Неврони на мозъка - структурата, класификацията и пътищата

На неизчерпаемите възможности на нашия мозък са написани планини от литература. Той е способен да обработи огромно количество информация, която дори и съвременните компютри не могат да направят. Освен това, мозъкът при нормални условия работи без прекъсване за 70-80 години или повече. И всяка година се увеличава продължителността на живота му, а оттам и живота на човек.

Ефективната работа на този най-важен и в много отношения мистериозен орган се осигурява главно от два типа клетки: неврони и глиали. Невроните са отговорни за получаването и обработването на информация, памет, внимание, мислене, въображение и творчество.

Нейрон и неговата структура

Често можете да чуете, че умствените способности на човек гарантират наличието на сиво вещество. Какво е това вещество и защо е сиво? Този цвят има мозъчната кора, състояща се от микроскопични клетки. Това са неврони или нервни клетки, които осигуряват функционирането на нашия мозък и контрола на цялото човешко тяло.

Как е нервната клетка

Неврон, като всяка жива клетка, се състои от ядро ​​и клетъчно тяло, което се нарича сома. Размерът на самата клетка е микроскопичен - от 3 до 100 микрона. Това обаче не пречи на неврона да бъде истинско хранилище на различна информация. Всяка нервна клетка съдържа пълен набор от гени - инструкции за производството на протеини. Някои от протеините участват в предаването на информация, други създават защитна обвивка около самата клетка, други участват в процесите на запаметяване, четвъртата осигурява промяна на настроението и т.н.

Дори и малък провал в една от програмите за производство на някои протеини може да доведе до сериозни последствия, заболяване, психично разстройство, деменция и др.

Всеки неврон е заобиколен от защитна обвивка на глиални клетки, те буквално запълват цялото междуклетъчно пространство и съставляват 40% от веществото на мозъка. Глия или колекция от глиални клетки изпълнява много важни функции: защитава невроните от неблагоприятни външни влияния, осигурява хранителни вещества за нервните клетки и премахва техните метаболитни продукти.

Глиалните клетки пазят здравето и целостта на невроните, затова не позволяват на много чужди химически вещества да навлязат в нервните клетки. Включително наркотици. Ето защо, ефективността на различни лекарства, предназначени да засилят активността на мозъка, е напълно непредсказуема и те действат по различен начин за всеки човек.

Дендрити и аксони

Въпреки сложността на неврона, тя сама по себе си не играе съществена роля в мозъка. Нашата нервна дейност, включително умствената дейност, е резултат от взаимодействието на много неврони, които обменят сигнали. Приемането и предаването на тези сигнали, по-точно слабите електрически импулси се осъществява с помощта на нервните влакна.

Невронът има няколко къси (около 1 мм) разклонени нервни влакна - дендрити, така наречени поради тяхната прилика с дървото. Дендритите са отговорни за получаване на сигнали от други нервни клетки. И като предавател на сигнали действа аксон. Това влакно в неврона е само едно, но може да достигне дължина до 1,5 метра. Свързвайки се с помощта на аксони и дендрити, нервните клетки образуват цели невронни мрежи. И колкото по-сложна е системата на взаимоотношенията, толкова по-трудна е нашата умствена дейност.

Невроновата работа

В основата на най-сложната дейност на нашата нервна система е обменът на слаби електрически импулси между невроните. Но проблемът е, че първоначално аксонът на една нервна клетка и дендритите на другия не са свързани, между тях има пространство, изпълнено с междуклетъчно вещество. Това е така наречената синаптична цепнатина и не може да преодолее своя сигнал. Представете си, че двама души разтягат ръцете си един на друг и не се протягат достатъчно.

Този проблем е решен просто от невроза. Под влияние на слаб електрически ток се появява електрохимична реакция и се образува протеинова молекула - невротрансмитер. Тази молекула се припокрива със синаптичната междина, превръщайки се в нещо като мост за сигнала. Невротрансмитерите изпълняват още една функция - те свързват невроните, и колкото по-често сигналът пътува по тази нервна верига, толкова по-силна е тази връзка. Представете си брод през реката. Преминавайки през него, човек хвърля камък във водата, а след това всеки следващ пътник прави същото. Резултатът е солиден, надежден преход.

Такава връзка между невроните се нарича синапс и играе важна роля в мозъчната дейност. Смята се, че дори нашата памет е резултат от работата на синапсите. Тези връзки осигуряват по-голяма скорост на преминаване на нервните импулси - сигналът по протежение на невронната верига се движи със скорост от 360 km / h или 100 m / s. Можете да изчислите колко време ще попадне в мозъка сигнал от пръст, който случайно сте прободоли с игла. Има една стара мистерия: "Какво е най-бързото нещо на света?" Отговор: "Мисъл". И това беше много ясно забелязано.

