Come si chiamano i neuroni intermedi? Neuroni del cervello: struttura, classificazione e percorsi

Sistema nervoso controlla, coordina e regola il lavoro coordinato di tutti i sistemi di organi, mantenendo la costanza della composizione del suo ambiente interno (per questo motivo il corpo umano funziona nel suo insieme). Con la partecipazione del sistema nervoso, l'organismo è connesso con l'ambiente esterno.

tessuto nervoso

Si forma il sistema nervoso tessuto nervoso che è formato da cellule nervose neuroni- e piccolo cellule satellite (cellule gliali), che sono circa \(10\) volte più dei neuroni.

Neuroni forniscono le funzioni di base del sistema nervoso: la trasmissione, l'elaborazione e la memorizzazione delle informazioni. Gli impulsi nervosi sono di natura elettrica e si propagano lungo i processi dei neuroni.

cellule satellite svolgere funzioni nutrizionali, di sostegno e protettive, favorendo la crescita e lo sviluppo delle cellule nervose.

La struttura di un neurone

Il neurone è l’unità strutturale e funzionale di base del sistema nervoso.

L'unità strutturale e funzionale del sistema nervoso è la cellula nervosa - neurone. Le sue proprietà principali sono l'eccitabilità e la conduttività.

Il neurone è costituito da corpo E processi.

Germogli corti e fortemente ramificati - dendriti, attraverso di loro arrivano gli impulsi nervosi al corpo cellula nervosa. Possono esserci uno o più dendriti.

Ogni cellula nervosa ha un lungo processo: assone lungo il quale sono diretti gli impulsi dal corpo cellulare. La lunghezza dell'assone può raggiungere diverse decine di centimetri. Combinandosi in fasci si formano gli assoni nervi.

I lunghi processi delle cellule nervose (assoni) sono ricoperti guaina mielinica. Accumuli di tali processi, coperti mielina(sostanza bianca simile al grasso), nel sistema nervoso centrale formano la sostanza bianca del cervello e del midollo spinale.

I processi brevi (dendriti) e i corpi dei neuroni non hanno una guaina mielinica, quindi sono di colore grigio. I loro accumuli formano la materia grigia del cervello.

I neuroni si connettono tra loro in questo modo: l'assone di un neurone si unisce al corpo, ai dendriti o all'assone di un altro neurone. Si chiama il punto di contatto tra un neurone e l'altro sinapsi. Ci sono \(1200\)–\(1800\) sinapsi sul corpo di un neurone.

Sinapsi: lo spazio tra cellule vicine in cui avviene la trasmissione chimica di un impulso nervoso da un neurone all'altro.

Ogni La sinapsi è composta da tre divisioni:

membrana formata da una terminazione nervosa membrana presinaptica);
membrane del corpo cellulare membrana postsinaptica);
fessura sinaptica tra queste membrane

La parte presinaptica della sinapsi contiene una sostanza biologicamente attiva ( mediatore), che assicura la trasmissione di un impulso nervoso da un neurone all'altro. Sotto l'influenza di un impulso nervoso, il neurotrasmettitore entra nella fessura sinaptica, agisce sulla membrana postsinaptica e provoca l'eccitazione del neurone successivo nel corpo cellulare. Pertanto, attraverso la sinapsi, l'eccitazione viene trasmessa da un neurone all'altro.

La diffusione dell'eccitazione è associata a una proprietà del tessuto nervoso come conduttività.

Tipi di neuroni

I neuroni variano nella forma

A seconda della funzione svolta si distinguono i seguenti tipi di neuroni:

neuroni, trasmettere segnali dagli organi di senso al sistema nervoso centrale(midollo spinale e cervello) sensibile. I corpi di tali neuroni si trovano all'esterno del sistema nervoso centrale, nei nodi nervosi (gangli). Un ganglio è un insieme di corpi di cellule nervose esterne al sistema nervoso centrale.
neuroni, trasmettere gli impulsi dal midollo spinale e dal cervello ai muscoli e agli organi interni chiamato motore. Forniscono la trasmissione degli impulsi dal sistema nervoso centrale agli organi funzionanti.
Comunicazione tra neuroni sensoriali e motori effettuato attraverso neuroni intercalari attraverso contatti sinaptici nel midollo spinale e nel cervello. I neuroni intercalari si trovano all’interno del sistema nervoso centrale (cioè i corpi e i processi di questi neuroni non si estendono oltre il cervello).

Viene chiamato l'insieme dei neuroni del sistema nervoso centrale nucleo(nucleo del cervello, midollo spinale).

Il midollo spinale e il cervello sono collegati a tutti gli organi nervi.

Nervi- strutture inguainate, costituite da fasci di fibre nervose, formate principalmente da assoni di neuroni e cellule neurogliali.

I nervi forniscono un collegamento tra il sistema nervoso centrale e gli organi, i vasi sanguigni e la pelle.

Singole cellule nervose, o neuroni, svolgono le loro funzioni non come unità isolate, come le cellule del fegato o dei reni. Il compito dei circa 50 miliardi di neuroni del nostro cervello è ricevere segnali da altre cellule nervose e trasmetterli a terze cellule.

Le cellule trasmittenti e riceventi si uniscono nelle cellule nervose. Catene O reti(vedi fig. 26). singolo neurone con divergente La struttura (dal latino divergere - deviare) può inviare segnali a mille o anche più altri neuroni. Ma più spesso uno di questi neuroni si connette solo con pochi neuroni specifici. Allo stesso modo, un neurone può ricevere informazioni di input da altri neuroni con l'aiuto di una, più o più connessioni di input, se convergente modo (dal lat. convergere - avvicinarsi, convergere). Naturalmente, tutto dipende dal tipo di cellula che stiamo considerando e in quale rete è stata inclusa nel processo di sviluppo. Probabilmente solo una piccola parte delle vie che terminano in un dato neurone è attiva in un dato momento.

Vengono chiamate giunzioni vere e proprie, punti specifici sulla superficie delle cellule nervose con cui entrano in contatto sinapsi(sinapsi; greco "contatto", "connessione") (vedi Fig. 26 e 27), e il processo di trasferimento delle informazioni in questi luoghi - trasmissione sinaptica. Quando i neuroni interagiscono tramite trasmissione sinaptica, la cellula di segnalazione (presinaptica) rilascia una determinata sostanza sulla superficie recettore del neurone ricevente (postsinaptico). Questa sostanza si chiama neurotrasmettitore, funge da mediatore molecolare per la trasmissione delle informazioni dalla cellula trasmittente a quella ricevente. Il neurotrasmettitore chiude il circuito, effettuando la trasmissione chimica delle informazioni fessura sinaptica- uno spazio strutturale tra le cellule trasmittenti e riceventi nel sito della sinapsi.

Caratteristiche delle cellule nervose

I neuroni hanno una serie di caratteristiche comuni a tutte le cellule del corpo. Indipendentemente dalla sua posizione e dalle sue funzioni, qualsiasi neurone, come qualsiasi altra cellula, ha membrana plasmatica definire i confini di una singola cellula. Quando un neurone comunica con altri neuroni o rileva cambiamenti nell'ambiente locale, lo fa attraverso la membrana plasmatica e i suoi meccanismi molecolari.

Tutto ciò che si trova all'interno della membrana plasmatica (eccetto il nucleo) viene chiamato citoplasma. Contiene organelli citoplasmatici necessario per l'esistenza del neurone e lo svolgimento del suo lavoro (vedi Fig. 27 e 28). Mitocondri fornire energia alla cellula, utilizzando zucchero e ossigeno per sintetizzare speciali molecole ad alta energia che vengono consumate dalla cellula secondo necessità. microtubuli- sottili strutture di supporto: aiutano il neurone a mantenere una certa forma. Viene chiamata la rete di tubuli della membrana interna, attraverso i quali la cellula distribuisce i prodotti necessari al suo funzionamento reticoloma endoplasmatico.

Esistono due tipi di reticolo endoplasmatico. Le membrane del reticolo "ruvido" o granulare sono punteggiate ribosomi necessari alla cellula per sintetizzare le proteine che secerne. L'abbondanza di elementi del reticolo ruvido nel citoplasma dei neuroni li caratterizza come cellule con attività secretoria molto intensa. Le proteine destinate esclusivamente all'uso intracellulare sono sintetizzate su numerosi ribosomi che non sono attaccati alle membrane del reticolo, ma si trovano nel citoplasma allo stato libero. Un altro tipo di reticolo endoplasmatico è detto “liscio”. Gli organelli costituiti da membrane del reticolo liscio impacchettano i prodotti della secrezione nelle "sacche" di tali membrane per il loro successivo trasferimento sulla superficie cellulare, dove vengono escreti. Viene anche chiamato reticolo endoplasmatico liscio apparato del Golgi, dal nome dell'italiano Emilio Golgi, che per primo sviluppò un metodo per colorare questa struttura interna, che permise di studiarla al microscopio.

Camillo Golgi (1844-1926). La foto è stata scattata all'inizio degli anni Ottanta dell'Ottocento quando Golgi era professore all'Università di Pavia. Nel 1906 condivise con Cajal il Premio Nobel per la fisiologia e la medicina.

Santiago Ramón y Cajal (1852-1934). Poeta, pittore e istologo di sorprendente creatività, insegnò principalmente all'Università di Madrid. Ha realizzato questo autoritratto negli anni '20.

Al centro del citoplasma c'è la cellula nucleo. Qui i neuroni, come tutte le cellule dotate di nucleo, contengono informazioni genetiche codificate nella struttura chimica dei geni. In base a queste informazioni, una cellula completamente formata sintetizza sostanze specifiche che determinano la forma, la chimica e la funzione di questa cellula. A differenza della maggior parte delle altre cellule del corpo, i neuroni maturi non possono dividersi e i prodotti genetici di qualsiasi neurone devono garantire che la sua funzione venga mantenuta e modificata per tutta la sua vita.

I neuroni variano notevolmente nella loro forma, nelle connessioni che formano e nel modo in cui funzionano. La differenza più evidente tra i neuroni e le altre cellule è la varietà delle loro dimensioni e forme. La maggior parte delle cellule del corpo sono sferiche, cubiche o a forma di piastra. I neuroni, invece, sono caratterizzati da contorni irregolari: hanno processi, spesso numerosi e ramificati. Questi processi sono "fili" viventi con l'aiuto dei quali si formano circuiti neurali. La cellula nervosa ha un processo principale chiamato assone(greco ax?n - asse), lungo il quale trasmette informazioni alla cellula successiva nel circuito neurale. Se un neurone stabilisce connessioni in uscita con un gran numero di altre cellule, il suo assone si ramifica molte volte in modo che i segnali possano raggiungere ciascuna di esse.

Riso. 28. La struttura interna di un tipico neurone. I microtubuli forniscono rigidità strutturale e trasporto dei materiali sintetizzati nel corpo cellulare per l'uso alla terminazione dell'assone (sotto). Questa terminazione contiene vescicole sinaptiche contenenti il mediatore, nonché vescicole che svolgono altre funzioni. Sulla superficie del dendrite postsinaptico sono mostrati i presunti siti dei recettori per il mediatore (vedi anche Fig. 29).

Vengono chiamati altri processi del neurone dendriti. Questo termine, deriva dalla parola greca dendrone- "albero", significa che hanno la forma di un albero. Sui dendriti e sulla superficie della parte centrale del neurone, che circonda il nucleo (e chiamata pericarion, O corpo cellule), ci sono sinapsi di input formate dagli assoni di altri neuroni. Per questo motivo, ogni neurone risulta essere un collegamento dell'una o dell'altra rete neurale.

Parti diverse del citoplasma del neurone contengono diversi insiemi di prodotti molecolari e organelli speciali. Il reticolo endoplasmatico rugoso e i ribosomi liberi si trovano solo nel citoplasma del corpo cellulare e nei dendriti. Questi organelli sono assenti negli assoni e quindi qui la sintesi proteica è impossibile. Le terminazioni degli assoni contengono organelli chiamati vescicole sinaptiche, in cui sono presenti molecole del mediatore secrete dal neurone. Si ritiene che ciascuna vescicola sinaptica contenga migliaia di molecole di una sostanza che viene utilizzata da un neurone per trasmettere segnali ad altri neuroni (vedi Fig. 29).

Riso. 29.Diagramma del rilascio e dei processi di neurotrasmettitore che si verificano in un'ipotetica sinapsi centrale.

I dendriti e gli assoni mantengono la loro forma grazie ai microtubuli, che, a quanto pare, svolgono anche un ruolo nel movimento dei prodotti sintetizzati dal citoplasma centrale alle estremità molto distanti degli assoni e dei dendriti ramificati. Il metodo di colorazione di Golgi utilizza un argento metallico che si lega ai microtubuli e rivela la forma della cellula nervosa studiata. All'inizio del XX secolo, il microanatomista spagnolo Santiago Ramón y Cajal applicò questo metodo in modo quasi intuitivo per stabilire la natura cellulare dell'organizzazione del cervello e per classificare i neuroni in base alle loro caratteristiche strutturali uniche e comuni.

Vari nomi per i neuroni

I neuroni possono avere nomi diversi a seconda del contesto. A volte può creare confusione, ma in realtà è molto simile a come chiamiamo noi stessi o i nostri conoscenti. A seconda delle circostanze, stiamo parlando della stessa ragazza, studentessa, figlia, sorella, bellezza dai capelli rossi, nuotatrice, amata o membro della famiglia Smith. Anche i neuroni ricevono tante etichette quanti sono i diversi ruoli che svolgono. Diversi scienziati hanno utilizzato probabilmente tutte le proprietà degne di nota dei neuroni come base per la loro classificazione.

Ogni caratteristica strutturale unica di un particolare neurone riflette il grado della sua specializzazione per svolgere determinati compiti. Puoi nominare i neuroni in base a questi compiti o funzioni. Questo è un modo. Ad esempio, vengono chiamate cellule nervose collegate in circuiti che ci aiutano a percepire il mondo esterno o a controllare gli eventi che accadono all'interno del nostro corpo sensoriale neuroni (sensoriali). Vengono chiamati i neuroni collegati in reti che provocano le contrazioni muscolari e, quindi, il movimento del corpo il motore o motore.

La posizione di un neurone nella rete è un altro importante criterio di denominazione. I neuroni più vicini al sito d'azione (che si tratti di uno stimolo percepito o di un muscolo attivato) sono neuroni sensoriali o motori primari, o neuroni del primo ordine. Seguono i neuroni secondari (neuroni del secondo ordine), poi quelli terziari (terzo ordine) e così via.

Regolazione dell'attività neurale

La capacità del sistema nervoso e dei muscoli di generare potenziali elettrici è nota da tempo, sin dai lavori di Galvani alla fine del XVIII secolo. Tuttavia, la nostra conoscenza di come si forma questa elettricità biologica nel funzionamento del sistema nervoso si basa su studi di soli 25 anni fa.

Tutte le cellule viventi hanno la proprietà della "polarità elettrica". Ciò significa che rispetto a qualche punto remoto e apparentemente neutro (gli elettricisti lo chiamano "terra") l'interno della cellula sperimenta una relativa mancanza di particelle caricate positivamente e quindi, come diciamo, è carico negativamente rispetto all'esterno della cellula . Cosa sono queste particelle che si trovano dentro e fuori le cellule del nostro corpo?

I nostri fluidi corporei - il plasma in cui galleggiano le cellule del sangue, il fluido extracellulare che riempie lo spazio tra le cellule di vari organi, il liquido cerebrospinale situato nei ventricoli del cervello - sono tutte varietà speciali di acqua salata. (Alcuni pensatori storici vedono questo come tracce di un periodo di evoluzione in cui tutti gli esseri viventi esistevano nell'oceano primordiale.) I sali naturali sono solitamente composti da diversi elementi chimici: sodio, potassio, calcio e magnesio, che trasportano cariche positive nei liquidi. corpo, cloruro, fosfato e residui di alcuni degli acidi più complessi formati dalle cellule e portatori di carica negativa. Vengono chiamate molecole o atomi carichi ioni.

Negli spazi extracellulari gli ioni positivi e negativi sono distribuiti liberamente e in quantità uguali, in modo che si neutralizzino a vicenda. All’interno delle cellule, tuttavia, la relativa scarsità di ioni con carica positiva si traduce in una carica complessiva negativa. Questa carica negativa deriva dal fatto che la membrana plasmatica non è ugualmente permeabile a tutti i sali. Alcuni ioni, come il K+, di solito penetrano nella membrana più facilmente di altri, come gli ioni sodio (Na+) o calcio (Ca 2+). I liquidi extracellulari contengono molto sodio e poco potassio. All'interno delle cellule, i fluidi sono relativamente poveri di sodio e ricchi di potassio, ma il contenuto totale di ioni positivi all'interno della cellula non bilancia del tutto le cariche negative di cloruro, fosfato e acidi organici nel citoplasma. Il potassio attraversa la membrana cellulare meglio di altri ioni e, a quanto pare, è molto propenso ad uscire, poiché la sua concentrazione all'interno delle cellule è molto più elevata che nel loro ambiente. Pertanto, la distribuzione degli ioni e la selettività del loro passaggio attraverso una membrana semipermeabile porta alla creazione di una carica negativa all'interno delle cellule.

Mentre i fattori descritti portano all’instaurazione della polarità ionica transmembrana, altri processi biologici contribuiscono al suo mantenimento. Uno di questi fattori sono le pompe ioniche molto efficienti che esistono nella membrana plasmatica e ricevono energia dai mitocondri. Tali pompe “pompano fuori” gli ioni di sodio che entrano nella cellula con molecole di acqua o zucchero.

Le cellule "elettricamente eccitabili", come i neuroni, hanno la capacità di regolare il loro potenziale negativo interno. Quando esposti a determinate sostanze nelle sinapsi "eccitanti", le proprietà della membrana plasmatica del neurone postsinaptico cambiano. L'interno della cellula inizia a perdere la sua carica negativa e non viene più impedito al sodio di penetrare attraverso la membrana. Infatti, dopo la penetrazione di una certa quantità di sodio nella cellula, la transizione del sodio e di altri ioni positivi (calcio e potassio) nella cellula, ad es. la depolarizzazione, durante un breve periodo di eccitazione, procede con tale successo che l'interno del neurone si carica positivamente per meno di 1/1000 di secondo. Viene chiamata questa transizione dal solito stato negativo del contenuto della cella a uno stato momentaneamente positivo potenziale d'azione O impulso nervoso. Lo stato positivo dura così poco perché la reazione di eccitazione (maggiore apporto di sodio nella cellula) si autoregola. La presenza di elevate quantità di sodio e calcio, a sua volta, accelera l'evacuazione del potassio, poiché indebolisce l'azione dell'impulso eccitatorio. Il neurone ripristina rapidamente l'equilibrio elettrochimico e ritorna in uno stato con un potenziale negativo all'interno fino al segnale successivo.

