På de uudtømmelige muligheder i vores hjerne er skrevet litteraturbjerge. Han er i stand til at behandle en stor mængde oplysninger, som selv moderne computere ikke kan gøre. Desuden virker hjernen under normale forhold uden afbrydelse i 70-80 år eller mere. Og hvert år er varigheden af ​​sit liv, og dermed en persons liv er stigende.

Effektivt arbejde på dette vigtige og på mange måder mystiske organ er hovedsageligt tilvejebragt af to typer celler: neuroner og glial. Det er neuroner, der er ansvarlige for at modtage og behandle information, hukommelse, opmærksomhed, tænkning, fantasi og kreativitet.

Neuron og dets struktur

Du kan ofte høre, at en persons mentale evner garanterer tilstedeværelsen af ​​grå materiale. Hvad er dette stof, og hvorfor er det gråt? Denne farve har hjernebarken, der består af mikroskopiske celler. Det drejer sig om neuroner eller nerveceller, der sikrer, at vores hjerne fungerer og styrer hele kroppen.

Hvordan er nervecellen

En neuron, som enhver levende celle, består af en kerne og en cellulær krop, som kaldes soma. Cellens størrelse er mikroskopisk - fra 3 til 100 mikron. Dette forhindrer imidlertid ikke neuronen i at være et reelt opbevaringssted for forskellige oplysninger. Hver nervecelle indeholder et komplet sæt gener - instruktioner til produktion af proteiner. Nogle af proteinerne er involveret i transmission af information, andre skaber en beskyttende skal omkring cellen selv, andre er involveret i hukommelsesprocesser, fjerde giver en ændring af humør mv.

Selv en lille fejl i et af programmerne til produktion af noget protein kan føre til alvorlige konsekvenser, sygdom, psykisk lidelse, demens osv.

Hver neuron er omgivet af en beskyttende kappe af glialceller, de fylder bogstaveligt hele det intercellulære rum og udgør 40% af hjernens substans. En glia eller en samling glialceller udfører meget vigtige funktioner: det beskytter neuroner mod ugunstige ydre påvirkninger, giver næringsstoffer til nerveceller og fjerner deres metaboliske produkter.

Glialceller beskytter neurons sundhed og integritet, derfor tillader de ikke mange udenlandske kemiske stoffer at komme ind i nervecellerne. Herunder stoffer. Derfor er effektiviteten af ​​forskellige lægemidler designet til at styrke hjernens aktivitet helt uforudsigelig, og de virker forskelligt på hver person.

Dendritter og axoner

På trods af neuronets kompleksitet spiller det i sig ikke en væsentlig rolle i hjernen. Vores nervøse aktivitet, herunder mental aktivitet, er resultatet af interaktionen mellem mange neuroner, der udveksler signaler. Modtagelse og transmission af disse signaler sker mere præcist med svage elektriske impulser ved hjælp af nervefibre.

Neuronet har flere korte (ca. 1 mm) forgrenede nervefibre - dendritter, så navngivet på grund af deres lighed med træet. Dendritter er ansvarlige for at modtage signaler fra andre nerveceller. Og da signalgiveren virker axon. Denne fiber i neuronen er kun en, men den kan nå op til 1,5 meter. Tilslutning ved hjælp af axoner og dendritter udgør nerveceller i hele neurale netværk. Og jo mere komplekse systemet for indbyrdes forhold, jo vanskeligere vores mentale aktivitet.

Neuron arbejde

Grundlaget for den mest komplekse aktivitet i vores nervesystem er udvekslingen af ​​svage elektriske impulser mellem neuroner. Men problemet er, at indledningsvis er axonen af ​​en nervecelle og dendritterne af den anden ikke forbundet, mellem dem er der en plads fyldt med intercellulært stof. Dette er den såkaldte synaptiske kløft, og kan ikke overvinde sit signal. Forestil dig at to personer strækker deres arme til hinanden og ikke helt rækker ud.

Dette problem er løst af en neuron simpelthen. Under påvirkning af en svag elektrisk strøm forekommer der en elektrokemisk reaktion, og et proteinmolekyle - neurotransmitter - dannes. Dette molekyle og overlapper det synaptiske hul, bliver en slags bro til signalet. Neurotransmittere udfører en mere funktion - de forbinder neuroner, og oftere signalet bevæger sig langs dette nervekredsløb, desto stærkere er forbindelsen. Forestil dig et ford over floden. Når man passerer det, kaster en person en sten i vandet, og så gør hver næste rejsende det samme. Resultatet er en solid og pålidelig overgang.

En sådan forbindelse mellem neuroner kaldes synaps, og den spiller en vigtig rolle i hjernens aktivitet. Det menes, at selv vores hukommelse er resultatet af synapses arbejde. Disse forbindelser giver en højere hastighed for passage af nerveimpulser - signalet langs neuronkredsløbet bevæger sig med en hastighed på 360 km / t eller 100 m / s. Du kan beregne hvor meget tid et signal fra en finger, som du ved et uheld slog med en nål, kommer ind i hjernen. Der er et gammelt mysterium: "Hvad er den hurtigste ting i verden?" Svar: "Tanke." Og det blev meget tydeligt bemærket.

