Η ικανότητα των κυττάρων να ανταποκρίνονται σε ερεθίσματα από τον έξω κόσμο είναι το κύριο κριτήριο ενός ζωντανού οργανισμού. Τα δομικά στοιχεία του νευρικού ιστού - οι νευρώνες των θηλαστικών και των ανθρώπων - είναι σε θέση να μετατρέψουν τα ερεθίσματα (φως, οσμή, ηχητικά κύματα) στη διαδικασία διέγερσης. Το τελικό του αποτέλεσμα είναι μια επαρκής αντίδραση του οργανισμού σε απόκριση σε διάφορες περιβαλλοντικές επιδράσεις. Σε αυτό το άρθρο, θα μελετήσουμε τη λειτουργία των νευρώνων του εγκεφάλου και των περιφερειακών τμημάτων του νευρικού συστήματος και θα εξετάσουμε επίσης την ταξινόμηση των νευρώνων σε σχέση με τις ιδιαιτερότητες της λειτουργίας τους σε ζωντανούς οργανισμούς.
Σχηματισμός νευρικού ιστού
Πριν μελετήσουμε τις λειτουργίες ενός νευρώνα, ας δούμε πώς σχηματίζονται τα νευροκύτταρα. Στο στάδιο του νευρού, ο νευρικός σωλήνας τοποθετείται στο έμβρυο. Σχηματίζεται από το εξώδερμαφύλλο με πάχυνση - η νευρική πλάκα. Το διογκωμένο άκρο του σωλήνα αργότερα θα σχηματίσει πέντε μέρη με τη μορφή εγκεφαλικών φυσαλίδων. Αποτελούν μέρη του εγκεφάλου. Το κύριο μέρος του νευρικού σωλήνα κατά τη διαδικασία της εμβρυϊκής ανάπτυξης σχηματίζει τον νωτιαίο μυελό, από τον οποίο αναχωρούν 31 ζεύγη νεύρων.
Οι νευρώνες του εγκεφάλου συνδυάζονται για να σχηματίσουν πυρήνες. Από αυτά αναδύονται 12 ζεύγη κρανιακών νεύρων. Στο ανθρώπινο σώμα, το νευρικό σύστημα διαφοροποιείται στο κεντρικό τμήμα - τον εγκέφαλο και τον νωτιαίο μυελό, που αποτελείται από κύτταρα νευροκυττάρων, και τον υποστηρικτικό ιστό - νευρογλοία. Το περιφερειακό τμήμα αποτελείται από το σωματικό και το φυτικό τμήμα. Οι νευρικές τους απολήξεις νευρώνουν όλα τα όργανα και τους ιστούς του σώματος.
Οι νευρώνες είναι δομικές μονάδες του νευρικού συστήματος
Έχουν διαφορετικά μεγέθη, σχήματα και ιδιότητες. Οι λειτουργίες ενός νευρώνα είναι ποικίλες: συμμετοχή στο σχηματισμό αντανακλαστικών τόξων, αντίληψη ερεθισμού από το εξωτερικό περιβάλλον, μετάδοση της προκύπτουσας διέγερσης σε άλλα κύτταρα. Ένας νευρώνας έχει πολλούς κλάδους. Ο μακρύς είναι άξονας, οι βραχείς διακλαδίζονται και ονομάζονται δενδρίτες.
Κυτταρολογικές μελέτες έχουν αποκαλύψει στο σώμα ενός νευρικού κυττάρου έναν πυρήνα με έναν ή δύο πυρήνες, ένα καλά σχηματισμένο ενδοπλασματικό δίκτυο, πολλά μιτοχόνδρια και μια ισχυρή συσκευή πρωτεϊνοσύνθεσης. Αντιπροσωπεύεται από ριβοσώματα και μόρια RNA και mRNA. Αυτές οι ουσίες σχηματίζουν μια συγκεκριμένη δομή νευροκυττάρων - την ουσία Nissl. Η ιδιαιτερότητα των νευρικών κυττάρων - ένας μεγάλος αριθμός διεργασιών συμβάλλει στο γεγονός ότι η κύρια λειτουργία του νευρώνα είναι η μετάδοση του νεύρουπαρορμήσεις. Παρέχεται τόσο από τους δενδρίτες όσο και από τον άξονα. Οι πρώτοι αντιλαμβάνονται τα σήματα και τα μεταδίδουν στο σώμα του νευροκυττάρου και ο άξονας, η μόνη πολύ μακρά διαδικασία, διεξάγει διέγερση σε άλλα νευρικά κύτταρα. Συνεχίζοντας να βρίσκουμε την απάντηση στο ερώτημα: ποια λειτουργία εκτελούν οι νευρώνες, ας στραφούμε στο η δομή μιας τέτοιας ουσίας όπως η νευρογλοία.
