Функции на невронните мрежи в мозъка. Функции на неврона. Каква функция изпълняват невроните? Функция на моторния неврон. Различни имена за неврони

Днес ще разгледаме въпроси като: какво представлява мозъкът, от какво се състои, какви функции изпълнява и как мислим, помним и вземаме решения.

Какво е мозъкът и от какво се състои?

Това е нашият централен процесор, системният администратор на нашето тяло, това е органът на ЦНС (Централната нервна система). Ние се различаваме от животните по способността си да мислим и предвиждаме, да вземаме неизгодни решения, но в полза на другите хора.

Почти 80% от мозъка се състои от вода (предимно в цитоплазмата на клетките), с други 10-12% липиди (мазнини) и 8% протеини. Въпреки че представлява само 2% от телесното тегло, мозъкът използва напълно 20-25% от запасите на тялото от кислород, хранителни вещества и глюкоза (като гориво), всички от които се доставят от постоянния поток на кръвта. Мозъкът е защитен от дебелите кости на черепа и кръвно-мозъчната бариера, но въпреки това сложната природа на човешкия мозък го прави податлив на много видове заболявания.

Около 100 милиарда неврони предават сигнали един на друг, използвайки 1000 трилиона синаптични връзки. Има постоянен приток и анализ на различна информация отвън.

Мозъкът е отговорен за контролирането на всички телесни действия и функции. Освен това е център на мислене, учене и памет. Мозъкът ни дава способността да мислим, планираме, говорим, да си представяме, да спим, да използваме разума и емоциите.

Как мислим?

В момента, в който четете този текст, виждате всяка буква, разбирате я. Нека да разберем защо разбирате това, което четете и сте твърдо убедени в правилността на мислите си.

Това не е лесна задача, но всеки проблем може да бъде решен чрез прилагане на метода на анализ, т.е. разбиване на сложен проблем на разбираеми елементи; сайтът скоро ще пусне съответната статия.

Сетивни органи. Наричат се така, защото взаимодействат със света около вас. Има 6 сетивни органа: очи, уши, нос, кожа, език и вестибуларен апарат. В процеса на еволюция животните също са развили локация на ехото, усещане за магнитното поле на Земята и други сетива.

Няма да навлизаме дълбоко в сетивните органи, така че е ясно какво представляват кожата или ушите. Но да се върнем към нашия пример, ние четем, използваме очите си. Какво се случва след това?

Рецептори. Всеки от сетивните органи има свои собствени рецептори, това са нервни клетки, които са „свързани“ с всеки сетивен орган. Рецепторите в очите трансформират картината от очите и я организират. Систематизирана е информация за нюансите на цветовете, които виждате, къде кой цвят се намира, за различни физически обекти и тяхното разположение в пространството, за много други неща. Цялата систематизирана информация се изпраща до интерневроните.

В нашия пример за четене, на този етап, вие все още не разбирате нищо.

Интерневрони. Това са пратени неврони, те получават информация от рецепторите и я превръщат в електрически сигнали. Нещо като морзова азбука, само че вместо букви и точки имаме картина пред очите си и същите тези електрически сигнали. Целият този поток „лети“ към мозъчната кора, към разположените в нея неврони. Представете си, че един неврон е проходна стая. А дендритите са първите, които „отварят вратата към стаята“.

Вашият мозък все още не разбира думите.

Дендритите са „входната врата“ към неврон, който вече е в мозъка (всъщност информацията може „да пробие стената и да влети в неврон“ без врата). Dendrite РАЗБИРА, че е пристигнала някаква информация. Но самият той не разбира какво означава това. За него четете нещо като „N?n h?o, w? de x?nx?“, неясни думи, грешка 404. Дендритът изпраща тази информация до „изходната врата“ – аксона.
Аксонът в нервната клетка има много разклонения; И ги намира! Мозъкът ви ВНЕЗАПНО осъзнава, че знае руски, тъй като в други неврони има много информация. И „пътищата“ от един неврон към друг се използват постоянно, те са надеждни и силни. Успоредно с това в аксоните се произвеждат невротрансмитери, които отговарят за нашето настроение, енергия и здраве. И така невроните се поздравяват взаимно с невротрансмитери за „взаимно съгласие и разбиране“.

Тук как мозъкът работи в когнитивната дейност!

Да обобщим: очи / уши / език .. събира информация, тя се натрупва в съответните рецептори, те я структурират и я изпращат до интеркаларния нерв, където се трансформира в електрически сигнали, тези сигнали се приемат от нервните клетки и техните дендрити в мозъчната кора . Дендритите изпращат тази информация до аксона „за търсене на съвпадение“. Аксонът „търси съвпадения“ чрез невронни връзки с други неврони. Всичко това се случва за част от секундата.

Ако аксонът не намери „съвпадение“, тогава се създава тънка връзка с нов неврон (да, те все още са създадени). Колкото повече научавате нова информация, толкова повече връзки се създават и толкова по-силни са те.

Обратното правило: ако не научите нещо и забравите, тогава връзките изтъняват. Но те могат бързо да бъдат възстановени!

Нека да разгледаме още 3 интересни примера: учите се да карате кола (A), тухла хвърчи на главата ви (B) и търсите из къщата химикал (C).

А. Представете си, че шофирате за първи път. Има толкова много бутони наоколо, 3 педала (добре, или 2), всякакви кутии, огледала, така че трябва да си представите и размерите на колата, да разберете „ще мина ли тук?“ И май знаете, че „натисни спирачката, отпусни ръчната...“. Опитвате се да направите това, но ръцете ви не слушат, краката ви случайно не натискат педалите докрай, забравили сте да включите фаровете и т.н. Какво се случва?

