Pin
Send
Share
Send


neuronok (más néven neuronok és idegsejtek) elektromosan gerjeszthető sejtek az idegrendszerben, amelyek feldolgozzák és továbbítják az információkat mind a belső, mind a külső környezetből. Gerinces állatokban az idegsejtek az agy, a gerincvelő és a perifériás idegek központi alkotóelemei. Noha a neuront diszkrét egységnek tekintik, az idegrendszer outputját a kapcsolat idegsejtek (azaz a neuronok közötti kapcsolatok erőssége és konfigurációja).

A neuron alapvető funkciója az információ továbbítása, amelyet kémiai vagy elektromos impulzusok útján végez szinapszison (a sejtek közötti csomóponton) keresztül. Az alapvető folyamat, amely ezeket az impulzusokat kiváltja, az akciós potenciál, egy elektromos jel, amelyet a neuron elektromosan gerjeszthető membránjának felhasználásával generálnak.

A neuronok az idegrendszer egyik elemét képviselik, amely rendkívül komplexek lehet a magasabb szervezetekben. A neuronok lehetővé teszik az egyén számára, hogy folyamatosan kölcsönös kapcsolatokba lépjen belső és külső környezetével. Az idegsejtek más testsejtekkel és rendszerekkel való kölcsönhatásában mutatott összetett koordinációja feltárja az élő szervezetek figyelemre méltó harmóniáját.

A neuronokat három széles szerep alapján lehet besorolni:

  • A szenzoros neuronok speciális receptorokkal rendelkeznek, amelyek a környezetről származó különféle ingereket (például fény, érintés és nyomás) elektromos jelekké alakítják. Ezeket a jeleket kémiai jelekké alakítják, amelyeket más sejtekre továbbítanak. Egy szenzoros neuron impulzusokat továbbít a receptor, mint például a szemben vagy a fülben, az idegrendszer egy központi helyére, például a gerincvelőre vagy az agyra.
  • A motor neuronok impulzusokat továbbítanak az idegrendszer központi területéről egy effektor, mint például az izom. A motor neuronok az izmok összehúzódását szabályozzák; más neuronok stimulálnak más típusú sejteket, például a mirigyeket.
  • Az interneuronok a kémiai információkat elektromos jelekké konvertálják. Más néven relé neuronok, Az interneuronok kapcsolatot teremtenek az érzékelő és a motoros neuronok között, valamint egymás között.

Az idegrendszer és a fajok között nagy a heterogenitás a neuronok méretében, alakjában és működésében. A neuronok száma egy adott szervezetben drasztikusan is változik fajonként. Az emberi agy körülbelül 100 milliárd () neuronok és 100 trillió () szinapszisok (vagy neuronok közötti kapcsolatok). Ezzel szemben a kerekes féreg idegrendszerében Caenorhabditis elegans, a férfiak 383 idegsejttel rendelkeznek, míg a hermafroditák mindössze 302 idegsejttel rendelkeznek (Hobert 2005). A neuronok sok tulajdonsága - az alkalmazott neurotranszmitterek típusától az ioncsatorna összetételéig - megmarad a fajok között; az élet összekapcsoltsága lehetővé teszi a tudósok számára az egyszerű organizmusok tanulmányozását, hogy megértsék a bonyolultabb szervezetekben zajló folyamatokat.

A neuron felépítése

Egy tipikus neuron felépítése négy fő komponenst tartalmaz (balról jobbra): dendritek, sejttest (vagy soma), axon és axon terminális

Tekintettel a funkcióik sokféleségére, az idegsejtek szerkezete, mérete és elektrokémiai tulajdonságai nagyon sokféleek. A legtöbb neuron azonban négy fő alkotóelemből áll: egy szóma vagy sejttest, amely a magot tartalmazza; egy vagy több dendritikus fát, amelyek tipikusan inputot kapnak; egy axon, amely elektromos impulzust hordoz; és egy axon terminál, amely gyakran továbbítja a jeleket más cellákra.

