1. Komponentesolut 2. Prosessit 3. Metabolia neuronissa 4. Mitkä ovat hermosolut

Ihmisen hermosto vastaanottaa ja analysoi tietoja, reagoi sisäisiin ja ulkoisiin vaikutuksiin ja säätelee kaikkia kehon toimintoja. Kaikki tämä on mahdollista erityisten solujen - monimutkaisen rakenteen omaavien neuronien - avulla. Heillä on myös toinen nimi - hermosolut.

Tässä artikkelissa kerromme sinulle, mitä neuroni on, mitä toimintoja se suorittaa, kuinka nämä solut eroavat toisistaan..

Komponenttisolut

Neuroni koostuu:

  • monni (halkaisija 3–100 mikronia);
  • oksat.

Kehon (soman) rakenteeseen kuuluu ydin ja sytoplasma, joka sisältää organelleja (mukana proteiinisynteesissä). Ulkopuolella se on peitetty membraanilla, jossa on kaksi lipidikerrosta, jotka sallivat rasvaliukoisten aineiden pääsyn läpi. Proteiinit sijaitsevat pinnalla, jotka ovat välttämättömiä hermosolujen havaitsemiseksi ärsytys. Itse kuorea läpäisevät myös proteiinit - integraalit - ne muodostavat ionikanavia.

Hermosolu sisältää sytoskeleton, joka koostuu neurofibrilleistä. Sen tehtäviin kuuluu neuronin muodon tukeminen, ja keuhkot ja välittäjäaineet liikkuvat sen filamentteja pitkin..

Neuronit yhdistetään erillisiksi ryhmiksi, ryhmiksi, keskuksiksi, ytimiksi - sen suorittaman yksittäisen toiminnan läsnäolon mukaan. Aivokuoressa, pikkuaivoissa, hermosolut muodostavat kerroksia, joista kukin on alistettu tietyn toiminnan suorittamiselle.

Gliaalisten solujen klusterit (neuroglia / glia) sijaitsevat neuronien välissä. Ne muodostavat noin 40% aivojen kokonaistilavuudesta. Tällaiset solut ovat 3-4 kertaa pienemmät kuin hermosolut. Ihmisillä tapahtuu iän myötä hermosolujen korvaamista glialla.

scions

Neuroneissa on aksoneja (yksi numero) ja dendriittejä (yksi tai useampia).

Axon

Se on sytoplasman pitkä kasvu. Signaalit seuraavat sitä kehosta elimiin ja muihin neuroneihin. Sen halkaisija on useita mikroneja ja ihmisen pituus useita kymmeniä senttimetrejä. Kasvu riippuu monni: jos vaurioituu, sen reunaosat voivat kuolla, ja pääosa toimii edelleen.

Aksoplasman (aksonaalinen protoplasma) rakenne viittaa neurofibrillien (jotka suorittavat neuronien tuki- ja tyhjennystoiminnot), mikrotubulusten (proteiinirakenteet), mitokondrioiden ja endoplasmisen retikulumin läsnäoloon. Ihmisillä aksonit peitetään myeliinikalvolla ja muodostavat selluhermokuidut. Tällaisessa kuoressa on oligodendrosyyttejä, joiden välissä on pieniä osia siitä vapautuneita. Heille syntyy toimintapotentiaali. Impulssi pystyy leviämään massakuituja pitkin vaiheittain - tämä lisää tiedon etenemisnopeutta.

dendrites

Lyhyet ja haarautuneet prosessit. Nämä hermosolun osat ovat välttämättömiä synapsien muodostumiselle, jotka vaikuttavat hermostoon ja välittävät viritystä somaan. Dendriiteillä, toisin kuin aksoneilla, ei ole myeliinivaippaa.

Se, kuinka monta tulosignaalia hermosolu vastaanottaa, riippuu dendriittisen verkon haarautumisesta ja sen monimutkaisesta rakenteesta. Dendriittien päätehtävät ovat synapsien pinta-alan kasvattaminen, mikä mahdollistaa suuren määrän tiedon integroimisen hermosoluun. Lisäksi ne kykenevät generoimaan toimintapotentiaalit, vaikuttamaan tällaisten potentiaalien esiintymiseen aksoneissa.

Impulssi välitetään dendriitistä tai somasta aksoniin. Kun toimintapotentiaali on muodostettu, se välitetään alkuperäisestä akseliosasta takaisin dendriitteihin. Kun aksoni etenee seuraavan neuronin soman kanssa, kosketusta kutsutaan aksosomaattiseksi. Jos dendriittien kanssa - axo-dendritic, ja toisen neuronin aksonin kanssa - axo-axonal.

Aksonien rakenne merkitsee terminaalien - ns. Päätyosien - läsnäoloa. Ne haarautuvat ja ovat kosketuksissa kehon muiden solujen (lihaksen, rauhasten jne.) Kanssa. Aksonilla on synaptinen pää - osa, joka koskettaa kohdesolua. Tällaisen solun postsynaptinen kalvo yhdessä synaptisen päätyn kanssa muodostaa synapsin, jonka kautta viritys välittyy ja jonka vuoksi solut ovat vuorovaikutuksessa keskenään.

Kuinka monta yhteyttä voi luoda yksi neuroni? Yksi hermosolu, jolla on kyky vuorovaikutukseen, voi muodostaa 20 000 yhteyttä.

Neuron-aineenvaihdunta

Hermosolun rakenne merkitsee myös proteiinien, rasvojen ja hiilihydraattien läsnäoloa. Niiden päätehtävänä on varmistaa solun aineenvaihdunta, ne ovat sille energian, muovin lähteenä.

Ravinteet tulevat soluun vesiliuoksena. Metaboliset tuotteet poistetaan siitä saman liuoksen muodossa.

Proteiinit ovat informatiivisia ja muovisia tarkoituksia varten. DNA sijaitsee ytimessä, RNA sytoplasmassa. Valkuaisaineenvaihdunnan nopeus ytimessä on korkeampi kuin sytoplasmassa. Tälle prosessille on ominaista korkea proteiinin uusiutumisaste uusissa rakenneosissa (aivokuoressa), toisin kuin vanhoissa (pikkuaivo, selkäydin).

Rasvat ja rasvamaiset aineet toimivat energisena, muovimateriaalina. Ne antavat lihalle suuren sähkövastuksen. Niiden vaihto on hidasta, ja hermosolujen viritys (esimerkiksi lisääntyneen henkisen stressin, ihmisten ylikuormituksen aikana) uhkaa lipidimäärien pienenemisellä..

Hiilihydraatit ovat tärkein energialähde. Maahantuonnissa oleva glukoosi muuttuu glykogeeniksi, joka muuttuu takaisin glukoosiksi. Glykogeenivarasto kaikkien kustannusten kattamiseksi ei aina riitä, ja tämä johtaa siihen, että ihmisen energialähteestä tulee verensokeria.

Neuroni sisältää natriumin, magnesiumin, kalsiumin, kaliumin, kuparin, mangaanin suoloja. Kaikki he ovat mukana erilaisten entsyymien aktivoinnissa..

Mitä ovat hermosolut

On olemassa erilaisia ​​luokituksia.

Luokittelu on levinnyt prosessien lukumäärän, sijainnin perusteella.

  1. Moninapaiset hermosolut ovat yleisimmin keskushermostossa. Nämä ovat soluja, joissa on yksi aksoni ja useita dendriittejä..
  2. Aivojen bipolaariset neuronit ovat soluja, joissa on yksi aksoni ja yksi dendriitti. Sijaitsee verkkokalvossa, hajuepiteelikudoksessa ja sipulissa, kuulon ytimessä ja vestibulaarissa.

Selkäytimessä on muita tyyppejä (nonaxon, pseudo-unipolar).

Tutkijat ottavat peilineuronit erikseen. Nämä ovat soluja, joissa jännitys tapahtuu paitsi suorittaessaan toimintoa, myös kun tarkkaillaan sen suorittamista toisessa (kokeet on toistaiseksi tehty vain eläimille). Näiden solujen toiminnan tutkiminen on lupaava suunta biologiassa: Uskotaan, että ne ovat tärkeimmät kielen oppimisprosessissa, toisen henkilön toimien ja tunteiden ymmärtämisessä..

Toiminnostaan ​​riippuen solut jaetaan:

tuovissa

Ne vastaavat signaalien lähettämisestä keskushermoston reseptoreista, on primaarisia ja toissijaisia. Ensimmäisten kappaleiden sijainti on selkäytimissä. Ne liittyvät suoraan reseptoreihin. Toissijaisten hermosolujen somat sijaitsevat visuaalisissa kelloissa ja vastaavat signaalin siirtämisestä yllä oleville alueille. Tällaisia ​​hermosoluja ei ole kytketty suoraan reseptoreihin, mutta ne vastaanottavat impulsseja muista hermosoluista. Tähän ryhmään kuuluvaa neuronia voidaan kutsua myös - herkiksi, aistinvaraisiksi reseptoreiksi.

Solun reaktio käy läpi 5 vaihetta:

  1. ulkoisen ärsytyksen impulssin muutos;
  2. herkän potentiaalin luominen;
  3. sen säteilytys hermosolua pitkin;
  4. generaattoripotentiaalin ulkonäkö;
  5. hermosignaalin generointi.

Moottori

Efektiiviset (moottori, moottori, keskipako) lähettävät impulsseja muihin elimiin ja keskuksiin. Esimerkiksi endbrainin motorisen vyöhykkeen hermosolut - pyramidaaliset - lähettävät signaalin selkäytimen motoneuroneille. Motoristen hermosolujen pääpiirteenä on pitkä aksoni, jolla on korkea viritystransmissionopeus. Aivokuoren eri osista tulevat hermosolut yhdistävät nämä osat toisiinsa. Nämä hermoyhteydet tarjoavat sellaisia ​​alemman ja pallon välisiä suhteita, jotka vastaavat aivojen toiminnasta oppimisprosessissa, esineiden tunnistamisessa, väsymyksessä jne..

Autonomisen hermoston preganglioniset ja postganglioniset motoriset neuronit erotetaan toisistaan. Sympaattisen osan preganglioniset neuronit sijaitsevat selkäytimessä, ja parasympaattiset neuronit sijaitsevat keskiosassa ja keskiosan oblongatassa. Postganglioniset sijaitsevat sisempiä elimiä ja hermosolmuja. Preganglioniset aksonit (osana useita kallon hermoja) synapsoivat postanglionisten neuronien kanssa.

interneurons

Kalaryyppiset hermosolut (assosiatiiviset, välituotteet, interneuronit) ovat vuorovaikutuksessa solujen välillä: ne käsittelevät aistineuroneista vastaanotettua tietoa, lähettävät sen muihin väli- tai moottorihermoihin. Ne ovat kooltaan pienempiä kuin efferentit tai afferentit, ne voivat olla fusiformeja, tähtikuvioisia, korimaisia. Heidän aksoninsa ovat lyhyet ja dendriittinen verkosto on laaja..