Има връзки между невроните, където се съхранява паметта за шофиране на кола, но няма връзки, преминаващи към мускулите. Целта на обучението е да се създадат и укрепят тези невромускулни връзки и да се създадат нови между невроните в мозъка. Колкото повече научавате, толкова повече връзки има между невроните и толкова по-силни са те.

Забелязали ли сте колко бързо изключвате будилника си сутрин?)
Б. Към теб лети тухла! Типична ситуация, никой не е преживявал това) Веднага щом осъзнаете това, вие не търсите връзки между невроните с паметта на физиката, не мислите, че „съдейки по траекторията му, той ще прелети“ или „малък е и ще удари рамото, но имам дебело яке и няма да усетя нищо.“ Веднага щом информацията „за тухла, която лети към вас“ достигне до дендритите, цялата логика просто се изключва, инстинктите поемат и вие отскачате, дори ако ви боли кракът/гърбът/коремът и като цяло сте мързеливи. Там, където има заплаха за живота, властват инстинктите. Където не, търсенето се извършва в невроните на мозъка и нервно-мускулните връзки.

В. Търся писалка. Получихте важно обаждане, трябва бързо да запишете нещо. Започвате да търсите химикал, гледате с очите си, питате някого, няма го никъде. Мозъкът работи много активно, проверяват се десетки хиляди връзки между невроните. Произвеждат се невротрансмитери на стреса, които задвижват мозъка, както суров офицер в армията кара войниците. Има още по-голям стрес, изведнъж започват да проверяват алтернативни варианти как да го запишат и вие го записвате на собствения си телефон, на компютър, взимате мобилния телефон на някой друг и пишете там, опитвайки се да запомните. Вече не ви пука за нищо, трябва да го запишете глупаво.

Всичко мина, говорихте, информацията беше „запазена“. Невроните отново активно произвеждат невротрансмитери, но вече положителни, "поздравления, колега!"

Сега разбирате защо можете да загубите мобилния си телефон у дома, но никога не забравяте напълно как да шофирате.

И по-нататък! Сигурно сте чували, че продавачите в магазините често ви позволяват да държите продукта в ръцете си - не е просто така! Така участват почти всичките ви сетива, виждате продукта, усещате го, продавачът също го хвали (звук) - много бързо се създават неврони и връзки. По-бързо, отколкото би ви отнело просто да прочетете преглед на този продукт. Това е толкова фина психология.)

Как сънуваме?

Можем да мечтаем абсолютно навсякъде и по всяко време, това е много важна функция на мозъка! Сънищата отпускат човек, дават му оптимизъм, което в крайна сметка има положителен ефект върху отношението му към света около него. В края на краищата начинът, по който виждаме света, е такъв, какъвто е.

Сънищата придават смисъл и логика на живота ни, колкото и странно да звучи. Те ни показват към какво трябва да се стремим и докато се стремим към мечтите си, сме щастливи.

Традиционно се смята, че дясното полукълбо на мозъка е отговорно за сънищата. Формално това не е съвсем вярно, човек активно сънува, когато логиката и рационалността са „изключени“ + произвеждат се невротрансмитери: ендорфин, GABA, серотонин, мелатонин. Незадължително условие е потискането на "възбуждащите" невротрансмитери.

Запомнете състоянието си, преди да започнете да мечтаете, това е монотонно и рутинно действие, когато не решавате никакви проблеми и няма стрес и се „изключвате“.
Какво се случва в главата ви, когато се „откъснете“ от реалността? Нека разгледаме един пример.
Само една малка, но приятна мисъл е достатъчна. Вървите по позната улица, нищо не ви пречи, не бързайте, няма мечки или други опасности. Забелязахте красиво дърво, напомни ви за нещо приятно. Аксонът помогна да се намери тази информация в някои неврони и създаде положителни невротрансмитери.

Невротрансмитерите влязоха в клетката с тази памет, която от своя страна беше „зарадвана“ от този положителен момент и изпрати искане до своя аксон да търси съвпадения. Той ги намира много бързо и те са хиляди, навсякъде се произвеждат положителни невротрансмитери. В този момент вече не виждате само „дърво“, мозъкът ви напомни как някога сте ходили с приятели на езеро, барбекю, музика, лято. Аксоните активно търсят още повече съвпадения и сега целият мозък е условно щастлив) Той се стреми да удължи тази памет и „добавя“ още повече цветове + вие вече фантазирате за бъдещето, сега „съвпадения не се търсят“, но „създадени“ въз основа на минали събития.

— Как да стигна до улица Ленин? - някой те попита.

И така, разтърсване, норепинефрин за нас, глутамат, „отрежете“ целия мелатонин... Мозъкът се възстановява много бързо, какво искат от нас? Как да стигна до Ленин, нареждам на аксоните да търсят отговора в невроните...

(След 2-3 секунди отговаряте) - О, това е целият път за вас.

Изведнъж осъзнавате, че не помните как сте извървели последните 100-200 метра. В крайна сметка току-що имаше „барбекю, езеро“. Се случи?

Нервна системаконтролира, координира и регулира координираната работа на всички системи на органи, поддържайки постоянството на състава на вътрешната си среда (благодарение на това човешкото тяло функционира като едно цяло). С участието на нервната система тялото комуникира с външната среда.

Нервна тъкан

Формира се нервната система нервна тъкан, който се състои от нервни клетки - невронии малки сателитни клетки (глиални клетки), които са приблизително 10 пъти повече от невроните.

неврониосигурява основните функции на нервната система: предаване, обработка и съхранение на информация. Нервните импулси са електрически по природа и се разпространяват по процесите на невроните.

Клетъчни спътнициизпълняват хранителни, поддържащи и защитни функции, насърчавайки растежа и развитието на нервните клетки.

Структура на неврон

Невронът е основната структурна и функционална единица на нервната система.

Структурна и функционална единица на нервната система е нервната клетка - неврон. Основните му свойства са възбудимост и проводимост.

