Ląstelių gebėjimas reaguoti į išorinio pasaulio dirgiklius yra pagrindinis gyvo organizmo kriterijus. Struktūriniai nervinio audinio elementai – žinduolių ir žmonių neuronai – geba dirgiklius (šviesą, kvapą, garso bangas) paversti sužadinimo procesu. Galutinis jo rezultatas – adekvati organizmo reakcija į įvairius aplinkos poveikius. Šiame straipsnyje mes išnagrinėsime smegenų ir periferinių nervų sistemos dalių neuronų funkciją, taip pat apsvarstysime neuronų klasifikaciją, atsižvelgiant į jų veikimo gyvuose organizmuose ypatumus.
Nervinio audinio formavimasis
Prieš tyrinėdami neurono funkcijas, pažiūrėkime, kaip formuojasi neurocitų ląstelės. Neurulo stadijoje nervinis vamzdelis įdedamas į embrioną. Jis susidaro iš ektoderminiolapas su sustorėjimu – nervinė plokštelė. Išskleistas vamzdelio galas vėliau sudarys penkias dalis smegenų burbuliukų pavidalu. Jie sudaro smegenų dalis. Pagrindinė nervinio vamzdelio dalis embriono vystymosi procese sudaro nugaros smegenis, iš kurių nukrypsta 31 nervų pora.
Smegenų neuronai susijungia ir sudaro branduolius. Iš jų atsiranda 12 porų galvinių nervų. Žmogaus kūne nervų sistema yra diferencijuota į centrinę dalį – galvos ir nugaros smegenis, susidedančią iš neurocitų ląstelių, ir atraminį audinį – neurogliją. Periferinė dalis susideda iš somatinės ir vegetacinės dalių. Jų nervų galūnės inervuoja visus kūno organus ir audinius.
Neuronai yra nervų sistemos struktūriniai vienetai
Jie yra skirtingų dydžių, formų ir savybių. Neurono funkcijos yra įvairios: dalyvauja formuojant refleksinius lankus, dirginimo iš išorinės aplinkos suvokimas, susidarančio sužadinimo perdavimas kitoms ląstelėms. Neuronas turi keletą šakų. Ilgasis yra aksonas, trumpieji šakojasi ir vadinami dendritais.
Citologiniai tyrimai atskleidė, kad nervų ląstelės kūne yra branduolys su vienu ar dviem branduoliais, gerai susiformavęs endoplazminis tinklas, daug mitochondrijų ir galingas b altymų sintezės aparatas. Jį atstovauja ribosomos ir RNR bei mRNR molekulės. Šios medžiagos sudaro specifinę neurocitų struktūrą – Nissl substanciją. Nervinių ląstelių ypatumas - daugybė procesų prisideda prie to, kad pagrindinė neurono funkcija yra nervo perdavimasimpulsai. Jį teikia ir dendritai, ir aksonas. Pirmieji suvokia signalus ir perduoda juos neurocito kūnui, o aksonas – vienintelis labai ilgas procesas – sužadina kitas nervines ląsteles.. Toliau ieškodami atsakymo į klausimą: kokią funkciją atlieka neuronai, kreipkimės į tokios medžiagos kaip neuroglija struktūra.
Nervinio audinio struktūros
Neurocitus supa speciali medžiaga, kuri turi pagalbinių ir apsauginių savybių. Jis taip pat turi būdingą gebėjimą dalytis. Šis ryšys vadinamas neuroglija.
Ši struktūra yra glaudžiai susijusi su nervų ląstelėmis. Kadangi pagrindinės neurono funkcijos yra nervinių impulsų generavimas ir laidumas, glijos ląstelės yra veikiamos sužadinimo proceso ir keičia jų elektrines charakteristikas. Be trofinių ir apsauginių funkcijų, glia užtikrina metabolines reakcijas neurocituose ir prisideda prie nervinio audinio plastiškumo.
Sužadinimo neuronuose mechanizmas
Kiekviena nervinė ląstelė sudaro kelis tūkstančius kontaktų su kitais neurocitais. Elektriniai impulsai, kurie yra sužadinimo procesų pagrindas, perduodami iš neurono kūno išilgai aksono, ir jis liečiasi su kitais nervinio audinio struktūriniais elementais arba patenka tiesiai į darbinį organą, pavyzdžiui, į raumenis. Norint nustatyti, kokią funkciją atlieka neuronai, būtina ištirti sužadinimo perdavimo mechanizmą. Jį atlieka aksonai. Motoriniuose nervuose jie yra padengti mielino apvalkalu ir vadinami minkštais. Vegetatyvinėjenervų sistema yra nemielinizuoti procesai. Per juos sužadinimas turėtų patekti į gretimą neurocitą.
