På de outtömliga möjligheterna i vår hjärna skrivs litteraturlitteratur. Han kan hantera en stor mängd information som även moderna datorer inte kan göra. Dessutom fungerar hjärnan under normala förhållanden utan avbrott i 70-80 år eller mer. Och varje år ökar varaktigheten av hans liv, och därmed en människas liv.

Effektivt arbete på detta viktigaste och på många sätt mystiska organ ges huvudsakligen av två typer av celler: neuroner och glial. Det är neuroner som är ansvariga för att ta emot och behandla information, minne, uppmärksamhet, tänkande, fantasi och kreativitet.

Neuron och dess struktur

Du kan ofta höra att en persons mentala förmågor garanterar närvaron av grå materia. Vad är detta ämne och varför är det grå? Denna färg har hjärnbarken, som består av mikroskopiska celler. Det här är neuroner eller nervceller som säkerställer hjärnans funktion och kontrollen av hela människokroppen.

Hur är nervcellen

En neuron, som vilken levande cell som helst, består av en kärna och en cellulär kropp, som kallas soma. Cellens storlek är mikroskopisk - från 3 till 100 mikron. Detta förhindrar dock inte att neuronen är ett reellt förråd av olika uppgifter. Varje nervcell innehåller en komplett uppsättning gener - anvisningar för produktion av proteiner. Några av proteinerna är inblandade i överföringen av information, andra skapar ett skyddande skal runt själva cellen, andra är inblandade i minnesprocesser, fjärde ger förändring av humör, etc.

Även ett litet misslyckande i ett av programmen för produktion av något protein kan leda till allvarliga konsekvenser, sjukdom, psykisk störning, demens, etc.

Varje neuron är omgiven av en skyddande mantel av glialceller, fyller de bokstavligen hela det intercellulära utrymmet och utgör 40% av hjärnans substans. En glia eller en samling glialceller utför mycket viktiga funktioner: det skyddar neuroner från ogynnsam yttre påverkan, ger näringsämnen till nervceller och tar bort sina metaboliska produkter.

Glialceller skyddar neurons hälsa och integritet, därför tillåter de inte att många främmande kemiska ämnen kommer in i nervcellerna. Inklusive droger. Effektiviteten hos olika läkemedel som är avsedda att stärka hjärnans aktivitet är därför helt oförutsägbar, och de agerar olika på varje person.

Dendriter och axoner

Trots neuronens komplexitet, spelar det i sig inte en signifikant roll i hjärnan. Vår nervösa aktivitet, inklusive mental aktivitet, är resultatet av interaktionen mellan många neuroner som utbyter signaler. Mottagning och överföring av dessa signaler sker mer exakt, svaga elektriska impulser med hjälp av nervfibrer.

Neuron har flera korta (ca 1 mm) grenade nervfibrer - dendriter, så kallade på grund av deras likhet med trädet. Dendriter ansvarar för att ta emot signaler från andra nervceller. Och som signalsändaren verkar axon. Denna fiber i neuronen är bara en, men den kan nå en längd på upp till 1,5 meter. Att ansluta med hjälp av axoner och dendriter, bildar nervceller i hela neurala nätverk. Och ju mer komplicerat systemet med sammankopplingar desto svårare är vår mentala aktivitet.

Neuron arbete

Basen för den mest komplexa aktiviteten i vårt nervsystem är utbytet av svaga elektriska impulser mellan neuroner. Men problemet är att initialen är axonen hos en nervcell och dendriterna hos den andra inte ansluten, mellan dem finns ett utrymme fyllt med intercellulär substans. Detta är den så kallade synaptiska klyftan och kan inte övervinna sin signal. Tänk dig att två personer sträcker sina armar till varandra och inte riktigt når ut.

Detta problem löses enkelt av en neuron. Under inverkan av en svag elektrisk ström uppträder en elektrokemisk reaktion och en proteinmolekyl - neurotransmittor - bildas. Denna molekyl och överlappar det synaptiska gapet, blir en slags bro för signalen. Neurotransmittorer utför en annan funktion - de ansluter neuroner, och oftare reser signalen längs denna nervkrets, ju starkare denna anslutning. Föreställ dig en ford över floden. Genom att passera, kastar en person en sten i vattnet, och sedan gör varje nästa resenär samma. Resultatet är en solid och pålitlig övergång.

En sådan koppling mellan neuroner kallas synaps, och det spelar en viktig roll i hjärnaktiviteten. Man tror att även vårt minne är resultatet av synapses arbete. Dessa förbindelser ger en högre hastighet för passage av nervimpulser - signalen längs neuronkretsen rör sig med en hastighet av 360 km / h eller 100 m / s. Du kan beräkna hur mycket tid en signal från ett finger som du av misstag prickade med en nål kommer in i hjärnan. Det finns ett gammalt mysterium: "Vad är det snabbaste i världen?" Svar: "Tanken". Och det märktes mycket tydligt.