Невронът се състои от тялоИ процеси.

Къси, силно разклонени издънки - дендрити, през тях преминават нервни импулси към тялотонервна клетка. Може да има един или няколко дендрита.

Всяка нервна клетка има един дълъг процес - аксон, по които се изпращат импулси от тялото на клетката. Дължината на аксона може да достигне няколко десетки сантиметра. Обединявайки се в снопове, се образуват аксони нерви.

Обхванати са дългите израстъци на нервната клетка (аксоните). миелинова обвивка. Клъстери от такива процеси, обхванати миелин(подобно на мазнина вещество с бял цвят), в централната нервна система те образуват бялото вещество на главния и гръбначния мозък.

Късите процеси (дендрити) и клетъчните тела на невроните нямат миелинова обвивка, така че са сиви на цвят. Техните клъстери образуват сивото вещество на мозъка.

Невроните се свързват помежду си по следния начин: аксонът на един неврон се присъединява към тялото, дендритите или аксона на друг неврон. Точката на контакт между един неврон и друг се нарича синапс. Върху тялото на един неврон има 1200–1800 синапса.

Синапсът е пространството между съседни клетки, в което се извършва химическото предаване на нервен импулс от един неврон към друг.

Всеки Синапсът се състои от три части:

мембрана, образувана от нервното окончание ( пресинаптична мембрана);
мембрани на клетъчното тяло ( постсинаптична мембрана);
синаптична цепнатинамежду тези мембрани

Пресинаптичната част на синапса съдържа биологично активно вещество ( посредник), което осигурява предаването на нервен импулс от един неврон към друг. Под въздействието на нервен импулс трансмитерът навлиза в синаптичната цепнатина, действа върху постсинаптичната мембрана и предизвиква възбуждане в клетъчното тяло на следващия неврон. Ето как възбуждането се предава от един неврон на друг чрез синапс.

Разпространението на възбуждането е свързано с такова свойство на нервната тъкан като проводимост.

Видове неврони

Невроните се различават по форма

В зависимост от изпълняваната функция се разграничават следните видове неврони:

неврони, предаване на сигнали от сетивните органи към централната нервна система(гръбначен и главен мозък), т.нар чувствителен. Телата на такива неврони се намират извън централната нервна система, в нервните ганглии. Ганглий е съвкупност от тела на нервни клетки извън централната нервна система.
неврони, предаване на импулси от гръбначния и главния мозък към мускулите и вътрешните органинаречен двигател. Те осигуряват предаването на импулси от централната нервна система към работните органи.
Комуникация между сензорни и моторни неврониизвършено с помощта на интерневроничрез синаптичните контакти в гръбначния и главния мозък. Интерневроните се намират в централната нервна система (т.е. телата и процесите на тези неврони не се простират извън мозъка).

Съвкупност от неврони в централната нервна система се нарича сърцевина(ядра на мозъка, гръбначния мозък).

Гръбначният и главният мозък са свързани с всички органи нерви.

нерви- обвити структури, състоящи се от снопове нервни влакна, образувани главно от аксоните на невроните и невроглиалните клетки.

Нервите осигуряват комуникацията между централната нервна система и органите, кръвоносните съдове и кожата.

Невроните на мозъка. Историята на откриването на неврона. Структурата на неврона. Раждане на неврон, миграция, неговите функции и механизъм на действие. Защо невроните умират?

Невроните на мозъка е термин, който е познат на всеки, който е близо до темата за церебралната парализа, но не всеки знае какво е неврон, как е устроен и как работи.

Неврон или неврон в превод от гръцки - влакно, нерв.

Невроните са високоспециализирани клетки, които изграждат нервната система. Целта на невроните е да обменят информация между тялото и мозъка.

Невроните са електрически възбудими клетки, които обработват, съхраняват и предават информация, използвайки електрически и химически сигнали.

Невроните на мозъка - история на откритието

Доскоро повечето невролози вярваха, че се раждаме с определен набор от неврони и че това е крайният брой. В бъдеще невроните могат само да умрат, но не могат да бъдат възстановени. Явно оттук идва поговорката, че „нервните клетки не се възстановяват“.

Използвайки набор от неврони, дадени при раждането, докато расте, детето ги изгражда във вериги, съответстващи на определени умения и опит. По този начин тези вериги са информационни магистрали между мозъка и различни части на тялото. Учените смятат, че след като невроните на мозъка са създали верига, добавянето на нови неврони към нея е невъзможно, защото това ще наруши информационния поток и ще изключи комуникационната система на мозъка.

През 1962 г. концепцията за невроните претърпя значителна промяна. Неврологът Джоузеф Алтман успя да докаже раждането на нови неврони в мозъка на възрастен плъх. И през следващите години бяха предоставени доказателства за миграцията на нови неврони от мястото им на раждане към други области на мозъка.

През 1983 г. процесът на раждане на нови неврони е записан в мозъка на възрастна маймуна.

Това откритие беше толкова изненадващо и невероятно, а мнението за мозъчните неврони беше толкова утвърдено, че много учени отказаха да повярват във възможността за подобни процеси в човешкия мозък.

Последните десетилетия обаче доказаха раждането на неврони в мозъка на възрастните.

Към днешна дата невросенезата в мозъка на възрастни е недоказана теория за някои невролози. Но повечето вярват, че откриването на неврогенезата разкрива невероятни възможности в областта на човешката невронаука.

Структура на неврон

Основните компоненти на неврона са:

клетъчно тяло с ядро
клетъчни разширения – аксон и дентрит
терминал (терминален клон на аксона)
глия (глиални клетки)

Централната нервна система (включително главния и гръбначния мозък) се състои от два основни типа клетки – неврони и глия. Глията превъзхожда невроните, но невронът остава основната клетка на нервната система.