Typer af neuroner

Neuroner er ikke kun i hjernen, hvor de interagerer, danner centralnervesystemet. Neuroner er placeret i alle organer i vores krop, i muskler og ledbånd på overfladen af ​​huden. Især mange af dem i receptoren, det vil sige sanserne. Det omfattende netværk af nerveceller, der gennemsyrer hele menneskekroppen, er et perifert nervesystem, der udfører funktioner, som er så vigtige som den centrale. Forskellige neuroner er opdelt i tre hovedgrupper:

• Affektor neuroner modtager information fra sanserne og i form af impulser langs nervefibrene leverer det til hjernen. Disse nerveceller har de længste axoner, da deres krop ligger i den tilsvarende del af hjernen. Der er en streng specialisering, og lydsignaler går udelukkende til den hørbare del af hjernen, lugter - til det lyktige, lyse - til det visuelle mv.
• Intermediate eller intercalary neuroner behandler information modtaget fra affektorerne. Efter at oplysningerne er blevet evalueret, beordrer mellemliggende neuroner sansorglerne og musklerne placeret på periferien af ​​vores krop.
• Efferent eller effektor neuroner overfører denne kommando fra mellemproduktet i form af en nerveimpuls til organer, muskler mv.

Det sværeste og mindst forstået er arbejdet mellem mellemliggende neuroner. De er ikke alene ansvarlige for refleksreaktioner, som for eksempel at trække en hånd fra en varm stegepande eller blinke, når der er en blitz af lys. Disse nerveceller giver så komplekse mentale processer som tænkning, fantasi, kreativitet. Og hvordan bliver den øjeblikkelige udveksling af nerveimpulser mellem neuroner til levende billeder, fantastiske plot, strålende opdagelser eller bare refleksioner på hård mandag? Dette er hovedhemmeligheden i hjernen, som forskere ikke engang har kommet tæt på.

Det eneste, der kunne finde ud af, at forskellige typer af mental aktivitet er forbundet med aktiviteten af ​​forskellige grupper af neuroner. Fremtidens drømme, memorisering af et digt, opfattelse af en elsket, tænkning på køb - alt dette afspejles i vores hjerne som blinke af aktivitet af nerveceller i forskellige punkter i hjernebarken.

Neuron funktioner

I betragtning af at neuroner sikrer, at alle kroppens systemer fungerer, skal funktionerne i nerveceller være meget forskellige. Desuden er de stadig ikke fuldt ud forstået. Blandt de mange forskellige klassifikationer af disse funktioner vælger vi den mest forståelige og tæt på psykologiske videnskabers problemer.

Information overførsel funktion

Dette er neurons hovedfunktion, med hvilken andre, men ikke mindre signifikante, er forbundet. Den samme funktion er den mest studerede. Alle eksterne signaler til organer kommer ind i hjernen, hvor de behandles. Og så overføres de som følge af tilbagemelding i form af kommandopulser via efferente nervefibre tilbage til sensoriske organer, muskler mv.

En sådan konstant cirkulation af information forekommer ikke kun på niveauet af det perifere nervesystem, men også i hjernen. Forbindelser mellem neuroner, der udveksler information, udgør usædvanligt komplekse neurale netværk. Bare forestil dig: Der er mindst 30 milliarder neuroner i hjernen, og hver af dem kan have op til 10.000 forbindelser. I midten af ​​det 20. århundrede forsøgte cybernetik at skabe en elektronisk computer, der opererer på princippet om den menneskelige hjerne. Men de lykkedes ikke - processerne i centralnervesystemet viste sig at være for komplicerede.

Oplev Bevaringsfunktion

Neuroner er ansvarlige for det, vi kalder hukommelse. Mere præcist, som neurofysiologer har fundet ud af, er bevarelsen af ​​spor af signaler, der passerer gennem neurale kredsløb, et særligt biprodukt af hjerneaktivitet. Hukommelsesgrundlaget er selve proteinmolekylerne - neurotransmittere, der opstår som en forbindelsesbro mellem nerveceller. Derfor er der ingen speciel del af hjernen, der er ansvarlig for opbevaring af information. Og hvis der som følge af skade eller sygdom opstår ødelæggelsen af ​​de neurale forbindelser, så kan personen delvis miste sin hukommelse.

Integrativ funktion

Det er samspillet mellem forskellige dele af hjernen. Øjeblikkelig "blink" af transmitterede og modtagne signaler, hot spots i hjernebarken - dette er fødslen af ​​billeder, følelser og tanker. Komplekse neurale forbindelser, der forener hinanden mellem de forskellige dele af hjernebarken og trænger ind i den subkortiske zone er produktet af vores mentale aktivitet. Og jo flere sådanne forbindelser opstår, desto bedre er hukommelsen og den mere produktive tænkning. Det er faktisk jo mere vi tror, ​​jo bedre bliver vi.

Proteinproduktionsfunktion

Aktiviteten af ​​nerveceller er ikke begrænset til informationsprocesser. Neuroner er ægte proteinfabrikker. Disse er de samme neurotransmittere, der ikke kun fungerer som en "bro" mellem neuroner, men spiller også en stor rolle i reguleringen af ​​vores krops arbejde som helhed. I øjeblikket er der omkring 80 arter af disse proteinforbindelser, der udfører forskellige funktioner:

• Norepinephrin, undertiden omtalt som et raseri eller stresshormon. Det toner kroppen, forbedrer ydelsen, gør hjertet hurtigere og forbereder kroppen til øjeblikkelig handling for at afvise fare.
• Dopamin er den vigtigste tonik i vores krop. Han er involveret i genoplivningen af ​​alle systemer, herunder under opvågnen, under fysisk anstrengelse og skaber en positiv følelsesmæssig holdning op til eufori.
• Serotonin er også et stof med "godt humør", selvom det ikke påvirker fysisk aktivitet.
• Glutamat er transmitteren, der er nødvendig for, at hukommelsen skal fungere, uden at det er umuligt at opbevare langvarig opbevaring af oplysninger.
• Acetylcholin styrer processerne for søvn og opvågnen, og er også nødvendig for at aktivere opmærksomhed.

