Abilitatea celulelor de a răspunde la stimuli din lumea exterioară este principalul criteriu al unui organism viu. Elementele structurale ale țesutului nervos - neuronii mamiferelor și ai oamenilor - sunt capabile să transforme stimuli (lumină, miros, unde sonore) în proces de excitare. Rezultatul său final este o reacție adecvată a organismului ca răspuns la diferite influențe ale mediului. În acest articol, vom studia funcția neuronilor creierului și a părților periferice ale sistemului nervos și, de asemenea, vom lua în considerare clasificarea neuronilor în legătură cu particularitățile funcționării lor în organismele vii.
Formarea țesutului nervos
Înainte de a studia funcțiile unui neuron, să ne uităm la modul în care se formează celulele neurocitelor. În stadiul de neurula, tubul neural este așezat în embrion. Se formează din ectodermicfrunză cu o îngroșare - placa neurală. Capătul extins al tubului va forma mai târziu cinci părți sub formă de bule de creier. Ele formează părți ale creierului. Partea principală a tubului neural în procesul de dezvoltare embrionară formează măduva spinării, din care pleacă 31 de perechi de nervi.
Neuronii creierului se combină pentru a forma nuclei. Din ele ies 12 perechi de nervi cranieni. În corpul uman, sistemul nervos este diferențiat în secțiunea centrală - creierul și măduva spinării, constând din celule neurocite, și țesutul de susținere - neuroglia. Secțiunea periferică este formată din părțile somatice și vegetative. Terminațiile lor nervoase inervează toate organele și țesuturile corpului.
Neuronii sunt unități structurale ale sistemului nervos
Au dimensiuni, forme și proprietăți diferite. Funcțiile unui neuron sunt diverse: participarea la formarea arcurilor reflexe, percepția iritației din mediul extern, transmiterea excitației rezultate către alte celule. Un neuron are mai multe ramuri. Cel lung este un axon, cei scurti se ramifică și se numesc dendrite.
Studiile citologice au relevat în corpul unei celule nervoase un nucleu cu unul sau doi nucleoli, un reticul endoplasmatic bine format, multe mitocondrii și un puternic aparat de sinteză a proteinelor. Este reprezentat de ribozomi și molecule de ARN și ARNm. Aceste substanțe formează o structură specifică a neurocitelor - substanța lui Nissl. Particularitatea celulelor nervoase - un număr mare de procese contribuie la faptul că funcția principală a neuronului este transmiterea nervilor.impulsuri. Este asigurată atât de dendrite, cât și de axon. Primii percep semnale și le transmit în corpul neurocitelor, iar axonul, singurul proces foarte lung, conduce excitația către alte celule nervoase. Continuând să găsim răspunsul la întrebarea: ce funcție îndeplinesc neuronii, să ne întoarcem la structura unei substanțe precum neuroglia.
Structuri ale țesutului nervos
Neurocitele sunt înconjurate de o substanță specială care are proprietăți de susținere și de protecție. Are, de asemenea, o capacitate caracteristică de a împărți. Această conexiune se numește neuroglia.
Această structură este în strânsă legătură cu celulele nervoase. Deoarece funcțiile principale ale unui neuron sunt generarea și conducerea impulsurilor nervoase, celulele gliale sunt influențate de procesul de excitare și își schimbă caracteristicile electrice. Pe lângă funcțiile trofice și de protecție, glia asigură reacții metabolice în neurocite și contribuie la plasticitatea țesutului nervos.
Mecanism de conducere a excitației în neuroni
Fiecare celulă nervoasă formează câteva mii de contacte cu alte neurocite. Impulsurile electrice, care stau la baza proceselor de excitare, sunt transmise din corpul neuronului de-a lungul axonului și intră în contact cu alte elemente structurale ale țesutului nervos sau intră direct în organul de lucru, de exemplu, în mușchi. Pentru a stabili ce funcție îndeplinesc neuronii, este necesar să se studieze mecanismul de transmitere a excitației. Este realizat de axoni. În nervii motori, aceștia sunt acoperiți cu o teacă de mielină și se numesc pulpozi. În vegetativsistemul nervos sunt procese nemielinice. Prin intermediul acestora, excitația ar trebui să intre în neurocitul vecin.