Невроните използват електрически импулси и химически сигнали, за да предават информация между различни области на мозъка и между мозъка и останалата част от нервната система.

Всичко, което мислим, чувстваме и правим, би било невъзможно без работата на невроните и техните поддържащи клетки, глиалните клетки.

Невроните имат три основни части: клетъчно тяло и две разширения, наречени аксон и дендрит. Вътре в тялото на клетката се намира ядрото, което контролира дейността на клетката и съдържа генетичния материал на клетката.

Аксонът изглежда като дълга опашка и неговата задача е да предава съобщения. Дендритите приличат на клони на дърво и изпълняват функцията да приемат съобщения. Невроните комуникират помежду си чрез малко пространство, наречено синапс, между аксоните и дендритите на съседните неврони.

Има три класа неврони:

Сензорните неврони пренасят информация от сетивата (като очите, ушите, носа) до мозъка.
Моторните неврони контролират доброволната мускулна активност, като речта, и също така пренасят съобщения от нервните клетки до мускулите.
Всички останали неврони се наричат интерневрони.

Невроните са най-разнообразните клетки в тялото. В тези три класа неврони има стотици различни видове, всеки със специфични способности за предаване на данни.

Комуникирайки помежду си, невроните създават уникални връзки, което прави всеки един от нас различен от другия по начина, по който мислим, чувстваме и действаме.

Огледални неврони

Функциите на огледалните неврони са много интересни. Огледалните неврони са вид мозъчен неврон, който се задейства не само когато вие сами извършвате действие, но и когато наблюдавате как други извършват това действие.

По този начин можем да кажем, че огледалните неврони са отговорни за имитацията или имитацията.

Изучаването на принципите на работа на огледалните неврони е много обещаващо при решаването на проблемите на рехабилитацията на церебралната парализа.

Раждане на неврони

Раждането на нови неврони все още е спорен въпрос. Въпреки че има неоспорими данни, потвърждаващи, че неврогенезата (раждането на неврони) е процес, който не спира през целия живот на индивида.

Невроните се раждат в специални клетки, наречени -. Науката за стволовите клетки е доста млада и все още има повече въпроси, отколкото отговори. Но знаем, че методът за лечение на церебрална парализа със стволови клетки вече съществува и се използва доста успешно.

Миграция на неврони

Много интересен въпрос! Раждането на неврон по искане на нервната система е само половината от битката, защото все още трябва да стигне до мястото, където е изпратена заявката и където я чакат.

Как един неврон знае къде да отиде и какво му помага да стигне там? Учените вече са видели два процеса за доставяне на неврони от родното им място до други части на мозъка.

Движение по специални клетки - радиална глия. Тези клетки разширяват своите влакна от вътрешните слоеве на мозъка към външните. И невроните се плъзгат по тях, докато достигнат местоназначението си.
Химически сигнали. На повърхността на невроните са открити специални молекули - адхезионни молекули, които се свързват с подобни молекули на съседни глиални клетки или нервни аксони. И така, като предават сигнал един на друг, те водят неврона до крайното му местоположение.

Не всички неврони успешно преодоляват този път. Смята се, че две трети от невроните умират по пътя. А някои от оцелелите се заблуждават и впоследствие се въвеждат във веригите на места, където не принадлежат.

Някои учени подозират, че подобни грешки водят до шизофрения, дислексия,... Няма доказателства, само спекулации.

Невронна смърт

Обикновено невроните са дълголетни клетки в човешкото тяло. Но понякога те започват масово да умират в определени мозъчни структури, което води до различни заболявания на нервната система. Понякога причините за смъртта им могат да бъдат установени, понякога не, въпросът остава открит.

Например, известно е, че при болестта на Паркинсон невроните, които произвеждат допамин, умират в областта на мозъка, която контролира движенията на тялото. Това води до затруднено започване на движение. Няма отговор какво е отключващият фактор за този процес.

При болестта на Алцхаймер враждебните протеини се натрупват в и около невроните в неокортекса и хипокампуса (частта от мозъка), които контролират паметта. Когато тези неврони умрат, хората губят способността си да запомнят и способността да изпълняват ежедневни задачи.

Мозъчната хипоксия води до кислороден глад на невроните и впоследствие, ако процесът не бъде спрян навреме, до тяхната смърт.

Физическите наранявания на мозъка водят до прекъсване на връзките между невроните. Така невроните са живи, но нямат способността да комуникират помежду си.

Изкуствен неврон

По-нататъшното проучване на въпросите за живота и смъртта на невроните дава надежда за разработването на нови методи за лечение на нервната система.

Съвременните изследвания показват, че нервните клетки са способни да се регенерират. Стволовите клетки могат да генерират всички видове неврони. Може би стволовите клетки могат да бъдат манипулирани и да се стимулира раждането на нови неврони от необходимия тип в тях.

Така процесът на възстановяване, обновяване на мозъка, замяна на мъртви неврони с неврони от ново поколение не звучи толкова фантастично.

Може би терминът е изкуствени неврони на мозъка, това е нашето не толкова далечно бъдеще.

Изключително разнообразни, но основните части са непроменени във всички видове неврони. Невронът се състои от следните части: соми(тела) и множество разклонени процеси. Всеки неврон има два вида процеси: аксон,чрез които възбуждането се предава от неврон на друг неврон и множество дендрити(от гръцки дърво), на което завършват (от гръцки контакт) аксони от други неврони. Невронът провежда възбуждане само от дендрита към аксона.

Основното свойство на неврона е способността да възбужда (генерира електрически импулс) и да предава (провежда) това възбуждане към други неврони, мускулни, жлезисти и други клетки.

На фиг. Фигура 2.3 показва диаграма на неврон, в която основните му части са лесно видими.

