Strutture neuronali del cervello umano e animale. Quale farmaco ripristina i neuroni cerebrali? Neuroni e tessuto nervoso

tessuto nervoso- il principale elemento strutturale del sistema nervoso. IN composizione del tessuto nervoso comprende altamente specializzato cellule nervose — neuroni, E cellule neurogliali esecuzione di supporto, secretoria e funzione protettiva.

Neuroneè la principale unità strutturale e funzionale 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.

Per varie strutture Il cervello è caratterizzato da alcuni tipi di organizzazione neurale. Neuroni che regolano 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 in corna posteriori 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. È stato notato che per vari stati mentali la secrezione di queste cellule cambia. 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 vasi sanguigni cervello, situato tra loro e i neuroni. Su questa base, si presume che gli astrociti giochino 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 gap, attraverso i quali gli astrociti possono scambiare vari ioni. taglia piccola e, in particolare, di ioni K+. Ciò aumenta la loro capacità di assorbire ioni K+. L'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 sviluppo embrionale e successiva trasformazione in cellule microgliali morfologicamente riconoscibili. Per questo motivo si ritiene tale funzione essenziale la microglia è la protezione del 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 malattia della 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'implementazione 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 i più semplici reazioni riflesse e funzioni integrative superiori del cervello.

I neuroni sono costituiti da un corpo di cellule nervose e da 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 nel contenuto di vari recettori, nella presenza su di essa.

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

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

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

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

Dendriti di una cellula nervosa

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

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

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

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

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

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

assone del neurone

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

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

Proprietà della membrana che ricopre il corpo e l'assone di un neurone, sono diversi. Questa differenza riguarda principalmente la permeabilità della membrana agli ioni minerali ed è dovuta al contenuto vari tipi. 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 nella regione dei nodi di Ranvier, c'è alta densità Canali del sodio e del potassio voltaggio-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 svolgere le funzioni di elaborazione delle informazioni in arrivo e, in particolare, provvedere alla chiusura archi riflessi. I corpi cellulari di questi neuroni si trovano in materia grigia cervello e 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, mentre altri vengono trasformati 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 (sezioni nel diagramma). colore grigio). 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 a 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 aree quasi sinaptiche possono anche essere riassunti algebricamente, chiamata somma temporale.

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

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

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

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

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

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

Pertanto, grazie alla capacità di integrare vari segnali, il neurone può rispondere ad essi in modo sottile. un'ampia gamma risposte, consentendoti di adattarti 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 penalità neuronali risultanti aumentano notevolmente funzionalità 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, su neuroni piramidali nella corteccia motoria primaria convergono gli assoni di molti neuroni dei campi sensoriali della corteccia. SU neuroni motori Nelle corna ventrali del midollo spinale convergono gli assoni di migliaia di neuroni sensoriali e intercalari di diversi livelli del sistema nervoso centrale. 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 formazione reticolare tronco encefalico. Loro forniscono rapido aumento eccitabilità di numerose parti del cervello e mobilitazione delle sue riserve funzionali.

Neurone, O neurone(da altro greco. νεῦρον - fibra, nervo) - un'unità cellulare, strutturale e funzionale altamente specializzata del sistema nervoso. Un neurone è una cellula elettricamente eccitabile progettata per ricevere, elaborare, archiviare, trasmettere ed emettere informazioni dall'esterno utilizzando segnali elettrici e chimici.

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✪ Struttura di un neurone

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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 può essere sufficiente per aprire i canali ionici del sodio. Gli ioni sodio entrano nella cellula, la carica diventa positiva. Questo si apre 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. Lui lascia entrare ioni sodio in una cella. 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. Alla fine dell'assone c'è 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 ione calcio, si divide gruppo fosfato dall'ATP e cambia la sua 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 la fornisce alta concentrazione 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. Grande quantità connessioni... enormi. 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 livello consente solo 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 grande quantità pori nucleari) e organelli (incluso un RE ruvido altamente sviluppato con ribosomi attivi, l'apparato di Golgi), nonché da 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 a 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 (dall'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 di cellule gliali nel cervello è approssimativamente uguale al numero di neuroni).

