tra le cellule nervose del cervello. Modi per creare connessioni neurali e allenare il cervello umano: come pensi, così sarai

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✪ Sinapsi chimiche interneuronali

✪ Neuroni

✪ Cervello misterioso. Seconda parte. La realtà è in balia dei neuroni.

✪ In che modo lo sport stimola la crescita dei neuroni nel cervello?

✪ Struttura di un neurone

Sottotitoli

Ora sappiamo come viene trasmesso un impulso nervoso. Lasciamo che tutto inizi con l'eccitazione dei dendriti, per esempio, questa escrescenza del corpo di un neurone. Eccitare significa aprire i canali ionici della membrana. Attraverso i canali, gli ioni entrano nella cellula o escono dalla cellula. Ciò può portare all'inibizione, ma nel nostro caso gli ioni agiscono elettrotonicamente. Cambiano il potenziale elettrico sulla membrana e questo cambiamento nella regione della collinetta dell'assone potrebbe essere sufficiente per aprire i canali ionici del sodio. Gli ioni sodio entrano nella cellula, la carica diventa positiva. Questo apre i canali del potassio, ma questa carica positiva attiva la successiva pompa del sodio. Gli ioni sodio rientrano nella cellula, quindi il segnale viene trasmesso ulteriormente. La domanda è: cosa succede alla giunzione dei neuroni? Eravamo d'accordo che tutto ebbe inizio con l'eccitazione dei dendriti. Di norma, la fonte dell'eccitazione è un altro neurone. Questo assone trasmetterà anche l'eccitazione a qualche altra cellula. Potrebbe essere una cellula muscolare o un'altra cellula nervosa. Come? Ecco il terminale dell'assone. E qui potrebbe esserci un dendrite di un altro neurone. Questo è un altro neurone con il proprio assone. Il suo dendrite è eccitato. Come avviene questo? Come passa l'impulso dall'assone di un neurone al dendrite di un altro? La trasmissione da assone ad assone, da dendrite a dendrite o da assone a corpo cellulare è possibile, ma molto spesso l'impulso viene trasmesso dall'assone ai dendriti del neurone. Diamo uno sguardo più da vicino. A noi interessa cosa succede in quella parte dell'immagine, che cercherò in un riquadro. Il terminale dell'assone e il dendrite del neurone successivo cadono nella cornice. Quindi ecco il terminale dell'assone. Sembra qualcosa di simile sotto ingrandimento. Questo è il terminale dell'assone. Ecco il suo contenuto interno e accanto ad esso c'è il dendrite di un neurone vicino. Ecco come appare il dendrite di un neurone vicino sotto ingrandimento. Ecco cosa c'è dentro il primo neurone. Il potenziale d'azione si muove attraverso la membrana. Infine, in qualche punto della membrana terminale dell’assone, il potenziale intracellulare diventa sufficientemente positivo da aprire il canale del sodio. Prima dell'arrivo del potenziale d'azione, è chiuso. Ecco il canale. Lascia entrare gli ioni sodio nella cellula. Questo è dove tutto comincia. Gli ioni di potassio lasciano la cellula, ma finché rimane la carica positiva, possono aprire altri canali, non solo quelli del sodio. All'estremità dell'assone sono presenti canali del calcio. Dipingerò di rosa. Ecco il canale del calcio. Di solito è chiuso e non consente il passaggio degli ioni calcio bivalenti. Questo è un canale voltaggio-dipendente. Come i canali del sodio, si aprono quando il potenziale intracellulare diventa sufficientemente positivo da far entrare gli ioni calcio nella cellula. Gli ioni calcio bivalenti entrano nella cellula. E questo momento è fantastico. Questi sono cationi. All'interno della cellula è presente una carica positiva dovuta agli ioni sodio. Come arriva il calcio? La concentrazione di calcio viene creata utilizzando una pompa ionica. Ho già parlato della pompa sodio-potassio, esiste una pompa simile per gli ioni calcio. Queste sono molecole proteiche incorporate nella membrana. La membrana è fosfolipidica. È costituito da due strati di fosfolipidi. Come questo. È più simile a una vera membrana cellulare. Anche qui la membrana è a due strati. Questo è ovvio, ma lo chiarirò per ogni evenienza. Anche qui esistono pompe del calcio che funzionano in modo simile alle pompe sodio-potassio. La pompa riceve una molecola di ATP e uno ione calcio, separa il gruppo fosfato dall'ATP e ne modifica la conformazione, spingendo fuori il calcio. La pompa è progettata in modo tale da pompare il calcio fuori dalla cellula. Consuma l'energia dell'ATP e fornisce un'alta concentrazione di ioni calcio all'esterno della cellula. A riposo, la concentrazione di calcio all'esterno è molto più elevata. Quando viene ricevuto un potenziale d'azione, i canali del calcio si aprono e gli ioni calcio dall'esterno entrano nel terminale dell'assone. Lì, gli ioni calcio si legano alle proteine. E ora vediamo cosa sta realmente accadendo in questo luogo. Ho già menzionato la parola "sinapsi". Il punto di contatto tra l'assone e il dendrite è la sinapsi. E c'è una sinapsi. Può essere considerato un luogo in cui i neuroni si connettono tra loro. Questo neurone è chiamato presinaptico. Lo scriverò. È necessario conoscere i termini. presinaptico. E questo è postsinaptico. Postsinaptico. E lo spazio tra questi assoni e dendrite è chiamato fessura sinaptica. fessura sinaptica. È un divario molto, molto ristretto. Ora stiamo parlando di sinapsi chimiche. Di solito, quando si parla di sinapsi, si intendono quelle chimiche. Ci sono anche quelli elettrici, ma non ne parleremo ancora. Consideriamo una sinapsi chimica convenzionale. In una sinapsi chimica, questa distanza è di soli 20 nanometri. La cella, in media, ha una larghezza compresa tra 10 e 100 micron. Un micron è 10 alla meno sesta potenza dei metri. È 20 volte 10 alla meno nona potenza. Questo è un divario molto stretto, se confrontiamo la sua dimensione con la dimensione della cella. Ci sono vescicole all'interno del terminale assonico del neurone presinaptico. Queste vescicole sono collegate alla membrana cellulare dall'interno. Ecco le bollicine. Hanno una propria membrana a doppio strato lipidico. Le bolle sono contenitori. Ce ne sono molti in questa parte della cella. Contengono molecole chiamate neurotrasmettitori. Li mostrerò in verde. Neurotrasmettitori all'interno delle vescicole. Penso che questa parola ti sia familiare. Molti farmaci per la depressione e altri problemi di salute mentale agiscono specificamente sui neurotrasmettitori. Neurotrasmettitori Neurotrasmettitori all'interno delle vescicole. Quando i canali del calcio voltaggio-dipendenti si aprono, gli ioni calcio entrano nella cellula e si legano alle proteine ​​che trattengono le vescicole. Le vescicole sono trattenute sulla membrana presinaptica, cioè su questa parte della membrana. Vengono trattenuti dalle proteine ​​del gruppo SNARE, responsabili della fusione delle membrane. Ecco cosa sono queste proteine. Gli ioni calcio si legano a queste proteine ​​e cambiano la loro conformazione in modo che attirino le vescicole così vicino alla membrana cellulare che le membrane delle vescicole si fondono con essa. Diamo un'occhiata a questo processo in modo più dettagliato. Dopo che il calcio si lega alle proteine ​​della famiglia SNARE sulla membrana cellulare, queste avvicinano le vescicole alla membrana presinaptica. Ecco la bolla. Ecco come funziona la membrana presinaptica. Sono collegati tra loro da proteine ​​della famiglia SNARE, che hanno attratto la bolla sulla membrana e si trovano qui. Il risultato è stata la fusione della membrana. Ciò porta al fatto che i neurotrasmettitori delle vescicole entrano nella fessura sinaptica. Questo è il modo in cui i neurotrasmettitori vengono rilasciati nella fessura sinaptica. Questo processo è chiamato esocitosi. I neurotrasmettitori lasciano il citoplasma del neurone presinaptico. Probabilmente hai sentito i loro nomi: serotonina, dopamina, adrenalina, che è sia un ormone che un neurotrasmettitore. La norepinefrina è sia un ormone che un neurotrasmettitore. Probabilmente ti sono tutti familiari. Entrano nella fessura sinaptica e si legano alle strutture superficiali della membrana del neurone postsinaptico. neurone postsinaptico. Diciamo che si legano qui, qui e qui a proteine ​​specifiche sulla superficie della membrana, attivando così i canali ionici. L'eccitazione avviene in questo dendrite. Diciamo che il legame dei neurotrasmettitori alla membrana porta all'apertura dei canali del sodio. I canali del sodio della membrana si aprono. Dipendono dal trasmettitore. A causa dell'apertura dei canali del sodio, gli ioni sodio entrano nella cellula e tutto si ripete. Nella cellula appare un eccesso di ioni positivi, questo potenziale elettrotonico si diffonde nella regione della collinetta dell'assone, quindi al neurone successivo, stimolandolo. Ecco come succede. È possibile altrimenti. Supponiamo che invece di aprire i canali del sodio, si apriranno i canali degli ioni potassio. In questo caso, gli ioni potassio usciranno lungo il gradiente di concentrazione. Gli ioni potassio lasciano il citoplasma. Li mostrerò come triangoli. A causa della perdita di ioni caricati positivamente, il potenziale positivo intracellulare diminuisce, per cui è difficile la generazione di un potenziale d'azione nella cellula. Spero che questo sia comprensibile. Abbiamo iniziato con entusiasmo. Viene generato un potenziale d'azione, il calcio entra, il contenuto delle vescicole entra nella fessura sinaptica, i canali del sodio si aprono e il neurone viene stimolato. E se apri i canali del potassio, il neurone rallenterà. Le sinapsi sono moltissime, moltissime. Ce ne sono trilioni. Si ritiene che la sola corteccia cerebrale contenga tra 100 e 500 trilioni di sinapsi. E questa è solo la corteccia! Ogni neurone è in grado di formare molte sinapsi. In questa immagine, le sinapsi potrebbero essere qui, qui e qui. Centinaia e migliaia di sinapsi su ogni cellula nervosa. Con un neurone, un altro, un terzo, un quarto. Un numero enorme di connessioni... enorme. Ora vedi quanto è complicato tutto ciò che ha a che fare con la mente umana. Spero che lo troverai utile. Sottotitoli a cura della comunità Amara.org