Невроните в различните части на мозъка изпълняват много разнообразна работа и в съответствие с това формата на невроните от различните части на мозъка също е разнообразна (фиг. 2.4). Невроните, разположени на изхода на невронна мрежа от някаква структура, имат дълъг аксон, по който възбуждането напуска тази мозъчна структура. Например, невроните на моторната кора на мозъка, така наречените пирамиди на Бец (наречени на киевския анатом Б. Бец, който ги описва за първи път в средата на 19 век), имат аксон от около 1 m при хората ; свързва моторната кора на мозъчните полукълба със сегментите на гръбначния мозък. Този аксон носи „моторни команди“, като например „преместете пръстите на краката си“. Как се възбужда невронът? Основната роля в този процес принадлежи на мембраната, която отделя клетъчната цитоплазма от околната среда. Мембраната на неврона, както всяка друга клетка, е много сложна. По принцип всички известни биологични мембрани имат една и съща структура (фиг. 2.5): слой от протеинови молекули, след това слой от липидни молекули и още един слой от протеинови молекули. Цялата тази структура прилича на два сандвича, подредени с масло един срещу друг. Дебелината на такава мембрана е 7-11 nm. За да си представите тези размери, представете си, че дебелината на косата ви е намаляла 10 хиляди пъти. В такава мембрана са вградени различни частици. Някои от тях са протеинови частици и проникват през мембраната (интегрални протеини) за редица йони: натрий, калий, хлор. Това са т.нар йонни канали.Други частици са прикрепени към външната повърхност на мембраната и се състоят не само от протеинови молекули, но и от полизахариди. Това рецепториза молекули на биологично активни вещества, като медиатори, хормони и др. Често рецепторът, освен място за свързване на определена молекула, включва и йонен канал.

Основната роля в невронното възбуждане се играе от мембранните йонни канали. Тези канали са два вида: някои работят постоянно и изпомпват натриеви йони от неврона и изпомпват калиеви йони в цитоплазмата. Благодарение на работата на тези канали (те се наричат още помпени каналиили йонна помпа), постоянно изразходвайки енергия, в клетката се създава разлика в концентрациите на йони: вътре в клетката концентрацията на калиеви йони е приблизително 30 пъти по-висока от тяхната концентрация извън клетката, докато концентрацията на натриеви йони в клетката е много малка - приблизително 50 пъти по-малко, отколкото извън клетката. Свойството на мембраната постоянно да поддържа разликата в йонните концентрации между цитоплазмата и околната среда е характерно не само за нервната клетка, но и за всяка клетка в тялото. В резултат на това възниква потенциал между цитоплазмата и външната среда на клетъчната мембрана: цитоплазмата на клетката е заредена отрицателно с количество от около 70 mV спрямо външната среда на клетката.Този потенциал може да бъде измерен в лабораторията със стъклен електрод, ако в клетката се постави много тънка (по-малко от 1 микрон) стъклена тръба, пълна с разтвор на сол. Стъклото в такъв електрод играе ролята на добър изолатор, а солевият разтвор действа като проводник. Електродът е свързан към усилвател на електрически сигнал и този потенциал се записва на екрана на осцилоскопа. Оказва се, че потенциал от около -70 mV се поддържа при липса на натриеви йони, но зависи от концентрацията на калиеви йони. С други думи, само калиевите йони участват в създаването на този потенциал, поради което този потенциал се нарича „калиев потенциал в покой“ или просто „потенциал за почивка“.По този начин, това е потенциалът на всяка покойна клетка в нашето тяло, включително неврон.

неврон, или неврон(от старогръцки. νεῦρον - влакна, нерв) - високоспециализирана клетка, структурна и функционална единица на нервната система. Невронът е електрически възбудима клетка, която е проектирана да приема, обработва, съхранява, предава и извежда информация отвън, използвайки електрически и химични сигнали.

Енциклопедичен YouTube

1 / 5

✪ Междуневронни химични синапси

✪ Неврони

✪ Тайната на мозъка. Втора част. Реалността е на милостта на невроните.

✪ Как спортът стимулира растежа на невроните в мозъка?