Ce este o sinapsă
Locul în care două celule se întâlnesc se numește sinapsă. Transferul excitației în ea are loc fie cu ajutorul unor substanțe chimice - mediatori, fie prin trecerea ionilor de la un neuron la altul, adică prin impulsuri electrice.
Datorită formării sinapselor, neuronii creează o structură de plasă a părții stem a creierului și a măduvei spinării. Se numește formațiune reticulară, începe din partea inferioară a medulei oblongate și captează nucleii trunchiului cerebral, sau neuronii creierului. Structura plasă menține starea activă a cortexului cerebral și dirijează actele reflexe ale măduvei spinării.
Inteligenta artificiala
Ideea conexiunilor sinaptice între neuronii sistemului nervos central și studiul funcțiilor informațiilor reticulare este în prezent întruchipată de știință sub forma unei rețele neuronale artificiale. În ea, ieșirile unei celule nervoase artificiale sunt conectate la intrările alteia prin conexiuni speciale care duplică sinapsele reale în funcțiile lor. Funcția de activare a unui neuron a unui neurocomputer artificial este însumarea tuturor semnalelor de intrare care intră în celula nervoasă artificială, convertite într-o funcție neliniară a componentei liniare. Se mai numește și funcție de acționare (transfer). La crearea inteligenței artificiale, cele mai utilizate sunt funcțiile de activare liniare, semiliniare și trepte.neuron.
Neurocite aferente
Se mai numesc si sensibile si au procese scurte care patrund in celulele pielii si in toate organele interne (receptorii). Percepând iritația mediului extern, receptorii le transformă în proces de excitare. În funcție de tipul de stimul, terminațiile nervoase se împart în: termoreceptori, mecanoreceptori, nociceptori. Astfel, funcțiile unui neuron senzitiv sunt percepția stimulilor, discriminarea acestora, generarea excitației și transmiterea acesteia către sistemul nervos central. Neuronii senzoriali intră în coarnele dorsale ale măduvei spinării. Corpurile lor sunt situate în noduri (ganglioni) situate în afara sistemului nervos central. Așa se formează ganglionii nervilor cranieni și spinali. Neuronii aferenți au un număr mare de dendrite; împreună cu axonul și corpul, ei sunt o componentă esențială a tuturor arcurilor reflexe. Prin urmare, funcțiile unui neuron senzitiv constau atât în transferul procesului de excitare către creier și măduva spinării, cât și în participarea la formarea reflexelor.
Caracteristicile interneuronului
Continuând să studiem proprietățile elementelor structurale ale țesutului nervos, să aflăm ce funcție îndeplinesc interneuronii. Acest tip de celule nervoase primește impulsuri bioelectrice de la neurocitul senzorial și le transmite:
a) alți interneuroni;
b) neurocite motorii.
Cei mai mulți interneuroni au axoni, ale căror secțiuni terminale sunt conectate cu neurocite ale unui centru.
Neuronul intercalar, ale cărui funcții sunt integrarea excitației și distribuția sa mai departe către părțile sistemului nervos central, sunt o componentă esențială a majorității arcurilor nervoase reflexe necondiționate și reflexe condiționate. Interneuronii excitatori promovează transmiterea semnalului între grupurile funcționale de neurocite. Celulele nervoase intercalare inhibitoare primesc excitație din propriul centru prin feedback. Acest lucru contribuie la faptul că neuronul intercalar, ale cărui funcții sunt transmiterea și conservarea pe termen lung a impulsurilor nervoase, asigură activarea nervilor spinali senzitivi.
Funcția neuronului motor
Motoneuron este unitatea structurală finală a arcului reflex. Are un corp mare închis în coarnele anterioare ale măduvei spinării. Acele celule nervoase care inervează mușchii scheletici poartă numele acestor elemente motorii. Alte neurocite eferente intră în celulele secretoare ale glandelor și provoacă eliberarea de substanțe adecvate: secrete, hormoni. În actele reflexe involuntare, adică necondiționate (deglutiție, salivație, defecație), neuronii eferenți pleacă din măduva spinării sau din trunchiul cerebral. Pentru a efectua acțiuni și mișcări complexe, corpul folosește două tipuri de neurocite centrifuge: motor central și motor periferic. Corpul neuronului motor central este situat în cortexul cerebral, în apropierea șanțului Roland.
