Zdolność komórek do reagowania na bodźceświat zewnętrzny jest głównym kryterium żywego organizmu. Elementy strukturalne tkanki nerwowej - neurony ssaków i ludzi - są zdolne do przekształcania bodźców (światła, zapachu, fal dźwiękowych) w proces wzbudzenia. Jej efektem końcowym jest odpowiednia reakcja organizmu na różne wpływy środowiska zewnętrznego. W tym artykule zbadamy, jaką funkcję pełnią neurony mózgu i obwodowe części układu nerwowego, a także rozważymy klasyfikację neuronów w związku z osobliwościami ich funkcjonowania w żywych organizmach.
Tworzenie tkanki nerwowej
Zanim przyjrzymy się funkcji neuronu, spójrzmyzastanówmy się, jak powstają komórki neurocytów. W stadium neuruli w zarodku kładzie się cewę nerwową. Powstaje z warstwy ektodermalnej, która ma pogrubienie - płytkę nerwową. Rozszerzony koniec rurki utworzy następnie pięć części w postaci pęcherzyków mózgowych. Spośród nich powstają części mózgu. Główna część cewy nerwowej w procesie rozwoju embrionalnego tworzy rdzeń kręgowy, z którego odchodzi 31 par nerwów.
Neurony w mózgu łączą się, tworzącjądra. Wychodzi z nich 12 par nerwów czaszkowych. W organizmie człowieka układ nerwowy różnicuje się na część centralną – mózg i rdzeń kręgowy, składający się z komórek neurocytów, oraz tkankę podporową – neuroglej. Część obwodowa składa się z części somatycznej i wegetatywnej. Ich zakończenia nerwowe unerwiają wszystkie narządy i tkanki ciała.
Neurony - jednostki strukturalne układu nerwowego
Występują w różnych rozmiarach, kształtach i właściwościach.Funkcje neuronu są zróżnicowane: udział w tworzeniu łuków odruchowych, percepcja podrażnienia ze środowiska zewnętrznego, przekazywanie powstałego podniecenia do innych komórek. Z neuronu odchodzi kilka procesów. Długie to akson, krótkie rozgałęziają się i nazywane są dendrytami.
Badania cytologiczne ujawniły się w cielekomórka nerwowa jest jądrem z jednym lub dwoma jąderkami, dobrze uformowaną retikulum endoplazmatycznym, wieloma mitochondriami i potężnym aparatem do syntezy białek. Jest reprezentowany przez rybosomy oraz cząsteczki RNA i mRNA. Substancje te tworzą specyficzną strukturę neurocytów - substancję Nissla. Osobliwością komórek nerwowych jest to, że duża liczba procesów przyczynia się do tego, że główną funkcją neuronu jest przekazywanie impulsów nerwowych. Dostarczają go zarówno dendryty, jak i aksony. Te pierwsze odbierają sygnały i przekazują je do ciała neurocytu, a akson jest jedynym bardzo długim procesem, który prowadzi wzbudzenie do innych komórek nerwowych.Znajdując odpowiedź na pytanie: jaką funkcję pełnią neurony, przejdźmy do struktura takiej substancji jak neuroglia.
Struktury tkanki nerwowej
Neurocyty otoczone są specjalną substancją, która ma właściwości podtrzymujące i ochronne. Posiada również charakterystyczną zdolność dzielenia. To połączenie nazywa się neuroglejem.
Ta struktura jest ściśle związana z nerwemkomórki. Ponieważ głównymi funkcjami neuronu jest generowanie i przewodzenie impulsów nerwowych, komórki glejowe podlegają procesowi wzbudzania i zmieniają swoje właściwości elektryczne. Oprócz funkcji troficznych i ochronnych glej zapewnia reakcje metaboliczne w neurocytach oraz promuje plastyczność tkanki nerwowej.
Mechanizm przewodzenia wzbudzenia w neuronach
Każda komórka nerwowa tworzy kilka tysięcykontakty z innymi neurocytami. Impulsy elektryczne, które są podstawą procesów wzbudzenia, są przekazywane z ciała neuronu wzdłuż aksonu i stykają się z innymi elementami strukturalnymi tkanki nerwowej lub wchodzą bezpośrednio do narządu pracy, np. mięśnia. Aby ustalić, jaką funkcję pełnią neurony, konieczne jest zbadanie mechanizmu transmisji wzbudzenia. Dokonują tego aksony. W nerwach ruchowych są pokryte osłonką mielinową i nazywane są miazgą. Autonomiczny układ nerwowy zawiera procesy wolne od mieliny. Za ich pośrednictwem pobudzenie musi wejść do sąsiedniego neurocytu.