✪ Невронна структура

субтитри

Сега знаем как се предават нервните импулси. Нека всичко започне с възбуждането на дендритите, например този израстък на тялото на неврона. Възбуждане означава отваряне на мембранни йонни канали. Чрез канали йоните влизат в клетката или изтичат от клетката. Това може да доведе до инхибиране, но в нашия случай йоните действат електротонично. Те променят електрическия потенциал на мембраната и тази промяна в областта на хълма на аксона може да е достатъчна за отваряне на натриеви йонни канали. Натриевите йони влизат в клетката, зарядът става положителен. Това предизвиква отваряне на калиеви канали, но този положителен заряд активира следващата натриева помпа. Натриевите йони влизат отново в клетката, като по този начин сигналът се предава по-нататък. Въпросът е какво се случва на кръстовището на невроните? Съгласихме се, че всичко е започнало с възбуждането на дендритите. По правило източникът на възбуждане е друг неврон. Този аксон също ще предаде възбуждане на друга клетка. Може да е мускулна клетка или друга нервна клетка. как? Тук е терминалът на аксона. И тук може да има дендрит на друг неврон. Това е друг неврон със собствен аксон. Дендритът му е възбуден. как става това Как импулсът от аксона на един неврон преминава към дендрита на друг? Възможно е предаване от аксон на аксон, от дендрит на дендрит или от аксон към клетъчно тяло, но най-често импулсът се предава от аксона към дендритите на неврона. Нека да разгледаме по-отблизо. Интересно ни е какво се случва в тази част от картината, която ще рамкирам. Краят на аксона и дендритът на следващия неврон попадат в рамката. Това е терминалът на аксона. Тя изглежда така при увеличение. Това е терминалът на аксона. Ето вътрешното му съдържание, а до него е дендритът на съседен неврон. Ето как изглежда дендритът на съседен неврон при увеличение. Това е вътре в първия неврон. Потенциал за действие се движи през мембраната. Накрая, някъде върху терминалната мембрана на аксона, вътреклетъчният потенциал става достатъчно положителен, за да отвори натриевия канал. Той е затворен до пристигането на потенциала за действие. Това е каналът. Той пропуска натриевите йони в клетката. Тук започва всичко. Калиевите йони напускат клетката, но докато положителният заряд остава, той може да отвори и други канали, не само натриевите. В края на аксона има калциеви канали. Ще го нарисувам розово. Ето калциевия канал. Обикновено е затворен и не пропуска двувалентни калциеви йони. Това е канал, зависим от напрежението. Подобно на натриевите канали, той се отваря, когато вътреклетъчният потенциал стане достатъчно положителен, позволявайки на калциевите йони в клетката. Двувалентните калциеви йони влизат в клетката. И този момент е изненадващ. Това са катиони. Вътре в клетката има положителен заряд, дължащ се на натриевите йони. Как калцият стига там? Концентрацията на калций се създава с помощта на йонна помпа. Вече говорих за натриево-калиева помпа; има подобна помпа за калциеви йони. Това са белтъчни молекули, вградени в мембраната. Мембраната е фосфолипидна. Състои се от два слоя фосфолипиди. Като този. Това прилича повече на истинска клетъчна мембрана. Тук мембраната също е двуслойна. Това вече е ясно, но ще поясня за всеки случай. Тук има и калциеви помпи, които функционират подобно на натриево-калиевите помпи. Помпата получава АТФ молекула и калциев йон, разцепва фосфатната група от АТФ и променя нейната конформация, изтласквайки калция навън. Помпата е проектирана да изпомпва калций от клетката. Консумира ATP енергия и осигурява висока концентрация на калциеви йони извън клетката. В покой концентрацията на калций навън е много по-висока. Когато възникне потенциал за действие, калциевите канали се отварят и калциевите йони отвън се вливат в края на аксона. Там калциевите йони се свързват с протеините. А сега нека да разберем какво се случва на това място. Вече споменах думата „синапс“. Точката на контакт между аксона и дендрита е синапсът. И има синапс. Може да се счита за мястото, където невроните се свързват един с друг. Този неврон се нарича пресинаптичен. ще го запиша. Трябва да знаете условията. Пресинаптичен. И това е постсинаптично. Постсинаптичен. А пространството между този аксон и дендрита се нарича синаптична цепнатина. Синаптична цепнатина. Това е много, много тясна празнина. Сега говорим за химически синапси. Обикновено, когато хората говорят за синапси, те имат предвид химически такива. Има и електрически, но засега няма да говорим за тях. Ние разглеждаме обикновен химически синапс. В химически синапс това разстояние е само 20 нанометра. Клетката има средна ширина от 10 до 100 микрона. Един микрон е 10 на шеста степен на метри. Тук е 20 върху 10 на минус девета степен. Това е много тясна празнина, когато сравните размера му с размера на клетката. В края на аксона на пресинаптичен неврон има везикули. Тези везикули са свързани с клетъчната мембрана отвътре. Това са мехурчетата. Те имат собствена двуслойна липидна мембрана. Мехурчетата са контейнери. В тази част на клетката има много от тях. Те съдържат молекули, наречени невротрансмитери. Ще ги покажа в зелено. Невротрансмитери във везикулите. Мисля, че тази дума ви е позната. Много лекарства за депресия и други психични проблеми действат специално върху невротрансмитерите. Невротрансмитери Невротрансмитери вътре във везикулите. Когато волтаж-зависимите калциеви канали се отворят, калциевите йони навлизат в клетката и се свързват с протеини, които задържат везикулите. Везикулите се задържат върху пресинаптичната мембрана, тоест тази част от мембраната. Те се държат на място от протеини от групата SNARE Протеините от това семейство са отговорни за сливането на мембраната. Това са тези протеини. Калциевите йони се свързват с тези протеини и променят тяхната конформация, така че те придърпват везикулите толкова близо до клетъчната мембрана, че мембраните на везикулите се сливат с нея. Нека разгледаме по-подробно този процес. След като калцият се свърже с протеините от семейството на SNARE върху клетъчната мембрана, те придърпват везикулите по-близо до пресинаптичната мембрана. Ето една бутилка. Така протича пресинаптичната мембрана. Те са свързани помежду си чрез протеини от семейството на SNARE, които привличат везикулата към мембраната и се намират тук. Резултатът беше сливане на мембрани. Това кара невротрансмитерите от везикулите да навлязат в синаптичната цепнатина. Ето как невротрансмитерите се освобождават в синаптичната цепнатина. Този процес се нарича екзоцитоза. Невротрансмитерите напускат цитоплазмата на пресинаптичния неврон. Вероятно сте чували имената им: серотонин, допамин, адреналин, който е едновременно хормон и невротрансмитер. Норепинефринът също е хормон и невротрансмитер. Всички те вероятно са ви познати. Те навлизат в синаптичната цепнатина и се свързват с повърхностните структури на мембраната на постсинаптичния неврон. Постсинаптичен неврон. Да кажем, че се свързват тук, тук и тук със специални протеини на повърхността на мембраната, в резултат на което се активират йонни канали. В този дендрит възниква възбуждане. Да кажем, че свързването на невротрансмитерите с мембраната води до отваряне на натриевите канали. Натриевите канали на мембраната се отварят. Те са зависими от предавателя. Поради отварянето на натриевите канали, натриевите йони влизат в клетката и всичко се повтаря отново. В клетката се появява излишък от положителни йони, този електротоничен потенциал се разпространява в областта на хълма на аксона, след това към следващия неврон, стимулирайки го. Така става. Може да се направи по различен начин. Да кажем, че вместо да се отворят натриеви канали, ще се отворят канали с калиеви йони. В този случай калиевите йони ще изтичат по градиента на концентрация. Калиевите йони напускат цитоплазмата. Ще им покажа с триъгълници. Поради загубата на положително заредени йони, вътреклетъчният положителен потенциал намалява, което затруднява генерирането на потенциал за действие в клетката. Надявам се това да е ясно. Започнахме с вълнение. Генерира се потенциал за действие, освобождава се калций, съдържанието на везикулите навлиза в синаптичната цепнатина, натриевите канали се отварят и невронът се стимулира. И ако калиевите канали се отворят, невронът ще бъде инхибиран. Има много, много, много синапси. Те са трилиони. Смята се, че само мозъчната кора съдържа между 100 и 500 трилиона синапса. И това е само кората! Всеки неврон е способен да образува много синапси. На тази снимка синапсите могат да бъдат тук, тук и тук. Стотици и хиляди синапси на всяка нервна клетка. С един неврон, друг, трети, четвърти. Огромен брой връзки... огромен. Сега виждате колко сложно е всичко, което е свързано с човешкия ум. Надявам се да намерите това за полезно. Субтитри от общността на Amara.org