Видове неврони

Невроните са не само в мозъка, където те, взаимодействайки, образуват централната нервна система. Невроните се намират във всички органи на нашето тяло, в мускулите и връзките на повърхността на кожата. Особено много от тях в рецепторите, т.е. сетивата. Обширната мрежа от нервни клетки, която прониква в цялото човешко тяло, е периферна нервна система, която изпълнява функции толкова важни, колкото централната. Разнообразието от неврони е разделено на три основни групи:

  • Афекторните неврони получават информация от сетивните органи и под формата на импулси по нервните влакна, които я доставят на мозъка. Тези нервни клетки имат най-дългите аксони, тъй като тялото им се намира в съответния участък на мозъка. Съществува строга специализация, а звуковите сигнали отиват изключително в слуховата част на мозъка, миризмите - към обонятелните, светлината - към визуалните и т.н.
  • Междинните или интеркалярните неврони обработват информацията, получена от афекторите. След като информацията е била оценена, междинните неврони заповядват на сетивните органи и мускулите, разположени на периферията на нашето тяло.
  • Еферентните или ефекторните неврони предават тази команда от междинния под формата на нервен импулс към органи, мускули и др.

Най-трудният и най-малко разбираем е работата на междинните неврони. Те са отговорни не само за рефлексните реакции, като например изтегляне на ръка от горещ тиган или мига, когато има светкавица. Тези нервни клетки осигуряват толкова сложни психични процеси като мислене, въображение, творчество. И как моменталният обмен на нервни импулси между невроните се превръща в ярки образи, фантастични сюжети, брилянтни открития или просто размисли върху твърд понеделник? Това е главната тайна на мозъка, на която учените дори не са се доближили.

Единственото нещо, което успя да разбере, че различните видове умствена дейност са свързани с активността на различни групи неврони. Сънища за бъдещето, запаметяване на стихотворение, възприемане на любим човек, мислене за покупки - всичко това се отразява в нашия мозък като проблясъци на активност на нервните клетки в различни точки на мозъчната кора.

Невронни функции

Като се има предвид, че невроните осигуряват функционирането на всички системи на тялото, функциите на нервните клетки трябва да бъдат много разнообразни. Освен това те все още не са напълно разбрани. Сред многото различни класификации на тези функции ще изберем една, която е най-разбираема и близка до проблемите на психологическата наука.

Функция за предаване на информация

Това е основната функция на невроните, с които други, макар и не по-малко значими, са свързани. Същата функция е най-изучена. Всички външни сигнали към органи влизат в мозъка, където се обработват. И след това, в резултат на обратна връзка, под формата на командни импулси, те се прехвърлят чрез еферентни нервни влакна обратно към сетивните органи, мускулите и т.н.

Такава постоянна циркулация на информация се случва не само на нивото на периферната нервна система, но и в мозъка. Връзки между неврони, които обменят информация, образуват необичайно сложни невронни мрежи. Само си представете: в мозъка има поне 30 милиарда неврони и всеки от тях може да има до 10 хиляди връзки. В средата на 20-ти век кибернетиката се опитва да създаде електронен компютър, работещ на принципа на човешкия мозък. Но те не успяха - процесите, протичащи в централната нервна система, се оказаха твърде сложни.

Функция за запазване на опита

Невроните са отговорни за това, което наричаме памет. По-точно, както са открили неврофизиолозите, запазването на следи от сигнали, преминаващи през нервните вериги, е своеобразен страничен продукт на мозъчната дейност. В основата на паметта стоят протеиновите молекули - невротрансмитери, които възникват като свързващ мост между нервните клетки. Следователно, няма специална част от мозъка, отговорна за съхранението на информацията. И ако в резултат на нараняване или заболяване настъпи разрушаване на нервните връзки, тогава човек може частично да загуби паметта.

Интегративна функция

Това е взаимодействието между различните части на мозъка. Мигновени „проблясъци” на предавани и приети сигнали, горещи точки в мозъчната кора - това е раждането на образи, чувства и мисли. Сложните неврални връзки, които обединяват помежду си различните части на мозъчната кора и проникват в субкортикалната зона, са продукт на нашата умствена дейност. И колкото повече възникват такива връзки, толкова по-добро е паметта и по-продуктивно е мисленето. Това е, всъщност, колкото повече мислим, толкова по-умни сме.

Функция за производство на протеин

Активността на нервните клетки не се ограничава до информационните процеси. Невроните са истински фабрики на протеини. Това са същите невротрансмитери, които не само функционират като “мост” между невроните, но и играят огромна роля в регулирането на работата на нашето тяло като цяло. В момента има около 80 вида от тези протеинови съединения, които изпълняват различни функции:

  • Норепинефрин, понякога наричан гняв или хормон на стреса. Тонизира тялото, подобрява работата, кара сърцето да бие по-бързо и подготвя тялото за незабавни действия за отблъскване на опасността.
  • Допаминът е основният тоник за тялото ни. Той участва в ревитализирането на всички системи, включително по време на пробуждането, по време на физическо натоварване и създава положително емоционално отношение до еуфория.
  • Серотонинът също е вещество на "добро настроение", въпреки че не засяга физическата активност.
  • Глутаматът е предавател, необходим за функционирането на паметта, без неговото дългосрочно съхранение на информация е невъзможно.
  • Ацетилхолинът управлява процесите на сън и събуждане и също е необходим за активиране на вниманието.

