Capacitatea celulelor de a răspunde la stimulilumea exterioară este principalul criteriu pentru un organism viu. Elementele structurale ale țesutului nervos - neuronii mamiferelor și umane - sunt capabile să transforme stimuli (lumină, miros, unde sonore) în proces de excitare. Rezultatul său final este o reacție adecvată a organismului ca răspuns la diferite influențe ale mediului extern. În acest articol, vom studia ce funcție îndeplinesc neuronii creierului și părțile periferice ale sistemului nervos și, de asemenea, vom lua în considerare clasificarea neuronilor în legătură cu particularitățile funcționării lor în organismele vii.
Formarea țesutului nervos
Înainte de a examina funcțiile unui neuron, haidețisă ne dăm seama cum se formează celulele neurocitelor. În stadiul de neurula, un tub neural este așezat în embrion. Se formează din stratul ectodermic, care are o îngroșare - placa neură. Capătul extins al tubului va forma ulterior cinci părți sub formă de vezicule cerebrale. Dintre acestea, se formează părți ale creierului. Partea principală a tubului neural în procesul de dezvoltare embrionară formează măduva spinării, din care pleacă 31 de perechi de nervi.
Neuronii din creier se combină pentru a se formamiezuri. Din ele ies 12 perechi de nervi cranieni. În corpul uman, sistemul nervos se diferențiază în secțiunea centrală - creierul și măduva spinării, constând din celule neurocite, și țesutul de susținere - neuroglia. Secțiunea periferică este formată din părțile somatice și vegetative. Terminațiile lor nervoase inervează toate organele și țesuturile corpului.
Neuroni - unități structurale ale sistemului nervos
Ele vin într-o varietate de dimensiuni, forme și proprietăți.Funcțiile neuronului sunt diverse: participarea la formarea arcurilor reflexe, percepția iritației din mediul extern, transmiterea excitației apărute către alte celule. Mai multe procese se ramifică din neuron. Cel lung este un axon, cei scurti se ramifică și se numesc dendrite.
Studiile citologice au dezvăluit în organismcelula nervoasă este un nucleu cu unul sau doi nucleoli, un reticul endoplasmatic bine format, multe mitocondrii și un aparat puternic de sinteză a proteinelor. Este reprezentat de ribozomi și molecule de ARN și ARNm. Aceste substanțe formează o structură specifică a neurocitelor - substanța lui Nissl. O caracteristică a celulelor nervoase - un număr mare de procese contribuie la faptul că funcția principală a unui neuron este transmiterea impulsurilor nervoase. Este furnizat atât de dendrite, cât și de axoni. Primii percep semnale și le transmit în corpul neurocitelor, iar axonul este singurul proces foarte lung care conduce excitația către alte celule nervoase Continuând să găsim răspunsul la întrebarea: ce funcție îndeplinesc neuronii, să ne întoarcem la structura unei substanțe precum neuroglia.
Structuri ale țesutului nervos
Neurocitele sunt înconjurate de o substanță specială care are proprietăți de susținere și de protecție. De asemenea, are o capacitate caracteristică de a împărți. Această conexiune se numește neuroglia.
Această structură este strâns legată de nervoscelule. Deoarece funcțiile principale ale unui neuron sunt generarea și conducerea impulsurilor nervoase, celulele gliale sunt afectate de procesul de excitare și își schimbă caracteristicile electrice. Pe lângă funcțiile trofice și de protecție, glia asigură reacții metabolice în neurocite și promovează plasticitatea țesutului nervos.
Mecanismul de conducere a excitației în neuroni
Fiecare celulă nervoasă formează câteva miicontacte cu alte neurocite. Impulsurile electrice, care stau la baza proceselor de excitație, sunt transmise din corpul neuronului de-a lungul axonului și intră în contact cu alte elemente structurale ale țesutului nervos sau intră direct într-un organ de lucru, de exemplu, un mușchi. Pentru a stabili ce funcție îndeplinesc neuronii, este necesar să se studieze mecanismul de transmitere a excitației. Este realizat de axoni. În nervii motori, aceștia sunt acoperiți cu o teacă de mielină și se numesc pulpă. Sistemul nervos autonom conține procese fără mielină. Prin ele, excitația trebuie să intre în neurocitul vecin.