  • Soma. A sejttest vagy a szóma a neuron központi része. A soma tartalmazza a sejtmagját; ezért az idegrendszerben fordul elő a protein szintézis legnagyobb része.
  • Axon. Az axon egy finomabb, kábelszerű kinyúlás, amely tíz, száz vagy akár tízezrszer meghosszabbítja a szoma átmérőjét. Az emberi motor neuron leghosszabb axonja meghaladhatja egy méter hosszút, elérve a gerinc alapjától a lábujjakig. A szenzoros neuronok axonjai a lábujjaktól a hátsó oszlopig terjednek, felnőtteknél 1,5 méter felett. A zsiráfok egyetlen, több méter hosszú axonnal rendelkeznek, a nyak teljes hossza mentén futva. Az axonok funkciójával kapcsolatos ismeretek nagy része az óriás tintahal axonjának tanulmányozásából származik. Ez egy ideális kísérleti előkészítés viszonylag hatalmas mérete miatt (több centiméter hosszú).

Az axon egy adott elektromos impulzus, az úgynevezett akciós potenciál, amely elhalad a sejttesttől és lefelé az axonon. Számos idegsejtnek csak egy axonja van, de ez az axon kiterjedt elágazáson megy keresztül, és rendszerint el fog végezni, lehetővé téve a sok célsejttel való kommunikációt. Az axon és a sejttest metszéspontját nevezik axon-hegység. Ez az a neuron, amely a feszültségfüggő nátriumcsatornák legnagyobb sűrűségű, és így a neuron legkönnyebben gerjeszthető része.

  • Axon terminál. Az axonterminális az axon kicsi ágaire utal, amelyek képezik a szinapszisokat vagy más sejtekkel való kapcsolatokat.
  • Dendritek. A neuron dendritjei számos elágazású celluláris kiterjesztések, ahol a neuronbevitel nagy része bekövetkezik. Az idegrendszer dendritjeinek általános alakját és szerkezetét annak nevezik dendritikus fa. A legtöbb neuronnak több dendritje van, amelyek a szómától kifelé terjednek és arra specializálódtak, hogy kémiai jeleket fogadjanak más neuronok axonvégződéseiből. A dendritek ezeket a jeleket kis elektromos impulzusokká alakítják, és továbbítják a szomatához.

Noha a neuron kanonikus nézete következetes szerepeket tulajdonít különféle alkotóelemeinek, a dendritek és az axonok gyakran úgy működnek, hogy ellentétesek az úgynevezett fő funkciójukkal. Például, míg az axon és az axon domborúság általában részt vesz az információ kiáramlásában, ez a régió más neuronoktól is bemenő jelet tud fogadni. Információáramlás alakulhat ki a dendritekről más neuronokra is.

A neuronok hosszú élettartamúak lehetnek (az emberi idegsejtek továbbra is optimálisan működhetnek a 100 év feletti teljes élettartam alatt); kivéve, kivéve, tipikusan amitotikus (és így nem képesek megosztani és lecserélni a megsemmisült idegsejteket); és általában magas anyagcsere-sebességgel bőséges szénhidrátokat és oxigént igényelnek (Marieb és Hoehn 2010).

Egy impulzus átadása

A szinaptikus transzmisszió fő elemei. Egy akciós potenciálnak nevezett elektrokémiai hullám az a tengely mentén halad idegsejt. Amikor a hullám eléri a szinapszist, kis mennyiségű neurotranszmitter molekula felszabadítását provokálja, amely a célsejt membránjában elhelyezkedő kémiai receptor molekulákhoz kötődik.

A neuronok szinapszisokon, csomópontokon keresztül kommunikálnak egymással, ahol az idegsejtek jeleket továbbítanak a célsejtekhez, amelyek lehetnek más neuronok, izomsejtek vagy mirigysejtek. Az olyan neuronok, mint például a kisagy Purkinje sejtjeinek több mint ezer dendritikus ága van, így több tízezer más sejttel kapcsolódhatnak össze; más idegsejtek, például a szupraoptikus mag magnocelluláris neuronjai csak egy vagy két dendritt tartalmaznak, amelyek mindegyike több ezer szinapszist vesz be.

A szinapszisok általában egy irányba vezetik a jeleket. Ezek izgató vagy gátló hatásúak lehetnek; vagyis növelik vagy csökkentik a cél neuron aktivitását.

Kémiai szinapszis

Kémiai szinapszis speciális csomópontok, amelyeken az idegrendszer sejtjei jelzik egymást és a nem neuronális sejteket, például az izmokban vagy a mirigyekben. A kémiai szinapszis lehetővé teszi a központi idegrendszer idegsejtjeinek összekapcsolt idegi áramkörök kialakítását. Ezért kulcsfontosságúak az észlelés és a gondolkodás alapjául szolgáló biológiai számításokhoz. Olyan eszközöket nyújtanak, amelyek révén az idegrendszer kapcsolódik a test többi rendszeréhez, és szabályozza azt.

