Förmågan hos celler att svara på stimuli från omvärlden är huvudkriteriet för en levande organism. De strukturella elementen i nervvävnaden - neuronerna hos däggdjur och människor - kan omvandla stimuli (ljus, lukt, ljudvågor) till excitationsprocessen. Dess slutresultat är en adekvat reaktion från kroppen som svar på olika miljöpåverkan. I den här artikeln kommer vi att studera funktionen hos nervcellerna i hjärnan och de perifera delarna av nervsystemet, och även överväga klassificeringen av neuroner i samband med särdragen i deras funktion i levande organismer.
Bildning av nervvävnad
Innan vi studerar en neurons funktioner, låt oss titta på hur neurocytceller bildas. Vid neurulastadiet läggs neuralröret i embryot. Det bildas från ektodermalblad med en förtjockning - neurala plattan. Den expanderade änden av röret kommer senare att bilda fem delar i form av hjärnbubblor. De utgör delar av hjärnan. Huvuddelen av nervröret i embryonal utveckling bildar ryggmärgen, från vilken 31 par nerver avgår.
Hjärnans nervceller kombineras för att bilda kärnor. 12 par kranialnerver kommer ut från dem. I människokroppen är nervsystemet differentierat till den centrala sektionen - hjärnan och ryggmärgen, bestående av neurocytceller, och den stödjande vävnaden - neuroglia. Den perifera delen består av de somatiska och vegetativa delarna. Deras nervändar innerverar alla organ och vävnader i kroppen.
Neuroner är strukturella enheter i nervsystemet
De har olika storlekar, former och egenskaper. Funktionerna hos en neuron är olika: deltagande i bildandet av reflexbågar, uppfattning av irritation från den yttre miljön, överföring av den resulterande excitationen till andra celler. En neuron har flera grenar. Den långa är ett axon, de korta förgrenar sig och kallas dendriter.
Cytologiska studier har avslöjat i en nervcells kropp en kärna med en eller två nukleoler, ett välformat endoplasmatiskt retikulum, många mitokondrier och en kraftfull proteinsyntetiseringsapparat. Det representeras av ribosomer och RNA- och mRNA-molekyler. Dessa ämnen bildar en specifik struktur av neurocyter - Nissls substans. Det speciella med nervceller - ett stort antal processer bidrar till det faktum att neuronens huvudfunktion är överföringen av nerverimpulser. Det tillhandahålls av både dendriterna och axonet. De förstnämnda uppfattar signaler och överför dem till neurocytens kropp, och axonet, den enda mycket långa processen, leder excitation till andra nervceller. Låt oss fortsätta att hitta svaret på frågan: vilken funktion utför neuroner, låt oss vända oss till strukturen hos ett sådant ämne som neuroglia.
Nervvävnadsstrukturer
Neurocyter är omgivna av ett speciellt ämne som har stödjande och skyddande egenskaper. Den har också en karakteristisk förmåga att dela. Denna koppling kallas neuroglia.
Denna struktur är i nära anslutning till nervceller. Eftersom huvudfunktionerna hos en neuron är generering och ledning av nervimpulser, påverkas gliaceller av excitationsprocessen och ändrar deras elektriska egenskaper. Förutom trofiska och skyddande funktioner ger glia metaboliska reaktioner i neurocyter och bidrar till nervvävnadens plasticitet.
Mekanism för att leda excitation i neuroner
Varje nervcell bildar flera tusen kontakter med andra neurocyter. Elektriska impulser, som är grunden för excitationsprocesser, överförs från neuronens kropp längs axonen, och den kommer i kontakt med andra strukturella element i nervvävnaden eller går direkt in i arbetsorganet, till exempel i muskeln. För att fastställa vilken funktion neuroner utför är det nödvändigt att studera mekanismen för excitationsöverföring. Det utförs av axoner. I motoriska nerver är de täckta med en myelinskida och kallas pulpy. I det vegetativanervsystemet är omyeliniserade processer. Genom dem ska excitation komma in i den närliggande neurocyten.