Typer av neuroner

Neuroner är inte bara i hjärnan, där de interagerar, bildar centrala nervsystemet. Neuroner finns i alla organ i kroppen, i muskler och ligament på ytan av huden. Särskilt många av dem i receptorerna, det vill säga sinnena. Det omfattande nätet av nervceller som genomtränger hela människokroppen är ett perifert nervsystem som utför funktioner lika viktiga som den centrala. Olika neuroner är uppdelade i tre huvudgrupper:

• Affektorns neuroner får information från sinnena och i form av impulser längs nervfibrerna levererar den till hjärnan. Dessa nervceller har de längsta axonerna, eftersom deras kropp ligger i motsvarande del av hjärnan. Det finns en strikt specialisering, och ljudsignaler går uteslutande till hörselns hörsel, luktar - till luktljuset, ljuset - till det visuella, etc.
• Intermediära eller interkalära neuroner behandlar information som mottas från påverkarna. Efter att informationen har utvärderats, kommunicerar mellanliggande neuroner sinnena och musklerna som ligger på vår kropps periferi.
• Efferent eller effektor neuroner överför detta kommando från mellanprodukten i form av en nervimpuls till organ, muskler etc.

Den svåraste och minst förstådda är arbetet med mellanliggande neuroner. De är inte bara ansvariga för reflexreaktioner, till exempel, att dra en hand ur en hetpanna eller blinka med en blixtlampa. Dessa nervceller ger sådana komplicerade mentala processer som tänkande, fantasi, kreativitet. Och hur omvandlas den momentana utbytet av nervimpulser mellan neuroner till levande bilder, fantastiska tomter, lysande upptäckter eller bara reflektioner på hård måndag? Det här är hjärnans huvudhem, till vilken forskare inte ens har kommit nära.

Det enda som kunde ta reda på att olika typer av mental aktivitet är förknippade med aktiviteten hos olika grupper av neuroner. Drömmar för framtiden, memorera dikter, uppfattningen av en älskad, funderar handla - allt detta återspeglas i vår hjärna som en blixt aktivitet nervceller i olika punkter i hjärnbarken.

Neuronfunktioner

Med tanke på att neuroner säkerställer alla kroppssystems funktion, måste nervcellernas funktioner vara mycket olika. Dessutom är de fortfarande inte helt förstådda. Bland de många olika klassificeringarna av dessa funktioner väljer vi en som är mest förståelig och nära psykologiska problem.

Informationsöverföringsfunktion

Detta är huvudfunktionen hos neuroner, med vilken andra, men inte mindre signifikanta, är anslutna. Samma funktion är den mest studerade. Alla yttre signaler till organ går in i hjärnan, där de behandlas. Och sedan, som ett resultat av återkoppling, i form av kommandopulser, överförs de via efferenta nervfibrer tillbaka till sensoriska organ, muskler, etc.

En sådan konstant cirkulation av information uppträder inte bara vid nivån av det perifera nervsystemet utan även i hjärnan. Anslutningar mellan neuroner som utbyter information bildar ovanligt komplexa neurala nätverk. Tänk bara: det finns minst 30 miljarder neuroner i hjärnan, och var och en kan ha upp till 10 tusen anslutningar. I mitten av 1900-talet försökte cybernetik skapa en elektronisk dator som fungerade på principen om den mänskliga hjärnan. Men de lyckades inte - processerna som inträffade i centrala nervsystemet visade sig vara för komplicerade.

Upplev Bevarande Funktion

Neuroner är ansvariga för vad vi kallar minne. Mer exakt, som neurofysiologer har funnit, är bevarande av spår av signaler som passerar genom neurala kretsar en särskild biprodukt av hjärnaktivitet. Grunden för minnet är de mycket proteinmolekylerna - neurotransmittorer, som uppstår som en förbindelsebrygga mellan nervceller. Därför finns det ingen speciell del av hjärnan som är ansvarig för att lagra information. Och om, som en följd av skada eller sjukdom, förstörelsen av de neurala anslutningarna sker, så kan personen delvis förlora minnet.

Integrerande funktion

Det är interaktionen mellan olika delar av hjärnan. Instant "blinkar" överförda och mottagna signaler, heta fläckar i hjärnans cortex - detta är födelsen av bilder, känslor och tankar. Komplexa neurala anslutningar förenar varandra de olika delarna av hjärnbarken och tränger in i den subkortiska zonen, är produkten av vår mentala aktivitet. Och ju fler sådana kopplingar uppstår, ju bättre minnet och det mer produktiva tänkandet. Det är ju ju mer vi tror, ​​desto smartare blir vi.

Proteinproduktionsfunktion

Aktiviteten hos nervceller är inte begränsad till informationsprocesser. Neuroner är verkliga proteinfabriker. Dessa är samma neurotransmittorer som inte bara fungerar som en "bro" mellan neuroner, men spelar också en stor roll för att reglera vår kropps arbete som helhet. För närvarande finns det cirka 80 arter av dessa proteinföreningar som utför olika funktioner:

• Norepinefrin, ibland kallad raseri eller stresshormon. Det tonar kroppen, förbättrar prestanda, gör hjärtat snabbare och förbereder kroppen för omedelbar åtgärd för att avvärja fara.
• Dopamin är den främsta toniken i vår kropp. Han är involverad i återupplivandet av alla system, inklusive under uppvakningen, under fysisk ansträngning och skapar en positiv känslomässig inställning upp till eufori.
• Serotonin är också ett ämne av "gott humör", även om det inte påverkar fysisk aktivitet.
• Glutamat är sändaren som är nödvändig för att minnet ska fungera, utan att det inte går att lagra information på lång sikt.
• Acetylcholin hanterar sömn och uppvaknande processer och är också nödvändigt för att aktivera uppmärksamhet.