Riso. trenta. Quando un neurone viene attivato da un impulso eccitatorio che gli arriva, l'onda di depolarizzazione cambia temporaneamente il segno del potenziale di membrana. Man mano che l'onda di depolarizzazione si propaga lungo l'assone, anche le sezioni successive dell'assone subiscono questa inversione temporale. Un potenziale d'azione può essere descritto come un flusso di ioni sodio (Na+) carichi positivamente che passano attraverso la membrana nel neurone.

La depolarizzazione associata al potenziale d'azione si propaga lungo l'assone come un'onda di attività (Fig. 30). Il movimento degli ioni che avviene vicino al sito depolarizzato contribuisce alla depolarizzazione della sezione successiva e, di conseguenza, ogni onda di eccitazione raggiunge rapidamente tutte le terminazioni sinaptiche dell'assone. Il vantaggio principale della conduzione elettrica di un impulso lungo l'assone è che l'eccitazione si diffonde rapidamente su lunghe distanze senza alcuna attenuazione del segnale.

A proposito, i neuroni con assoni corti non sembrano generare sempre impulsi nervosi. Questa circostanza, se stabilita con fermezza, potrebbe avere conseguenze di vasta portata. Se le cellule con assoni corti sono in grado di modificare il livello di attività senza generare potenziali d'azione, i ricercatori che cercano di valutare il ruolo dei singoli neuroni in determinati tipi di comportamento mediante scariche elettriche possono facilmente perdere di vista molte delle importanti funzioni dei neuroni "silenziosi" cellule.

neurotrasmettitori sinaptici

Con alcune riserve, le sinapsi possono essere paragonate ai crocevia delle vie cerebrali. Nelle sinapsi, i segnali vengono trasmessi in una sola direzione: dal ramo terminale del neurone presinaptico che li invia alla sezione più vicina del neurone postsinaptico. Tuttavia, la veloce trasmissione elettrica che funziona così bene nell’assone non funziona nella sinapsi. Senza entrare nelle ragioni biologiche di ciò, possiamo semplicemente affermare che il legame chimico nelle sinapsi regola più finemente le proprietà della membrana della cellula postsinaptica.

Quando comunicano tra loro, le persone trasmettono a parole il contenuto principale del loro discorso. Per creare accenti più sottili o enfatizzare il significato aggiuntivo delle parole, usano il timbro delle loro voci, delle espressioni facciali e dei gesti. Quando le cellule nervose comunicano, le unità base dell'informazione vengono trasmesse da specifici mediatori chimici: mediatori sinaptici(un certo neurone utilizza lo stesso trasmettitore in tutte le sue sinapsi). Se continuiamo la nostra analogia con la comunicazione verbale e non verbale, possiamo dire che alcuni mediatori chimici trasmettono "fatti", mentre altri - sfumature o accenti semantici aggiuntivi.

Riso. 31. L'azione opposta dei mediatori eccitatori (a sinistra) e inibitori (a destra) può essere spiegata dal fatto che influenzano canali ionici diversi.

In generale, esistono due tipi di sinapsi: emozionante E freno(Fig. 31). Nel primo caso una cellula ordina all'altra di mettersi in attività, nel secondo invece ostacola l'attivazione della cellula a cui viene trasmesso il segnale. Sotto l'influenza di costanti comandi inibitori, alcune cellule nervose rimangono silenziose finché i segnali eccitatori non le provocano l'attivazione. Ad esempio, le cellule nervose del midollo spinale che dicono ai muscoli di agire quando si cammina o si balla sono solitamente "silenziose" finché non ricevono impulsi eccitatori dalle cellule della corteccia motoria. Sotto l'influenza di comandi eccitatori spontanei, altre cellule nervose passano all'attività senza attendere segnali coscienti; ad esempio, i neuroni che controllano i movimenti del torace e del diaframma durante la respirazione sono subordinati a cellule di livello superiore che rispondono solo alla concentrazione di O 2 e CO 2 nel sangue.

Sulla base di ciò che la scienza sa oggi, le interazioni interneuronali che si verificano nel cervello possono essere ampiamente spiegate in termini di input sinaptici eccitatori e inibitori. Tuttavia, esistono influenze modificatrici più complesse che sono di grande importanza poiché aumentano o diminuiscono l'intensità della risposta del neurone ai segnali di input provenienti da vari altri neuroni.

Considera la possibilità di modificare i segnali dei mediatori, immaginando che lo siano condizionale carattere. Il termine "condizionato" significa che le cellule reagiscono ad essi solo in determinate condizioni, ad es. quando questi segnali agiscono in combinazione con altri segnali eccitatori o inibitori che provengono da altri percorsi. I musicisti, ad esempio, potrebbero considerare condizionale l'azione dei pedali del pianoforte, nel senso che, per ottenere un qualsiasi effetto, la loro pressione deve essere combinata con un'altra azione. Premere semplicemente i pedali senza premere i tasti è inutile. Il suono di una nota cambia solo quando premiamo contemporaneamente sia il pedale che il tasto. Molte reti neurali che svolgono funzioni condizionali sono quelle i cui mediatori svolgono un ruolo importante nel trattamento della depressione, della schizofrenia e di molti altri disturbi mentali (questi problemi saranno discussi più dettagliatamente nel Capitolo 9).

In conclusione, qualche parola sui processi alla base dei vari cambiamenti prodotti dai mediatori nelle cellule su cui agiscono. Questi cambiamenti sono dovuti a meccanismi ionici associati alla regolazione elettrica e chimica delle proprietà della membrana. L'eccitabilità di un neurone cambia perché il neurotrasmettitore modifica il flusso di ioni che entrano o escono dalla cellula. Affinché gli ioni possano passare attraverso la membrana, devono esserci dei fori. Questi non sono solo buchi, ma speciali proteine tubolari di grandi dimensioni chiamate "canali". Alcuni di questi canali sono specifici per un particolare ione, ad esempio sodio, potassio o calcio; altri non sono così selettivi. Alcuni canali possono essere aperti da comandi elettrici (come la depolarizzazione della membrana a un potenziale d'azione); altri si aprono e si chiudono sotto l'azione di intermediari chimici.

Riso. 32. Schema dei processi regolatori adattativi utilizzati per mantenere la normale trasmissione sinaptica nonostante i cambiamenti causati da vari farmaci e possibilmente malattie. La quantità di mediatore rilasciato o assunto è regolamentata. A sinistra è normale. Nel mezzo - a causa della sintesi o conservazione insufficiente del mediatore, la cellula postsinaptica aumenta il numero di recettori. Giusto: con un aumento del rilascio del mediatore, la cellula postsinaptica riduce il numero o l'efficienza dei recettori.

Si ritiene che ciascun messaggero chimico influenzi le cellule attraverso cambiamenti mediati chimicamente nella permeabilità ionica. Alcuni ioni e molecole utilizzate da questo o quel mediatore diventano quindi l'equivalente chimico del segnale trasmesso.

Variazione nelle funzioni neurali

Come abbiamo visto, un neurone deve completare con successo determinati compiti per poter funzionare come parte di una specifica rete neurale. Il mediatore che utilizza deve trasmettere determinate informazioni. Il neurone deve avere recettori di superficie con i quali può legare il neurotrasmettitore alle sue sinapsi di input. Deve avere le riserve di energia necessarie per "pompare fuori" gli ioni in eccesso attraverso la membrana. I neuroni con assoni lunghi e ramificati devono anche trasportare enzimi, neurotrasmettitori e altre molecole dalle regioni centrali del citoplasma, dove vengono sintetizzati, alle parti distanti dei dendriti e degli assoni, dove queste molecole saranno necessarie. Tipicamente, la velocità con cui un neurone esegue queste funzioni dipende dalla massa dei suoi sistemi dendritici e assoni e dal livello complessivo di attività cellulare.

La produzione complessiva di energia - l'attività metabolica della cellula - può cambiare in base alle esigenze delle interazioni interneuronali (figura 32). Un neurone può aumentare la sua capacità di sintetizzare e trasportare molecole specifiche durante periodi di maggiore attività. Allo stesso modo, con un piccolo carico funzionale, un neurone può ridurre il livello di attività. Questa capacità di regolare i processi intracellulari fondamentali consente al neurone di adattarsi in modo flessibile a un'ampia varietà di livelli di attività.

Determinazione genetica dei principali tipi di reti neurali

Affinché il cervello funzioni normalmente, i flussi dei segnali nervosi devono trovare i loro percorsi adeguati tra le cellule di vari sistemi funzionali e associazioni interregionali. Nel capitolo 1 abbiamo ottenuto alcune informazioni di base sul complesso processo di costruzione e sviluppo del cervello. Tuttavia, rimane ancora un mistero come gli assoni e i dendriti di una particolare cellula nervosa crescano esattamente nella direzione per creare connessioni specifiche necessarie per il suo funzionamento. Nel frattempo, il fatto che i meccanismi molecolari specifici che sono alla base di molti processi di ontogenesi non siano ancora stati scoperti non dovrebbe oscurarci un altro fatto, ancora più sorprendente, che di generazione in generazione nel cervello degli animali in via di sviluppo Veramente vengono stabiliti i collegamenti necessari. La ricerca nel campo della neuroanatomia comparata suggerisce che il piano fondamentale della struttura del cervello è cambiato molto poco nel processo di evoluzione. I neuroni dell'organo recettore visivo specializzato - la retina - si collegano sempre con i neuroni secondari del sistema visivo e non con quello uditivo o tattile. Allo stesso tempo, i neuroni uditivi primari dell'organo uditivo specializzato, la coclea, vanno sempre ai neuroni secondari del sistema uditivo e non al sistema visivo o olfattivo. Esattamente la stessa specificità delle connessioni è caratteristica di qualsiasi sistema cerebrale.

È essenziale un’elevata specificità della struttura cerebrale. La gamma complessiva di connessioni per la maggior parte delle cellule nervose sembra essere predeterminata. in anticipo, e questa predeterminazione riguarda quelle proprietà cellulari che gli scienziati considerano geneticamente controllato. L'insieme dei geni destinati ad esprimersi nella cellula nervosa in via di sviluppo determina, in qualche modo non ancora del tutto stabilito, sia il futuro tipo di ciascuna cellula nervosa, sia la sua appartenenza all'una o all'altra rete. Il concetto di determinismo genetico è applicabile a tutte le altre caratteristiche di un dato neurone, ad esempio al mediatore che utilizza, alla dimensione e alla forma della cellula. Sia i processi intracellulari che le interazioni interneuronali sono determinati dalla specializzazione genetica della cellula.

Tre tipi di reti neurali geneticamente determinate

Per rendere più comprensibile il concetto di determinazione genetica delle reti neurali, riduciamone il numero e immaginiamo che il nostro sistema nervoso sia costituito da sole 9 cellule (vedi Fig. 33). Questa assurda semplificazione ci aiuterà a vedere i tre principali tipi di reti che si trovano ovunque: voce unica gerarchica, locale e divergente. Sebbene il numero di elementi nelle reti possa variare, i tre tipi identificati possono servire come base per costruire uno schema di classificazione affidabile.

Reti gerarchiche. Il tipo più comune di connessioni interneuronali si riscontra nelle principali vie sensoriali e motorie. Nei sistemi sensoriali l'organizzazione gerarchica è ascendente; comprende vari livelli cellulari, attraverso i quali le informazioni entrano nei centri superiori - dai recettori primari ai neuroni intercalari secondari, poi a quelli terziari, ecc. I sistemi motori sono organizzati secondo il principio di una gerarchia discendente, dove i comandi "scendono" dal sistema nervoso ai muscoli: le cellule poste, in senso figurato, "sopra", trasmettono informazioni a specifiche cellule motorie del midollo spinale, e quelli a loro volta - a determinati gruppi di cellule muscolari.

I sistemi gerarchici forniscono un trasferimento di informazioni molto accurato. Di conseguenza convergenza(dal latino convergere - convergere in un centro) - quando diversi neuroni di un livello entrano in contatto con un numero minore di neuroni del livello successivo, o divergenze(dal lat. divergo - deviare, allontanarsi) - quando vengono stabiliti contatti con un gran numero di cellule del livello successivo, le informazioni vengono filtrate e i segnali vengono amplificati. Ma, come ogni catena, un sistema gerarchico non può essere più forte del suo anello più debole. Qualsiasi inattivazione (dal latino in-, prefisso che significa negazione) di qualsiasi livello, causata da un infortunio, una malattia, un ictus o un tumore, può disattivare l'intero sistema. Convergenza e divergenza, tuttavia, lasciano ai circuiti qualche possibilità di sopravvivere anche se sono gravemente danneggiati: se i neuroni dello stesso livello vengono parzialmente distrutti, le cellule rimanenti possono ancora supportare il funzionamento della rete.

Riso. 33. Rete nervosa di 9 cellule (schema). Lungo il perimetro - i neuroni sono collegati tra loro in una catena gerarchica, tipica delle reti di sistemi sensoriali e motori. Al centro c'è una rete divergente con un ingresso (cellule 5, 7, 8, 9), tipica dei sistemi monoaminergici, in cui un neurone si collega a un gran numero di bersagli. A sinistra c'è un neurone della rete locale (6), che stabilisce connessioni principalmente con le cellule del suo ambiente immediato.

I sistemi gerarchici esistono, ovviamente, non solo nei percorsi sensoriali o motori. Lo stesso tipo di connessioni è tipico per tutte le reti che svolgono una funzione specifica, ad es. per sistemi che abbiamo chiamato “alleanze” (Capitolo 1) e di cui parleremo più in dettaglio nei capitoli successivi.

Reti locali. Abbiamo già parlato dei neuroni con assoni corti. Se la cellula ha un assone corto, così corto che le onde dell'attività elettrica, si potrebbe dire, non hanno nessun posto dove diffondersi, è ovvio che i compiti e la sfera di influenza di un tale neurone dovrebbero essere molto limitati. I neuroni delle reti locali agiscono come filtri, mantenendo il flusso delle informazioni all’interno di un unico livello gerarchico. Sembrano essere diffusi in tutte le reti cerebrali.

Le reti locali possono avere un effetto eccitatorio o inibitorio sui neuroni bersaglio. La combinazione di queste caratteristiche con un tipo di trasmissione divergente o convergente a un dato livello gerarchico può espandere, restringere o rifocalizzare ulteriormente il flusso di informazioni.

Reti divergenti con un ingresso. Alcune reti neurali hanno gruppi o strati di neuroni in cui un neurone forma connessioni in uscita con un numero molto elevato di altre cellule (in tali reti la divergenza è portata a limiti estremi). Lo studio di reti di questo tipo è iniziato solo di recente e gli unici luoghi in cui si verificano (per quanto ne sappiamo attualmente) sono in alcune parti del mesencefalo e del tronco encefalico. I vantaggi di un tale sistema sono che può influenzare molti neuroni contemporaneamente e talvolta comunicare con tutti i livelli gerarchici, spesso andando oltre specifiche alleanze sensoriali, motorie e altre funzioni.

Poiché la portata di tali reti non è limitata a nessun sistema con funzioni specifiche, a volte vengono chiamati i percorsi divergenti di queste reti non specifico. Tuttavia, poiché tali reti possono influenzare un’ampia varietà di livelli e funzioni, svolgono un ruolo importante nell’integrazione di molte attività del sistema nervoso (vedi Capitolo 4). In altre parole, tali sistemi agiscono come organizzatori e direttori di eventi di massa, dirigendo le azioni coordinate di grandi gruppi di persone. Inoltre, i mediatori utilizzati nei sistemi divergenti a entrata unica sono mediatori “condizionati”: il loro effetto dipende dalle condizioni in cui si verificano. Tali influenze sono molto importanti anche per i meccanismi integrativi (lat. integratio - ripristino, rifornimento, da intero - intero). Tuttavia, le reti divergenti di questo tipo costituiscono solo una piccola parte di tutte le reti neurali.

Variabilità dei tipi di reti geneticamente determinate

Sebbene il quadro generale delle connessioni di specifiche reti funzionali sia sorprendentemente simile in tutti i membri della stessa specie, l'esperienza di ciascun individuo può influenzare ulteriormente le connessioni interneuronali, provocando cambiamenti individuali in esse e correggendone la funzione.

Immaginiamo, ad esempio, che nel cervello della maggior parte dei ratti, ogni neurone di livello 3 nel sistema visivo sia collegato a circa 50 cellule bersaglio di livello 4: una divergenza relativamente piccola in un sistema altrimenti altamente gerarchico. Ora vediamo cosa succede se un topo cresce nel buio più completo? La mancanza di informazioni in input porterà ad una riorganizzazione della gerarchia visiva, in modo che ogni neurone di livello 3 contatterà solo 5 o 10 neuroni di livello 4 invece dei soliti 50. Tuttavia, se esaminiamo i neuroni di livello 4 al microscopio, vedrà che non mancano le sinapsi di input. Sebbene i neuroni visivi del 3° livello, a causa del numero limitato di connessioni, trasmettano informazioni in misura limitata al 4° livello, la sua carenza viene compensata da altri sistemi sensoriali funzionanti. Nel nostro ratto, nello spazio sinaptico accessibile del 4° livello, avviene il processo di elaborazione estesa delle informazioni uditive e olfattive.

Consideriamo un altro caso in cui lo stesso effetto non è così pronunciato. Secondo alcuni dati, l'intensità della segnalazione interneuronale può influenzare il grado di sviluppo dei contatti sinaptici tra i livelli. Numerosi scienziati sono del parere che alcune forme di memoria siano dovute a cambiamenti nell'efficacia di tali contatti. Questi cambiamenti possono essere associati sia alla microstruttura (aumento o diminuzione del numero di sinapsi tra la cellula A e la cellula B), sia all'azione dei mediatori coinvolti nella segnalazione (cambiamenti nelle quantità del mediatore sintetizzato e rilasciato da una cellula, o il grado di reattività di un'altra cellula) (vedi Fig. 32 sopra). Questa regolazione fine delle funzioni sinaptiche locali è molto importante in alcuni disturbi cerebrali, della cui natura sappiamo poco (vedi Capitolo 9). I più piccoli cambiamenti che si verificano a livello dell'attività sinaptica potrebbero infatti causare anomalie comportamentali, ma questi cambiamenti sono così piccoli che è difficile stabilire quale sia realmente il loro ruolo.