Neurotransmittere, eller rettere deres nummer, påvirker kroppens helbred. Og hvis der er problemer med produktionen af ​​disse proteinmolekyler, kan der udvikles alvorlige sygdomme. For eksempel er dopaminmangel en af ​​årsagerne til Parkinsons sygdom, og hvis dette stof produceres for meget, kan skizofreni udvikle sig. Hvis acetylcholin ikke produceres nok, kan der forekomme en meget ubehagelig Alzheimers sygdom, som ledsages af demens.

Dannelsen af ​​neuroner i hjernen begynder selv før fødslen af ​​en person, og i løbet af hele modningstiden sker den aktive dannelse og komplikation af neurale forbindelser. I lang tid blev det antaget, at der ikke kunne forekomme nye nerveceller hos en voksen, men processen med deres udryddelse er uundgåelig. Derfor er mental udvikling af personligheden kun mulig på grund af komplikationen af ​​nervøse forbindelser. Og så i alderdommen er alle dømt til et fald i mentale evner.

Men nylige undersøgelser har afvist denne pessimistiske prognose. Schweiziske forskere har bevist, at der er en hjernegruppe, der er ansvarlig for fødslen af ​​nye neuroner. Dette er hippocampus, der producerer op til 1.400 nye nerveceller dagligt. Og alt hvad du skal gøre er at mere aktivt inddrage dem i hjernens arbejde, modtage og forstå ny information, og derved skabe nye neurale forbindelser og komplicere det neurale netværk.

Neuroner og nervevæv

Neuroner og nervevæv

Nervevæv er det vigtigste strukturelle element i nervesystemet. Strukturen i det nervøse væv omfatter højt specialiserede nerveceller - neuroner og neuroglia celler, der udfører understøttende, sekretoriske og beskyttende funktioner.

Neuron er den vigtigste strukturelle og funktionelle enhed i nervesystemet. Disse celler kan modtage, behandle, kode, transmittere og gemme oplysninger, etablere kontakter med andre celler. De unikke træk ved neuronen er evnen til at generere bioelektriske udladninger (pulser) og transmittere informationer langs processerne fra en celle til en anden ved hjælp af specialiserede endingssynapser.

Funktionerne af en neuron fremmes af syntesen i sin axoplasma af transmitterende stoffer - neurotransmittere: acetylcholin, catecholaminer mv.

Antallet af hjerne-neuroner nærmer sig 10 11. Op til 10.000 synapser kan eksistere på en enkelt neuron. Hvis disse elementer betragtes som celler af informationslagring, kan det konkluderes, at nervesystemet kan gemme 10 19 enheder. information, dvs. i stand til at rumme næsten alle de viden, der er opbygget af menneskeheden. Derfor er tanken om, at den menneskelige hjerne i livet husker alt, hvad der sker i kroppen, og under dets kommunikation med miljøet, ret rimeligt. Dog kan hjernen ikke hente alle de oplysninger, der er gemt i hukommelsen, fra hukommelsen.

Visse typer af neurale organismer er karakteristiske for forskellige hjernestrukturer. Neuroner der regulerer en enkelt funktion danner de såkaldte grupper, ensembler, kolonner, kerner.

Neuroner er forskellige i struktur og funktion.

Ifølge strukturen (afhængig af antallet af udvækst fra cellen, processer) er der unipolære (med en proces), bipolar (med to processer) og multipolære (med flere processer) neuroner.

Ved funktionelle egenskaber af isoleret afferent (eller centripetale) neuroner bærer excitering fra receptorer i CNS, efferente, motor, motoriske neuroner (eller centrifugal) transmission excitation af CNS til innerverede organ og intercalary, kontakt eller mellemliggende neuroner forbinder afferent og efferent neuroner.

Afferente neuroner tilhører unipolar, deres kroppe ligger i spinalganglierne. Udbredelsen af ​​cellekroppen T-formet er opdelt i to grene, hvoraf den ene går til centralnervesystemet og virker som en axon, og den anden nærmer sig receptoren og er en lang dendrit.

De fleste af de efferente og intercalære neuroner tilhører multipolære (figur 1). Multipolære interkalære neuroner er placeret i stort antal i ryggen i rygmarven såvel som i alle andre dele af CNS. De kan også være bipolære, for eksempel retinale neuroner med en kort forgreningsdendrit og en lang axon. Motoneuronerne ligger hovedsageligt i rygmarvets forreste horn.

Fig. 1. Strukturen af ​​nervecellen:

1 - mikrotubuli; 2 - den lange proces af nervecellen (axon); 3 - endoplasmatisk retikulum; 4-kerne; 5 - neuroplasma; 6 - dendritter; 7 - mitokondrier; 8 - nucleolus; 9 - myelinskede 10 - Interception Ranvie; 11 - Axonens ende

neuroglia

Neuroglia, eller glia, er en samling af cellulære elementer i det nervøse væv dannet af specialiserede celler af forskellige former.

Det blev opdaget af R. Virkhov og navngivet af ham neuroglia, hvilket betyder "nervøs lim". Neuroglia-celler fylder rummet mellem neuronerne og udgør 40% af hjernevolumenet. Glialceller er 3-4 gange mindre end nerveceller; deres antal i pattedyrs centralnervesystem når 140 milliarder. Med alderen falder antallet af neuroner hos mennesker i hjernen og antallet af glialceller øges.