Neurotransmittorer, eller snarare deras antal, påverkar kroppens hälsa. Och om det finns några problem med produktionen av dessa proteinmolekyler, kan allvarliga sjukdomar utvecklas. Dopaminbrist är till exempel en orsak till Parkinsons sjukdom, och om detta ämne produceras för mycket, kan schizofreni utvecklas. Om acetylkolin inte produceras tillräckligt, kan en mycket obehaglig Alzheimers sjukdom uppstå, som åtföljs av demens.

Bildandet av neuroner i hjärnan börjar redan före en persons födelse, och under hela mognadsperioden uppträder den aktiva bildningen och komplikationen av neurala anslutningar. Under en lång tid trodde man att en ny vuxen person inte kunde framträda, men processen med deras utrotning är oundviklig. Därför är mental utveckling av personligheten endast möjlig på grund av komplikationen av nervösa samband. Och sedan i åldern är alla dömda till en minskning av mentala förmågor.

Men senaste studier har avvisat den här pessimistiska prognosen. Schweiziska forskare har bevisat att det finns en hjärnregion som ansvarar för födelsen av nya neuroner. Detta är hippocampus, det producerar upp till 1 400 nya nervceller dagligen. Och allt du behöver göra är att mer aktivt inkludera dem i hjärnans arbete, ta emot och förstå ny information, därmed skapa nya neurala anslutningar och komplicera det neurala nätverket.

Neuroner och nervvävnad

Neuroner och nervvävnad

Nervvävnad är det huvudsakliga strukturella elementet i nervsystemet. Strukturen i nervvävnaden innehåller högspecialiserade nervceller - neuroner och neuroglia celler som utför stöd, sekretoriska och skyddande funktioner.

Neuron är den huvudsakliga strukturella och funktionella enheten i nervvävnaden. Dessa celler kan ta emot, bearbeta, koda, sända och lagra information, upprätta kontakter med andra celler. Unika egenskaperna hos neuronet är förmågan att generera bioelektriska urladdningar (pulser) och att överföra information om SKOTT en cell till en annan med hjälp av specialiserade terminaler - synapser.

Funktionerna hos en neuron främjas av syntesen i dess axoplasma av sändande ämnen - neurotransmittorer: acetylkolin, katekolaminer, etc.

Antalet hjärnneuroner närmar sig 10 11. Upp till 10 000 synapser kan existera på en enda neuron. Om dessa element anses vara celler av informationslagring kan man dra slutsatsen att nervsystemet kan lagra 10 19 enheter. information, d.v.s. kunna rymma nästan all kunskap som ackumuleras av mänskligheten. Därför är tanken att människans hjärna under livet kommer ihåg allt som händer i kroppen och under sin kommunikation med miljön ganska rimlig. Hjärnan kan dock inte hämta all information som lagras i minnet från minnet.

Vissa typer av neurala organisationer är karakteristiska för olika hjärnstrukturer. Neuroner som reglerar en enda funktion utgör de så kallade grupperna, ensemblerna, kolumnerna, kärnorna.

Neuroner skiljer sig åt i struktur och funktion.

Enligt strukturen (beroende på antalet processer som sträcker sig från cellkroppen) skilja unipolär (en bihang), bipolär (med två spikar) och multipolära (med flera skott) neuroner.

Genom funktionella egenskaper hos isolerade afferenta (eller centripetal) neuroner bärare excitering från receptorer i CNS, efferent, motor, motor neuroner (eller centrifugal) sända den excitering av CNS för att den innerverad organet och interkalärt, kontakt eller mellanliggande neuroner förbinder de afferenta och efferenta neuroner.

Avgörande neuroner hör till unipolär, deras kroppar ligger i ryggmärgslingorna. Som sträcker sig från cellkroppen processen T-formen är uppdelad i två grenar, av vilka en är i det centrala nervsystemet och verkar som ett axon, och andra tillvägagångssätt för receptorer och är den längsta dendrit.

De flesta av de efferenta och intercalära neuronerna hör till multipolär (Fig 1). Multipolära interkalära neuroner ligger i stort antal i ryggmärgets bakre horn, liksom i alla andra delar av CNS. De kan också vara bipolära, till exempel retinala neuroner med en kort förgreningsdendrit och en lång axon. Motoneuronerna ligger huvudsakligen i ryggmärgets främre horn.

Fig. 1. Strukturen hos nervcellen:

1 - mikrotubuli; 2 - nervcellens långa process (axon); 3-endoplasmisk retikulum; 4-kärna; 5 - neuroplasma; 6 - dendriter; 7 - mitokondrier; 8 - nukleolus; 9 - myelinmantel; 10 - Avlyssning Ranvie; 11 - axonets ände

neuroglia

Neuroglia, eller glia, är en samling av cellulära element i nervvävnaden som bildas av specialiserade celler av olika former.

Det upptäcktes av R. Virkhov och namnges av honom neuroglia, vilket betyder "nervöst lim". Neuroglia-celler fyller utrymmet mellan neuronerna och utgör 40% av hjärnvolymen. Glialceller är 3-4 gånger mindre än nervceller; deras antal i däggdjurets centrala nervsystem når 140 miljarder. Med ålder minskar antalet neuroner hos människor i hjärnan och antalet glialceller ökar.