Le cellule nervose non sono uniche nella loro capacità di cambiamento funzionale. In molti altri tessuti, anche le cellule possono cambiare, adattandosi al carico. Se prendiamo un piccolo campione di tessuto del quadricipite femorale da un sollevatore di pesi principiante, e poi da lui dopo diversi mesi di allenamento intensivo, vedremo che ogni fibra muscolare contiene fibrille contrattili leggermente più grandi e il numero di queste fibrille è aumentato. Le vecchie cellule della pelle che si staccano e quelle che rivestono il tratto gastrointestinale vengono sostituite quotidianamente con altre nuove; queste cellule, tuttavia, hanno la capacità che i neuroni non hanno: possono dividersi. I neuroni sono geneticamente programmati per sintetizzare molecole specifiche che fanno funzionare le sinapsi, nonché per formare connessioni molto specifiche, ma non sono in grado di dividersi. Immagina cosa accadrebbe se le cellule nervose iniziassero a dividersi dopo la formazione delle connessioni sinaptiche. Come potrebbe la cellula distribuire i suoi segnali di ingresso e di uscita per mantenere le vecchie connessioni?

Sebbene i neuroni non possano dividersi, hanno una maggiore capacità di rimodellamento adattivo rispetto ad altre cellule. Esperimenti in cui una piccola sezione del cervello viene rimossa e poi osservata per diverse settimane per vedere come reagiscono le parti rimanenti hanno dimostrato che alcune cellule nervose possono effettivamente regolare la misura in cui comunicano con gli obiettivi. Di norma, se alcune sinapsi di un neurone sono danneggiate, altri neuroni non danneggiati possono compensare i collegamenti persi del circuito accelerando in qualche modo il normale processo di sostituzione delle sinapsi. Se due cellule nervose devono "comunicare" più intensamente, il numero di connessioni tra loro può aumentare aggiungendo nuove sinapsi mantenendo quelle vecchie.

Apparentemente, la natura statica della struttura macroscopica del sistema nervoso ci ha oscurato il fatto della costante crescita e morte delle connessioni. C'è persino un'opinione secondo cui i neuroni in uno stato normale formano continuamente nuove connessioni con i loro obiettivi. Non appena si formano nuove sinapsi, quelle vecchie vengono distrutte. Tale sostituzione può probabilmente compensare l'usura dei legami dovuta al loro funzionamento lungo e continuo.

Sebbene l’idea consolidata da tempo che il nostro cervello non possa rigenerare le cellule perdute sia ancora vera, ricerche recenti suggeriscono che i neuroni sani hanno una notevole plasticità strutturale. Questa visione più dinamica della variabilità cerebrale apre un ampio campo di ricerca; ma prima di iniziare a capire come possono cambiare le connessioni sinaptiche, abbiamo ancora molto da imparare.

Dal libro Fondamenti di psicofisiologia autore Aleksandrov Yuri

2.7. Neuroni retinici I fotorecettori retinici sono collegati sinapticamente alle cellule nervose bipolari (vedi Figura 4.2). Sotto l'azione della luce, diminuisce il rilascio del mediatore dal fotorecettore, che iperpolarizza la membrana della cellula bipolare. Da esso viene trasmesso il segnale nervoso

Dal libro Il cervello racconta [Cosa ci rende umani] autore Ramachandran Vileyanur S.

3.4. Neuroni modulanti Nel sistema nervoso è stato identificato un gruppo speciale di cellule: neuroni modulanti, che di per sé non provocano una reazione, ma regolano l'attività di altri neuroni. Formano contatti sinapsi su sinapsi con altri neuroni. Neuroni modulanti

Dal libro L'evoluzione umana. Libro 2. Scimmie, neuroni e anima autore Markov Aleksandr Vladimirovich

CAPITOLO 4 I NEURONI CHE DEFINISCONO LA CIVILTÀ Anche quando siamo soli, quanto spesso pensiamo con dolore e piacere a ciò che gli altri pensano di noi, alla loro immaginaria approvazione o disapprovazione; tutto ciò consegue dalla capacità di empatia, elemento basilare del sociale

Dal libro Connetti. Come il cervello ci rende ciò che siamo autore Seung Sebastian

I neuroni competono per il diritto di ricordare Accade spesso che gli stessi segnali importanti per essere ricordati vengano ricevuti contemporaneamente da moltissimi neuroni. Hanno tutti bisogno di partecipare al ricordo? A prima vista sembra che questo non sia molto razionale. Dopotutto

Dal libro dell'autore

Capitolo 4 Solo neuroni intorno Gli impulsi nervosi e la produzione di neurotrasmettitori: tutto qui. Ebbene, la nostra coscienza si esprime solo attraverso questi processi fisici che avvengono nel nostro cranio? I neuroscienziati non hanno dubbi che questo sia vero. Ma la maggior parte delle persone

Dal libro dell'autore

Capitolo 4. Solo i neuroni intorno... gli permettono di fare osservazioni scientifiche... Quiroga et al., 2005. Anche una foto di Julia Roberts... L'esperimento di Freed è sorprendente, perché è stato fatto su persone. I risultati sono meno sorprendenti se si ha familiarità con il lavoro dei suoi predecessori, who

Il nostro corpo è formato da innumerevoli cellule. Di questi circa 100.000.000 sono neuroni. Cosa sono i neuroni? Quali sono le funzioni dei neuroni? Sei curioso di sapere quale compito svolgono e cosa puoi fare con loro? Consideriamo questo in modo più dettagliato.

Funzioni dei neuroni

Hai mai pensato a come le informazioni passano attraverso il nostro corpo? Perché, se qualcosa ci fa male, ritraiamo subito inconsciamente la mano? Dove e come riconosciamo queste informazioni? Tutto questo è l'azione dei neuroni. Come capiamo che questo è freddo e questo è caldo... e questo è morbido o pungente? I neuroni sono responsabili della ricezione e della trasmissione di questi segnali in tutto il nostro corpo. In questo articolo parleremo in dettaglio di cos'è un neurone, in cosa consiste, qual è la classificazione dei neuroni e come migliorarne la formazione.

Concetti di base sulle funzioni dei neuroni

Prima di parlare di quali siano le funzioni dei neuroni è necessario definire cos’è un neurone e in cosa consiste.

Vuoi sapere come funziona il tuo cervello? Quali sono le tue funzioni cognitive forti e possibilmente deboli? Ci sono sintomi che indicano la presenza di qualche disturbo? Quali abilità possono essere migliorate? Ottieni risposte a tutte queste domande in meno di 30-40 minuti esaminando

Plasticità neurale: CogniFit

La mancanza di sonno, la monotonia, la routine costante e gli elevati livelli di stress portano a un rallentamento della neurogenesi.

I neuroni possono morire?

Naturalmente, e questo accade per vari motivi.

Secondo il programma (Apoptosi): Durante l'infanzia, quando ci sviluppiamo, il nostro cervello produce più cellule di quelle che utilizziamo. Ad un certo punto, tutte queste cellule inutilizzate programmano la loro morte. La stessa cosa accade in età avanzata, con i neuroni che non possono più ricevere e trasmettere informazioni.
A causa dell'asfissia: I neuroni, come noi, hanno bisogno di ossigeno. Se smettono di riceverlo, muoiono.
A causa della malattia: Alzheimer, Parkinson, AIDS...
A causa di forti colpi alla testa: lesioni gravi causano la morte dei neuroni. Questo è ben noto, ad esempio, nel mondo della boxe.
A causa dell'intossicazione: L'uso di alcol e altre sostanze può causare danni ai neuroni e, di conseguenza, la loro distruzione.

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Conclusioni sulle funzioni neurali

Tu ed io abbiamo imparato che i neuroni sono piccole connessioni che si muovono in tutto il nostro corpo. Pertanto, la funzione dei neuroni è quella di ricevere e trasmettere informazioni, sia da varie strutture (muscoli e ghiandole), sia da altri neuroni.

Ora possiamo già rispondere alla domanda posta all’inizio dell’articolo: perché, se qualcosa ci fa male, tiriamo subito indietro inconsciamente la mano? I neuroni sensoriali ricevono informazioni sul dolore e i motoneuroni in risposta inviano un segnale per rimuovere la mano.

Abbiamo visto che all'interno del nostro corpo durante tutta la nostra vita, in ogni momento, ogni secondo, ci sono infinite informazioni, flussi di comunicazione e impulsi elettrici.

Abbiamo anche imparato che il nostro corpo è costantemente in fase di sviluppo, dalla nascita alla vecchiaia. Anche la nostra struttura neuronale nell’ippocampo sta cambiando, attraverso la neurogenesi e la morte neuronale.

Ti esorto a condurre uno stile di vita sano, divertirti, imparare e lottare per la crescita personale. Questo ti aiuterà a salvare i neuroni, i tuoi piccoli postini.

L'articolo contiene collegamenti ad altri materiali in cui è possibile leggere ulteriori informazioni su un particolare argomento. Se sei interessato al tema della Neurogenesi, ti consiglio anche di leggere questo interessante articolo su .French

Ecologia della vita. Scienza e scoperte: l'uomo ha dominato le profondità del mare e degli spazi aerei, ha penetrato i segreti dello spazio e delle viscere della terra. Ha imparato a resistere a molte malattie

L'uomo ha dominato le profondità del mare e degli spazi aerei, ha penetrato i segreti dello spazio e delle viscere della terra.Imparò a resistere a molte malattie e cominciò a vivere più a lungo.Cerca di manipolare i geni, "coltivare" organi per i trapianti e "creare" esseri viventi mediante la clonazione.

Ma per lui rimane ancora il mistero più grande come funziona il suo cervello, come, con l'aiuto di normali impulsi elettrici e di un piccolo insieme di neurotrasmettitori, il sistema nervoso non solo coordina il lavoro di miliardi di cellule del corpo, ma fornisce anche il capacità di apprendere, pensare, ricordare, sperimentare la più ampia gamma di emozioni. .

Per comprendere questi processi, una persona deve, prima di tutto, capire come funzionano le singole cellule nervose (neuroni).

Il mistero più grande: come funziona il cervello

Reti elettriche viventi

Secondo stime approssimative, Ci sono più di 100 miliardi di neuroni nel sistema nervoso umano. Tutte le strutture di una cellula nervosa sono focalizzate sull'esecuzione del compito più importante per il corpo: ricevere, elaborare, condurre e trasmettere informazioni codificate sotto forma di segnali elettrici o chimici (impulsi nervosi).

Il neurone consiste da un corpo con un diametro da 3 a 100 micron, contenente un nucleo, un apparato sviluppato per la sintesi proteica e altri organelli, nonché processi: un assone e diversi, di regola, dendriti ramificati. La lunghezza degli assoni di solito supera notevolmente la dimensione dei dendriti, in alcuni casi raggiungendo decine di centimetri o addirittura metri.

Ad esempio, l'assone del calamaro gigante è spesso circa 1 mm e lungo diversi metri; gli sperimentatori non hanno mancato di trarre vantaggio da un modello così conveniente e gli esperimenti con i neuroni dei calamari sono serviti a chiarire il meccanismo di trasmissione degli impulsi nervosi.

All'esterno, la cellula nervosa è circondata da una membrana (citolemma), che non solo garantisce lo scambio di sostanze tra la cellula e l'ambiente, ma è anche in grado di condurre un impulso nervoso.

Il fatto è che tra la superficie interna della membrana neuronale e l'ambiente esterno, la differenza di potenziale elettrico viene costantemente mantenuta. Ciò è dovuto al lavoro delle cosiddette "pompe ioniche" - complessi proteici che trasportano attivamente ioni potassio e sodio caricati positivamente attraverso la membrana.

Un tale trasferimento attivo, così come la diffusione passiva costante degli ioni attraverso i pori della membrana, a riposo provocano una carica negativa rispetto all'ambiente esterno sul lato interno della membrana neuronale.

Se la stimolazione di un neurone supera un certo valore soglia, nel punto di stimolazione si verificano una serie di cambiamenti chimici ed elettrici (un afflusso attivo di ioni sodio nel neurone e un cambiamento a breve termine nella carica dal lato interno del neurone). la membrana da negativo a positivo), che si diffonde in tutta la cellula nervosa.

A differenza di una semplice scarica elettrica, che, a causa della resistenza del neurone, si indebolirà gradualmente e riuscirà a coprire solo una breve distanza, l'impulso nervoso nel processo di propagazione viene costantemente ripristinato.

Le principali funzioni di una cellula nervosa sono:

percezione degli stimoli esterni (funzione recettoriale),
il loro trattamento (funzione integrativa),
trasmissione di influenze nervose ad altri neuroni o vari organi funzionanti (funzione effettrice).

I dendriti – gli ingegneri li chiamerebbero “ricevitori” – inviano impulsi al corpo della cellula nervosa, mentre l’assone – il “trasmettitore” – va dal suo corpo ai muscoli, alle ghiandole o ad altri neuroni.

Nella zona di contatto

L'assone ha migliaia di rami che si estendono ai dendriti di altri neuroni. Viene chiamata la zona di contatto funzionale tra assoni e dendriti sinapsi.

Più sinapsi su una cellula nervosa, più stimoli diversi vengono percepiti e, di conseguenza, più ampia è la sfera di influenza sulla sua attività e la possibilità di partecipazione della cellula nervosa a varie reazioni del corpo. Sui corpi dei grandi motoneuroni del midollo spinale possono esserci fino a 20mila sinapsi.

La sinapsi converte i segnali elettrici in segnali chimici e viceversa. Il trasferimento dell'eccitazione viene effettuato con l'aiuto di sostanze biologicamente attive - neurotrasmettitori (acetilcolina, adrenalina, alcuni aminoacidi, neuropeptidi, ecc.). DIsono contenuti in vescicole speciali situate alle terminazioni degli assoni - la parte presinaptica.

Quando l'impulso nervoso raggiunge la parte presinaptica, i neurotrasmettitori vengono rilasciati nella fessura sinaptica, si legano ai recettori situati sul corpo o ai processi del secondo neurone (parte postsinaptica), che porta alla generazione di un segnale elettrico - il potenziale postsinaptico.

L'entità del segnale elettrico è direttamente proporzionale alla quantità del neurotrasmettitore.

Alcune sinapsi causano la depolarizzazione dei neuroni, altre l'iperpolarizzazione; i primi sono eccitatori, i secondi inibitori.

Dopo la cessazione del rilascio del mediatore, i suoi residui vengono rimossi dalla fessura sinaptica e i recettori della membrana postsinaptica ritornano al loro stato originale. Il risultato della somma di centinaia e migliaia di impulsi eccitatori e inibitori, che fluiscono simultaneamente al neurone, determina se genererà un impulso nervoso in un dato momento.

Neurocomputer

Un tentativo di modellare i principi di funzionamento delle reti neurali biologiche ha portato alla creazione di un dispositivo di elaborazione delle informazioni come neurocomputer .

A differenza dei sistemi digitali, che sono combinazioni di unità di elaborazione e di memoria, i neuroprocessori contengono memoria distribuita in connessioni (una sorta di sinapsi) tra processori molto semplici, che formalmente possono essere chiamati neuroni.

I neurocomputer non programmano nel senso tradizionale del termine, ma si "allenano" regolando l'efficienza di tutte le connessioni "sinaptiche" tra i "neuroni" che li compongono.

Le principali aree di applicazione dei neurocomputer, i loro sviluppatori vedono:

riconoscimento di immagini visive e sonore;
previsioni economiche, finanziarie, politiche;
controllo in tempo reale dei processi produttivi, missili, aerei;
ottimizzazione nella progettazione di dispositivi tecnici, ecc.

“La testa è un oggetto oscuro…”

I neuroni possono essere divisi in tre grandi gruppi:

recettore,
intermedio,
effettore.

Neuroni recettori fornire input alle informazioni sensoriali del cervello. Trasformano i segnali ricevuti dagli organi di senso (segnali ottici nella retina, segnali acustici nella coclea, segnali olfattivi nei chemocettori del naso, ecc.) in impulsi elettrici dei loro assoni.

neuroni intermedi effettuare l'elaborazione delle informazioni ricevute dai recettori e generare segnali di controllo per gli effettori. I neuroni di questo gruppo formano il sistema nervoso centrale (SNC).

neuroni effettori trasmettere i segnali che pervengono agli organi esecutivi. Il risultato dell'attività del sistema nervoso è l'una o l'altra attività, che si basa sulla contrazione o sul rilassamento dei muscoli o sulla secrezione o sulla cessazione della secrezione delle ghiandole. È con il lavoro dei muscoli e delle ghiandole che è collegato ogni modo della nostra autoespressione.

Se i principi di funzionamento dei neuroni recettori ed effettori sono più o meno chiari agli scienziati, allora lo stadio intermedio in cui il corpo “digerisce” le informazioni in arrivo e decide come rispondere ad esse è comprensibile solo a livello dei più semplici archi riflessi .

Nella maggior parte dei casi, il meccanismo neurofisiologico con cui si formano alcune reazioni rimane un mistero. Non per niente nella letteratura scientifica divulgativa il cervello umano viene spesso paragonato ad una “scatola nera”.

“... 30 miliardi di neuroni vivono nella tua testa, immagazzinando le tue conoscenze, abilità, esperienza di vita accumulata. Dopo 25 anni di riflessione, questo fatto non mi sembra meno sorprendente di prima.Il film più sottile, costituito da cellule nervose, vede, sente, crea la nostra visione del mondo. È semplicemente incredibile!Godersi il calore di una giornata estiva e sognare audaci per il futuro: tutto è creato da queste cellule ... Non esiste nient'altro: nessuna magia, nessuna salsa speciale, solo neuroni che eseguono una danza informativa ", ha scritto il famoso sviluppatore di computer, fondatore di il Redwood Institute, nel suo libro“ On Intelligence ”. Institute of Neurology (USA) Jeff Hawkins.

Per più di mezzo secolo, migliaia di neurofisiologi in tutto il mondo hanno cercato di comprendere la coreografia di questa "danza dell'informazione", ma oggi se ne conoscono solo le singole figure e i passi, che non consentono di creare una teoria universale del funzionamento di il cervello.