Δομές νευρικού ιστού
Τα νευροκύτταρα περιβάλλονται από μια ειδική ουσία που έχει υποστηρικτικές και προστατευτικές ιδιότητες. Έχει επίσης μια χαρακτηριστική ικανότητα διαίρεσης. Αυτή η σύνδεση ονομάζεται νευρογλοία.
Αυτή η δομή συνδέεται στενά με τα νευρικά κύτταρα. Δεδομένου ότι οι κύριες λειτουργίες ενός νευρώνα είναι η παραγωγή και η αγωγή των νευρικών ερεθισμάτων, τα νευρογλοιακά κύτταρα επηρεάζονται από τη διαδικασία διέγερσης και αλλάζουν τα ηλεκτρικά τους χαρακτηριστικά. Εκτός από τις τροφικές και προστατευτικές λειτουργίες, η γλοία παρέχει μεταβολικές αντιδράσεις στα νευροκύτταρα και συμβάλλει στην πλαστικότητα του νευρικού ιστού.
Μηχανισμός διεξαγωγής διέγερσης σε νευρώνες
Κάθε νευρικό κύτταρο σχηματίζει αρκετές χιλιάδες επαφές με άλλα νευροκύτταρα. Οι ηλεκτρικές ώσεις, που αποτελούν τη βάση των διεργασιών διέγερσης, μεταδίδονται από το σώμα του νευρώνα κατά μήκος του άξονα και έρχεται σε επαφή με άλλα δομικά στοιχεία του νευρικού ιστού ή εισέρχεται απευθείας στο όργανο εργασίας, για παράδειγμα, στον μυ. Για να διαπιστωθεί ποια λειτουργία εκτελούν οι νευρώνες, είναι απαραίτητο να μελετηθεί ο μηχανισμός μετάδοσης της διέγερσης. Διεξάγεται από άξονες. Στα κινητικά νεύρα καλύπτονται με θήκη μυελίνης και ονομάζονται πολφώδη. Στο φυτικόΤο νευρικό σύστημα είναι μη μυελινωμένες διεργασίες. Μέσω αυτών, η διέγερση πρέπει να εισέρχεται στο γειτονικό νευροκύτταρο.
Τι είναι μια σύναψη
Το μέρος όπου συναντώνται δύο κύτταρα ονομάζεται σύναψη. Η μεταφορά της διέγερσης σε αυτό γίνεται είτε με τη βοήθεια χημικών ουσιών - μεσολαβητών, είτε με μετάβαση ιόντων από τον έναν νευρώνα στον άλλο, δηλαδή με ηλεκτρικές ώσεις.
Λόγω του σχηματισμού συνάψεων, οι νευρώνες δημιουργούν μια δικτυωτή δομή του στελέχους του εγκεφάλου και του νωτιαίου μυελού. Ονομάζεται δικτυωτός σχηματισμός, ξεκινά από το κάτω μέρος του προμήκη μυελού και συλλαμβάνει τους πυρήνες του εγκεφαλικού στελέχους, ή τους εγκεφαλικούς νευρώνες. Η δομή του πλέγματος διατηρεί την ενεργό κατάσταση του εγκεφαλικού φλοιού και κατευθύνει τις αντανακλαστικές ενέργειες του νωτιαίου μυελού.