La struttura dei neuroni

corpo cellulare

Il corpo di una cellula nervosa è costituito da protoplasma (citoplasma e nucleo), delimitato esternamente da una membrana di doppio strato lipidico. I lipidi sono composti da teste idrofile e code idrofobe. I lipidi sono disposti in code idrofobe tra loro, formando uno strato idrofobo. Questo strato lascia passare solo le sostanze liposolubili (ad esempio ossigeno e anidride carbonica). Sulla membrana sono presenti proteine: sotto forma di globuli sulla superficie, sui quali si possono osservare escrescenze di polisaccaridi (glicocalice), per cui la cellula percepisce un'irritazione esterna, e proteine ​​integrali che penetrano nella membrana, in cui sono presenti ioni canali.

Il neurone è costituito da un corpo con un diametro compreso tra 3 e 130 micron. Il corpo contiene un nucleo (con un gran numero di pori nucleari) e organelli (incluso un RE ruvido altamente sviluppato con ribosomi attivi, l'apparato di Golgi), nonché processi. Esistono due tipi di processi: dendriti e assoni. Il neurone ha un citoscheletro sviluppato che penetra nei suoi processi. Il citoscheletro mantiene la forma della cellula, i suoi fili fungono da "binari" per il trasporto di organelli e sostanze racchiuse in vescicole di membrana (ad esempio neurotrasmettitori). Il citoscheletro di un neurone è costituito da fibrille di diverso diametro: Microtubuli (D = 20-30 nm) - sono costituiti dalla proteina tubulina e si estendono dal neurone lungo l'assone, fino alle terminazioni nervose. Neurofilamenti (D = 10 nm) - insieme ai microtubuli forniscono il trasporto intracellulare delle sostanze. Microfilamenti (D = 5 nm) - sono costituiti da proteine ​​di actina e miosina, sono particolarmente pronunciati nei processi nervosi in crescita e nella neuroglia. ( neuroglia, o semplicemente glia (da altro greco νεῦρον - fibra, nervo + γλία - colla), - un insieme di cellule ausiliarie del tessuto nervoso. Costituisce circa il 40% del volume del sistema nervoso centrale. Il numero delle cellule gliali è in media 10-50 volte maggiore di quello dei neuroni.)

Nel corpo del neurone si rivela un apparato sintetico sviluppato, il RE granulare del neurone si colora in modo basofilo ed è noto come "tigroide". Il tigroide penetra nelle sezioni iniziali dei dendriti, ma si trova a notevole distanza dall'inizio dell'assone, che funge da segno istologico dell'assone. I neuroni differiscono per forma, numero di processi e funzioni. A seconda della funzione si distinguono sensitivo, effettore (motore, secretorio) e intercalare. I neuroni sensoriali percepiscono gli stimoli, li convertono in impulsi nervosi e li trasmettono al cervello. Effettore (dal lat. effectus - azione) - sviluppano e inviano comandi agli organi di lavoro. Intercalare: effettua una connessione tra neuroni sensoriali e motori, partecipa all'elaborazione delle informazioni e alla generazione di comandi.

Viene fatta una distinzione tra trasporto di assoni anterogrado (lontano dal corpo) e retrogrado (verso il corpo).

Dendriti e assone

Meccanismo di creazione e conduzione del potenziale d'azione

Nel 1937, John Zachary Jr. determinò che l'assone gigante del calamaro poteva essere utilizzato per studiare le proprietà elettriche degli assoni. Gli assoni dei calamari sono stati scelti perché sono molto più grandi degli assoni umani. Se inserisci un elettrodo all'interno dell'assone, puoi misurare il suo potenziale di membrana.

La membrana dell'assone contiene canali ionici voltaggio-dipendenti. Permettono all'assone di generare e condurre segnali elettrici attraverso il suo corpo chiamati potenziali d'azione. Questi segnali sono generati e propagati da ioni di sodio (Na +), potassio (K +), cloro (Cl -), calcio (Ca 2+) caricati elettricamente.

Pressione, allungamento, fattori chimici o un cambiamento nel potenziale di membrana possono attivare un neurone. Ciò accade a causa dell'apertura dei canali ionici che consentono agli ioni di attraversare la membrana cellulare e, di conseguenza, modificare il potenziale di membrana.

Gli assoni sottili utilizzano meno energia e sostanze metaboliche per condurre un potenziale d'azione, ma gli assoni spessi consentono di svolgerlo più velocemente.

Per condurre i potenziali d’azione più rapidamente e con un minore dispendio energetico, i neuroni possono utilizzare speciali cellule gliali per rivestire gli assoni chiamati oligodendrociti nel sistema nervoso centrale o cellule di Schwann nel sistema nervoso periferico. Queste cellule non ricoprono completamente gli assoni, lasciando spazi sugli assoni aperti al materiale extracellulare. In questi spazi c'è una maggiore densità di canali ionici, chiamati intercetta Ranvier. Attraverso di loro, il potenziale d'azione passa attraverso il campo elettrico tra gli spazi vuoti.

Classificazione

Classificazione strutturale

In base al numero e alla disposizione dei dendriti e degli assoni, i neuroni sono divisi in neuroni non assonali, unipolari, neuroni pseudo-unipolari, neuroni bipolari e neuroni multipolari (molti tronchi dendritici, solitamente efferenti).

Neuroni senza assoni- piccole cellule, raggruppate vicino al midollo spinale nei gangli intervertebrali, che non presentano segni anatomici di separazione dei processi in dendriti e assoni. Tutti i processi in una cellula sono molto simili. Lo scopo funzionale dei neuroni senza assoni è poco compreso.

Neuroni unipolari- I neuroni con un processo sono presenti, ad esempio, nel nucleo sensoriale del nervo trigemino nel mesencefalo. Molti morfologi ritengono che i neuroni unipolari non si trovino nel corpo umano e nei vertebrati superiori.

Neuroni multipolari- Neuroni con un assone e diversi dendriti. Questo tipo di cellule nervose predomina nel sistema nervoso centrale.

Neuroni pseudo-unipolari- sono unici nel loro genere. Un processo parte dal corpo, che si divide immediatamente a forma di T. L'intero singolo tratto è ricoperto da una guaina mielinica e strutturalmente rappresenta un assone, sebbene lungo uno dei rami l'eccitazione non vada da, ma al corpo del neurone. Strutturalmente, i dendriti sono ramificazioni alla fine di questo processo (periferico). La zona trigger è l'inizio di questa ramificazione (cioè si trova all'esterno del corpo cellulare). Tali neuroni si trovano nei gangli spinali.

Classificazione funzionale

Neuroni afferenti(sensibile, sensoriale, recettoriale o centripeto). I neuroni di questo tipo includono cellule primarie degli organi di senso e cellule pseudo-unipolari, in cui i dendriti hanno terminazioni libere.