Nämä ovat hermoston (noin 95%) ja etenkin aivojen yleisimmät solut (suurin osa aivojen pallonpuoliskojen neuroneista on kalan välisiä). Heidän aksoniensa päät päättyvät keskuksensa hermosoluihin, mikä varmistaa niiden integroitumisen.

Yksi tyyppi assosiatiivisista neurosyyteistä vastaanottaa tietoja muista keskuksista ja levittää sen sitten keskuksensa soluille. Se, kuinka monta rinnakkaista polkua osallistuu signaalin siirtoon, vaikuttaa siihen aikaan, jolloin tieto säilyy keskustassa, ja lisää impulssin vaikutusta.

Muut kalaryylin väliset hermosolut vastaanottavat signaalin omalta moottorikeskukselta ja lähettävät sen sitten takaisin omaan keskukseen. Siksi muodostuu palaute, joka mahdollistaa tiedon säilyttämisen pitkään..

Estävät välituotteet herättävät keskukseensa saapuvilla suorilla impulsseilla tai signaaleilla, jotka tulevat samasta keskustasta palautteen kautta..

Ihmisillä ja korkeammilla eläimillä myeliinikalvo ja täydellinen aineenvaihdunta tarjoavat jatkuvan virityksen hermokuituja pitkin. Myeliinittomat kuoret eivät pysty tarjoamaan nopeaa kompensointia virityksen energiankulutukselle, joten signaalin eteneminen heikkenee. Tämä on tyypillistä eläimille, joiden hermosto on heikosti järjestetty..

Kuten näette, aivoissa paikalliset välittömät hermosolut ovat interneuroneja, ja loput (motoriset, mukaan lukien preganglioniset, postganglioniset ja herkät primaariset ja sekundaariset) säätelevät aivojen toimintaa itsensä ulkopuolella..

Neuroni on hermoston ja erityisesti aivojen rakenteellinen yksikkö. Hermosolujen monimutkainen rakenne tarjoaa tiedon vastaanoton, analysoinnin ja lähettämisen. Neuronien välillä on tiiviit yhteydet, jotka takaavat järjestelmän koko mekanismin koordinoidun toiminnan. Aivoissa eniten on välituotteita (toiminnallisten ominaisuuksien perusteella erotettuja) ja moninapaisia ​​neuroneja (rakenteen perusteella).

Aivohermosolut - syntymä ja elämä

Aivojen neuronit - termiä kuulevat kaikki, jotka ovat lähellä aivohalvausta, mutta kaikki eivät tiedä mikä on neuroni, miten se toimii ja miten se toimii.

Neuroni tai kreikka - neuroni - kuitu, hermo.

Neuronit ovat erittäin erikoistuneita soluja, jotka muodostavat hermoston. Neuronien tehtävä on vaihtaa tietoa kehon ja aivojen välillä.

Neuronit ovat sähköä herättäviä soluja, jotka prosessoivat, tallentavat ja lähettävät tietoja sähköisiä ja kemiallisia signaaleja käyttämällä.

Aivohermosolut - löytöhistoria

Viime aikoihin saakka useimmat neurotieteilijät uskoivat, että syntymme erityisellä neuronijoukolla, ja tämä on lopullinen luku. Tulevaisuudessa neuronit voivat vain kuolla, mutta eivät voi toipua. Ilmeisesti täältä tuli sanonta, että "hermosoluja ei palauteta".

Käyttämällä syntymänä annettuja hermosoluja, lapsi kasvaa kasvaessaan ketjuihin, jotka vastaavat tiettyjä taitoja ja kokemuksia. Siksi nämä ketjut ovat aivojen ja kehon eri osien välisiä informaatiotiet. Tutkijat uskoivat, että kun aivojen neuronit loivat piirin, uusien neuronien lisääminen siihen oli mahdotonta. tämä häiritsee tiedonkulkua ja sammuttaa aivojen viestintäjärjestelmän.

Vuonna 1962 neuronien käsite muuttui merkittävästi. Neurotieteilijä Joseph Altman onnistui todistamaan, että aikuisen rotan aivoissa syntyy uusia hermosoluja. Ja seuraavina vuosina toimitettiin todisteita uusien hermosolujen siirtymisestä syntymäpaikastaan ​​muihin aivoalueisiin.

Vuonna 1983 uusien hermosolujen syntyprosessi rekisteröitiin aikuisen apinan aivoihin..

Tämä löytö oli niin hämmästyttävää ja uskomatonta, ja mielipide aivojen hermosoluista oli niin vakiintunut, että monet tutkijat kieltäytyivät uskovan tällaisten prosessien mahdollisuuteen ihmisen aivoissa..

Viime vuosikymmeninä on kuitenkin todistettu neuronien syntymä aikuisten aivoissa..

Joillekin neurotieteilijöille on tähän päivään mennessä aikuisten aivojen neurosenesis todistamaton teoria. Mutta useimmat uskovat, että neurogeneesin löytäminen avaa uskomattomia mahdollisuuksia ihmisen neurotieteen alalla..

Neuronin rakenne

Neuronin pääkomponentit ovat:

  • solurunko, jossa on ydin
  • solun laajeneminen - aksoni ja dentriitti
  • terminaali (aksonin terminaalinen haara)
  • glia (glia-solut)

Keskushermosto (mukaan lukien aivot ja selkäydin) koostuu kahdesta päätyypistä soluista - neuroneista ja gliasta. Glia ylittää neuronien lukumäärän, mutta hermo on edelleen hermoston pääsolu.

Neuronit käyttävät sähköisiä impulsseja ja kemiallisia signaaleja tiedon välittämiseen aivojen eri alueiden välillä sekä aivojen ja muun hermoston välillä.

Kaikki mitä ajattelemme, tunnemme ja teemme, olisi mahdotonta ilman neuronien ja niitä tukevien solujen, glia-solujen työtä.

Neuroneilla on kolme pääosaa: solurunko ja kaksi jatketta, joita kutsutaan aksoniksi ja dendriitiksi. Solurungon sisällä on ydin, joka ohjaa solun aktiivisuutta ja sisältää solun geneettisen materiaalin.

Aksoni näyttää pitkältä hännältä, sen tehtävänä on välittää viestejä. Dendriitit näyttävät puun oksilta ja vastaanottavat viestejä. Neuronit kommunikoivat keskenään pienen tilan kautta, jota kutsutaan synapsiksi naapurimaiden neuronien aksonien ja dendriittien välillä.

Neuroneja on kolme luokkaa:

  1. Aistineuronit - kuljettavat tietoa aisteista (kuten silmistä, korvista, nenästä) aivoihin.
  2. Motoriset (motoriset) hermosolut - hallitsevat vapaaehtoista lihaksen toimintaa, kuten puhetta, ja myös lähettävät viestejä hermosoluista lihaksiin.
  3. Kaikkia muita neuroneja kutsutaan interneuroneiksi.

Neuronit ovat kehon monimuotoisimpia soluja. Näissä kolmessa neuroniluokassa on satoja erityyppejä, jokaisella on erityinen kyky siirtää tietoja..

Kommunikoimalla toisiaan, neuronit luovat ainutlaatuisia yhteyksiä, mikä tekee meistä jokaisesta erilaisen toisistamme ajattelutavan, tunteen ja toiminnan suhteen..

Peili neuronit

Peilihermosolujen toiminnot ovat erittäin mielenkiintoisia. Peilihermosolut ovat eräs aivojen hermosolujen hermosto, jotka ovat innoissaan paitsi suorittaessasi toimintoa yksin, myös silloin, kun tarkkailet kuinka muut suorittavat tämän toiminnon..

Voimme siis sanoa, että peilineuronit ovat vastuussa jäljitelmistä tai jäljitelmistä..

Peilineuronien toimintaperiaatteiden tutkiminen on erittäin lupaava aivohalvauksen kuntoutusongelmien ratkaisemisessa.

Neuronien synty

Uusien hermosolujen synty on edelleen aihe, josta kiista jatkuu. Vaikka on kiistatonta näyttöä siitä, että neurogeneesi (hermosolujen syntyminen) on prosessi, joka ei pysähdy yksilön koko elämän ajan.

Neuronit syntyvät erityisissä soluissa, joita kutsutaan kantasoluiksi. Kantasolujen tiede on melko nuori, ja kysymyksiä on vielä enemmän kuin vastauksia. Mutta me tiedämme, että menetelmä aivohalvauksen hoitamiseksi kantasoluilla on jo olemassa ja sitä käytetään melko onnistuneesti.

Neuronien muuttoliike

Erittäin mielenkiintoinen kysymys - hermosolujen siirtyminen! Neuron syntyminen hermoston pyynnöstä on vain puoli taistelua, koska sen on silti päästävä sinne, mistä pyyntö lähetettiin ja missä sen odotetaan.

Kuinka neuroni tietää minne mennä ja mikä auttaa sitä pääsemään sinne? Tällä hetkellä tutkijat ovat nähneet kaksi prosessia neuronien kuljettamiseksi syntymäpaikasta muihin aivojen osiin..

  1. Liike erityisten solujen läpi - radiaalinen glia. Nämä solut jatkavat kuitujaan aivojen sisäkerroksista ulkokerroksiin. Ja hermosolut liukuvat niiden läpi, kunnes ne saavuttavat määränpäähänsä.
  2. Kemialliset signaalit. Neuronien pinnalla havaittiin erityisiä tarttuvuusmolekyylejä, jotka sitoutuvat samanlaisiin molekyyleihin naapurisissa glisoluissa tai hermoaksoneissa. Ja niin, lähettämällä signaalin toisilleen, he johtavat neuronin lopulliseen sijaintiinsa.

Kaikki neuronit eivät suorita tätä polkua onnistuneesti. Uskotaan, että kaksi kolmasosaa neuroneista kuolee matkalla. Ja jotkut selvinneistä eksyvät ja johdetaan myöhemmin ketjuihin vääriin paikkoihin.

Jotkut tutkijat epäilevät, että tällaiset virheet johtavat skitsofreniaan, dyslexiaan ja lapsuuden epilepsiaan. Ei todisteita, vain spekulointi.

Neuronin kuolema

Normaalisti neuronit ovat pitkäikäisiä soluja ihmiskehossa. Mutta joskus ne alkavat kuolla massalla tietyissä aivojen rakenteissa, mikä johtaa hermoston erilaisiin sairauksiin. Joskus syyt heidän kuolemaansa voidaan selvittää, joskus ei, kysymys on avoin.

Esimerkiksi tiedetään, että Parkinsonin taudissa tapetaan hermostoa, joka tuottaa dopamiinia aivojen alueella, joka hallitsee kehon liikkeitä. Tämä johtaa vaikeuksiin liikkeen aloittamisessa. Mikä käynnistää tämän prosessin - ei vastausta.

Alzheimerin taudissa vihamieliset proteiinit kerääntyvät muistia hallitsevissa neokorteksissa ja hippokampuksessa (aivojen osissa) oleviin neuroneihin ja niiden ympärille. Kun nämä neuronit kuolevat, ihmiset menettävät kyvyn muistaa ja kyvyn suorittaa päivittäisiä tehtäviä..

