Neuralni impulsi u mozgu. Šta su neuroni? Motorni neuroni: opis, struktura i funkcije

Članak za konkurs "bio/mol/tekst": Ćelijski procesi koji osiguravaju razmjenu informacija između neurona zahtijevaju mnogo energije. Visoka potrošnja energije doprinijela je tokom evolucije odabiru najviše efikasni mehanizmi kodiranje i prijenos informacija. U ovom članku ćete naučiti o teorijskom pristupu proučavanju moždane energije, o njenoj ulozi u istraživanju patologije, o tome koji su neuroni napredniji, zašto je ponekad korisno da sinapse ne „pale“, kao i kako selektiraju samo informacije koje su neuronu potrebne.

Generalni pokrovitelj takmičenja je kompanija: najveći dobavljač opreme, reagensa i potrošnog materijala za biološka istraživanja i proizvodnju.

Pokrovitelj Nagrade publike i partner nominacije "Biomedicina danas i sutra" bila je kompanija "Invitro".

"Knjiga" pokrovitelj takmičenja - "Alpina non-fiction"

Poreklo pristupa

Od sredine 20. veka poznato je da mozak troši značajan deo energetskih resursa celog organizma: četvrtinu sve glukoze i ⅕ celokupnog kiseonika u slučaju višeg primata. Ovo je inspirisalo Williama Levyja i Roberta Baxtera sa Massachusetts Institute of Technology (SAD) da izvrše teorijsku analizu energetske efikasnosti kodiranja informacija u biološkim neuronskim mrežama (slika 1). Studija se zasniva na sljedećoj hipotezi. Budući da je potrošnja energije mozga velika, za njega je korisno imati takve neurone koji rade najefikasnije – prenose samo korisne informacije i troše najmanje energije.

Ova se pretpostavka pokazala točnom: na jednostavnom modelu neuronske mreže, autori su reproducirali eksperimentalno izmjerene vrijednosti nekih parametara. Konkretno, izračunali su optimalna frekvencija Generacija pulsa varira od 6 do 43 imp./s - gotovo isto kao u neuronima baze hipokampusa. Mogu se podijeliti u dvije grupe prema frekvenciji impulsa: spore (~10 impulsa/s) i brze (~40 impulsa/s). Istovremeno, prva grupa znatno nadmašuje drugu. Slična slika je također uočena u moždanoj kori: postoji nekoliko puta više sporih piramidalnih neurona (~4-9 impulsa/s) od brzih inhibitornih interneurona (>100 impulsa/s), . Dakle, očito, mozak "radije" koristi manje brzih neurona koji troše energiju kako ne bi potrošili sve resurse, .

Slika 1. Prikazana su dva neurona. U jednom od njih ljubičasta presinaptički protein sinaptofizin je obojen. Drugi neuron je potpuno obojen zeleni fluorescentni protein. Male svijetle tačke- sinaptički kontakti između neurona. U umetku je bliže prikazana jedna "trunka".
Zovu se grupe neurona povezanih sinapsama neuronske mreže, . Na primjer, u moždanoj kori, piramidalni neuroni i interneuroni formiraju opsežne mreže. Dobro koordiniran "koncertni" rad ovih ćelija određuje naše veće kognitivne i druge sposobnosti. Slične mreže, samo iz drugih vrsta neurona, raspoređene su po mozgu, međusobno su povezane na određeni način i organiziraju rad cijelog organa.

Šta su interneuroni?

Neuroni centralnog nervnog sistema se dele na aktiviranje (formiraju sinapse koje aktiviraju) i inhibitorno (formiraju inhibitorne sinapse). Potonji su u velikoj mjeri zastupljeni interneuroni , ili srednji neuroni. U moždanoj kori i hipokampusu odgovorni su za formiranje moždanih gama ritmova, koji osiguravaju koordiniran, sinhroni rad drugih neurona. Ovo je izuzetno važno za motoričke funkcije, percepciju senzornih informacija, formiranje pamćenja,.

Pronalaženje optimalnog

Zapravo, govorimo o problemu optimizacije: pronalaženju maksimuma funkcije i određivanju parametara pod kojima se ona postiže. U našem slučaju, funkcija je omjer broja korisne informacije na troškove energije. Količina korisnih informacija može se grubo izračunati koristeći Shanonovu formulu, koja se široko koristi u teoriji informacija, . Postoje dvije metode za izračunavanje troškova energije, i oba daju uvjerljive rezultate, . Jedan od njih - "metoda brojanja jona" - zasniva se na brojanju broja Na+ jona koji su ušli u neuron tokom određenog signalnog događaja (PD ili PSP, vidi bočnu traku " Šta je akcioni potencijal”) nakon čega slijedi konverzija u broj molekula adenozin trifosfat (ATP), glavna energetska "valuta" ćelija. Drugi se temelji na opisu jonskih struja kroz membranu prema zakonima elektronike i omogućava vam da izračunate snagu ekvivalentnog električnog kola neurona, koja se zatim pretvara u troškove ATP-a.

Ove "optimalne" vrijednosti parametara zatim treba uporediti s onima izmjerenim eksperimentalno i odrediti koliko se razlikuju. Ukupna slika razlika će ukazati na stepen optimizacija datog neurona u cjelini: koliko se realne, eksperimentalno mjerene, vrijednosti parametara poklapaju s izračunatim. Što su razlike slabije, neuron je bliži optimumu i efikasnije i optimalnije radi energetski. S druge strane, poređenje specifičnih parametara će pokazati u kom je specifičnom svojstvu ovaj neuron blizak „idealu“.

Nadalje, u kontekstu energetske efikasnosti neurona, razmatraju se dva procesa na kojima se zasniva kodiranje i prijenos informacija u mozgu. Ovo je nervni impuls, ili akcioni potencijal, preko kojeg se mogu dobiti informacije poslano"primatelja" na određenoj udaljenosti (od mikrometara do jednog i po metra) i sinaptičkog prijenosa koji leži u osnovi stvarnog prijenos signal sa jednog neurona na drugi.

akcioni potencijal

akcioni potencijal (PD) je signal koji neuroni šalju jedni drugima. PD su različiti: brzi i spori, mali i veliki. Često su organizovani u duge nizove (kao slova u rečima), ili u kratke visokofrekventne „pakovanja“ (slika 2).

Slika 2. Različiti tipovi neurona generiraju različite signale. U centru- uzdužni presjek mozga sisara. Na umetcima su prikazani različiti tipovi signala snimljenih elektrofiziološkim metodama, . ali - kortikalni ( Cerebralni korteks) piramidalni neuroni mogu prenositi signale niske frekvencije ( Redovno pucanje), i kratki signali eksploziva ili rafala ( rafalnom paljbom). b - Za Purkinje ćelije malog mozga ( Mali mozak) karakteriše samo rafalna aktivnost na vrlo visoka frekvencija. in - Relejni neuroni talamusa ( Thalamus) imaju dva načina djelovanja: burst i tonik ( paljenje tonika). G - Neuroni srednjeg dela uzice ( MHb, Medijalna habenula) epitalamusa stvaraju tonične signale niske frekvencije.

Šta je akcioni potencijal?

1. membrane i jona. Plazma membrana neurona održava neravnomjernu distribuciju tvari između stanice i vanćelijske sredine (slika 3. b) . Među ovim supstancama ima i malih jona, od kojih su K+ i Na+ važni za opisivanje PD.
   U ćeliji je malo Na+ jona, ali mnogo izvan ćelije. Zbog toga stalno nastoje ući u kavez. Naprotiv, unutar ćelije ima mnogo K+ jona i oni teže da izađu iz nje. Joni to ne mogu učiniti sami, jer je membrana za njih nepropusna. Za prolaz jona kroz membranu potrebno je otvoriti posebne proteine ​​- jonski kanali membrane.