Невротрансмитерите, или по-скоро броят им, влияят върху здравето на тялото. И ако има някакви проблеми с производството на тези протеинови молекули, тогава могат да се развият сериозни заболявания. Например, дефицитът на допамин е една от причините за болестта на Паркинсон и ако това вещество се произвежда твърде много, тогава може да се развие шизофрения. Ако ацетилхолин не се произвежда достатъчно, тогава може да се появи много неприятно заболяване на Алцхаймер, което е съпроводено с деменция.

Образуването на неврони в мозъка започва още преди раждането на човек, а през целия период на съзряване се появява активното образуване и усложнение на нервните връзки. Дълго време се смяташе, че при възрастен човек не могат да се появят нови нервни клетки, но процесът на тяхното изчезване е неизбежен. Следователно умственото развитие на личността е възможно само поради усложненията на нервните връзки. И тогава в напреднала възраст всички са обречени на спад в умствените способности.

Но последните изследвания опровергаха тази песимистична прогноза. Швейцарски учени са доказали, че има мозъчен регион, който е отговорен за раждането на нови неврони. Това е хипокампусът, който произвежда до 1400 нови нервни клетки дневно. И всичко, което трябва да направите, е да ги включите по-активно в работата на мозъка, да получавате и разбирате нова информация, като по този начин създавате нови невронни връзки и усложнявате невронната мрежа.

Неврони и нервна тъкан

Неврони и нервна тъкан

Нервната тъкан е основният структурен елемент на нервната система. Структурата на нервната тъкан включва високоспециализирани нервни клетки - неврони и клетки на невроглията, които изпълняват поддържащи, секреторни и защитни функции.

Невронът е основната структурна и функционална единица на нервната тъкан. Тези клетки могат да приемат, обработват, кодират, предават и съхраняват информация, установяват контакти с други клетки. Уникалните характеристики на неврона са способността за генериране на биоелектрически разряди (импулси) и предаване на информация по протежение на процесите от една клетка към друга, използвайки специализирани окончания - синапси.

Функциите на неврон се насърчават от синтеза в неговата аксоплазма на предаващи вещества - невротрансмитери: ацетилхолин, катехоламини и др.

Броят на мозъчните неврони наближава 10 11. До 10 000 синапси могат да съществуват на един неврон. Ако тези елементи се считат за клетки за съхранение на информация, може да се заключи, че нервната система може да съхранява 10 19 единици. информация, т.е. способни да приемат почти всички знания, натрупани от човечеството. Следователно идеята, че човешкият мозък по време на живота си спомня всичко, което се случва в тялото и по време на комуникацията му с околната среда, е доста разумно. Въпреки това, мозъкът не може да извлече от паметта цялата информация, която се съхранява в нея.

Някои видове невронни организации са характерни за различни мозъчни структури. Невроните, регулиращи една функция, образуват така наречените групи, ансамбли, колони, ядра.

Невроните се различават по структура и функция.

Според структурата (в зависимост от броя на израстъците от клетката, процесите) има еднополюсни (с един процес), биполярни (с два процеса) и многополюсни (с множество процеси) неврони.

Като функционални свойства на изолиран аферент (или центростремителна) неврони носител възбуждане от рецептори в ЦНС, еферентните моторни двигателни неврони (или центробежна) предаване на възбуждане на ЦНС на инервирани орган и вмъкнат, контакта или междинни неврони свързване на аферентните неврони.

Аферентните неврони принадлежат към еднополюсни, телата им лежат в гръбначните ганглии. Израстването на клетъчното тяло Т-образно е разделено на два клона, единият от които отива в централната нервна система и действа като аксон, а другият се приближава към рецепторите и е дълъг дендрит.

Повечето от еферентните и интеркаларните неврони принадлежат към многополюсни (фиг. 1). Многополюсните интеркални неврони се намират в голям брой в задните рогове на гръбначния мозък, както и във всички останали части на централната нервна система. Те могат да бъдат и биполярни, например, неврони на ретината с къс разклонен дендрит и дълъг аксон. Мотоневроните са разположени предимно в предните рогове на гръбначния мозък.

Фиг. 1. Структурата на нервната клетка:

1 - микротубули; 2 - дългия процес на нервната клетка (аксон); 3 - ендоплазмен ретикулум; 4 - ядро; 5 - невроплазма; 6 - дендрити; 7 - митохондрии; 8 - ядро; 9 - миелинова обвивка; 10 - Прихващане Ranvie; 11 - края на аксона

струпване

Neuroglia, или глия, е колекция от клетъчни елементи на нервната тъкан, образувани от специализирани клетки с различни форми.

Открит е от Р. Вирхов и е кръстен от него невроглията, което означава „нервно лепило”. Клетките Neuroglia запълват пространството между невроните, съставлявайки 40% от обема на мозъка. Глиалните клетки са 3-4 пъти по-малки от нервните клетки; броят им в централната нервна система на бозайниците достига до 140 млрд. С възрастта броят на невроните при хората в мозъка намалява и броят на глиалните клетки нараства.

Установено е, че невроглията е свързана с метаболизма в нервната тъкан. Някои клетки на невроглията отделят вещества, които влияят на състоянието на възбудимост на невроните. Отбелязва се, че в различни психични състояния, секрецията на тези клетки се променя. Дългосрочните следи в ЦНС са свързани с функционалното състояние на невроглията.