Det är uppenbart att neuroglia är relaterat till ämnesomsättningen i nervvävnaden. Vissa celler i neuroglia utsöndrar substanser som påverkar nervcellernas excitabilitetstillstånd. Det noteras att i olika mentala tillstånd förändras utsöndringen av dessa celler. Långvariga spårprocesser i CNS är förknippade med neuroglias funktionella tillstånd.

Typer av glialceller

På grund av strukturen hos glialceller och deras placering i CNS finns följande:

• astrocyter (astroglia);
• oligodendrocyter (oligodendroglia);
• mikroglialceller (microglia);
• Schwann-celler.

Glialceller utför stöd och skyddsfunktioner för neuroner. De är en del av blod-hjärnbarriärstrukturen. Astrocyter är de vanligaste glialcellerna som fyller mellanrummen mellan neuronerna och de överliggande synapserna. De hindrar spridningen av neurotransmittorer som diffunderar från den synaptiska klyftan till CNS. De cytoplasmiska membran astrocyter är receptorer för neurotransmittorer, aktivering av som kan orsaka svängning av membranet och potentialskillnaden förändring astrocyt metabolism.

Astrocyter omsluter hårt kapillärerna i hjärnans blodkärl, som ligger mellan dem och neuronerna. På grundval av detta antas astrocyter spela en viktig roll i neurons metabolism, vilket reglerar kapillärpermeabilitet för vissa ämnen.

En av de viktigaste funktionerna hos astrocyter är deras förmåga att absorbera ett överskott av K + joner, vilket kan ackumuleras i det intercellulära utrymmet under hög neural aktivitet. I regionerna med astrocytadhesion bildas kanaler av spaltkontakter genom vilka astrocyter kan byta ut olika små joner och i synnerhet K + joner. Detta ökar deras absorption av K + joner. Okontrollerad ackumulering av K + joner i det inreuronala utrymmet skulle öka neuronens excitabilitet. Således förhindrar astrocyter, som absorberar ett överskott av K + joner från interstitiellvätskan, en ökning av excitabiliteten hos neuroner och bildandet av foci av ökad neural aktivitet. Utseendet hos sådana foci i den mänskliga hjärnan kan åtföljas av det faktum att deras neuroner genererar en serie nervimpulser, som kallas krampaktiga urladdningar.

Astrocyter är involverade i avlägsnande och förstöring av neurotransmittorer i extrasynaptiska utrymmen. Således förhindrar de ackumulering av neurotransmittorer i neuronala utrymmen, vilket kan leda till dysfunktion i hjärnan.

Neuroner och astrocyter separeras av intercellulära slitsar 15-20 mikrometer, som kallas interstitiellt utrymme. Interstitiella utrymmen upptar upp till 12-14% av hjärnvolymen. En viktig egenskap hos astrocyter är deras förmåga att absorbera CO2 från den extracellulära vätskan i dessa utrymmen och därigenom bibehålla ett stabilt hjärnans pH.

Astrocyter är inblandade i bildandet av gränssnitt mellan nervvävnaden och hjärnkärlen, nervvävnaden och hjärnans membran i processen med tillväxt och utveckling av nervvävnaden.

Oligodendrocyter kännetecknas av närvaron av ett litet antal korta processer. En av deras huvudfunktioner är bildandet av myelinskeden av nervfibrer i centrala nervsystemet. Dessa celler ligger också i närheten av neurons kroppar, men den funktionella betydelsen av detta faktum är okänd.

Mikrogialceller utgör 5-20% av det totala antalet glialceller och sprids över hela centrala nervsystemet. Det är uppenbart att antigenerna på deras yta är identiska med blodmonocyternas antigener. Detta indikerar deras ursprung från mesoderm, penetration i nervvävnaden under embryonal utveckling och efterföljande omvandling till morfologiskt igenkännbara mikroglialceller. I detta avseende anses det att den viktigaste funktionen hos microglia är hjärnskydd. Det har visats att när nervvävnaden är skadad ökar antalet fagocytiska celler i det på grund av blodmakrofager och aktiveringen av mikrofagens fagocytiska egenskaper. De tar bort döda neuroner, glialceller och deras strukturella element, fagocytiska främmande partiklar.

Schwann-celler bildar myelinskeden av perifera nervfibrer utanför CNS. Membranet i denna cell lindas upprepade gånger runt nervfibern och tjockleken på den resulterande myelinskeden kan överstiga nervfiberns diameter. Längden av myelinerade områden av nervfibrerna är 1-3 mm. I intervallet mellan dem (avlyssningarna av Ranvier) förblir nervfibrerna endast täckta av ytmembranet, vilket har excitabilitet.

En av de viktigaste egenskaperna hos myelin är dess höga motståndskraft mot elektrisk ström. Det beror på det höga innehållet av sphingomyelin och andra fosfolipider i myelin, vilket ger den nuvarande isolerande egenskaper. I områden med den myelinbelagda nervfibrerna är processen att generera nervimpulser omöjlig. Nerveimpulser genereras endast på Ranvier-avlyssningsmembranet, vilket ger en högre grad av ledning av nervimpulser till men myelinerade nervfibrer i jämförelse med omyelinerade.