Slika 3. Neuron, jonski kanali i akcioni potencijal. ali - Rekonstrukcija kandelabarske ćelije moždane kore pacova. plava dendriti i tijelo neurona su obojeni (plava mrlja u centru), crvena- akson (u mnogim tipovima neurona, akson je mnogo razgranatiji od dendrita). Zeleni I grimizne strijele ukazuju na smjer toka informacija: dendriti i tijelo neurona ih primaju, akson ih šalje drugim neuronima. b - Membrana neurona, kao i svaka druga ćelija, sadrži jonske kanale. Zelene šolje- joni Na +, plava- K+ joni. in - Promjene u membranskom potencijalu tokom stvaranja akcionog potencijala (AP) od strane Purkinje neurona. zelena površina: Na-kanali su otvoreni, joni Na+ ulaze u neuron, dolazi do depolarizacije. Plava oblast: K-kanali su otvoreni, K+ izlazi, dolazi do repolarizacije. Preklapanje zelene i plave regije odgovara periodu kada Na + ulazi i K + izlazi istovremeno.

2. jonski kanali. Raznolikost kanala je ogromna. Neki od njih se otvaraju kao odgovor na promjenu membranskog potencijala, drugi - kada se veže ligand (neurotransmiter u sinapsi, na primjer), drugi - kao rezultat mehaničkih promjena u membrani, itd. Otvaranje kanala sastoji se u promjeni njegove strukture, zbog čega ioni mogu proći kroz njega. Neki kanali prolaze samo određeni tip jona, dok se drugi karakteriziraju miješanom provodljivošću.
   Kanali koji "osećaju" membranski potencijal igraju ključnu ulogu u stvaranju AP - potencijalno zavisna jonski kanali. Otvaraju se kao odgovor na promjene membranskog potencijala. Među njima nas zanimaju potencijalno zavisni natrijumski kanali(Na-kanali), prolazeći samo Na + jone, i naponsko zavisne kalijumove kanale (K-kanale), prolazeći samo K+ jone.

PD je relativno jaka promjena membranskog potencijala poput skoka amplitude.

3. Jonska struja i PD. Osnova PD je jonska struja - kretanje jona kroz jonske kanale membrane. Budući da su ioni nabijeni, njihova struja dovodi do promjene ukupnog naboja unutar i izvan neurona, što odmah povlači za sobom promjenu membranskog potencijala.
   Generacija AP se u pravilu javlja u početnom segmentu aksona - u onom njegovom dijelu koji je uz tijelo neurona, . Ovdje je koncentrisano mnogo Na-kanala. Ako se otvore, snažna struja jona Na+ će juriti u akson, i a depolarizacija membrane - smanjenje membranskog potencijala u apsolutnoj vrijednosti (slika 3.). in). Zatim se morate vratiti na njegovu prvobitnu vrijednost - repolarizacija. Za to su odgovorni joni K+. Kada se K-kanali otvore (nešto prije AP maksimuma), K+ ioni će početi napuštati ćeliju i repolarizirati membranu.
   Depolarizacija i repolarizacija su dvije glavne faze PD. Osim njih, izdvaja se još nekoliko, koji se, zbog nedostatka nužde, ovdje ne razmatraju. Detaljan opis generisanja PD može se naći u,. Kratki opis PD je također u člancima o "Biomolekuli".
4. Inicijalni segment aksona i inicijacija AP.Šta dovodi do otvaranja Na-kanala u početnom segmentu aksona? Opet, promjena membranskog potencijala, "dolazi" duž dendrita neurona (slika 3. ali). Ovo - postsinaptički potencijali (PSP) koji je rezultat sinaptičkog prijenosa. Ovaj proces je detaljnije objašnjen u glavnom tekstu.
5. Provođenje PD. Obližnji Na-kanali neće biti ravnodušni prema AP u početnom segmentu aksona. I oni će se otvoriti kao odgovor na ovu promjenu membranskog potencijala, što će također pokrenuti AP. Potonji će, zauzvrat, izazvati sličnu "reakciju" u sljedećem segmentu aksona, dalje od tijela neurona, i tako dalje. Ovako se to dešava dirigovanje PD duž aksona, . Na kraju će dostići svoje presinaptičke završetke ( grimizne strijele na sl. 3 ali) gdje može pokrenuti sinaptički prijenos.
6. Potrošnja energije za stvaranje AP je manja nego za rad sinapsi. Koliko molekula adenozin trifosfata (ATP), glavne energetske "valute", košta PD? Prema jednoj procjeni, za piramidalne neurone u moždanoj kori štakora, potrošnja energije za generiranje 4 AP u sekundi je oko ⅕ ukupne potrošnje energije neurona. Ako uzmemo u obzir druge procese signalizacije, posebno sinaptički prijenos, udio će biti ⅘. Za cerebelarni korteks koji je odgovoran za motoričke funkcije, situacija je slična: potrošnja energije za generisanje izlaznog signala je 15% od svih, a oko polovina je za obradu ulaznih informacija. Dakle, PD je daleko od procesa koji najviše troši energiju. Faktor od više energije zahtijeva rad sinapse,. Međutim, to ne znači da proces generisanja PD ne pokazuje karakteristike energetske efikasnosti.

Analiza različite vrste neuroni (slika 4) su pokazali da neuroni beskičmenjaka nisu energetski efikasni, a neki neuroni kičmenjaka su skoro savršeni. Prema rezultatima ovog istraživanja, pokazalo se da su najviše energije hipokampalni interneuroni uključeni u formiranje pamćenja i emocija, kao i talamokortikalni relejni neuroni, koji prenose glavni tok senzornih informacija od talamusa do moždane kore. efikasan.

Slika 4. Različiti neuroni su efikasni na različite načine. Slika prikazuje poređenje potrošnje energije različitih tipova neurona. Potrošnja energije se izračunava u modelima kao sa početnim (stvarnim) vrijednostima parametara ( crne kolone), a kod optimalnih, u kojima neuron s jedne strane obavlja svoju zadatu funkciju, a s druge strane troši minimum energije ( sive trake). Pokazalo se da su dvije vrste neurona kralježnjaka najefikasnije od predstavljenih: interneuroni hipokampusa ( interneuron hipokampusa pacova, RHI) i talamokortikalni neuroni ( mišja talamokortikalna relejna ćelija, MTCR), budući da je za njih potrošnja energije u originalnom modelu najbliža potrošnji energije optimizovanog. Nasuprot tome, neuroni beskičmenjaka su manje efikasni. Legenda: SA (akson lignje) - akson divovske lignje; CA (akson rakova) - akson rakova; MFS (mišji brzi kortikalni interneuron) - brzi kortikalni mišji interneuron; BK (Kenyon ćelija tijela gljive medonosne pčele) je Kenyon ćelija pčele u obliku pečurke.

Zašto su efikasniji? Zato što imaju malo preklapanja Na- i K-struja. Tokom generisanja PD, uvek postoji vremenski period kada su ove struje prisutne istovremeno (slika 3. in). U ovom slučaju praktički nema prijenosa naboja, a promjena membranskog potencijala je minimalna. Ali u svakom slučaju, ove struje se moraju „platiti“, uprkos njihovoj „beskorisnosti“ u ovom periodu. Stoga, njegovo trajanje određuje koliko se energetskih resursa troši. Što je kraći, to je upotreba energije efikasnija. Što duže, to manje efektivno. Samo kod dva gore navedena tipa neurona, zahvaljujući brzim jonskim kanalima, ovaj period je veoma kratak, a PD su najefikasniji.