Kémiai szinapszis során a jelátvitel a következő:

  1. Amikor egy akciós potenciál eléri az axonterminált, feszültségfüggő kalciumcsatornákat nyit meg, lehetővé téve a kalciumionok belépését a terminálba.
  2. A kalcium miatt a neurotranszmitter molekulákkal töltött vezikulumok összeolvadnak a membránnal, és tartalmuk felszabadul a membránba szinaptikus hasadék, keskeny tér a cellák között.
  3. A neurotranszmitterek a szinaptikus hasadékon keresztül diffundálnak és aktiválják a receptorokat posztszinaptikus idegsejt (vagyis a jelet fogadó neuron).

Elektromos szinapszis

Míg a legtöbb idegsejtek kémiai szinapszisokra támaszkodnak, néhány idegsejt elektromos szinapszis útján is kommunikál. egy elektromos szinapszis egy mechanikusan és elektromosan vezető kapcsolat, amely egy szűk résen van kialakítva a két érintkező neuron között, amelyet réscsomópont. A kémiai szinapszisokkal ellentétben az elektromos szinapszis posztszinaptikus potenciálját nem az ioncsatornák kémiai transzmitterek általi megnyitása okozza, hanem az idegsejtek közvetlen elektromos kapcsolása. Az elektromos szinapszis ezért gyorsabb és megbízhatóbb, mint a kémiai szinapszis.

Sok hidegvérű hal nagyszámú elektromos szinapszist tartalmaz, ami arra utal, hogy ezek alkalmazkodhatnak az alacsony hőmérsékletekhez: ha a hidegben a sejtek metabolizmusának alacsonyabb sebessége csökkenti a kémiai szinapszisok közötti impulzus átadási sebességet.

A cselekvési potenciál

Az akciós potenciál Az "elektromos potenciál hirtelen változásainak egy sorát jelenti" egy neuron plazmamembránján keresztül. Az akciópotenciál generálása minden vagy semmi erőfeszítés: minden egyes neuron átlagolja a membrán minden elektromos zavarát, és eldönti, hogy aktivál-e akciós potenciált, és vezet-e az axonon keresztül. A kompozit jelnek el kell érnie a küszöbpotenciál, egy bizonyos feszültség, amelynél az axonhegyen a membrán van depolarizált. Az, hogy milyen gyakorisággal generálnak akciós potenciálok egy adott neuronban, az a döntő tényező, amely meghatározza annak képességét, hogy más sejteket jelez-e.

Az axon keskeny keresztmetszete csökkenti a hordozó akciós potenciál anyagcseréjét, de a vastagabb axonok gyorsabban közvetítik az impulzusokat. A metabolikus költségek minimalizálása érdekében, miközben fenntartja a gyors vezetőképességet, számos neuronnak axonjai körül myelin szigetelő burkolatok vannak. A hüvelyeket gliasejtek képezik, amelyek kitöltik a neuronok közötti teret. A mielinhüvely lehetővé teszi, hogy az akciós potenciálok gyorsabban haladjanak, mint az azonos átmérőjű nem emielinizált axonokban, miközben kevesebb energiát fogyasztanak.

A sclerosis multiplex olyan neurológiai rendellenesség, amelyet a myelin foltos vesztesége jellemez az agy és a gerincvelő területein. A demielinizált axonokkal rendelkező neuronok nem vezetnek megfelelően az elektromos jeleket.

Egyes neuronok nem támaszkodnak akciópotenciálra; ehelyett osztályozott elektromos jelet generálnak, amely viszont fokozatosan továbbítja a neurotranszmitter felszabadulását. Ilyen nem sztrájkoló idegsejtek általában szenzoros neuronok vagy interneuronok, mivel nem képesek a jeleket nagy távolságokon átvinni.

A neuronok doktrína

Az idegrendszer mint az idegrendszer elsődleges funkcionális egysége szerepét először a huszadik század elején ismerte fel Santiago Ramón y Cajal spanyol anatómus munkája. Az egyes idegsejtek szerkezetének megfigyelésére Cajal hisztológiai festési technikát alkalmazott kortárs (és riválisa), Camillo Golgi által kifejlesztett módszerrel. Golgi megállapította, hogy az agyszövet ezüstkromát oldattal történő kezelésével az agy viszonylag kis számú idegsejtje sötéten megfestették. Ez lehetővé tette Golgi számára, hogy részletesen meghatározzák az egyes neuronok szerkezetét, és arra a következtetésre jutott, hogy az idegszövet összekapcsolt sejtek folyamatos retikuluma (vagy hálója), hasonlóan a keringési rendszerhez.