Nel corpo del neurone è sviluppato un apparato sintetico, granulare reticolo endoplasmatico il 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. Inserimento: effettua una connessione tra sensibile e neuroni motori, partecipano all'elaborazione delle informazioni e allo sviluppo dei 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 si consumano meno energia e sostanze metaboliche per condurre il 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 intervalli maggiore densità canali ionici. Si chiamano intercettazioni Ranvier. Attraverso di loro passa il potenziale d'azione campo elettrico tra gli intervalli.

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, sono raggruppati 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 le cellule nervose predominano 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). Ai neuroni di questo tipo comprendono 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.

• neurociti unipolari (con un processo) presenti, ad esempio, nel nucleo sensoriale 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 sono retratte nel cono di crescita, altre si allungano, deviano in lati diversi, tocca il substrato e può 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 viene sintetizzato nel corpo del neurone, viene trasferito al cono di crescita sotto forma di bolle ed è qui incluso 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), superficie esterna elettropositivo 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, alto livello processi energetici, che richiedono 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 da recettori e neuroni sotto forma di impulso.
• funzione integrativa. Di conseguenza elaborazione delle informazioni, all'uscita del neurone si forma un segnale che trasporta l'informazione di tutti i segnali sommati.
• funzione conduttiva. Dal neurone lungo l'assone arrivano le informazioni sotto forma corrente elettrica alla sinapsi.
• funzione di trasferimento. L'impulso nervoso, raggiungendo 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.

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

Neurone: struttura e funzioni

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

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

Anatomicamente, i neuroni sono costituiti da un corpo e da due tipi di processi: assoni e dendriti. Spesso sono presenti diversi dendriti, la loro funzione è captare il segnale da altri neuroni e creare connessioni tra i neuroni. Gli assoni sono progettati per trasmettere lo stesso segnale ad altre cellule nervose. All'esterno, i neuroni sono ricoperti da una membrana speciale, composta da una proteina speciale: la mielina. È incline all’auto-rinnovamento durante tutta la vita umana.

Che cosa sembra trasmissione dello stesso impulso nervoso? Immaginiamo che tu metta la mano sul manico caldo della padella. In quel momento reagiscono i recettori situati nel tessuto muscolare delle dita. Con l'aiuto degli impulsi, inviano informazioni a cervello principale. Lì l'informazione viene "digerita" e si forma una risposta, che viene rimandata ai muscoli, manifestata soggettivamente da una sensazione di bruciore.

Neuroni, si riprendono?

Da bambina mia madre ci diceva: state attenti sistema nervoso le cellule non si rigenerano. Quindi una frase del genere sembrava in qualche modo spaventosa. Se le celle non vengono ripristinate, cosa fare? Come proteggersi dalla loro morte? A tali domande dovrebbe essere data risposta scienza moderna. In generale, non tutto è così brutto e spaventoso. Tutto il corpo ce l'ha grandi opportunità recupero, perché le cellule nervose non possono farlo. Infatti, dopo lesioni cerebrali traumatiche, ictus, quando si verifica un danno significativo al tessuto cerebrale, in qualche modo riacquista le sue funzioni perdute. Di conseguenza, succede qualcosa nelle cellule nervose.

Anche al momento del concepimento, la morte delle cellule nervose è “programmata” nel corpo. Alcuni studi parlano di morte 1% dei neuroni all'anno. In questo caso, in 20 anni, il cervello si consumerebbe fino a rendere impossibile per una persona svolgere il massimo delle sue prestazioni cose semplici. Ma questo non accade e il cervello è in grado di funzionare pienamente in età avanzata.