Inače, interneuroni su mnogo aktivniji od većine drugih neurona u mozgu. Istovremeno, izuzetno su važni za koordiniran, sinhroni rad neurona, sa kojima formiraju male lokalne mreže. Vjerovatno je da je visoka energetska efikasnost interneuronskih AP neka vrsta adaptacije na njihovu visoku aktivnost i ulogu u koordinaciji rada drugih neurona.

Synapse

Prijenos signala s jednog neurona na drugi događa se u posebnom kontaktu između neurona, u sinapse . Samo ćemo razmotriti hemijske sinapse (ima li još električni), budući da su vrlo česti u nervnom sistemu i važni su za regulaciju ćelijskog metabolizma, isporuku nutrijenata.

Na presinaptičkom kraju aksona, AP izaziva oslobađanje neurotransmitera u vanćelijsku okolinu - do neurona koji prima. Potonji se tome samo raduje: u dendritskoj membrani receptori - jonski kanali određene vrste - vezuju neurotransmiter, otvaraju se i dozvoljavaju različitim ionima da prolaze kroz sebe. To rezultira stvaranjem male postsinaptički potencijal(PSP) na dendritnoj membrani. Podsjeća na AP, ali je mnogo manje amplitude i nastaje zbog otvaranja drugih kanala. Mnogi od ovih malih PSP-ova, svaki iz svoje sinapse, „spuštaju se“ duž dendritske membrane do tijela neurona ( zelene strelice na sl. 3 ali) i dostižu početni segment aksona, gdje izazivaju otvaranje Na-kanala i "provociraju" ga da generiše AP.

Takve sinapse se nazivaju uzbudljivo : doprinose aktivaciji neurona i stvaranju AP. Postoje također inhibitorno sinapse. Naprotiv, doprinose inhibiciji i sprečavaju stvaranje AP. Često postoje obje sinapse na istom neuronu. Određeni odnos između inhibicije i ekscitacije je važan za normalan rad mozga, formiranje moždanih ritmova koji prate više kognitivne funkcije.

Čudno, oslobađanje neurotransmitera u sinapsi se možda uopće neće dogoditi - ovo je vjerojatnostni proces. Neuroni štede energiju na ovaj način: sinaptički prijenos već određuje otprilike polovinu ukupne potrošnje energije neurona. Kada bi se sinapse uvijek aktivirale, sva energija bi otišla na njihovo djelovanje i ne bi preostalo resursa za druge procese. Štaviše, niska vjerovatnoća (20-40%) oslobađanja neurotransmitera odgovara najvećoj energetskoj efikasnosti sinapsi. Omjer količine korisnih informacija i utrošene energije u ovom slučaju je maksimalan, . Dakle, ispada da "neuspjesi" igraju važnu ulogu u radu sinapsi i, shodno tome, cijelog mozga. I ne morate brinuti o prijenosu signala s ponekad "nefunkcionalnim" sinapsama, jer obično postoji mnogo sinapsi između neurona, a barem jedna od njih će raditi.

Još jedna karakteristika sinaptičkog prenosa je podela opšteg toka informacija na zasebne komponente prema frekvenciji modulacije dolaznog signala (grubo rečeno, frekvenciji dolaznih AP). To je zbog kombinacije različitih receptora na postsinaptičkoj membrani. Neki receptori se aktiviraju vrlo brzo: npr. AMPA receptori (AMPA dolazi od α- a mino-3-hidroksi-5- m etil-4-izoksazol str ropionic a cid). Ako su samo takvi receptori prisutni na postsinaptičkom neuronu, on može jasno percipirati signal visoke frekvencije (kao što je, na primjer, na slici 2. in). Najjasniji primjer su neuroni slušnog sistema koji su uključeni u određivanje lokacije izvora zvuka i precizno prepoznavanje kratkih zvukova kao što su klikovi, koji su široko zastupljeni u govoru. NMDA receptori (NMDA - od N -m etil- D -a spartate) su sporiji. Oni omogućavaju neuronima da izaberu signale niže frekvencije (slika 2.). G), kao i da se visokofrekventni niz AP percipira kao nešto ujedinjeno - takozvana integracija sinaptičkih signala. Postoje čak i sporiji metabotropni receptori, koji, kada se vežu za neurotransmiter, prenose signal u lanac unutarćelijskih "sekundarnih glasnika" kako bi prilagodili različite ćelijskih procesa. Na primjer, receptori povezani s G-proteinom su široko rasprostranjeni. Ovisno o vrsti, oni, na primjer, reguliraju broj kanala u membrani ili direktno moduliraju njihov rad.

Različite kombinacije brzih AMPA-, sporijih NMDA- i metabotropnih receptora omogućavaju neuronima da izaberu i iskoriste za njih najkorisnije informacije koje su važne za njihovo funkcioniranje. I "beskorisne" informacije se eliminišu, neuron ih ne "percipira". U tom slučaju ne morate trošiti energiju na obradu nepotrebnih informacija. Ovo je još jedan aspekt optimizacije sinaptičkog prijenosa između neurona.

Šta još?

Energetska efikasnost moždanih ćelija se takođe proučava u odnosu na njihovu morfologiju. Istraživanja pokazuju da grananje dendrita i aksona nije haotično i štedi energiju. Na primjer, akson se grana na takav način da je ukupna dužina putanje kroz koju prolazi AP najmanja. U ovom slučaju, potrošnja energije za provođenje AP duž aksona je minimalna.

Smanjenje potrošnje energije neurona postiže se i određenim omjerom inhibitornih i ekscitatornih sinapsi. Ovo je direktno povezano, na primjer, sa ishemija(patološko stanje uzrokovano poremećenim protokom krvi u žilama) mozga. U ovoj patologiji, najvjerovatnije, metabolički najaktivniji neuroni prvi otkazuju. U korteksu su predstavljeni inhibitornim interneuronima koji formiraju inhibitorne sinapse na mnogim drugim piramidalnim neuronima. Kao rezultat smrti interneurona, piramidalna inhibicija se smanjuje. Kao rezultat, dolazi do povećanja opšti nivo aktivnost potonjeg (aktivirajuće sinapse rade češće, AP se češće stvaraju). Odmah zatim dolazi do povećanja njihove potrošnje energije, što u uslovima ishemije može dovesti do smrti neurona.

Prilikom proučavanja patologija pažnja se poklanja i sinaptičkom prijenosu kao procesu koji najviše troši energiju. Na primjer, kod Parkinsonove, Huntingtonove, Alchajmerove bolesti dolazi do kvara ili transporta do sinapsi mitohondrija, koje igraju glavnu ulogu u sintezi ATP-a. U slučaju Parkinsonove bolesti, to može biti posljedica poremećaja i smrti neurona supstancije nigre koji troše energiju, a koja je važna za regulaciju motoričkih funkcija i mišićnog tonusa. Kod Huntingtonove bolesti, mutantni protein huntingtin remeti mehanizme isporuke novih mitohondrija u sinapse, što dovodi do "energetskog gladovanja" potonjih, povećane ranjivosti neurona i prekomjerne aktivacije. Sve to može uzrokovati daljnje narušavanje rada neurona, praćeno atrofijom striatuma i moždane kore. Kod Alchajmerove bolesti dolazi do poremećaja mitohondrija (paralelno sa smanjenjem broja sinapsi) zbog taloženja amiloidnih plakova. Djelovanje potonjeg na mitohondrije dovodi do oksidativnog stresa, kao i do apoptoze - stanične smrti neurona.