Golgi módszerével Ramón y Cajal nagyon más következtetésre jutott. Azt állította, hogy az idegrendszer milliárd különálló neuronból áll, és ezek a sejtek polarizálódnak. Cajal azt javasolta, hogy az idegsejtek diszkrét sejtek, amelyek speciális csomópontokon vagy sejtek közötti térben kommunikálnak egymással. Ez a hipotézis a neuronok doktrína, amely hosszabb formájában azt állítja (Sabbatini 2003):

  • A neuronok diszkrét sejtek
  • A neuronok genetikailag és metabolikusan különálló egységek
  • A neuronok különálló komponenseket tartalmaznak
  • A neurális transzmisszió csak egy irányba megy, a dendritektől az axonok felé

Az elektronmikroszkópos vizsgálat később azt mutatta, hogy a plazmamembrán teljesen bezárta az egyes idegsejteket, alátámasztva Cajal elméletét és gyengítve Golgi retikuláris elméletét. Azonban az elektromos szinapszis felfedezésével néhányan azt állították, hogy Golgi legalább részben helyes volt. Ehhez a munkához Ramón y Cajal és Golgi 1906-ban megosztották a Nobel-élettani vagy orvosi díjjal.

Miközben az idegok doktrínája a modern idegtudomány központi tévévé vált, a közelmúltban ezt a nézetet megcáfoló tanulmányok azt sugallták, hogy a doktrina szűk határait ki kell bővíteni:

  • A neuronok doktrínájának legsúlyosabb kihívásai között szerepel az a tény, hogy az elektromos szinapszisok gyakrabban fordulnak elő a központi idegrendszerben, mint azt korábban gondoltuk. Így ahelyett, hogy önálló egységként működne, az agy egyes részein a neuronok nagy együttesei egyidejűleg aktívak is lehetnek az idegi információk feldolgozásához (Connors és Long 2004).
  • A második kihívás az a tény, hogy a dendriteknek, mint például az axonoknak is vannak feszültségkapcsolt ioncsatornái, és olyan elektromos potenciálokat képesek generálni, amelyek információkat továbbítanak a szomához és onnan. Ez megkérdőjelezi azt a nézetet, miszerint a dendritek csak passzív információfogadók, az axonok pedig az egyetlen adó. Azt is sugallja, hogy a neuron nem csupán egy elemként aktív, hanem hogy összetett számítások is előfordulhatnak egyetlen neuronon belül (Djurisic et al., 2004).
  • Végül, a glia szerepe a neurális információk feldolgozásában megkezdődött. A neuronok és a glia képezik a központi idegrendszer két fő sejttípusát. Sokkal több gliasejt van, mint az idegsejteknél: a Glia tíznél többet számol fel az idegsejteket. A legfrissebb kísérleti eredmények azt sugallják, hogy a glia alapvető szerepet játszik az információfeldolgozásban (Witcher et al., 2007).

A neuronok osztálya

Egy kép piramis a zöld fluoreszcens fehérjét expresszáló egér agykéreg idegsejtjei. A piros festés a GABAergic interneuronokat jelzi. Forrás: PLoS Biology.1

Szerkezeti osztályozás

A legtöbb neuron anatómiailag jellemezhető:

  • Unipoláris vagy Pseudounipolar: A dendrit és az axon ugyanabból a folyamatból származnak
  • Bipoláris: A sejt egyetlen axonnal és egyetlen dendrittel rendelkezik a szoma ellentétes végein
  • Többpólusú: a cella több mint két dendritet tartalmaz
    • I. Golgi: Neuronok hosszú kivetítésű axonális folyamatokkal
    • II. Golgi: Neuronok, amelyek axonális folyamata lokálisan terjed

Néhány egyedi idegsejt-típus az idegrendszerben való elhelyezkedésük és megkülönböztető alakjuk alapján azonosítható. Ilyenek például a kosár, a Betz, a közepes tüskés, a Purkinje, a piramis és a Renshaw sejtek.

Funkcionális osztályozás

Besorolás összekapcsolhatóság szerint

  • Az idegsejtek továbbítják a szövetekből és szervekből származó információkat a központi idegrendszerbe.
  • Az effektív idegsejtek jeleket továbbítanak a központi idegrendszerből az effektor sejtekbe, és ezeket néha hívják motoros neuronok.
  • Az interneuronok összekapcsolják a neuronokat a központi idegrendszer meghatározott régióin belül.