Neuroni efferenti(effettore, motore, motore o centrifugo). I neuroni di questo tipo includono neuroni finali - ultimatum e penultimo - non ultimatum.

Neuroni associativi(intercalari o interneuroni) - un gruppo di neuroni comunica tra efferente e afferente, si dividono in intrusione, commissurale e proiezione.

neuroni secretori- neuroni che secernono sostanze altamente attive (neuroormoni). Hanno un complesso di Golgi ben sviluppato, l'assone termina con sinapsi axovasali.

Classificazione morfologica

La struttura morfologica dei neuroni è diversa. Quando si classificano i neuroni, vengono utilizzati diversi principi:

• tenere conto delle dimensioni e della forma del corpo del neurone;
• il numero e la natura dei processi di ramificazione;
• lunghezza degli assoni e presenza di guaine specializzate.

A seconda della forma della cellula, i neuroni possono essere sferici, granulari, stellati, piramidali, a forma di pera, fusiformi, irregolari, ecc. La dimensione del corpo del neurone varia da 5 micron nelle piccole cellule granulari a 120-150 micron nei neuroni piramidali giganti.

In base al numero di processi, si distinguono i seguenti tipi morfologici di neuroni:

• neurociti unipolari (con un processo), presenti, ad esempio, nel nucleo sensoriale del nervo trigemino nel mesencefalo;
• cellule pseudo-unipolari raggruppate vicino al midollo spinale nei gangli intervertebrali;
• neuroni bipolari (hanno un assone e un dendrite) situati in organi sensoriali specializzati: la retina, l'epitelio e il bulbo olfattivo, i gangli uditivi e vestibolari;
• neuroni multipolari (hanno un assone e diversi dendriti), predominanti nel sistema nervoso centrale.

Sviluppo e crescita di un neurone

La questione della divisione neuronale è attualmente discutibile. Secondo una versione, il neurone si sviluppa da una piccola cellula precursore, che smette di dividersi prima ancora di iniziare i suoi processi. L'assone inizia a crescere per primo e successivamente si formano i dendriti. Alla fine del processo di sviluppo della cellula nervosa appare un ispessimento che apre la strada attraverso il tessuto circostante. Questo ispessimento è chiamato cono di crescita della cellula nervosa. Consiste in una parte appiattita del processo della cellula nervosa con molte spine sottili. Le microspine hanno uno spessore compreso tra 0,1 e 0,2 µm e possono raggiungere una lunghezza di 50 µm; l'area ampia e piatta del cono di crescita è larga e lunga circa 5 µm, sebbene la sua forma possa variare. Gli spazi tra le microspine del cono di crescita sono ricoperti da una membrana ripiegata. Le microspine sono in costante movimento: alcune vengono attirate nel cono di crescita, altre si allungano, deviano in direzioni diverse, toccano il substrato e possono attaccarsi ad esso.

Il cono di crescita è pieno di piccole vescicole membranose, talvolta interconnesse, di forma irregolare. Sotto le aree piegate della membrana e nelle spine c'è una massa densa di filamenti di actina aggrovigliati. Il cono di crescita contiene anche mitocondri, microtubuli e neurofilamenti, simili a quelli presenti nel corpo di un neurone.

Microtubuli e neurofilamenti si allungano principalmente mediante l'aggiunta di subunità neo-sintetizzate alla base del processo neuronale. Si muovono ad una velocità di circa un millimetro al giorno, che corrisponde alla velocità del lento trasporto degli assoni in un neurone maturo. Poiché la velocità media di avanzamento del cono di crescita è approssimativamente la stessa, è possibile che né l'assemblaggio né la distruzione dei microtubuli e dei neurofilamenti avvengano alla sua estremità estrema durante il processo di crescita del neurone. Alla fine viene aggiunto il nuovo materiale della membrana. Il cono di crescita è un'area di rapida esocitosi ed endocitosi, come testimoniano le numerose vescicole qui rinvenute. Piccole vescicole di membrana vengono trasportate lungo il processo del neurone dal corpo cellulare al cono di crescita con un flusso di trasporto assone veloce. Il materiale della membrana sintetizzato nel corpo del neurone viene trasferito al cono di crescita sotto forma di vescicole e qui viene incluso nella membrana plasmatica per esocitosi, allungando così il processo della cellula nervosa.

La crescita degli assoni e dei dendriti è solitamente preceduta da una fase di migrazione neuronale, quando i neuroni immaturi si depositano e trovano un posto permanente per se stessi.

Proprietà e funzioni dei neuroni

Proprietà:

• La presenza di una differenza di potenziale transmembrana(fino a 90 mV), la superficie esterna è elettropositiva rispetto alla superficie interna.
• Sensibilità molto elevata ad alcuni prodotti chimici e alla corrente elettrica.
• La capacità di neurosecrere, cioè alla sintesi e al rilascio di sostanze speciali (neurotrasmettitori) nell'ambiente o nella fessura sinaptica.

• Elevato consumo energetico, un alto livello di processi energetici, che richiede un rifornimento costante delle principali fonti di energia: glucosio e ossigeno, necessari per l'ossidazione.

Funzioni:

• funzione di ricezione(le sinapsi sono punti di contatto, riceviamo informazioni sotto forma di impulso da recettori e neuroni).
• Funzione integrativa(elaborazione delle informazioni, di conseguenza, all'uscita del neurone si forma un segnale che trasporta le informazioni di tutti i segnali sommati).
• Funzione conduttore(dal neurone lungo l'assone arriva l'informazione sotto forma di corrente elettrica alla sinapsi).
• Funzione di trasferimento(un impulso nervoso, avendo raggiunto l'estremità dell'assone, che fa già parte della struttura della sinapsi, provoca il rilascio di un mediatore - un trasmettitore diretto di eccitazione a un altro neurone o organo esecutivo).

Guarda anche

Appunti

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2. Azevedo F. A., Carvalho L. R., Grinberg L. T., Farfel J. M., Ferretti R. E., Leite R. E., Jacob Filho W., Lent R., Herculano-Houzel S. Un numero uguale di cellule neuronali e non neuronali rende il cervello umano un cervello di primate ingrandito isometricamente. (Inglese) // Il giornale di neurologia comparata. - 2009. -Vol. 513, n. 5 . - P. 532-541. -DOI:10.1002/cne.21974. - PMID 19226510 .[per correggere ]
3. Camillo Golgi (1873). "Sulla struttura della sostanza grigia del cervelo" . Gazzetta Medica Italiana. Lombardia. 33 : 244–246.

Sono state scritte montagne di letteratura sulle nostre inesauribili possibilità. È in grado di elaborare un'enorme quantità di informazioni che nemmeno i computer moderni possono fare. Inoltre, il cervello in condizioni normali funziona ininterrottamente per 70-80 anni o più. E ogni anno la durata della sua vita, e quindi la vita di una persona, aumenta.

L'efficace funzionamento di questo importantissimo e per molti versi misterioso organo è assicurato principalmente da due tipi di cellule: i neuroni e le cellule gliali. Sono i neuroni che sono responsabili della ricezione e dell'elaborazione delle informazioni e.

Spesso puoi sentire che una persona mentale garantisce la presenza di materia grigia. Cos'è questa sostanza e perché è grigia? Questo colore ha la corteccia cerebrale, costituita da cellule microscopiche. Questi sono neuroni o cellule nervose che forniscono il lavoro del nostro cervello e controllano l'intero corpo umano.

Come è una cellula nervosa

Un neurone, come ogni cellula vivente, è costituito da un nucleo e da un corpo cellulare, chiamato soma. La dimensione della cellula stessa è microscopica: da 3 a 100 micron. Ciò però non impedisce al neurone di essere un vero e proprio deposito di varie informazioni. Ogni cellula nervosa contiene un set completo di geni: istruzioni per la produzione di proteine. Alcune proteine ​​sono coinvolte nella trasmissione delle informazioni, altre creano un guscio protettivo attorno alla cellula stessa, altre sono coinvolte nei processi di memoria, altre ancora forniscono cambiamenti di umore, ecc.

Anche un piccolo fallimento in uno dei programmi per la produzione di alcune proteine ​​può portare a gravi conseguenze, malattie, disturbi mentali, demenza, ecc.

Ogni neurone è circondato da una guaina protettiva di cellule gliali; esse riempiono letteralmente l'intero spazio intercellulare e costituiscono il 40% della sostanza del cervello. La glia o un insieme di cellule gliali svolge funzioni molto importanti: protegge i neuroni da influenze esterne sfavorevoli, fornisce nutrienti alle cellule nervose e rimuove i loro prodotti di scarto.