Aivojen hypoksia - johtaa hermosolujen happea nälkään ja tulevaisuudessa heidän kuolemaansa, jos prosessia ei pysäytetä ajoissa,.

Aivojen fyysinen trauma - johtaa neuronien välisten yhteyksien katkeamiseen. Siten neuronit ovat elossa, mutta heillä ei ole kykyä kommunikoida keskenään..

Keinotekoinen hermosto

Tarkempi tutkimus hermosolujen elämästä ja kuolemasta antaa toivoa uusien hermostohoitomenetelmien kehittämiselle.

Nykyaikaiset tutkimukset osoittavat, että hermosolut pystyvät korjaamaan itsensä. Kantasolut voivat tuottaa kaikenlaisia ​​neuroneja. Ehkä kantasoluja voidaan manipuloida ja stimuloida niissä uusien vaaditun tyyppisten hermosolujen syntymistä.

Siksi aivojen palauttamis-, uusimis- ja kuolleiden neuronien korvaaminen uuden sukupolven neuroneilla ei kuulosta niin fantastiselta..

Ehkä termi on aivojen keinotekoiset neuronit, tämä ei ole niin kaukainen tulevaisuutemme.

Neuronit: luokittelu, rakenne, toiminnot

Tässä artikkelissa puhumme aivojen hermosoluista. Aivokuoren neuronit ovat koko yleisen hermoston rakenteellinen ja toiminnallinen yksikkö.

Tällaisella solulla on erittäin monimutkainen rakenne, korkea erikoistuminen, ja jos puhutaan sen rakenteesta, niin solu koostuu ytimestä, rungosta ja prosesseista. Ihmiskehossa on yhteensä noin 100 miljardia tällaista solua..

tehtävät

Kaikki ihmisen kehossa sijaitsevat solut ovat välttämättä vastuussa yhdestä tai toisesta sen toiminnoista. Neuronit eivät ole poikkeus..

He, kuten muut aivosolut, ovat velvollisia huolehtimaan oman rakenteensa ja joidenkin toimintojensa ylläpitämisestä, mukautumaan mahdollisiin olosuhteiden muutoksiin ja toteuttamaan vastaavasti sääntelyprosessit läheisyydessä olevista soluista..

Neuronien päätehtävänä pidetään tärkeän tiedon prosessointia, nimittäin sen vastaanottamista, siirtoa ja siirtämistä sitten muihin soluihin. Tiedot tulevat synapsien kautta, joissa on aistielinten tai jonkin muun neuronin reseptoreita.

Lisäksi joissain tilanteissa tiedonsiirto voi tapahtua myös suoraan ulkoisesta ympäristöstä käyttämällä ns. Erikoistuneita dendriittejä. Tiedot kuljetetaan akselien kautta, ja niiden siirto tapahtuu synapsien avulla.

Rakenne

Solun elin. Tätä neuronin osaa pidetään tärkeimpänä ja se koostuu sytoplasmasta ja ytimestä, jotka luovat protoplasman, sen ulkopuolella on jonkinlainen kalvo, joka koostuu kaksinkertaisesta lipidikerroksesta.

Tällainen lipidikerros, jota yleisesti kutsutaan myös bio- lipidikerrokseksi, puolestaan ​​koostuu hydrofobisista hännistä ja samoista päistä. On huomattava, että tällaiset lipidit ovat hännät toisiinsa ja luovat siten eräänlaisen hydrofobisen kerroksen, joka pystyy kuljettamaan itsensä läpi yksinomaan rasvoihin liukenevia aineita..

Kalvon pinnalla sijaitsevat proteiinit, jotka ovat pallojen muodossa. Tällaisissa kalvoissa on polysakkaridien kertymiä, joiden avulla solulla on hyvä tilaisuus kokea ulkoisten tekijöiden ärsytys. Tässä on läsnä myös integroituneita proteiineja, jotka todella läpäisevät koko kalvon pinnan, ja niissä puolestaan ​​sijaitsevat ionikanavat.

Aivokuoren hermosolut koostuvat kappaleista, halkaisija on 5 - 100 mikronia, jotka sisältävät ytimen (jolla on paljon ydinhuokosia), sekä joitain organelleja, mukaan lukien melko voimakkaasti kehittyvä karkean muodon EPR, jolla on aktiiviset ribosomit.

Lisäksi prosessit ovat osa kutakin neuronin solua. Prosesseja on kahta päätyyppiä - aksonit ja dendriitit. Neuronin erikoisuus on, että siinä on kehittynyt sytoskeleton, joka todella kykenee tunkeutumaan sen prosesseihin..

Sytoskeleton ansiosta solun välttämätöntä ja vakiomuotoa ylläpidetään jatkuvasti, ja sen filamentit toimivat eräänlaisena "kiskona", jonka läpi kulkeutuvat organelit ja aineet, jotka on pakattu kalvovesikkeleihin.

Dendriitit ja aksoni. Aksoni näyttää melko pitkältä prosessilta, joka on täysin sopeutunut prosesseihin, joiden tarkoituksena on herättää neuroni ihmisen kehosta.

Dendriitit näyttävät täysin erilaisilta, jos vain siksi, että niiden pituus on paljon lyhyempi, ja heillä on myös liian kehittyneitä prosesseja, jotka pelaavat pääkohdan roolia estävien synapsien alkaessa ilmestyä, mikä voi siten vaikuttaa hermostoon, joka lyhytaikaisesti Ajanjakson aikana ihmisen hermosolut ovat innoissaan.

Tyypillisesti neuroni koostuu useammasta dendriitistä kerrallaan. Koska aksonia on vain yksi. Yhdellä neuronilla on yhteyksiä moniin muihin neuroneihin, joskus sellaisia ​​yhteyksiä on noin 20 000.

Dendriitit jakautuvat kaksiarvoisella tavalla, puolestaan ​​aksonit kykenevät antamaan vakuuksia. Lähes jokaisessa neuronissa on useita mitokondrioita haarasolmukoissa..

On myös syytä huomata, että dendriiteillä ei ole myeliinivaippaa, kun taas aksonilla voi olla tällainen elin..

Synapse on paikka, jossa tapahtuu kosketus kahden neuronin välillä tai signaalia vastaanottavan efektorisolun ja itse neuronin välillä.

Tällaisen muodostavan neuronin päätehtävä on hermoimpulssien siirto eri solujen välillä, kun taas signaalin taajuus voi vaihdella riippuen tämän signaalin siirtonopeudesta ja tyypistä..

On huomattava, että jotkut synapsit kykenevät aiheuttamaan neuronin depolarisaation, kun taas toiset päinvastoin, hyperpolarisaatiota. Ensimmäisen tyyppisiä hermosoluja kutsutaan herättäviksi ja toisia kutsutaan estäviksi..

Pääsääntöisesti, jotta hermosolujen heräteprosessi alkaisi, useiden herättävien synapsien on toimittava ärsykkeinä kerralla..

Luokittelu

Dendriittien lukumäärän ja sijainnin sekä aksonin sijainnin mukaan aivohermosolut jaetaan yksinapaisiin, bipolaarisiin, ei-aksoni-, multipolaarisiin ja pseudo-unipolaarisiin neuroneihin. Nyt haluaisin tarkastella kutakin näistä neuroneista yksityiskohtaisemmin..

Yksipolaarisilla hermosoluilla on yksi pieni prosessi, ja ne sijaitsevat useimmiten ns. Kolmoishermon aistinytimessä, joka sijaitsee aivojen keskellä.

Anaxon-hermosolut ovat kooltaan pieniä ja sijaitsevat selkäytimen välittömässä läheisyydessä, nimittäin nikamaväliä, eikä niissä ole missään vaiheessa prosessien jakautumista aksoneiksi ja dendriiteiksi; kaikilla prosesseilla on melkein sama ulkonäkö, eikä niiden välillä ole vakavia eroja.

Bipolaariset hermosolut koostuvat yhdestä dendriitistä, joka sijaitsee erityisissä aistinelimissä, erityisesti silmän silmässä ja sipulissa, sekä vain yhdestä aksonista;

Moninapaisilla neuroneilla on useita dendriittejä ja yksi aksoni omassa rakenteessaan, ja ne sijaitsevat keskushermostossa;

Pseudo-unipolaarisia hermosoluja pidetään luonteeltaan ainutlaatuisina, koska aluksi vain yksi prosessi poistuu päärungosta, joka on jatkuvasti jaettu useisiin muihin, ja tällaisia ​​prosesseja esiintyy yksinomaan selkärangan gangliassa.

On myös neuronien luokittelu funktionaalisen periaatteen mukaan. Joten tällaisten tietojen mukaan erotetaan efferentit neuronit, aferenttiset, motoriset ja myös interneuronit..

Efektiiviset neuronit koostuvat ei-ultimaattisista ja ultimaattisista alalajeista. Näihin sisältyvät lisäksi ihmisen herkkien elinten primaarisolut..

Vaikuttavat hermosolut. Tähän luokkaan kuuluvat neuronit sisältävät sekä herkkien ihmiselimien primaarisolut että pseudo-unipolaariset solut, joissa on vapaita päätteitä sisältäviä dendriittejä.

Assosiatiiviset hermosolut. Tämän neuroniryhmän päätehtävä on viestinnän toteuttaminen aferenssieferenttityyppisten neuronien välillä. Tällaiset neuronit on jaettu projektioon ja kommissuraaliin..

Kehitys ja kasvu

Neuronit alkavat kehittyä pienestä solusta, jota pidetään sen edeltäjänä ja lopettaa jakautumisen jo ennen kuin ensimmäiset omat prosessit ovat muodostuneet..

On huomattava, että tällä hetkellä tutkijat eivät ole vielä tutkineet täysin neuronien kehitystä ja kasvua, mutta he työskentelevät jatkuvasti tähän suuntaan..

Useimmissa tapauksissa aksonit alkavat kehittyä ensin ja sitten dendriitit. Prosessin lopussa, joka alkaa varmasti kehittyä, muodostuu sellaiselle solulle spesifisen ja epätavallisen muodon paksuneminen, jolloin neuroneja ympäröivän kudoksen läpi kulkee polku..

Tätä paksunemista kutsutaan yleisesti hermosolujen kasvun kartioksi. Tämä kartio koostuu hermosolujen prosessin jonkinlaisesta litistyneestä osasta, joka puolestaan ​​luodaan suuresta määrästä melko ohuita selkärankoja.

Mikrospiinien paksuus on 0,1 - 0,2 mikronia, ja niiden pituus voi olla 50 mikronia. Jos puhumme suoraan kartion tasaisesta ja leveästä alueesta, on huomattava, että sillä on taipumus muuttaa omia parametrejaan.

Kartion mikrotornien välillä on joitain rakoja, jotka on kokonaan peitetty taitetulla kalvolla. Mikrospiinit liikkuvat jatkuvasti, minkä seurauksena hermosolut palautuvat vaurioissa ja saavat tarvittavan muodon.

Haluan huomata, että kukin yksittäinen solu liikkuu omalla tavallaan, joten jos yksi niistä pidentää tai laajenee, toinen voi poiketa eri suuntiin tai jopa tarttua alustaan..