Структура на невроните

Клетъчно тяло

Тялото на нервната клетка се състои от протоплазма (цитоплазма и ядро), ограничена отвън с мембрана от липиден двоен слой. Липидите се състоят от хидрофилни глави и хидрофобни опашки. Липидите са подредени с хидрофобни опашки, обърнати една към друга, образувайки хидрофобен слой. Този слой пропуска само мастноразтворими вещества (напр. кислород и въглероден диоксид). На мембраната има протеини: под формата на глобули на повърхността, върху които могат да се наблюдават израстъци на полизахариди (гликокаликс), благодарение на които клетката възприема външно дразнене, и интегрални протеини, които проникват през мембраната, в които йонните канали се намират.

Невронът се състои от тяло с диаметър от 3 до 130 микрона. Тялото съдържа ядро (с голям брой ядрени пори) и органели (включително силно развит груб ER с активни рибозоми, апаратът на Голджи), както и процеси. Има два вида процеси: дендрити и аксони. Невронът има развит цитоскелет, който прониква в неговите процеси. Цитоскелетът поддържа формата на клетката; неговите нишки служат като "релси" за транспортиране на органели и вещества, опаковани в мембранни везикули (например невротрансмитери). Цитоскелетът на неврона се състои от фибрили с различни диаметри: Микротубули (D = 20-30 nm) - състоят се от протеина тубулин и се простират от неврона по протежение на аксона, чак до нервните окончания. Неврофиламенти (D = 10 nm) – заедно с микротубулите осигуряват вътреклетъчен транспорт на вещества. Микрофиламенти (D = 5 nm) - състоят се от актинови и миозинови протеини, особено изразени в нарастващите нервни процеси и в невроглията.( Невроглия, или просто глия (от старогръцки. νεῦρον - влакна, нерв + γλία - лепило), - набор от помощни клетки на нервната тъкан. Съставлява около 40% от обема на централната нервна система. Броят на глиалните клетки в мозъка е приблизително равен на броя на невроните).

В тялото на неврона се открива развит синтетичен апарат; гранулираният ендоплазмен ретикулум на неврона е оцветен базофилно и е известен като "тигроид". Тигроидът прониква в началните участъци на дендритите, но се намира на забележимо разстояние от началото на аксона, което служи като хистологичен знак на аксона. Невроните се различават по форма, брой процеси и функции. В зависимост от функцията се разграничават чувствителни, ефекторни (моторни, секреторни) и интеркаларни. Сензорните неврони възприемат стимули, преобразуват ги в нервни импулси и ги предават на мозъка. Ефектор (от лат. effectus - действие) - генерира и изпраща команди към работните органи. Интеркалатори – комуникират между сетивните и двигателните неврони, участват в обработката на информацията и генерирането на команди.

Има разлика между антерограден (далеч от тялото) и ретрограден (към тялото) транспорт на аксони.

Дендрити и аксон

Механизмът на създаване и провеждане на потенциал за действие

През 1937 г. Джон Закари младши определя, че гигантският аксон на калмари може да се използва за изследване на електрическите свойства на аксоните. Аксоните на калмарите са избрани, защото са много по-големи от човешките. Ако поставите електрод вътре в аксона, можете да измерите неговия мембранен потенциал.

Мембраната на аксона съдържа волтаж-зависими йонни канали. Те позволяват на аксона да генерира и провежда електрически сигнали, наречени потенциали на действие по тялото си. Тези сигнали се генерират и разпространяват поради електрически заредени йони на натрий (Na +), калий (K +), хлор (Cl -), калций (Ca 2+).

Натиск, разтягане, химични фактори или промени в мембранния потенциал могат да активират неврона. Това се случва поради отварянето на йонни канали, които позволяват на йоните да преминат през клетъчната мембрана и съответно да променят мембранния потенциал.

Тънките аксони използват по-малко енергия и метаболитни вещества за провеждане на потенциал за действие, но дебелите аксони позволяват провеждането му по-бързо.

За да проведат потенциалите на действие по-бързо и с по-малко енергия, невроните могат да използват специални глиални клетки, наречени олигодендроцити в централната нервна система или Schwann клетки в периферната нервна система, за да покрият своите аксони. Тези клетки не покриват напълно аксоните, оставяйки празнини върху аксоните отворени за извънклетъчното вещество. В тези празнини има повишена плътност на йонни канали. Те се наричат възли на Ранвие. Потенциалът на действие преминава през тях през електрическото поле между пролуките.

Класификация

Структурна класификация

Въз основа на броя и разположението на дендритите и аксоните невроните се разделят на безаксонни неврони, униполярни неврони, псевдоуниполярни неврони, биполярни неврони и мултиполярни (много дендритни дъги, обикновено еферентни) неврони.