Det är känt att myelinstrukturen lätt kan förstöras av infektiös, ischemisk, traumatisk, giftig skada på nervsystemet. Samtidigt utvecklas processen för demyelinering av nervfibrer. Särskilt ofta utvecklas demyeliniseringen i multipel skleros. Som ett resultat av demyelinering minskar hastigheten hos nervimpulser längs nervfibrerna, hastigheten för leverans av information till hjärnan från receptorer och från neuroner till verkställande organ minskar. Detta kan leda till nedsatt sensorisk känslighet, nedsatt rörelse, reglering av interna organers funktion och andra allvarliga konsekvenser.

Struktur och funktion hos neuroner

Neuron (nervcell) är en strukturell och funktionell enhet i centrala nervsystemet.

Neurons anatomiska struktur och egenskaper säkerställer att dess huvudfunktioner uppfylls: genomförandet av metabolism, energiproduktion, uppfattningen av olika signaler och deras behandling, bildandet eller deltagandet i reaktionsreaktioner, genereringen och ledningen av nervimpulser, sammansättningen av neuroner i neurala kretsar som ger både enklaste reflexreaktioner och högre integrerade hjärnfunktioner.

Neuroner består av nervcellens kropp och processerna hos axon och dendriter.

Fig. 2. Strukturen hos neuronen

Kroppsnerven

Kroppen (perikaryon, soma) av neuronen och dess processer är täckta genom neuronmembranet. Cellkroppens membran skiljer sig från membranet hos axonen och dendriter genom innehållet i olika jonkanaler, receptorer, närvaron av synapser på den.

I neuronens kropp finns det neuroplasma och en kärna avgränsad av membran, en grov och jämn endoplasmisk retikulum, Golgi-apparaten och mitokondrier. Kromosomerna av nukleins kärna innehåller en uppsättning gener som kodar syntesen av proteiner som är nödvändiga för bildandet av strukturen och genomförandet av funktionerna i neurons kropp, dess processer och synapser. Dessa är proteiner som utför funktionerna av enzymer, bärare, jonkanaler, receptorer etc. Vissa proteiner utför funktioner när de befinner sig i neuroplasmen, medan andra integreras i membranen av organeller, soma och neuronprocesser. Några av dem, till exempel, enzymer som är nödvändiga för syntesen av neurotransmittorer, transporteras via axonal transport till axonterminalen. I cellkroppen syntetiseras peptider som är nödvändiga för den vitala aktiviteten hos axoner och dendriter (till exempel tillväxtfaktorer). Därför, när en neurons kropp skadas blir dess processer degenererade och kollapsa. Om neuronens kropp bevaras och processen är skadad, uppträder dess långsamma återhämtning (regenerering) och återställande av innerveringen av de denerverade musklerna eller organen.

Platsen för proteinsyntesen i kropparna av neuroner är den grova endoplasmatiska retikulum (tigroidgranuler eller Nissl-kroppar) eller fria ribosomer. Deras innehåll i neuroner är högre än i glial eller andra celler i kroppen. I det släta endoplasmatiska retikulumet och Golgiapparaten förvärvar proteiner en inneboende rumslig konformation, sorteras och skickas till transportflöden till strukturerna i cellkroppen, dendriter eller axoner.

I många neuronala mitokondrier, som ett resultat av oxidativa fosforyleringsprocesser, bildas ATP, vars energi används för att bibehålla neuronens vitala aktivitet, jonpumpar och upprätthålla asymmetrin av joniska koncentrationer på båda sidor av membranet. Följaktligen är neuronen i ständig beredskap att inte bara uppfatta olika signaler utan också att reagera på dem - genereringen av nervimpulser och deras användning för att kontrollera funktionerna hos andra celler.

Molekylära receptorer i cellmembranet, sensoriska receptorer bildade av dendriter och sensoriska celler med epiteliskt ursprung deltar i mekanismerna för uppfattningen av neuroner av olika signaler. Signaler från andra nervceller kan nå neuronen genom många synapser som bildas på dendriterna eller på neurongelén.

Nervcellsdendriter

Dendrit av en neuron bildar ett dendritiskt träd, förgreningens art och dess storlek beror på antalet synaptiska kontakter med andra neuroner (fig 3). På dendriter av en neuron finns tusentals synapser som bildas av axoner eller dendriter av andra neuroner.

Fig. 3. Syntiska kontakter av interneyron. Pilarna till vänster visar ankomsten av afferenta signaler till dendriterna och inreuronets kropp, till höger, utbredningsriktningen av effektsignalerna från interneuronen till andra neuroner.

Synapser kan vara heterogena både i funktion (inhiberande, excitatorisk) och i den typ av neurotransmittor som används. Det dendritiska membranet som är involverat i bildandet av synapser är deras postsynaptiska membran, som innehåller receptorer (ligandberoende jonkanaler) till den neurotransmittor som användes vid denna synaps.

Excitatoriska (glutamatergiska) synapser ligger huvudsakligen på ytan av dendriter, där det finns höjder eller utväxt (1-2 μm), som kallas spines. Det finns kanaler i ryggradsmembranet, vars permeabilitet beror på transmembranpotentialskillnaden. I cytoplasman hos dendriterna i spinnens område finns sekundära mediatorer av intracellulär signaltransduktion, såväl som ribosomer, på vilka proteinet syntetiseras som svar på ankomsten av synaptiska signaler. Spines exakta roll är fortfarande okänd, men det är uppenbart att de ökar ytan på det dendritiska trädet för att bilda synapser. Spikes är också neuronstrukturer för att ta emot ingångssignaler och bearbeta dem. Dendriter och spines ger information överföring från periferin till neuronkroppen. Det dendritiska membranet i klippområdet är polariserat på grund av den asymmetriska fördelningen av mineraljoner, driften av jonpumpar och närvaron av jonkanaler i den. Dessa egenskaper ligger till grund för överföringen av information längs membranet i form av lokala cirkulära strömmar (elektrotoniskt) som uppträder mellan postsynaptiska membran och områdena av dendritmembran intill dem.