Τεχνητή Νοημοσύνη
Η ιδέα των συναπτικών συνδέσεων μεταξύ των νευρώνων του κεντρικού νευρικού συστήματος και η μελέτη των λειτουργιών της δικτυωτής πληροφορίας ενσωματώνεται επί του παρόντος από την επιστήμη με τη μορφή ενός τεχνητού νευρωνικού δικτύου. Σε αυτό, οι έξοδοι ενός τεχνητού νευρικού κυττάρου συνδέονται με τις εισόδους ενός άλλου με ειδικές συνδέσεις που αντιγράφουν πραγματικές συνάψεις στις λειτουργίες τους. Η συνάρτηση ενεργοποίησης ενός νευρώνα ενός τεχνητού νευροϋπολογιστή είναι το άθροισμα όλων των σημάτων εισόδου που εισέρχονται στο τεχνητό νευρικό κύτταρο, που μετατρέπονται σε μια μη γραμμική συνάρτηση της γραμμικής συνιστώσας. Ονομάζεται επίσης συνάρτηση ενεργοποίησης (μεταφορά). Κατά τη δημιουργία τεχνητής νοημοσύνης, οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες είναι οι συναρτήσεις γραμμικής, ημιγραμμικής και σταδιακής ενεργοποίησης.νευρώνας.
Προαγωγικά νευροκύτταρα
Ονομάζονται και ευαίσθητα και έχουν σύντομες διεργασίες που εισέρχονται στα κύτταρα του δέρματος και σε όλα τα εσωτερικά όργανα (υποδοχείς). Αντιλαμβανόμενοι τον ερεθισμό του εξωτερικού περιβάλλοντος, οι υποδοχείς τους μεταμορφώνουν στη διαδικασία διέγερσης. Ανάλογα με τον τύπο του ερεθίσματος, οι νευρικές απολήξεις χωρίζονται σε: θερμοϋποδοχείς, μηχανοϋποδοχείς, υποδοχείς πόνου. Έτσι, οι λειτουργίες ενός ευαίσθητου νευρώνα είναι η αντίληψη των ερεθισμάτων, η διάκρισή τους, η δημιουργία διέγερσης και η μετάδοσή της στο κεντρικό νευρικό σύστημα. Οι αισθητικοί νευρώνες εισέρχονται στα ραχιαία κέρατα του νωτιαίου μυελού. Το σώμα τους βρίσκεται σε κόμβους (γάγγλια) που βρίσκονται έξω από το κεντρικό νευρικό σύστημα. Έτσι σχηματίζονται τα γάγγλια των κρανιακών και νωτιαίων νεύρων. Οι προσαγωγοί νευρώνες έχουν μεγάλο αριθμό δενδριτών· μαζί με τον άξονα και το σώμα, αποτελούν βασικό συστατικό όλων των αντανακλαστικών τόξων. Επομένως, οι λειτουργίες ενός ευαίσθητου νευρώνα συνίστανται τόσο στη μεταφορά της διαδικασίας διέγερσης στον εγκέφαλο και στο νωτιαίο μυελό όσο και στη συμμετοχή στο σχηματισμό αντανακλαστικών.
Χαρακτηριστικά του διανεύρου
Συνεχίζοντας τη μελέτη των ιδιοτήτων των δομικών στοιχείων του νευρικού ιστού, ας μάθουμε ποια λειτουργία εκτελούν οι ενδονευρώνες. Αυτός ο τύπος νευρικών κυττάρων λαμβάνει βιοηλεκτρικές ώσεις από το αισθητήριο νευροκύτταρο και τις μεταδίδει:
α) άλλοι ενδονευρώνες;
β) κινητικά νευροκύτταρα.
Οι περισσότεροι ενδονευρώνες έχουν άξονες, τα ακραία τμήματα των οποίων είναι τερματικά, συνδεδεμένα με νευροκύτταρα ενός κέντρου.
Ο ενδιάμεσος νευρώνας, του οποίου οι λειτουργίες είναι η ολοκλήρωση της διέγερσης και η κατανομή της περαιτέρω στα μέρη του κεντρικού νευρικού συστήματος, είναι ένα ουσιαστικό συστατικό των περισσότερων αντανακλαστικών και ρυθμισμένων αντανακλαστικών νευρικών τόξων χωρίς όρους. Οι διεγερτικοί ενδονευρώνες προάγουν τη μετάδοση σήματος μεταξύ λειτουργικών ομάδων νευροκυττάρων. Τα ανασταλτικά ενδιάμεσα νευρικά κύτταρα λαμβάνουν διέγερση από το δικό τους κέντρο μέσω ανατροφοδότησης. Αυτό συμβάλλει στο γεγονός ότι ο ενδιάμεσος νευρώνας, του οποίου οι λειτουργίες είναι η μετάδοση και η μακροχρόνια διατήρηση των νευρικών ερεθισμάτων, διασφαλίζει την ενεργοποίηση των αισθητήριων νωτιαίων νεύρων.