Vad är en synaps
Platsen där två celler möts kallas synaps. Överföringen av excitation i den sker antingen med hjälp av kemiska ämnen - mediatorer, eller genom att överföra joner från en neuron till en annan, det vill säga genom elektriska impulser.
På grund av bildandet av synapser skapar neuroner en nätstruktur i hjärnans stamdel och ryggmärgen. Det kallas retikulär formation, startar från den nedre delen av medulla oblongata och fångar kärnorna i hjärnstammen, eller hjärnneuroner. Nätstrukturen upprätthåller det aktiva tillståndet i hjärnbarken och styr ryggmärgens reflexer.
Artificiell intelligens
Idén om synaptiska kopplingar mellan nervceller i det centrala nervsystemet och studiet av funktionerna hos retikulär information förkroppsligas för närvarande av vetenskapen i form av ett artificiellt neur alt nätverk. I den är utgångarna från en artificiell nervcell anslutna till ingångarna från en annan genom speciella anslutningar som duplicerar verkliga synapser i sina funktioner. Aktiveringsfunktionen för en neuron i en artificiell neurodator är summeringen av alla insignaler som kommer in i den artificiella nervcellen, omvandlade till en olinjär funktion av den linjära komponenten. Det kallas även för aktiveringsfunktionen (överföring). När man skapar artificiell intelligens är de mest använda linjära, halvlinjära och stegvisa aktiveringsfunktionerna.neuron.
Afferenta neurocyter
De kallas också känsliga och har korta processer som kommer in i hudens celler och alla inre organ (receptorer). När de uppfattar irritationen i den yttre miljön, omvandlar receptorerna dem till excitationsprocessen. Beroende på typ av stimulans är nervändar indelade i: termoreceptorer, mekanoreceptorer, nociceptorer. Funktionerna hos en känslig neuron är således uppfattningen av stimuli, deras diskriminering, generering av excitation och dess överföring till det centrala nervsystemet. Sensoriska neuroner kommer in i ryggmärgens dorsala horn. Deras kroppar är belägna i noder (ganglier) som ligger utanför det centrala nervsystemet. Så här bildas kranial- och spinalnervens ganglier. Afferenta neuroner har ett stort antal dendriter; tillsammans med axonet och kroppen är de en väsentlig komponent i alla reflexbågar. Därför består funktionerna hos en känslig neuron både i överföringen av excitationsprocessen till hjärnan och ryggmärgen, och i deltagande i bildandet av reflexer.
Features of the interneuron
Vi fortsätter att studera egenskaperna hos de strukturella elementen i nervvävnaden, låt oss ta reda på vilken funktion internuroner utför. Denna typ av nervceller tar emot bioelektriska impulser från den sensoriska neurocyten och överför dem:
a) andra interneuroner;
b) motoriska neurocyter.
De flesta interneuroner har axoner, vars ändsektioner är terminaler, förbundna med neurocyter i ett centrum.
Den interkalära neuronen, vars funktioner är integrationen av excitation och dess distribution vidare till delarna av det centrala nervsystemet, är en väsentlig komponent i de flesta ovillkorade reflex- och konditionerade reflexnervbågar. Excitatoriska interneuroner främjar signalöverföring mellan funktionella grupper av neurocyter. Hämmande interkalära nervceller får excitation från sitt eget centrum genom feedback. Detta bidrar till att interkalärneuronen, vars funktioner är överföring och långtidsbevarande av nervimpulser, säkerställer aktiveringen av sensoriska spinalnerver.
Motorneuronfunktion
Motoneuron är den sista strukturella enheten i reflexbågen. Den har en stor kropp innesluten i ryggmärgens främre horn. De nervceller som innerverar skelettmuskler har namnen på dessa motoriska element. Andra efferenta neurocyter kommer in i körtlarnas utsöndrande celler och orsakar frisättning av lämpliga ämnen: hemligheter, hormoner. Vid ofrivilliga, det vill säga obetingade reflexhandlingar (sväljning, salivering, avföring), avgår efferenta neuroner från ryggmärgen eller från hjärnstammen. För att utföra komplexa handlingar och rörelser använder kroppen två typer av centrifugala neurocyter: central motor och perifer motor. Kroppen av den centrala motorneuronen är belägen i hjärnbarken, nära Roland sulcus.