Det er fastslået, at neuroglia er relateret til metabolismen i det nervøse væv. Nogle celler i neuroglia udskiller stoffer, der påvirker neuronernes excitabilitetstilstand. Det bemærkes, at i forskellige mentale tilstande ændres udskillelsen af ​​disse celler. Langsigtede sporprocesser i CNS er forbundet med neuroglias funktionelle tilstand.

Typer af gliaceller

Af karakteren af ​​strukturen af ​​glialceller og deres placering i CNS er der:

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

Glialceller udfører understøttende og beskyttende funktioner for neuroner. De er en del af blod-hjerne barriere strukturen. Astrocytter er de mest almindelige glialceller, der fylder mellemrummet mellem neuronerne og de overliggende synapser. De forhindrer spredningen af ​​neurotransmittere, der diffunderer fra det synaptiske kløft til CNS. I de cytoplasmatiske membraner af astrocytter er der receptorer til neurotransmittere, hvis aktivering kan forårsage udsving i membranpotentialeforskelle og ændringer i metabolisme af astrocytter.

Astrocyter omgiver tæt kapillærerne af blodkarrene i hjernen, der ligger mellem dem og neuronerne. På denne baggrund antages astrocytter at spille en vigtig rolle i neurons metabolisme, der regulerer kapillærpermeabilitet for visse stoffer.

En af de vigtige funktioner af astrocytter er deres evne til at absorbere et overskud af K + ioner, som kan akkumulere i det intercellulære rum under høj neural aktivitet. I områderne af astrocytadhæsion danner kanalerne i slotkontakter, gennem hvilke astrocytter kan udveksle forskellige små ioner og især K + ioner. Dette øger deres absorption af K + ioner. Ukontrolleret akkumulering af K + ioner i det indreuronale rum vil øge neuronens excitabilitet. Således forhindrer astrocytter, der absorberer et overskud af K + ioner fra interstitialvæsken, en forøgelse af excitabiliteten af ​​neuroner og dannelsen af ​​foci af forøget neural aktivitet. Udseendet af sådanne foci i den menneskelige hjerne kan ledsages af det faktum, at deres neuroner genererer en række nerveimpulser, der kaldes konvulsive udledninger.

Astrocytter er involveret i fjernelse og destruktion af neurotransmittere, der går ind i ekstrasynaptiske rum. Således forhindrer de akkumulering af neurotransmittere i de neuronale rum, hvilket kan føre til dysfunktion af hjernen.

Neuroner og astrocytter adskilles af intercellulære slidser 15-20 mikrometer, kaldet interstitielt rum. Interstitielle rum optager op til 12-14% af hjernevolumen. En vigtig egenskab af astrocytter er deres evne til at absorbere CO2 fra den ekstracellulære væske af disse rum og derved opretholde en stabil hjerne-pH.

Astrocytter er involveret i dannelsen af ​​grænseflader mellem nervevæv og hjerneskibe, nervesvæv og membraner i hjernen i processen med vækst og udvikling af nervesvævet.

Oligodendrocytter er karakteriseret ved tilstedeværelsen af ​​et lille antal korte processer. En af deres hovedfunktioner er dannelsen af ​​myelinskeden af ​​nervefibre i centralnervesystemet. Disse celler er også placeret i umiddelbar nærhed af neurons legemer, men den funktionelle betydning af denne kendsgerning er ukendt.

Mikrogialceller udgør 5-20% af det totale antal glialceller og er spredt gennem hele det centrale nervesystem. Det er fastslået, at antigenerne på deres overflade er identiske med blodmonocytternes antigener. Dette indikerer deres oprindelse fra mesodermen, indtrængning i nervesvævet under embryonisk udvikling og efterfølgende transformation i morfologisk genkendelige mikroglialceller. I denne henseende anses det, at den vigtigste funktion af microglia er hjernebeskyttelse. Det har vist sig, at når nervevæv er beskadiget, øges antallet af fagocytiske celler i det som følge af blodmakrofager og aktiveringen af ​​mikrofagens fagocytiske egenskaber. De fjerner døde neuroner, glialceller og deres strukturelle elementer, fagocytiske fremmede partikler.

Schwann-celler danner myelinskeden af ​​perifere nervefibre uden for CNS. Membranen i denne celle vikles gentagne gange omkring nervefiberen, og tykkelsen af ​​den resulterende myelinkappe kan overstige nervefiberens diameter. Længden af ​​myelinerede områder af nervefiberen er 1-3 mm. I intervallerne mellem dem (aflytningerne af Ranvier) forbliver nervefibre kun dækket af overflademembranen, som har spænding.

En af de vigtigste egenskaber ved myelin er dens høje modstandsdygtighed mod elektrisk strøm. Det skyldes det høje indhold af sphingomyelin og andre phospholipider i myelin, som giver det nuværende isolerende egenskaber. I områder af den myelinbelagte nervefiber er processen med at generere nerveimpulser umulig. Nerveimpulser genereres kun på Ranvier-aflytningsmembranen, hvilket giver en højere grad af ledning af nerveimpulser til, men myelinerede nervefibre i sammenligning med ikke-myelinerede.