Innanzitutto, gli scienziati hanno condotto uno studio sul ripristino delle cellule nervose negli animali. Dopo il danno al cervello nei mammiferi, si è scoperto che le cellule nervose esistenti erano divise a metà e si formavano due neuroni a tutti gli effetti, di conseguenza, le funzioni cerebrali venivano ripristinate. È vero, tali capacità sono state trovate solo negli animali giovani. La crescita cellulare non si è verificata nei vecchi mammiferi. Ulteriori esperimenti sono stati condotti sui topi, che sono stati rodati Grande città, costringendo così a cercare una via d'uscita. E notato cosa interessante, il numero di cellule nervose nei topi sperimentali è aumentato, a differenza di quelli che vivevano in condizioni normali.

in tutti i tessuti del corpo, il recupero avviene per divisione cellule esistenti . Dopo aver condotto ricerche sul neurone, i medici hanno affermato con fermezza: la cellula nervosa non si divide. Tuttavia, questo non significa nulla. Nuove cellule possono formarsi attraverso la neurogenesi, che inizia nel periodo prenatale e continua per tutta la vita. La neurogenesi è la sintesi di nuove cellule nervose da precursori: cellule staminali, che successivamente migrano, si differenziano e si trasformano in neuroni maturi. Il primo resoconto di un simile ripristino delle cellule nervose apparve nel 1962. Ma non era supportato da nulla, quindi non aveva importanza.

Circa vent’anni fa, una nuova ricerca lo ha dimostrato la neurogenesi esiste nel cervello. Negli uccelli che hanno iniziato a cantare molto in primavera, il numero delle cellule nervose è raddoppiato. Dopo la fine del periodo di canto, il numero di neuroni diminuiva nuovamente. Successivamente è stato dimostrato che la neurogenesi può avvenire solo in alcune parti del cervello. Uno di questi è l'area attorno ai ventricoli. Il secondo è l'ippocampo, situato vicino al ventricolo laterale del cervello, ed è responsabile della memoria, del pensiero e delle emozioni. Pertanto, la capacità di ricordare e riflettere cambia nel corso della vita, a causa dell'influenza di vari fattori.

Come si può vedere da quanto sopra, sebbene il cervello non sia stato ancora studiato al 95%, ci sono abbastanza fatti che confermano che le cellule nervose vengono ripristinate.

Estremamente vario, ma le parti principali sono invariate in tutti i tipi di neuroni. Il neurone è costituito dalle seguenti parti: pesce gatto(corpo) e numerosi processi ramificati. Ogni neurone ha due tipi di processi: assone, attraverso il quale l'eccitazione viene trasmessa da un neurone a un altro neurone, e numerosi dendriti(dal greco albero), che termina (dal greco contact) assoni di altri neuroni. Il neurone conduce l'eccitazione solo dal dendrite all'assone.

La proprietà principale di un neurone è la capacità di essere eccitato (generare un impulso elettrico) e trasmettere (condurre) questa eccitazione ad altri neuroni, cellule muscolari, ghiandolari e altre.

Nella fig. 2.3 mostra uno schema di un neurone, sul quale sono facilmente tracciabili le sue parti principali.

Neuroni diversi dipartimenti il cervello funziona molto lavoro vario e, di conseguenza, anche la forma dei neuroni provenienti da diverse parti del cervello è diversa (Fig. 2.4). I neuroni situati all'uscita di una rete neurale di qualche struttura hanno un lungo assone, lungo il quale l'eccitazione lascia questa struttura cerebrale. Ad esempio, i neuroni della corteccia motoria del cervello, le cosiddette piramidi di Betz (dal nome dell'anatomista di Kiev B. Betz, che le descrisse per primo a metà del XIX secolo), hanno un assone di circa 1 m in una persona, si connette corteccia motoria emisferi con segmenti del midollo spinale. Questo assone trasmette "comandi motori", come "muovere le dita dei piedi". Come viene attivato un neurone? Il ruolo principale in questo processo appartiene alla membrana, che separa il citoplasma della cellula dall'ambiente. La membrana di un neurone, come qualsiasi altra cellula, è molto complessa. Insomma, tutti conosciuti membrane biologiche hanno una struttura uniforme (Fig. 2.5): uno strato di molecole proteiche, poi uno strato di molecole lipidiche e un altro strato di molecole proteiche. L'intero disegno ricorda due panini piegati l'uno con l'altro con il burro. Lo spessore di tale membrana è 7-11 nm. Per rappresentare queste dimensioni, immagina che lo spessore dei tuoi capelli sia diminuito di 10mila volte. Una varietà di particelle sono incorporate in tale membrana. Alcune di esse sono particelle proteiche e penetrano nella membrana (proteine ​​integrali), formano punti di passaggio per numerosi ioni: sodio, potassio, calcio, cloro. Questi sono i cosiddetti canali ionici. Altre particelle sono attaccate superficie esterna membrane e sono costituiti non solo da molecole proteiche, ma anche da polisaccaridi. Questo recettori per le molecole biologicamente sostanze attive, ad esempio mediatori, ormoni, ecc. Spesso, oltre al sito per legare una molecola specifica, il recettore include anche un canale ionico.