När de sprids genom dendritmembranet dämpas de lokala strömmen, men de är tillräckliga för att överföra signaler till de dendritiska synaptiska ingångarna till neuronens kroppsmembran. De potentiellt beroende natrium- och kaliumkanalerna har ännu inte identifierats i dendritmembranet. Hon har inte upphetsning och förmåga att generera åtgärdspotentialer. Det är emellertid känt att handlingspotentialen som uppstår på membranet hos den axonala hagen kan sprida sig längs den. Mekanismen för detta fenomen är okänt.

Det antas att dendriter och ryggraden är en del av de neurala strukturerna som är inblandade i minnesmekanismer. Antalet spines är särskilt högt i dendriter av neuronerna i cerebellär cortex, basal ganglier och cerebral cortex. Dendritiska trädets yta och antalet synapser minskar i vissa områden i hjärnbarken hos äldre människor.

Axon neuron

En axon är en process av nervcell som inte finns i andra celler. Till skillnad från dendriter, vars antal är olika för en neuron, är axonen samma för alla neuroner. Dess längd kan nå upp till 1,5 m. Vid den punkt där axonen lämnar neuronen finns en förtjockning - en axonal höjd, täckt med ett plasmamembran som snart täcker myelin. Sidon av axonhögen, avtäckt av myelin, kallas initialsegmentet. Axonernas axoner, upp till sina sista grenar, är täckta med myelinskeden, avbruten av Ranviers avlyssningar - mikroskopiska icke gelerade regioner (ca 1 mikron).

Hela axonet (myeliniserade och omyeliniserade fibrer) belagda biskikt fosfolipidmembran med inbyggd proteinmolekyler som utför funktionerna för jontransport, spänningskänsliga jonkanaler, och andra. Proteiner är likformigt fördelade i membran omyeliniserade nervfibrer, och membranmyelinerade nervfibrer är belägna främst inom området avskärningar Ranvier. Eftersom det inte finns några grova retikulum och ribosomer i axoplasma är det uppenbart att dessa proteiner syntetiseras i neuronens kropp och levereras till axonmembranet genom axonal transport.

Egenskaperna hos membranet som täcker kroppen och axon av neuronen är olika. Denna skillnad gäller primärt membranets permeabilitet för mineraljoner och beror på innehållet i olika typer av jonkanaler. Om innehållet råder ligandreglerade jonkanaler (inklusive postsynaptiska membran), membranet hos axonet, särskilt i noderna i Ranvier, det finns en hög täthet av spänningskänsliga natrium- och kaliumkanaler i membrankroppen och dendriter av en neuron.

Den minsta polariseringen (ca 30 mV) har membranet hos det första axonsegmentet. I områden av axonen som är mer avlägsna från cellkroppen är magneten hos transmembranpotentialen ca 70 mV. Det låga värdet av polariseringen av membranet i det initiala segmentet av axonen bestämmer att i detta område har neuronets membran den största excitabiliteten. Det är här de postsynaptiska potentialerna som uppträder på dendritmembranet och cellkroppen som ett resultat av omvandling av informationssignaler till neuronen vid synaps spridit genom membranet i neuronens kropp med användning av lokala cirkulära elektriska strömmar. Om dessa strömmar orsakar depolarisering av axonhögsmembranet till en kritisk nivå (E_till), då kommer neuronen att svara på inkommande signaler från andra nervceller till det genom att generera dess åtgärdspotential (nervimpuls). Den resulterande nervimpulsen utförs vidare längs axonen till andra nerv-, muskel- eller glandulära celler.

På membranet hos det initiala axonsegmentet finns spines, på vilka GABA-ergic-bromssynapser bildas. Kvitton av signaler längs dessa synapser från andra neuroner kan förhindra generering av nervimpulser.

Klassificering och typer av neuroner

Klassificeringen av neuroner utförs både av morfologiska och funktionella egenskaper.

Med antalet processer skiljer sig multipolär, bipolär och pseudounipolär neuron.

Genom karaktären av anslutningar med andra celler och den funktion som de utför, kännetecknas sensoriska, intercalation och motor neuroner. Sensoriska neuroner kallas också afferenta neuroner, och deras processer är centripetala. Neuroner som utför funktionen av signalöverföring mellan nervceller kallas intercalerade eller associativa. Neuroner, vars axonsform synapserar på effektorceller (muskel, glandulär), kallas motor, eller efferent, deras axoner kallas centrifugal.

Avhängiga (känsliga) neuroner uppfattar information genom sensoriska receptorer, omvandlar den till nervimpulser och leder till nervcentralerna i hjärnan och ryggmärgen. Kroppen av känsliga nervceller befinner sig i rygg- och kranialganglierna. Dessa är pseudounipolära neuroner, vars axon och dendrit avviker från neurons kropp tillsammans och separeras sedan. Dendritet går i periferin till organen och vävnaderna i sammansättningen av sensoriska eller blandade nerver, och axonen i kompositionen av de bakre rötterna ingår i ryggmärgs dorsala horn eller i kompositionen av kranialnerven i hjärnan.