Ce este o sinapsă
Punctul de contact dintre două celule se numește sinapsă.Transferul excitației în ea are loc fie cu ajutorul unor substanțe chimice - mediatori, fie prin trecerea ionilor de la un neuron la altul, adică prin impulsuri electrice.
Datorită formării sinapselor, neuronii creeazăstructura reticulară a trunchiului cerebral și părți ale măduvei spinării. Se numește formațiune reticulară, începe din partea inferioară a medulei oblongate și captează nucleii trunchiului cerebral, sau neuronii din creier. Structura de plasă menține starea activă a cortexului cerebral și dirijează actele reflexe ale măduvei spinării.
Inteligență artificială
Ideea conexiunilor sinaptice între neuronisistemul nervos central și studiul funcțiilor informațiilor reticulare sunt în prezent întruchipate de știință sub forma unei rețele neuronale artificiale. În ea, ieșirile unei celule nervoase artificiale sunt conectate la intrările alteia prin conexiuni speciale, duplicându-și funcțiile cu sinapse reale. Funcția de activare a neuronilor a unui neurocomputer artificial este însumarea tuturor semnalelor de intrare care intră în celula nervoasă artificială, transformată într-o funcție neliniară din componenta liniară. Se mai numește și funcție de acționare (funcția de transfer). La crearea inteligenței artificiale, cele mai răspândite sunt funcțiile de activare liniare, semiliniare și trepte ale unui neuron.
Neurocite aferente
Se mai numesc si sensibili si auprocese scurte care pătrund în celulele pielii și în toate organele interne (receptorii). Percepând iritația mediului extern, receptorii le transformă în proces de excitare. În funcție de tipul de stimul, terminațiile nervoase se împart în: termoreceptori, mecanoreceptori, nociceptori. Astfel, funcțiile unui neuron senzitiv sunt percepția stimulilor, discriminarea acestora, generarea excitației și transmiterea acesteia către sistemul nervos central. Neuronii senzoriali intră în coarnele dorsale ale măduvei spinării. Corpurile lor sunt situate în noduri (ganglioni) în afara sistemului nervos central. Așa se formează ganglionii nervilor cranieni și spinali. Neuronii aferenti au un numar mare de dendrite, impreuna cu axonul si corpul, sunt o componenta indispensabila a tuturor arcurilor reflexe. Prin urmare, funcțiile unui neuron sensibil sunt atât în transmiterea procesului de excitare către creier și măduva spinării, cât și în participarea la formarea reflexelor.
Caracteristicile interneuronului
Continuarea explorării proprietăților elementelor structuralețesut nervos, să aflăm ce funcție îndeplinesc neuronii intercalari. Acest tip de celule nervoase primește impulsuri bioelectrice de la un neurocit senzorial și le transmite:
a) alți interneuroni;
b) neurocite motorii.
Majoritatea interneuronilor au axoni, ale căror capete sunt terminale, conectate cu neurocite ale unui centru.
Un interneuron a cărui funcție este integrareaexcitația și răspândirea ei mai departe în sistemul nervos central sunt o componentă indispensabilă a majorității arcurilor nervoase reflexe necondiționate și reflexe condiționate. Interneuronii excitatori facilitează transmiterea semnalului între grupurile funcționale de neurocite. Celulele nervoase intercalare inhibitoare primesc excitație din propriul centru prin feedback. Acest lucru contribuie la faptul că neuronul intercalar, ale cărui funcții sunt transmiterea și conservarea pe termen lung a impulsurilor nervoase, asigură activarea nervilor spinali senzitivi.
Funcția neuronului motor
Neuronul motor este structural finalunitate de arc reflex. Are un corp mare închis în coarnele anterioare ale măduvei spinării. Acele celule nervoase care inervează mușchii scheletici sunt numite după aceste elemente motorii. Alte neurocite eferente intră în celulele secretoare ale glandelor și provoacă eliberarea substanțelor corespunzătoare: secreții, hormoni. În actele reflexe involuntare, adică necondiționate (înghițire, salivare, defecare), neuronii eferenți pleacă din măduva spinării sau din trunchiul cerebral. Pentru a efectua acțiuni și mișcări complexe, corpul folosește două tipuri de neurocite centrifuge: motor central și motor periferic. Corpul neuronului motor central este situat în cortexul cerebral, în apropierea șanțului Roland.