Kas yra sinapsė
Vieta, kur susitinka dvi ląstelės, vadinama sinapse. Jame sužadinimo perkėlimas vyksta arba naudojant chemines medžiagas – mediatorius, arba perduodant jonus iš vieno neurono į kitą, tai yra elektriniais impulsais.
Dėl sinapsių susidarymo neuronai sukuria smegenų ir nugaros smegenų kamieninės dalies tinklinę struktūrą. Jis vadinamas tinkliniu dariniu, prasideda nuo apatinės pailgųjų smegenų dalies ir fiksuoja smegenų kamieno branduolius arba smegenų neuronus. Tinklinė struktūra palaiko aktyvią smegenų žievės būseną ir nukreipia nugaros smegenų refleksinius veiksmus.
Dirbtinis intelektas
Sinapsinių jungčių tarp centrinės nervų sistemos neuronų ir retikulinės informacijos funkcijų tyrimo idėją šiuo metu mokslas įkūnija dirbtinio neuroninio tinklo pavidalu. Jame vienos dirbtinės nervinės ląstelės išėjimai yra sujungti su kitos įvestimis specialiomis jungtimis, kurios savo funkcijomis dubliuoja tikras sinapses. Dirbtinio neurokompiuterio neurono aktyvinimo funkcija yra visų įvesties signalų, patenkančių į dirbtinę nervinę ląstelę, sumavimas, paverčiamas netiesine linijinio komponento funkcija. Ji taip pat vadinama paleidimo funkcija (perdavimu). Kuriant dirbtinį intelektą plačiausiai naudojamos linijinės, pusiau linijinės ir laipsniško aktyvinimo funkcijos.neuronas.
Aferentiniai neurocitai
Jie dar vadinami jautriais ir turi trumpus procesus, kurie patenka į odos ląsteles ir visus vidaus organus (receptorius). Suvokdami išorinės aplinkos dirginimą, receptoriai paverčia juos sužadinimo procesu. Priklausomai nuo dirgiklio tipo, nervų galūnės skirstomos į: termoreceptorius, mechanoreceptorius, nociceptorius. Taigi jautraus neurono funkcijos yra dirgiklių suvokimas, jų atskyrimas, sužadinimo generavimas ir jo perdavimas į centrinę nervų sistemą. Jutimo neuronai patenka į nugaros smegenų nugarinius ragus. Jų kūnai yra mazguose (gangliuose), esančiuose už centrinės nervų sistemos ribų. Taip susidaro galvinių ir stuburo nervų ganglijos. Aferentiniai neuronai turi daug dendritų, kartu su aksonu ir kūnu jie yra esminė visų refleksinių lankų sudedamoji dalis. Todėl jautraus neurono funkcijos yra ir sužadinimo proceso perkėlimas į smegenis bei nugaros smegenis, ir dalyvavimas formuojant refleksus.
Tarpneurono ypatybės
Tęsdami tyrinėdami nervinio audinio struktūrinių elementų savybes, išsiaiškinkime, kokią funkciją atlieka interneuronai. Šio tipo nervų ląstelės gauna bioelektrinius impulsus iš sensorinio neurocito ir perduoda juos:
a) kiti interneuronai;
b) motoriniai neurocitai.
Dauguma interneuronų turi aksonus, kurių galinės dalys yra terminalai, sujungti su vieno centro neurocitais.
Tarpkalarinis neuronas, kurio funkcijos yra sužadinimo integravimas ir jo paskirstymas toliau į centrinės nervų sistemos dalis, yra esminis daugumos besąlyginių refleksų ir sąlyginių refleksinių nervų lankų komponentas. Jaudinamieji interneuronai skatina signalo perdavimą tarp funkcinių neurocitų grupių. Slopinančios tarpkalinės nervų ląstelės sužadinimą iš savo centro gauna per grįžtamąjį ryšį. Tai prisideda prie to, kad tarpkalarinis neuronas, kurio funkcijos yra nervinių impulsų perdavimas ir ilgalaikis išsaugojimas, užtikrina jutiminių stuburo nervų aktyvavimą.
Motorinio neurono funkcija
Motoneuronas yra galutinis struktūrinis reflekso lanko vienetas. Jis turi didelį kūną, uždarytą priekiniuose nugaros smegenų raguose. Tos nervinės ląstelės, kurios inervuoja griaučių raumenis, turi šių motorinių elementų pavadinimus. Kiti eferentiniai neurocitai patenka į išskiriančias liaukų ląsteles ir sukelia atitinkamų medžiagų: paslapčių, hormonų išsiskyrimą. Esant nevalingiems, tai yra besąlyginiams refleksiniams veiksmams (rijimas, seilėtekis, tuštinimasis), eferentiniai neuronai išeina iš nugaros smegenų arba iš smegenų kamieno. Sudėtingiems veiksmams ir judesiams atlikti kūnas naudoja dviejų tipų išcentrinius neurocitus: centrinį ir periferinį variklį. Centrinio motorinio neurono kūnas yra smegenų žievėje, netoli Rolando vagos.
