Neuron: närviraku struktuur ja funktsioonid

Neuron ehk närvirakk on närvisüsteemi põhielement. Just neuronid on vastutavad selle eest, et tunneme valu, kas saame seda teksti praegu lugeda ja tänu neile on võimalik oma käsi, jalga või mõnda muud kehaosa liigutada. Neuronite keeruline struktuur ja füsioloogia võimaldavad neuronitel täita selliseid äärmiselt olulisi funktsioone. Kuidas siis närvirakk üles ehitatakse ja mis on selle funktsioonid?

Sisukord

1. Neuron (närvirakk): areng
2. Neuron (närvirakk): üldine struktuur
3. Neuron (närvirakk): tüübid
4. Neuron (närvirakk): funktsioonid
5. Puhke- ja tegevuspotentsiaal - impulsi ülekanne
6. Depolarisatsioon ja hüperpolarisatsioon
7. Hüpertensioon - dieet
8. Närvivõrgud

Neuronid (närvirakud) koos gliiarakkudega on närvisüsteemi põhilised ehituskivid. Närvirakkude keeruka struktuuri ja funktsioonide kohta hakkas maailm õppima peamiselt pärast 1937. aastat - just siis tegi JZ Young ettepaneku, et neuronite omaduste kallal tehtaks tööd kalmaarrakkudel (kuna need on palju suuremad kui inimrakud, tehakse kindlasti ka kõiki katseid nendega). lihtsam).

Tänapäeval on muidugi võimalik läbi viia uuringuid ka kõige väiksemate inimrakkude kohta, kuid tol ajal aitas loomamudel märkimisväärselt kaasa närvirakkude füsioloogia avastamisele.

Neuron on närvisüsteemi põhiline ehitusplokk ja närvisüsteemi keerukus sõltub peamiselt sellest, kui palju neid rakke kehas on.

Näiteks nematoodidel, mida testitakse erinevates laborites, on ainult 300 neuronit.

Tuntud puuviljakärbes on närvirakke kindlasti rohkem, umbes sada tuhat. See arv pole midagi, kui mõelda, kui palju neuroneid inimesel on - inimese närvisüsteemis on neid hinnanguliselt mitu miljardit.

Neuron (närvirakk): areng

Närvirakkude valmistamise protsess on tuntud kui neurogenees. Üldiselt tekivad arenevad organismid (eriti emakasisene elu jooksul) neuronid närvirakkude tüvirakkudest ja need närvirakud, mis siis tekivad, rakkude jagunemist enam ei läbi.

Varem arvati, et pärast inimeste arengut ei moodustunud üldse uusi närvirakke. Selline veendumus näitas, kui ohtlikud on kõik närvirakkude kadumiseni viivad haigused (räägime siin näiteks erinevatest neurodegeneratiivsetest haigustest).

Kuid nüüd on teada, et teatud aju piirkondades on võimalik luua uusi neuroneid ka täiskasvanuna - sellised piirkonnad osutusid hipokampus ja haistmissibul.

Neuron (närvirakk): üldine struktuur

Neuroni võib jagada kolmeks osaks, milleks on:

• närvirakkude keha (perikarüoon)
• dendriidid (mitu, tavaliselt väikesed väljaulatuvad osad, väljaulatuvad perikarionist)
• akson (üks pikk pika lisa, mis ulatub närviraku kehast)

Närviraku keha, nagu ka selle teised osad, on kaetud rakumembraaniga. See sisaldab kõiki põhilisi rakulisi organelle, näiteks:

• rakutuum
• ribosoomid
• endoplasmaatiline retikulum (retikulumi agregaate koos selle sees rikkalikult hajutatud ribosoomidega nimetatakse Nisseli graanuliteks - need on iseloomulikud närvirakkudele ja esinevad neis tänu sellele, et neuronid toodavad palju valke)

Dendriidid vastutavad peamiselt närvirakku voolava teabe vastuvõtmise eest. Nende otstes on palju sünapsi. Ühel närvirakul võib olla ainult mõni dendriit ja neid võib olla nii palju, et lõpuks moodustavad nad 90% kogu antud neuroni kogu pinnast.

Akson on omakorda palju erinev struktuur. See on üks lisa, mis ulatub närviraku kehast. Aksooni pikkus võib olla äärmiselt erinev - nii nagu mõned neist on vaid paar millimeetrit, võib inimkehast leida aksoneid palju rohkem kui meeter.

