Neuron: δομή και λειτουργίες του νευρικού κυττάρου

Ο νευρώνας, ή το νευρικό κύτταρο, είναι το βασικό στοιχείο του νευρικού συστήματος. Είναι οι νευρώνες που είναι υπεύθυνοι για το γεγονός ότι αισθανόμαστε πόνο, μπορούμε να διαβάσουμε αυτό το κείμενο αυτή τη στιγμή, και χάρη σε αυτούς είναι δυνατόν να μετακινήσουμε το χέρι, το πόδι μας ή οποιοδήποτε άλλο μέρος του σώματος. Η απόδοση τέτοιων εξαιρετικά σημαντικών λειτουργιών είναι δυνατή χάρη στην πολύπλοκη δομή και τη φυσιολογία των νευρώνων. Πώς λοιπόν χτίζεται ένα νευρικό κύτταρο και ποιες είναι οι λειτουργίες του;

Πίνακας περιεχομένων

1. Neuron (νευρικό κύτταρο): ανάπτυξη
2. Neuron (νευρικό κύτταρο): γενική δομή
3. Neuron (νευρικά κύτταρα): τύποι
4. Neuron (νευρικό κύτταρο): λειτουργίες
5. Δυνατότητα ανάπαυσης και δράσης - μετάδοση παλμών
6. Αποπόλωση και υπερπόλωση
7. Υπέρταση - δίαιτα
8. Νευρωνικά δίκτυα

Οι νευρώνες (νευρικά κύτταρα), μαζί με τα γλοιακά κύτταρα, είναι τα βασικά δομικά στοιχεία του νευρικού συστήματος. Ο κόσμος άρχισε να μαθαίνει για την περίπλοκη δομή και τις λειτουργίες των νευρικών κυττάρων κυρίως μετά το 1937 - τότε ο JZ Young πρότεινε να πραγματοποιηθούν εργασίες για τις ιδιότητες των νευρώνων σε κύτταρα καλαμαριών (καθώς είναι πολύ μεγαλύτερα από τα ανθρώπινα κύτταρα, όλα τα πειράματα διεξάγονται σίγουρα σε αυτά). ευκολότερη).

Σήμερα, είναι φυσικά δυνατό να διεξαχθεί έρευνα ακόμη και για τα μικρότερα ανθρώπινα κύτταρα, αλλά εκείνη την εποχή το ζωικό μοντέλο συνέβαλε σημαντικά στην ανακάλυψη της φυσιολογίας των νευρικών κυττάρων.

Ο νευρώνας είναι το βασικό δομικό στοιχείο του νευρικού συστήματος και η πολυπλοκότητα του νευρικού συστήματος εξαρτάται ουσιαστικά από το πόσα από αυτά τα κύτταρα βρίσκονται στο σώμα.

Για παράδειγμα, τα νηματώδη που ελέγχονται σε διαφορετικά εργαστήρια έχουν μόνο 300 νευρώνες.

Η γνωστή μύγα φρούτων έχει σίγουρα περισσότερα νευρικά κύτταρα, περίπου εκατό χιλιάδες. Αυτός ο αριθμός δεν είναι τίποτα όταν εξετάζετε πόσους νευρώνες έχει ένα άτομο - εκτιμάται ότι υπάρχουν αρκετά δισεκατομμύρια από αυτούς στο ανθρώπινο νευρικό σύστημα.

Neuron (νευρικό κύτταρο): ανάπτυξη

Η διαδικασία δημιουργίας νευρικών κυττάρων είναι γνωστή ως νευρογένεση. Γενικά, στον αναπτυσσόμενο οργανισμό (ειδικά κατά τη διάρκεια της ενδομήτριας ζωής) οι νευρώνες προέρχονται από νευρικά βλαστικά κύτταρα και τα προκύπτοντα νευρικά κύτταρα γενικά δεν υποβάλλονται σε κυτταρική διαίρεση μετά.