Видове глиални клетки

По естеството на структурата на глиалните клетки и тяхното местоположение в CNS има:

  • астроцити (астроглии);
  • олигодендроцити (олигодендрогли);
  • микроглиални клетки (микроглия);
  • Швански клетки.

Глиалните клетки изпълняват поддържащи и защитни функции за невроните. Те са част от структурата на кръвно-мозъчната бариера. Астроцитите са най-разпространените глиални клетки, които запълват пространствата между невроните и горните синапси. Те предотвратяват разпространението на невротрансмитерите, дифундиращи от синаптичната цепнатина в ЦНС. В цитоплазмените мембрани на астроцитите има рецептори за невротрансмитери, активирането на които може да предизвика колебания в мембранните потенциални разлики и промени в метаболизма на астроцитите.

Астроцитите плътно обграждат капилярите на кръвоносните съдове на мозъка, разположени между тях и невроните. На тази основа се приема, че астроцитите играят важна роля в метаболизма на невроните, регулирайки капилярната пропускливост за някои вещества.

Една от важните функции на астроцитите е тяхната способност да абсорбират излишък от K + йони, които могат да се натрупват в междуклетъчното пространство при висока нервна активност. В районите на астроцитна адхезия се образуват канали на контактни прорези, чрез които астроцитите могат да обменят различни малки йони и по-специално K + йони, което увеличава тяхната абсорбция на K + йони Неконтролираното натрупване на K + йони в интернейронното пространство ще повиши невронната възбудимост. По този начин астроцитите, абсорбиращи излишък от K + йони от интерстициалната течност, предотвратяват повишаване на възбудимостта на невроните и образуването на огнища с повишена нервна активност. Появата на такива огнища в човешкия мозък може да бъде съпътствана от факта, че техните неврони генерират серия от нервни импулси, които се наричат ​​конвулсивни разряди.

Астроцитите участват в отстраняването и унищожаването на невротрансмитерите, навлизащи в екстрасинаптични пространства. По този начин те предотвратяват натрупването на невротрансмитери в невронните пространства, което може да доведе до дисфункция на мозъка.

Невроните и астроцитите са разделени от междуклетъчни слотове 15-20 микрона, наречени интерстициални пространства. Интерстициалните пространства заемат до 12-14% от обема на мозъка. Важно свойство на астроцитите е тяхната способност да абсорбират CO2 от извънклетъчната течност на тези пространства и по този начин да поддържат стабилно рН на мозъка.

Астроцитите участват в образуването на интерфейси между нервната тъкан и мозъчните съдове, нервната тъкан и мембраните на мозъка в процеса на растеж и развитие на нервната тъкан.

Олигодендроцитите се характеризират с наличието на малък брой къси процеси. Една от основните им функции е образуването на миелинова обвивка на нервните влакна в централната нервна система. Тези клетки също се намират в непосредствена близост до телата на невроните, но функционалната значимост на този факт е неизвестна.

Микроглиалните клетки съставляват 5-20% от общия брой на глиалните клетки и са разпръснати из централната нервна система. Установено е, че антигените на повърхността им са идентични с антигените на кръвните моноцити. Това показва техния произход от мезодермата, проникване в нервната тъкан по време на ембрионалното развитие и последваща трансформация в морфологично разпознаваеми микроглиални клетки. В тази връзка се счита, че най-важната функция на микроглия е защитата на мозъка. Доказано е, че когато нервната тъкан е повредена, броят на фагоцитните клетки в него се увеличава поради макрофаги в кръвта и активиране на фагоцитните свойства на микроглия. Те отстраняват мъртви неврони, глиални клетки и техните структурни елементи, фагоцитни чужди частици.

Schwann клетки образуват миелиновата обвивка на периферните нервни влакна извън CNS. Мембраната на тази клетка се увива многократно около нервното влакно, а дебелината на получената миелинова обвивка може да надвишава диаметъра на нервното влакно. Дължината на миелинизираните участъци на нервните влакна е 1-3 mm. В интервалите между тях (прихващанията на Ранвие) нервните влакна остават покрити само от повърхностната мембрана, която има възбудимост.

Едно от най-важните свойства на миелина е неговата висока устойчивост на електрически ток. Това се дължи на високото съдържание на сфингомиелин и други фосфолипиди в миелина, които му придават токоизолиращи свойства. В областите на миелиновото нервно влакно процесът на генериране на нервни импулси е невъзможен. Нервните импулси се генерират само върху мембраната за прихващане на Ранвие, която осигурява по-висока степен на провеждане на нервните импулси до миелинизирани нервни влакна в сравнение с немиелинизираните.

Известно е, че структурата на миелина може лесно да бъде нарушена от инфекциозно, исхемично, травматично, токсично увреждане на нервната система. В същото време се развива процесът на демиелинизация на нервните влакна. Особено често демиелинизацията се развива при множествена склероза. В резултат на демиелинизация, скоростта на нервните импулси по протежение на нервните влакна намалява, скоростта на предаване на информация към мозъка от рецепторите и от невроните към изпълнителните органи намалява. Това може да доведе до нарушена сензорна чувствителност, нарушено движение, регулиране на функционирането на вътрешните органи и други сериозни последствия.