Još jednom o svemu

Krajem 20. stoljeća rođen je pristup proučavanju mozga u kojem se istovremeno razmatraju dvije važne karakteristike: koliko neuron (ili neuronska mreža, ili sinapsa) kodira i prenosi korisne informacije i koliko energije troši,. Njihov odnos je svojevrsni kriterijum za energetsku efikasnost neurona, neuronskih mreža i sinapsi.

Upotreba ovog kriterijuma u kompjuterskoj neuronauci dala je značajno povećanje znanja o ulozi pojedinih pojava, procesa, . Konkretno, mala vjerovatnoća oslobađanja neurotransmitera u sinapsi, određena ravnoteža između inhibicije i ekscitacije neurona, oslobađanje samo određene vrste dolaznih informacija zbog određene kombinacije receptora - sve to doprinosi uštedi vrijednih energetskih resursa.

Štoviše, samo određivanje potrošnje energije signalnih procesa (na primjer, generiranje, provođenje AP, sinaptički prijenos) omogućava da se otkrije koji će od njih prije svega patiti u slučaju patološkog kršenja isporuke nutrijenata, . Budući da sinapse zahtijevaju najviše energije za rad, one prve otkazuju kod patologija kao što su ishemija, Alchajmerova i Huntingtonova bolest. Slično tome, određivanje potrošnje energije različitih tipova neurona pomaže da se otkrije koji će od njih umrijeti ranije od drugih u slučaju patologije. Na primjer, kod iste ishemije, interneuroni korteksa će prije svega otkazati. Isti ti neuroni su, zbog intenzivnog metabolizma, najranjivije ćelije tokom starenja, Alchajmerove bolesti i šizofrenije.

Hvala

Iskreno sam zahvalan mojim roditeljima Olgi Natalevič i Aleksandru Žukovu, sestrama Ljubi i Aleni, mom supervizoru Alekseju Bražeu i divnim prijateljima u laboratoriji Evelini Nikelsparg i Olgi Slatinskoj na podršci i inspiraciji, vrednim komentarima koje su dali čitajući članak. Takođe sam veoma zahvalan Ani Petrenko, urednici članka, i Antonu Čugunovu, glavnom uredniku Biomolecule, na napomenama, sugestijama i komentarima.

Književnost

1. Proždrljivi mozak;
2. SEYMOUR S. KETY. (1957). OPŠTI METABOLIZAM MOZGA IN VIVO. Metabolizam nervnog sistema. 221-237;
3. L. Sokoloff, M. Reivich, C. Kennedy, M. H. Des Rosiers, C. S. Patlak, et. al (1977). DEOKSIGLUKOZNA METODA ZA MJERENJE LOKALNE ISKORIŠĆENJA GLUKOZE U MOZKU: TEORIJA, PROCEDURA I NORMALNE VRIJEDNOSTI KOD SVJESNOG I ANESTEZIRANOG ALBINO ŠTACORA . J Neurochem. 28 , 897-916;
4. Magistretti P.J. (2008). Energetski metabolizam mozga. U Fundamentalnoj neuroznanosti // Ed. Squire L.R., Berg D., Bloom F.E., du Lac S., Ghosh A., Spitzer N. San Diego: Academic Press, 2008. P. 271–297;
5. Pierre J. Magistretti, Igor Allaman. (2015). Ćelijska perspektiva na metabolizam energije mozga i funkcionalno snimanje. Neuron. 86 , 883-901;
6. William B Levy, Robert A. Baxter. (1996). Energetski efikasni neuronski kodovi. Neural Computation. 8 , 531-543;
7. Sharp P.E. i Green C. (1994). Prostorni korelati obrazaca paljenja pojedinačnih ćelija u subikulumu štakora koji se slobodno kreće. J. Neurosci. 14 , 2339–2356;
8. H. Hu, J. Gan, P. Jonas. (2014). Fast-spiking, parvalbumin+ GABAergični interneuroni: od ćelijskog dizajna do funkcije mikrokola. Nauka. 345 , 1255263-1255263;
9. Oliver Kann, Ismini E Papageorgiou, Andreas Draguhn. (2014). Visokoenergetski inhibicijski interneuroni su centralni element za obradu informacija u kortikalnim mrežama. J-Cereb Blood Flow Metab. 34 , 1270-1282;
10. David Attwell, Simon B. Laughlin. (2001). Energetski budžet za signalizaciju u sivoj materiji mozga. J-Cereb Blood Flow Metab. 21 , 1133-1145;
11. Henry Markram, Maria Toledo-Rodriguez, Yun Wang, Anirudh Gupta, Gilad Silberberg, Caizhi Wu. (2004).

Ljudsko tijelo je složen sistem u kojem učestvuju mnogi pojedinačni blokovi i komponente. Izvana, struktura tijela se vidi kao elementarna, pa čak i primitivna. Međutim, ako pogledate dublje i pokušate identificirati sheme prema kojima dolazi do interakcije između različitih organa, tada će nervni sistem doći do izražaja. Neuron, koji je glavni funkcionalna jedinica ova struktura, djeluje kao prijenosnik kemijskih i električnih impulsa. Unatoč vanjskoj sličnosti s drugim ćelijama, obavlja složenije i odgovornije zadatke, čija je podrška važna za psihofizičku aktivnost osobe. Da biste razumjeli karakteristike ovog receptora, vrijedi razumjeti njegov uređaj, principe rada i zadatke.

Šta su neuroni?

Neuron je specijalizovana ćelija koja je u stanju da prima i obrađuje informacije u procesu interakcije sa drugim strukturnim i funkcionalnim jedinicama nervnog sistema. Broj ovih receptora u mozgu je 10 11 (sto milijardi). Istovremeno, jedan neuron može sadržavati više od 10 hiljada sinapsi – osjetljivih završetaka kroz koje se javljaju. Uzimajući u obzir činjenicu da se ovi elementi mogu smatrati blokovima sposobnim za pohranjivanje informacija, može se zaključiti da sadrže ogromne količine informacija. Neuronom se naziva i strukturna jedinica nervnog sistema, koja osigurava funkcionisanje čulnih organa. Odnosno, ovu ćeliju treba smatrati multifunkcionalnim elementom dizajniranim za rješavanje različitih problema.

Karakteristike neuronske ćelije

Vrste neurona

Glavna klasifikacija uključuje podjelu neurona na strukturnoj osnovi. Naučnici posebno razlikuju neurone bez aksona, pseudounipolarne, unipolarne, multipolarne i bipolarne neurone. Mora se reći da su neke od ovih vrsta još uvijek malo proučavane. Ovo se odnosi na ćelije bez aksona koje su grupisane u oblastima kičmena moždina. Također postoje kontroverze u vezi sa unipolarnim neuronima. Postoje mišljenja da takve ćelije uopće nisu prisutne u ljudskom tijelu. Ako govorimo o tome koji neuroni prevladavaju u tijelu viših bića, tada će multipolarni receptori doći do izražaja. To su ćelije s mrežom dendrita i jednim aksonom. Možemo reći da je to klasičan neuron, najčešći u nervnom sistemu.