Corpurile neurocitelor motorii periferice care inervează mușchii membrelor, trunchiului, gâtului,situate în coarnele anterioare ale măduvei spinării, iar procesele lor lungi - axonii - ies din rădăcinile anterioare. Ele formează fibre motorii din 31 de perechi de nervi spinali. Neurocitele motorii periferice care inervează mușchii feței, faringelui, laringelui și limbii sunt localizate în nucleii nervilor cranieni vag, hipoglos și glosofaringieni. Prin urmare, funcția principală a neuronului motor este conducerea nestingherită a excitației către mușchi, celule secretoare și alte organe de lucru.
Metabolism în neurocite
Funcțiile principale ale unui neuron - formarea unui potențial de acțiune bioelectric și transmiterea acestuia către alte celule nervoase, mușchi, celule secretoare - se datorează caracteristicilor structurale ale neurocitelor, precum și reacțiilor metabolice specifice. Studiile citologice au arătat că neuronii conțin un număr mare de mitocondrii care sintetizează molecule de ATP, un reticul granular dezvoltat cu multe particule ribozomale. Ele sintetizează în mod activ proteinele celulare. Membrana celulei nervoase și procesele sale - axonul și dendritele - îndeplinesc funcția de transport selectiv al moleculelor și ionilor. Reacțiile metabolice din neurocite au loc cu participarea diferitelor enzime și sunt caracterizate de intensitate ridicată.
Transmiterea excitației în sinapse
Având în vedere mecanismul de conducere a excitației în neuroni, ne-am familiarizat cu sinapsele - formațiuni care apar în punctul de contact a două neurocite. Excitația în prima celulă nervoasă determină formarea de molecule de substanțe chimice - mediatori - în colateralele axonului acesteia. Acestea includaminoacizi, acetilcolina, norepinefrina. Eliberat din veziculele terminațiilor sinoptice din fanta sinoptică, poate afecta atât propria sa membrană postsinaptică, cât și învelișurile neuronilor vecini.
Moleculele neurotransmițătoare servesc ca iritant pentru o altă celulă nervoasă, provocând modificări ale sarcinilor din membrana acesteia - un potențial de acțiune. Astfel, excitația se răspândește rapid de-a lungul fibrelor nervoase și ajunge în părțile sistemului nervos central sau pătrunde în mușchi și glande, determinând acțiunea adecvată a acestora.
Plasticitatea neuronului
Oamenii de știință au descoperit că în procesul de embriogeneză, și anume în stadiul de neurulare, din ectoderm se dezvoltă un număr foarte mare de neuroni primari. Aproximativ 65% dintre ei mor înainte de nașterea unei persoane. În timpul ontogenezei, unele celule ale creierului continuă să fie eliminate. Acesta este un proces programat natural. Neurocitele, spre deosebire de celulele epiteliale sau conjunctive, sunt incapabile de diviziune și regenerare, deoarece genele responsabile de aceste procese sunt inactivate în cromozomii umani. Cu toate acestea, creierul și performanța mentală pot fi menținute mulți ani fără a scădea semnificativ. Acest lucru se explică prin faptul că funcțiile neuronului, pierdute în procesul de ontogeneză, sunt preluate de alte celule nervoase. Ei trebuie să-și crească metabolismul și să creeze noi conexiuni nervoase suplimentare care să compenseze funcțiile pierdute. Acest fenomen se numește plasticitate neurocitelor.
Cereflectat în neuroni
La sfârșitul secolului al XX-lea, un grup de neurofiziologi italieni a stabilit un fapt interesant: o reflectare în oglindă a conștiinței este posibilă în celulele nervoase. Aceasta înseamnă că o fantomă a conștiinței oamenilor cu care comunicăm se formează în cortexul cerebral. Neuronii incluși în sistemul oglindă acționează ca rezonatori pentru activitatea mentală a oamenilor din jur. Prin urmare, o persoană este capabilă să prezică intențiile interlocutorului. Structura unor astfel de neurocite oferă, de asemenea, un fenomen psihologic special numit empatie. Se caracterizează prin capacitatea de a pătrunde în lumea emoțiilor altei persoane și de a empatiza cu sentimentele acesteia.