Структура и функция на невроните

Невронът (нервната клетка) е структурна и функционална единица на централната нервна система.

Анатомичната структура и свойствата на неврона осигуряват изпълнението на основните му функции: осъществяване на метаболизъм, производство на енергия, възприемане на различни сигнали и тяхното обработване, формиране или участие в реакциите на реакция, генериране и провеждане на нервни импулси, обединяване на неврони в невронни вериги, които осигуряват и най-прости рефлексни реакции и и по-високи интегративни мозъчни функции.

Невроните се състоят от тялото на нервната клетка и от процесите на аксон и дендрити.

Фиг. 2. Структурата на неврон

Телесна нервна клетка

Тялото (перикарион, сома) на неврона и неговите процеси са покрити в невронната мембрана. Мембраната на клетъчното тяло се различава от мембраната на аксона и дендритите от съдържанието на различни йонни канали, рецептори, наличието на синапси върху нея.

В тялото на неврона има невроплазма и ядро, ограничено от нея чрез мембрани, груб и гладък ендоплазмен ретикулум, апарат на Голджи и митохондрии. Хромозомите на ядрото на невроните съдържат набор от гени, кодиращи синтеза на протеини, необходими за формирането на структурата и изпълнението на функциите на невронното тяло, неговите процеси и синапси. Това са протеини, които изпълняват функциите на ензими, носители, йонни канали, рецептори и т.н. Някои протеини изпълняват функции, когато са в невроплазмата, докато други са интегрирани в мембраните на органелите, сомата и невроновите процеси. Някои от тях, например ензими, необходими за синтеза на невротрансмитери, се транспортират чрез аксонален транспорт до терминала на аксоните. В клетъчното тяло се синтезират пептиди, които са необходими за жизнената активност на аксоните и дендритите (например, растежни фактори). Следователно, когато тялото на неврон е повредено, неговите процеси се дегенерират и колапсват. Ако тялото на неврона се запази и процесът се повреди, то възниква бавното му възстановяване (регенерация) и възстановяването на инервацията на денервираните мускули или органи.

Мястото на протеиновия синтез в телата на невроните е грубият ендоплазмен ретикулум (тигроидни гранули или Nissl тела) или свободни рибозоми. Тяхното съдържание в невроните е по-високо, отколкото в глиални или други клетки на тялото. В плавния ендоплазмен ретикулум и апарата на Голджи, протеините придобиват вътрешна пространствена конформация, се сортират и изпращат в транспортни потоци към структурите на клетъчното тяло, дендрити или аксони.

В многобройни невронални митохондрии, в резултат на процесите на окислително фосфорилиране, се образува АТР, енергията на която се използва за поддържане на жизнената активност на невроните, работата на йонните помпи и поддържането на асиметрията на йонните концентрации от двете страни на мембраната. Следователно, невронът е в постоянна готовност не само да възприема различни сигнали, но и да реагира на тях - генерирането на нервни импулси и тяхното използване за контрол на функциите на други клетки.

Молекулярните рецептори на клетъчната мембрана, сензорните рецептори, образувани от дендрити, и сензорните клетки с епителен произход участват в механизмите на възприемане на неврони от различни сигнали. Сигнали от други нервни клетки могат да достигнат до неврон чрез многобройни синапси, образувани на дендритите или върху невронния гел.

Дендрити от нервни клетки

Дендритите на неврон образуват дендритно дърво, естеството на разклонението и размерът на който зависи от броя на синаптичните контакти с други неврони (фиг. 3). На дендритите на неврона има хиляди синапси, образувани от аксони или дендрити на други неврони.

Фиг. 3. Синаптични контакти на интернейрон. Стрелките отляво показват пристигането на аферентни сигнали към дендритите и тялото на интерневрона, а отдясно - посоката на разпространение на еферентните сигнали на интерневрона към други неврони.

Синапсите могат да бъдат хетерогенни както по функция (инхибиторна, възбудителна), така и в използвания тип невротрансмитер. Дендритната мембрана, участваща във формирането на синапсите, е тяхната постсинаптична мембрана, която съдържа рецептори (лиганд-зависими йонни канали) към невротрансмитера, използван в този синапс.

Възбудителните (глутаматергични) синапси са разположени главно на повърхността на дендритите, където има издигания или израстъци (1-2 μm), наречени бодли. В мембраната на гръбначния стълб има канали, чиято пропускливост зависи от трансмембранната потенциална разлика. В цитоплазмата на дендритите в областта на бодли се намират вторични медиатори на вътреклетъчната сигнална трансдукция, както и рибозоми, върху които протеинът се синтезира в отговор на пристигането на синаптични сигнали. Точната роля на шиповете остава неизвестна, но е очевидно, че те увеличават площта на дендритното дърво, за да образуват синапси. Шиповете са също и невронни структури за получаване на входни сигнали и обработката им. Дендритите и шиповете осигуряват трансфер на информация от периферията към тялото на невроните. Дендритната мембрана в косите се поляризира поради асиметричното разпределение на минералните йони, действието на йонните помпи и присъствието на йонни канали в нея. Тези свойства са в основата на трансфера на информация по протежение на мембраната под формата на локални кръгови течения (електротонични), които възникват между постсинаптичните мембрани и областите на дендритната мембрана, съседни на тях.

