Didžiausias evoliucijos laimėjimas yra smegenys ir išsivysčiusi organizmų nervų sistema su vis sudėtingesniu informacijos tinklu, pagrįstu cheminėmis reakcijomis. Nervinis impulsas, einantis palei neuronų procesus, yra sudėtingos žmogaus veiklos kvintesencija. Juose atsiranda impulsas, jis juda išilgai jų, o neuronai juos analizuoja. Neurono procesai yra pagrindinė šių specifinių nervų sistemos ląstelių funkcinė dalis, ir mes apie juos kalbėsime.
Neuronų kilmė
Klausimas apie specializuotų ląstelių kilmę vis dar atviras. Šiuo klausimu yra mažiausiai trys teorijos – Kleinenbergo (Kleinenberg, 1872), brolių Hertvigo (Hertwig, 1878) ir Zavarzino (Zavarzin, 1950). Visi jie susiveda į tai, kad neuronai atsirado iš pirminių jautrių ektoderminių ląstelių, o jų pirmtakai buvo rutuliniai b altymai, kurie susijungė į ryšulius. B altymai, kurie vėliau gavo ląsteliųmembrana, galinti suvokti dirginimą, generuoti ir vykdyti sužadinimą.
Šiuolaikinės idėjos apie neurono struktūrą ir procesus
Specialią nervinio audinio ląstelę sudaro:
- Soma arba neurono kūnas, kuriame yra organelių, neurofibrilių ir branduolio.
- Daugelis trumpų neurono procesų, vadinamų dendritais. Jų funkcija – suvokti susijaudinimą.
- Vienas ilgas neurono procesas – aksonas, padengtas kaip „sankaba“mielino apvalkalu. Pagrindinė aksono funkcija yra sužadinimas.
Visos neurono struktūros turi skirtingą membranų struktūrą ir visos jos yra visiškai skirtingos. Tarp daugybės neuronų (mūsų smegenyse jų yra apie 25 mlrd.) nėra absoliučių dvynių tiek išvaizda, tiek sandara, o svarbiausia – funkcionavimo specifika.
Trumpi neuronų procesai: struktūra ir funkcijos
Neurono kūne yra daug trumpų ir šakotų procesų, kurie vadinami dendritiniu medžiu arba dendritine sritimi. Visi dendritai turi daug šakų ir sąlyčio su kitais neuronais taškų. Šis suvokimo tinklas padidina informacijos rinkimo iš neuroną supančios aplinkos lygį. Visi dendritai turi šias savybes:
- Jos gana trumpos – iki 1 milimetro.
- Jie neturi mielino apvalkalo.
- Šiems neuronų procesams būdingi ribonukleotidai, endoplazminis tinklas ir platus mikrotubulių tinklas, turintis savounikalumas.
- Jie turi specifinius procesus – stuburus.
Dendrito spygliai
Šių dendritinės membranos ataugų galima rasti visame jų paviršiuje. Tai papildomi neurono kontaktiniai taškai (sinapsės), kurie labai padidina tarpneuronų kontaktų plotą. Jie ne tik išplečia jautrų paviršių, bet ir atlieka svarbų vaidmenį staigaus ekstremalaus poveikio situacijose (pavyzdžiui, apsinuodijus ar išemijos atveju). Jų skaičius tokiais atvejais smarkiai keičiasi didėjimo arba mažėjimo kryptimi ir skatina organizmą didinti arba mažinti medžiagų apykaitos procesų greitį ir skaičių.
Proceso vykdymas
Ilgas neurono procesas vadinamas aksonu (ἀξον – ašis, graik.), jis taip pat vadinamas ašiniu cilindru. Aksonų susidarymo vietoje ant neurono kūno yra kauburėlis, kuris vaidina svarbų vaidmenį formuojant nervinį impulsą. Čia sumuojamas veikimo potencialas, gautas iš visų neurono dendritų. Aksono struktūroje yra mikrotubulių, bet beveik nėra organelių. Šio proceso mityba ir augimas visiškai priklauso nuo neuronų kūno. Pažeidus aksoną, jų periferinė dalis žūva, o kūnas ir likusi dalis išlieka gyvybingi. Ir kartais neuronas gali užauginti naują aksoną. Aksono skersmuo yra vos keli mikrometrai, tačiau ilgis gali siekti 1 metrą. Tokie, pavyzdžiui, yra nugaros smegenų neuronų aksonai, kurie inervuoja žmogaus galūnes.