Kasvukartio on täysin täynnä kalvovesikkeleitä, jotka ovat kooltaan liian pieniä ja epäsäännöllisiä, samoin kuin yhteyksillä toisiinsa.

Lisäksi kasvikartio sisältää hermosäikeitä, mitokondrioita ja mikrotubuluksia. Tällaisilla elementeillä on kyky liikkua suurella nopeudella..

Jos verrataan kartion elementtien ja itse kartion liikkumisen nopeuksia, niin on korostettava, että ne ovat suunnilleen samat, ja siksi voimme päätellä, että kasvuaikana ei havaita mikrotubulusten kokoonpanoa eikä häiriöitä.

Todennäköisesti uusi kalvomateriaali alkaa lisätä prosessin lopussa. Kasvukohta on kohta, jolla on melko nopea endosytoosi ja eksosytoosi, minkä vahvistaa suuri määrä täällä sijaitsevia vesikkeleitä..

Dendriittien ja aksonien kasvua edeltää pääsääntöisesti hermosolujen kulkeutumishetki, toisin sanoen kun kypsät hermosolut tosiasiallisesti asettuvat ja alkavat esiintyä samassa pysyvässä paikassa.

neuronien

Saatat jopa väittää, että olet kuullut sanan "neuroni" monta kertaa. Mutta kaikki eivät tienneet, mikä se oli, ja että ne ovat paljon monimutkaisempia kuin miltä näyttää. Samalla neuronin rakenne on melkein täydellinen, ja on erittäin mielenkiintoista ymmärtää tätä aihetta..

Neuroni on sähköä eristävä solu, joka prosessoi, tallentaa ja siirtää tietoa sähköisiä ja kemiallisia signaaleja käyttämällä. Solu sisältää ytimen, solurungon ja prosessit (dendriitit ja aksonit). Ihmisen aivoissa on keskimäärin noin 65 miljardia neuronia. Kuvittele tämä summa. Se on numero yhdeksällä nollalla. Se ylittää lähes kymmenen kertaa ihmisten määrän maailmassa. Fantastinen!

Neuronit muodostavat yhteyden toisiinsa muodostaen siten ihmisen aivojen toiminnot, muistin, jakaumat ja tietoisuuden. Yksinkertaisesti sanottuna, neuronit ovat kaikkea. Pohjimmiltaan neuronit ovat meitä.

Ovatko energiajuomat haitallisia??

Monet ihmiset nauttivat energiajuomien pitämisestä, koska heille näyttää siltä, ​​että tämän makean veden takia he tuntevat olonsa paremmaksi ja eivät ehkä nukku pitkään aikaan. Itse asiassa tämä ei ole täysin totta, ja keho itse ottaa osan levostaan. Siksi ensimmäinen asia, josta voidaan keskustella puhuttaessa energiajuomista, on niiden tehokkuus. Mutta se, että ne eivät toimi, on erillinen asia, jolla ei ole mitään tekemistä energiajuomien terveysvaikutusten kanssa. Loppujen lopuksi haluaisin, että ainakin energiainsinöörit eivät vahingoita terveyttä. Energiantuottajat sitä vastoin korostavat kaikin mahdollisin tavoin, että heidän tuotteensa auttavat johtamaan terveellistä elämäntapaa. Otetaan tämä kerros ja katsotaan, mitä meidän pitäisi pelätä energiajuomia käytettäessä.

Löysi hermoyhteydet, jotka ovat vastuussa tietoisuuden syntymisestä

Tietoisuus on yksi ihmiskunnan suurimmista mysteereistä. Mutta missä ja miten se syntyy? Onko tietoisuus todella olemassa vai onko se vain aivojen taiteellisesti luoma illuusio? Näihin kysymyksiin vastausten löytäminen on uskomattoman vaikea tehtävä, mutta onneksi tämä ei pysäytä tutkijoita. Yrittääksesi ymmärtää missä tietoisuus syntyy ihmisen aivoista, uuden tutkimuksen kirjoittajat tekivät kokeilun, johon osallistui 98 henkilöä. Tutkimuksen aikana suurin osa koehenkilöistä oli hereillä, toiset olivat nukutuksessa, kun taas toisilla oli heikentynyt tietoisuus ja aivosairaus. Funktionaalista magneettikuvaus (fMRI) ja keinotekoiseen älyyn perustuvan kone-algoritmin avulla tutkijat ovat huomanneet, että on olemassa kaksi biologista hermoverkkoa, jotka liittyvät suoraan tietoisuuteen. Näyttää siltä, ​​että tiede ei ole vielä tullut niin lähelle ihmiskunnan tärkeimpiä salaisuuksia..

Keinotekoiset hermosolut, jotka soveltuvat siirtoihin, on luotu ensimmäistä kertaa

Mitä kuvittelet, jos unohdat termin "keinotekoiset neuronit"? Varmasti jotain vaippakuoria, joita meille näytetään säännöllisesti scifi-elokuvissa. Tosielämässä kaikki näyttää kuitenkin erilaiselta. Vaikka se on tosiaankin yhtä futuristinen ja mielenkiintoinen. Esimerkiksi kansainvälinen tutkijaryhmä keksi äskettäin piisiruille keinotekoisia neuroneja, jotka käyttäytyvät aivan kuin oikeat. Tämä on ensimmäinen laatuaan oleva laite. Mikä lisäksi sopii ihmisen siirrolle.

Kuinka aivosolut kuvaavat muistoja?

Ihmisen muisti on valikoiva, ja siihen on monia syitä. Äskettäin neurotieteilijät ovat löytäneet uteliaisen näkökohdan muistomme toiminnasta. Kun aivojen on muistettava tiettyyn sijaintiin liittyvä tieto, yksittäiset hermosolut kohdistavat tiettyihin muistoihin. "Muistin keskeinen piirre on kykymme muistuttaa valikoivasti tiettyjä tapahtumia, vaikka ne tapahtuisivat samassa ympäristössä kuin muut tapahtumat", tutkijat kirjoittavat Nature Neuroscience -lehdessä julkaistussa lehdessä..

Neuroni vastahakoisesti: hermoverkko loi kuvan, joka vaikuttaa suoraan aivoihin

Näetkö tämän kuvan? Tämän omituisen kuvan avulla MIT-neurotieteilijät pystyivät aktivoimaan aivojen yksittäiset hermosolut. Käyttämällä aivojen visuaalisen hermoverkon parasta mahdollista mallia, tutkijat ovat kehittäneet uuden tavan hallita tarkasti yksittäisiä hermosoluja ja niiden populaatioita tämän verkon keskellä. Eläinkokeissa ryhmä osoitti, että laskennallisesta mallista saatu tieto antoi heille mahdollisuuden luoda kuvia, jotka aktivoivat voimakkaasti tiettyjä aivojen hermosoluja..

Vanhuus päässä: kuinka vanha aivot tuottavat uusia neuroneja??

Ryhmä tutkijoita useista Espanjan instituutioista on löytänyt todisteita neurogeneesistä (uusien hermosolujen ilmestymisestä) ihmisten aivoissa hyvin vanhuuteen saakka. Nature Medicine -lehdessä julkaistussa artikkelissa ryhmä kuvaa äskettäin kuolleiden ihmisten aivotutkimuksia ja heidän havaintojaan. Muutaman viime vuoden aikana tutkijat ovat väittäneet siitä, kuinka vanha aivot synnyttävät uusia neuroneja - samoin kuin millä aivo-osilla tämä tapahtuu..

Löysit tavan luoda keinotekoisia synapsia nanojohtojen pohjalta

Hermoston päärakenteellinen elementti on solu, joka välittää tietoa muille soluille synapsien kautta. Nämä ovat monimutkaisia ​​rakenteita, joita ei ole niin helppo luoda keinotekoisesti ja jopa pienoiskoossa. Ryhmä tutkijoita Julichin tutkimuskeskuksesta yhdessä kollegoineen Aachenista ja Torinosta on kuitenkin kehittänyt erityiset nanojohdot, jotka kykenevät sekä tallentamaan että käsittelemään tietoja kuin samaan aikaan vastaanottamaan rinnakkain lukuisia muita signaaleja. Tämä on hyvin samanlainen kuin hermoston toiminta..

Aivosolujen kuolema lopettaa... hämähäkkimyrkkyn

Jotkut keskushermoston neurodegeneratiiviset sairaudet perustuvat aivoreseptoreiden toiminnan häiriöihin, ja jos nämä muutokset voidaan korjata, on mahdollista voittaa niihin liittyvät sairaudet. Juuri tätä Neuron-julkaisun mukaan kansainvälisen tutkijaryhmän tutkimus suunnattiin. Ja kuten kävi ilmi, orb-hämähäkin myrkky auttaa tässä..

Serotoniinitasojen nopea nousu voi auttaa autismin hoidossa

Kemiallisen välittäjäaineen serotoniinin lisääntyneet tasot ovat tehneet autismista hiiristä entistä sosiaalisemmat, kirjoittavat tutkijat Nature-lehdessä. Heidän tutkimuksensa mukaan samaa lähestymistapaa voitaisiin soveltaa autismin saaneisiin ihmisiin. He selittävät myös, miksi masennuslääkkeet eivät autua autismissa: ne nostavat serotoniinitasoja liian hitaasti ollakseen tehokkaita..

Hetki: ensimmäinen elokuva, jonka kuvaajaa katsoja voi hallita aivoimpulsseilla

Totisesti, loppujen lopuksi jokaisella meistä elokuvaa katsellessaan oli tilanne, kun näytöllä oleva sankari tekee suoran tyhmyyden ja ajattelemme: ”No, miksi? Olisi parempi, jos tekisin tämän ja sen. " Kuvittele nyt, että sen jälkeen sankari todella tekee päätöksen, mistä ajattelit. Fantastinen? Ei ollenkaan, koska tänä kesänä ilmestyy ensimmäinen The Moment -niminen elokuva, jonka juoneen katsoja vaikuttaa. Ja hän tekee sen aivoimpulssien avulla..

Neuron-toiminnot: miten ne toimivat ja mitä tehtäviä he suorittavat

Kehomme koostuu lukemattomista soluista. Noin 100 000 000 näistä on neuroneja. Mitä ovat hermosolut? Mitkä ovat hermosolujen toiminnot? Haluatko tietää, mitä tehtäviä he suorittavat ja mitä voit tehdä heidän kanssaan? Katsotaanpa lähemmin.

Oletko koskaan miettinyt, kuinka tieto kulkee kehomme läpi? Miksi, jos joku satuttaa meitä, vedetään heti alitajuisesti käsiämme? Missä ja miten tunnistamme nämä tiedot? Kaikki nämä ovat neuronien toimia. Kuinka ymmärrämme, että tämä on kylmää ja kuumaa... ja onko se pehmeää vai piikkistä? Neuronit vastaavat näiden signaalien vastaanottamisesta ja lähettämisestä koko kehossamme. Tässä artikkelissa puhumme yksityiskohtaisesti mitä neuroni on, mistä se koostuu, mikä on neuronien luokittelu ja kuinka parantaa niiden muodostumista..