Когато те се разпространяват през дендритната мембрана, местните течения са потиснати, но те са достатъчни по величина, за да предават сигнали към дендритните синаптични входове към мембраната на невронното тяло. Потенциално зависимите натриеви и калиеви канали все още не са идентифицирани в дендритната мембрана. Тя не притежава възбудимост и способност за генериране на потенциал за действие. Известно е обаче, че потенциалът на действие, възникващ върху мембраната на аксоната могила, може да се разпространи по него. Механизмът на това явление е неизвестен.

Предполага се, че дендритите и бодлите са част от нервните структури, включени в механизмите на паметта. Броят на бодлите е особено висок в дендритите на невроните на мозъчната кора, базалните ганглии и мозъчната кора. Областта на дендритното дърво и броят на синапсите намаляват в някои области на мозъчната кора на възрастните хора.

Аксон неврон

Един аксон е процес на нервни клетки, който не се среща в други клетки. За разлика от дендритите, чийто брой е различен за неврон, аксонът е един и същ за всички неврони. Дължината й може да достигне до 1,5 м. В точката, където аксонът напуска неврона, има удебеляване - аксонова могила, покрита с плазмена мембрана, която скоро се покрива с миелин. Мястото на аксонската могила, открито от миелина, се нарича първоначален сегмент. Аксоните на невроните, до крайните им разклонения, са покрити с миелинова обвивка, прекъсната от прихващанията на Ранвие - микроскопични не-желирани области (около 1 микрона).

По време на аксона (миелинизирано и немиелинизирано влакно) е покрита с двуслойна фосфолипидна мембрана с вградени в нея протеинови молекули, които служат като йонни транспорти, потенциално зависими йонни канали и т.н. главно в областта на прихващанията Ранвиер. Тъй като в аксоплазмата няма груб ретикулум и рибозоми, очевидно е, че тези протеини се синтезират в тялото на неврона и се предават на аксонната мембрана чрез аксонов транспорт.

Свойствата на мембраната, покриваща тялото и аксона на неврона, са различни. Тази разлика се отнася предимно до пропускливостта на мембраната за минерални йони и се дължи на съдържанието на различни типове йонни канали. Ако съдържанието на лиганд-зависимите йонни канали (включително постсинаптичните мембрани) преобладава в мембраната на тялото и дендритите на неврона, тогава в мембраната на аксона, особено в областта на пресичанията на Ранвие, има висока плътност на зависими от напрежение натриеви и калиеви канали.

Най-малката поляризация (около 30 mV) има мембраната на първоначалния сегмент на аксона. В областите на аксона, по-отдалечени от клетъчното тяло, големината на трансмембранния потенциал е около 70 mV. Ниската стойност на поляризацията на мембраната на първоначалния сегмент на аксона определя, че в тази област мембраната на неврона има най-голяма възбудимост. Именно тук постсинаптичните потенциали, които се появяват на дендритната мембрана и на клетъчното тяло в резултат на трансформирането на информационните сигнали към неврон в синапса, се разпространяват през мембраната на тялото на неврона, използвайки локални кръгови електрически токове. Ако тези течения предизвикват деполяризация на мембраната на аксон до критично ниво (Еза), тогава невронът ще реагира на входящите сигнали от други нервни клетки към него, като генерира своя потенциал за действие (нервен импулс). Полученият нервен импулс се извършва по-нататък по аксона до други нервни, мускулни или жлезисти клетки.

На мембраната на началния сегмент на аксона има бодли, върху които се образуват GABA-ергични спирачни синапси. Получаването на сигнали по тези синапси от други неврони може да предотврати генерирането на нервни импулси.

Класификация и видове неврони

Класификацията на невроните се извършва както по морфологични, така и по функционални характеристики.

По брой на процесите се различават многополюсни, биполярни и псевдоуниполярни неврони.

Чрез естеството на връзките с други клетки и функцията, която изпълняват, се различават сензорните, интеркалационните и моторните неврони. Сензорните неврони също се наричат ​​аферентни неврони и техните процеси са центростремителни. Невроните, които изпълняват функцията на предаване на сигнала между нервните клетки, се наричат ​​интеркалирани или асоциативни. Неврони, чиито аксони образуват синапси върху ефекторни клетки (мускули, жлезисти), се наричат ​​моторни или еферентни, техните аксони се наричат ​​центробежни.

Аферентните (чувствителни) неврони възприемат информацията от сензорните рецептори, превръщат я в нервни импулси и водят до нервните центрове на мозъка и гръбначния мозък. Телата на чувствителните неврони са разположени в гръбначния и черепните ганглии. Това са псевдо-униполарни неврони, аксоните и дендрите на които се отделят от тялото на неврона заедно и след това се разделят. Дендритът отива към периферията към органите и тъканите в състава на сетивните или смесените нерви, а аксонът в състава на задните корени е включен в дорзалните рогове на гръбначния мозък или в състава на черепните нерви в мозъка.