Va notato che molti lavori nel campo della neurofisiologia sono dedicati al cosiddetto "localizzazione funzionale" – scoprire quale neurone, gruppo di neuroni o un’intera area del cervello si attiva in determinate situazioni.

Ad oggi, è stata accumulata un'enorme quantità di informazioni su quali neuroni negli esseri umani, nei ratti e nelle scimmie vengono attivati selettivamente quando osservano vari oggetti, inalano feromoni, ascoltano musica, imparano poesie, ecc.

È vero, a volte tali esperimenti sembrano alquanto curiosi. Così, negli anni '70 del secolo scorso, uno dei ricercatori trovò “neuroni coccodrillo verde” nel cervello di un ratto: queste cellule si attivarono quando un animale che correva attraverso un labirinto, tra gli altri oggetti, si imbatté in un piccolo coccodrillo verde giocattolo già familiare.

E un altro scienziato in seguito ha individuato un neurone nel cervello umano che “reagisce” a una fotografia del presidente degli Stati Uniti Bill Clinton.

Tutti questi dati supportano la teoria che i neuroni nel cervello sono specializzati, ma non spiegano in alcun modo perché e come avviene questa specializzazione.

Gli scienziati comprendono i meccanismi neurofisiologici dell'apprendimento e della memoria solo in termini generali. Si presume che nel processo di memorizzazione delle informazioni si formino nuovi contatti funzionali tra i neuroni della corteccia cerebrale.

In altre parole, le sinapsi sono la “traccia” neurofisiologica della memoria. Più nuove sinapsi nascono, più “ricca” è la memoria dell'individuo. Una tipica cellula della corteccia cerebrale forma diverse (fino a 10) migliaia di sinapsi. Tenendo conto del numero totale di neuroni corticali, risulta che qui possono formarsi centinaia di miliardi di contatti funzionali!

Sotto l'influenza di qualsiasi sensazione, pensiero o emozione si verifica ricordo- l'eccitazione dei singoli neuroni attiva l'intero insieme responsabile della memorizzazione di questa o quella informazione.

Nel 2000 il farmacologo svedese Arvid Carlsson e i neuroscienziati americani Paul Greengard ed Eric Kendel hanno ricevuto il Premio Nobel per la fisiologia e la medicina per le loro scoperte sulla "segnalazione nel sistema nervoso".

Gli scienziati lo hanno dimostrato la memoria della maggior parte degli esseri viventi funziona grazie all'azione dei cosiddetti neurotrasmettitori – dopamina, norepinefrina e serotonina, il cui effetto, a differenza dei neurotrasmettitori classici, non si sviluppa in millisecondi, ma in centinaia di millisecondi, secondi e persino ore. Questo è esattamente ciò che determina il loro effetto modulante a lungo termine sulle funzioni delle cellule nervose, il loro ruolo nella gestione degli stati complessi del sistema nervoso: ricordi, emozioni, stati d'animo.

È inoltre da notare che il valore del segnale generato sulla membrana postsinaptica può essere diverso anche a parità di valore del segnale iniziale che raggiunge la parte presinaptica. Queste differenze sono determinate dalla cosiddetta efficienza, o peso, della sinapsi, che può cambiare durante il funzionamento del contatto interneuronale.

Secondo molti ricercatori, anche la modifica dell’efficienza delle sinapsi gioca un ruolo importante nel funzionamento della memoria. È possibile che le informazioni utilizzate frequentemente da una persona siano archiviate in reti neurali collegate da sinapsi altamente efficienti e quindi vengano "ricordate" rapidamente e facilmente. Allo stesso tempo, le sinapsi coinvolte nell'immagazzinamento di dati secondari, raramente "recuperati", sembrano essere caratterizzate da una bassa efficienza.

Eppure si stanno riprendendo!

Uno dei problemi più interessanti dal punto di vista medico nelle neuroscienze è capacità di rigenerare il tessuto nervoso. È noto che le fibre tagliate o danneggiate dei neuroni del sistema nervoso periferico, circondate da un neurilemma (guaina di cellule specializzate), possono rigenerarsi se il corpo cellulare viene conservato intatto. Al di sotto del sito di sezione, il neurilemma è conservato come struttura tubolare e quella parte dell'assone che rimane connessa al corpo cellulare cresce lungo questo tubo fino a raggiungere la terminazione nervosa. Pertanto, la funzione del neurone danneggiato viene ripristinata.

Gli assoni nel sistema nervoso centrale non sono circondati da un neurilemma e quindi, apparentemente, non sono in grado di germogliare nuovamente al posto della precedente terminazione.

Allo stesso tempo, fino a poco tempo fa, i neurofisiologi credevano che nuovi neuroni non si formassero nel sistema nervoso centrale durante la vita di una persona.

“Le cellule nervose non si rigenerano!” ci hanno avvertito gli scienziati. Si presumeva che il mantenimento del sistema nervoso in uno “stato lavorativo” anche in caso di malattie gravi e lesioni fosse dovuto alla sua eccezionale plasticità: le funzioni dei neuroni morti vengono rilevate dai loro “colleghi” sopravvissuti, che aumentano di dimensioni e formare nuove connessioni.

L'efficacia elevata, ma non illimitata, di tale compensazione può essere illustrata dall'esempio del morbo di Parkinson, in cui si verifica la morte graduale dei neuroni. Si scopre che fino alla morte di circa il 90% dei neuroni nel cervello, i sintomi clinici della malattia (tremore degli arti, andatura instabile, demenza) non compaiono, cioè la persona sembra praticamente sana. Si scopre che una cellula nervosa vivente può sostituire funzionalmente nove cellule morte!

È ormai dimostrato che nel cervello dei mammiferi adulti avviene la formazione di nuove cellule nervose (neurogenesi). Già nel 1965 è stato dimostrato che nuovi neuroni compaiono regolarmente nei ratti adulti nell'ippocampo, la regione del cervello responsabile delle prime fasi dell'apprendimento e della memoria.

Quindici anni dopo, gli scienziati hanno dimostrato che nuove cellule nervose compaiono nel cervello degli uccelli per tutta la vita. Tuttavia, gli studi sul cervello dei primati adulti per la neurogenesi non hanno dato risultati incoraggianti.

Solo circa 10 anni fa, gli scienziati americani hanno sviluppato una tecnica che ha dimostrato che nuovi neuroni vengono prodotti dalle cellule staminali neuronali nel cervello delle scimmie per tutta la vita. I ricercatori hanno iniettato negli animali una speciale sostanza etichettante (bromodiossiuridina), che era inclusa nel DNA solo delle cellule in divisione.

Si è così scoperto che nuove cellule iniziarono a moltiplicarsi nella zona subventricolare e da lì migrarono nella corteccia, dove maturarono fino allo stato adulto. Nuovi neuroni sono stati trovati in aree del cervello associate alle funzioni cognitive e non sono apparsi in aree che implementano un livello di analisi più primitivo.

Per questo motivo gli scienziati lo hanno ipotizzato nuovi neuroni possono essere importanti per l’apprendimento e la memoria.

A favore di questa ipotesi parla anche quanto segue: una grande percentuale di nuovi neuroni muore nelle prime settimane dopo la loro nascita; tuttavia, in quelle situazioni in cui si verifica l'apprendimento costante, la percentuale di neuroni sopravvissuti è molto più elevata rispetto a quando "non sono richiesti" - quando l'animale viene privato dell'opportunità di formare una nuova esperienza.

Ad oggi sono stati stabiliti meccanismi universali di morte neuronale in varie malattie:

1) un aumento del livello di radicali liberi e danno ossidativo alle membrane neuronali;

2) interruzione dell'attività dei mitocondri dei neuroni;

3) effetto negativo dell'eccesso di neurotrasmettitori eccitatori glutammato e aspartato, che porta all'iperattivazione di recettori specifici, eccessivo accumulo di calcio intracellulare, sviluppo di stress ossidativo e morte neuronale (fenomeno di eccitotossicità).

Basato su questo, come farmaci - neuroprotettori in neurologia usano:

preparati con proprietà antiossidanti (vitamine E e C, ecc.),
correttori della respirazione tissutale (coenzima Q10, acido succinico, riboflavini, ecc.),
così come i bloccanti dei recettori del glutammato (memantina, ecc.).

Più o meno nello stesso periodo, è stata confermata la possibilità della comparsa di nuovi neuroni dalle cellule staminali nel cervello adulto: uno studio patoanatomico su pazienti che hanno ricevuto bromodiossiuridina durante la loro vita per scopi terapeutici ha mostrato che i neuroni contenenti questa sostanza marcante si trovano in quasi tutte le parti del cervello, compresa la corteccia cerebrale.

Questo fenomeno viene studiato in modo approfondito con l'obiettivo di curare varie malattie neurodegenerative, in primo luogo il morbo di Alzheimer e il morbo di Parkinson, che sono diventati un vero flagello per la popolazione "invecchiata" dei paesi sviluppati.

Negli esperimenti di trapianto vengono utilizzate sia cellule staminali neuronali, che si trovano attorno ai ventricoli del cervello sia nell'embrione che nell'adulto, e cellule staminali embrionali che possono trasformarsi in quasi tutte le cellule del corpo.

Purtroppo oggi i medici non riescono a risolvere il principale problema legato al trapianto di cellule staminali neuronali: la loro riproduzione attiva nel corpo del ricevente nel 30-40% dei casi porta alla formazione di tumori maligni.

Nonostante ciò, gli esperti non perdono l’ottimismo e definiscono il trapianto di cellule staminali uno degli approcci più promettenti nel trattamento delle malattie neurodegenerative.pubblicato . Se hai domande su questo argomento, chiedile agli specialisti e ai lettori del nostro progetto .

oh mio Dio, recuperati

Nel corso dei suoi 100 anni di storia, le neuroscienze hanno aderito al dogma secondo cui il cervello adulto non è soggetto a cambiamenti. Si credeva che una persona potesse perdere le cellule nervose, ma non acquisirne di nuove. Infatti, se il cervello fosse capace di cambiamenti strutturali, come verrebbe preservato?

La pelle, il fegato, il cuore, i reni, i polmoni e il sangue possono produrre nuove cellule per sostituire quelle danneggiate. Fino a poco tempo fa, gli esperti credevano che questa capacità di rigenerarsi non si estendesse al sistema nervoso centrale, costituito dal cervello e.

Da decenni i neuroscienziati cercano modi per migliorare la salute del cervello. La strategia di trattamento si basava sul ripristino della carenza di neurotrasmettitori, sostanze chimiche che trasmettono messaggi alle cellule nervose (neuroni). Nella malattia di Parkinson, ad esempio, il cervello del paziente perde la capacità di produrre il neurotrasmettitore dopamina perché le cellule che lo producono muoiono. Il "parente" chimico della dopamina, la L-Dopa, può alleviare temporaneamente le condizioni del paziente, ma non curarlo. Per sostituire i neuroni che muoiono nelle malattie neurologiche come la corea di Huntington e il Parkinson e nelle lesioni, i neuroscienziati stanno cercando di impiantare cellule staminali derivate da embrioni. Recentemente, i ricercatori si sono interessati ai neuroni derivati da cellule staminali embrionali umane che, in determinate condizioni, possono essere trasformate in qualsiasi tipo di cellula umana nelle piastre Petri.

Anche se i benefici apportati dalle cellule staminali sono molti, la capacità del sistema nervoso adulto di autoripararsi dovrebbe ovviamente essere coltivata. Per fare ciò è necessario introdurre sostanze che stimolano il cervello a formare le proprie cellule e ripristinare i circuiti nervosi danneggiati.

Cellule nervose neonatali

Negli anni '60 -'70. i ricercatori hanno concluso che il sistema nervoso centrale dei mammiferi è in grado di rigenerarsi. I primi esperimenti hanno dimostrato che i rami principali dei neuroni nel cervello adulto e gli assoni possono riprendersi dopo un danno. Ben presto fu scoperta la nascita di nuovi neuroni nel cervello di uccelli adulti, scimmie e esseri umani; neurogenesi.

La domanda sorge spontanea: se il sistema nervoso centrale può formarne di nuovi, è in grado di riprendersi in caso di malattia o infortunio? Per rispondere è necessario capire come avviene la neurogenesi nel cervello adulto e come ciò è possibile.

La nascita di nuove cellule avviene gradualmente. Le cosiddette cellule staminali multipotenti nel cervello iniziano periodicamente a dividersi, dando origine ad altre cellule staminali che possono crescere in neuroni o cellule di supporto, chiamate. Ma per maturare, le cellule neonate devono evitare l'influenza delle cellule staminali multipotenti, che solo la metà di esse riesce, il resto muore. Questo spreco ricorda il processo che avviene nel corpo prima della nascita e nella prima infanzia, quando vengono prodotte più cellule nervose di quelle necessarie per formare un cervello. Sopravvivono solo quelli che formano legami attivi con gli altri.

Se la giovane cellula sopravvissuta diventerà un neurone o una cellula gliale dipende da quale parte del cervello finirà e da quali processi avranno luogo durante questo periodo. Ci vuole più di un mese affinché un nuovo neurone funzioni completamente. inviare e ricevere informazioni. Così. la neurogenesi non è un evento isolato. un processo. che è regolato dalle sostanze. chiamati fattori di crescita. Ad esempio, un fattore chiamato "riccio sonico" (riccio sonico), scoperto per la prima volta negli insetti, regola la capacità di proliferazione dei neuroni immaturi. Fattore tacca e classe di molecole. Le cosiddette proteine morfogenetiche ossee sembrano determinare se una nuova cellula diventa gliale o neurale. Non appena succederà. altri fattori di crescita. come il fattore neurotrofico derivato dal cervello (BDNF). neurotrofine e fattore di crescita insulino-simile (IGF) iniziano a sostenere l'attività vitale della cellula, stimolandone la maturazione.

Scena

I nuovi neuroni non nascono per caso nel cervello adulto dei mammiferi. apparentemente. si formano solo nei vuoti pieni di liquido nei ventricoli, così come nell'ippocampo, una struttura nascosta nelle profondità del cervello. a forma di cavalluccio marino. I neuroscienziati hanno dimostrato che le cellule destinate a diventare neuroni. passano dai ventricoli ai bulbi olfattivi. che ricevono informazioni dalle cellule situate nella mucosa nasale e a cui sono sensibili. Nessuno sa esattamente perché il bulbo olfattivo abbia bisogno di così tanti nuovi neuroni. È più facile indovinare perché l'ippocampo ne ha bisogno: poiché questa struttura è importante per ricordare nuove informazioni, probabilmente neuroni extra. contribuiscono al rafforzamento delle connessioni tra le cellule nervose, aumentando la capacità del cervello di elaborare e immagazzinare informazioni.

I processi di neurogenesi si trovano anche al di fuori dell'ippocampo e del bulbo olfattivo, ad esempio nella corteccia prefrontale, sede dell'intelligenza e della logica. così come in altre aree del cervello adulto e del midollo spinale. Recentemente sono apparsi sempre più dettagli sui meccanismi molecolari che controllano la neurogenesi e sugli stimoli chimici che la regolano. e abbiamo il diritto di sperare. che col tempo sarà possibile stimolare artificialmente la neurogenesi in qualsiasi parte del cervello. Sapendo come i fattori di crescita e il microambiente locale guidano la neurogenesi, i ricercatori sperano di sviluppare terapie in grado di riparare cervelli malati o danneggiati.

Stimolando la neurogenesi, è possibile migliorare le condizioni del paziente affetto da alcune malattie neurologiche. Per esempio. il motivo è il blocco dei vasi cerebrali, a seguito del quale i neuroni muoiono a causa della mancanza di ossigeno. Dopo un ictus, la neurogenesi inizia a svilupparsi nell’ippocampo, cercando di “curare” il tessuto cerebrale danneggiato con l’aiuto di nuovi neuroni. La maggior parte delle cellule neonate muore, ma alcune migrano con successo nell'area danneggiata e si trasformano in neuroni a tutti gli effetti. Nonostante ciò non sia sufficiente a compensare i danni causati da un ictus grave. la neurogenesi può aiutare il cervello dopo i microictus, che spesso passano inosservati. Ora i neuroscienziati stanno cercando di utilizzare il fattore di crescita vasculo-epidermico (VEGF) e fattore di crescita dei fibroblasti (FGF) per favorire il recupero naturale.

Entrambe le sostanze sono molecole di grandi dimensioni che difficilmente attraversano la barriera ematoencefalica, cioè una rete di cellule strettamente intrecciate che rivestono i vasi sanguigni del cervello. Nel 1999, un'azienda biotecnologica Laboratori Wyeth-Ayerst e SCIOs dalla California ha sospeso gli studi clinici sull'FGF utilizzato per. perché le sue molecole non entravano nel cervello. Alcuni ricercatori hanno provato a risolvere questo problema collegando la molecola FGF con l'altro, che ha ingannato la cellula costringendola a catturare l'intero complesso di molecole e trasferirlo nel tessuto cerebrale. Altri scienziati hanno modificato geneticamente cellule che producono FGF. e trapiantato nel cervello. Finora tali esperimenti sono stati condotti solo sugli animali.

La stimolazione della neurogenesi può essere efficace nel trattamento della depressione. la cui causa principale (oltre alla predisposizione genetica) è considerata cronica. limitante, come sai. il numero di neuroni nell’ippocampo. Molti dei medicinali prodotti mostrato in depressione. compreso il prozac. migliorare la neurogenesi negli animali. È interessante notare che per alleviare una sindrome depressiva con l'aiuto di questo farmaco è necessario un mese, la stessa quantità. quanto e per l'attuazione della neurogenesi. Forse. la depressione è in parte causata da un rallentamento di questo processo nell'ippocampo. Lo hanno confermato recenti studi clinici che utilizzano tecniche di imaging del sistema nervoso. che nei pazienti con depressione cronica, l'ippocampo è più piccolo che nelle persone sane. Uso a lungo termine di antidepressivi. Sembra come. stimola la neurogenesi: nei roditori. a cui sono stati somministrati questi farmaci per diversi mesi. nuovi neuroni sono nati nell'ippocampo.