Neuron toiminnan peruskäsitteet

Ennen kuin puhutaan siitä, mitkä ovat neuronien toiminnot, on annettava määritelmä mitä neuroni on ja mistä se koostuu..

Neuronit ovat soluja, jotka muodostavat hermoston, toisin sanoen hermosoluja. Tärkeimmät neuronien toiminnot ovat tiedon vastaanottaminen ja lähettäminen sen avulla sähköimpulssien avulla kaikilla viestintäkanavilla, koko hermostossa. Jotta hermosolut voivat suorittaa tehtävänsä, he tarvitsevat seuraavat osat, jotka muodostavat neuronin rakenteen:

  • Soma: Keho tai pääosa neuronista. Se sisältää ytimen.
  • Aksonit: Tämä on hermokuitu, jonka välityksellä sähköiset impulssit siirretään muihin neuroneihin. Tämän kuidun syrjäisimmässä osassa on paljon hermopäätteitä, jotka kommunikoivat samanaikaisesti valtavan määrän neuronien kanssa..
  • Dendriitit: neuronin haarautuneet kasvut, joiden kautta neuroni vastaanottaa tietoja muista neuroneista.

Muotoa, jonka kautta neuronit voivat kommunikoida keskenään (lähettää tietoa ja vastaanottaa sitä muilta neuroneilta), kutsutaan synapsiksi. Puhumme prosessista, jossa yhden neuronin aksoni siirtää tietoa toisen neuronin dendriiteille (neuronien kahden osan välistä kanavaa kutsutaan "synaptiseksi rakoksi").

Neuron-toiminnot

Kehomme suorittaa monia tehtäviä ja prosessoi valtavan määrän tietoa aivoista läpi koko hermoston. Seurauksena on, että neuronien on oltava erikoistuneita. Tästä syystä, vaikka neuronien päätehtävä on tiedon vastaanottaminen ja lähettäminen, neuroneja on erityyppisiä, jotka eroavat toisistaan:

Neuron-toiminnot:

  • Moottori tai efferentti: vastaa tietojen siirtämisestä sähköimpulsseina keskushermostosta lihaksiin tai rauhasiin.
  • Herkkä tai herkkä: neuronit, jotka yhdistävät aivomme ulkomaailmaan. Ne ovat neuroneja, jotka vastaanottavat tietoa erilaisista aisteista, tunneista, kuten kipu, paine, lämpötila... Sisältää erikoistuneempia neuroneja, jotka "puhuvat" mausta ja hajuista.
  • Väliaikaiset / kalarienväliset tai assosiatiiviset hermosolut: neuronit, jotka tarjoavat yhteyden aferenssi- ja efferenttihermojen välillä.

Rakenne:

  1. Unipolaariset: Neuronit, joilla on vain yksi kaksiosainen prosessi, joka syntyy somasta ja jotka toimivat samanaikaisesti dendriitinä ja aksonina (sisääntulo ja poistuminen). Suurimmaksi osaksi nämä ovat aistineuroneja..
  2. Bipolaariset hermosolut: niissä on kaksi prosessia, joista toinen toimii dendriitinä (tulo) ja toinen axonina (ulostulo). Tämäntyyppisiä hermosoluja löytyy verkkokalvosta, kotiloista tai korvan labyrintin etuosasta, vestibulaarisesta järjestelmästä ja nenän limakalvon hajualueelta..
  3. Moninapainen: Tämäntyyppinen neuroni on hallitseva keskushermostossa. Heillä on suuri määrä tuloprosesseja (dendriittejä) ja vain yksi lähtö (aksoni). Sijaitsee aivoissa tai selkäytimessä.

Tyyppi välittäjäaine (välittäjäaine), joka parantaa neuronin toimintaa:

  1. Serotonerginen - tuottaa serotoniinia (liittyy mielialaan).
  2. Dopaminerginen - tuottaa dopamiinia (liittyy nautintoon).
  3. GABAergic - tuottaa GABA: ta (tärkeä estävä välittäjäaine).
  4. Glutamatergic - tuottaa glutamaattia (tärkein hermoston välittäjä, joka liittyy muistiin ja muistoihin).
  5. Kolinerginen - tuottaa asetyylikoliinia (välittäjäaine, joka on levinnyt laajasti keskushermostoon. Monipuolinen).
  6. Noradrenerginen - tuottaa norepinefriiniä / norepinefriiniä (toimii välittäjäaineena ja hormonina. Liittyy kohonneeseen syke- ja verenpaineeseen).
  7. Vasopressinerginen - tuottaa vasopressiinia (on avainasemassa nesteiden, glukoosin ja verisuolan homeostaattisessa säätelyssä).
  8. Oksitosinerginen - tuottaa oksitosiinia (liittyy rakkauteen, romantiikkaan ja seksuaaliseen käyttäytymiseen...).

Voidaanko uusia hermosoluja muodostaa hermosolujen toiminnan parantamiseksi? ?

Aiemmin uskottiin, että ihmisen elämän aikana aivoihin ei muodostu uusia neuroneja. Ryhmä tutkijoita Karolinskan lääketieteellisestä instituutista (Ruotsi) teki kuitenkin hiili-14-kokeilun, joka osoitti, että ihmisen aivoissa, nimittäin Hippocampuksessa, voi syntyä 1400 solua päivittäin. Tämä luku pienenee kuitenkin iän myötä..

Tätä hermosolujen muodostumisprosessia kutsutaan neurogeneesiksi. Se tosiasia, että jopa aikuisuudessa syntyy uusia neuroneja, on kriittinen rooli heidän toiminnassaan, plastilisuudessaan ja aivojen kykyyn sopeutua uusiin tilanteisiin..

Vinkkejä: kuinka parantaa neuronitoimintaa

Kuten aina, terveillä tottumuksilla on tärkeä rooli hermosolujen toiminnan optimaalisessa kehityksessä. Aivomme kiittää meitä siitä, että huolehdit kehosta. Kuten sanonta kuuluu, "terveessä ruumiissa on terve mieli". Mitä voimme tehdä aivojen plastisuuden ja neurogeneesin parantamiseksi?

  1. Nuku lepäämällä: ei tarvitse nukkua tiukasti 8 tuntia. Jokaisella meistä on oma unirytmi, ja on ihmisiä, joille 7 tai 7,5 tuntia nukkuu riittävästi. On kuitenkin tärkeää, että uni on palauttavaa..
  2. Käytä kohtuullista fyysistä aktiivisuutta ja stimulaatiota: neurogeneesi tapahtuu sopeutumaan ympäröivään maailmaan. Se liittyy tavoitteidemme saavuttamiseen liittyvien vaikeuksien voittamiseen, mikä puolestaan ​​hyödyntää päätöksentekotaitoamme..
  3. Vältä liiallista stressiä: Matala stressitaso on hyvä, mutta sinun tulisi aina tietää, kun olemme "ylittämässä linjan"..
  4. Seksiä: Tämä on loistava tapa stimuloida ja torjua stressiä sekä käyttää..
  5. Harjoittelu aivoille: CogniFit on johtava kognitiivisten stimulaatio-ohjelmien joukossa, kaikki harjoitukset voidaan suorittaa verkossa millä tahansa laitteella - tietokoneella, puhelimella, tabletilla. Neuropsykologit ja neurotieteilijät ovat kehittäneet hauskoja harjoituksia yksinkertaisten pelien muodossa, joilla voit ammattimaisesti "kouluttaa" aivojen perustoimintoja. Tiedeyhteisö on kiitostanut tätä ohjelmaa ja sitä käytetään tällä hetkellä erilaisissa lääketieteellisissä laitoksissa, kouluissa, korkeakouluissa ja yliopistoissa ympäri maailmaa. Tutustu tähän yksinkertaiseen työkaluun, jolla kuka tahansa voi testata ja kouluttaa aivonsa ammattimaisesti.

Unen puute, yksitoikkoisuus, jatkuva rutiini ja korkea stressitaso johtavat neurogeneesin hidastumiseen.

Voivatko neuronit kuolla??

Tietenkin, ja tämä tapahtuu eri syistä..

  • Ohjelman mukaan (apoptoosi): Lapsuuden aikana aivomme tuottaa enemmän soluja kuin me käytämme. Tietyn ajan kuluttua kaikki nämä käyttämättömät solut ohjelmoivat kuolemansa. Sama tapahtuu vanhuudessa - neuroneilla, jotka eivät enää voi vastaanottaa ja siirtää tietoa..
  • Asfiksian takia: Neuronit, kuten me, tarvitsevat happea. Jos he lopettaa sen saamisen, he kuolevat.
  • Sairauksien takia: Alzheimerin, Parkinsonin, aids...
  • Vakavien pään iskujen vuoksi: Vakavat vammat aiheuttavat hermosolujen kuoleman. Tämä tunnetaan hyvin esimerkiksi nyrkkeilymaailmassa..
  • Myrkytyksen takia: Alkoholin ja muiden aineiden juominen voi vaurioittaa hermoja ja seurauksena niiden tuhoamista.

Päätelmät hermostoiminnasta

Opimme, että hermosolut ovat pieniä yhteyksiä, jotka liikkuvat koko kehomme sisällä. Siten neuronien tehtävänä on vastaanottaa ja siirtää tietoa sekä erilaisista rakenteista (lihakset ja rauhaset) että muista neuroneista..

Nyt voimme vastata jo artikkelin aivan alussa esitettyyn kysymykseen: miksi jos joku satuttaa meitä, vedetään heti alitajuisesti kätemme? Aistinvaraiset hermosolut saavat tietoa kipusta, ja motoriset hermosolut lähettävät vasteena signaalin käden poistamiseksi.

Näimme, että loputon tieto-, viestintävirta ja sähköiset impulssit kulkevat kehomme sisällä koko elämän ajan, joka kerta, joka sekunti..

Opimme myös, että kehomme on jatkuvasti kehitysprosessissa syntymästä vanhuuteen. Neurorakenne myös hippokampuksessa muuttuu myös neurogeneesin ja hermosolujen kuoleman vuoksi..

Kehotan teitä elämään terveellistä elämää, pitämään hauskaa, oppimaan ja pyrkimään henkilökohtaiseen kasvuun. Se auttaa sinua pelastamaan hermosolut, pienet postittajasi..

Artikkeli sisältää linkkejä muihin materiaaleihin, joista voit lukea lisätietoja tietystä aiheesta. Jos olet kiinnostunut neurogeneesin aiheesta, suosittelen myös lukemaan tätä mielenkiintoista artikkelia dementian estämisestä..

Olisimme kiitollisia kysymyksistäsi ja kommentteistasi..