Στο παρελθόν, πιστεύεται ότι μετά την ανάπτυξη σε ανθρώπους, δεν σχηματίστηκαν καθόλου νέα νευρικά κύτταρα. Μια τέτοια πεποίθηση έδειξε πόσο επικίνδυνες είναι όλες οι ασθένειες που οδηγούν στην απώλεια νευρικών κυττάρων (μιλάμε εδώ για διάφορες νευροεκφυλιστικές ασθένειες).

Ωστόσο, είναι πλέον γνωστό ότι σε ορισμένες περιοχές του εγκεφάλου είναι δυνατή η δημιουργία νέων νευρώνων ακόμη και στην ενηλικίωση - αυτές οι περιοχές αποδείχθηκαν ο ιππόκαμπος και ο οσφρητικός βολβός.

Neuron (νευρικό κύτταρο): γενική δομή

Ο νευρώνας μπορεί να χωριστεί σε τρία μέρη, τα οποία είναι:

• σώμα νευρικών κυττάρων (περικαρυών)
• δενδρίτες (πολλαπλές, συνήθως μικρές προεξοχές, που εκτείνονται από το περικάρυον)
• axon (ένα απλό, μακρύ εξάρτημα που εκτείνεται από το σώμα ενός νευρικού κυττάρου)

Το σώμα του νευρικού κυττάρου, όπως και τα άλλα μέρη του, καλύπτεται με κυτταρική μεμβράνη. Περιέχει όλα τα βασικά κυτταρικά οργανίδια, όπως:

• τον πυρήνα των κυττάρων
• ριβοσώματα
• ενδοπλασματικό δίκτυο (τα συσσωματώματα του δικτύου με ριβοσώματα πλούσια διασκορπισμένα σε αυτό αναφέρονται ως κόκκοι Nissel - είναι χαρακτηριστικά των νευρικών κυττάρων και υπάρχουν σε αυτά λόγω του γεγονότος ότι οι νευρώνες παράγουν πολλές πρωτεΐνες)

Οι δενδρίτες είναι κυρίως υπεύθυνοι για τη λήψη πληροφοριών που ρέουν στο νευρικό κύτταρο. Υπάρχουν πολλές συνάψεις στα άκρα τους. Μπορεί να υπάρχουν μόνο μερικοί δενδρίτες σε ένα νευρικό κύτταρο, και μπορεί να έχουν τόσα πολλά από αυτά που τελικά θα αποτελούν το 90% ολόκληρης της επιφάνειας ενός δεδομένου νευρώνα.

Ο άξονας, με τη σειρά του, είναι μια πολύ διαφορετική δομή. Είναι ένα απλό εξάρτημα που εκτείνεται από το σώμα των νευρικών κυττάρων. Το μήκος ενός άξονα μπορεί να είναι εξαιρετικά διαφορετικό - όπως μερικά από αυτά είναι μόνο μερικά χιλιοστά, στο ανθρώπινο σώμα μπορείτε να βρείτε άξονες πολύ περισσότερο από ένα μέτρο.

Ο ρόλος του άξονα είναι η μετάδοση του σήματος που έχει ληφθεί από τους δενδρίτες σε άλλα νευρικά κύτταρα. Μερικά από αυτά καλύπτονται με ειδικό περίβλημα - ονομάζεται θήκη μυελίνης και επιτρέπει πολύ ταχύτερη μετάδοση νευρικών παλμών.

Τα νευρικά κυτταρικά σώματα μπορούν να βρεθούν σε αυστηρά καθορισμένες δομές του νευρικού συστήματος: βρίσκονται κυρίως στο κεντρικό νευρικό σύστημα και στο περιφερικό νευρικό σύστημα, βρίσκονται επίσης στο λεγόμενο γάγγλια. Οι συστάδες των αξόνων, που προέρχονται από πολλά διαφορετικά νευρικά κύτταρα, και καλύπτονται με κατάλληλες μεμβράνες, με τη σειρά τους ονομάζονται νεύρα.