Kroppen av perifera motoriska neurocyter som innerverar musklerna i armar och ben, bål, nacke,ligger i ryggmärgens främre horn, och deras långa processer - axoner - kommer ut från de främre rötterna. De bildar motoriska fibrer av 31 par spinalnerver. Perifera motoriska neurocyter som innerverar musklerna i ansiktet, svalget, struphuvudet och tungan är belägna i kärnorna i vagus, hypoglossala och glossofaryngeala kranialnerver. Därför är motorneuronens huvudfunktion den obehindrade ledningen av excitation till musklerna, utsöndrande celler och andra arbetsorgan.
Metabolism in neurocytes
Huvudfunktionerna hos en neuron - bildandet av en bioelektrisk aktionspotential och dess överföring till andra nervceller, muskler, utsöndrande celler - beror på neurocytens strukturella egenskaper, såväl som specifika metaboliska reaktioner. Cytologiska studier har visat att neuroner innehåller ett stort antal mitokondrier som syntetiserar ATP-molekyler, ett utvecklat granulärt retikulum med många ribosomala partiklar. De syntetiserar aktivt cellulära proteiner. Nervcellens membran och dess processer - axonet och dendriterna - utför funktionen av selektiv transport av molekyler och joner. Metaboliska reaktioner i neurocyter fortgår med deltagande av olika enzymer och kännetecknas av hög intensitet.
Excitationsöverföring i synapser
Med tanke på mekanismen för att utföra excitation i neuroner, bekantade vi oss med synapser - formationer som uppstår i kontaktpunkten för två neurocyter. Excitation i den första nervcellen orsakar bildandet av molekyler av kemiska ämnen - mediatorer - i axonens kollateraler. Dessa inkluderaraminosyror, acetylkolin, noradrenalin. Frigörs från vesiklerna av synoptiska ändelser i den synoptiska klyftan, kan den påverka både sitt eget postsynaptiska membran och påverka skalen på närliggande neuroner.
Neurotransmittormolekyler fungerar som irriterande för en annan nervcell och orsakar förändringar i laddningar i dess membran - en aktionspotential. Sålunda sprider sig excitationen snabbt längs nervfibrerna och når delarna av det centrala nervsystemet eller kommer in i musklerna och körtlarna, vilket orsakar deras adekvata verkan.
Neuronplasticitet
Forskare har funnit att ett mycket stort antal primära neuroner utvecklas från ektodermen under embryogenesprocessen, nämligen vid neurulationsstadiet. Cirka 65 % av dem dör före en persons födelse. Under ontogenesen fortsätter vissa hjärnceller att elimineras. Detta är en naturlig programmerad process. Neurocyter, till skillnad från epitel- eller bindeceller, är oförmögna till delning och regenerering, eftersom de gener som är ansvariga för dessa processer inaktiveras i mänskliga kromosomer. Ändå kan hjärnan och den mentala prestationsförmågan bibehållas i många år utan att avsevärt minska. Detta förklaras av det faktum att neuronens funktioner, som förloras i ontogenesprocessen, tas över av andra nervceller. De måste öka sin ämnesomsättning och skapa nya ytterligare nervförbindelser som kompenserar för de förlorade funktionerna. Detta fenomen kallas neurocytplasticitet.
Vadreflekteras i neuroner
I slutet av 1900-talet konstaterade en grupp italienska neurofysiologer ett intressant faktum: en spegelreflektion av medvetandet är möjlig i nervceller. Det betyder att en fantom av medvetandet hos de människor som vi kommunicerar med håller på att bildas i hjärnbarken. Neuronerna som ingår i spegelsystemet fungerar som resonatorer för de omgivande människornas mentala aktivitet. Därför kan en person förutsäga samtalspartnerns avsikter. Strukturen hos sådana neurocyter ger också ett speciellt psykologiskt fenomen som kallas empati. Det kännetecknas av förmågan att penetrera en annan persons känslor och känna empati för deras känslor.