Co to jest synapsa
Punkt kontaktu między dwiema komórkami nazywa się synapsą.Przeniesienie w nim wzbudzenia następuje albo za pomocą chemikaliów - mediatorów, albo przez przekazywanie jonów z jednego neuronu do drugiego, to znaczy za pomocą impulsów elektrycznych.
W wyniku tworzenia synaps powstają neuronystruktura siatkowa pnia mózgu i części rdzenia kręgowego. Nazywa się formacją siatkowatą, zaczyna się od dolnej części rdzenia przedłużonego i wychwytuje jądra pnia mózgu lub neurony w mózgu. Struktura siatki utrzymuje aktywny stan kory mózgowej i kieruje odruchami rdzenia kręgowego.
Sztuczna inteligencja
Idea połączeń synaptycznych między neuronamiośrodkowy układ nerwowy i badanie funkcji informacji siatkowej są obecnie ucieleśniane przez naukę w postaci sztucznej sieci neuronowej. W nim wyjścia jednej sztucznej komórki nerwowej są połączone z wejściami innej za pomocą specjalnych połączeń, powielając ich funkcje z prawdziwymi synapsami. Funkcja aktywacji neuronów sztucznego neurokomputera jest sumą wszystkich sygnałów wejściowych wchodzących do sztucznej komórki nerwowej, przekształconych w funkcję nieliniową ze składowej liniowej. Nazywana jest również funkcją aktywacji (funkcja przenoszenia). Przy tworzeniu sztucznej inteligencji najbardziej rozpowszechnione są liniowe, półliniowe i krokowe funkcje aktywacji neuronu.
Neurocyty doprowadzające
Są również nazywane wrażliwymi i mająkrótkie procesy, które wchodzą do komórek skóry i wszystkich narządów wewnętrznych (receptorów). Dostrzegając podrażnienie środowiska zewnętrznego, receptory przekształcają je w proces wzbudzenia. W zależności od rodzaju bodźca zakończenia nerwowe dzieli się na: termoreceptory, mechanoreceptory, nocyceptory. Zatem funkcjami wrażliwego neuronu są percepcja bodźców, ich rozróżnianie, generowanie pobudzenia i jego przekazywanie do ośrodkowego układu nerwowego. Neurony czuciowe wchodzą do rogów grzbietowych rdzenia kręgowego. Ich ciała znajdują się w węzłach (zwojach) poza ośrodkowym układem nerwowym. W ten sposób powstają zwoje nerwów czaszkowych i rdzeniowych. Neurony aferentne mają dużą liczbę dendrytów, wraz z aksonem i ciałem są nieodzownym składnikiem wszystkich łuków odruchowych. Dlatego funkcje wrażliwego neuronu obejmują zarówno przekazywanie procesu wzbudzenia do mózgu i rdzenia kręgowego, jak i udział w tworzeniu odruchów.
Cechy interneurona
Kontynuacja badania właściwości elementów konstrukcyjnychtkanka nerwowa, dowiedzmy się, jaką funkcję pełnią neurony interkalarne. Ten typ komórek nerwowych otrzymuje impulsy bioelektryczne z neurocytu czuciowego i przekazuje je:
a) inne interneurony;
b) neurocyty motoryczne.
Większość interneuronów ma aksony, których końce są zakończeniami, połączonymi z neurocytami jednego ośrodka.
Interneuron, którego funkcją jest integracjapobudzenie i rozprzestrzenianie go dalej do ośrodkowego układu nerwowego, są nieodzownym składnikiem większości nieuwarunkowanych odruchowych i warunkowych łuków nerwowych. Interneurony pobudzające ułatwiają transmisję sygnału między funkcjonalnymi grupami neurocytów. Hamujące interkalarne komórki nerwowe otrzymują pobudzenie z własnego centrum poprzez sprzężenie zwrotne. Przyczynia się to do tego, że neuron interkalarny, którego funkcją jest przekazywanie i długotrwałe zachowanie impulsów nerwowych, zapewnia aktywację czuciowych nerwów rdzeniowych.
Funkcja neuronu ruchowego
Neuron ruchowy jest ostateczną strukturąjednostka łuku refleksyjnego. Ma duże ciało zamknięte w rogach przednich rdzenia kręgowego. Te komórki nerwowe, które unerwiają mięśnie szkieletowe, noszą nazwy tych elementów motorycznych. Inne neurocyty odprowadzające wchodzą do komórek wydzielniczych gruczołów i powodują uwalnianie odpowiednich substancji: wydzielin, hormonów. W mimowolnych, to znaczy bezwarunkowych aktach odruchowych (połykanie, ślinienie, defekacja), neurony odprowadzające odchodzą od rdzenia kręgowego lub pnia mózgu. Do wykonywania złożonych czynności i ruchów organizm wykorzystuje dwa rodzaje neurocytów odśrodkowych: silnik ośrodkowy i silnik obwodowy. Ciało centralnego neuronu ruchowego znajduje się w korze mózgowej, w pobliżu rowka Rolanda.