Le cellule gliali proteggono la salute e l'integrità dei neuroni, quindi non consentono a molte sostanze chimiche estranee di entrare nelle cellule nervose. Compresi i medicinali. Pertanto, l'efficacia dei vari farmaci progettati per migliorare l'attività cerebrale è completamente imprevedibile e agiscono in modo diverso per ogni persona.

Dendriti e assoni

Nonostante la complessità della struttura del neurone, di per sé non svolge un ruolo significativo nel funzionamento del cervello. La nostra attività nervosa, inclusa l'attività mentale, è il risultato dell'interazione di molti neuroni che si scambiano segnali. La ricezione e la trasmissione di questi segnali, più precisamente di deboli impulsi elettrici, avviene con l'aiuto delle fibre nervose.

Il neurone ha diverse fibre nervose ramificate corte (circa 1 mm) - dendriti, così chiamati per la loro somiglianza con un albero. I dendriti sono responsabili della ricezione dei segnali da altre cellule nervose. E l'assone funge da trasmettitore di segnale. Questa fibra nel neurone è solo una, ma può raggiungere una lunghezza fino a 1,5 metri. Collegandosi con l'aiuto di assoni e dendriti, le cellule nervose formano intere reti neurali. E quanto più complesso è il sistema di interconnessioni, tanto più complessa è la nostra attività mentale.

Il lavoro di un neurone

Al centro dell'attività più complessa del nostro sistema nervoso c'è lo scambio di deboli impulsi elettrici tra i neuroni. Ma il problema è che inizialmente l'assone di una cellula nervosa e i dendriti dell'altra non sono collegati, tra loro c'è uno spazio pieno di sostanza intercellulare. Questa è la cosiddetta fessura sinaptica e il segnale non può superarla. Immagina che due persone si protendano l'una verso l'altra con le mani e si allunghino appena.

Questo problema viene risolto semplicemente da un neurone. Sotto l'influenza di una debole corrente elettrica, si verifica una reazione elettrochimica e si forma una molecola proteica, un neurotrasmettitore. Questa molecola blocca la fessura sinaptica, diventando una sorta di ponte per il passaggio del segnale. I neurotrasmettitori svolgono anche un'altra funzione: collegano i neuroni e quanto più spesso il segnale passa attraverso questo circuito neurale, tanto più forte è questa connessione. Immagina di guadare un fiume. Passandolo, una persona lancia una pietra nell'acqua, e poi ogni viaggiatore successivo fa lo stesso. Il risultato è una transizione forte e affidabile.

Questa connessione tra i neuroni è chiamata sinapsi e svolge un ruolo importante nell'attività cerebrale. Si ritiene che anche la nostra memoria sia il risultato del lavoro. Queste connessioni forniscono un'elevata velocità di passaggio degli impulsi nervosi: il segnale lungo la catena dei neuroni si muove ad una velocità di 360 km / ho 100 m / s. Puoi calcolare quanto tempo impiega un segnale proveniente da un dito che hai punto accidentalmente con un ago per entrare nel cervello. C'è un vecchio indovinello: "Qual è la cosa più veloce del mondo?". Risposta: pensiero. Ed è stato notato in modo molto accurato.

Tipi di neuroni

I neuroni non si trovano solo nel cervello, dove interagiscono per formare il sistema nervoso centrale. I neuroni si trovano in tutti gli organi del nostro corpo, nei muscoli e nei legamenti sulla superficie della pelle. Soprattutto molti nei recettori, cioè negli organi di senso. Una vasta rete di cellule nervose che permea l'intero corpo umano è il sistema nervoso periferico, che svolge funzioni non meno importanti di quella centrale. Tutta la varietà di neuroni è divisa in tre gruppi principali:

• I neuroni affettivi ricevono informazioni dagli organi di senso e le trasmettono al cervello sotto forma di impulsi lungo le fibre nervose. Queste cellule nervose hanno gli assoni più lunghi, poiché il loro corpo si trova nella parte corrispondente del cervello. Esiste una specializzazione rigorosa e i segnali sonori vanno esclusivamente alla parte uditiva del cervello, gli odori - all'olfatto, la luce - alla vista, ecc.
• I neuroni intermedi o intercalari sono impegnati nell'elaborazione delle informazioni ricevute dagli affetti. Dopo aver valutato l'informazione, i neuroni intermedi impartiscono un comando agli organi di senso e ai muscoli situati alla periferia del nostro corpo.
• I neuroni efferenti o effettori trasmettono questo comando da quelli intermedi sotto forma di impulso nervoso agli organi, ai muscoli, ecc.

Il più complesso e meno compreso è il lavoro dei neuroni intermedi. Sono responsabili di qualcosa di più delle semplici risposte riflesse, come allontanare la mano da una padella calda o sbattere le palpebre davanti a un lampo di luce. Queste cellule nervose forniscono processi mentali complessi come il pensiero, l'immaginazione, la creatività. E come fa lo scambio istantaneo di impulsi nervosi tra neuroni a trasformarsi in immagini vivide, storie fantastiche, scoperte brillanti e semplicemente pensieri su un lunedì difficile? Questo è il mistero principale del cervello, che gli scienziati non sono ancora riusciti a svelare.

L'unica cosa che siamo riusciti a scoprire è che diversi tipi di attività mentale sono associati all'attività di diversi gruppi di neuroni. Sognare il futuro, memorizzare una poesia, percepire una persona cara, considerare gli acquisti: tutto ciò si riflette nel nostro cervello come esplosioni di attività delle cellule nervose in vari punti della corteccia cerebrale.

Funzioni dei neuroni

Dato che i neuroni assicurano il funzionamento di tutti i sistemi del corpo, le funzioni delle cellule nervose dovrebbero essere molto diverse. Inoltre, non tutti sono stati ancora del tutto chiariti. Tra le tante diverse classificazioni di queste funzioni, ne sceglieremo quella più comprensibile e più vicina ai problemi della scienza psicologica.

Funzione di trasferimento delle informazioni

Questa è la funzione principale dei neuroni, alla quale se ne associano altre, anche se non meno significative. Questa funzione è anche la più studiata. Tutti i segnali esterni ricevuti dagli organi entrano nel cervello, dove vengono elaborati. E poi, come risultato del feedback sotto forma di impulsi-comandi, vengono trasferiti lungo le fibre nervose efferenti agli organi di senso, ai muscoli, ecc.

Una circolazione così costante di informazioni avviene non solo a livello del sistema nervoso periferico, ma anche nel cervello. Le connessioni tra neuroni che si scambiano informazioni formano reti neurali straordinariamente complesse. Immagina: ci sono almeno 30 miliardi di neuroni nel cervello e ognuno di essi può avere fino a 10mila connessioni. A metà del XX secolo, la cibernetica ha cercato di creare un computer elettronico che funzionasse secondo il principio del cervello umano. Ma non ci sono riusciti: i processi che si verificano nel sistema nervoso centrale si sono rivelati troppo complessi.

Funzione di salvataggio dell'esperienza

I neuroni sono responsabili di ciò che chiamiamo memoria. Più precisamente, come hanno scoperto i neurofisiologi, la conservazione delle tracce dei segnali che passano attraverso i circuiti neurali è una sorta di effetto collaterale dell'attività cerebrale. La base della memoria sono proprio quelle molecole proteiche: neurotrasmettitori che appaiono come ponti di collegamento tra le cellule nervose. Pertanto, non esiste una parte speciale del cervello responsabile della memorizzazione delle informazioni. E se, a causa di un infortunio o di una malattia, si verifica la distruzione delle connessioni nervose, una persona potrebbe perdere parzialmente la memoria.

Funzione integrativa

Questa è la fornitura di interazione tra diverse parti del cervello. "Lampi" istantanei di segnali trasmessi e ricevuti, focolai di maggiore eccitazione nella corteccia cerebrale: questa è la nascita di immagini e pensieri. Le complesse connessioni neurali che uniscono varie parti della corteccia cerebrale e penetrano nella zona sottocorticale sono il prodotto della nostra attività mentale. E quanto più tali connessioni sorgono, migliore è la memoria e il pensiero più produttivo. Cioè, più pensiamo, più diventiamo intelligenti.