Λειτουργία κινητικού νευρώνα
Ο κινητικός νευρώνας είναι η τελική δομική μονάδα του αντανακλαστικού τόξου. Έχει μεγάλο σώμα κλεισμένο στα πρόσθια κέρατα του νωτιαίου μυελού. Αυτά τα νευρικά κύτταρα που νευρώνουν τους σκελετικούς μύες έχουν τα ονόματα αυτών των κινητικών στοιχείων. Άλλα απαγωγικά νευροκύτταρα εισέρχονται στα εκκρίνοντα κύτταρα των αδένων και προκαλούν την απελευθέρωση κατάλληλων ουσιών: μυστικά, ορμόνες. Σε ακούσιες, δηλαδή, άνευ όρων αντανακλαστικές ενέργειες (κατάποση, σιελόρροια, αφόδευση), οι απαγωγοί νευρώνες απομακρύνονται από το νωτιαίο μυελό ή από το εγκεφαλικό στέλεχος. Για να εκτελέσει πολύπλοκες ενέργειες και κινήσεις, το σώμα χρησιμοποιεί δύο τύπους φυγόκεντρων νευροκυττάρων: τον κεντρικό κινητήρα και τον περιφερικό κινητήρα. Το σώμα του κεντρικού κινητικού νευρώνα βρίσκεται στον εγκεφαλικό φλοιό, κοντά στην αύλακα Roland.
Τα σώματα των περιφερικών κινητικών νευροκυττάρων που νευρώνουν τους μύες των άκρων, του κορμού, του λαιμού,που βρίσκονται στα πρόσθια κέρατα του νωτιαίου μυελού, και οι μακριές διαδικασίες τους - άξονες - βγαίνουν από τις πρόσθιες ρίζες. Σχηματίζουν κινητικές ίνες 31 ζευγών νωτιαίων νεύρων. Περιφερικά κινητικά νευροκύτταρα που νευρώνουν τους μύες του προσώπου, του φάρυγγα, του λάρυγγα και της γλώσσας βρίσκονται στους πυρήνες του πνευμονογαστρικού, του υπογλώσσιου και των γλωσσοφαρυγγικών κρανιακών νεύρων. Επομένως, η κύρια λειτουργία του κινητικού νευρώνα είναι η ανεμπόδιστη αγωγή της διέγερσης στους μύες, στα κύτταρα που εκκρίνουν και σε άλλα όργανα που λειτουργούν.
Μεταβολισμός στα νευροκύτταρα
Οι κύριες λειτουργίες ενός νευρώνα - ο σχηματισμός ενός δυναμικού βιοηλεκτρικής δράσης και η μετάδοσή του σε άλλα νευρικά κύτταρα, μύες, κύτταρα που εκκρίνουν - οφείλονται στα δομικά χαρακτηριστικά του νευροκυττάρου, καθώς και σε συγκεκριμένες μεταβολικές αντιδράσεις. Κυτταρολογικές μελέτες έχουν δείξει ότι οι νευρώνες περιέχουν μεγάλο αριθμό μιτοχονδρίων που συνθέτουν μόρια ATP, ένα ανεπτυγμένο κοκκώδες δίκτυο με πολλά ριβοσωματικά σωματίδια. Συνθέτουν ενεργά κυτταρικές πρωτεΐνες. Η μεμβράνη του νευρικού κυττάρου και οι διεργασίες του - ο άξονας και οι δενδρίτες - εκτελεί τη λειτουργία της επιλεκτικής μεταφοράς μορίων και ιόντων. Οι μεταβολικές αντιδράσεις στα νευροκύτταρα προχωρούν με τη συμμετοχή διαφόρων ενζύμων και χαρακτηρίζονται από υψηλή ένταση.