Ciało obwodowych neurocytów ruchowych,unerwione mięśnie kończyn, tułowia, szyi znajdują się w przednich rogach rdzenia kręgowego, a ich długie procesy - aksony - wyłaniają się z przednich korzeni. Tworzą włókna motoryczne 31 par nerwów rdzeniowych. Obwodowe neurocyty ruchowe, które unerwiają mięśnie twarzy, gardła, krtani, języka, znajdują się w jądrach nerwów czaszkowych, podjęzykowych i językowo-gardłowych. W związku z tym główną funkcją neuronu ruchowego jest niezakłócone przewodzenie pobudzenia do mięśni, wydzielania komórek i innych pracujących narządów.
Metabolizm w neurocytach
Główne funkcje neuronu to edukacjabioelektryczny potencjał czynnościowy i jego transfer do innych komórek nerwowych, mięśni, komórek wydzielniczych – ze względu na cechy strukturalne neurocytu, a także specyficzne reakcje metaboliczne. Badania cytologiczne wykazały, że neurony zawierają dużą liczbę mitochondriów, które syntetyzują cząsteczki ATP, rozwiniętą siateczkę ziarnistą z wieloma cząstkami rybosomalnymi. Aktywnie syntetyzują białka komórkowe. Błona komórki nerwowej i jej procesy - akson i dendryty - pełni funkcję selektywnego transportu cząsteczek i jonów. Reakcje metaboliczne w neurocytach zachodzą przy udziale różnych enzymów i charakteryzują się dużą intensywnością.
Transmisja wzbudzenia w synapsach
Biorąc pod uwagę mechanizm przewodzenia wzbudzenia wneurony, zapoznaliśmy się z synapsami - formacjami, które powstają w miejscu kontaktu dwóch neurocytów. Pobudzenie w pierwszej komórce nerwowej powoduje powstawanie cząsteczek substancji chemicznych - mediatorów - w zabezpieczeniach jej aksonu. Należą do nich aminokwasy, acetylocholina, noradrenalina. Wystając z pęcherzyków zakończeń synoptycznych do szczeliny synoptycznej, może wpływać zarówno na własną błonę postsynaptyczną, jak i na błony sąsiednich neuronów.
Cząsteczki neuroprzekaźników podrażniająkolejna komórka nerwowa, powodująca zmiany ładunków w jej błonie - potencjał czynnościowy. W ten sposób pobudzenie szybko rozprzestrzenia się wzdłuż włókien nerwowych i dociera do ośrodkowego układu nerwowego lub wnika do mięśni i gruczołów, powodując ich odpowiednie działanie.
Plastyczność neuronalna
Naukowcy odkryli, że w procesie embriogenezymianowicie na etapie neurulacji z ektodermy rozwija się bardzo duża liczba neuronów pierwotnych. Około 65% z nich umiera przed narodzinami. Podczas ontogenezy niektóre komórki mózgowe są nadal eliminowane. To naturalny zaprogramowany proces. Neurocyty, w przeciwieństwie do komórek nabłonkowych czy łącznych, nie są zdolne do podziału i regeneracji, ponieważ geny odpowiedzialne za te procesy są inaktywowane w ludzkich chromosomach. Niemniej jednak mózg i sprawność umysłowa mogą utrzymywać się przez wiele lat bez znaczącego spadku. Wynika to z faktu, że funkcje neuronu, utracone w procesie ontogenezy, przejmują inne komórki nerwowe. Muszą wzmocnić swój metabolizm i stworzyć nowe dodatkowe połączenia nerwowe, aby zrekompensować utracone funkcje. Zjawisko to nazywa się plastycznością neurocytów.
Co znajduje odzwierciedlenie w neuronach
Pod koniec XX wieku grupa Włochówneurofizjolodzy ustalili interesujący fakt: lustrzane odbicie świadomości jest możliwe w komórkach nerwowych. Oznacza to, że w korze mózgowej powstaje fantom świadomości osób, z którymi się komunikujemy. Neurony wchodzące do systemu lustrzanego pełnią funkcje rezonatorów aktywności umysłowej otaczających ich ludzi. Dlatego osoba jest w stanie przewidzieć intencje rozmówcy. Struktura tych neurocytów zapewnia również specjalne zjawisko psychologiczne zwane empatią. Charakteryzuje go umiejętność wnikania w świat cudzych emocji i empatii z jego uczuciami.