Le cellule staminali neuronali danno origine a nuove cellule cerebrali. Si dividono periodicamente in due aree principali: nei ventricoli (viola), che sono pieni di liquido cerebrospinale, che nutre il sistema nervoso centrale, e nell'ippocampo (blu), struttura essenziale per l'apprendimento e la memoria. Con la proliferazione delle cellule staminali (in basso) si formano nuove cellule staminali e cellule progenitrici, che possono trasformarsi in neuroni o cellule di supporto chiamate cellule gliali (astrociti e dendrociti). Tuttavia, la differenziazione delle cellule nervose neonate può avvenire solo dopo che si sono allontanate dai loro antenati. (frecce rosse), che, in media, solo la metà di loro riesce e il resto muore. Nel cervello adulto sono stati trovati nuovi neuroni nell’ippocampo e nei bulbi olfattivi, essenziali per l’olfatto. Gli scienziati sperano di forzare il cervello adulto ad autoripararsi provocando la divisione e lo sviluppo delle cellule staminali neuronali o progenitrici dove e quando necessario.

Cellule staminali come metodo di trattamento

I ricercatori considerano due tipi di cellule staminali un potenziale strumento per riparare il cervello danneggiato. Innanzitutto, le cellule staminali neuronali adulte: rare cellule primarie preservate dalle prime fasi dello sviluppo embrionale, presenti in almeno due aree del cervello. Possono dividersi nel corso della vita, dando origine a nuovi neuroni e cellule di supporto chiamate glia. Il secondo tipo comprende le cellule staminali embrionali umane, isolate da embrioni in uno stadio di sviluppo molto precoce, quando l'intero embrione è costituito da circa un centinaio di cellule. Queste cellule staminali embrionali possono dare origine a qualsiasi cellula del corpo.

La maggior parte degli studi monitora la crescita delle cellule staminali neuronali nelle piastre di coltura. Possono dividersi lì, essere etichettati geneticamente e poi trapiantati nuovamente nel sistema nervoso adulto. Negli esperimenti finora condotti solo sugli animali, le cellule attecchiscono bene e possono differenziarsi in neuroni maturi in due aree del cervello dove avviene normalmente la formazione di nuovi neuroni: nell'ippocampo e nei bulbi olfattivi. Tuttavia, in altre aree, le cellule staminali neurali prelevate dal cervello adulto sono lente a diventare neuroni, sebbene possano diventare glia.

Il problema con le cellule staminali neurali adulte è che sono ancora immature. Se il cervello adulto in cui vengono trapiantati non genera i segnali necessari per stimolare il loro sviluppo in un particolare tipo di neurone – come un neurone dell’ippocampo – moriranno, diventeranno una cellula gliale o rimarranno una cellula staminale indifferenziata. Per risolvere questo problema, è necessario determinare quali segnali biochimici fanno sì che una cellula staminale neuronale diventi un neurone di questo tipo, e quindi dirigere lo sviluppo della cellula lungo questo percorso direttamente nella piastra di coltura. Si prevede che dopo il trapianto in una determinata regione del cervello, queste cellule rimarranno neuroni dello stesso tipo, formeranno connessioni e inizieranno a funzionare.

Creare connessioni importanti

Dato che trascorre circa un mese dal momento della divisione di una cellula staminale neuronale fino all'inclusione della sua discendente nei circuiti funzionali del cervello, il ruolo di questi nuovi neuroni è probabilmente determinato non tanto dal lignaggio della cellula, ma da come le cellule nuove e quelle esistenti si collegano tra loro (formando sinapsi) e con i neuroni esistenti, formando circuiti nervosi. Nel processo di sinaptogenesi, le cosiddette spine sui processi laterali, o dendriti, di un neurone sono collegate al ramo principale, o assone, di un altro neurone.

Studi recenti mostrano che le spine dendritiche (in basso) possono cambiare forma in pochi minuti. Ciò suggerisce che la sinaptogenesi potrebbe essere alla base dell’apprendimento e della memoria. Micrografie a colori singoli del cervello di un topo vivo (rosso, giallo, verde e blu) sono stati presi a un giorno di distanza. L'immagine multicolore (all'estrema destra) è costituita dalle stesse foto sovrapposte l'una sull'altra. Le aree inalterate appaiono quasi bianche.

Aiuta il cervello

Un'altra malattia che provoca la neurogenesi è il morbo di Alzheimer. Come dimostrato da studi recenti, negli organi del topo. in cui sono stati introdotti i geni di una persona affetta dal morbo di Alzheimer. sono state riscontrate varie deviazioni della neurogenesi dalla norma. Come risultato di questo intervento, l’animale produce in eccesso una forma mutante del precursore del peptide amiloide umano e il livello dei neuroni nell’ippocampo diminuisce. E l'ippocampo dei topi con un gene umano mutante. che codifica per la proteina presenilina. aveva un piccolo numero di cellule in divisione e. rispettivamente. meno neuroni sopravvissuti. introduzione FGF direttamente nel cervello degli animali ha indebolito la tendenza; quindi. I fattori di crescita possono essere un buon trattamento per questa malattia devastante.

La fase successiva della ricerca riguarda i fattori di crescita che controllano le varie fasi della neurogenesi (cioè la nascita di nuove cellule, la migrazione e la maturazione delle cellule giovani), nonché i fattori che inibiscono ciascuna fase. Per il trattamento di malattie come la depressione, in cui diminuisce il numero delle cellule in divisione, è necessario trovare sostanze farmacologiche o altri metodi d'influenza. migliorando la proliferazione cellulare. Con l'epilessia, a quanto pare. nascono nuove cellule. ma poi migrano nella direzione sbagliata e hanno bisogno di essere comprese. come indirizzare i neuroni "fuorviati" nella giusta direzione. Nel glioma cerebrale maligno, le cellule gliali proliferano e formano tumori mortali e in crescita. Anche se le cause del glioma non sono ancora chiare. alcuni credono. che deriva dalla crescita incontrollata delle cellule staminali cerebrali. Il glioma può essere trattato con composti naturali. regolando la divisione di tali cellule staminali.

Per il trattamento di un ictus, è importante scoprirlo. quali fattori di crescita assicurano la sopravvivenza dei neuroni e stimolano la trasformazione delle cellule immature in neuroni sani. Con tali malattie. come la malattia di Huntington. sclerosi laterale amiotrofica (SLA) e morbo di Parkinson (quando muoiono tipi cellulari molto specifici, portando allo sviluppo di sintomi cognitivi o motori specifici). questo processo si verifica più spesso, a partire dalle cellule. a cui queste malattie sono associate sono localizzate in aree limitate.

Sorge la domanda: come controllare il processo di neurogenesi sotto questo o quel tipo di influenza per controllare il numero di neuroni, poiché anche il loro eccesso è pericoloso? Ad esempio, in alcune forme di epilessia, le cellule staminali neurali continuano a dividersi anche dopo che i nuovi neuroni hanno perso la capacità di stabilire connessioni utili. I neuroscienziati suggeriscono che le cellule “sbagliate” rimangono immature e finiscono nel posto sbagliato. formando il cosiddetto. displasia corticale artificiale (FCD), che genera scariche epilettiformi e provoca crisi epilettiche. È possibile che l'introduzione di fattori di crescita nell'ictus. Il morbo di Parkinson e altre malattie possono causare la divisione troppo rapida delle cellule staminali neurali e portare a sintomi simili. Pertanto, i ricercatori dovrebbero prima esplorare l’applicazione dei fattori di crescita per indurre la nascita, la migrazione e la maturazione dei neuroni.

Nel trattamento delle lesioni del midollo spinale, la SLA o le cellule staminali devono essere costrette a produrre oligodendrociti, un tipo di cellule gliali. Sono necessari per la comunicazione dei neuroni tra loro. perché isolano i lunghi assoni che passano da un neurone all'altro. impedendo la dispersione del segnale elettrico che passa attraverso l'assone. È noto che le cellule staminali del midollo spinale hanno la capacità di produrre di tanto in tanto oligodendrociti. I ricercatori hanno utilizzato fattori di crescita per stimolare questo processo negli animali con lesioni del midollo spinale e hanno riscontrato risultati positivi.

Ricarica per il cervello

Una delle caratteristiche importanti della neurogenesi nell'ippocampo è che un individuo può influenzare il tasso di divisione cellulare, il numero di giovani neuroni sopravvissuti e la loro capacità di integrarsi nella rete nervosa. Per esempio. quando i topi adulti vengono spostati da gabbie ordinarie e anguste a gabbie più comode e spaziose. hanno un aumento significativo della neurogenesi. I ricercatori hanno scoperto che far esercitare i topi su una ruota da corsa era sufficiente per raddoppiare il numero di cellule in divisione nell’ippocampo, portando a un drammatico aumento del numero di nuovi neuroni. È interessante notare che il consumo regolare può alleviare la depressione nelle persone. Forse. ciò è dovuto all'attivazione della neurogenesi.

Se gli scienziati imparassero a controllare la neurogenesi, la nostra comprensione delle malattie e delle lesioni cerebrali cambierà radicalmente. Per il trattamento sarà possibile utilizzare sostanze che stimolano selettivamente alcune fasi della neurogenesi. L'effetto farmacologico sarà combinato con la fisioterapia, che migliora la neurogenesi e stimola alcune aree del cervello a incorporare al loro interno nuove cellule. Tenendo conto della relazione tra neurogenesi e stress mentale e fisico si ridurrà il rischio di malattie neurologiche e si miglioreranno i processi riparativi naturali nel cervello.

Stimolando la crescita dei neuroni nel cervello, le persone sane saranno in grado di migliorare le condizioni del proprio corpo. Tuttavia, è improbabile che apprezzino le iniezioni di fattori di crescita che difficilmente penetrano la barriera ematoencefalica dopo l'iniezione nel flusso sanguigno. Pertanto, gli esperti sono alla ricerca di farmaci. che potrebbe essere prodotto sotto forma di compresse. Un tale farmaco stimolerà il lavoro dei geni che codificano i fattori di crescita direttamente nel cervello umano.

È anche possibile migliorare l’attività cerebrale attraverso la terapia genica e il trapianto di cellule: cellule coltivate artificialmente che producono fattori di crescita specifici. può essere impiantato in alcune aree del cervello umano. Si propone inoltre di introdurre nel corpo umano geni che codificano per la produzione di vari fattori di crescita e virus. in grado di consegnare questi geni alle cellule cerebrali desiderate.

Non è ancora chiaro. quale dei metodi sarà il più promettente. Lo dimostrano gli studi sugli animali. che l'uso di fattori di crescita può interrompere il normale funzionamento del cervello. I processi di crescita possono causare la formazione di tumori e le cellule trapiantate possono andare fuori controllo e provocare lo sviluppo del cancro. Un simile rischio può essere giustificato solo nelle forme gravi della malattia di Huntington. Alzheimer o Parkinson.

Il modo migliore per stimolare l’attività cerebrale è un’intensa attività intellettuale abbinata ad uno stile di vita sano: l’attività fisica. buon cibo e buon riposo. È confermato anche sperimentalmente. che le connessioni nel cervello sono influenzate dall’ambiente. Forse. un giorno, nelle case e negli uffici, le persone creeranno e manterranno un ambiente appositamente arricchito per migliorare la funzione cerebrale.

Se è possibile comprendere i meccanismi di autoguarigione del sistema nervoso, nel prossimo futuro i ricercatori padroneggeranno i metodi. permettendoti di utilizzare le tue risorse cerebrali per il suo ripristino e miglioramento.

Fred Gage

(Nel mondo dei ragni, n. 12, 2003)

La cellula è il nucleo di un organismo biologico. Il sistema nervoso umano è costituito da cellule del cervello e del midollo spinale (neuroni). Hanno una struttura molto diversa, hanno un numero enorme di funzioni diverse finalizzate all'esistenza del corpo umano come specie biologica.

In ciascun neurone si verificano contemporaneamente migliaia di reazioni volte a mantenere il metabolismo della cellula nervosa stessa e a svolgere le sue funzioni principali: elaborare e analizzare una vasta gamma di informazioni in arrivo, nonché generare e inviare comandi ad altri neuroni, muscoli, vari organi e tessuti del corpo. Il lavoro ben coordinato di combinazioni di neuroni nella corteccia cerebrale costituisce la base del pensiero e della coscienza.

Funzioni della membrana cellulare

I componenti strutturali più importanti dei neuroni, come di qualsiasi altra cellula, sono le membrane cellulari. Di solito hanno una struttura multistrato e sono costituiti da una classe speciale di composti grassi: i fosfolipidi, nonché da ...

Il sistema nervoso è la parte più complessa e poco studiata del nostro corpo. È composto da 100 miliardi di cellule: neuroni e cellule gliali, che sono circa 30 volte di più. Ad oggi, gli scienziati sono riusciti a studiare solo il 5% delle cellule nervose. Tutto il resto resta ancora un mistero che i medici cercano di risolvere con ogni mezzo.

Neurone: struttura e funzioni

Il neurone è il principale elemento strutturale del sistema nervoso, che si è evoluto dalle cellule neurorefettori. La funzione delle cellule nervose è quella di rispondere agli stimoli mediante contrazione. Si tratta di cellule in grado di trasmettere informazioni utilizzando un impulso elettrico, mezzi chimici e meccanici.

Per eseguire le funzioni, i neuroni sono motori, sensoriali e intermedi. Le cellule nervose sensoriali trasmettono informazioni dai recettori al cervello, dalle cellule motorie ai tessuti muscolari. I neuroni intermedi sono in grado di svolgere entrambe le funzioni.

Anatomicamente, i neuroni sono costituiti da un corpo e due...

La possibilità di un trattamento efficace dei bambini con disturbi dello sviluppo psiconeurologico si basa sulle seguenti proprietà del corpo del bambino e del suo sistema nervoso:

1. Capacità rigenerative del neurone stesso, dei suoi processi e delle reti neuronali che fanno parte dei sistemi funzionali. Il lento trasporto del citoscheletro lungo i processi della cellula nervosa alla velocità di 2 mm/giorno determina anche la rigenerazione dei processi neuronali danneggiati o sottosviluppati alla stessa velocità. La morte di alcuni neuroni e la loro deficienza nella rete neuronale è più o meno completamente compensata dall'avvio della ramificazione asso-dendritica delle cellule nervose rimanenti con la formazione di nuove connessioni interneuronali aggiuntive.

2. Compensazione del danno ai neuroni e alle reti neuronali nel cervello collegando gruppi neuronali vicini per svolgere una funzione perduta o sottosviluppata. Neuroni sani, i loro assoni e dendriti, che lavorano attivamente e si riservano, nella lotta per il territorio funzionale...

oh mio Dio, recuperati

La pelle, il fegato, il cuore, i reni, i polmoni e il sangue possono produrre nuove cellule per sostituire quelle danneggiate. Fino a poco tempo fa, gli esperti ritenevano che questa capacità di rigenerarsi non si estendesse al sistema nervoso centrale, che consiste nel cervello e nel midollo spinale.

Tuttavia, negli ultimi cinque anni, i neuroscienziati hanno scoperto che il cervello cambia nel corso della vita: nuove cellule si formano per far fronte alle difficoltà che si presentano. Questa plasticità aiuta il cervello a riprendersi da lesioni o malattie, aumentandone il potenziale.

I neuroscienziati sono alla ricerca di modi per migliorare...

I neuroni cerebrali si formano durante lo sviluppo prenatale. Ciò avviene a causa della crescita di un certo tipo di cellule, dei loro movimenti e quindi della differenziazione, durante la quale cambiano forma, dimensione e funzione. La maggior parte dei neuroni muore durante lo sviluppo fetale, molti continuano a farlo dopo la nascita e per tutta la vita di una persona, che è geneticamente incorporata. Ma insieme a questo fenomeno accade un'altra cosa: il ripristino dei neuroni in alcune regioni del cervello.

Il processo mediante il quale avviene la formazione di una cellula nervosa (sia nel periodo prenatale che nella vita) è chiamato “neurogenesi”.

L'affermazione ampiamente nota che le cellule nervose non si rigenerano fu fatta una volta nel 1928 da Santiago Ramon-i-Halem, un neuroistologo spagnolo. Questa disposizione durò fino alla fine del secolo scorso, finché non apparve un articolo scientifico di E. Gould e C. Cross, in cui venivano forniti fatti comprovanti la produzione di nuovi ...

I neuroni del cervello sono divisi in base alla classificazione in cellule con un certo tipo di funzione. Ma forse, dopo la ricerca del Duke Institute, guidato dal professore associato di biologia cellulare, pediatria e neuroscienze Chai Kuo, apparirà una nuova unità strutturale (Chay Kuo).

Ha descritto le cellule cerebrali che sono in grado di trasmettere informazioni e avviare la trasformazione in modo indipendente. Il meccanismo della loro azione risiede nell'influenza di uno dei tipi di neuroni nella zona subventricolare (è anche chiamata subependimale) sulla cellula staminale neurale. Inizia a trasformarsi in un neurone. La scoperta è interessante perché dimostra che il ripristino dei neuroni cerebrali sta diventando una realtà per la medicina.

Teoria di Chai Kuo

Il ricercatore osserva che la possibilità dello sviluppo dei neuroni è stata discussa anche prima di lui, ma per la prima volta ha trovato e descritto cosa e come comprende il meccanismo d'azione. Le cellule neuronali che si trovano nella zona subventricolare (SVZ) vengono descritte per prime. Nella zona del cervello...

Il ripristino degli organi e delle funzioni del corpo preoccupa le persone nei seguenti casi: dopo un'unica ma eccessiva assunzione di bevande alcoliche (un banchetto in un'occasione solenne) e durante la riabilitazione dopo la dipendenza da alcol, cioè come risultato di un sistematico e uso prolungato di alcol.

Nel processo di una sorta di festa abbondante (compleanno, matrimonio, Capodanno, festa, ecc.), Una persona consuma una porzione molto grande di alcol per un periodo di tempo minimo. È chiaro che il corpo non sente nulla di buono in questi momenti. Il danno maggiore da tali vacanze lo subiscono quelle persone che di solito si astengono dal bere alcolici o lo assumono raramente e in piccole dosi. Queste persone hanno difficoltà a recuperare il cervello dopo l'alcol al mattino.

Devi sapere che solo il 5% dell'alcol viene escreto dal corpo con l'aria espirata, attraverso la sudorazione e la minzione. Il restante 95% è ossidato all'interno...

Farmaci per il recupero della memoria

Gli aminoacidi aiutano a migliorare la formazione del GABA nel cervello: glicina, triptofano, lisina (preparati "glicina", "aviton ginkgovite"). Si consiglia di utilizzarli con agenti per migliorare l'afflusso di sangue cerebrale (Cavinton, Trental, Vintocetina) e aumentare il metabolismo energetico dei neuroni (Coenzima Q10). Il ginkgo viene utilizzato per stimolare i neuroni in molti paesi del mondo.