Det er kendt, at myelinstrukturen let kan forstyrres af infektiøs, iskæmisk, traumatisk, giftig skade på nervesystemet. Samtidig udvikler processen med demyelinering af nervefibre. Særligt udvikles demyelinering i multipel sklerose. Som følge af demyelinering falder hastigheden af ​​nerveimpulser langs nervefibrene, hastigheden af ​​levering af information til hjernen fra receptorer og fra neuroner til de organer, der administreres, falder. Dette kan føre til nedsat sensorisk følsomhed, nedsat bevægelse, regulering af indre organers funktion og andre alvorlige konsekvenser.

Struktur og funktion af neuroner

Neuronet (nervecellen) er en strukturel og funktionel enhed i centralnervesystemet.

Den neurologiske anatomiske struktur og egenskaber sikrer opfyldelsen af ​​hovedfunktionerne: implementering af metabolisme, energiproduktion, opfattelsen af ​​forskellige signaler og deres behandling, dannelsen eller deltagelsen i reaktionsreaktioner, dannelsen og ledningen af ​​nerveimpulser, foreningen af ​​neuroner i neurale kredsløb, der giver både de enkleste refleksreaktioner og og højere integrerende hjernefunktioner.

Neuroner består af nervecellens krop og processerne hos axonen og dendritterne.

Fig. 2. Strukturen af ​​neuronen

Kropsnervencelle

Kroppen (perikaryon, soma) af neuronen og dens processer er dækket gennem neuronmembranen. Membranen af ​​cellelegemet adskiller sig fra membranen af ​​axonen og dendritterne ved indholdet af forskellige ionkanaler, receptorer, tilstedeværelsen af ​​synapser på den.

I neuronens legeme er der neuroplasma og en kerne afgrænset af membranerne, et groft og glat endoplasmatisk retikulum, Golgi-apparatet og mitokondrier. Kromosomerne af nukleins nucleus indeholder et sæt gener kodende for syntesen af ​​proteiner, der er nødvendige for dannelsen af ​​strukturen og implementering af neuronsystemets funktioner, dets processer og synapser. Disse er proteiner, der udfører funktionerne af enzymer, bærere, ionkanaler, receptorer osv. Nogle proteiner udfører funktioner, når de er i neuroplasma, mens andre er integreret i membraner af organeller, soma og neuron processer. Nogle af dem, for eksempel enzymer, der er nødvendige til syntese af neurotransmittere, transporteres via axonal transport til axonterminalen. I cellelegemet syntetiseres peptider, der er nødvendige for den vitalitet af axoner og dendritter (for eksempel vækstfaktorer). Når en neurons krop er beskadiget, er dens processer derfor degenereret og sammenbrudt. Hvis neuronens krop bevares, og processen er beskadiget, forekommer dens langsomme genopretning (regenerering) og genoprettelse af inderveringen af ​​de denerverede muskler eller organer.

Stedet for proteinsyntese i neuronernes kroppe er det grove endoplasmatiske retikulum (tigroidgranulat eller Nissl-legemer) eller frie ribosomer. Deres indhold i neuroner er højere end i glial eller andre celler i kroppen. I det glatte endoplasmatiske retikulum og Golgi-apparatet erhverver proteiner en indre rumlig konformation, sorteres og sendes i transportstrømme til strukturen af ​​cellelegemet, dendritterne eller axonerne.

I adskillige neuronale mitokondrier, som et resultat af oxidative phosphoryleringsprocesser, dannes ATP, hvis energi anvendes til at opretholde neuronens vitale aktivitet, ionpumper, og opretholde asymmetrien af ​​ioniske koncentrationer på begge sider af membranen. Følgelig er neuronen i konstant beredskab ikke blot at opfatte forskellige signaler, men også at reagere på dem - genereringen af ​​nerveimpulser og deres anvendelse til styring af andre cellers funktioner.

Molekylære receptorer af cellemembranen, sensoriske receptorer dannet af dendritter og sensoriske celler med epiteloprindelse deltager i mekanismerne for opfattelsen af ​​neuroner af forskellige signaler. Signaler fra andre nerveceller kan nå neuronen gennem talrige synapser dannet på dendritterne eller på neurongelen.

Nervecelle dendritter

Dendritterne af en neuron danner et dendritisk træ, forgreningenes natur og størrelsen afhænger af antallet af synaptiske kontakter med andre neuroner (figur 3). På en neurons dendritter er der tusindvis af synapser dannet af axoner eller dendritter af andre neuroner.

Fig. 3. Synontiske kontakter af interneyron. Pilene til venstre viser ankomsten af ​​afferente signaler til dendritterne og interneuronets krop, til højre, retningen for udbredelse af effektsignalerne fra interneuronen til andre neuroner.

Synapses kan være heterogene både i funktion (hæmmende, excitatorisk) og i den anvendte type neurotransmitter. Den dendritiske membran, der er involveret i dannelsen af ​​synapser, er deres postsynaptiske membran, som indeholder receptorer (ligandafhængige ionkanaler) til den neurotransmitter, der anvendes i denne synapse.

Excitatoriske (glutamatergiske) synapser er hovedsageligt placeret på overfladen af ​​dendritterne, hvor der er forhøjninger eller udvækst (1-2 μm), kaldet spines. Der er kanaler i rygmarvemembranen, hvis permeabilitet afhænger af transmembranpotentialets forskel. I cytoplasmaet af dendritterne i spinesne findes sekundære mediatorer af intracellulær signaltransduktion såvel som ribosomer, på hvilke proteinet syntetiseres som reaktion på ankomsten af ​​synaptiske signaler. Spines nøjagtige rolle forbliver ukendt, men det er indlysende, at de øger overfladen af ​​det dendritiske træ for at danne synapser. Spikes er også neuronstrukturer til modtagelse af indgangssignaler og behandling af dem. Dendritter og spines giver information overførsel fra periferien til neuronlegemet. Den dendritiske membran i klippeområdet er polariseret på grund af den asymmetriske fordeling af mineralioner, ionpumpernes drift og tilstedeværelsen af ​​ionkanaler i den. Disse egenskaber ligger til grund for overførslen af ​​information langs membranen i form af lokale cirkulære strømme (elektrotonisk), der forekommer mellem postsynaptiske membraner og områderne af dendritmembranen støder op til dem.