Funzione di produzione delle proteine

L'attività delle cellule nervose non si limita ai processi di informazione. I neuroni sono vere e proprie fabbriche di proteine. Questi sono gli stessi neurotrasmettitori che non solo servono da "ponte" tra i neuroni, ma svolgono anche un ruolo enorme nella regolazione del lavoro del nostro corpo nel suo insieme. Attualmente esistono circa 80 tipi di questi composti proteici che svolgono diverse funzioni:

• Noradrenalina, a volte chiamata l'ormone della rabbia o. Tonifica il corpo, aumenta l'efficienza, fa battere più forte il cuore e prepara il corpo ad un'azione immediata per respingere il pericolo.
• La dopamina è il principale tonico del nostro corpo. È coinvolto nell'attivazione di tutti i sistemi, anche durante il risveglio, durante lo sforzo fisico e crea uno stato d'animo emotivo positivo fino all'euforia.
• Anche la serotonina è una sostanza che “fa stare bene”, sebbene non influisca sull’attività fisica.
• Il glutammato è un trasmettitore necessario per il funzionamento della memoria; senza di esso la memorizzazione a lungo termine delle informazioni è impossibile.
• L'acetilcolina controlla i processi del sonno e del risveglio ed è necessaria anche per migliorare l'attenzione.

I neurotrasmettitori, o meglio la loro quantità, influiscono sulla salute dell'organismo. E se ci sono problemi con la produzione di queste molecole proteiche, possono svilupparsi malattie gravi. Ad esempio, la mancanza di dopamina è una delle cause del morbo di Parkinson e, se questa sostanza viene prodotta in quantità eccessiva, può svilupparsi la schizofrenia. Se l'acetilcolina non viene prodotta a sufficienza, può verificarsi una malattia di Alzheimer molto spiacevole, accompagnata da demenza.

La formazione dei neuroni cerebrali inizia anche prima della nascita di una persona e durante l'intero periodo di crescita si verifica una formazione attiva e una complicazione delle connessioni neurali. Per molto tempo si è creduto che nuove cellule nervose non potessero apparire in un adulto, ma il processo della loro morte è inevitabile. Pertanto, il mentale è possibile solo a causa della complicazione delle connessioni neurali. E anche allora, tutti sono condannati a una diminuzione delle capacità mentali.

Ma recenti ricerche hanno smentito questa previsione pessimistica. Scienziati svizzeri hanno dimostrato che esiste una parte del cervello responsabile della nascita di nuovi neuroni. Questo è l'ippocampo, produce fino a 1400 nuove cellule nervose al giorno. E dobbiamo solo includerli attivamente nel lavoro del cervello, ricevere e comprendere nuove informazioni, creando così nuove connessioni neurali e complicando la rete neurale.

Il cervello umano è la parte centrale del sistema nervoso. Qui tutti i processi che avvengono nel corpo sono controllati sulla base delle informazioni ricevute dal mondo esterno.

I neuroni del cervello sono unità funzionali strutturali del tessuto nervoso che forniscono la capacità degli organismi viventi di adattarsi ai cambiamenti nell'ambiente esterno. Il cervello umano è costituito da neuroni.

Funzioni dei neuroni cerebrali:

• trasferimento di informazioni sui cambiamenti nell'ambiente esterno;
• memorizzare informazioni per lungo tempo;
• creare un'immagine del mondo esterno sulla base delle informazioni ricevute;
• organizzazione del comportamento umano ottimale.

Tutti questi compiti sono subordinati a un obiettivo: garantire il successo di un organismo vivente nella lotta per l'esistenza.

Questo articolo discuterà le seguenti caratteristiche dei neuroni:

• struttura;
• interconnessione;
• tipi;
• sviluppo nei diversi periodi della vita di una persona.

L'emisfero sinistro del cervello contiene 200.000.000 di neuroni in più rispetto a quello destro.

La struttura della cellula nervosa

I neuroni nel cervello hanno forma irregolare, possono assomigliare a una foglia o un fiore, hanno vari solchi e circonvoluzioni. Anche la tavolozza dei colori è varia. Gli scienziati ritengono che esista una relazione tra il colore, la forma della cellula e il suo scopo.

Ad esempio, i campi recettivi delle cellule nell'area di proiezione della corteccia visiva hanno una forma allungata, che le aiuta a rispondere selettivamente a singoli frammenti di linee con diversi orientamenti nello spazio.

Ogni cellula ha un corpo e processi. Nel tessuto cerebrale è consuetudine isolare la materia grigia e quella bianca. I corpi dei neuroni, insieme alle cellule gliali, che forniscono protezione, isolamento e conservazione della struttura del tessuto nervoso, costituiscono la materia grigia. I processi, organizzati in fasci secondo il loro scopo funzionale, sono la sostanza bianca.

Il rapporto tra neuroni e glia negli esseri umani è 1:10.

Tipi di filiali:

• assoni - hanno un aspetto allungato, alla fine si ramificano in terminali - terminazioni nervose necessarie per trasmettere gli impulsi ad altre cellule;
• dendriti - più corti degli assoni, hanno anche una struttura ramificata; attraverso di essi il neurone riceve informazioni.

Grazie a questa struttura, i neuroni del cervello "comunicano" tra loro e si uniscono in reti neurali che formano il tessuto cerebrale. Sia i dendriti che gli assoni sono in costante crescita. Questa plasticità del sistema nervoso è alla base dello sviluppo dell'intelligenza.

Un nervo è un insieme di numerosi assoni appartenenti a diverse cellule nervose.

connessioni sinaptiche

La formazione delle reti neurali si basa sull'eccitazione elettrica, che consiste in due processi:

• il lancio dell'eccitazione elettrica dall'energia delle influenze esterne - avviene a causa della speciale sensibilità delle membrane situate sui dendriti;
• lanciando l'attività cellulare in base al segnale ricevuto e influenzando altre unità strutturali del sistema nervoso.

La velocità dei neuroni viene calcolata in pochi millisecondi.

I neuroni sono interconnessi attraverso strutture speciali: le sinapsi. Sono costituiti da membrane presinaptiche e postsinaptiche, tra le quali è presente una fessura sinaptica piena di liquido.

Per la natura dell'azione, le sinapsi possono essere eccitatorie e inibitorie. La segnalazione può essere chimica o elettrica.

Nel primo caso, sulla membrana presinaptica vengono sintetizzati neurotrasmettitori che entrano nei recettori della membrana postsinaptica di un'altra cellula da vescicole speciali: vescicole. Dopo il loro impatto, gli ioni di un certo tipo possono entrare in massa nel neurone vicino. Lo fa attraverso i canali del potassio e del sodio. Nello stato normale, sono chiusi, all'interno della cellula ci sono ioni caricati negativamente e all'esterno - positivamente. Di conseguenza, sul guscio si forma una differenza di stress. Questo è il potenziale di riposo. Dopo che gli ioni caricati positivamente entrano nel corpo, viene generato un potenziale d'azione: un impulso nervoso.

L'equilibrio della cellula viene ripristinato con l'aiuto di proteine ​​specializzate: pompe di potassio-sodio.

Proprietà delle sinapsi chimiche:

• l'eccitazione viene effettuata solo in una direzione;
• la presenza di un ritardo da 0,5 a 2 ms nella trasmissione del segnale associato alla durata dei processi di rilascio del mediatore, alla sua trasmissione, all'interazione con il recettore e alla formazione di un potenziale d'azione;
• l'affaticamento può verificarsi a causa dell'esaurimento della fornitura del trasmettitore o della comparsa di una persistente depolarizzazione della membrana;
• elevata sensibilità a veleni, farmaci e altre sostanze biologicamente attive.

Attualmente si conoscono più di 100 neurotrasmettitori. Esempi di queste sostanze sono la dopamina, la norepinefrina, l'acetilcolina.

La trasmissione elettrica è caratterizzata da una stretta fessura sinaptica e da una ridotta resistenza tra le membrane. In questo caso il potenziale creato sulla membrana presinaptica provoca la propagazione dell'eccitazione sulla membrana postsinaptica.

Proprietà delle sinapsi elettriche:

• la velocità di trasferimento delle informazioni è maggiore rispetto alle sinapsi chimiche;
• è possibile la trasmissione del segnale sia unidirezionale che bidirezionale (nella direzione opposta).

Esistono anche sinapsi miste, in cui l'eccitazione può essere trasmessa sia con l'aiuto di neurotrasmettitori che con l'aiuto di impulsi elettrici.

La memoria include la memorizzazione e la riproduzione delle informazioni ricevute. Come risultato dell'allenamento, rimangono le cosiddette tracce di memoria e i loro insiemi formano engrammi - "record". Il meccanismo neurale è il seguente: alcuni impulsi attraversano il circuito molte volte, nelle sinapsi si formano cambiamenti strutturali e biochimici. Questo processo è chiamato consolidamento. L'uso ripetuto degli stessi contatti crea proteine ​​specifiche: queste sono tracce di memoria.