Zaključak

Neuronske ćelije su sastavni dio ljudsko tijelo. Zahvaljujući ovim receptorima osigurava se svakodnevno funkcionisanje stotina i hiljada hemijskih transmitera u ljudskom tijelu. Na sadašnjoj fazi Razvoj nauke daje odgovor na pitanje šta su neuroni, ali istovremeno ostavlja prostor za buduća otkrića. Na primjer, danas postoje različita mišljenja o nekim nijansama rada, rasta i razvoja ćelija ovog tipa. Ali u svakom slučaju, proučavanje neurona je jedan od najvažnijih zadataka neurofiziologije. Dovoljno je reći da nova otkrića u ovoj oblasti mogu rasvijetliti više efikasne načine mnogi mentalna bolest. Osim toga, duboko razumijevanje kako neuroni rade omogućit će razvoj alata koji stimuliraju mentalnu aktivnost i poboljšavaju pamćenje kod nove generacije.

Ljudsko tijelo je prilično složen i uravnotežen sistem koji funkcionira u skladu s jasnim pravilima. Štaviše, spolja se čini da je sve prilično jednostavno, ali u stvari naše tijelo je nevjerojatna interakcija svake ćelije i organa. Svim tim "orkestrom" diriguje nervni sistem koji se sastoji od neurona. Danas ćemo vam reći šta su neuroni i koliko su važni u ljudskom tijelu. Uostalom, oni su odgovorni za naše psihičko i fizičko zdravlje.

Svaki učenik zna da naš mozak i nervni sistem upravljaju nama. Ova dva bloka našeg tijela predstavljena su ćelijama, od kojih se svaka naziva nervnog neurona. Ove ćelije su odgovorne za primanje i prenošenje impulsa od neurona do neurona i drugih ćelija ljudskih organa.

Da bismo bolje razumjeli šta su neuroni, oni se mogu predstaviti kao najvažniji element nervnog sistema, koji obavlja ne samo provodnu, već i funkcionalnu ulogu. Iznenađujuće, do sada, neurofiziolozi nastavljaju proučavati neurone i njihov rad u prenošenju informacija. Naravno, postigli su veliki uspeh u svojim naučnim istraživanjima i uspeli da otkriju mnoge tajne našeg tela, ali još uvek ne mogu jednom za svagda da odgovore na pitanje šta su neuroni.

Nervne ćelije: karakteristike

Neuroni su ćelije i po mnogo čemu su slični svojoj drugoj "braći" koja čine naše tijelo. Ali oni imaju niz karakteristika. Zbog svoje strukture, takve ćelije u ljudskom tijelu, kada se spoje, stvaraju nervni centar.

Neuron ima jezgro i okružen je zaštitnim omotačem. To ga čini povezanim sa svim drugim ćelijama, ali sličnost se tu završava. Ostale karakteristike nervne ćelije učinite to zaista jedinstvenim:

• Neuroni se ne dijele

Neuroni mozga (mozak i kičmena moždina) se ne dijele. Ovo je iznenađujuće, ali prestaju da se razvijaju gotovo odmah nakon pojave. Naučnici vjeruju da određena stanica prekursor završava diobu čak i prije potpunog razvoja neurona. U budućnosti povećava samo veze, ali ne i njenu količinu u tijelu. Mnoge bolesti mozga i centralnog nervnog sistema su povezane sa ovom činjenicom. S godinama dio neurona umire, a preostale ćelije, zbog niske aktivnosti same osobe, ne mogu izgraditi veze i zamijeniti svoju "braću". Sve to dovodi do neravnoteže u tijelu, a u nekim slučajevima i do smrti.

• Nervne ćelije prenose informacije

Neuroni mogu prenositi i primati informacije uz pomoć procesa - dendrita i aksona. Oni su u stanju da percipiraju određene podatke uz pomoć hemijske reakcije i pretvaraju ga u električni impuls, koji, zauzvrat, prolazi kroz sinapse (veze) do potrebnih ćelija tijela.

Naučnici su dokazali jedinstvenost nervnih ćelija, ali u stvari sada o neuronima znaju samo 20% onoga što zapravo kriju. Potencijal neurona još nije otkriven, u znanstvenom svijetu postoji mišljenje da otkrivanje jedne tajne funkcioniranja nervnih stanica postaje početak druge tajne. I čini se da je ovaj proces beskonačan.

Koliko neurona ima u tijelu?

Ova informacija nije pouzdana, ali neurofiziolozi sugeriraju da u ljudskom tijelu postoji više od stotinu milijardi nervnih ćelija. Istovremeno, jedna ćelija ima sposobnost formiranja do deset hiljada sinapsi, što vam omogućava brzu i efikasnu komunikaciju sa drugim ćelijama i neuronima.

Struktura neurona

Svaka nervna ćelija ima tri dijela:

• tijelo neurona (soma);
• dendriti;
• aksoni.

Još uvijek je nepoznato koji se od procesa prvi razvija u ćelijskom tijelu, ali je podjela odgovornosti među njima sasvim očigledna. Proces neurona aksona obično se formira u jednoj kopiji, ali može biti puno dendrita. Njihov broj ponekad doseže nekoliko stotina, što više dendrita ima nervna ćelija, to je više veliki iznosćelije se može povezati. Osim toga, široka mreža filijala omogućava vam da prenesete mnogo informacija u najkraćem mogućem roku.

Naučnici smatraju da se neuron prije formiranja procesa smjesti po cijelom tijelu, a od trenutka kada se pojave, već je na jednom mjestu bez promjene.

Prenos informacija nervnim ćelijama

Da bismo razumjeli koliko su neuroni važni, potrebno je razumjeti kako oni obavljaju svoju funkciju prenošenja informacija. Neuronski impulsi se mogu kretati u hemijskom i električnom obliku. Proces neuronskog dendrita prima informaciju kao stimulans i prenosi je do tijela neurona, a akson je prenosi kao elektronski impuls drugim stanicama. Dendriti drugog neurona percipiraju elektronski impuls odmah ili uz pomoć neurotransmitera (hemijskih transmitera). Neurotransmitere hvataju neuroni i zatim koriste kao svoje.

Vrste neurona prema broju procesa

Naučnici su, posmatrajući rad nervnih ćelija, razvili nekoliko vrsta njihove klasifikacije. Jedan od njih dijeli neurone prema broju procesa:

• unipolarni;
• pseudo-unipolarni;
• bipolarni;
• multipolarni;
• bez aksona.

Klasični neuron se smatra multipolarnim, ima jedan kratki akson i mrežu dendrita. Najslabije proučavane su ne-aksonske nervne ćelije, naučnici znaju samo njihovu lokaciju - kičmenu moždinu.

Refleksni luk: definicija i kratak opis

U neurofizici postoji termin kao "neuroni refleksnog luka". Bez toga je prilično teško dobiti potpunu sliku o radu i značaju nervnih ćelija. Iritansi koji utiču nervni sistem nazivaju se refleksi. Ovo je glavna aktivnost našeg centralnog nervnog sistema, odvija se uz pomoć refleksnog luka. Može se predstaviti kao svojevrsni put kojim impuls prolazi od neurona do realizacije radnje (refleksa).

Ovaj put se može podijeliti u nekoliko faza:

• percepcija iritacije dendritima;
• prijenos impulsa do tijela ćelije;
• transformacija informacija u električni impuls;
• prijenos impulsa na tijelo;
• promjena aktivnosti organa (fizička reakcija na podražaj).

Refleksni lukovi mogu biti različiti i sastoje se od nekoliko neurona. Na primjer, jednostavan refleksni luk formira se od dvije nervne ćelije. Jedan od njih prima informacije, a drugi tjera ljudske organe da izvršavaju određene radnje. Obično se takve radnje nazivaju bezuslovnim refleksom. Javlja se kada se osoba udari, na primjer, po koljenu, te u slučaju dodirivanja vruće površine.

