu, do vône - do čuchového, svetelného - do vizuálneho atď.
• Intermediálne alebo interkalárne neuróny spracovávajú informácie od afektorov. Po vyhodnotení informácií sprostredkujú stredné neuróny zmyslové orgány a svaly umiestnené na okraji nášho tela.
• Eferentné alebo efektorové neuróny prenášajú tento príkaz z medziproduktu vo forme nervového impulzu do orgánov, svalov atď.

Najzložitejšia a najmenej pochopená je práca intermediárnych neurónov. Zodpovedajú nielen za reflexné reakcie, ako napríklad vytiahnutie ruky z horúcej panvice alebo blikanie zábleskom svetla. Tieto nervové bunky poskytujú také komplexné mentálne procesy, ako je myslenie, predstavivosť, kreativita. A ako sa okamžitá výmena nervových impulzov medzi neurónmi mení na živé obrazy, fantastické grafy, brilantné objavy alebo len odrazy na tvrdý pondelok? Toto je hlavné tajomstvo mozgu, ku ktorému sa vedci ani neprišli.

Jediná vec, ktorá bola schopná zistiť, že rôzne typy mentálnej aktivity sú spojené s aktivitou rôznych skupín neurónov. Sny o budúcnosti, zapamätanie si básne, vnímanie milovaného človeka, premýšľanie o nákupoch - to všetko sa v našom mozgu odráža ako záblesky aktivity nervových buniek v rôznych bodoch mozgovej kôry.

Neurónové funkcie

Vzhľadom na to, že neuróny zabezpečujú fungovanie všetkých telesných systémov, musia byť funkcie nervových buniek veľmi rozdielne. Okrem toho ešte nie sú úplne pochopené. Medzi mnohými rôznymi klasifikáciami týchto funkcií si vyberieme ten, ktorý je najviac zrozumiteľný a blízky problémom psychologickej vedy.

Funkcia prenosu informácií

Toto je hlavná funkcia neurónov, ktoré sú spojené s inými, aj keď nie menej významnými. Rovnaká funkcia je najviac študovaná. Všetky vonkajšie signály do orgánov vstupujú do mozgu, kde sú spracované. A potom, ako výsledok spätnej väzby, vo forme príkazových impulzov, sa prenášajú cez eferentné nervové vlákna späť do zmyslových orgánov, svalov atď.

Takáto konštantná cirkulácia informácií nastáva nielen na úrovni periférneho nervového systému, ale aj v mozgu. Spojenia medzi neurónmi, ktoré si vymieňajú informácie, tvoria neobvykle zložité neurónové siete. Len si predstavte, že v mozgu je najmenej 30 miliárd neurónov a každý z nich môže mať až 10 tisíc pripojení. V polovici 20. storočia sa kybernetika snažila vytvoriť elektronický počítač fungujúci na princípe ľudského mozgu. Ale neuspeli - procesy, ktoré sa vyskytujú v centrálnom nervovom systéme, sa ukázali byť príliš komplikované.

Funkcia zachovania skúseností

Neuróny sú zodpovedné za to, čo nazývame pamäť. Presnejšie, ako neurofyziológovia zistili, zachovanie stôp signálov prechádzajúcich nervovými okruhmi je zvláštnym vedľajším účinkom činnosti mozgu. Základom pamäti sú samotné proteínové molekuly - neurotransmitery, ktoré vznikajú ako spojovací mostík medzi nervovými bunkami. Preto neexistuje žiadna špeciálna časť mozgu zodpovedná za uchovávanie informácií. A ak v dôsledku poranenia alebo choroby dôjde k zničeniu nervových spojení, osoba môže čiastočne stratiť pamäť.

Integračná funkcia

Je to interakcia medzi rôznymi časťami mozgu. Okamžité "záblesky" prenášaných a prijímaných signálov, horúce miesta v mozgovej kôre mozgu - to je zrod obrázkov, pocitov a myšlienok. Komplexné nervové spojenia, ktoré medzi sebou spájajú rôzne časti mozgovej kôry a prenikajú do subkortikálnej zóny, sú produktom našej mentálnej aktivity. Čím viac takýchto spojení vzniká, tým lepšie je pamäť a produktívnejšie myslenie. Čím viac si myslíme, tým múdrejší sme.

Funkcia produkcie bielkovín

Aktivita nervových buniek nie je obmedzená na informačné procesy. Neuróny sú skutočné továrne na proteíny. Toto sú tie isté neurotransmitery, ktoré nielenže fungujú ako „most“ medzi neurónmi, ale tiež hrajú obrovskú úlohu pri regulácii fungovania nášho tela ako celku. V súčasnosti existuje približne 80 druhov týchto proteínových zlúčenín, ktoré vykonávajú rôzne funkcie:

• Norepinefrín, niekedy nazývaný hormóny hnevu alebo stresu. Tónuje telo, zlepšuje výkon, robí srdce biť rýchlejšie a pripravuje telo na okamžité opatrenia na odvrátenie nebezpečenstva.
• Dopamín je hlavným tonikom nášho tela. Podieľa sa na revitalizácii všetkých systémov, vrátane prebudenia, počas fyzickej námahy a vytvára pozitívny emocionálny stav až po eufóriu.
• Serotonín je tiež „dobrá nálada“, hoci neovplyvňuje fyzickú aktivitu.
• Glutamát je vysielač, ktorý je nevyhnutný pre pamäťovú operáciu, bez ktorého nie je možné dlhodobé uchovávanie informácií.
• Acetylcholín riadi procesy spánku a prebudenia a je tiež potrebný na zvýšenie pozornosti.

Neurotransmitery, presnejšie, ich počet, ovplyvňujú zdravie tela. A ak existujú nejaké problémy s produkciou týchto proteínových molekúl, potom sa môžu vyvinúť závažné ochorenia. Napríklad nedostatok dopamínu je jednou z príčin Parkinsonovej choroby a ak sa táto látka produkuje príliš veľa, potom sa môže vyvinúť schizofrénia. Ak sa acetylcholín nevyrába dostatočne, môže dôjsť k veľmi nepríjemnej Alzheimerovej chorobe, ktorá je sprevádzaná demenciou.

Tvorba mozgových neurónov začína ešte pred narodením osoby a počas celého obdobia zrenia dochádza k aktívnej tvorbe a komplikáciám nervových spojení. Po dlhú dobu sa verilo, že u dospelého človeka sa nové nervové bunky nemôžu objaviť, ale proces ich zániku je nevyhnutný. Preto je duševný vývoj osobnosti možný len kvôli komplikácii nervového spojenia. A potom v starobe je každý odsúdený na pokles duševných schopností.

Nedávne štúdie však tento pesimistický odhad vyvrátili. Švajčiarski vedci dokázali, že existuje mozgová oblasť, ktorá je zodpovedná za vznik nových neurónov. Toto je hippokampus, produkuje denne až 1400 nových nervových buniek. A vy a ja ich môžeme len aktívnejšie zapájať do práce mozgu, prijímať a chápať nové informácie, a tak vytvárať nové nervové spojenia a komplikovať neurónovú sieť.