A feltételek afferens és efferens utalhat olyan neuronokra is, amelyek információt továbbítanak az agy egyik régiójából a másikba.

Osztályozás más idegsejtekre gyakorolt ​​hatás alapján

  • Izgató neuronok kiváltja a cél idegsejtjeinek gerjesztését. Az agy izgató idegsejtjei gyakran glutamatergiek. A gerincvelői neuronok acetilkolint használnak neurotranszmitterükként.
  • Gátló neuronok kiváltják a cél idegsejtek gátlását. A gátló neuronok gyakran interneuronok. Néhány agyszerkezet (például neostriatum, globus pallidus, kisagy) kimenete gátló. Az elsődleges gátló neurotranszmitterek a GABA és a glicin.
  • Moduláló neuronok összetettebb hatásokat idéz elő, amelyeket neuromodulációnak neveznek. Ezek az idegsejtek olyan neurotranszmittereket használnak, mint a dopamin, acetilkolin, szerotonin és mások.

Besorolás a kisülési minták szerint
A neuronokat elektrofiziológiai jellemzőik alapján lehet besorolni:

  • Tonikus vagy rendszeres tüskezés: egyes idegsejtek általában állandóan (vagy tonikusan) aktívak
  • Fázisos vagy tört: Neuronok, amelyek robbannak
  • Gyors spiking: Néhány idegsejt figyelemre méltó gyors lövési sebessége miatt
  • Vékony-tüske: Egyes neuronok működési potenciálja szűkebb, mint másoknál

Besorolás a felszabadult neurotranszmitter alapján

Ilyen példák a kolinerg, GABA-erg, glutamaterg és dopaminerg neuronok.

Megjegyzések

  1. ↑ Wei-Chung Allen Lee, Hayden Huang, Guoping Feng, Joshua R. Sanes, Emery N. Brown, Peter T. So és Elly Nedivi, a dendritikus ívek dinamikus átalakítása a felnőttkori vizuális kéreg GABAergikus interneuronjai között, PLoS Biology. Beérkezett 2007. augusztus 28-án.

Irodalom

  • Bullock, T. H., M. V. L. Bennett, D. Johnston, R. Josephson, E. Marder és R. D. Fields. 2005. „A Neuron doktrína, Redux.” Tudomány 310: 791-793.
  • Connors, B. és M. Long. 2004. „Elektromos szinapszis az emlősök agyában”. Annu Rev Neurosci 27: 393-418. PMID 15217338.
  • Djurisic, M., S. Antic, W. Chen és D. Zecevic. 2004. „Feszültségképezés a mitralis sejtek dendritjeiből: EPSP csillapítás és tüske trigger zónák.” J Neurosci 24 (30): 6703-6714. PMID 15282273.
  • Kandel, E. R., J. H. Schwartz és T. M. Jessell. 2000. A neurális tudomány alapelvei, 4. kiadás. New York: McGraw-Hill. ISBN 0838577016.
  • Lodish, H., Baltimore, Berk A., Zipursky S., Matsudaira P. és J. Darnell. 1995. Molekuláris sejtbiológia, 3. kiadás. New York: Tudományos amerikai könyvek. ISBN 0716723808.
  • Marieb, E. N. és Hoehn. 2010. Emberi anatómia és élettan, 8. kiadás. Benjamin Cummings. ISBN 9780805395693.
  • Peters, A., S. L. Palay és H. D. Webster. 1991. Az idegrendszer finom felépítése: neuronok és támogató sejtjeik, 3. kiadás. New York: Oxford University Press. ISBN 0195065719.
  • Ramón y Cajal, S., 1933. Szövettan, 10. kiadás. Baltimore, MD: Fa.
  • Roberts, A. és B. M. H. Bush. 1981. Impulzus nélküli neuronok: Jelentőségük a gerinces és gerinctelen idegrendszerekben. New York: Cambridge University Press. ISBN 052123364X.
  • Sabbatini, R. M. E. 2003. “Neuronok és szinapszisok: felfedezésének története”. Brain & Mind Magazine 17. Beérkezett 2007. augusztus 28-án.
  • Witcher, M., S. Kirov és K. Harris. 2007. „A perisynapticus astroglia plaszticitása a synaptogenesis során az érett patkány hippokampuszban.” glia 55(1): 13-23.

Pin
Send
Share
Send