Kääntänyt espanjaksi Anna Inozemtseva

Psicóloga Sanitaria especialista en Psicología clínica.
Enimmäismäärä lasten suhteessa entre pensamientos, tunteita ja ihmiskauppaa.
Descubramos conocimientos compartiendo información
"Cada uno es dueño exclusivo de sus pensamientos, hasta que päättää compartirlos a través de sus behaas"

Aivot, hermosolujen kommunikointi ja energiatehokkuus

  • 3493
  • 2,3
  • 1
  • 7

Ilmeisesti evoluutiossa on muodostettu energiatehokkaita mekanismeja tiedon koodaamiseksi ja siirtämiseksi aivoissa. Kuvateksti: "Yritetään kovasti minimoida energiakustannukset".

kirjailija
Toimitus

Artikkeli kilpailusta "bio / mol / text": Soluprosessit, jotka tarjoavat tiedon vaihdon neuronien välillä, vaativat paljon energiaa. Suuri virrankulutus edisti evoluution aikana tehokkaimpia mekanismeja tietojen koodaamiseksi ja lähettämiseksi. Tässä artikkelissa opit teoreettisesta lähestymistavasta aivojen energian tutkimiseen, sen roolista patologioiden tutkimuksessa, mistä neuroneista on edistyneempi, miksi synapsille on joskus hyödyllistä olla "ampumatta" ja kuinka he valitsevat vain neuronien tarvitsemat tiedot.

Kilpailu "bio / mol / text" -2017

Tämä työ julkaistiin kategoriassa "Vapaa aihe" kilpailussa "bio / mol / text" -2017.

Kilpailun pääsponsori on Diaem-yritys: suurin biologisen tutkimuksen ja tuotannon laitteiden, reagenssien ja tarvikkeiden toimittaja.

Yleisöpalkinnon sponsori ja "Biolääketiede tänään ja huomenna" -kampanjakumppani oli yritys "Invitro".

Lähestymistavan alkuperä

1900-luvun puolivälistä lähtien on ollut tiedossa, että aivot kuluttavat merkittävän osan koko organismin energiavaroista: neljännes kaikesta glukoosista ja ⅕ kaikesta happeesta, jos kädellis on korkeampi [1–5]. Tämä inspiroi William Levyä ja Robert Baxteria Massachusetts Institute of Technologystä (USA) teoreettisen analyysin tekemiseksi biologisten hermoverkkojen koodauksen energiatehokkuudesta (kuva 1) [6]. Tutkimus perustuu seuraavaan hypoteesiin. Koska aivojen energiankulutus on suuri, sille on hyödyllistä, että sellaiset neuronit toimivat tehokkaimmin - ne lähettävät vain hyödyllistä tietoa ja kuluttavat minimaalisesti energiaa..

Tämä oletus osoittautui totta: hermostoverkon yksinkertaisella mallilla kirjoittajat toistivat joidenkin parametrien kokeellisesti mitatut arvot [6]. Erityisesti heidän laskemansa optimaalinen pulssin generointitaajuus vaihtelee välillä 6 - 43 imp./s - melkein sama kuin hippokampuksen emäksen neuroneissa. Ne voidaan jakaa kahteen ryhmään pulssitaajuuden mukaan: hidas (

10 pulssia / s ja nopea (

40 pulssia / s). Lisäksi ensimmäinen ryhmä ylittää huomattavasti toisen [7]. Samanlainen kuva havaitaan aivokuoressa: hitaat pyramidaaliset hermosolut (

4-9 laskua / s on useita kertoja enemmän kuin nopeasti estäviä interneuroneja (> 100 laskua / s) [8], [9]. Joten ilmeisesti aivot “mieluummin” käyttävät vähemmän nopeita ja energiaa kuluttavia neuroneja, jotta ne eivät kuluta kaikkia resursseja [6], [9–11].

Kuva 1. Kaksi neuronia esitetään. Yhdessä heistä presynaptinen proteiini synaptophysin on väriltään purppura. Toinen neuroni värjätään kokonaan vihreällä fluoresoivalla proteiinilla. Pienet vaaleat täplät ovat synaptisia kosketuksia neuronien välillä [12]. Inetissä yksi "pilkku" esitetään lähemmäksi.
Synapsien avulla kytkettyjä neuroniryhmiä kutsutaan hermoverkoiksi [13], [14]. Esimerkiksi aivokuoressa pyramidaaliset neuronit ja interneuronit muodostavat laajoja verkostoja. Näiden solujen hyvin koordinoitu "konsertti" työ määrittelee korkeammat kognitiiviset ja muut kykymme. Samanlaiset verkot, vain muun tyyppisistä neuroneista, jakautuvat koko aivoihin, yhdistyvät tietyllä tavalla ja järjestävät koko elimen työn.

Mitä ovat interneturonit?

Keskushermoston hermosolut jaetaan aktivoiviin (muodostavat aktivoivat synapsit) ja estäviin (muodostavat estävät synapsit). Jälkimmäisiä edustavat suurelta osin interneuronit, tai välivaiheiset neuronit. Aivokuoressa ja hippokampuksessa he vastaavat gamma-rytmien muodostumisesta aivoihin [15], jotka varmistavat muiden neuronien koordinoidun, synkronisen toiminnan. Se on erittäin tärkeää motorisissa toiminnoissa, aistitietojen havainnoinnissa, muistin muodostumisessa [9], [11].

Interneuronit erottuvat kyvystään tuottaa huomattavasti korkeamman taajuuden signaaleja kuin muut neuronit. Ne sisältävät myös enemmän mitokondrioita, energian metabolian pääorgaanioita ja tehtaita ATP: n tuottamiseksi. Viimeksi mainitut sisältävät myös suuren määrän proteiineja, sytokromi c -oksidaasia ja sytokromi c: tä, jotka ovat avaimet aineenvaihdunnalle. Interneturonit ovat siis erittäin tärkeitä ja samalla energiaa kuluttavia soluja [8], [9], [11], [16].

Levyn ja Baxterin teoksessa [6] kehitetään "säästövoiman" käsitettä Horace Barlow (Kalifornian yliopisto, USA), joka muuten on Charles Darwinin jälkeläinen [17]. Hänen mukaansa hermosolut työskentelevät organismin kehityksen aikana yleensä vain hyödyllisimmän tiedon kanssa, suodattaen "ylimääräisiä" impulsseja, tarpeetonta ja tarpeetonta tietoa. Tämä käsite ei kuitenkaan anna tyydyttäviä tuloksia, koska siinä ei oteta huomioon hermostoaktiivisuuteen liittyviä metabolisia kustannuksia [6]. Levyn ja Baxterin laajennettu lähestymistapa, joka keskittyy molempiin tekijöihin, on osoittautunut hedelmällisemmäksi [6], [18–20]. Sekä neuronien energiankulutus että tarve koodata vain hyödyllistä tietoa ovat tärkeitä tekijöitä, jotka ohjaavat aivojen evoluutiota [6], [21-24]. Siksi aivojen toiminnan ymmärtämiseksi on syytä harkita näitä molempia ominaisuuksia: kuinka paljon neuroni välittää hyödyllistä tietoa ja kuinka paljon energiaa se kuluttaa.

Viime aikoina tämä lähestymistapa on löytänyt monia vahvistuksia [10], [22], [24–26]. Hän antoi uuden kuvan aivojen rakenteesta organisaation eri tasoilla - molekyylifysiikan [20], [26] ja elimen [23] välillä. Se auttaa ymmärtämään, mitkä ovat kompromissit neuronin suoritetun toiminnan ja sen energiakustannusten välillä ja missä määrin ne ilmaistaan..

Kuinka tämä lähestymistapa toimii??

Oletetaan, että meillä on malli neuronista, joka kuvaa sen elektrofysiologisia ominaisuuksia: toimintapotentiaalia (AP) ja postsynaptisia potentiaaleja (PSP) (noin näistä termeistä - alla). Haluamme ymmärtää, toimiiko se tehokkaasti, kuluttaako se paljon energiaa. Tätä varten on tarpeen laskea malliparametrien arvot (esimerkiksi kalvojen kanavien tiheys, niiden avautumis- ja sulkeutumisnopeus), jolloin: (a) saavutetaan hyödyllisen tiedon enimmäissuhde energiankulutukseen ja samanaikaisesti (b) lähetettyjen signaalien realistiset ominaisuudet säilyvät [6 ], [yhdeksäntoista].

Etsi paras mahdollinen

Itse asiassa puhumme optimointiongelmasta: funktion maksimimäärän löytämisestä ja niiden parametrien määrittämisestä, joille se saavutetaan. Meidän tapauksessamme toiminto on hyödyllisen tiedon määrän suhde energiankulutukseen. Hyödyllisen tiedon määrä voidaan karkeasti laskea käyttämällä Shannonin kaavaa, jota käytetään laajasti informaatioteoriassa [6], [18], [19]. Energiankulutusta voidaan laskea kahdella menetelmällä, ja molemmat antavat uskottavia tuloksia [10], [27]. Yksi niistä - "ioninlaskentamenetelmä" - perustuu siihen, että lasketaan Na + -ionien lukumäärä, jotka ovat siirtyneet neuroniin tietyn signalointitapahtuman aikana (AP tai PSP, katso sivupalkki "Mikä on toimintapotentiaali"), jota seuraa muuntaminen adenosiinitrifosfaattimolekyylien lukumääräksi ( ATP), solujen pääenergian "valuutta" [10]. Toinen perustuu kalvon läpi kulkevien ionivirtojen kuvaukseen elektroniikan lakien mukaisesti ja antaa sinun laskea neuronin vastaavan sähköpiirin teho, joka muunnetaan sitten ATP: n kustannuksiksi [17].

Parametrien näitä "optimaalisia" arvoja on sitten verrattava kokeellisesti mitattuihin arvoihin ja määritettävä, kuinka paljon ne eroavat toisistaan. Yleiskuva eroista näyttää tämän neuronin optimointiasteen kokonaisuutena: kuinka todelliset, kokeellisesti mitatut, parametrien arvot vastaavat laskettuja. Mitä vähemmän eroja on, sitä lähempänä neuroni on optimaalinen ja toimii energisesti tehokkaammin ja optimaalisesti. Toisaalta tiettyjen parametrien vertailu osoittaa, missä spesifisessä kapasiteetissa tämä neuroni on lähellä "ihannetta".

Lisäksi hermosolujen energiatehokkuuden yhteydessä tarkastellaan kahta prosessia, joihin tiedon koodaus ja siirto aivoissa perustuu. Tämä on hermoimpulssi tai toimintapotentiaali, jonka seurauksena tiedot voidaan lähettää "vastaanottajalle" tietyllä etäisyydellä (mikrometristä puolitoista metriin) ja synaptinen siirto, joka perustuu signaalin tosiasialliseen siirtoon neuronista toiseen.

Toimintapotentiaali

Toimintapotentiaali (AP) on signaali, jonka neuronit lähettävät toisilleen. AP: t ovat erilaisia: nopea ja hidas, pieni ja suuri [28]. Ne järjestetään usein pitkissä sekvensseissä (kuten kirjaimia sanoiksi) tai lyhyinä korkeataajuisissa "paketteissa" (kuva 2).