Вмъкнати или асоциативни неврони изпълняват функциите за обработка на входящата информация и по-специално осигуряват затварянето на рефлекторните дъги. Телата на тези неврони са разположени в сивото вещество на мозъка и гръбначния мозък.

Еферентните неврони също изпълняват функцията за обработка на входящата информация и предаване на еферентните нервни импулси от мозъка и гръбначния мозък в клетките на изпълнителните (ефекторни) органи.

Невронова интегративна активност

Всеки неврон получава огромен брой сигнали през многобройни синапси, разположени на неговите дендрити и тялото, както и чрез молекулярните рецептори на плазмените мембрани, цитоплазмата и ядрото. Предаването на сигнали използва много различни видове невротрансмитери, невромодулатори и други сигнални молекули. Очевидно е, че за да се получи отговор на едновременното пристигане на множество сигнали, невронът трябва да може да ги интегрира.

Наборът от процеси, които осигуряват обработка на входящите сигнали и формирането на невронен отговор към тях, е включен в концепцията за интегративната активност на неврон.

Възприемането и обработката на сигналите, пристигащи в неврон, се извършва с участието на дендрити, клетъчното тяло и аксонова могила на неврона (фиг. 4).

Фиг. 4. Интегриране на невронни сигнали.

Един от вариантите на тяхната обработка и интеграция (сумиране) е трансформацията в синапсите и сумирането на постсинаптичните потенциали върху мембраната на тялото и процесите на неврона. Възприеманите сигнали се превръщат в синапси до колебание на потенциалната разлика на постсинаптичната мембрана (постсинаптични потенциали). В зависимост от вида на синапса, полученият сигнал може да бъде преобразуван в малка (0.5-1.0 mV) деполяризираща промяна в потенциалната разлика (EPSP - синапсите са показани като светли кръгове на диаграмата) или хиперполяризиращи (TPPS - синапси са показани като черни на диаграмата) кръгове). Множество сигнали могат едновременно да пристигнат в различни точки на неврон, някои от които се трансформират в EPSP, а други - в TPPS.

Тези флуктуации на потенциалната разлика се разпространяват чрез локални кръгови течения през невронната мембрана по посока на аксоновата хълмиста форма на деполяризационни вълни (в бялата схема) и хиперполяризация (в черната схема), насложени един върху друг (сиви зони). В тази суперпозиция амплитудите на вълните в една посока се сумират, а противоположните се намаляват (изглаждат). Такова алгебрично сумиране на потенциалната разлика на мембраната се нарича пространствено сумиране (Фиг. 4 и 5). Резултатът от това сумиране може да бъде или деполяризация на аксонна могилна мембрана и генериране на нервни импулси (случаи 1 и 2 на фиг. 4), или нейната хиперполяризация и предотвратяване на появата на нервни импулси (случаи 3 и 4 на фиг. 4).

С цел да се измести разликата в потенциала на мембраната на могилата на аксон (около 30 mV) на Еза, трябва да се деполяризира до 10-20 mV. Това ще доведе до откриването на потенциално зависими натриеви канали, присъстващи в него и генерирането на нервни импулси. Тъй като, когато PD пристигне и се преобразува в EPSP, деполяризацията на мембраната може да достигне до 1 mV, а разпространението до аксоновия бугор идва с атенюация, за да генерира нервен импулс, едновременно навлизане в неврон чрез възбудителни синапси от 40-80 нервни импулси от други неврони и сумиране същия брой ipsp.

Фиг. 5. Пространствено и времево сумиране на EPSP неврон; a - BSPP за единичен стимул; и - VPSP за множествена стимулация от различни аференти; c - I-VPSP за честа стимулация чрез едно нервно влакно

Ако по това време определено количество нервни импулси достигне неврон чрез инхибиторни синапси, тогава неговото активиране и генериране на реакционен нервен импулс ще бъде възможно, като същевременно се увеличава потокът на сигналите през възбуждащите синапси. При условия, когато сигналите, идващи от инхибиторните синапси причиняват хиперполяризация на невронната мембрана, равна или по-голяма от деполяризацията, причинена от сигнали, идващи от възбуждащи синапси, деполяризацията на аксонова могилна мембрана няма да може да генерира нервни импулси и да стане неактивна.

Невронът също извършва временно сумиране на сигналите на EPSP и TPPS, които достигат до него почти едновременно (виж Фиг. 5). Промените в потенциалните разлики, причинени от тях в почти синаптичните области, могат също да бъдат алгебрично сумирани, което се нарича временна сумация.

Така всеки нервен импулс, генериран от неврон, както и периодът на мълчание на неврон, съдържа информация от много други нервни клетки. Обикновено, колкото по-висока е честотата на сигналите от други клетки към неврон, толкова по-често тя генерира импулси от нервните реакции, изпратени от аксона към други нервни или ефекторни клетки.

Поради факта, че натриевите канали съществуват в мембраната на невронното тяло и дори в неговите дендрити (макар и в малък брой), потенциалът за действие, възникнал върху мембраната на аксоната могила, може да се простира до тялото и част от невроновите дендрити. Значимостта на това явление не е достатъчно ясна, но се предполага, че потенциалът на разпръскващото действие моментално изглажда всички локални течения на мембраната, унищожава потенциала и допринася за по-ефективно възприемане от неврона на новата информация.