U osnovi, jednostavan refleksni luk provodi impulse kroz procese kičmene moždine, složeni refleksni luk provodi impuls direktno u mozak, koji ga, zauzvrat, obrađuje i može pohraniti. Kasnije, nakon što primi sličan impuls, mozak šalje potrebnu naredbu organima da izvrše određeni skup radnji.

Klasifikacija neurona prema funkcionalnosti

Neuroni se mogu klasificirati prema njihovoj namjeni, jer je svaka grupa nervnih ćelija dizajnirana za određene radnje. Vrste neurona su predstavljene na sljedeći način:

1. osjetljivo

Ove nervne ćelije su dizajnirane da percipiraju iritaciju i transformišu je u impuls koji se preusmjerava u mozak.

Oni percipiraju informacije i prenose impuls mišićima koji pokreću dijelove tijela i ljudske organe.

3. Umetanje

Ovi neuroni obavljaju složen posao, nalaze se u središtu lanca između senzornih i motornih nervnih ćelija. Takvi neuroni primaju informacije, provode preliminarnu obradu i prenose impuls-komandu.

4. Sekretarijat

Sekretorne nervne ćelije sintetiziraju neurohormone i imaju posebnu strukturu s velikim brojem membranskih vrećica.

Motorni neuroni: karakteristika

Eferentni neuroni (motori) imaju strukturu identičnu ostalim nervnim ćelijama. Njihova mreža dendrita je najrazgranatija, a aksoni se protežu do mišićnih vlakana. Oni uzrokuju kontrakciju i ispravljanje mišića. Najduži u ljudskom tijelu je upravo akson motornog neurona, koji ide u thumb noge off lumbalni. U prosjeku, njegova dužina je oko jedan metar.

Gotovo svi eferentni neuroni nalaze se u kičmenoj moždini, jer je ona odgovorna za većinu naših nesvjesnih pokreta. To se ne odnosi samo na bezuvjetne reflekse (na primjer, treptanje), već i na sve radnje o kojima ne razmišljamo. Kada zavirimo u predmet, mozak šalje impulse optičkom živcu. I evo pokreta očna jabučica lijevo i desno se izvodi preko komandi kičmene moždine, to su nesvjesni pokreti. Dakle, kako starimo, kako se skup nesvjesnih navika povećava, važnost motornih neurona se sagledava u novom svjetlu.

Vrste motornih neurona

Zauzvrat, eferentne ćelije imaju određenu klasifikaciju. Podijeljeni su u sljedeća dva tipa:

• a-motoneuroni;
• y-motorni neuroni.

Prvi tip neurona ima gušću strukturu vlakana i veže se za razna mišićna vlakna. Jedan takav neuron može koristiti različit broj mišića.

Y-motoneuroni su nešto slabiji od svoje "braće", ne mogu koristiti više mišićnih vlakana istovremeno i odgovorni su za napetost mišića. Možemo reći da su oba tipa neurona kontrolni organ motoričke aktivnosti.

Koji su mišići vezani za motorne neurone?

Aksoni neurona su povezani s nekoliko vrsta mišića (oni su radnici), koji se klasificiraju kao:

• životinja;
• vegetativno.

Prvu grupu mišića predstavljaju skeletni mišići, a drugu u kategoriju glatkih mišića. Metode vezivanja za mišićno vlakno također su različite. Skeletni mišići na mjestu kontakta s neuronima formiraju neku vrstu plakova. Autonomni neuroni komuniciraju sa glatkim mišićima kroz male otoke ili vezikule.

Zaključak

Nemoguće je zamisliti kako bi naše tijelo funkcioniralo u nedostatku nervnih ćelija. Svake sekunde obavljaju nevjerovatno složen posao, odgovorni su za naše emocionalno stanje, preferencije ukusa i fizičku aktivnost. Neuroni još nisu otkrili mnoge svoje tajne. Uostalom, čak i najjednostavnija teorija o neoporavljanju neurona izaziva mnogo kontroverzi i pitanja među nekim naučnicima. Spremni su dokazati da u nekim slučajevima nervne ćelije mogu ne samo da formiraju nove veze, već i da se reproduciraju. Naravno, ovo je za sada samo teorija, ali se može ispostaviti da je održiva.

Rad na proučavanju funkcionisanja centralnog nervnog sistema je izuzetno važan. Zaista, zahvaljujući otkrićima u ovoj oblasti, farmaceuti će moći razviti nove lijekove za aktiviranje moždane aktivnosti, a psihijatri će bolje razumjeti prirodu mnogih bolesti koje se sada čine neizlječivim.

O našim neiscrpnim mogućnostima napisano je brdo literature. On je u stanju da obradi ogromnu količinu informacija koje ne mogu da urade ni savremeni računari. Štaviše, mozak u normalnim uslovima radi bez prekida 70-80 godina ili više. I svake godine se produžava trajanje njegovog života, a time i života osobe.

Efikasan rad ovog najvažnijeg i po mnogo čemu tajanstvenog organa osiguravaju uglavnom dvije vrste ćelija: neuroni i glijalne ćelije. Neuroni su ti koji su odgovorni za primanje i obradu informacija, i.

Često možete čuti da mentalna osoba garantuje prisustvo sive materije. Šta je ovo supstanca i zašto je siva? Ova boja ima moždanu koru, koja se sastoji od mikroskopskih ćelija. To su neuroni ili nervne ćelije koje obezbeđuju rad našeg mozga i kontrolišu čitavo ljudsko telo.

Kako je nervna ćelija

Neuron se, kao i svaka živa ćelija, sastoji od jezgra i ćelijskog tijela, koje se naziva soma. Veličina same ćelije je mikroskopska - od 3 do 100 mikrona. Međutim, to ne sprečava neuron da bude pravo skladište raznih informacija. Svaka nervna ćelija sadrži kompletan set gena - uputstva za proizvodnju proteina. Neki od proteina su uključeni u prijenos informacija, drugi stvaraju zaštitnu ljusku oko same stanice, treći su uključeni u procese pamćenja, treći osiguravaju promjenu raspoloženja itd.

Čak i mali kvar u jednom od programa za proizvodnju određenog proteina može dovesti do teške posledice, bolest, mentalni poremećaj, demencija itd.

Svaki neuron je okružen zaštitnim omotačem glijalnih stanica, koje doslovno ispunjavaju cijeli međućelijski prostor i čine 40% tvari mozga. Glija ili skup glijalnih ćelija obavlja veoma važne funkcije: štiti neurone od nepovoljnih spoljašnjih uticaja, snabdeva nervne ćelije hranljive materije i uklanja njihove otpadne proizvode.

Glijalne ćelije čuvaju zdravlje i integritet neurona, stoga ne dozvoljavaju mnogim autsajderima da uđu u nervne ćelije. hemijske supstance. Uključujući lijekovi. Stoga je djelotvornost raznih lijekova dizajniranih da pojačaju moždanu aktivnost potpuno nepredvidiva, a na svaku osobu djeluju drugačije.

Dendriti i aksoni

Unatoč složenosti strukture neurona, on sam po sebi ne igra značajnu ulogu u funkcioniranju mozga. Naša nervna aktivnost, uključujući mentalnu aktivnost, rezultat je interakcije mnogih neurona koji razmjenjuju signale. Prijem i prijenos ovih signala, tačnije slabih električnih impulsa, odvija se uz pomoć nervnih vlakana.