Caratteristiche dello sviluppo del tessuto cerebrale

Le strutture cerebrali continuano a formarsi fino a 3 anni. La massa del cervello raddoppia entro la fine del primo anno di vita di un bambino.

La maturità del tessuto nervoso è determinata dal grado di sviluppo di due processi:

• mielinizzazione: la formazione di membrane isolanti;
• sinaptogenesi: la formazione di connessioni sinaptiche.

La mielinizzazione inizia a 4 mesi di vita fetale con strutture cerebrali evolutivamente più antiche responsabili delle funzioni sensoriali e motorie. Nei sistemi che controllano i muscoli scheletrici - poco prima della nascita di un bambino e continua attivamente durante il primo anno di vita. E nelle aree associate alle funzioni mentali superiori, come l'apprendimento, la parola, il pensiero, la mielinizzazione inizia solo dopo la nascita.

Ecco perché durante questo periodo le infezioni e i virus che hanno un effetto dannoso sul cervello sono particolarmente pericolosi. Questo può essere paragonato a un incidente stradale: una collisione a bassa velocità causerà meno danni che ad alta velocità. Quindi qui - l'interferenza nel processo attivo di maturazione può causare gravi danni e portare a tristi conseguenze - paralisi cerebrale, ritardo mentale o ritardo mentale.

La stabilizzazione delle caratteristiche psicofisiologiche dell'individuo avviene in 20-25 anni.

Il processo di sviluppo di una singola cellula nervosa inizia con una formazione che ha un'attività elettrica specifica. I suoi processi, allungandosi, penetrano nei tessuti circostanti e stabiliscono contatti sinaptici. In questo modo avviene l'innervazione (controllo) di tutti gli organi e sistemi del corpo. Questo processo è controllato da più della metà dei geni umani.

Le cellule sono combinate in speciali strutture connesse: reti neurali che svolgono funzioni specifiche.

Uno dei presupposti scientifici afferma che la gerarchia della struttura dei neuroni nel cervello assomiglia alla struttura dell'universo.

Lo sviluppo dei neuroni, la loro specializzazione, continua per tutta la vita di una persona. In un adulto e in un bambino, il numero di neuroni è approssimativamente lo stesso, ma la durata dei processi e il loro numero differiscono molte volte. Ha a che fare con l’apprendimento e la formazione di nuove connessioni.

La durata dell'esistenza delle cellule nervose e del loro ospite molto spesso coincide.

Tipi di cellule nervose

Ogni elemento nel sistema neurale del cervello svolge una funzione specifica. Considera di cosa sono responsabili alcuni tipi di neuroni.

Recettori

La maggior parte dei neuroni recettori si trovano nell', la loro funzione è quella di trasmettere un segnale dai recettori degli organi di senso al sistema nervoso centrale.

neuroni di comando

Qui convergono i percorsi delle cellule rivelatrici, della memoria a breve termine e di quella a lungo termine e viene presa una decisione in risposta a un segnale in arrivo. Successivamente, viene inviato un comando alle zone premotorie e si forma una reazione.

Effettori

Trasmettono un segnale agli organi e ai tessuti. Questi neuroni hanno assoni lunghi. I motoneuroni sono cellule effettrici i cui assoni formano fibre nervose che portano ai muscoli. I neuroni effettori che regolano l'attività del sistema nervoso autonomo (include il metabolismo, il controllo degli organi interni, la respirazione, il battito cardiaco - tutto ciò che accade senza controllo cosciente) si trovano all'esterno del cervello.

Intermedio

Sono anche chiamate cellule di contatto o intercalari: queste cellule sono il collegamento tra recettori ed effettori.

Neuroni specchio

Questi neuroni si trovano in varie parti del sistema nervoso centrale. Si ritiene che evolutivamente siano apparsi affinché i cuccioli si stabilissero meglio e più velocemente nel mondo che li circonda.

Le cellule sono state scoperte a seguito di un esperimento con le scimmie. L'animale ha preso il cibo dalla mangiatoia con strumenti speciali. Quando lo scienziato fece lo stesso, si scoprì che alcune aree della corteccia si attivavano nell'individuo sperimentale, come se lo stesse facendo da solo.

Empatia, abilità sociali, apprendimento, ripetizione, imitazione si basano sul lavoro dei neuroni specchio. La capacità di previsione si applica anche a queste cellule.

Gli scienziati hanno stabilito che presentare chiaramente e fare sono quasi la stessa cosa. Su questo postulato si basa un metodo di psicoterapia come la visualizzazione.

I neuroni specchio sono la base per il trasferimento dello strato culturale di generazione in generazione e per la sua crescita. Ad esempio, quando studiamo la pittura, ripetiamo prima i metodi esistenti, cioè imitiamo. E poi, sulla base di questa esperienza, nascono opere originali.

Neuroni della novità e dell’identità

Neuroni innovativi sono stati scoperti per la prima volta nelle rane e successivamente sono stati trovati negli esseri umani. Queste cellule smettono di rispondere allo stimolo ripetuto. Una variazione del segnale, invece, provoca la loro attivazione.

Le cellule di identità determinano un segnale ripetuto, che consente di emettere una risposta precedentemente utilizzata, a volte anche prima dello stimolo: una risposta extrapolare.

La loro azione congiunta enfatizza la novità, indebolisce l'influenza degli stimoli abituali e ottimizza i tempi della formazione del comportamento di risposta.

Malattie associate a difetti del tessuto nervoso

Molti disturbi della salute umana possono essere basati su vari disturbi delle connessioni neurali del cervello.

Autismo

Gli scienziati ritengono che l'autismo sia associato al sottosviluppo o alla disfunzione dei neuroni specchio. Un bambino, guardando un adulto, non può comprendere il comportamento e le emozioni di un'altra persona e prevederne le azioni. Nasce la paura. Una reazione difensiva è una chiusura in se stessi.

morbo di Parkinson

La ragione della violazione della funzione motoria in questa malattia è il danno e la morte dei neuroni che producono dopamina.

Il morbo di Alzheimer

Una possibile ragione è la ridotta produzione del neurotrasmettitore acetilcolina. La seconda opzione è l'accumulo di placche amiloidi nel tessuto nervoso: una placca proteica patologica.

Schizofrenia

Una teoria dice che tra le cellule cerebrali di uno schizofrenico c'è una violazione dei contatti. Gli studi hanno dimostrato che in queste persone i geni responsabili del rilascio dei neurotrasmettitori nelle sinapsi non funzionano correttamente. Un'altra versione è l'eccessiva produzione di dopamina. La terza teoria sull'origine della malattia è una diminuzione della velocità di passaggio degli impulsi nervosi dovuta al danneggiamento delle guaine mieliniche.

Le malattie neurodegenerative (associate alla morte dei neuroni) si manifestano quando la maggior parte delle cellule è morta, quindi il trattamento inizia nelle fasi successive. La persona sembra sana, non ci sono segni di malattia e il processo pericoloso è già in corso. Ciò deriva dal fatto che il cervello umano è molto plastico e dispone di potenti meccanismi compensatori. Esempio: quando i neuroni che producono dopamina muoiono, le cellule rimanenti producono una maggiore quantità di sostanza. Aumenta anche la sensibilità al neurotrasmettitore delle cellule che ricevono il segnale. Per qualche tempo questi processi non consentono la manifestazione dei sintomi della malattia.

Nelle malattie causate da anomalie cromosomiche (sindrome di Down, sindrome di Williams), vengono rilevati tipi patologici di cellule nervose.

Come mantenere sane le cellule nervose

Mantenere i neuroni sani è la chiave per una vita felice e la capacità di condurre uno stile di vita attivo in età avanzata. I nostri consigli ti aiuteranno in questo.

1. L'attività intellettuale durante la vita contribuisce al mantenimento della capacità lavorativa fino alla vecchiaia. È necessario caricare le cellule nervose, creare nuove connessioni neurali e rafforzare quelle vecchie, allenare il cervello.
2. È necessario mangiare cibi sani contenenti grassi, poiché il guscio dei neuroni è costituito, infatti, da grassi: lipidi.
3. Bevi più liquidi: il cervello è composto per il 75% da acqua. Per lo stesso motivo non bisogna abusare dell’alcol, poiché disidrata l’organismo.
4. Per aiutare i neuroni del cervello a svegliarsi al mattino, è bene riscaldarli un po’, ad esempio risolvendo un cruciverba, ricordando qualche parola di una lingua straniera o risolvendo un problema matematico.
5. Respira aria fresca: il 20% dell'ossigeno inalato consuma il cervello.
6. L’esercizio fisico migliora la circolazione sanguigna in tutto il corpo e il sangue fornisce ossigeno al cervello.
7. Dormi almeno 7-9 ore al giorno. Quando dormiamo, le informazioni ricevute durante il giorno vengono sistematizzate: tutti sanno che Mendeleev vide in sogno la tavola periodica degli elementi chimici. Se una persona non riposa abbastanza, le risorse cerebrali saranno esaurite.