Kuva 2. Erityyppiset neuronit tuottavat erilaisia ​​signaaleja. Keskellä on pitkittäisleikkaus nisäkkään aivoista. Sisäosat osoittavat erityyppisiä signaaleja, jotka on tallennettu elektrofysiologisilla menetelmillä [15], [38]. a - Aivokuoren (aivokuoren) pyramidaaliset neuronit voivat lähettää sekä matalataajuisia signaaleja (säännöllinen laukaisu) että lyhyitä purskeita tai purskeita, (purskeen laukaisu). b - pikkuaivojen (Cerebellum) Purkinje-soluille on ominaista vain purskeaktiivisuus erittäin korkealla taajuudella. c - Talamuksen (Thalamus) releneuroneilla on kaksi toimintamuotoa: puhkeaminen ja tonisointi (tonisointi). d - Epiteelin hihnan keskiosan (MHb, Medial habenula) neuronit tuottavat matalataajuisia äänisignaaleja.

Laaja valikoima signaaleja johtuu valtavasta määrästä erityyppisiä ionikanavia, synaptisista kontakteista sekä neuronien morfologiasta [28], [29]. Koska neuronin signalointiprosessit perustuvat ionivirtoihin, tulisi odottaa, että erilaiset AP: t vaativat erilaisia ​​energiansyöttöjä [20], [27], [30].

Mikä on toimintapotentiaali??

  1. Kalvo ja ionit. Neuronin plasmamembraani ylläpitää aineiden epätasaista jakautumista solun ja solunulkoisen ympäristön välillä (kuva 3b) [31–33]. Näiden aineiden joukossa on myös pieniä ioneja, joista K + ja Na ovat tärkeitä AP: n kuvaamiseksi. +.
    Solun sisällä on vähän Na + -ioneja, ja monia ulkopuolella. Tämän vuoksi he pyrkivät jatkuvasti pääsemään häkkiin. Päinvastoin, solun sisällä on monia K + -ioneja, ja he yrittävät jättää sen. Ionit eivät voi tehdä tätä yksinään, koska kalvo on heille läpäisemätön. Jotta ionit kulkevat kalvon läpi, on tarpeen avata erityisiä proteiineja - kalvon ionikanavia.

Kuva 3. Neuroni, ionikanavat ja toimintapotentiaali. a - rotan aivokuoren kynttelisolun rekonstruktio. Dendriitit ja neuronin runko (keskellä oleva sininen täplä) ovat sinisiä ja aksoni on punainen (monentyyppisissä neuroneissa aksoni on paljon haarautuneempi kuin dendriitit [8], [11], [35]). Vihreät ja purppuran nuolet osoittavat informaation virtaussuunnan: dendriitit ja hermosolukappale vastaanottavat sen, aksoni lähettää sen muihin neuroneihin. b - Neuronin kalvo, kuten mikä tahansa muu solu, sisältää ionikanavia. Vihreät ympyrät - Na + -ionit, siniset - K + -ionit. c - Muutos membraanipotentiaalissa Purkinje-neuronin aiheuttaman toimintapotentiaalin (AP) muodostumisen aikana. Vihreä alue: Na-kanavat ovat auki, Na + -ionit pääsevät hermostoon, tapahtuu depolarisaatio. Sininen alue: K-kanavat ovat auki, K + poistuu, tapahtuu repolarisaatio. Vihreän ja sinisen alueen päällekkäisyys vastaa ajanjaksoa, jolloin Na + ja K syötetään samanaikaisesti +.

AP on suhteellisen voimakas amplitudin äkillinen muutos membraanipotentiaalissa.

  • Ionivirta ja PD. AP: n perusta on ionivirta - ionien liikkuminen kalvon ionikanavien läpi [38]. Koska ionit ovat varautuneita, niiden virta johtaa kokonaisvarauksen muutokseen neuronissa ja sen ulkopuolella, mikä aiheuttaa välittömästi muutoksen membraanipotentiaalissa.
    AP: n muodostuminen tapahtuu pääsääntöisesti aksonin alkuosassa - siinä osassa, joka on neuronirungon vieressä [40], [14]. Täällä on keskittynyt monia Na-kanavia. Jos ne avautuvat, voimakas Na + -ionien virta kulkee aksoniin ja membraani depolarisoituu - membraanipotentiaalin lasku absoluuttisessa arvossa (kuva 3c). Seuraavaksi sinun on palattava alkuperäiseen arvoonsa - repolarisaatioon. K + -ionit ovat tästä vastuussa. Kun K-kanavat avautuvat (vähän ennen maksimipistettä AP), K + -ionit alkavat poistua solusta ja repolarisoida kalvon.
    Depolarisaatio ja repolarisaatio ovat PD: n kaksi päävaihetta. Niiden lisäksi erotellaan useita muitakin, joita tarpeen puutteen vuoksi ei oteta huomioon tässä. Yksityiskohtainen kuvaus PD-muodostumisesta löytyy [14], [29], [38], [41]. Lyhyt kuvaus PD: stä on myös artikkeleissa aiheesta "Biomolekyyli" [15], [42].
  • Aksonin alkuosa ja AP: n aloitus. Mikä johtaa Na-kanavien avautumiseen aksonin alkusegmentissä? Jälleen muutos membraanipotentiaalissa, "tulossa" neuronin dendriittejä pitkin (kuvio 3a). Nämä ovat synaptisen tartunnan aiheuttamat postsynaptiset potentiaalit (PSP). Tätä prosessia selitetään yksityiskohtaisemmin päätekstissä..
  • Johtava PD. Lähellä sijaitsevat Na-kanavat eivät ole välinpitämättömiä AP: n suhteen aksonin alkuosassa. Ne avautuvat myös vastauksena tähän kalvopotentiaalin muutokseen, joka aiheuttaa myös PD: tä. Jälkimmäinen puolestaan ​​aiheuttaa samanlaisen "reaktion" aksonin seuraavassa osassa, kauempana neuronin rungosta, ja niin edelleen. Siten PD kuljetetaan aksonia [14], [15], [38] pitkin. Lopulta se saavuttaa presynaptisen loppunsa (punaiset nuolet kuvassa 3a), missä se voi indusoida synaptisen tartunnan.
  • Energiankulutus AP: n tuotannossa on vähemmän kuin synapsitoiminnassa. Kuinka monta adenosiinitrifosfaatin (ATP) molekyyliä, pääenergian "valuuttaa", on PD: n arvoinen? Yhden arvion mukaan rotan aivokuoren pyramidaalisten neuronien energiankulutus 4 AP: n tuottamiseksi sekunnissa on noin ⅕ neuronin kokonaisenergiankulutuksesta. Jos otamme huomioon muut signalointiprosessit, erityisesti synaptisen siirron, osuus on ⅘. Moottoritoiminnoista vastaavassa pikkuaivojen aivokuoressa tilanne on samanlainen: energiasäästö lähtösignaalin generoimiseksi on 15% kaikesta ja noin puolet käytetään tulotietojen käsittelemiseen [25]. Joten, PD on kaukana kaikkein energiaa kuluttavasta prosessista. Synapsin työ vaatii useita kertoja enemmän energiaa [5], [19], [25]. Tämä ei kuitenkaan tarkoita, että PD-tuotantoprosessilla ei olisi energiatehokkuuden piirteitä..
  • Erityyppisten neuronien (kuva 4) analyysi osoitti, että selkärangattomat neuronit eivät ole kovin energiatehokkaita ja jotkut selkärankaisten hermosolut ovat melkein täydellisiä [20]. Tämän tutkimuksen tulosten mukaan energiatehokkaimmiksi osoittautuivat hippokampuksen interneuronit, jotka osallistuvat muistin ja tunteiden muodostumiseen, sekä thalamocortical-releneuronit, jotka kuljettavat aistitiedon päävirtaan talamuksesta aivokuoreen..

    Kuva 4. Eri neuronit ovat tehokkaita eri tavoilla. Kuvassa on esitetty vertailu erityyppisten neuronien energiankulutukseen. Energiakustannukset lasketaan malleissa, joissa on sekä alkuperäisiä (todellisia) parametriarvoja (mustat sarakkeet) että optimaalisia, joissa toisaalta neuroni suorittaa suunnitellun funktionsa, toisaalta se kuluttaa minimaalisesti energiaa (harmaat sarakkeet). Tehokkain esitetyistä oli kahta tyyppiä selkärankaisten neuroneissa: hippokampuksen interneuronit (rotan hippokampuksen interneuroni, RHI) ja talamokortikaaliset neuronit (hiiren talamokortikaalinen releesolu, MTCR), koska heille alkuperäisen mallin energiankulutus on lähinnä optimoidun energiankulutusta. Sitä vastoin selkärangattomat neuronit eivät ole yhtä tehokkaita. Selitys: SA (kalmariaksoni) - jättiläinen kalmariaksoni; CA (rapuaksoni) - rapuaksoni; MFS (hiiren nopeasti kasvava corticalin interneuroni) - hiiren nopea aivokuoren interneuron; BK (mehiläinen sienisolu Kenyon solu) - mehiläinen Kenyon sienisolu.

    Miksi ne ovat tehokkaampia? Koska heillä on vähän Na- ja K-virtojen päällekkäisyyksiä. PD-generoinnin aikana on aina aikaväli, jolloin nämä virrat esiintyvät samanaikaisesti (kuva 3c). Tässä tapauksessa varauksensiirtoa ei käytännössä tapahdu, ja kalvopotentiaalin muutos on minimaalinen. Mutta joka tapauksessa sinun on "maksettava" näistä virroista huolimatta niiden "turhasta" tänä aikana. Siksi sen kesto määrää, kuinka paljon energiaresursseja menetetään. Mitä lyhyempi se on, sitä tehokkaampi on energian käyttö [20], [26], [30], [43]. Mitä pidempi, sitä vähemmän tehokas. Vain kahdessa edellä mainitussa neuronityypissä nopeiden ionikanavien ansiosta tämä ajanjakso on hyvin lyhyt ja AP: t ovat tehokkaimpia [20].

    Muuten, interneuronit ovat paljon aktiivisempia kuin useimmat muut aivojen hermosolut. Samalla ne ovat erittäin tärkeitä neuronien hyvin koordinoidulle, synkroniselle toiminnalle, joiden kanssa ne muodostavat pieniä paikallisia verkkoja [9], [16]. Todennäköisesti interneuron AP: n korkea energiatehokkuus on eräänlainen mukautus heidän korkeaan aktiivisuuteensa ja rooliinsa muiden neuronien toiminnan koordinoinnissa [20].

    Synapse

    Signaalin siirto neuronista toiseen tapahtuu hermosolujen erityisessä kosketuksessa synapsissa [12]. Tarkastellaan vain kemiallisia synapsia (on myös sähköisiä), koska ne ovat erittäin yleisiä hermostossa ja ovat tärkeitä solujen aineenvaihdunnan säätelylle ja ravinteiden toimittamiselle [5].

    Useimmiten kemiallinen synapsia muodostuu yhden neuronin aksonin pään ja toisen dendriitin väliin. Hänen työnsä muistuttaa. Tapahtuman "heittäminen", jonka roolissa on välittäjäaine - signaalin välityksen kemiallinen välittäjä [12], [42], [44–48].