Når de formeres gennem dendritmembranen, dæmpes de lokale strømme, men de er tilstrækkelige i størrelsesorden til at sende signaler til de dendritiske synaptiske indgange til neuronens kropsmembran. De potentielle afhængige natrium- og kaliumkanaler er endnu ikke blevet identificeret i dendritmembranen. Hun besidder ikke spænding og evnen til at generere handlingspotentialer. Det er imidlertid kendt, at potentialet for handling der opstår på membranen af ​​den aksonale hovne kan spredes langs den. Mekanismen for dette fænomen er ukendt.

Det antages, at dendritter og rygsøjler er en del af de neurale strukturer, der er involveret i hukommelsesmekanismer. Antallet af rygsøjler er især højt i dendritterne af cerebellarcortexens neuroner, basalganglier og cerebral cortex. Området for det dendritiske træ og antallet af synapser falder i nogle felter i den cerebrale cortex af ældre mennesker.

Axon neuron

En axon er en proces af nervecelle, der ikke findes i andre celler. I modsætning til dendritter, hvis antal er forskelligt for en neuron, er axonen den samme for alle neuroner. Dens længde kan nå op til 1,5 m. På det punkt, hvor axonen forlader neuronen, er der en fortykkelse - en aksonal højder, dækket af en plasmamembran, som snart er dækket af myelin. Stedet for axonhøjen, afdækket af myelin, hedder det indledende segment. Axonernes axoner, op til deres endelige grene, er dækket af myelinskeden, afbrudt af Ranviers aflytninger - mikroskopiske ikke-gelerede områder (ca. 1 mikron).

Hele axon (myelinerede og myelinerede fibre) coatet dobbeltlaget phospholipidmembran med indbygget proteinmolekyler, der udfører funktionerne af iontransport, spændingsstyrede ionkanaler, og andre. Proteiner ensartet fordelt i membranen myelinerede nervefibre, og membran myelinerede nervefibre er placeret hovedsageligt inden for aflytningsområdet Ranvier. Da der ikke er noget groft retikulum og ribosomer i aksoplasma, er det indlysende, at disse proteiner syntetiseres i neuronens krop og leveres til axonmembranen ved axonal transport.

Egenskaberne af membranen dækker kroppen og axonen af ​​neuronen er forskellige. Denne forskel vedrører primært membranets permeabilitet for mineralioner og skyldes indholdet af forskellige typer af ionkanaler. Hvis indholdet hersker ligand-gatede ionkanaler (herunder postsynaptiske membraner), membranen af ​​Axon, især i knudepunkterne i Ranvier, der er en høj tæthed af spændingsstyrede natriumkanaler og kaliumkanaler i membranen krop og dendritter af en neuron.

Den mindste polarisation (ca. 30 mV) har membranen i det første axonsegment. I områder af aksonen, der er fjernere fra cellelegemet, er transmembranpotentialets størrelse ca. 70 mV. Den lave værdi af polariseringen af ​​membranen i det første segment af aksonen bestemmer, at neuronets membran i dette område har den største excitabilitet. Det er her, at postsynaptiske potentialer, der forekommer på dendritmembranen og cellelegemet som følge af transformationen af ​​informationssignaler til neuronen ved synaps spredt gennem membranen i neuronets krop ved anvendelse af lokale cirkulære elektriske strømme. Hvis disse strømme forårsager depolarisering af axonhønsemembranen til et kritisk niveau (E_til), så vil neuronen reagere på indkommende signaler fra andre nerveceller til det ved at generere dets actionpotentiale (nerveimpuls). Den resulterende nerveimpuls udføres videre langs axonen til andre nerve-, muskel- eller kirtleceller.

På membranen i det første axonsegment er der rygsøjler, på hvilke GABA-ergic bremsesynapser er dannet. Kvittering af signaler langs disse synapser fra andre neuroner kan forhindre generering af nerveimpulser.

Klassifikation og typer af neuroner

Klassifikationen af ​​neuroner udføres både af morfologiske og funktionelle karakteristika.

Ved antallet af processer kendetegnes multipolære, bipolære og pseudounipolære neuroner.

Ved arten af ​​forbindelser med andre celler og den funktion, de udfører, skelnes sensoriske, intercalation og motoriske neuroner. Sensoriske neuroner kaldes også afferente neuroner, og deres processer er centripetal. Neuroner, der udfører funktionen af ​​signaloverførsel mellem nerveceller, kaldes intercaleret eller associativ. Neuroner, hvis axonsform synapserer på effektorceller (muskel, glandular), kaldes motor eller efferent, deres axoner kaldes centrifugale.

Afferente (følsomme) neuroner opfatter information af sensoriske receptorer, omdanner det til nerveimpulser og fører til nervecentrene i hjernen og rygmarven. Kropperne af følsomme neuroner er placeret i spinal og kraniale ganglier. Disse er pseudo-unipolære neuroner, hvoraf akson og dendrit afviger fra neurons krop sammen og separeres derefter. Dendrit går i periferien til organerne og vævene i sammensætningen af ​​sensoriske eller blandede nerver, og axonen i sammensætningen af ​​de bageste rødder er inkluderet i rygmarvene i rygmarven eller i sammensætningen af ​​kraniale nerver i hjernen.