Neuron (νευρικά κύτταρα): τύποι

Υπάρχουν τουλάχιστον αρκετές διαιρέσεις των νευρικών κυττάρων. Οι νευρώνες μπορούν να χωριστούν, για παράδειγμα, λόγω της δομής τους, όπου διακρίνονται τα ακόλουθα:

• μονοπολικοί νευρώνες: ονομάζονται έτσι επειδή έχουν μόνο μία επέκταση
• διπολικοί νευρώνες: νευρικά κύτταρα που έχουν έναν άξονα και έναν δενδρίτη
• πολυπολικοί νευρώνες: Αυτοί έχουν τρεις ή περισσότερες επεκτάσεις

Ένας άλλος διαχωρισμός των νευρώνων βασίζεται στο μήκος των αξόνων τους. Σε αυτήν την περίπτωση, αναφέρονται τα εξής:

• Νευρώνες προβολής: έχουν εξαιρετικά μεγάλους άξονες που τους επιτρέπουν να στέλνουν παλμούς σε μέρη του σώματος, ακόμη και πολύ μακριά από τα περυκαρόνια τους
• νευρώνες με κοντούς άξονες: ο στόχος τους είναι να μεταδίδουν διεγέρσεις μόνο μεταξύ των νευρικών κυττάρων που βρίσκονται πολύ κοντά σε αυτά

Συνήθως, ωστόσο, η πιο κατάλληλη διαίρεση των νευρικών κυττάρων βασίζεται στη λειτουργία τους στο σώμα. Σε αυτήν την περίπτωση, υπάρχουν τρεις τύποι νευρικών κυττάρων:

• κινητικοί νευρώνες (επίσης γνωστοί ως φυγοκεντρικοί ή αφυδατωμένοι): είναι υπεύθυνοι για την αποστολή παλμών από το κεντρικό νευρικό σύστημα σε εκτελεστικές δομές, π.χ. σε μυς και αδένες
• αισθητηριακοί νευρώνες (επίσης γνωστοί ως κεντρομόλοι, προσαγωγείς): αντιλαμβάνονται διάφορους τύπους αισθητήριων ερεθισμάτων, συμπεριλαμβανομένου θερμικό, αγγίξτε ή μυρίστε και μεταδώστε τις ληφθείσες πληροφορίες στις δομές του κεντρικού νευρικού συστήματος
• συναφείς νευρώνες (επίσης γνωστοί ως interneurons, ενδιάμεσοι νευρώνες): είναι ενδιάμεσοι μεταξύ αισθητηρίων και κινητικών νευρώνων, γενικά ο ρόλος τους είναι να μεταφέρουν πληροφορίες μεταξύ διαφορετικών νευρικών κυττάρων

Οι νευρώνες μπορούν επίσης να διαιρεθούν λόγω του τρόπου με τον οποίο εκκρίνουν νευροδιαβιβαστές (αυτές οι ουσίες - οι οποίες θα συζητηθούν αργότερα - είναι υπεύθυνες για τη δυνατότητα μετάδοσης πληροφοριών μεταξύ των νευρώνων).

Σε αυτήν την προσέγγιση, μπορεί κανείς να απαριθμήσει, μεταξύ άλλων:

• ντοπαμινεργικοί νευρώνες (εκκρίνοντας ντοπαμίνη)
• χολινεργικοί νευρώνες (απελευθέρωση ακετυλοχολίνης)
• νοραδρενεργικοί νευρώνες (εκκρίνουν νορεπινεφρίνη)
• σεροτονινεργικοί νευρώνες (απελευθερώνει σεροτονίνη)
• GABAergic νευρώνες (απελευθέρωση GABA)

Neuron (νευρικό κύτταρο): λειτουργίες

Βασικά, οι βασικές λειτουργίες του νευρώνα έχουν αναφερθεί προηγουμένως: αυτά τα κύτταρα είναι υπεύθυνα για τη λήψη και μετάδοση νευρικών παλμών. Ωστόσο, δεν λαμβάνει χώρα ως ένα κωφό τηλέφωνο, όπου τα κελιά μιλούν μεταξύ τους, αλλά μέσω περίπλοκων διαδικασιών που αξίζει απλώς να δούμε.