I canali ionici della membrana svolgono il ruolo principale nell'eccitazione del neurone. Questi canali sono di due tipi: alcuni lavorano costantemente e pompano ioni sodio dal neurone e pompano ioni potassio nel citoplasma. Grazie al lavoro di questi canali (sono anche chiamati canali della pompa O pompa ionica), consumando costantemente energia, nella cellula si crea una differenza nelle concentrazioni di ioni: all'interno della cellula, la concentrazione di ioni potassio è circa 30 volte superiore alla loro concentrazione all'esterno della cellula, mentre la concentrazione di ioni sodio nella cellula è molto piccola - circa 50 volte meno che fuori dalla cella. La proprietà della membrana di mantenere costantemente la differenza nelle concentrazioni ioniche tra il citoplasma e ambiente caratteristico non solo per il nervoso, ma anche per qualsiasi cellula del corpo. Di conseguenza, sulla membrana cellulare si crea un potenziale tra il citoplasma e l'ambiente esterno: il citoplasma della cellula è carico negativamente di circa 70 mV rispetto a ambiente esterno cellule. Questo potenziale può essere misurato in laboratorio con un elettrodo di vetro, introducendo nella cella un tubo di vetro molto sottile (meno di 1 μm) riempito con una soluzione salina. Il vetro in un tale elettrodo svolge il ruolo di un buon isolante e la soluzione salina funge da conduttore. L'elettrodo è collegato ad un amplificatore di segnali elettrici e questo potenziale viene registrato sullo schermo dell'oscilloscopio. Risulta che in assenza di ioni sodio viene mantenuto un potenziale dell'ordine di -70 mV, ma dipende dalla concentrazione di ioni potassio. In altre parole, solo gli ioni potassio sono coinvolti nella creazione di questo potenziale, motivo per cui questo potenziale è chiamato "potenziale di riposo del potassio", o semplicemente potenziale di riposo. Quindi, questo è il potenziale di qualsiasi cellula a riposo del nostro corpo, compreso un neurone.

Un neurone è una cellula elettricamente eccitabile che elabora, immagazzina e trasmette informazioni utilizzando segnali elettrici e chimici. Una cellula contiene un nucleo, un corpo cellulare e processi (dendriti e assoni). Il cervello umano ha una media di 65 miliardi di neuroni. I neuroni si connettono tra loro per formarsi funzioni umane cervello, memoria, divisioni e coscienza.

Vedi questa immagine sopra? Con questa strana immagine, i neuroscienziati del MIT sono riusciti ad attivare i singoli neuroni cerebrali. Utilizzando il miglior modello disponibile della rete neurale visiva del cervello, gli scienziati hanno sviluppato nuovo modo controllo preciso dei singoli neuroni e delle loro popolazioni al centro di questa rete. Attraverso test sugli animali, il team ha dimostrato che le informazioni raccolte dal modello computazionale hanno permesso loro di creare immagini che attivavano fortemente determinati neuroni cerebrali.

sono ampiamente utilizzati oggi nella scienza e nell'informatica. Prima di tutto, le reti neurali artificiali sono importanti durante la creazione intelligenza artificiale. Ecco perché è molto importante per i ricercatori capire cosa succede all'interno della rete quando, basandosi sui dati di input, prende una decisione particolare. I dipendenti del Laboratorio di Informatica e Intelligenza Artificiale del Massachusetts Institute of Technology hanno deciso di svolgere il lavoro reti neurali più trasparente per una migliore comprensione umana.