Infogade, eller associativa, neuroner utför funktionerna för behandling av inkommande information och i synnerhet säkerställa stängning av reflexbågar. Kroppen hos dessa nervceller ligger i hjärnans och ryggmärgens gråämne.

Efferent neuroner utför också funktionen att behandla inkommande information och överföra efferenta nervimpulser från hjärnan och ryggmärgen till cellerna i de verkställande organen.

Neuron Integrativ Aktivitet

Varje neuron mottar ett stort antal signaler genom många synapser som finns på dess dendriter och kroppen, såväl som genom molekylreceptorerna i plasmamembran, cytoplasma och kärna. Signalöverföring använder många olika typer av neurotransmittorer, neuromodulatorer och andra signalmolekyler. Naturligtvis måste neuronet kunna integrera dem för att bilda ett svar på den samtidiga ankomsten av flera signaler.

Den uppsättning processer som tillhandahåller behandling av inkommande signaler och bildandet av ett neuronsvar mot dem ingår i begreppet integrativ aktivitet hos en neuron.

Uppfattningen och bearbetningen av signalerna som kommer till neuronen utförs med deltagande av dendriter, cellkroppen och axonhögan i neuronen (fig 4).

Fig. 4. Integration av neuronsignaler.

En av varianterna av deras behandling och integration (summering) är omvandlingen i synapser och summeringen av postsynaptiska potentialer på kroppens membran och neurons processer. Upplevda signaler omvandlas till synapser till oscillationen av den potentiella skillnaden i det postsynaptiska membranet (postsynaptiska potentialer). Beroende på typ av synaps kan den mottagna signalen omvandlas till en liten (0,5-1,0 mV) depolariserande förändring i potentialskillnaden (EPSP-synapser visas som ljuscirklar i diagrammet) eller hyperpolariserande (TPPS-synapser visas som svarta i diagrammet cirklar). Flera signaler kan samtidigt komma till olika punkter i neuronen, av vilka några omvandlas till EPSP och andra - till TPPS.

Dessa fluktuationer av potentialskillnaden sprids av lokala cirkulära strömmar av neuronmembranet i riktning mot axonkägla av depolarisering vågor (vitt i diagrammet) och hyperpolarisation (Schema svart) överlagras (i diagrammet de grå delarna) med varandra. I denna superposition summeras amplituden av vågorna i en riktning, medan motsatta är reducerade (jämn). En sådan algebraisk summering av den potentiella skillnaden på ett membran kallas rumslig summering (fig 4 och 5). Resultatet av denna summering kan antingen vara depolarisering av axonhögsmembranet och generering av nervimpulser (fall 1 och 2 i figur 4) eller dess hyperpolarisation och förebyggande av nervimpulserna (fall 3 och 4 i figur 4).

För att flytta potentialskillnaden mellan axonhöns membran (ca 30 mV) och E_till, Det måste depolariseras till 10-20 mV. Detta kommer att leda till upptäckten av potentiellt beroende natriumkanaler som finns i den och genereringen av nervimpulser. Eftersom mottagandet av PD och dess omvandling till EPSP membrandepolarisering kan nå upp till 1 mV och lo spridas till axonal kulle är med dämpning, för generering av en nervimpuls strömnings trebuetsyaodnovremennoe till neuron genom synapser 40-80 excitatoriska nervimpulser från andra neuroner, och summeringen samma antal ipsp.

Fig. 5. Spatial och tidsmässig summering av en EPSP-neuron; a - BSPP per enskild stimulans; och - VPSP för multipel stimulering från olika afferenter; c - I-VPSP för frekvent stimulering genom en enda nervfibrer

Om vid denna tidpunkt en viss mängd nervimpulser når neuronen via hämmande synapser, kommer dess aktivering och alstring av en responsnervenimpuls att vara möjlig samtidigt ökning av signalflödet genom de excitatoriska synapserna. I en situation där signaler mottagna via de hämmande synapser orsakar hyperpolarisation av membranet av en neuron, lika med eller större i magnitud depolarisation som orsakas av de signaler som tas emot genom excitatoriska synapser, kan membrandepolarisering axonkägla inte utföras, neuron kommer inte att generera nervimpulser och blir inaktiv.

Neuronen utför också en tillfällig summering av signalerna hos EPSP och TPPS som anländer nästan samtidigt (se fig 5). Förändringarna av den potentiella skillnaden som orsakas av dem i de nära synaptiska områdena kan också summeras algebraiskt, som kallas tillfällig summering.

Således innehåller varje nervimpuls som alstras av en neuron, liksom neuronens tystnadsperiod, information från många andra nervceller. Typiskt genererar den högre frekvensen av signaler från andra celler till en neuron, desto oftare genereras responsnervimpulser som sänds av axonen till andra nerv- eller effektorceller.

På grund av det faktum att natriumkanaler finns i membranet i neuronens kropp och till och med dess dendriter (om än i ett litet antal), kan den aktivitetspotential som uppstått på axonhögsmembranet sträcka sig till kroppen och en del av neurondendriterna. Betydelsen av detta fenomen är inte tillräckligt tydligt, men det antas att spridningspotentialen snabbt släpper ut alla lokala strömmar på membranet, upphäver potentialen och bidrar till en mer effektiv uppfattning av neuron av ny information.