Aksooni roll on dendriitide vastuvõetud signaali edastamine teistele närvirakkudele. Mõned neist on kaetud spetsiaalse ümbrisega - seda nimetatakse müeliinikestaks ja see võimaldab närviimpulsside palju kiiremat edastamist.

Närvirakkude kehasid võib leida närvisüsteemi rangelt määratletud struktuurides: need esinevad peamiselt kesknärvisüsteemis ja perifeerses närvisüsteemis - need asuvad ka nn. ganglionid. Aksonite klastreid, mis pärinevad paljudest erinevatest närvirakkudest ja on kaetud vastavate membraanidega, nimetatakse omakorda närvideks.

Neuron (närvirakk): tüübid

Närvirakkude jagunemisi on vähemalt mitu. Neuroneid saab jagada näiteks nende struktuuri tõttu, kus eristatakse järgmist:

• unipolaarsed neuronid: seda nimetatakse seetõttu, et neil on ainult üks pikendus
• bipolaarsed neuronid: närvirakud, millel on üks akson ja üks dendriit
• multipolaarsed neuronid: neil on kolm või palju rohkem laiendeid

Teine neuronite jaotus põhineb nende aksonite pikkusel. Sel juhul on loetletud järgmised:

• Projektsioon neuronid: neil on äärmiselt pikad aksonid, mis võimaldavad neil saata impulsse kehaosadesse, isegi perikarionidest väga kaugel
• lühikeste aksonitega neuronid: nende ülesanne on edastada ergastusi ainult nende vahetus läheduses asuvate närvirakkude vahel

Tavaliselt põhineb aga närvirakkude kõige sobivam jagunemine nende funktsioonil kehas. Sel juhul on kolme tüüpi närvirakke:

• motoorsed neuronid (tuntud ka kui tsentrifugaalsed või efferentsed): nad vastutavad impulsside saatmise eest kesknärvisüsteemist juhtstruktuuridesse, nt lihastesse ja näärmetesse
• sensoorsed neuronid (tuntud ka kui tsentripetaalsed, aferendid): nad tajuvad mitmesuguseid sensoorset stiimulit, nt. termiline, puudutus või lõhn ja edastage saadud teave kesknärvisüsteemi struktuuridele
• assotsiatiivsed neuronid (tuntud ka kui interneuronid, vahendavad neuronid): nad on vahendajad sensoorsete ja motoorsete neuronite vahel, üldiselt on nende roll teabe edastamine erinevate närvirakkude vahel

Neuroneid saab jagada ka neurotransmitterite eritamise viisi tõttu (need ained - mida arutatakse hiljem - vastutavad teabe edastamise võimaluse eest neuronite vahel).

Selles lähenemisviisis võib muu hulgas loetleda:

• dopaminergilised neuronid (sekreteerivad dopamiini)
• kolinergilised neuronid (vabastavad atsetüülkoliini)
• noradrenergilised neuronid (eritavad noradrenaliini)
• serotonergilised neuronid (vabastab serotoniini)
• GABAergilised neuronid (vabastavad GABA)

Neuron (närvirakk): funktsioonid

Põhimõtteliselt on varem mainitud neuroni põhifunktsioone: need rakud vastutavad närviimpulsside vastuvõtmise ja edastamise eest. Kuid see ei toimu kurtide telefonina, kus rakud omavahel räägivad, vaid keeruliste protsesside kaudu, mida tasub lihtsalt vaadata.

Impulsside edastamine neuronite vahel on võimalik tänu nendevahelistele spetsiifilistele seostele - sünapsidele. Inimese kehas on kahte tüüpi sünapse: elektrilised (neid on suhteliselt vähe) ja keemilised (domineerivad, just need on seotud neurotransmitteritega).

Sünapsil on kolm osa:

• presünaptiline lõpetamine
• sünaptiline pilu
• postsünaptiline katkestus

Presünaptiline ots on koht, kust neurotransmitterid vabanevad - need lähevad sünaptilisse pilusse. Seal saavad nad seonduda postsünaptilise terminali retseptoritega. Lõppkokkuvõttes võib pärast neurotransmitterite stimuleerimist vallanduda ergastus ja lõpuks teabe edastamine ühest närvirakust teise.