Indsætte eller associative neuroner udfører funktionerne til behandling af indgående oplysninger og sikrer især lukning af refleksbuerne. Kropperne af disse neuroner er placeret i hjernens og rygmarvenes grå stof.

Efferente neuroner udfører også funktionen til at behandle indgående information og overføre efferente nerveimpulser fra hjernen og rygmarven til cellerne i de organer, der udøver effektoren.

Neuron Integrativ Aktivitet

Hver neuron modtager et stort antal signaler gennem talrige synapser placeret på dens dendritter og i kroppen, såvel som gennem molekylære receptorer af plasmamembraner, cytoplasma og kerner. Signaloverførsel bruger mange forskellige typer af neurotransmittere, neuromodulatorer og andre signalmolekyler. Naturligvis skal neuronen være i stand til at integrere dem for at danne et svar på den samtidige ankomst af flere signaler.

Sættet af processer, der tilvejebringer behandling af indkommende signaler og dannelsen af ​​et neuronrespons til dem, indgår i begrebet integrativ aktivitet af en neuron.

Opfattelsen og behandlingen af ​​signalerne, der ankommer til neuronen, udføres med deltagelse af dendritter, cellekroppen og axonhøjen af ​​neuronen (figur 4).

Fig. 4. Integration af neuronsignaler.

En af varianterne af deres behandling og integration (summation) er transformationen i synaps og summationen af ​​postsynaptiske potentialer på kroppens membran og neuronernes processer. Opfattede signaler omdannes til synaps til oscillationen af ​​den potentielle forskel i den postsynaptiske membran (postsynaptiske potentialer). Afhængigt af typen af ​​synaps kan det modtagne signal omdannes til en mindre (0,5-1,0 mV) depolariserende ændring i potentiel forskel (EPSP-synapser vises som lyse cirkler i diagrammet) eller hyperpolariserende (TPPS-synapser vises som svarte i diagrammet cirkler). Flere signaler kan samtidigt ankomme til forskellige punkter i neuronen, hvoraf nogle omdannes til EPSP og andre - ind i TPPS.

Disse udsving af den potentielle forskel spredes af lokale cirkulære strømme i neuron membranen i retning af Axon klippeknold af depolariseringsbølger (hvidt i diagrammet) og hyperpolarisering (skema sort) overlejret (i diagrammet de grå dele) til hinanden. I denne superposition summeres amplituderne af bølgerne i en retning, mens de modsatte er reduceret (glat). En sådan algebraisk summation af den potentielle forskel på en membran kaldes rumlig summation (figur 4 og 5). Resultatet af denne opsummering kan enten være depolarisering af axonhønsemembranen og generering af nerveimpulser (sager 1 og 2 i figur 4) eller dens hyperpolarisering og forebyggelse af indtræden af ​​nerveimpulser (sager 3 og 4 i figur 4).

For at skifte den potentielle forskel på membranen i axonhøjen (ca. 30 mV) til E_til, den skal depolariseres til 10-20 mV. Dette vil føre til opdagelsen af ​​potentielle afhængige natriumkanaler til stede i den og genereringen af ​​nerveimpulser. Siden modtagelsen af ​​PD og dets omdannelse til EPSP membrandepolarisering kan nå op til 1 mV og lo spredes til axonal bakke er med dæmpning, til frembringelse af en nerveimpulsstrøm trebuetsyaodnovremennoe at neuron gennem synapser 40-80 excitatoriske nerveimpulser fra andre neuroner, og summation det samme antal ipsp.

Fig. 5. Spatial og temporal summation af en EPSP neuron; a - BSPP pr. enkelt stimulus og - VPSP til multipel stimulering fra forskellige afferenter; c - I-VPSP for hyppig stimulation gennem en enkelt nervefiber

Hvis der på dette tidspunkt når en vis mængde af nervepulser neuronen via inhiberende synapser, så vil dens aktivering og generering af en responsnervenimpuls være mulig samtidig med, at strømmen af ​​signaler øges gennem de excitatoriske synapser. I en situation, hvor signaler modtages via de inhiberende synapser forårsager hyperpolarisering af membranen af ​​en neuron, er lig med eller større i størrelsesorden depolarisering forårsaget af de signaler, der modtages gennem excitatoriske synapser kan membrandepolarisering axon klippeknold ikke udføres, neuronet vil ikke generere nerveimpulser og bliver inaktiv.

Neuronet udfører også en midlertidig opsummering af signalerne fra EPSP og TPPS, der ankommer til det næsten samtidigt (se figur 5). Ændringerne af den potentielle forskel, som er forårsaget af dem i de nærsynaptiske områder, kan også opsummeres algebraisk, som kaldes midlertidig opsummering.

Således indeholder hver nerveimpuls genereret af en neuron såvel som neuronens stilhedstid information fra mange andre nerveceller. Typisk er jo højere frekvensen af ​​signaler fra andre celler til en neuron, jo oftere genererer den responsnerveimpulser, der sendes af axonen til andre nerve- eller effektorceller.