Corpul neurocitelor motorii periferice,mușchii inervatori ai membrelor, trunchiului, gâtului, sunt localizați în coarnele anterioare ale măduvei spinării, iar procesele lor lungi - axonii - ies din rădăcinile anterioare. Ele formează fibrele motorii a 31 de perechi de nervi spinali. Nevrocitele motorii periferice care inervează mușchii feței, faringelui, laringelui, limbii sunt localizate în nucleii nervilor cranieni vag, hipoglos și glosofaringieni. În consecință, funcția principală a neuronului motor este conducerea nestingherită a excitației către mușchi, celule secretoare și alte organe de lucru.
Metabolismul în neurocite
Principalele funcții ale unui neuron sunt educațiapotențialul de acțiune bioelectric și transferul acestuia către alte celule nervoase, mușchi, celule secretoare - datorită caracteristicilor structurale ale neurocitelor, precum și reacțiilor metabolice specifice. Studiile citologice au arătat că neuronii conțin un număr mare de mitocondrii care sintetizează molecule de ATP, un reticul granular dezvoltat cu multe particule ribozomale. Ele sintetizează în mod activ proteinele celulare. Membrana celulei nervoase și procesele sale - axonul și dendritele - îndeplinesc funcția de transport selectiv al moleculelor și ionilor. Reacțiile metabolice în neurocite apar cu participarea diferitelor enzime și sunt caracterizate de intensitate ridicată.
Transmiterea excitației în sinapse
Având în vedere mecanismul de conducere a excitației înneuronii, ne-am familiarizat cu sinapsele - formațiuni care apar la locul de contact a două neurocite. Excitația în prima celulă nervoasă determină formarea de molecule de substanțe chimice - mediatori - în colateralele axonului acesteia. Acestea includ aminoacizi, acetilcolina, norepinefrina. Ieșind din veziculele terminațiilor sinoptice în fanta sinoptică, poate afecta atât membrana postsinaptică proprie, cât și membranele neuronilor vecini.
Moleculele neurotransmițătoare irităo altă celulă nervoasă, provocând modificări ale sarcinilor din membrana sa - un potențial de acțiune. Astfel, excitația se răspândește rapid de-a lungul fibrelor nervoase și ajunge în sistemul nervos central, sau pătrunde în mușchi și glande, determinând acțiunea adecvată a acestora.
Plasticitatea neuronală
Oamenii de știință au descoperit că în procesul de embriogeneză,si anume, in stadiul de neurulatie, din ectoderm se dezvolta un numar foarte mare de neuroni primari. Aproximativ 65% dintre ei mor înainte de a se naște o persoană. În timpul ontogenezei, unele celule ale creierului continuă să fie eliminate. Acesta este un proces programat natural. Neurocitele, spre deosebire de celulele epiteliale sau conjunctive, sunt incapabile de diviziune și regenerare, deoarece genele responsabile de aceste procese sunt inactivate în cromozomii umani. Cu toate acestea, creierul și performanța mentală pot persista mulți ani fără a scădea semnificativ. Acest lucru se datorează faptului că funcțiile unui neuron, pierdute în procesul de ontogeneză, sunt preluate de alte celule nervoase. Ei trebuie să-și întărească metabolismul și să creeze noi conexiuni nervoase suplimentare pentru a compensa funcțiile pierdute. Acest fenomen se numește plasticitate neurocitelor.
Ceea ce se reflectă în neuroni
La sfârșitul secolului al XX-lea, un grup de italienineurofiziologii au stabilit un fapt interesant: o imagine în oglindă a conștiinței este posibilă în celulele nervoase. Aceasta înseamnă că în cortexul cerebral se formează o fantomă de conștiință a oamenilor cu care comunicăm. Neuronii care intră în sistemul de oglindă îndeplinesc funcțiile de rezonatori ai activității mentale a oamenilor din jurul lor. Prin urmare, o persoană este capabilă să prezică intențiile interlocutorului. Structura acestor neurocite oferă, de asemenea, un fenomen psihologic special numit empatie. El se caracterizează prin capacitatea de a pătrunde în lumea emoțiilor altei persoane și de a empatiza cu sentimentele sale.