    Aksonin presynaptisessa päässä AP aiheuttaa neurotransmitterin vapautumisen solunulkoiseen ympäristöön - vastaanottavaan hermostoon. Jälkimmäinen odottaa tätä vain kärsimättömästi: dendriittien kalvossa reseptorit - tietyn tyyppiset ionikanavat - sitovat välittäjän, avaavat ja kuljettavat erilaisia ​​ioneja itsensä läpi. Tämä johtaa pienen postsynaptisen potentiaalin (PSP) syntymiseen dendriittikalvolla. Se muistuttaa AP: tä, mutta on paljon vähemmän amplitudilla ja esiintyy muiden kanavien avautumisen vuoksi. Monet näistä pienistä PSP: stä, kukin omasta synapsistaan, “ajavat alas” dendriittimembraania pitkin neuronirunkoon (vihreät nuolet kuvassa 3a) ja saavuttavat aksonin alkuperäisen segmentin, missä ne aiheuttavat Na-kanavien avautumisen ja “provosoivat” sitä tuottamaan AP: n..

    Sellaisia ​​synapsia kutsutaan herättäviksi: ne edistävät hermosolujen aktivointia ja AP: n muodostumista. On myös estäviä synapsia. Päinvastoin, ne edistävät hidastumista ja estävät AP: n muodostumisen. Samassa hermossa on usein molemmat synapsit. Tietty estämisen ja kiihtymisen välinen suhde on tärkeä aivojen normaalille toiminnalle, aivojen rytmien muodostumiselle, joka liittyy korkeampiin kognitiivisiin toimintoihin [49].

    Kummallista, että välittäjäaineen vapautumista synapsissa ei välttämättä tapahdu ollenkaan - tämä on todennäköisyysprosessi [18], [19]. Neuronit säästävät energiaa tällä tavalla: synaptinen siirto muodostaa jo noin puolet neuronien energiankulutuksesta [25]. Jos synapsit toimivat aina, kaikki energia kuluu heidän työnsä varmistamiseen, eikä muille prosesseille jää jäljelle resursseja. Lisäksi synapsien korkein energiatehokkuus vastaa vähäistä todennäköisyyttä (20–40%) välittäjäaineiden vapautumisesta. Hyödyllisen tiedon määrän ja kulutetun energian suhde on tässä tapauksessa suurin [18], [19]. Joten osoittautuu, että "epäonnistumisilla" on tärkeä rooli synapsien ja vastaavasti koko aivojen työssä. Ja sinun ei tarvitse huolehtia signaalin lähettämisestä, kun synapsit joskus eivät toimi, koska neuronien välillä on yleensä monia synapsia ja ainakin yksi niistä toimii.

    Toinen synaptisen siirron piirre on yleisen informaatiovirran jakaminen erillisiin komponentteihin tulevan signaalin modulointitaajuuden (karkeasti sanottuna tulevan AP: n taajuuden) perusteella [50]. Tämä johtuu erilaisten reseptoreiden yhdistelmästä postsynaptisella kalvolla [38], [50]. Jotkut reseptorit aktivoituvat erittäin nopeasti: esimerkiksi AMPA-reseptorit (AMPA on johdettu a-amino-3-hydroksi-5-metyyli-4-isoksatsolipropionihaposta). Jos postsynaptisessa neuronissa on vain sellaisia ​​reseptoreita, se voi selvästi havaita korkeataajuisen signaalin (kuten esimerkiksi kuviossa 2c). Ilmeisin esimerkki on kuulojärjestelmän neuronit, jotka osallistuvat äänilähteen sijainnin määrittämiseen ja lyhyiden äänien, kuten napsauttaminen, tunnistamiseen tarkasti, ja ne ovat laajalti edustettuna puheessa [12], [38], [51]. NMDA-reseptorit (NDA-metyyli-D-aspartaatin NMDA) ovat hitaampia. Ne antavat neuronien valita alemman taajuuden signaaleja (kuva 2d), samoin kuin havaita AP: n korkeataajuiset sarjat yhtenä yhtenäisenä - synaptisten signaalien ns. Integraationa [14]. On vielä hitaampia metabotrooppisia reseptoreita, jotka välittäjäaineen sitoutuessa lähettävät signaalin solunsisäisten "sekundaaristen lähettiläiden" ketjuun monien soluprosessien säätämiseksi. Esimerkiksi G-proteiiniin liittyvät reseptorit ovat laajalle levinneet. Tyypistä riippuen ne esimerkiksi säätelevät kalvon kanavien määrää tai moduloivat suoraan työtä [14].

    Erilaisten nopean AMPA: n, hitaamman NMDA: n ja metabotrooppisten reseptorien yhdistelmät antavat neuronien valita ja käyttää heille hyödyllisintä tietoa, joka on tärkeä heidän toiminnalleen [50]. Ja "hyödytön" tieto eliminoidaan, hermosolu ei "havaitse" sitä. Tässä tapauksessa sinun ei tarvitse tuhlata energiaa tarpeettomien tietojen käsittelyssä. Tämä on toinen puoli neuronien välisen synaptisen siirron optimoinnille..

    Mitä muuta?

    Aivosolujen energiatehokkuutta tutkitaan myös suhteessa niiden morfologiaan [35], [52–54]. Tutkimukset osoittavat, että dendriitin ja aksonin haarautuminen ei ole kaoottista ja säästää myös energiaa [52], [54]. Esimerkiksi aksoni haarautuu niin, että AP: n läpi kulkevan polun kokonaispituus on pienin. Tässä tapauksessa energiankulutus AP: n johtamiseksi aksonia pitkin on minimaalinen..

    Neuronin energiankulutuksen väheneminen saavutetaan myös tietyllä suhteella estäviä ja herättäviä synapsia [55]. Tämä liittyy suoraan esimerkiksi aivojen iskemiaan (verisuonten heikentyneen verivirtauksen aiheuttamaan patologiseen tilaan). Tässä patologiassa todennäköisimmin metabolisesti aktiivisimmat neuronit epäonnistuvat ensin [9], [16]. Kuoressa niitä edustavat estävät interneuronit, jotka muodostavat inhiboivia synapsia monissa muissa pyramidaalisissa neuroneissa [9], [16], [49]. Interneturonien kuoleman seurauksena pyramidin esto vähenee. Seurauksena jälkimmäisten yleinen aktiivisuusaste nousee (useammin aktivoivat synapsit, useammin AP: t muodostuvat). Tätä seuraa heti niiden energiankulutuksen lisääntyminen, mikä iskemian olosuhteissa voi johtaa neuronien kuolemaan..

    Patologioita tutkittaessa kiinnitetään huomiota myös synaptiseen tarttumiseen energiaa kuluttavimpana prosessina [19]. Esimerkiksi Parkinsonin [56], Huntingtonin [57], Alzheimerin [58–61] sairaudet, mitokondriat, joilla on tärkeä merkitys ATP-synteesissä, hajoavat tai kuljetetaan synapsiin [62], [63]. Parkinsonin taudin tapauksessa tämä voi liittyä justi nigran runsaasti energiaa kuluttavien hermosolujen häiriöihin ja kuolemaan, mikä on tärkeää motoristen toimintojen ja lihasten äänen säätelylle. Huntingtonin taudissa mutanttiproteiini Huntingtin häiritsee uusien mitokondrioiden toimittamismekanismeja synapsiin, mikä johtaa jälkimmäisten "energian nälkään", lisääntyneeseen hermostoherkkyyteen ja liialliseen aktivoitumiseen. Kaikki tämä voi aiheuttaa lisää häiriöitä neuronien toimintaan ja sen seurauksena striatumin ja aivokuoren atrofiaa. Alzheimerin taudissa mitokondrioiden toimintahäiriöt (samanaikaisesti synapsien lukumäärän vähentymisen kanssa) ilmenevät amyloidien plakkien laskeutumisesta. Viimeksi mainitun vaikutus mitokondrioihin johtaa oksidatiiviseen stressiin, samoin kuin apoptoosiin - hermosolujen kuolemaan.

    Jälleen kerran kaikesta

    1900-luvun lopulla syntyi lähestymistapa aivojen tutkimukseen, jossa tarkastellaan samanaikaisesti kahta tärkeää ominaisuutta: kuinka paljon neuroni (tai hermoverkko tai synapsi) koodaa ja siirtää hyödyllistä tietoa ja kuinka paljon energiaa se vie [6], [18], [19]... Niiden suhde on eräänlainen kriteeri neuronien, hermoverkkojen ja synapsien energiatehokkuudelle..

    Tämän kriteerin käyttö laskennallisessa neurobiologiassa on lisännyt huomattavasti tietämystä tiettyjen ilmiöiden ja prosessien roolista [6], [18–20], [26], [30], [43], [55]. Erityisesti pieni välittäjäaineiden vapautumisen todennäköisyys synapsissa [18], [19], tietty tasapaino neuronin estämisen ja virityksen välillä [55], vain tietyntyyppisen saapuvan tiedon vapautuminen tietystä reseptorien yhdistelmästä [50] - kaikki tämä auttaa säästämään arvokkaita energiaresursseja..

    Lisäksi signalointiprosessien (esimerkiksi AP: n tuottaminen, johtaminen, synaptinen siirto) energiankulutuksen määrittäminen antaa mahdollisuuden selvittää, mitkä niistä kärsivät pääasiassa ravinteiden kuljetuksen patologisesta heikkenemisestä [10], [25], [56]. Koska synapsien työhön tarvitaan eniten energiaa, ne epäonnistuvat ensimmäisenä sellaisissa patologioissa kuin iskemia, Alzheimerin ja Huntingtonin taudit [19], [25]. Samalla tavalla erityyppisten neuronien energiankulutuksen määrittäminen auttaa selvittämään, mitkä niistä kuolevat aikaisemmin kuin muut patologian sattuessa. Esimerkiksi samalla iskemialla aivokuoren interneuronit epäonnistuvat ensin [9], [16]. Intensiivisen metaboliansa vuoksi nämä samat neuronit ovat haavoittuvimpia soluja ikääntymisen, Alzheimerin taudin ja skitsofrenian aikana [16].

    Yleensä lähestymistapa aivojen energiatehokkaiden mekanismien määrittämiseen on voimakas suunta sekä perustavanlaatuisen neurotieteen että sen lääketieteellisten näkökohtien kehittämiselle [5], [14], [16], [20], [26], [55], [64 ].

    Kiitokset

    Olen vilpittömästi kiitollinen vanhemmilleni Olga Natalevichille ja Aleksanteri Žukoville, siskoille Lyuballe ja Alenalle, tieteelliselle neuvonantajalleni Aleksei Brazhalle ja laboratorion upeille ystäville Evelina Nikelspargille ja Olga Slatinskajalle tuesta ja inspiraatiosta, arvokkaista kommentteista, jotka tehtiin artikkelin lukemisen aikana. Olen myös erittäin kiitollinen artikkelin toimittajalle Anna Petrenkolle ja "Biomolekyylin" päätoimittajalle Anton Chugunoville huomautuksista, ehdotuksista ja kommentteista.