Нейрон: строение и функции нервной клетки

Нейрон, или нервная клетка, является основным элементом нервной системы. Именно нейроны отвечают за то, что мы чувствуем боль, можем ли мы читать этот текст в данный момент, и благодаря им можно двигать рукой, ногой или любой другой частью тела. Выполнение столь важных функций возможно благодаря сложной структуре и физиологии нейронов. Итак, как устроена нервная клетка и каковы ее функции?

Оглавление

1. Нейрон (нервная клетка): развитие
2. Нейрон (нервная клетка): общее строение
3. Нейрон (нервная клетка): виды
4. Нейрон (нервная клетка): функции
5. Потенциал покоя и действия - передача импульса
6. Деполяризация и гиперполяризация
7. Гипертония - диета
8. Нейронные сети

Нейроны (нервные клетки), помимо глиальных клеток, являются основными строительными блоками нервной системы. Мир начал узнавать о сложной структуре и функциях нервных клеток в основном после 1937 года - именно тогда Дж. З. Янг предложил проводить работу над свойствами нейронов на клетках кальмаров (поскольку они намного больше, чем клетки человека, все эксперименты, безусловно, проводятся на них). Полегче).

В настоящее время, конечно, можно проводить исследования даже на самых маленьких клетках человека, но в то время животная модель внесла значительный вклад в открытие физиологии нервных клеток.

Нейрон является основным строительным блоком нервной системы, и сложность нервной системы существенно зависит от того, сколько этих клеток находится в организме.

Например, у нематод, которые тестируются в разных лабораториях, всего 300 нейронов.

У хорошо известной плодовой мушки нервных клеток определенно больше, около ста тысяч. Это число - ничто, если учесть, сколько нейронов у человека - по оценкам, в нервной системе человека их несколько миллиардов.

Нейрон (нервная клетка): развитие

Процесс создания нервных клеток известен как нейрогенез. Как правило, в развивающемся организме (особенно в период внутриутробной жизни) нейроны возникают из нервных стволовых клеток, а возникающие при этом нервные клетки обычно не подвергаются впоследствии клеточному делению.

В прошлом считалось, что после развития у людей новые нервные клетки вообще не образуются. Такое убеждение показало, насколько опасны все заболевания, приводящие к потере нервных клеток (речь идет, например, о различных нейродегенеративных заболеваниях).

Однако сейчас известно, что в определенных областях мозга можно создавать новые нейроны даже во взрослом возрасте - такие области оказались гиппокамп и обонятельная луковица.

Нейрон (нервная клетка): общее строение

Нейрон можно разделить на три части:

• тело нервной клетки (перикарион)
• дендриты (множественные, обычно небольшие выступы, выступающие из перикариона)
• аксон (одиночный длинный отросток, отходящий от тела нервной клетки)

Тело нервной клетки, как и другие ее части, покрыто клеточной мембраной. Он содержит все основные клеточные органеллы, такие как:

• ядро клетки
• рибосомы
• эндоплазматический ретикулум (агрегаты ретикулума с обильно разбросанными в нем рибосомами называются гранулами Нисселя - они характерны для нервных клеток и присутствуют в них из-за того, что нейроны производят много белков)

Дендриты в первую очередь отвечают за получение информации, поступающей в нервную клетку. На их концах много синапсов. На одной нервной клетке может быть только несколько дендритов, а их может быть так много, что они в конечном итоге будут составлять 90% всей поверхности данного нейрона.

Аксон, в свою очередь, имеет совершенно другую структуру. Это единственный придаток, отходящий от тела нервной клетки. Длина аксона может быть самой разной - так же, как некоторые из них составляют всего несколько миллиметров, в человеческом теле вы можете найти аксоны длиной намного больше метра.

Роль аксона заключается в передаче сигнала, полученного дендритами, другим нервным клеткам. Некоторые из них покрыты специальной оболочкой - ее называют миелиновой оболочкой, которая обеспечивает гораздо более быструю передачу нервных импульсов.

Тела нервных клеток можно найти в строго определенных структурах нервной системы: они в основном присутствуют в центральной нервной системе, а также в периферической нервной системе - они также расположены в так называемых ганглии. Кластеры аксонов, которые исходят от множества разных нервных клеток и покрыты соответствующими мембранами, в свою очередь называются нервами.

Нейрон (нервная клетка): виды

Есть как минимум несколько отделов нервных клеток. Нейроны можно разделить, например, по их строению, где выделяют:

• униполярные нейроны: названы так потому, что имеют только одно расширение
• биполярные нейроны: нервные клетки, которые имеют один аксон и один дендрит
• многополярные нейроны: они имеют три или больше расширений

Другое деление нейронов основано на длине их аксонов. В этом случае перечислены следующие:

• проекционные нейроны: они имеют исключительно длинные аксоны, которые позволяют им посылать импульсы в части тела, даже очень удаленные от перикарионов
• нейроны с короткими аксонами: их задача - передавать возбуждения только между нервными клетками, расположенными в непосредственной близости от них

Однако обычно наиболее подходящее деление нервных клеток зависит от их функции в организме. В этом случае различают три типа нервных клеток:

• мотонейроны (также известные как центробежные или эфферентные): они отвечают за отправку импульсов от центральной нервной системы к исполнительным структурам, например, к мышцам и железам
• сенсорные нейроны (также известные как центростремительные, афференты): они воспринимают различные типы сенсорных стимулов, в т.ч. тепловые, прикосновения или запахи и передают полученную информацию структурам центральной нервной системы
• ассоциативные нейроны (также известные как интернейроны, промежуточные нейроны): они являются посредниками между сенсорными и двигательными нейронами, обычно их роль заключается в передаче информации между различными нервными клетками

Нейроны также можно разделить из-за того, как они секретируют нейротрансмиттеры (эти вещества, о которых будет сказано позже, отвечают за возможность передачи информации между нейронами).