Безаксонни неврони- малки клетки, групирани близо до гръбначния мозък в междупрешленните ганглии, които нямат анатомични признаци на разделяне на процесите на дендрити и аксони. Всички процеси в клетката са много сходни. Функционалната цел на безаксонните неврони е слабо разбрана.

Униполярни неврони- неврони с един процес, налични например в сетивното ядро на тригеминалния нерв в средния мозък. Много морфолози смятат, че еднополярните неврони не се срещат в тялото на хората и висшите гръбначни животни.

Мултиполярни неврони- неврони с един аксон и няколко дендрита. Този тип нервни клетки преобладават в централната нервна система.

Псевдоуниполярни неврони- са уникални по рода си. Един процес се простира от тялото, което веднага се разделя в Т-образна форма. Целият този единичен тракт е покрит с миелинова обвивка и е структурно аксон, въпреки че по протежение на един от клоните възбуждането не отива от, а към тялото на неврона. В структурно отношение дендритите са разклонения в края на този (периферен) процес. Тригерната зона е началото на това разклоняване (тоест тя се намира извън тялото на клетката). Такива неврони се намират в гръбначните ганглии.

Функционална класификация

Аферентни неврони(чувствителни, сензорни, рецепторни или центростремителни). Невроните от този тип включват първични клетки на сетивните органи и псевдоуниполярни клетки, чиито дендрити имат свободни окончания.

Еферентни неврони(ефектор, двигател, двигател или центробежен). Невроните от този тип включват крайните неврони - ултиматумни и предпоследни - неултиматумни.

Асоциативни неврони(интернейрони или интернейрони) - група неврони комуникират между еферентни и аферентни.

униполярни (с един процес) невроцити, присъстващи, например, в сензорното ядро на тригеминалния нерв в средния мозък;
псевдоуниполярни клетки, групирани близо до гръбначния мозък в междупрешленните ганглии;
биполярни неврони (имат един аксон и един дендрит), разположени в специализирани сетивни органи - ретина, обонятелен епител и луковица, слухови и вестибуларни ганглии;
мултиполярни неврони (имат един аксон и няколко дендрита), преобладаващи в централната нервна система.

Развитие и растеж на неврони

Въпросът за разделянето на невроните в момента остава спорен. Според една версия невронът се развива от малка клетка-предшественик, която спира да се дели още преди да освободи процесите си. Първо започва да расте аксонът, а по-късно се образуват дендритите. В края на процеса на развитие на нервната клетка се появява удебеляване, което прави път през околната тъкан. Това удебеляване се нарича растежен конус на нервната клетка. Състои се от сплескана част от процеса на нервната клетка с много тънки шипове. Микрошиповете са с дебелина от 0,1 до 0,2 µm и могат да достигнат 50 µm дължина; широката и плоска област на растежния конус е с ширина и дължина около 5 µm, въпреки че формата му може да варира. Пространствата между микрошиповете на растежния конус са покрити с нагъната мембрана. Микрошиповете са в постоянно движение - някои се прибират в конуса на растежа, други се удължават, отклоняват се в различни посоки, докосват субстрата и могат да се залепят за него.

Конусът на растеж е изпълнен с малки, понякога свързани помежду си, мембранни везикули с неправилна форма. Под сгънатите области на мембраната и в шиповете има плътна маса от заплетени актинови нишки. Конусът на растеж също съдържа митохондрии, микротубули и неврофиламенти, подобни на тези в тялото на неврона.

Микротубулите и неврофиламентите се удължават главно поради добавянето на новосинтезирани субединици в основата на невронния процес. Те се движат със скорост от около милиметър на ден, което съответства на скоростта на бавния аксонален транспорт в зрял неврон. Тъй като средната скорост на напредване на растежния конус е приблизително една и съща, възможно е по време на растежа на невронния процес да не настъпи нито сглобяването, нито разрушаването на микротубулите и неврофиламентите в далечния му край. В края се добавя нов мембранен материал. Конусът на растеж е област на бърза екзоцитоза и ендоцитоза, както се вижда от многото везикули, намерени тук. Малките мембранни везикули се транспортират по протежение на невронния процес от клетъчното тяло до растежния конус с поток от бърз аксонален транспорт. Мембранният материал се синтезира в тялото на неврона, транспортира се до растежния конус под формата на везикули и се включва тук в плазмената мембрана чрез екзоцитоза, като по този начин удължава процеса на нервната клетка.

Растежът на аксоните и дендритите обикновено се предшества от фаза на невронна миграция, когато незрелите неврони се разпръскват и намират постоянен дом.

Свойства и функции на невроните

Имоти:

Наличие на трансмембранна потенциална разлика(до 90 mV), външната повърхност е електроположителна по отношение на вътрешната повърхност.
Много висока чувствителносткъм определени химикали и електрически ток.
Капацитет на невросекреция, тоест до синтеза и освобождаването на специални вещества (невротрансмитери) в околната среда или синаптичната цепнатина.

Висока консумация на енергия, високо ниво на енергийни процеси, което налага постоянен приток на основни енергийни източници - глюкоза и кислород, необходими за окисляването.

Функции:

Функция за получаване.Синапсите са точки на контакт; ние получаваме информация от рецепторите и невроните под формата на импулс.
Интегративна функция. Като резултатобработка на информация, на изхода на неврона се генерира сигнал, носещ информация от всички сумирани сигнали.
Функция на проводника.От неврона информацията се движи по аксона под формата на електрически ток към синапса.
Трансферна функция.Нервен импулс, достигнал края на аксон, който вече е част от структурата на синапса, предизвиква освобождаване на медиатор - директен предавател на възбуждане към друг неврон или изпълнителен орган.