Puhke- ja tegevuspotentsiaal - impulsi ülekanne

Puhke- ja tegevuspotentsiaal - impulsi ülekanne

Siinkohal väärib mainimist veel üks närvirakkude vahel signaalide edastamisega seotud nähtus - tegevuspotentsiaal.

Tegelikult, kui see on loodud, hakkab see levima mööda aksoni ja see võib jõuda punkti, kus neurotransmitter vabastatakse selle otsast - see on presünaptiline lõpp, tänu millele ergutus levib veelgi.

Närvirakkudel, mis praegu ei saada impulsse, s.t on mõnevõrra puhkamas, on nn puhkepotentsiaal - sõltub erinevate katioonide kontsentratsioonide erinevusest närviraku sisemuse ja väliskeskkonna vahel.

Selle erinevuse peamisteks põhjusteks on naatriumi (Na +), kaaliumi (K +) ja kloriidi (Cl-) katioonid.

Üldiselt on neuroni sisemus selle väliskülje suhtes negatiivselt laetud - kui ergutuslaine selleni jõuab, see olukord muutub ja see laeb palju positiivsemalt.

Kui neuroni sees olev laeng saavutab lävepotentsiaalina tuntud väärtuse, käivitatakse ergastus - impulss "lastakse" läbi aksoni kogu pikkuse.

Siinkohal tuleb rõhutada, et närvirakud saadavad alati sama tüüpi impulsi - olenemata sellest, kui tugev on nendeni jõudev stimulatsioon, reageerivad nad alati sama jõuga (mainitakse isegi, et nad saadavad impulsse põhimõttel "kõik või mitte midagi" ).

Depolarisatsioon ja hüperpolarisatsioon

Siin mainitakse pidevalt, et kui neurotransmitterid jõuavad sünapside kaudu närvirakku, põhjustab see närviimpulsi ülekandmist. Ainuüksi selline kirjeldus oleks vale - neurotransmitterid jagunevad ergastavateks ja inhibeerivateks kahel viisil.

Esimene neist viib tegelikult depolarisatsioonini, mille tulemuseks on teabe edastamine närvirakkude vahel.

Siiski on ka inhibeerivaid neurotransmittereid, mis neuronini jõudes viivad hüperpolarisatsioonini (s.t närviraku potentsiaali langetamiseni), mis tähendab, et neuron muutub impulsside edastamiseks palju vähem võimatuks.

Vastupidiselt näivusele on närvirakkude pärssimine äärmiselt oluline - just tänu sellele on võimalik närvirakkude regenereerimine või "puhkus".

Närvivõrgud

Närvirakkude funktsioonide üle arutledes tasub siinkohal mainida, et olulised pole mitte üksikud neuronid, vaid kogu nende võrgud. Inimese kehas on erakordselt palju nn närvivõrgud. Nende hulka võivad kuuluda näiteks sensoorsed neuronid, interneuron ja motoorne neuron. Sellise võrgu toimimise illustreerimiseks võib tuua näite olukorrast: põleva küünla tahte puudutamist kogemata käega.

Fakt, et oleme seda teinud, annab teada sensoorsest neuronist - just see võtab vastu kõrge temperatuuriga seotud sensoorsed stiimulid. See edastab teavet edasi - tavaliselt teeb see interneuroni abil, tänu millele jõuab teade kahjulikust stiimulist kesknärvisüsteemi struktuuridesse. Seal see töödeldakse ja lõpuks - tänu motoorsele neuronile - saadetakse signaal vastavatelt lihastelt, mis viib selleni, et tõmbame instinktiivselt käe valgustatud tahtist välja.

Siin on kirjeldatud üsna lihtsat näidet närvivõrgust, kuid ilmselt näitab see, kui keeruline on üksikute neuronite suhe ja miks on närvirakud ja nende funktsioon inimese toimimiseks nii olulised.

Allikad:

1. Lodish H. et al., "Neuroni struktuuri ja funktsiooni ülevaade", Molecular Cell Biology. 4. väljaanne, New York, 2000
2. H. Krauss, P. Sosnowski (toim)., Inimese füsioloogia alused, Wyd. Poznańi teaduslik ülikool, 2009, Poznań, lk 258–274

• Aju struktuur
• Perifeerne närvisüsteem
• Selgroog