Gli allenamenti quotidiani, la normalizzazione della nutrizione e la routine quotidiana aiuteranno a migliorare la memoria. Puoi allenare la tua memoria: ogni giorno devi imparare piccole poesie, lingue straniere. Non sovraccaricare il tuo cervello. Per migliorare la nutrizione cellulare, si consiglia di assumere farmaci speciali progettati per migliorare la memoria.

Farmaci efficaci per normalizzare e migliorare la memoria

Diprenile. Un farmaco che neutralizza l'azione delle neurotossine che entrano nel corpo con il cibo. Protegge le cellule cerebrali dallo stress, supporta...

Fino agli anni ’90 i neurologi erano fermamente convinti che la rigenerazione del cervello fosse impossibile. Nella comunità scientifica è stata formulata una falsa idea sui tessuti "stazionari", che comprendeva principalmente il tessuto del sistema nervoso centrale, dove presumibilmente non ci sono cellule staminali. Si credeva che la divisione delle cellule nervose potesse essere osservata solo in alcune strutture cerebrali del feto e nei bambini solo nei primi due anni di vita. Quindi si è ipotizzato che la crescita cellulare si interrompa e inizi la fase di formazione dei contatti intercellulari nelle reti neurali. Durante questo periodo, ogni neurone forma centinaia e forse migliaia di sinapsi con le cellule vicine. In media, si ritiene che nelle reti neurali del cervello adulto funzionino circa 100 miliardi di neuroni. L'affermazione che il cervello adulto non si rigenera è diventata un mito assioma. Gli scienziati che hanno espresso un parere diverso sono stati accusati di incompetenza e nel nostro Paese è successo che hanno perso il lavoro. La natura sta in...

Gli ictus non fanno più paura? Sviluppi moderni...

Tutte le malattie provengono dai nervi! Anche i bambini conoscono questa saggezza popolare. Non tutti sanno però che nel linguaggio della scienza medica ha un significato specifico e ben definito. È particolarmente importante conoscerlo per le persone i cui cari hanno subito un ictus. Molti di loro sanno bene che, nonostante il trattamento difficile in corso, le funzioni perse in una persona cara non vengono completamente ripristinate. Inoltre, più tempo è passato dal momento del problema, minore è la probabilità che si ritorni alla parola, ai movimenti e alla memoria. Allora come si può ottenere una svolta nel recupero di una persona cara? Per rispondere a questa domanda, è necessario conoscere il "nemico in faccia" - per capirne il motivo principale.

"TUTTE LE MALATTIE DEI NERVI!"

Il sistema nervoso coordina tutte le funzioni del corpo e gli fornisce la capacità di adattarsi all'ambiente esterno. Il cervello è il suo collegamento centrale. Questo è il computer principale del nostro corpo, che regola il lavoro di tutti ...

Un argomento per coloro che preferiscono pensare che le cellule nervose si stiano ripristinando.

Per creare un'immagine mentale appropriata :)

Le cellule nervose si rigenerano

Gli scienziati israeliani hanno scoperto un intero kit di biostrumenti per sostituire i nervi morti. Si è scoperto che lo fanno i linfociti T, che fino ad ora erano considerati "estranei dannosi".

Alcuni anni fa, gli scienziati hanno smentito la famosa affermazione “le cellule nervose non si rigenerano”: si è scoperto che una parte del cervello lavora per rigenerare le cellule nervose per tutta la vita. Soprattutto quando si stimola l'attività cerebrale e l'attività fisica. Ma come esattamente il cervello sappia che è ora di accelerare il processo di rigenerazione, nessuno lo ha ancora saputo.

Per comprendere il meccanismo del recupero del cervello, gli scienziati hanno iniziato a selezionare tutti i tipi di cellule che erano state precedentemente trovate nella testa delle persone e il motivo della scoperta di quali in esso rimaneva poco chiaro. E lo studio di una delle sottospecie di leucociti si è rivelato efficace: ...

"Le cellule nervose non si rigenerano": mito o realtà?

Come disse l'eroe Leonid Bronevoy, il medico della contea: "la testa è un oggetto oscuro, non è oggetto di ricerca ...". Un accumulo compatto di cellule nervose chiamato cervello, sebbene sia stato studiato a lungo dai neurofisiologi, gli scienziati non sono ancora riusciti a ottenere risposte a tutte le domande relative al funzionamento dei neuroni.

Essenza della domanda

Qualche tempo fa, fino agli anni '90 del secolo scorso, si credeva che il numero di neuroni nel corpo umano fosse costante e che fosse impossibile ripristinare le cellule nervose cerebrali danneggiate se perse. In parte questa affermazione è vera: durante lo sviluppo dell'embrione, la natura mette a disposizione un'enorme riserva di cellule.

Anche prima della nascita, un neonato perde quasi il 70% dei neuroni formati a causa della morte cellulare programmata: l'apoptosi. La morte neuronale continua per tutta la vita.

A partire dai trent’anni, questo processo...

Le cellule nervose nel cervello umano si rigenerano

Fino ad ora si sapeva che le cellule nervose si rigenerano solo negli animali. Tuttavia, gli scienziati hanno recentemente scoperto che nella parte del cervello umano responsabile dell’olfatto, i neuroni maturi si formano da cellule progenitrici. Un giorno saranno in grado di aiutare a "riparare" il cervello ferito.

Ogni giorno la pelle cresce di 0,002 millimetri. Le nuove cellule del sangue già pochi giorni dopo l'avvio della loro produzione nel midollo osseo, svolgono le loro funzioni principali. Con le cellule nervose tutto è molto più problematico. Sì, le terminazioni nervose vengono ripristinate nelle braccia, nelle gambe e nello spessore della pelle. Ma nel sistema nervoso centrale - nel cervello e nel midollo spinale - ciò non accade. Pertanto, una persona con un midollo spinale danneggiato non sarà più in grado di correre. Inoltre, il tessuto nervoso viene distrutto irrimediabilmente a seguito di un ictus.

Recentemente, tuttavia, sono emerse nuove indicazioni secondo cui il cervello umano è anche in grado di produrre nuovi...

Per molti anni si è creduto che le cellule nervose non fossero in grado di rigenerarsi, il che significava che era impossibile curare molte malattie associate al loro danno. Ora gli scienziati hanno trovato modi per ripristinare le cellule cerebrali al fine di prolungare la vita completa del paziente, in cui ricorderà molti dettagli.

Esistono diverse condizioni per il recupero delle cellule cerebrali, se la malattia non è andata troppo oltre e non si è verificata una completa perdita di memoria. Il corpo dovrebbe ricevere una quantità sufficiente di vitamine che aiuteranno a mantenere la capacità di concentrarsi su un problema, a ricordare le cose necessarie. Per fare questo, devi mangiare cibi che li contengono, questi sono pesce, banane, noci e carne rossa. Gli esperti ritengono che il numero di pasti non dovrebbe essere superiore a tre e che è necessario mangiare fino a quando non appare la sazietà, questo aiuterà le cellule cerebrali a ottenere le sostanze necessarie. La nutrizione è di grande importanza per la prevenzione delle malattie nervose, non dovresti lasciarti trasportare ...

L'espressione alata "Le cellule nervose non si riprendono" è percepita da tutti fin dall'infanzia come una verità indiscutibile. Tuttavia, questo assioma non è altro che un mito e nuovi dati scientifici lo smentiscono.

Rappresentazione schematica di una cellula nervosa, o neurone, che consiste in un corpo con un nucleo, un assone e diversi dendriti.

I neuroni differiscono tra loro per dimensioni, ramificazione dei dendriti e lunghezza degli assoni.

Il concetto di "glia" comprende tutte le cellule del tessuto nervoso che non sono neuroni.

I neuroni sono geneticamente programmati per migrare verso l'una o l'altra parte del sistema nervoso, dove, con l'aiuto di processi, stabiliscono connessioni con altre cellule nervose.

Le cellule nervose morte vengono distrutte dai macrofagi che entrano nel sistema nervoso dal sangue.

Fasi di formazione del tubo neurale nell'embrione umano.

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La natura riserva al cervello in via di sviluppo un margine di sicurezza molto elevato: durante l'embriogenesi si forma un grande eccesso di neuroni. Quasi il 70% di loro...

La pantocalcina è un farmaco che influenza attivamente il metabolismo del cervello, lo protegge dagli effetti dannosi e, prima di tutto, dalla mancanza di ossigeno, ha un effetto inibitorio e allo stesso tempo leggermente attivante sul sistema nervoso centrale (SNC).

Come agisce la pantocalcina sul sistema nervoso centrale

La pantocalcina è un farmaco nootropico, la cui azione principale è associata alle funzioni cognitive (cognitive) del cervello, il farmaco è disponibile in compresse da 250 e 500 mg.

Il principale ingrediente attivo della pantocalcina è l'acido hopantenico, che nella sua composizione chimica e proprietà è simile all'acido gamma-aminobutirrico (GABA), una sostanza biologicamente attiva che può migliorare tutti i processi metabolici nel cervello.

Se assunta per via orale, la pantocalcina viene rapidamente assorbita nel tratto gastrointestinale, si distribuisce attraverso i tessuti ed entra nel cervello, dove penetra...

Il sistema nervoso è la parte più complessa del corpo umano. Comprende circa 85 miliardi di cellule nervose e gliali. Ad oggi, gli scienziati sono stati in grado di studiare solo il 5% dei neuroni. Il restante 95% è ancora un mistero, per questo su queste componenti del cervello umano vengono condotti numerosi studi.

Considera come funziona il cervello umano, vale a dire la sua struttura cellulare.

La struttura di un neurone è composta da 3 componenti principali:

1. Corpo cellulare

Questa parte della cellula nervosa è la parte fondamentale, che comprende il citoplasma e i nuclei, che insieme creano il protoplasma, sulla cui superficie si forma un confine di membrana, costituito da due strati di lipidi. Sulla superficie della membrana ci sono proteine che rappresentano la forma dei globuli.

Le cellule nervose della corteccia sono costituite da corpi contenenti un nucleo, nonché un numero di organelli, inclusa un'area di dispersione a forma ruvida che si sviluppa in modo intensivo ed efficiente con ribosomi attivi.

2. Dendriti e assone

L'assone sembra essere un lungo processo che si adatta efficacemente ai processi eccitatori del corpo umano.

I dendriti hanno una struttura anatomica completamente diversa. La loro principale differenza rispetto all'assone è che hanno una lunghezza molto più breve e sono anche caratterizzati dalla presenza di processi sviluppati in modo anomalo che svolgono le funzioni del sito principale. In quest'area iniziano ad apparire le sinapsi inibitorie, grazie alle quali esiste la capacità di influenzare direttamente il neurone stesso.

Una parte significativa dei neuroni è costituita in gran parte da dendriti, mentre esiste un solo assone. Una cellula nervosa ha molte connessioni con altre cellule. In alcuni casi, il numero di questi collegamenti supera i 25.000.

Una sinapsi è un luogo in cui si forma un processo di contatto tra due cellule. La funzione principale è la trasmissione di impulsi tra cellule diverse, mentre la frequenza del segnale può variare a seconda della velocità e del tipo di trasmissione di questo segnale.

Di norma, per avviare il processo eccitatorio di una cellula nervosa, diverse sinapsi eccitatorie possono fungere da stimoli.

Cos'è il triplo cervello umano

Nel 1962, il neuroscienziato Paul McLean identificò tre cervelli umani, vale a dire:

rettiliano

Questo tipo rettiliano di cervello umano esiste da più di 100 milioni di anni. Ha un impatto significativo sulle qualità comportamentali di una persona. La sua funzione principale è gestire il comportamento di base, che include funzioni come:

Riproduzione basata sugli istinti umani
Aggressione
Desiderio di controllare tutto
Segui determinati schemi
imitare, ingannare
Lotta per l'influenza sugli altri

Inoltre, il cervello rettile umano è caratterizzato da caratteristiche come la compostezza in relazione agli altri, la mancanza di empatia, la completa indifferenza alle conseguenze delle proprie azioni in relazione agli altri. Inoltre, questo tipo non è in grado di riconoscere una minaccia immaginaria con un pericolo reale. Di conseguenza, in alcune situazioni, soggioga completamente la mente e il corpo di una persona.

Emotivo (sistema limbico)

Sembra essere il cervello di un mammifero, la cui età è di circa 50 milioni di anni.

Responsabile di tali caratteristiche funzionali di un individuo come:

Sopravvivenza, autoconservazione e autodifesa
Governa il comportamento sociale, compresa la maternità e la genitorialità
Partecipa alla regolazione delle funzioni degli organi, dell'olfatto, del comportamento istintivo, della memoria, del sonno e della veglia e di molti altri

Questo cervello è quasi completamente identico al cervello degli animali.

Visivo

È il cervello che svolge le funzioni del nostro pensiero. In altre parole, è la mente razionale. È la struttura più giovane, la cui età non supera i 3 milioni di anni.

Sembra essere ciò che chiamiamo ragione, che include capacità come;

meditare
Trarre deduzioni
Capacità di analizzare

Si distingue per la presenza del pensiero spaziale, dove sorgono immagini visive caratteristiche.

Classificazione dei neuroni

Ad oggi sono state distinte numerose classificazioni di cellule neuronali. Una delle classificazioni più comuni dei neuroni si distingue per il numero di processi e il luogo della loro localizzazione, vale a dire:

Multipolare. Queste cellule sono caratterizzate da un grande accumulo nel sistema nervoso centrale. Presentano un assone e diversi dendriti.
Bipolare. Sono caratterizzati da un assone e un dendrite e si trovano nella retina, nel tessuto olfattivo, nonché nel centro uditivo e vestibolare.

Inoltre, a seconda delle funzioni svolte, i neuroni sono divisi in 3 grandi gruppi:

1. Afferente

Responsabile del processo di trasmissione del segnale dai recettori al sistema nervoso centrale. Differiscono in quanto:

Primario. Quelli primari si trovano nei nuclei spinali, che si legano ai recettori.
Secondario. Si trovano nei tubercoli visivi e svolgono le funzioni di trasmissione dei segnali ai dipartimenti sovrastanti. Questo tipo di cellule non si lega ai recettori, ma riceve segnali dalle cellule dei neurociti.

2. Efferente o motore

Questo tipo costituisce la trasmissione dell'impulso ad altri centri e organi del corpo umano. Ad esempio, i neuroni della zona motoria sono piramidali e trasmettono un segnale ai motoneuroni del midollo spinale. Una caratteristica fondamentale dei motoneuroni efferenti è la presenza di un assone di notevole lunghezza, che ha un'elevata velocità di trasmissione del segnale di eccitazione.

Cellule nervose efferenti di diverse sezioni della corteccia cerebrale collegano queste sezioni tra loro. Queste connessioni neurali nel cervello forniscono quindi relazioni all'interno e tra gli emisferi, che sono responsabili del funzionamento del cervello nel processo di apprendimento, riconoscimento degli oggetti, stanchezza, ecc.

3. Inserimento o associativo

Questo tipo esegue l'interazione tra i neuroni, elabora anche i dati trasmessi dalle cellule sensibili e poi li trasmette ad altre cellule nervose intercalari o motorie. Queste cellule sembrano essere più piccole delle cellule afferenti ed efferenti. Gli assoni sono rappresentati in piccola parte, ma la rete di dendriti è piuttosto estesa.

Gli esperti hanno concluso che le cellule nervose immediate localizzate nel cervello sono i neuroni associativi del cervello, mentre il resto regola l'attività del cervello al di fuori di esso.

Le cellule nervose si riprendono

La scienza moderna presta sufficiente attenzione ai processi di morte e ripristino delle cellule nervose. L'intero corpo umano ha la capacità di riprendersi, ma le cellule nervose del cervello hanno questa opportunità?

Anche nel processo del concepimento, il corpo è sintonizzato sulla morte delle cellule nervose.

Numerosi scienziati affermano che il numero di cellule cancellate è di circa l'1% all'anno. Sulla base di questa affermazione, risulta che il cervello si sarebbe già logorato fino alla perdita della capacità di eseguire cose elementari. Tuttavia, questo processo non avviene e il cervello continua a funzionare fino alla morte.

Ogni tessuto del corpo si ripristina indipendentemente dividendo le cellule "viventi". Tuttavia, dopo una serie di studi sulle cellule nervose, le persone hanno scoperto che la cellula non si divide. Si sostiene che le nuove cellule cerebrali si formino come risultato della neurogenesi, che inizia nel periodo prenatale e continua per tutta la vita.

La neurogenesi è la sintesi di nuovi neuroni da precursori - cellule staminali, che successivamente si differenziano e si formano in neuroni maturi.

Tale processo fu descritto per la prima volta nel 1960, ma a quel tempo non era supportato da nulla.

Ulteriori ricerche hanno confermato che la neurogenesi può verificarsi in specifiche regioni del cervello. Una di queste aree è lo spazio attorno ai ventricoli cerebrali. Il secondo sito comprende l'ippocampo, che si trova direttamente vicino ai ventricoli. L'ippocampo svolge le funzioni della nostra memoria, del pensiero e delle emozioni.

Di conseguenza, la capacità di memorizzare e pensare si forma nel processo della vita sotto l'influenza di vari fattori. Come si può notare da quanto sopra, il nostro cervello, sebbene sia stato identificato solo il 5% delle sue strutture, evidenzia ancora una serie di fatti che confermano la capacità di recupero delle cellule nervose.

Conclusione

Non dimenticare che per il pieno funzionamento delle cellule nervose dovresti sapere come migliorare le connessioni neurali del cervello. Molti esperti sottolineano che la principale garanzia di neuroni sani è una dieta e uno stile di vita sani, e solo allora è possibile utilizzare un ulteriore supporto farmacologico.

Organizza il tuo sonno, rinuncia all'alcol, al fumo e alla fine le tue cellule nervose ti ringrazieranno.

Il cervello umano ha una caratteristica sorprendente: è in grado di produrre nuove cellule. C'è un'opinione secondo cui la fornitura di cellule cerebrali è illimitata, ma questa affermazione è lontana dalla verità. Naturalmente, la loro produzione intensiva cade nei primi periodi di sviluppo dell'organismo, con l'età questo processo rallenta, ma non si ferma. Ma questo, sfortunatamente, compensa solo una parte insignificante delle cellule uccise inconsciamente da una persona a causa di abitudini, a prima vista, innocue.