På grund af det faktum, at natriumkanaler findes i membranen i neuronets krop og endda dens dendritter (omend i et lille antal), kan det handlingspotentiale, der er opstået på axonhønsemembranen, strække sig til kroppen og en del af neurondendritterne. Betydningen af ​​dette fænomen er ikke klart nok, men det antages, at spredningsaktionspotentialet jævnligt glæder alle lokale strømme på membranen, hæmmer potentialerne og bidrager til en mere effektiv opfattelse af neuronen af ​​ny information.

Molekylære receptorer er involveret i transformationen og integrationen af ​​signaler, der ankommer til en neuron. Kan således fremstilles deres stimulering af signalmolekyler gennem indledt (G-proteiner, second messengers) skiftende tilstand ionkanaler, transformerende de affølte signaler i svingning potentialforskel neuron membran og danner en summation svar genererer en neuron i neural impuls eller dets inhibering.

Transformationen af ​​signaler med de metabotropiske molekylreceptorer af en neuron ledsages af dets respons i form af udløsning af en kaskade af intracellulære transformationer. Neurons respons i dette tilfælde kan være accelerationen af ​​det generelle metabolisme, en stigning i dannelsen af ​​ATP, uden hvilken det er umuligt at forøge dets funktionelle aktivitet. Ved hjælp af disse mekanismer integrerer neuronen de modtagne signaler for at forbedre effektiviteten af ​​sin egen aktivitet.

Intracellulære transformationer i et neuron, initieret af de modtagne signaler, fører ofte til en stigning i syntese af proteinmolekyler, som i neuronen virker som receptorer, ionkanaler og bærere. Ved at øge deres antal tilpasser neuronen sig til de indkommende signers natur, og øger følsomheden over for de mere signifikante og svækkende - til de mindre signifikante.

At opnå et antal signaler af en neuron kan ledsages af ekspression eller undertrykkelse af visse gener, for eksempel dem, der styrer syntesen af ​​peptid-neuromodulatorer. Da de leveres til axonterminalerne af neuronen og anvendes til dem for at forøge eller svække effekten af ​​dets neurotransmittere på andre neuroner, kan neuronen som reaktion på signaler modtaget af den have en stærkere eller svagere virkning på de andre nerveceller, den styrer. Da den modulerende virkning af neuropeptider kan vare i lang tid, kan påvirkning af en neuron på andre nerveceller også vare i lang tid.

Takket være evnen til at integrere forskellige signaler kan en neuron reagere subtilt på dem ved hjælp af en bred vifte af svar, som gør det muligt at tilpasse sig de indkommende signers natur og bruge dem til at regulere andre cellers funktioner.

Neurale kredsløb

CNS neuroner interagerer med hinanden og danner forskellige synapser på kontaktstedet. De resulterende neurale pensioner øger gentagne gange funktionaliteten i nervesystemet. De mest almindelige neurale kredsløb omfatter: lokale, hierarkiske, konvergerende og divergerende neurale kredsløb med en indgang (figur 6).

Lokale neurale kredsløb er dannet af to eller flere neuroner. I dette tilfælde vil en af ​​neuronerne (1) give sin axon-sikkerhedsstillelse til neuronen (2), der danner en axosomatisk synaps på sin krop, og den anden - danner en synapse på første neurons legeme med en axon. Lokale neurale netværk kan fungere som fælder, hvor nerveimpulser er i stand til at cirkulere i lang tid i en cirkel dannet af flere neuroner.

Muligheden for langvarig cirkulation af en exciteringsbølge (nerveimpuls), der opstod en gang på grund af transmission til en ringstruktur, viste eksperimentelt Professor I.A. Vetokhin i eksperimenter på kvælens ring.

Den cirkulære cirkulation af nerveimpulser langs lokale neurale kredsløb udfører funktionen til at transformere eksitationsrytmen, giver mulighed for langvarig excitation af nervecentrene efter ophør af signaler til dem og deltager i mekanismerne til lagring af indgående information.

Lokale kæder kan også udføre en bremsefunktion. Et eksempel på det er tilbagevendende inhibering, som realiseres i den enkleste lokale nervekæde i rygmarven, dannet af a-motoneuronen og Renshaw-cellen.

Fig. 6. De enkleste neurale kredsløb i centralnervesystemet. Beskrivelse i teksten

I dette tilfælde spredes den excitation, der er opstået i motorneuronen, langs axongrenen, aktiverer Renshaw-cellen, som hæmmer a-motor neuronen.

Konvergente kæder er dannet af flere neuroner, hvoraf den ene (sædvanligvis efferent) konvergerer eller konvergerer axonerne af et antal andre celler. Sådanne kæder er bredt fordelt i centralnervesystemet. For eksempel konvergerer de pyramidale neuroner i den primære motor cortex axons af mange neuroner i cortex følsomme felter. På motorneuronerne af de ventrale horn i rygmarvens axoner af tusinder af følsomme og interkalerede neuroner af forskellige niveauer af CNS konvergerer. Konvergente kæder spiller en vigtig rolle i at integrere signaler med efferente neuroner og koordinere fysiologiske processer.

Divergerende kæder med en indgang er dannet af en neuron med en forgreningsaxon, hver af dets grene danner en synaps med en anden nervecelle. Disse kredsløb udfører funktionerne ved samtidig transmission af signaler fra en neuron til mange andre neuroner. Dette opnås ved stærk forgrening (dannelsen af ​​adskillige tusinde kviste) af axonen. Sådanne neuroner findes ofte i kernerne i den retikulære dannelse af hjernestammen. De giver en hurtig stigning i excitabiliteten af ​​mange dele af hjernen og mobiliseringen af ​​dens funktionelle reserver.