Conclusione

La plasticità dei neuroni cerebrali consente non solo di realizzare programmi geneticamente predeterminati, ma anche di costruirne di nuovi. A immagine e somiglianza del sistema nervoso umano, si sta lavorando nel campo della creazione dell'intelligenza artificiale. Ci sono molte controversie scientifiche sull’etica, sulle opportunità e sui pericoli di questi sviluppi. Attualmente, i ricercatori stanno prendendo in considerazione nuovi concetti per la formazione di connessioni neurali, utilizzando i metodi matematici più complessi. Il cervello umano è ancora pieno di molti misteri che gli scienziati devono ancora risolvere.

Fino a poco tempo fa, il tema "Il numero di neuroni nel cervello umano" rimaneva risolto e sufficientemente studiato. Gli scienziati credevano che il cervello avesse circa 100 miliardi di nuclei cellulari, questa informazione è stata descritta da molti scienziati. La neurologa brasiliana Susanna Herculano-Houses ha dimostrato che in realtà erano meno.

Un nuovo modo di contare i neuroni

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, produzione 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 durante la loro propagazione 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 nel cervello e nel 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 (anche se in un piccolo numero) canali del sodio nella membrana del corpo del neurone e persino nei suoi dendriti, il potenziale d'azione che si è formato sulla membrana della collinetta dell'assone può diffondersi al corpo e alcuni parte dei 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, un neurone può rispondere sottilmente ad essi con un'ampia gamma di risposte che gli consentono 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. Le reti neurali 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.

Ogni struttura del corpo umano è costituita da tessuti specifici inerenti all'organo o al sistema. Nel tessuto nervoso - un neurone (neurocita, nervo, neurone, fibra nervosa). Cosa sono i neuroni cerebrali? Questa è un'unità strutturale e funzionale del tessuto nervoso, che fa parte del cervello. Oltre alla definizione anatomica di neurone, esiste anche quella funzionale: è una cellula eccitata da impulsi elettrici che è in grado di elaborare, immagazzinare e trasmettere informazioni ad altri neuroni utilizzando segnali chimici ed elettrici.

La struttura della cellula nervosa non è così complicata, rispetto alle cellule specifiche di altri tessuti, ne determina anche la funzione. neurocitaè costituito da un corpo (un altro nome è soma) e da processi: un assone e un dendrite. Ogni elemento del neurone svolge la sua funzione. Il soma è circondato da uno strato di tessuto adiposo che lascia passare solo le sostanze liposolubili. All'interno del corpo si trovano il nucleo e altri organelli: ribosomi, reticolo endoplasmatico e altri.

Oltre ai neuroni stessi, nel cervello predominano le seguenti cellule, vale a dire: gliale cellule. Vengono spesso definiti colla del cervello per la loro funzione: la glia funge da funzione di supporto per i neuroni, fornendo loro un ambiente. Il tessuto gliale consente al tessuto nervoso di rigenerarsi, nutrirsi e aiuta a creare un impulso nervoso.

Il numero di neuroni nel cervello è sempre stato di interesse per i ricercatori nel campo della neurofisiologia. Pertanto, il numero di cellule nervose variava da 14 miliardi a 100. L'ultima ricerca condotta da esperti brasiliani ha rilevato che il numero di neuroni è in media di 86 miliardi di cellule.

propaggini

Gli strumenti nelle mani del neurone sono i processi grazie ai quali il neurone è in grado di svolgere la sua funzione di trasmettitore e deposito di informazioni. Sono i processi che formano un'ampia rete nervosa, che consente alla psiche umana di svolgersi in tutto il suo splendore. C'è un mito secondo cui le capacità mentali di una persona dipendono dal numero di neuroni o dal peso del cervello, ma non è così: quelle persone i cui campi e sottocampi del cervello sono altamente sviluppati (molte volte di più) diventano geni. Grazie a ciò, i campi responsabili di determinate funzioni saranno in grado di svolgere queste funzioni in modo più creativo e veloce.

assone

Un assone è un lungo processo di un neurone che trasmette gli impulsi nervosi dal soma del nervo ad altre cellule o organi simili innervati da una certa sezione della colonna nervosa. La natura ha dotato i vertebrati di un bonus: la fibra mielinica, nella cui struttura sono presenti cellule di Schwann, tra le quali ci sono piccole aree vuote - le intercettazioni di Ranvier. Lungo di essi, come una scala, gli impulsi nervosi saltano da un'area all'altra. Questa struttura consente di velocizzare a tratti il ​​trasferimento delle informazioni (fino a circa 100 metri al secondo). La velocità di movimento di un impulso elettrico lungo una fibra priva di mielina è in media di 2-3 metri al secondo.

Dendriti

Un altro tipo di processi delle cellule nervose sono i dendriti. A differenza di un assone lungo e ininterrotto, un dendrite è una struttura corta e ramificata. Questo processo non riguarda la trasmissione delle informazioni, ma solo la loro ricezione. Quindi, l'eccitazione arriva al corpo del neurone con l'aiuto di brevi rami di dendriti. La complessità delle informazioni che un dendrite è in grado di ricevere è determinata dalle sue sinapsi (recettori nervosi specifici), cioè dal suo diametro superficiale. I dendriti, a causa dell'enorme numero delle loro spine, sono in grado di stabilire centinaia di migliaia di contatti con altre cellule.

Metabolismo in un neurone

Una caratteristica distintiva delle cellule nervose è il loro metabolismo. Il metabolismo nel neurocita si distingue per la sua alta velocità e la predominanza dei processi aerobici (basati sull'ossigeno). Questa caratteristica della cellula è spiegata dal fatto che il lavoro del cervello è estremamente ad alta intensità energetica e il suo bisogno di ossigeno è grande. Nonostante il peso del cervello rappresenti solo il 2% del peso dell'intero corpo, il suo consumo di ossigeno è di circa 46 ml / min, ovvero il 25% del consumo corporeo totale.

La principale fonte di energia per il tessuto cerebrale, oltre all'ossigeno, è glucosio dove subisce complesse trasformazioni biochimiche. In definitiva, una grande quantità di energia viene rilasciata dai composti dello zucchero. Pertanto, si può rispondere alla domanda su come migliorare le connessioni neurali del cervello: mangiare cibi contenenti composti di glucosio.

Funzioni di un neurone

Nonostante la struttura relativamente semplice, il neurone ha molte funzioni, le principali delle quali sono le seguenti:

• percezione di irritazione;
• elaborazione dello stimolo;
• trasmissione degli impulsi;
• formazione di una risposta.

Funzionalmente, i neuroni sono divisi in tre gruppi:

Afferente(sensibile o sensoriale). I neuroni di questo gruppo percepiscono, elaborano e inviano impulsi elettrici al sistema nervoso centrale. Tali cellule si trovano anatomicamente al di fuori del sistema nervoso centrale, ma nei gruppi neuronali spinali (gangli) o negli stessi gruppi di nervi cranici.

Intermediari(Inoltre, questi neuroni che non si estendono oltre il midollo spinale e il cervello sono chiamati intercalari). Lo scopo di queste cellule è fornire il contatto tra i neurociti. Si trovano in tutti gli strati del sistema nervoso.

Efferente(motore, motorino). Questa categoria di cellule nervose è responsabile della trasmissione degli impulsi chimici agli organi esecutori innervati, garantendone le prestazioni e determinandone lo stato funzionale.

Inoltre, nel sistema nervoso, un altro gruppo si distingue funzionalmente: i nervi inibitori (responsabili dell'inibizione dell'eccitazione cellulare). Tali celle contrastano la propagazione del potenziale elettrico.

Classificazione dei neuroni

Le cellule nervose sono diverse in quanto tali, quindi i neuroni possono essere classificati in base ai loro diversi parametri e attributi, vale a dire:

• La forma del corpo. In diverse parti del cervello si trovano neurociti di diverse forme di soma:
  • stellato;
  • a forma di fuso;
  • piramidali (cellule di Betz).
• Per il numero di germogli:
  • unipolare: ha un processo;
  • bipolare: sul corpo si trovano due processi;
  • multipolare: tre o più processi sono localizzati sul soma di tali cellule.
• Caratteristiche di contatto della superficie del neurone:
  • asso-somatico. In questo caso l'assone entra in contatto con il soma della cellula vicina del tessuto nervoso;
  • asso-dendritico. Questo tipo di contatto prevede la connessione di un assone e un dendrite;
  • asso-assonale. L'assone di un neurone ha connessioni con l'assone di un'altra cellula nervosa.