1. Privazione del sonno

Gli scienziati non sono ancora riusciti a confutare la loro teoria del sonno completo, che insiste su 7-9 ore di sonno. È questa durata del processo notturno che consente al cervello di svolgere pienamente il suo lavoro e di attraversare in modo produttivo tutte le fasi “assonnate”. Altrimenti, come dimostrato da studi condotti sui roditori, muore il 25% delle cellule cerebrali responsabili della risposta fisiologica all'ansia e allo stress. Gli scienziati ritengono che un simile meccanismo di morte cellulare a causa della mancanza di sonno funzioni anche negli esseri umani, ma queste sono ancora solo supposizioni che, a loro avviso, potranno essere testate nel prossimo futuro.

2. Fumare

Malattie cardiache, ictus, bronchite cronica, enfisema, cancro: questo non è un elenco completo delle conseguenze negative causate dalla dipendenza dalla sigaretta. Uno studio del 2002 condotto dall’Istituto francese per la salute e la ricerca medica non ha lasciato dubbi sul fatto che il fumo uccide le cellule cerebrali. E sebbene finora gli esperimenti siano stati condotti sui ratti, gli scienziati sono completamente sicuri che questa cattiva abitudine colpisca allo stesso modo le cellule cerebrali umane. Ciò è stato confermato da uno studio condotto da scienziati indiani, a seguito del quale i ricercatori sono riusciti a trovare nelle sigarette un composto pericoloso per il corpo umano, chiamato nitrosoammina chetone derivato dalla nicotina. L'HNK accelera le reazioni dei globuli bianchi nel cervello, inducendoli ad attaccare le cellule cerebrali sane.

3. Disidratazione

Non è un segreto che il corpo umano contenga molta acqua e il cervello non fa eccezione. Il suo costante rifornimento è necessario sia per il corpo nel suo insieme che per il cervello in particolare. Altrimenti si attivano processi che interrompono il funzionamento di interi sistemi e uccidono le cellule cerebrali. Di norma, ciò accade molto spesso dopo aver bevuto alcol, che sopprime il lavoro dell'ormone vasopressina, responsabile della ritenzione dell'acqua nel corpo. Inoltre, può verificarsi disidratazione a causa dell'esposizione prolungata alle alte temperature (ad esempio, esposizione alla luce solare diretta o in una stanza soffocante). Ma il risultato, come nel caso delle bevande forti, può avere un risultato disastroso: la distruzione delle cellule cerebrali. Ciò comporta malfunzionamenti nel sistema nervoso e influisce sulle capacità intellettuali di una persona.

4. Stress

Lo stress è considerato una reazione abbastanza utile del corpo, che viene attivata a seguito della comparsa di ogni possibile minaccia. I principali difensori sono gli ormoni surrenalici (cortisolo, adrenalina e norepinefrina), che mettono il corpo in piena allerta e ne garantiscono così la sicurezza. Ma una quantità eccessiva di questi ormoni (ad esempio, in una situazione di stress cronico), in particolare il cortisolo, può causare la morte delle cellule cerebrali e lo sviluppo di terribili malattie dovute all'immunità indebolita. La distruzione delle cellule cerebrali può portare allo sviluppo di malattie mentali (schizofrenia) e un sistema immunitario indebolito, di norma, è accompagnato dallo sviluppo di disturbi gravi, i più comuni dei quali sono malattie cardiovascolari, cancro e diabete.

5. Droghe

I farmaci sono sostanze chimiche specifiche che distruggono le cellule cerebrali e interrompono i sistemi di comunicazione in esso contenuti. Come risultato dell'azione delle sostanze narcotiche, vengono attivati i recettori che causano la produzione di segnali anomali che causano manifestazioni allucinogene. Questo processo avviene a causa di un forte aumento del livello di alcuni ormoni, che influenza il corpo in due modi. Da un lato, una grande quantità di dopamina, ad esempio, contribuisce all’effetto euforia, ma dall’altro danneggia i neuroni responsabili della regolazione dell’umore. Quanto più questi neuroni sono danneggiati, tanto più difficile è raggiungere uno stato di "beatitudine". Pertanto, il corpo richiede una dose crescente di sostanze narcotiche, sviluppando allo stesso tempo dipendenza.

tessuto nervoso- il principale elemento strutturale del sistema nervoso. IN composizione del tessuto nervoso comprende cellule nervose altamente specializzate - neuroni, E cellule neurogliali svolgere funzioni di sostegno, secretorie e protettive.

Neuroneè l'unità strutturale e funzionale di base del tessuto nervoso. Queste cellule sono in grado di ricevere, elaborare, codificare, trasmettere e archiviare informazioni, stabilire contatti con altre cellule. Le caratteristiche uniche di un neurone sono la capacità di generare scariche bioelettriche (impulsi) e trasmettere informazioni lungo i processi da una cellula all'altra utilizzando terminazioni specializzate -.

Lo svolgimento delle funzioni di un neurone è facilitato dalla sintesi nel suo assoplasma di sostanze-trasmettitori - neurotrasmettitori: acetilcolina, catecolamine, ecc.

Il numero di neuroni cerebrali si avvicina a 10 11 . Un neurone può avere fino a 10.000 sinapsi. Se questi elementi vengono considerati cellule di immagazzinamento delle informazioni, possiamo concludere che il sistema nervoso può immagazzinare 10 19 unità. informazioni, ad es. capace di contenere quasi tutta la conoscenza accumulata dall’umanità. Pertanto, l'idea che il cervello umano ricordi tutto ciò che accade nel corpo e quando comunica con l'ambiente è abbastanza ragionevole. Tuttavia, il cervello non è in grado di estrarre tutte le informazioni in esso memorizzate.

Alcuni tipi di organizzazione neurale sono caratteristici di varie strutture cerebrali. I neuroni che regolano una singola funzione formano i cosiddetti gruppi, insiemi, colonne, nuclei.

I neuroni differiscono per struttura e funzione.

Per struttura(a seconda del numero di processi che si estendono dal corpo cellulare) distinguere unipolare(con un processo), bipolare (con due processi) e multipolare(con molti processi) neuroni.

Secondo le proprietà funzionali allocare afferente(O centripeto) neuroni che trasportano l'eccitazione dai recettori in, efferente, il motore, neuroni motori(o centrifugo), che trasmette l'eccitazione dal sistema nervoso centrale all'organo innervato, e intercalare, contatto O intermedio neuroni che collegano i neuroni afferenti ed efferenti.

I neuroni afferenti sono unipolari, i loro corpi si trovano nei gangli spinali. Il processo che si estende dal corpo cellulare è diviso a forma di T in due rami, uno dei quali va al sistema nervoso centrale e svolge la funzione di un assone, e l'altro si avvicina ai recettori ed è un lungo dendrite.

La maggior parte dei neuroni efferenti e intercalari sono multipolari (Fig. 1). I neuroni intercalari multipolari si trovano in gran numero nelle corna posteriori del midollo spinale e si trovano anche in tutte le altre parti del sistema nervoso centrale. Possono anche essere bipolari, come i neuroni retinali che hanno un dendrite ramificato corto e un assone lungo. I motoneuroni si trovano principalmente nelle corna anteriori del midollo spinale.

Riso. 1. La struttura della cellula nervosa:

1 - microtubuli; 2 - un lungo processo di una cellula nervosa (assone); 3 - reticolo endoplasmatico; 4 - nucleo; 5 - neuroplasma; 6 - dendriti; 7 - mitocondri; 8 - nucleolo; 9 - guaina mielinica; 10 - intercettazione di Ranvier; 11 - la fine dell'assone

neuroglia

neuroglia, O glia, - un insieme di elementi cellulari del tessuto nervoso, formati da cellule specializzate di varie forme.

Fu scoperta da R. Virchow e da lui chiamata neuroglia, che significa "colla nervosa". Le cellule della neuroglia riempiono lo spazio tra i neuroni, rappresentando il 40% del volume del cervello. Le cellule gliali sono 3-4 volte più piccole delle cellule nervose; il loro numero nel sistema nervoso centrale dei mammiferi raggiunge i 140 miliardi, con l'età il numero di neuroni nel cervello umano diminuisce e aumenta il numero di cellule gliali.

È stato stabilito che la neuroglia è correlata al metabolismo nel tessuto nervoso. Alcune cellule neurogliali secernono sostanze che influenzano lo stato di eccitabilità dei neuroni. Si nota che la secrezione di queste cellule cambia in vari stati mentali. I processi di tracce a lungo termine nel sistema nervoso centrale sono associati allo stato funzionale della neuroglia.

Tipi di cellule gliali

In base alla natura della struttura delle cellule gliali e alla loro posizione nel sistema nervoso centrale, si distinguono:

astrociti (astroglia);
oligodendrociti (oligodendroglia);
cellule microgliali (microglia);
Cellule di Schwann.

Le cellule gliali svolgono funzioni di supporto e protezione per i neuroni. Sono inclusi nella struttura. Astrociti sono le cellule gliali più numerose, riempiono gli spazi tra i neuroni e li ricoprono. Impediscono la diffusione dei neurotrasmettitori che diffondono dalla fessura sinaptica nel sistema nervoso centrale. Gli astrociti hanno recettori per i neurotrasmettitori, la cui attivazione può causare fluttuazioni nella differenza di potenziale della membrana e cambiamenti nel metabolismo degli astrociti.

Gli astrociti circondano strettamente i capillari dei vasi sanguigni del cervello, situati tra loro e i neuroni. Su questa base, si suggerisce che gli astrociti svolgano un ruolo importante nel metabolismo dei neuroni, regolando la permeabilità capillare per alcune sostanze.

Una delle funzioni importanti degli astrociti è la loro capacità di assorbire gli ioni K+ in eccesso, che possono accumularsi nello spazio intercellulare durante l'elevata attività neuronale. Nelle aree di stretta aderenza degli astrociti si formano canali di giunzione attraverso i quali gli astrociti possono scambiare vari piccoli ioni e, in particolare, ioni K+. Ciò aumenta la loro capacità di assorbire ioni K+. Accumulo incontrollato di ioni K+ nello spazio interneuronale porterebbe ad un aumento dell’eccitabilità dei neuroni. Pertanto, gli astrociti, assorbendo un eccesso di ioni K+ dal liquido interstiziale, impediscono un aumento dell'eccitabilità dei neuroni e la formazione di focolai di maggiore attività neuronale. La comparsa di tali focolai nel cervello umano può essere accompagnata dal fatto che i loro neuroni generano una serie di impulsi nervosi, chiamati scariche convulsive.

Gli astrociti sono coinvolti nella rimozione e distruzione dei neurotrasmettitori che entrano negli spazi extrasinaptici. Pertanto, impediscono l’accumulo di neurotrasmettitori negli spazi interneuronali, che potrebbe portare a disfunzioni cerebrali.

Neuroni e astrociti sono separati da spazi intercellulari di 15-20 µm, chiamati spazio interstiziale. Gli spazi interstiziali occupano fino al 12-14% del volume del cervello. Una proprietà importante degli astrociti è la loro capacità di assorbire CO2 dal fluido extracellulare di questi spazi e quindi di mantenere un'atmosfera stabile pH cerebrale.

Gli astrociti sono coinvolti nella formazione delle interfacce tra il tessuto nervoso e i vasi cerebrali, il tessuto nervoso e le membrane cerebrali nel processo di crescita e sviluppo del tessuto nervoso.

Oligodendrociti caratterizzato dalla presenza di un piccolo numero di processi brevi. Una delle loro funzioni principali è formazione della guaina mielinica delle fibre nervose all'interno del sistema nervoso centrale. Queste cellule si trovano anche in prossimità dei corpi dei neuroni, ma il significato funzionale di questo fatto è sconosciuto.

cellule microgliali costituiscono il 5-20% del numero totale di cellule gliali e sono sparse in tutto il sistema nervoso centrale. È stato stabilito che gli antigeni della loro superficie sono identici agli antigeni dei monociti del sangue. Ciò indica la loro origine dal mesoderma, la penetrazione nel tessuto nervoso durante lo sviluppo embrionale e la successiva trasformazione in cellule microgliali morfologicamente riconoscibili. A questo proposito, è generalmente accettato che la funzione più importante delle microglia sia quella di proteggere il cervello. È stato dimostrato che quando il tessuto nervoso è danneggiato, il numero di cellule fagocitiche aumenta a causa dei macrofagi del sangue e dell'attivazione delle proprietà fagocitiche della microglia. Rimuovono i neuroni morti, le cellule gliali e i loro elementi strutturali, fagocitano le particelle estranee.

Cellule di Schwann formano la guaina mielinica delle fibre nervose periferiche al di fuori del sistema nervoso centrale. La membrana di questa cellula si avvolge ripetutamente e lo spessore della guaina mielinica risultante può superare il diametro della fibra nervosa. La lunghezza delle sezioni mielinizzate della fibra nervosa è 1-3 mm. Negli intervalli tra loro (intercettazioni di Ranvier), la fibra nervosa rimane ricoperta solo da una membrana superficiale dotata di eccitabilità.

Una delle proprietà più importanti della mielina è la sua elevata resistenza alla corrente elettrica. Ciò è dovuto all'alto contenuto di sfingomielina e di altri fosfolipidi nella mielina, che le conferiscono proprietà di isolamento della corrente. Nelle aree della fibra nervosa ricoperte di mielina, il processo di generazione degli impulsi nervosi è impossibile. Gli impulsi nervosi vengono generati solo sulla membrana di intercettazione Ranvier, che fornisce una maggiore velocità di conduzione degli impulsi nervosi nelle fibre nervose mielinizzate rispetto a quelle non mielinizzate.

È noto che la struttura della mielina può essere facilmente disturbata in caso di danni infettivi, ischemici, traumatici e tossici al sistema nervoso. Allo stesso tempo si sviluppa il processo di demielinizzazione delle fibre nervose. Soprattutto spesso la demielinizzazione si sviluppa nella sclerosi multipla. Come risultato della demielinizzazione, la velocità di conduzione degli impulsi nervosi lungo le fibre nervose diminuisce, la velocità di consegna delle informazioni al cervello dai recettori e dai neuroni agli organi esecutivi diminuisce. Ciò può portare a ridotta sensibilità sensoriale, disturbi del movimento, regolazione degli organi interni e altre gravi conseguenze.

Struttura e funzioni dei neuroni

Neurone(cellula nervosa) è un'unità strutturale e funzionale.

La struttura anatomica e le proprietà del neurone ne garantiscono l'attuazione funzioni principali: implementazione del metabolismo, ottenimento di energia, percezione di vari segnali e loro elaborazione, formazione o partecipazione a risposte, generazione e conduzione di impulsi nervosi, combinando i neuroni in circuiti neurali che forniscono sia le reazioni riflesse più semplici che le funzioni integrative più elevate del cervello.

I neuroni sono costituiti da un corpo di cellule nervose e processi: un assone e dendriti.

Riso. 2. Struttura di un neurone

corpo della cellula nervosa

Corpo (pericarione, soma) Il neurone e i suoi processi sono ricoperti interamente da una membrana neuronale. La membrana del corpo cellulare differisce dalla membrana dell'assone e dei dendriti per il contenuto di vari recettori, per la presenza su di essa.

Nel corpo di un neurone c'è un neuroplasma e un nucleo delimitato da esso da membrane, un reticolo endoplasmatico ruvido e liscio, l'apparato di Golgi e i mitocondri. I cromosomi del nucleo dei neuroni contengono un insieme di geni che codificano per la sintesi delle proteine necessarie per la formazione della struttura e l'attuazione delle funzioni del corpo del neurone, dei suoi processi e delle sinapsi. Queste sono proteine che svolgono le funzioni di enzimi, trasportatori, canali ionici, recettori, ecc. Alcune proteine svolgono funzioni nel neuroplasma, mentre altre sono incorporate nelle membrane degli organelli, nel soma e nei processi neuronali. Alcuni di essi, ad esempio gli enzimi necessari per la sintesi dei neurotrasmettitori, vengono consegnati al terminale assonale mediante trasporto assonale. Nel corpo cellulare vengono sintetizzati i peptidi necessari per l'attività vitale degli assoni e dei dendriti (ad esempio i fattori di crescita). Pertanto, quando il corpo di un neurone viene danneggiato, i suoi processi degenerano e collassano. Se il corpo del neurone viene preservato e il processo è danneggiato, si verifica il suo lento recupero (rigenerazione) e il ripristino dell'innervazione dei muscoli o degli organi denervati.

Il sito della sintesi proteica nei corpi dei neuroni è il reticolo endoplasmatico ruvido (granuli tigroidi o corpi di Nissl) o ribosomi liberi. Il loro contenuto nei neuroni è maggiore che nelle cellule gliali o in altre cellule del corpo. Nel reticolo endoplasmatico liscio e nell'apparato del Golgi, le proteine acquisiscono la loro caratteristica conformazione spaziale, vengono smistate e inviate a flussi di trasporto alle strutture del corpo cellulare, dendriti o assoni.

In numerosi mitocondri dei neuroni, a seguito di processi di fosforilazione ossidativa, si forma ATP, la cui energia viene utilizzata per mantenere l'attività vitale del neurone, il funzionamento delle pompe ioniche e per mantenere l'asimmetria delle concentrazioni di ioni su entrambi i lati della membrana. Di conseguenza, il neurone è costantemente pronto non solo a percepire vari segnali, ma anche a rispondere ad essi: la generazione di impulsi nervosi e il loro utilizzo per controllare le funzioni di altre cellule.

Nei meccanismi di percezione di vari segnali da parte dei neuroni prendono parte i recettori molecolari della membrana del corpo cellulare, i recettori sensoriali formati dai dendriti e le cellule sensibili di origine epiteliale. I segnali provenienti da altre cellule nervose possono raggiungere il neurone attraverso numerose sinapsi formate sui dendriti o sul gel del neurone.

Dendriti di una cellula nervosa

Dendriti i neuroni formano un albero dendritico, la natura della ramificazione e la cui dimensione dipendono dal numero di contatti sinaptici con altri neuroni (Fig. 3). Sui dendriti di un neurone ci sono migliaia di sinapsi formate dagli assoni o dai dendriti di altri neuroni.

Riso. 3. Contatti sinaptici dell'interneurone. Le frecce a sinistra mostrano il flusso dei segnali afferenti ai dendriti e al corpo dell'interneurone, a destra la direzione di propagazione dei segnali efferenti dell'interneurone ad altri neuroni

Le sinapsi possono essere eterogenee sia nella funzione (inibitoria, eccitatoria) che nel tipo di neurotrasmettitore utilizzato. La membrana dendritica coinvolta nella formazione delle sinapsi è la loro membrana postsinaptica, che contiene recettori (canali ionici dipendenti dal ligando) per il neurotrasmettitore utilizzato in questa sinapsi.