Aksono mielinizacija
Ilgųjų neurono procesų apvalkalą sudaro Schwann ląstelės. Šios ląstelės apgaubia aksono dalis, o jų uvula – aplink jį. Schwann ląstelių citoplazma beveik visiškai prarandama ir lieka tik lipoproteinų (mielino) membrana. Ilgųjų neuronų kūnų procesų mielino apvalkalo paskirtis – užtikrinti elektros izoliaciją, dėl kurios padidėja nervinio impulso greitis (nuo 2 m/s iki 120 m/s). Apvalkalas turi plyšimų – Ranvier susiaurėjimų. Šiose vietose impulsas, kaip galvaninio pobūdžio srovė, laisvai patenka į terpę ir grįžta atgal. Ir būtent Ranvier susiaurėjimuose atsiranda veikimo potencialas. Taigi impulsas juda išilgai aksono šuoliais – nuo susiaurėjimo iki susiaurėjimo. Mielinas yra b altas, todėl buvo naudojamas kaip kriterijus skirstant nervinę medžiagą į pilką (neuronų kūnai) ir b altą (takai).
Aksono krūmai
Pabaigoje aksonas daug kartų šakojasi ir suformuoja krūmą. Kiekvienos šakos gale yra sinapsė – aksono sąlyčio su kitu aksonu, dendritu, neuronų kūnu ar somatinėmis ląstelėmis vieta. Šis daugialypis išsišakojimas leidžia daug kartų inervuoti ir dubliuoti impulsų perdavimą.
Sinapsė yra nervinio impulso perdavimo vieta
Sinapsės yra unikalūs neuronų dariniai, kuriuose signalas perduodamas per medžiagas, vadinamas mediatoriais. Veikimo potencialas (nervinis impulsas) pasiekia proceso pabaigą – aksonų sustorėjimą, kuris vadinamas presinapsine sritimi. Yra kelios pūslelės su mediatoriais (pūslelės). Neurotransmiteriai yra biologiškai aktyvios molekulės, skirtos perduoti nervinį impulsą (pavyzdžiui, acetilcholinas raumenų sinapsėse). Kai transmembraninė srovė veikimo potencialo pavidalu pasiekia sinapsę, ji stimuliuoja membranos siurblius, o kalcio jonai patenka į ląstelę. Jie inicijuoja pūslelių plyšimą, mediatorius patenka į sinapsinį plyšį ir jungiasi prie impulsų imtuvo postsinapsinės membranos receptorių. Ši sąveika suaktyvina membranos natrio-kalio siurblius ir atsiranda naujas veikimo potencialas, identiškas ankstesniam.
Aksonas ir tikslinė ląstelė
Kūno embriogenezės ir poembriogenezės procese neuronai augina aksonus į tas ląsteles, kurias jie turėtų inervuoti. Ir šis augimas yra griežtai nukreiptas. Neuronų augimo mechanizmai buvo atrasti ne taip seniai ir dažnai lyginami su šeimininku, vedančiu šunį už pavadėlio. Mūsų atveju šeimininkas yra neurono kūnas, pavadėlis – aksonas, o šuo – aksono su pseudopodijomis (pseudopodijomis) augimo taškas. Aksonų augimo orientacija ir kryptis priklauso nuo daugelio veiksnių. Šis mechanizmas yra sudėtingas ir iš esmės dar nėra visiškai suprantamas. Tačiau faktas lieka faktu – aksonas tiksliai pasiekia savo tikslinę ląstelę, o motorinio neurono, atsakingo už mažąjį pirštą, procesai peraugs į mažojo piršto raumenis.
Aksono įstatymai
Veidant nervinį impulsą išilgai aksonų, veikia keturi pagrindiniai dėsniai:
- Anatominio ir fiziologinio vientisumo dėsnis. Laidumas galimas tik nepažeistuose neuronų procesuose. Šiai taisyklei taip pat galioja žala, padaryta dėl membranos pralaidumo pokyčių (veikiant narkotikams ar nuodams).
- Sužadinimo izoliacijos dėsnis. Vienas aksonas – vieno sužadinimo laidumas. Aksonai nesidalija nerviniais impulsais vienas su kitu.
- Vienašalio valdymo įstatymas. Aksonas veda impulsą išcentriškai arba įcentriškai.
- Neprarasti dėsnis. Tai yra nesumažėjimo savybė – atliekant impulsą jis nesustoja ir nekinta.
Neuronų įvairovė
Neuronai yra žvaigždiniai, piramidiniai, granuliuoti, krepšelio formos – jie gali būti tokie kūno formos. Pagal procesų skaičių neuronai yra: bipoliniai (po vieną dendritą ir aksoną) ir daugiapoliai (vienas aksonas ir daug dendritų). Pagal funkcionalumą neuronai yra sensoriniai, papildomi ir vykdomieji (motoriniai ir motoriniai). Išskiriami Golgi 1 tipo ir 2 tipo Golgi neuronai. Ši klasifikacija pagrįsta aksoninio neurono proceso trukme. Pirmasis tipas yra tada, kai aksonas tęsiasi toli už kūno vietos (smegenų žievės piramidiniai neuronai). Antrasis tipas – aksonas yra toje pačioje zonoje kaip ir kūnas (smegenėlių neuronai).