Tipi di neuroni

Per poter eseguire movimenti coscienti è necessario che l'impulso formatosi nelle circonvoluzioni motorie del cervello possa raggiungere i muscoli necessari. Pertanto, si distinguono i seguenti tipi di neuroni: motoneurone centrale e periferico.

Il primo tipo di cellule nervose ha origine dal giro centrale anteriore, situato davanti al più grande solco del cervello, vale a dire dalle cellule piramidali di Betz. Inoltre, gli assoni del neurone centrale si approfondiscono negli emisferi e passano attraverso la capsula interna del cervello.

I neurociti motori periferici sono formati dai motoneuroni delle corna anteriori del midollo spinale. I loro assoni raggiungono varie formazioni, come i plessi, i gruppi di nervi spinali e, soprattutto, i muscoli che eseguono.

Sviluppo e crescita dei neuroni

Una cellula nervosa ha origine da una cellula precursore. Sviluppandosi, gli assoni iniziano a crescere per primi, i dendriti maturano un po 'più tardi. Alla fine dell'evoluzione del processo neurocitario, vicino al soma della cellula si forma una piccola densificazione di forma irregolare. Questa formazione è chiamata cono di crescita. Contiene mitocondri, neurofilamenti e tubuli. I sistemi recettoriali della cellula maturano gradualmente e le regioni sinaptiche del neurocita si espandono.

Condurre percorsi

Il sistema nervoso ha le sue sfere di influenza in tutto il corpo. Con l'aiuto di fibre conduttive viene effettuata la regolazione nervosa di sistemi, organi e tessuti. Il cervello, grazie ad un ampio sistema di vie, controlla completamente lo stato anatomico e funzionale di qualsiasi struttura del corpo. Reni, fegato, stomaco, muscoli e altri: tutto questo viene ispezionato dal cervello, coordinando e regolando attentamente e scrupolosamente ogni millimetro di tessuto. E in caso di guasto, corregge e seleziona il modello di comportamento appropriato. Così, grazie ai percorsi, il corpo umano si distingue per autonomia, autoregolamentazione e adattabilità all'ambiente esterno.

Vie del cervello

Il percorso è un insieme di cellule nervose la cui funzione è quella di scambiare informazioni tra diverse parti del corpo.

• Fibre nervose associative. Queste cellule collegano vari centri nervosi che si trovano nello stesso emisfero.
• fibre commissurali. Questo gruppo è responsabile dello scambio di informazioni tra centri simili del cervello.
• Fibre nervose proiettive. Questa categoria di fibre articola il cervello con il midollo spinale.
• vie esterocettive. Trasportano gli impulsi elettrici dalla pelle e da altri organi di senso al midollo spinale.
• Propriocettivo. Questo gruppo di percorsi trasporta segnali da tendini, muscoli, legamenti e articolazioni.
• Vie interocettive. Le fibre di questo tratto provengono dagli organi interni, dai vasi e dal mesentere intestinale.

Interazione con neurotrasmettitori

Neuroni di posizioni diverse comunicano tra loro utilizzando impulsi elettrici di natura chimica. Allora, qual è la base della loro educazione? Esistono i cosiddetti neurotrasmettitori (neurotrasmettitori) - composti chimici complessi. Sulla superficie dell'assone c'è una sinapsi nervosa, una superficie di contatto. Da un lato c'è la fessura presinaptica e dall'altro c'è la fessura postsinaptica. C'è uno spazio tra loro: questa è la sinapsi. Sulla parte presinaptica del recettore sono presenti delle sacche (vescicole) contenenti una certa quantità di neurotrasmettitori (quantici).

Quando l'impulso si avvicina alla prima parte della sinapsi, viene avviato un complesso meccanismo biochimico a cascata, a seguito del quale le sacche con i mediatori si aprono e i quanti delle sostanze mediatrici fluiscono dolcemente nello spazio. In questa fase l'impulso scompare e riappare solo quando i neurotrasmettitori raggiungono la fessura postsinaptica. Poi i processi biochimici si riattivano con l'apertura della porta ai mediatori, e questi, agendo sui recettori più piccoli, vengono convertiti in un impulso elettrico, che va più in profondità nelle fibre nervose.

Intanto si distinguono diversi gruppi di questi stessi neurotrasmettitori, vale a dire:

• I neurotrasmettitori inibitori sono un gruppo di sostanze che hanno un effetto inibitorio sull'eccitazione. Questi includono:
  • acido gamma-amminobutirrico (GABA);
  • glicina.
• Mediatori eccitatori:
  • acetilcolina;
  • dopamina;
  • serotonina;
  • norepinefrina;
  • adrenalina.

Le cellule nervose si riprendono

Per molto tempo si è pensato che i neuroni non fossero in grado di dividersi. Tuttavia, tale affermazione, secondo la ricerca moderna, si è rivelata falsa: in alcune parti del cervello avviene il processo di neurogenesi dei precursori dei neurociti. Inoltre, il tessuto cerebrale ha un’eccezionale capacità di neuroplasticità. Ci sono molti casi in cui una parte sana del cervello assume il controllo della funzione di una danneggiata.

Molti esperti nel campo della neurofisiologia si sono chiesti come ripristinare i neuroni cerebrali. Recenti ricerche condotte da scienziati americani hanno rivelato che per la rigenerazione tempestiva e corretta dei neurociti non è necessario utilizzare farmaci costosi. Per fare questo, devi solo fare il giusto programma di sonno e mangiare bene includendo vitamine del gruppo B e cibi ipocalorici nella dieta.

Se c'è una violazione delle connessioni neurali del cervello, sono in grado di riprendersi. Tuttavia, esistono patologie gravi delle connessioni e dei percorsi nervosi, come la malattia dei motoneuroni. Quindi è necessario rivolgersi a cure cliniche specialistiche, dove i neurologi possono scoprire la causa della patologia e realizzare il trattamento giusto.

Le persone che hanno già consumato o consumato alcol spesso si chiedono come ripristinare i neuroni cerebrali dopo l'alcol. Lo specialista risponderebbe che per questo è necessario lavorare sistematicamente sulla propria salute. Il complesso di attività comprende una dieta equilibrata, esercizio fisico regolare, attività mentale, passeggiate e viaggi. È stato dimostrato che le connessioni neurali del cervello si sviluppano attraverso lo studio e la contemplazione di informazioni categoricamente nuove per una persona.

Nelle condizioni di un eccesso di informazioni non necessarie, dell'esistenza di un mercato di fast food e di uno stile di vita sedentario, il cervello è qualitativamente suscettibile a vari danni. Aterosclerosi, formazione trombotica sui vasi, stress cronico, infezioni: tutto questo è un percorso diretto per intasare il cervello. Nonostante ciò, esistono farmaci che ripristinano le cellule cerebrali. Il gruppo principale e popolare è quello dei nootropi. I preparati di questa categoria stimolano il metabolismo dei neurociti, aumentano la resistenza alla carenza di ossigeno e hanno un effetto positivo su vari processi mentali (memoria, attenzione, pensiero). Oltre ai nootropi, il mercato farmaceutico offre farmaci contenenti acido nicotinico, agenti rinforzanti delle pareti vascolari e altri. Va ricordato che il ripristino delle connessioni neurali nel cervello durante l'assunzione di vari farmaci è un processo lungo.

L'effetto dell'alcol sul cervello

L'alcol ha un effetto negativo su tutti gli organi e sistemi, in particolare sul cervello. L'alcol etilico penetra facilmente le barriere protettive del cervello. Il metabolita dell'alcol, l'acetaldeide, rappresenta una seria minaccia per i neuroni: l'alcol deidrogenasi (un enzima che processa l'alcol nel fegato) attira più liquidi, compresa l'acqua, dal cervello durante l'elaborazione da parte dell'organismo. Pertanto, i composti alcolici asciugano semplicemente il cervello, estraendone l'acqua, a seguito della quale si verifica l'atrofia delle strutture cerebrali e la morte cellulare. Nel caso del consumo singolo di alcol, tali processi sono reversibili, il che non si può dire del consumo cronico di alcol, quando, oltre ai cambiamenti organici, si formano caratteristiche pato-caratterologiche stabili di un alcolizzato. Informazioni più dettagliate su come avviene "L'effetto dell'alcol sul cervello".