Le sinapsi eccitatorie (glutamatergiche) si trovano principalmente sulla superficie dei dendriti, dove sono presenti rilievi, o escrescenze (1-2 micron), chiamati spine. Nella membrana delle spine ci sono canali la cui permeabilità dipende dalla differenza di potenziale transmembrana. Nel citoplasma dei dendriti nella regione delle spine sono stati trovati messaggeri secondari di trasduzione del segnale intracellulare, nonché ribosomi, sui quali viene sintetizzata la proteina in risposta ai segnali sinaptici. Il ruolo esatto delle spine rimane sconosciuto, ma è chiaro che aumentano la superficie dell'albero dendritico per la formazione delle sinapsi. Le spine sono anche strutture neuronali per ricevere segnali di input e elaborarli. I dendriti e le spine assicurano la trasmissione delle informazioni dalla periferia al corpo del neurone. La membrana dendritica è polarizzata durante la falciatura a causa della distribuzione asimmetrica degli ioni minerali, del funzionamento delle pompe ioniche e della presenza di canali ionici al suo interno. Queste proprietà sono alla base del trasferimento di informazioni attraverso la membrana sotto forma di correnti circolari locali (elettrotonicamente) che si verificano tra le membrane postsinaptiche e le aree della membrana dendritica ad esse adiacenti.

Le correnti locali, quando si propagano lungo la membrana dei dendriti, si attenuano, ma risultano di entità sufficiente per trasmettere alla membrana del corpo del neurone i segnali che sono arrivati attraverso gli ingressi sinaptici ai dendriti. Nella membrana dendritica non sono stati ancora trovati canali del sodio e del potassio voltaggio-dipendenti. Non ha eccitabilità e la capacità di generare potenziali d'azione. Tuttavia, è noto che il potenziale d'azione derivante dalla membrana della collinetta dell'assone può propagarsi lungo di essa. Il meccanismo di questo fenomeno è sconosciuto.

Si presume che i dendriti e le spine facciano parte delle strutture neurali coinvolte nei meccanismi di memoria. Il numero di spine è particolarmente elevato nei dendriti dei neuroni della corteccia cerebellare, dei gangli della base e della corteccia cerebrale. L'area dell'albero dendritico e il numero delle sinapsi sono ridotti in alcune aree della corteccia cerebrale degli anziani.

assone del neurone

assone - ramo di una cellula nervosa che non si trova in altre cellule. A differenza dei dendriti, il cui numero è diverso per un neurone, l'assone di tutti i neuroni è lo stesso. La sua lunghezza può raggiungere fino a 1,5 M. Nel punto di uscita dell'assone dal corpo del neurone, c'è un ispessimento: il tumulo dell'assone, coperto da una membrana plasmatica, che presto viene ricoperta di mielina. L'area della collinetta dell'assone che non è coperta dalla mielina è chiamata segmento iniziale. Gli assoni dei neuroni, fino ai loro rami terminali, sono ricoperti da una guaina mielinica, interrotta da intercettazioni di Ranvier - aree microscopiche non mielinizzate (circa 1 micron).

Per tutta la lunghezza dell'assone (fibra mielinizzata e non mielinizzata) è ricoperto da una membrana fosfolipidica a doppio strato con molecole proteiche incorporate in essa, che svolgono le funzioni di trasporto ionico, canali ionici voltaggio-dipendenti, ecc. Le proteine sono distribuite uniformemente nella membrana della fibra nervosa non mielinizzata e si trovano nella membrana della fibra nervosa mielinizzata prevalentemente nelle intercetta di Ranvier. Poiché nell'assoplasma non sono presenti reticolo ruvido e ribosomi, è ovvio che queste proteine vengono sintetizzate nel corpo del neurone e consegnate alla membrana dell'assone tramite il trasporto assonale.

Proprietà della membrana che ricopre il corpo e l'assone di un neurone, sono diversi. Questa differenza riguarda principalmente la permeabilità della membrana agli ioni minerali ed è dovuta al contenuto di vario tipo. Se nella membrana del corpo e nei dendriti del neurone prevale il contenuto dei canali ionici dipendenti dal ligando (comprese le membrane postsinaptiche), allora nella membrana dell'assone, specialmente nell'area dei nodi di Ranvier, c'è un'alta densità di tensione canali del sodio e del potassio dipendenti.

La membrana del segmento iniziale dell'assone ha il valore di polarizzazione più basso (circa 30 mV). Nelle zone dell'assone più distanti dal corpo cellulare il valore del potenziale transmembrana è di circa 70 mV. Il basso valore di polarizzazione della membrana del segmento iniziale dell'assone determina che in quest'area la membrana del neurone presenta la maggiore eccitabilità. È qui che i potenziali postsinaptici che sono sorti sulla membrana dei dendriti e sul corpo cellulare a seguito della trasformazione dei segnali di informazione ricevuti dal neurone nelle sinapsi si propagano lungo la membrana del corpo del neurone con l'aiuto di segnali locali correnti elettriche circolari. Se queste correnti provocano la depolarizzazione della membrana della collinetta assonica a un livello critico (E k), allora il neurone risponderà ai segnali provenienti da altre cellule nervose che arrivano ad esso generando il proprio potenziale d'azione (impulso nervoso). L'impulso nervoso risultante viene poi trasportato lungo l'assone verso altre cellule nervose, muscolari o ghiandolari.

Sulla membrana del segmento iniziale dell'assone sono presenti spine su cui si formano le sinapsi inibitorie GABAergiche. L'arrivo di segnali in questo senso da altri neuroni può impedire la generazione di un impulso nervoso.

Classificazione e tipi di neuroni

La classificazione dei neuroni viene effettuata sia in base alle caratteristiche morfologiche che funzionali.

Per il numero di processi si distinguono i neuroni multipolari, bipolari e pseudo-unipolari.

In base alla natura delle connessioni con altre cellule e alla funzione svolta, si distinguono toccare, collegare E il motore neuroni. Tocco i neuroni sono anche chiamati neuroni afferenti e i loro processi sono centripeti. Vengono chiamati i neuroni che svolgono la funzione di trasmettere segnali tra le cellule nervose intercalare, O associativo. I neuroni i cui assoni formano sinapsi sulle cellule effettrici (muscolari, ghiandolari) vengono chiamati neuroni il motore, O efferente, i loro assoni sono detti centrifughi.

Neuroni afferenti (sensoriali). percepiscono le informazioni con i recettori sensoriali, le convertono in impulsi nervosi e le conducono al cervello e al midollo spinale. I corpi dei neuroni sensoriali si trovano nella spinale e nel cranio. Questi sono neuroni pseudounipolari, il cui assone e dendrite partono insieme dal corpo del neurone e poi si separano. Il dendrite segue la periferia degli organi e dei tessuti come parte dei nervi sensoriali o misti, e l'assone come parte delle radici posteriori entra nelle corna dorsali del midollo spinale o come parte dei nervi cranici nel cervello.

Inserimento, O associativi, neuroni eseguire le funzioni di elaborazione delle informazioni in arrivo e, in particolare, garantire la chiusura degli archi riflessi. I corpi di questi neuroni si trovano nella materia grigia del cervello e del midollo spinale.

Neuroni efferenti svolgono anche la funzione di elaborare le informazioni ricevute e di trasmettere gli impulsi nervosi efferenti dal cervello e dal midollo spinale alle cellule degli organi esecutivi (effettori).

Attività integrativa di un neurone

Ogni neurone riceve un'enorme quantità di segnali attraverso numerose sinapsi situate sui suoi dendriti e sul corpo, nonché attraverso i recettori molecolari nelle membrane plasmatiche, nel citoplasma e nel nucleo. Nella segnalazione vengono utilizzati molti tipi diversi di neurotrasmettitori, neuromodulatori e altre molecole di segnalazione. Ovviamente, per poter formare una risposta alla ricezione simultanea di più segnali, il neurone deve essere in grado di integrarli.

Nel concetto è incluso l'insieme di processi che garantiscono l'elaborazione dei segnali in arrivo e la formazione di una risposta neuronale ad essi attività integrativa del neurone.

La percezione e l'elaborazione dei segnali che arrivano al neurone vengono effettuate con la partecipazione dei dendriti, del corpo cellulare e della collinetta assonale del neurone (Fig. 4).

Riso. 4. Integrazione dei segnali da parte di un neurone.

Una delle opzioni per la loro elaborazione e integrazione (somma) è la trasformazione in sinapsi e la somma dei potenziali postsinaptici sulla membrana del corpo e dei processi del neurone. I segnali percepiti vengono convertiti nelle sinapsi in fluttuazioni della differenza di potenziale della membrana postsinaptica (potenziali postsinaptici). A seconda del tipo di sinapsi, il segnale ricevuto può essere convertito in una piccola variazione (0,5-1,0 mV) depolarizzante nella differenza di potenziale (EPSP - le sinapsi sono mostrate nel diagramma come cerchi luminosi) o iperpolarizzante (TPSP - le sinapsi sono mostrate nel diagramma diagramma come cerchi neri). Molti segnali possono arrivare contemporaneamente a diversi punti del neurone, alcuni dei quali vengono trasformati in EPSP, altri in IPSP.

Queste oscillazioni della differenza di potenziale si propagano con l'aiuto di correnti circolari locali lungo la membrana del neurone in direzione della collinetta dell'assone sotto forma di onde di depolarizzazione (nel diagramma bianco) e iperpolarizzazione (nel diagramma nero), sovrapponendosi l'una all'altra (nel diagramma, aree grigie). Con questa sovrapposizione dell'ampiezza delle onde di una direzione, vengono riassunte e quelle opposte vengono ridotte (appianate). Questa somma algebrica della differenza di potenziale attraverso la membrana viene chiamata sommatoria spaziale(Fig. 4 e 5). Il risultato di questa somma può essere la depolarizzazione della membrana della collinetta assonica e la generazione di un impulso nervoso (casi 1 e 2 in Fig. 4), oppure la sua iperpolarizzazione e la prevenzione del verificarsi di un impulso nervoso (casi 3 e 4 in Fig. 4).

Per spostare la differenza di potenziale della membrana della collinetta assonica (circa 30 mV) in Ek, deve essere depolarizzata di 10-20 mV. Ciò porterà all'apertura dei canali del sodio voltaggio-dipendenti presenti in esso e alla generazione di un impulso nervoso. Poiché la depolarizzazione della membrana può raggiungere fino a 1 mV alla ricezione di un AP e la sua trasformazione in EPSP, e tutta la propagazione al collicolo assone è attenuata, la generazione di un impulso nervoso richiede l'invio simultaneo di 40-80 impulsi nervosi da altri neuroni al neurone attraverso le sinapsi eccitatorie e sommando la stessa quantità di EPSP.

Riso. 5. Somma spaziale e temporale dell'EPSP da parte di un neurone; a - EPSP ad un singolo stimolo; e - EPSP a stimolazione multipla da diverse afferenze; c - EPSP per stimolazione frequente attraverso una singola fibra nervosa

Se in questo momento un neurone riceve un certo numero di impulsi nervosi attraverso le sinapsi inibitorie, sarà possibile la sua attivazione e generazione di un impulso nervoso di risposta con un simultaneo aumento del flusso di segnali attraverso le sinapsi eccitatorie. In condizioni in cui i segnali che arrivano attraverso le sinapsi inibitorie causano un'iperpolarizzazione della membrana neuronale, uguale o maggiore della depolarizzazione causata dai segnali che arrivano attraverso le sinapsi eccitatorie, la depolarizzazione della membrana del collicolo dell'assone sarà impossibile, il neurone non genererà impulsi nervosi e diventerà inattivo .

Anche il neurone funziona sommatoria temporale I segnali EPSP e IPTS arrivano quasi contemporaneamente (vedi Fig. 5). I cambiamenti nella differenza di potenziale da essi causati nelle regioni quasi sinaptiche possono anche essere riassunti algebricamente, con la cosiddetta somma temporale.

Pertanto, ogni impulso nervoso generato da un neurone, così come il periodo di silenzio di un neurone, contiene informazioni ricevute da molte altre cellule nervose. Di solito, maggiore è la frequenza dei segnali che arrivano al neurone da altre cellule, più frequentemente si generano impulsi nervosi di risposta che vengono inviati lungo l'assone ad altre cellule nervose o effettrici.

A causa del fatto che ci sono canali del sodio (anche se in un piccolo numero) nella membrana del corpo del neurone e persino nei suoi dendriti, il potenziale d'azione derivante dalla membrana della collinetta dell'assone può diffondersi al corpo e ad alcune parti del i dendriti del neurone. Il significato di questo fenomeno non è sufficientemente chiaro, ma si presume che il potenziale d'azione di propagazione appiani momentaneamente tutte le correnti locali presenti sulla membrana, ripristini i potenziali e contribuisca a una percezione più efficiente delle nuove informazioni da parte del neurone.

I recettori molecolari prendono parte alla trasformazione e all'integrazione dei segnali che arrivano al neurone. Allo stesso tempo, la loro stimolazione da parte di molecole segnale può portare a cambiamenti nello stato dei canali ionici attivati (da proteine G, secondi mediatori), alla trasformazione dei segnali percepiti in fluttuazioni della differenza di potenziale della membrana neuronale, alla somma e alla formazione di una risposta neuronale sotto forma di generazione di un impulso nervoso o della sua inibizione.

La trasformazione dei segnali da parte dei recettori molecolari metabotropici del neurone è accompagnata dalla sua risposta sotto forma di una cascata di trasformazioni intracellulari. La risposta del neurone in questo caso può essere un'accelerazione del metabolismo generale, un aumento della formazione di ATP, senza il quale è impossibile aumentare la sua attività funzionale. Utilizzando questi meccanismi, il neurone integra i segnali ricevuti per migliorare l'efficienza della propria attività.

Le trasformazioni intracellulari in un neurone, avviate dai segnali ricevuti, spesso portano ad un aumento della sintesi di molecole proteiche che svolgono le funzioni di recettori, canali ionici e trasportatori nel neurone. Aumentando il loro numero, il neurone si adatta alla natura dei segnali in arrivo, aumentando la sensibilità a quelli più significativi e indebolendosi a quelli meno significativi.

La ricezione da parte di un neurone di più segnali può essere accompagnata dall'espressione o dalla repressione di alcuni geni, ad esempio quelli che controllano la sintesi di neuromodulatori di natura peptidica. Poiché vengono consegnati ai terminali assonici del neurone e utilizzati in essi per potenziare o indebolire l'azione dei suoi neurotrasmettitori su altri neuroni, il neurone, in risposta ai segnali che riceve, può, a seconda delle informazioni ricevute, avere un effetto più forte o effetto più debole su altre cellule nervose da esso controllate. Considerando che l'azione modulatrice dei neuropeptidi può durare a lungo, anche l'influenza di un neurone su altre cellule nervose può durare a lungo.

Pertanto, grazie alla capacità di integrare vari segnali, il neurone può rispondere ad essi in modo sottile con un'ampia gamma di risposte che gli permettono di adattarsi efficacemente alla natura dei segnali in arrivo e di utilizzarli per regolare le funzioni di altre cellule.

circuiti neurali

I neuroni del sistema nervoso centrale interagiscono tra loro, formando varie sinapsi nel punto di contatto. Le schiume neurali risultanti aumentano notevolmente la funzionalità del sistema nervoso. I circuiti neurali più comuni includono: circuiti neurali locali, gerarchici, convergenti e divergenti con un input (Fig. 6).

Circuiti neurali locali formato da due o più neuroni. In questo caso, uno dei neuroni (1) darà il suo collaterale assonale al neurone (2), formando una sinapsi assosomatica sul suo corpo, e il secondo formerà una sinapsi assonomica sul corpo del primo neurone. Quelli locali possono fungere da trappole in cui gli impulsi nervosi possono circolare a lungo in un cerchio formato da diversi neuroni.

La possibilità di circolazione a lungo termine di un'onda di eccitazione (impulso nervoso), che una volta si verificava a causa della trasmissione ma con struttura ad anello, è stata dimostrata sperimentalmente dal professor I.A. Vetokhin negli esperimenti sull'anello nervoso delle meduse.

La circolazione circolare degli impulsi nervosi lungo i circuiti neurali locali svolge la funzione di trasformazione del ritmo di eccitazione, offre la possibilità di un'eccitazione prolungata dopo la cessazione dei segnali che arrivano loro e partecipa ai meccanismi di memorizzazione delle informazioni in arrivo.

I circuiti locali possono anche svolgere una funzione di frenatura. Un esempio di ciò è l'inibizione ricorrente, che si realizza nel più semplice circuito neurale locale del midollo spinale, formato dall'a-motoneurone e dalla cellula di Renshaw.

Riso. 6. I circuiti neurali più semplici del SNC. Descrizione nel testo

In questo caso, l'eccitazione che si è verificata nel motoneurone si diffonde lungo il ramo dell'assone, attiva la cellula di Renshaw, che inibisce l'a-motoneurone.

catene convergenti sono formati da più neuroni, su uno dei quali (solitamente efferente) convergono o convergono gli assoni di numerose altre cellule. Tali circuiti sono ampiamente distribuiti nel sistema nervoso centrale. Ad esempio, gli assoni di molti neuroni nei campi sensoriali della corteccia convergono sui neuroni piramidali della corteccia motoria primaria. Gli assoni di migliaia di neuroni sensoriali e intercalari di vari livelli del sistema nervoso centrale convergono sui motoneuroni delle corna ventrali del midollo spinale. I circuiti convergenti svolgono un ruolo importante nell'integrazione dei segnali da parte dei neuroni efferenti e nel coordinamento dei processi fisiologici.

Catene divergenti con un ingresso sono formati da un neurone con un assone ramificato, ciascuno dei cui rami forma una sinapsi con un'altra cellula nervosa. Questi circuiti svolgono la funzione di trasmettere simultaneamente segnali da un neurone a molti altri neuroni. Ciò è ottenuto grazie alla forte ramificazione (formazione di diverse migliaia di rami) dell'assone. Tali neuroni si trovano spesso nei nuclei della formazione reticolare del tronco cerebrale. Forniscono un rapido aumento dell'eccitabilità di numerose parti del cervello e la mobilitazione delle sue riserve funzionali.

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