Молекулните рецептори участват в трансформацията и интеграцията на сигналите, които пристигат в неврон. В същото време, тяхното стимулиране чрез сигнални молекули може, чрез иницииране (чрез G-протеини, втори медиатори), да предизвика промени в състоянието на йонните канали, трансформиране на възприеманите сигнали в осцилации на потенциалните разлики в невронната мембрана, сумиране и формиране на реакция на нервните импулси или инхибиране.

Трансформацията на сигналите от метаботропните молекулярни рецептори на неврон е придружена от неговия отговор под формата на каскада от вътреклетъчни трансформации. Отговорът на неврона в този случай може да бъде ускоряване на общия метаболизъм, увеличаване на образуването на АТФ, без което не е възможно да се увеличи функционалната му активност. Използвайки тези механизми, невронът интегрира получените сигнали, за да подобри ефективността на собствената си дейност.

Вътреклетъчните трансформации в неврон, инициирани от получените сигнали, често водят до увеличаване на синтеза на протеинови молекули, които в неврона действат като рецептори, йонни канали и носители. Чрез увеличаване на техния брой невронът се адаптира към естеството на входящите сигнали, увеличавайки чувствителността към по-значимите сигнали и отслабвайки към по-малко значимите.

Получаването на редица сигнали от неврон може да бъде придружено от експресия или потискане на някои гени, например контролиране на синтеза на пептидни невромодулатори. Тъй като те се доставят до крайните терминали на неврон и се използват в тях, за да усилят или отслабят ефекта на нейните невротрансмитери върху други неврони, невронът, в отговор на сигналите, получени от него, може да има по-силен или по-слаб ефект върху другите нервни клетки, които контролира. Като се има предвид, че модулиращият ефект на невропептидите може да продължи дълго време, влиянието на неврон върху други нервни клетки също може да продължи дълго време.

По този начин, благодарение на способността да се интегрират различни сигнали, невронът може да реагира тънко към тях чрез широк спектър от отговори, което му позволява да се адаптира ефективно към естеството на входящите сигнали и да ги използва за регулиране на функциите на други клетки.

Невронни вериги

Невроните на ЦНС взаимодействат помежду си, образувайки различни синапси на мястото на контакт. Получените невронни пенсии многократно увеличават функционалността на нервната система. Най-често срещаните невронни вериги включват: локални, йерархични, конвергентни и дивергентни нервни вериги с един вход (фиг. 6).

Местните нервни вериги се формират от два или повече неврона. В този случай, един от невроните (1) ще даде на своя невроз (2) своя аксона, който образува аксосоматичен синапс върху тялото си, а вторият - образува синапс върху тялото на първия неврон с аксон. Местните невронни мрежи могат да функционират като капани, при които нервните импулси могат да циркулират дълго време в кръг, образуван от няколко неврони.

Възможността за продължителна циркулация на възбуждаща вълна (нервен импулс), възникнала веднъж поради предаване на пръстенна структура, експериментално показа професор И.А. Ветохин в експерименти върху нервния пръстен на медузи.

Кръговата циркулация на нервните импулси по локалните нервни вериги изпълнява функцията на трансформиране на ритъма на възбужданията, осигурява възможността за продължително възбуждане на нервните центрове след прекратяване на сигналите към тях и участва в механизмите за съхраняване на входящата информация.

Местните вериги също могат да изпълняват спирачна функция. Пример за това е повтарящо се инхибиране, което се реализира в най-простата локална нервна верига на гръбначния мозък, образувана от а-мотоневрона и клетката Renshaw.

Фиг. 6. Най-простите невронни вериги на централната нервна система. Описание в текста

В този случай възбуждането, възникнало в моторния неврон, се разпространява по протежение на клона на аксона, активира клетката Renshaw, която инхибира а-моторния неврон.

Конвергентните вериги се формират от няколко неврони, единият от които (обикновено еферентна) се сближава или сближава аксоните на редица други клетки. Такива вериги са широко разпространени в централната нервна система. Например, пирамидалните неврони на първичната моторна кора се събират в аксоните на много неврони в чувствителните полета на кората. На моторните неврони на вентралните рогове на аксоните на гръбначния стълб се събират хиляди чувствителни и интеркалирани неврони на различни нива на ЦНС. Конвергентните вериги играят важна роля в интегрирането на сигнали с еферентни неврони и координиране на физиологичните процеси.

Дивергентните вериги с един вход са формирани от неврон с разклонен аксон, всеки от клоновете на който образува синапс с различна нервна клетка. Тези вериги изпълняват функциите за едновременно предаване на сигнали от един неврон към много други неврони. Това се постига чрез силно разклоняване (образуването на няколко хиляди клонки) на аксона. Такива неврони често се намират в ядрата на ретикуларната формация на мозъчния ствол. Те осигуряват бързо увеличаване на възбудимостта на много части на мозъка и мобилизиране на неговите функционални резерви.

Вие Харесвате Епилепсия