Η μετάδοση των παλμών μεταξύ των νευρώνων είναι δυνατή χάρη σε συγκεκριμένες συνδέσεις μεταξύ τους - συνάψεις. Υπάρχουν δύο τύποι συνάψεων στο ανθρώπινο σώμα: ηλεκτρικές (από τις οποίες υπάρχουν σχετικά λίγες) και χημικές (κυρίαρχες, αυτές σχετίζονται με τους νευροδιαβιβαστές).

Υπάρχουν τρία μέρη της σύναψης:

• προσυναπτικός τερματισμός
• συναπτική σχισμή
• μετασυναπτικός τερματισμός

Το προσυναπτικό άκρο είναι ο ιστότοπος από τον οποίο απελευθερώνονται οι νευροδιαβιβαστές - πηγαίνουν στη συναπτική σχισμή. Εκεί μπορούν να συνδεθούν με υποδοχείς στο μετασυναπτικό τερματικό. Τελικά, μετά από διέγερση από νευροδιαβιβαστές, η διέγερση μπορεί να ενεργοποιηθεί και τελικά η μετάδοση πληροφοριών από ένα νευρικό κύτταρο σε άλλο.

Δυνατότητα ανάπαυσης και δράσης - μετάδοση παλμών

Δυνατότητα ανάπαυσης και δράσης - μετάδοση παλμών

Εδώ αξίζει να αναφερθεί ένα άλλο φαινόμενο που σχετίζεται με τη μετάδοση σημάτων μεταξύ των νευρικών κυττάρων - το δυναμικό δράσης.

Στην πραγματικότητα, όταν δημιουργείται, αρχίζει να εξαπλώνεται κατά μήκος του άξονα και μπορεί να φτάσει σε ένα σημείο όπου ένας νευροδιαβιβαστής θα απελευθερωθεί από το άκρο του - το οποίο είναι το προσυναπτικό τέλος, χάρη στο οποίο η διέγερση θα εξαπλωθεί περαιτέρω.

Τα νευρικά κελιά που προς το παρόν δεν στέλνουν παλμούς, δηλαδή κάπως ξεκουράζονται, έχουν το λεγόμενο δυναμικό ανάπαυσης - εξαρτάται από τη διαφορά στις συγκεντρώσεις διαφόρων κατιόντων μεταξύ του εσωτερικού του νευρικού κυττάρου και του εξωτερικού περιβάλλοντος.

Οι κύριοι λόγοι αυτής της διαφοράς είναι τα κατιόντα νατρίου (Na +), καλίου (K +) και χλωριούχου (Cl-).

Γενικά, το εσωτερικό του νευρώνα φορτίζεται αρνητικά σε σχέση με το εξωτερικό του - όταν φτάνει το κύμα διέγερσης, αυτή η κατάσταση αλλάζει και γίνεται πολύ πιο θετικά φορτισμένη.

Όταν το φορτίο εντός του νευρώνα φτάσει σε μια τιμή γνωστή ως δυναμικό κατωφλίου, ενεργοποιείται η διέγερση - η ώθηση "πυροδοτείται" σε όλο το μήκος του άξονα.

Πρέπει να τονιστεί εδώ ότι τα νευρικά κύτταρα στέλνουν πάντα τον ίδιο τύπο ώθησης - ανεξάρτητα από το πόσο ισχυρή είναι η διέγερση που φτάνει σε αυτά, ανταποκρίνονται πάντα με την ίδια δύναμη (αναφέρεται ακόμη και ότι στέλνουν παλμούς σύμφωνα με την αρχή "όλα ή τίποτα") ).