Neuron ima nekoliko kratkih (oko 1 mm) razgranatih nervnih vlakana - dendrita, nazvanih tako zbog sličnosti sa drvetom. Dendriti su odgovorni za primanje signala od drugih nervnih ćelija. A akson djeluje kao prijenosnik signala. Ovo vlakno u neuronu je samo jedno, ali može doseći dužinu do 1,5 metara. Povezujući se uz pomoć aksona i dendrita, nervne ćelije formiraju celinu neuronske mreže. I što je kompleksniji sistem međusobnih veza, složenija je naša mentalna aktivnost.

Rad neurona

U srcu najsloženije aktivnosti našeg nervnog sistema je razmena slabih električnih impulsa između neurona. Ali problem je u tome što u početku akson jedne živčane ćelije i dendriti druge nisu povezani, između njih postoji prostor ispunjen međućelijskom tvari. Ovo je takozvani sinaptički rascjep i signal ga ne može prevladati. Zamislite da dvije osobe dopiru jedna do druge rukama i jedva dopiru.

Ovaj problem se rješava pomoću neurona jednostavno. Pod uticajem slabe električne struje dolazi do elektrohemijske reakcije i formira se proteinski molekul, neurotransmiter. Ovaj molekul blokira sinaptički rascjep, postajući svojevrsni most za prolaz signala. Neurotransmiteri također obavljaju još jednu funkciju - povezuju neurone, a što češće signal prolazi kroz ovaj neuronski krug, to je ta veza jača. Zamislite prelazak preko rijeke. Prolazeći duž njega, osoba baci kamen u vodu, a zatim svaki sljedeći putnik učini isto. Rezultat je jaka, pouzdana tranzicija.

Ova veza između neurona naziva se sinapsa i igra važnu ulogu u moždanoj aktivnosti. Vjeruje se da je čak i naše pamćenje rezultat rada. Ove veze osiguravaju veliku brzinu prolaska nervnih impulsa - signal duž lanca neurona kreće se brzinom od 360 km / h ili 100 m / s. Možete izračunati koliko je vremena potrebno da signal iz prsta koji ste slučajno uboli iglom uđe u mozak. Postoji stara zagonetka: “Šta je najbrža stvar na svijetu?”. Odgovor: Mislio. I to je vrlo precizno uočeno.

Vrste neurona

Neuroni se ne nalaze samo u mozgu, gdje u interakciji formiraju centralni nervni sistem. Neuroni se nalaze u svim organima našeg tijela, u mišićima i ligamentima na površini kože. Naročito ih ima u receptorima, odnosno čulnim organima. Opsežna mreža nervnih ćelija koja prožima cijelo ljudsko tijelo je periferni nervni sistem, koji obavlja ne manje važne funkcije od centralnog. Sva raznolikost neurona podijeljena je u tri glavne grupe:

• Afektivni neuroni primaju informacije od organa čula iu obliku impulsa nervnih vlakana dostaviti u mozak. Ove nervne ćelije imaju najduže aksone, jer se njihovo tijelo nalazi u odgovarajućem dijelu mozga. Postoji stroga specijalizacija, a zvučni signali dolaze isključivo u slušni dio mozga, mirisi - u olfaktorni, svjetlosni - u vizualni itd.
• Srednji ili interkalarni neuroni su uključeni u obradu informacija primljenih od afektora. Nakon što se informacija procijeni, srednji neuroni izdaju naredbu osjetilnim organima i mišićima koji se nalaze na periferiji našeg tijela.
• Eferentni ili efektorski neuroni prenose ovu naredbu od srednjih u obliku nervnog impulsa do organa, mišića itd.

Najsloženiji i najmanje razumljiv je rad srednjih neurona. Oni su odgovorni za više od refleksnih reakcija, kao što je povlačenje ruke od vrućeg tiganja ili treptanje na bljesak svjetla. Ove nervne ćelije pružaju tako složene mentalne procese kao što su razmišljanje, mašta, kreativnost. A kako se trenutna razmjena nervnih impulsa između neurona pretvara u živopisne slike, fantastične priče, briljantna otkrića i samo razmišljanja o teškom ponedjeljku? Ovo glavna tajna mozga, koji naučnici još nisu ni blizu razotkrili.

Jedino što se saznalo je to različite vrste mentalna aktivnost povezana je sa aktivnošću različitih grupa neurona. Snovi o budućnosti, pamćenje pjesme, percepcija voljen, razmišljanje o kupovini – sve se to reflektuje u našem mozgu kao provale aktivnosti nervnih ćelija na različitim tačkama kore velikog mozga.

Funkcije neurona

S obzirom da neuroni osiguravaju rad svih tjelesnih sistema, funkcije nervnih ćelija trebale bi biti vrlo raznolike. Osim toga, svi oni još uvijek nisu u potpunosti razjašnjeni. Među mnoštvom različitih klasifikacija ovih funkcija, izabraćemo onu koja je najrazumljivija i najbliža problemima psihološke nauke.

Funkcija prijenosa informacija

Ovo je glavna funkcija neurona, s kojima su drugi povezani, iako ne manje značajni. Ova funkcija je i najviše proučavana. Svi vanjski signali koje primaju organi ulaze u mozak, gdje se obrađuju. A onda se, kao rezultat povratne sprege u obliku impulsa-naredbi, prenose duž eferentnih nervnih vlakana natrag do osjetilnih organa, mišića itd.

Takva stalna cirkulacija informacija događa se ne samo na nivou perifernog nervnog sistema, već i u mozgu. Veze između neurona koji razmjenjuju informacije formiraju izuzetno složene neuronske mreže. Zamislite samo: u mozgu postoji najmanje 30 milijardi neurona, a svaki od njih može imati do 10 hiljada veza. Sredinom 20. veka kibernetika je pokušala da stvori elektronski kompjuter koji radi na principu ljudskog mozga. Ali nisu uspjeli - procesi koji se odvijaju u centralnom nervnom sistemu pokazali su se previše složenim.

Doživite funkciju spremanja

Neuroni su odgovorni za ono što nazivamo pamćenjem. Tačnije, kako su otkrili neurofiziolozi, očuvanje tragova signala koji prolaze kroz neuronske krugove je svojevrsni nuspojava aktivnost mozga. Osnova pamćenja su upravo oni proteinski molekuli - neurotransmiteri koji se pojavljuju kao povezujući mostovi između nervnih ćelija. Stoga ne postoji poseban dio mozga koji je odgovoran za pohranjivanje informacija. A ako zbog ozljede ili bolesti dođe do uništenja nervnih veza, tada osoba može djelomično izgubiti pamćenje.

Integrativna funkcija

Ovo je interakcija između različitim odjelima mozak. Trenutni "bljeskovi" prenesenih i primljenih signala, žarišta povećane ekscitacije u moždanoj kori - to je rađanje slika i misli. Složene nervne veze koje spajaju različite dijelove moždane kore i prodiru u njih subkortikalna zona, su proizvod naše mentalne aktivnosti. I što više takvih veza nastane, to je bolje pamćenje i produktivnije razmišljanje. To jest, u stvari, što više razmišljamo, postajemo pametniji.