Molekylreceptorer är involverade i transformationen och integrationen av signaler som anländer till en neuron. Sålunda kan göras deras stimulering av signalerande molekyler genom initierade (G-proteiner, andra budbärare) förändrade tillståndet av jonkanaler, omvandla de avkända signalerna i svängningspotentialskillnaden neuron-membran, och som bildar en summering svar generera en neuron i neural impuls eller dess hämning.

Transformationen av signaler med de metabotropa molekylreceptorerna i en neuron åtföljs av dess svar i form av utlösande av en kaskad av intracellulära transformationer. Neurons svar i detta fall kan vara accelerationen av den allmänna metabolismen, en ökning i bildningen av ATP, utan vilken det är omöjligt att öka sin funktionella aktivitet. Med hjälp av dessa mekanismer integrerar neuron de mottagna signalerna för att förbättra effektiviteten i sin egen aktivitet.

Intracellulära transformationer i en neuron, initierad av de mottagna signalerna, leder ofta till en ökning i syntesen av proteinmolekyler, vilka i neuronen fungerar som receptorer, jonkanaler och bärare. Genom att öka deras antal anpassar neuronen sig till de inkommande signalerna, vilket ökar känsligheten för de mer signifikanta och försvagande - till de mindre signifikanta.

Att erhålla ett antal signaler med en neuron kan åtföljas av uttryck eller repression av några gener, till exempel kontroll av syntesen av peptid-neuromodulatorer. Eftersom de levereras till axonterminalerna hos neuronen och används i dem för att förbättra eller försvaga effekten av dess neurotransmittorer på andra neuroner, kan neuronen som svar på signaler mottagna av den ha en starkare eller svagare effekt på de andra nervcellerna som den kontrollerar. Med tanke på att den modulerande effekten av neuropeptider kan pågå under en längre tid, kan påverkan av en neuron på andra nervceller också vara länge länge.

Tack vare möjligheten att integrera olika signaler kan en neuron reagera subtilt mot dem genom ett brett spektrum av svar, vilket gör det möjligt att effektivt anpassa sig till de inkommande signalernas natur och använda dem för att reglera funktionerna hos andra celler.

Neurala kretsar

CNS-neuroner interagerar med varandra och bildar olika synapser vid kontaktplatsen. De resulterande neurala pensionerna ökar upprepade gånger funktionaliteten i nervsystemet. De vanligaste neurala kretsarna innefattar: lokala, hierarkiska, konvergerande och divergerande neurala kretsar med en ingång (fig 6).

Lokala neurala kretsar bildas av två eller flera neuroner. I det här fallet kommer en av neuronerna (1) att ge sin axon-säkerhet till neuronen (2), som bildar en axosomatisk synaps på sin kropp, och den andra bildar en synap på den första neurons kropp med en axon. Lokala neurala nätverk kan fungera som fällor där nervimpulser kan cirkulera under en lång tid i en cirkel som bildas av flera neuroner.

Möjligheten att långsiktig cirkulation av en exciteringsvåg (nervimpuls) som uppstod en gång på grund av överföring till en ringstruktur visade experimentellt professor I.A. Vetokhin i försök på manuell neuralring.

Den cirkulära cirkulationen av nervimpulser längs lokala neurala kretsar utför funktionen att transformera rytmen av excitationer, möjliggör långvarig excitation av nervcentren efter att signalerna har upphört och deltar i mekanismerna för lagring av inkommande information.

Lokala kedjor kan också utföra en bromsfunktion. Ett exempel på det är återkommande hämning, som realiseras i den enklaste lokala neuralkedjan i ryggmärgen, bildad av a-motoneuronen och Renshaw-cellen.

Fig. 6. Centrale nervsystemets enklaste neurala kretsar. Beskrivning i texten

I detta fall sprider excitationen som uppstått i motorneuronet utmed axongrenen, aktiverar Renshaw-cellen, vilken hämmar a-motorneuronen.

Konvergerande kedjor bildas av flera neuroner, varav en (vanligtvis efferent) konvergerar eller konvergerar axonerna hos ett antal andra celler. Sådana kedjor är brett fördelade i centrala nervsystemet. Till exempel konvergerar pyramidala neuronerna i den primära motorcortexen axonerna hos många neuroner i cortexens känsliga områden. På motorns neuroner i ryggmärgs ventrala horn, sammarna axoner av tusentals känsliga och interkalkade neuroner av olika nivåer av CNS. Konvergerande kedjor spelar en viktig roll för att integrera signaler med efferenta neuroner och samordnande fysiologiska processer.

Divergerande kedjor med en ingång bildas av en neuron med en förgreningsaxon, varav vars grenar bildar en synaps med en annan nervcell. Dessa kretsar utför funktionerna för samtidig överföring av signaler från en neuron till många andra neuroner. Detta uppnås genom stark förgrening (bildandet av flera tusen kvistar) av axonen. Sådana neuroner finns ofta i kärnorna i den retikala bildningen av hjärnstammen. De ger en snabb ökning av excitabiliteten hos många delar av hjärnan och mobiliseringen av dess funktionella reserver.