Μετάδοση διέγερσης σε συνάψεις
Λαμβάνοντας υπόψη τον μηχανισμό διεξαγωγής της διέγερσης στους νευρώνες, γνωρίσαμε τις συνάψεις - σχηματισμούς που εμφανίζονται στο σημείο επαφής δύο νευροκυττάρων. Η διέγερση στο πρώτο νευρικό κύτταρο προκαλεί το σχηματισμό μορίων χημικών ουσιών - μεσολαβητών - στις παράπλευρες πλευρές του άξονα του. Αυτά περιλαμβάνουναμινοξέα, ακετυλοχολίνη, νορεπινεφρίνη. Απελευθερώνεται από τα κυστίδια των συνοπτικών απολήξεων στη συνοπτική σχισμή, μπορεί να επηρεάσει τόσο τη δική του μετασυναπτική μεμβράνη όσο και τα κελύφη των γειτονικών νευρώνων.
Μόρια νευροδιαβιβαστών χρησιμεύουν ως ερεθιστικό για ένα άλλο νευρικό κύτταρο, προκαλώντας αλλαγές στα φορτία στη μεμβράνη του - ένα δυναμικό δράσης. Έτσι, η διέγερση εξαπλώνεται γρήγορα κατά μήκος των νευρικών ινών και φτάνει στα μέρη του κεντρικού νευρικού συστήματος ή εισέρχεται στους μύες και στους αδένες, προκαλώντας την επαρκή δράση τους.
Πλαστικότητα νευρώνων
Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι στη διαδικασία της εμβρυογένεσης, δηλαδή στο στάδιο της νευροποίησης, ένας πολύ μεγάλος αριθμός πρωτογενών νευρώνων αναπτύσσεται από το εξώδερμα. Περίπου το 65% από αυτούς πεθαίνουν πριν από τη γέννηση ενός ατόμου. Κατά τη διάρκεια της οντογένεσης, ορισμένα εγκεφαλικά κύτταρα συνεχίζουν να αποβάλλονται. Αυτή είναι μια φυσική προγραμματισμένη διαδικασία. Τα νευροκύτταρα, σε αντίθεση με τα επιθηλιακά ή συνδετικά κύτταρα, είναι ανίκανα για διαίρεση και αναγέννηση, καθώς τα γονίδια που είναι υπεύθυνα για αυτές τις διεργασίες απενεργοποιούνται στα ανθρώπινα χρωμοσώματα. Ωστόσο, ο εγκέφαλος και η πνευματική απόδοση μπορούν να διατηρηθούν για πολλά χρόνια χωρίς να μειώνονται σημαντικά. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι οι λειτουργίες του νευρώνα, που χάνονται στη διαδικασία της οντογένεσης, αναλαμβάνονται από άλλα νευρικά κύτταρα. Πρέπει να αυξήσουν το μεταβολισμό τους και να δημιουργήσουν νέες πρόσθετες νευρικές συνδέσεις που αντισταθμίζουν τις χαμένες λειτουργίες. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται πλαστικότητα νευροκυττάρων.
Τιαντανακλάται στους νευρώνες
Στα τέλη του 20ου αιώνα, μια ομάδα Ιταλών νευροφυσιολόγων διαπίστωσε ένα ενδιαφέρον γεγονός: μια καθρέφτης της συνείδησης είναι δυνατή στα νευρικά κύτταρα. Αυτό σημαίνει ότι ένα φάντασμα της συνείδησης των ανθρώπων με τους οποίους επικοινωνούμε σχηματίζεται στον εγκεφαλικό φλοιό. Οι νευρώνες που περιλαμβάνονται στο σύστημα καθρέφτη λειτουργούν ως συντονιστές για τη νοητική δραστηριότητα των γύρω ανθρώπων. Επομένως, ένα άτομο είναι σε θέση να προβλέψει τις προθέσεις του συνομιλητή. Η δομή τέτοιων νευροκυττάρων παρέχει επίσης ένα ειδικό ψυχολογικό φαινόμενο που ονομάζεται ενσυναίσθηση. Χαρακτηρίζεται από την ικανότητα να διεισδύει στον κόσμο των συναισθημάτων ενός άλλου ατόμου και να συμπάσχει με τα συναισθήματά του.