Periferinių motorinių neurocitų kūnai, kurie inervuoja galūnių, liemens, kaklo raumenis,esantys priekiniuose nugaros smegenų raguose, o jų ilgi procesai – aksonai – išeina iš priekinių šaknų. Jie sudaro motorines skaidulas iš 31 poros stuburo nervų. Periferiniai motoriniai neurocitai, inervuojantys veido, ryklės, gerklų ir liežuvio raumenis, yra klajoklių, hipoglosalinių ir glossopharyngeal galvinių nervų branduoliuose. Todėl pagrindinė motorinio neurono funkcija yra netrukdomas sužadinimo laidumas į raumenis, išskiriančias ląsteles ir kitus darbo organus.
Metabolizmas neurocituose
Pagrindinės neurono funkcijos – bioelektrinio veikimo potencialo formavimas ir jo perdavimas į kitas nervines ląsteles, raumenis, išskiriančias ląsteles – yra nulemtos struktūrinių neurocito ypatybių, taip pat specifinių medžiagų apykaitos reakcijų. Citologiniai tyrimai parodė, kad neuronuose yra daug mitochondrijų, kurios sintetina ATP molekules – išsivysčiusį granuliuotą tinklelį su daugybe ribosomų dalelių. Jie aktyviai sintetina ląstelių b altymus. Nervinės ląstelės ir jos procesų membrana – aksonas ir dendritai – atlieka selektyvaus molekulių ir jonų pernešimo funkciją. Metabolinės reakcijos neurocituose vyksta dalyvaujant įvairiems fermentams ir pasižymi dideliu intensyvumu.
Sužadinimo perdavimas sinapsėse
Atsižvelgdami į sužadinimo neuronuose mechanizmą, susipažinome su sinapsėmis – dariniais, atsirandančiais dviejų neurocitų sąlyčio taške. Sužadinimas pirmojoje nervinėje ląstelėje sukelia cheminių medžiagų – mediatorių – molekulių susidarymą jos aksono kolateralėse. Jie apimaaminorūgštys, acetilcholinas, norepinefrinas. Atsipalaidavęs iš sinoptinių galūnių pūslelių sinoptiniame plyšyje, jis gali paveikti tiek savo postsinapsinę membraną, tiek kaimyninių neuronų apvalkalus.
Neuromediatorių molekulės dirgina kitą nervinę ląstelę, sukeldamos krūvių pokyčius jos membranoje – veikimo potencialą. Taigi sužadinimas greitai plinta išilgai nervų skaidulų ir pasiekia centrinės nervų sistemos dalis arba patenka į raumenis ir liaukas, sukeldamas atitinkamą jų veikimą.
Neuronų plastiškumas
Mokslininkai nustatė, kad embriogenezės procese, būtent neuruliacijos stadijoje, iš ektodermos išsivysto labai daug pirminių neuronų. Apie 65% jų miršta prieš gimstant žmogui. Ontogenezės metu kai kurios smegenų ląstelės ir toliau pašalinamos. Tai natūralus užprogramuotas procesas. Neurocitai, skirtingai nei epitelio ar jungiamosios ląstelės, nesugeba dalytis ir atsinaujinti, nes už šiuos procesus atsakingi genai yra inaktyvuoti žmogaus chromosomose. Nepaisant to, smegenys ir protinis darbingumas gali išlikti daugelį metų, ženkliai nesumažėjus. Tai paaiškinama tuo, kad ontogenezės procese prarasto neurono funkcijas perima kitos nervinės ląstelės. Jie turi padidinti medžiagų apykaitą ir sukurti naujas papildomas nervų jungtis, kurios kompensuotų prarastas funkcijas. Šis reiškinys vadinamas neurocitų plastiškumu.
Kąatsispindi neuronuose
XX amžiaus pabaigoje grupė italų neurofiziologų nustatė įdomų faktą: nervinėse ląstelėse galimas veidrodinis sąmonės atspindys. Tai reiškia, kad smegenų žievėje formuojasi žmonių, su kuriais bendraujame, sąmonės fantomas. Į veidrodinę sistemą įtraukti neuronai veikia kaip aplinkinių žmonių protinės veiklos rezonatoriai. Todėl žmogus sugeba nuspėti pašnekovo ketinimus. Tokių neurocitų struktūra taip pat suteikia ypatingą psichologinį reiškinį, vadinamą empatija. Jai būdingas gebėjimas įsiskverbti į kito žmogaus emocijų pasaulį ir įsijausti į jo jausmus.