При таком подходе можно перечислить, среди прочего:

• дофаминергические нейроны (секретирующие дофамин)
• холинергические нейроны (высвобождают ацетилхолин)
• норадренергические нейроны (секретируют норадреналин)
• серотонинергические нейроны (высвобождают серотонин)
• ГАМКергические нейроны (высвобождают ГАМК)

Нейрон (нервная клетка): функции

В основном, основные функции нейрона были упомянуты ранее: эти клетки отвечают за прием и передачу нервных импульсов. Однако это происходит не как глухой телефон, по которому клетки разговаривают друг с другом, а через сложные процессы, на которые просто стоит обратить внимание.

Передача импульсов между нейронами возможна благодаря специфическим связям между ними - синапсам. В теле человека есть два типа синапсов: электрические (их относительно немного) и химические (доминирующие, с ними связаны нейромедиаторы).

Синапс состоит из трех частей:

• пресинаптическое прекращение
• синаптическая щель
• постсинаптическое прекращение

Пресинаптический конец - это место, из которого высвобождаются нейротрансмиттеры - они попадают в синаптическую щель. Там они могут связываться с рецепторами постсинаптического терминала. В конце концов, после стимуляции нейротрансмиттерами может начаться возбуждение и, наконец, передача информации от одной нервной клетки к другой.

Потенциал покоя и действия - передача импульса

Потенциал покоя и действия - передача импульса

Здесь стоит упомянуть еще одно явление, связанное с передачей сигналов между нервными клетками - потенциал действия.

Фактически, когда он генерируется, он начинает распространяться по аксону и может достичь точки, в которой нейротрансмиттер будет высвобожден с его конца - что является пресинаптическим окончанием, благодаря которому возбуждение будет распространяться дальше.

Нервные клетки, которые в данный момент не посылают никаких импульсов, т.е. находятся в некотором состоянии покоя, имеют так называемую потенциал покоя - зависит от разницы в концентрациях различных катионов внутри нервной клетки и во внешней среде.

Основными причинами этого различия являются катионы натрия (Na +), калия (K +) и хлорида (Cl-).

В общем, внутренняя часть нейрона заряжена отрицательно по отношению к его внешней стороне - когда волна возбуждения достигает ее, эта ситуация меняется, и он становится гораздо более положительно заряженным.

Когда заряд внутри нейрона достигает значения, известного как пороговый потенциал, запускается возбуждение - импульс «запускается» по всей длине аксона.

Здесь следует подчеркнуть, что нервные клетки всегда посылают один и тот же тип импульса - независимо от того, насколько сильна достигающая их стимуляция, они всегда реагируют с одинаковой силой (даже упоминается, что они посылают импульсы в соответствии с принципом «все или ничего». ).

Деполяризация и гиперполяризация

Все время упоминается, что когда нейротрансмиттеры достигают нервной клетки через синапсы, это приводит к передаче нервного импульса. Однако само по себе такое описание было бы ложью - нейромедиаторы можно разделить на возбуждающие и тормозящие двумя способами.

Первый из них фактически приводит к деполяризации, которая приводит к передаче информации между нервными клетками.

Однако есть также тормозящие нейротрансмиттеры, которые, достигая нейрона, приводят к гиперполяризации (то есть к снижению потенциала нервной клетки), что означает, что нейрон становится гораздо менее способным передавать импульсы.

Вопреки внешнему виду, подавление нервных клеток чрезвычайно важно - именно благодаря ему возможна регенерация или «отдых» нервных клеток.

Нейронные сети

Обсуждая функции нервных клеток, стоит упомянуть, что важны не отдельные нейроны, а их целые сети. В организме человека исключительно много так называемых нейронные сети. Они могут включать, например, сенсорный нейрон, интернейрон и мотонейрон. Чтобы проиллюстрировать работу такой сети, можно привести пример ситуации: случайное прикосновение рукой к фитилю горящей свечи.

О том, что мы это сделали, сообщает сенсорный нейрон - он получает сенсорные стимулы, связанные с высокой температурой. Он передает информацию дальше - обычно это делается с помощью интернейрона, благодаря которому сообщение о вредном раздражителе достигает структур центральной нервной системы. Там он обрабатывается, и, наконец, благодаря двигательному нейрону от соответствующих мышц отправляется сигнал, что приводит к тому, что мы инстинктивно убираем руку с зажженного фитиля.

Здесь описан довольно простой пример нейронной сети, но он, вероятно, показывает, насколько сложны отношения между отдельными нейронами и почему нервные клетки и их функции так важны для функционирования человека.

Источники:

1. Лодиш Х. и др., "Обзор структуры и функций нейронов", Молекулярная клеточная биология. 4-е издание, Нью-Йорк, 2000 г.
2. Х. Краусс, П. Сосновский (ред.)., Основы физиологии человека, Wyd. Научный университет Познани, 2009, Познань, стр. 258-274

• Строение мозга
• Периферическая нервная система
• Спинной мозг