Funkcija proizvodnje proteina

Aktivnost nervnih ćelija nije ograničena na informacione procese. Neuroni su prave fabrike proteina. To su isti neurotransmiteri koji ne samo da služe kao "most" između neurona, već imaju i ogromnu ulogu u regulaciji rada našeg tijela u cjelini. Trenutno postoji oko 80 vrsta ovih proteinskih spojeva koji obavljaju različite funkcije:

• Norepinefrin, koji se ponekad naziva hormon bijesa ili. Tonira tijelo, povećava efikasnost, ubrzava rad srca i priprema tijelo za trenutnu akciju za odbijanje opasnosti.
• Dopamin je glavni tonik našeg tijela. Uključen je u aktiviranje svih sistema, uključujući i tokom buđenja, tokom fizička aktivnost i stvara pozitivno emocionalno raspoloženje do euforije.
• Serotonin je takođe supstanca Dobro raspoloženje“, iako ne utiče na fizičku aktivnost.
• Glutamat je transmiter neophodan za funkcionisanje memorije, bez njega je nemoguće dugoročno čuvanje informacija.
• Acetilholin kontroliše procese spavanja i buđenja, a neophodan je i za jačanje pažnje.

Neurotransmiteri, odnosno njihova količina, utiču na zdravlje organizma. A ako ima problema sa proizvodnjom ovih proteinskih molekula, onda ozbiljna bolest. Na primjer, nedostatak dopamina je jedan od uzroka Parkinsonove bolesti, a ako se proizvodi previše ove tvari, može se razviti šizofrenija. Ako se acetilkolin ne proizvodi dovoljno, onda može nastati vrlo neugodna Alchajmerova bolest, koju prati i demencija.

Formiranje neurona mozga počinje još prije rođenja osobe, a tijekom cijelog perioda odrastanja dolazi do aktivnog formiranja i komplikacija neuronskih veza. Dugo se vjerovalo da se nove nervne ćelije ne mogu pojaviti kod odrasle osobe, ali je proces njihove smrti neizbježan. Dakle, mentalno je moguće samo zbog komplikacije neuronskih veza. Pa čak i tada, svi su osuđeni na smanjenje mentalnih sposobnosti.

Ali nedavna istraživanja opovrgnula su ovu pesimističnu prognozu. Švicarski naučnici su dokazali da postoji dio mozga koji je odgovoran za rađanje novih neurona. Ovo je hipokampus, on proizvodi do 1400 novih nervnih ćelija dnevno. I samo ih moramo aktivno uključiti u rad mozga, primati i shvatiti nove informacije, stvarajući tako nove neuronske veze i komplikovati neuronsku mrežu.

Nervni sistem je najsloženiji i malo proučavan dio našeg tijela. Sastoji se od 100 milijardi ćelija – neurona i glijalnih ćelija, kojih je oko 30 puta više. Do našeg vremena, naučnici su uspjeli proučiti samo 5% nervnih ćelija. Sve ostalo je još uvijek misterija koju doktori pokušavaju riješiti na bilo koji način.

Neuron: struktura i funkcije

Neuron je glavni strukturni element nervnog sistema, koji je evoluirao iz neuroreflektorskih ćelija. Funkcija nervnih ćelija je da reaguju na podražaje kontrakcijom. To su ćelije koje su u stanju da prenose informacije pomoću električnog impulsa, hemijskih i mehaničkih sredstava.

Za obavljanje funkcija neuroni su motorni, senzorni i srednji. Senzorne nervne ćelije prenose informacije od receptora do mozga, motorne ćelije - do mišićnog tkiva. Srednji neuroni su sposobni obavljati obje funkcije.

Anatomski, neuroni se sastoje od tijela i dvije vrste procesa - aksona i dendrita. Često postoji nekoliko dendrita, njihova funkcija je da pokupe signal od drugih neurona i stvore veze između neurona. Aksoni su dizajnirani da prenose isti signal drugim nervnim ćelijama. Izvana su neuroni prekriveni posebnom membranom, napravljenom od posebnog proteina - mijelina. Sklon je samoobnavljanju tokom cijelog ljudskog života.

Kako izgleda prijenos istog nervnog impulsa? Zamislimo da stavite ruku na vruću dršku tiganja. U tom trenutku reaguju receptori koji se nalaze u mišićnom tkivu prstiju. Uz pomoć impulsa šalju informacije glavni mozak. Tamo se informacija "probavlja" i formira odgovor koji se šalje nazad u mišiće, subjektivno manifestiran osjećajem peckanja.

Neuroni, da li se oporavljaju?

Još u djetinjstvu majka nam je govorila: pazite na nervni sistem, ćelije se ne oporavljaju. Tada je takva fraza zvučala nekako zastrašujuće. Ako se ćelije ne obnavljaju, šta učiniti? Kako se zaštititi od njihove smrti? Na takva pitanja treba odgovoriti moderna nauka. Općenito, nije sve tako loše i strašno. Cijelo tijelo ima veliku sposobnost obnavljanja, zašto ne mogu nervne ćelije. Doista, nakon traumatskih ozljeda mozga, moždanog udara, kada dođe do značajnih oštećenja moždanog tkiva, ono nekako vraća izgubljene funkcije. Shodno tome, nešto se dešava u nervnim ćelijama.

Čak i pri začeću, smrt nervnih ćelija je „programirana“ u telu. Neka istraživanja govore o smrti 1% neurona godišnje. U ovom slučaju, za 20 godina mozak bi se istrošio sve dok čovjek ne može raditi najjednostavnije stvari. Ali to se ne događa, a mozak je u stanju u potpunosti funkcionirati u starosti.

Najprije su naučnici sproveli studiju o obnavljanju nervnih ćelija kod životinja. Nakon oštećenja mozga kod sisara, ispostavilo se da su postojeće nervne stanice podijeljene na pola, a formirana su dva punopravna neurona, kao rezultat toga, funkcije mozga su obnovljene. Istina, takve sposobnosti pronađene su samo kod mladih životinja. Rast ćelija nije se desio kod starih sisara. Daljnji eksperimenti su izvedeni na miševima, oni su ubačeni Veliki grad, primoravajući na taj način tražiti izlaz. I primijetili su zanimljivu stvar, povećao se broj nervnih ćelija kod eksperimentalnih miševa, za razliku od onih koji su živjeli u normalnim uvjetima.

u svim telesnim tkivima, popravka se događa dijeljenjem postojećih ćelija. Nakon istraživanja neurona, doktori su čvrsto izjavili: nervna ćelija se ne dijeli. Međutim, to ništa ne znači. Nove ćelije se mogu formirati neurogenezom, koja počinje u prenatalnom periodu i nastavlja se tokom života. Neurogeneza je sinteza novih nervnih ćelija iz prekursora - matičnih ćelija, koje naknadno migriraju, diferenciraju se i pretvaraju u zrele neurone. Prvi izvještaj o takvoj obnovi nervnih ćelija pojavio se 1962. godine. Ali to nije bilo ničim potkrijepljeno, tako da nije bilo važno.

Prije dvadesetak godina, nova istraživanja su to pokazala neurogeneza postoji u mozgu. Kod ptica koje su u proleće počele mnogo da pevaju, broj nervnih ćelija se udvostručio. Nakon završetka perioda pjevanja, broj neurona se ponovo smanjio. Kasnije je dokazano da se neurogeneza može javiti samo u nekim dijelovima mozga. Jedna od njih je područje oko ventrikula. Drugi je hipokampus, koji se nalazi u blizini lateralne komore mozga, a odgovoran je za pamćenje, razmišljanje i emocije. Stoga se sposobnost pamćenja i razmišljanja mijenja tokom života, zbog uticaja različitih faktora.

Kao što se može vidjeti iz gore navedenog, iako mozak još nije 95% proučen, postoji dovoljno činjenica koje potvrđuju da su nervne ćelije obnovljene.