Αποπόλωση και υπερπόλωση

Αναφέρεται συνεχώς εδώ ότι όταν οι νευροδιαβιβαστές φτάνουν σε ένα νευρικό κύτταρο μέσω συνάψεων, οδηγεί στη μετάδοση μιας νευρικής ώθησης. Ωστόσο, μια τέτοια περιγραφή από μόνη της θα ήταν ψέμα - οι νευροδιαβιβαστές μπορούν να χωριστούν σε διεγερτικούς και ανασταλτικούς με δύο τρόπους.

Το πρώτο από αυτά οδηγεί στην πραγματικότητα στην αποπόλωση, η οποία έχει ως αποτέλεσμα τη μεταφορά πληροφοριών μεταξύ των νευρικών κυττάρων.

Ωστόσο, υπάρχουν επίσης ανασταλτικοί νευροδιαβιβαστές οι οποίοι - όταν φθάνουν στον νευρώνα - οδηγούν σε υπερπόλωση (δηλαδή μείωση του δυναμικού του νευρικού κυττάρου), πράγμα που σημαίνει ότι ο νευρώνας καθίσταται πολύ λιγότερο ικανός να μεταδίδει παλμούς.

Σε αντίθεση με τις εμφανίσεις, η αναστολή των νευρικών κυττάρων είναι εξαιρετικά σημαντική - χάρη σε αυτήν είναι δυνατή η αναγέννηση ή η "ανάπαυση" των νευρικών κυττάρων.

Νευρωνικά δίκτυα

Όταν συζητάμε για τις λειτουργίες των νευρικών κυττάρων, αξίζει να σημειωθεί εδώ ότι δεν είναι μεμονωμένοι νευρώνες σημαντικοί, αλλά ολόκληρα τα δίκτυά τους. Στο ανθρώπινο σώμα υπάρχουν εξαιρετικά πολλά λεγόμενα νευρωνικά δίκτυα. Μπορούν να περιλαμβάνουν, για παράδειγμα, έναν αισθητήριο νευρώνα, έναν interneuron και έναν κινητικό νευρώνα. Για να απεικονιστεί η λειτουργία ενός τέτοιου δικτύου, μπορεί να δοθεί ένα παράδειγμα: να αγγίξετε κατά λάθος το φυτίλι ενός κεριού που καίει με το χέρι.

Το γεγονός ότι το κάναμε ενημερώνεται από τον αισθητήριο νευρώνα - είναι αυτός που λαμβάνει αισθητήρια ερεθίσματα που σχετίζονται με υψηλή θερμοκρασία. Μεταδίδει περαιτέρω πληροφορίες - το κάνει συνήθως με τη βοήθεια του interneuron, χάρη στο οποίο το μήνυμα για το επιβλαβές ερέθισμα φτάνει στις δομές του κεντρικού νευρικού συστήματος. Εκεί, υποβάλλεται σε επεξεργασία και τέλος - χάρη στον κινητικό νευρώνα - στέλνεται ένα σήμα από τους κατάλληλους μύες, οδηγώντας στο γεγονός ότι αποσύρουμε ενστικτωδώς το χέρι μας από το αναμμένο φυτίλι.

Ένα αρκετά απλό παράδειγμα ενός νευρικού δικτύου περιγράφεται εδώ, αλλά πιθανώς δείχνει πόσο περίπλοκη είναι η σχέση μεταξύ των μεμονωμένων νευρώνων και γιατί τα νευρικά κύτταρα και η λειτουργία τους είναι τόσο σημαντικά για τη λειτουργία του ανθρώπου.

Πηγές:

1. Lodish H. et al., "Επισκόπηση της δομής και της λειτουργίας του νευρώνα," Molecular Cell Biology. 4η έκδοση, Νέα Υόρκη, 2000
2. H. Krauss, P. Sosnowski (eds)., Βασικές αρχές της ανθρώπινης φυσιολογίας, Wyd. Επιστημονικό Πανεπιστήμιο του Πόζναν, 2009, Πόζναν, σελ. 258-274

• Δομή του εγκεφάλου
• Περιφερικό νευρικό σύστημα
• Νωτιαίος μυελός