Нервные клетки это: Нервная клетка — это… Что такое Нервная клетка?

Содержание

НЕРВНЫЕ КЛЕТКИ ВОССТАНАВЛИВАЮТСЯ | Наука и жизнь

Крылатое выражение «Нервные клетки не восстанавливаются» все с детства воспринимают как непреложную истину. Однако эта аксиома — не более чем миф, и новые научные данные его опровергают.

Схематическое изображение нервной клетки, или нейрона, которая состоит из тела с ядром, одного аксона и нескольких дендритов.

Нейроны отличаются друг от друга по размеру, разветвленности дендритов и длине аксонов.

Понятие ‘глии’ включает все клетки нервной ткани, не являющиеся нейронами.

Нейроны генетически запрограммированы на миграцию в тот или иной отдел нервной системы, где с помощью отростков они устанавливают связи с другими нервными клетками.

Погибшие нервные клетки уничтожаются макрофагами, попадающими в нервную систему из крови.

Этапы образования нервной трубки в зародыше человека.

Природа закладывает в развивающийся мозг очень высокий запас прочности: при эмбриогенезе образуется большой избыток нейронов. Почти 70% из них гибнут еще до рождения ребенка. Человеческий мозг продолжает терять нейроны и после рождения, на протяжении всей жизни. Такая гибель клеток генетически запрограммирована. Конечно же погибают не только нейроны, но и другие клетки организма. Только все остальные ткани обладают высокой регенерационной способностью, то есть их клетки делятся, замещая погибшие. Наиболее активно процесс регенерации идет в клетках эпителия и кроветворных органах (красный костный мозг). Но есть клетки, в которых гены, отвечающие за размножение делением, заблокированы. Помимо нейронов к таким клеткам относятся клетки сердечной мышцы. Как же люди умудряются сохранить интеллект до весьма преклонных лет, если нервные клетки погибают и не обновляются?

Одно из возможных объяснений: в нервной системе одновременно «работают» не все, а только 10% нейронов. Этот факт часто приводится в популярной и даже научной литературе. Мне неоднократно приходилось обсуждать данное утверждение со своими отечественными и зарубежными коллегами. И никто из них не понимает, откуда взялась такая цифра. Любая клетка одновременно и живет и «работает». В каждом нейроне все время происходят обменные процессы, синтезируются белки, генерируются и передаются нервные импульсы. Поэтому, оставив гипотезу об «отдыхающих» нейронах, обратимся к одному из свойств нервной системы, а именно — к ее исключительной пластичности.

Смысл пластичности в том, что функции погибших нервных клеток берут на себя их оставшиеся в живых «коллеги», которые увеличиваются в размерах и формируют новые связи, компенсируя утраченные функции. Высокую, но не беспредельную эффективность подобной компенсации можно проиллюстрировать на примере болезни Паркинсона, при которой происходит постепенное отмирание нейронов. Оказывается, пока в головном мозге не погибнет около 90% нейронов, клинические симптомы заболевания (дрожание конечностей, ограничение подвижности, неустойчивая походка, слабоумие) не проявляются, то есть человек выглядит практически здоровым. Значит, одна живая нервная клетка может заменить девять погибших.

Но пластичность нервной системы — не единственный механизм, позволяющий сохранить интеллект до глубокой старости. У природы имеется и запасной вариант — возникновение новых нервных клеток в головном мозге взрослых млекопитающих, или нейрогенез.

Первое сообщение о нейрогенезе появилось в 1962 году в престижном научном журнале «Science». Статья называлась «Формируются ли новые нейроны в мозге взрослых млекопитающих?». Ее автор, профессор Жозеф Олтман из Университета Пердью (США) с помощью электрического тока разрушил одну из структур мозга крысы (латеральное коленчатое тело) и ввел туда радиоактивное вещество, проникающее во вновь возникающие клетки. Через несколько месяцев ученый обнаружил новые радиоактивные нейроны в таламусе (участок переднего мозга) и коре головного мозга. В течение последующих семи лет Олтман опубликовал еще несколько работ, доказывающих существование нейрогенеза в мозге взрослых млекопитающих. Однако тогда, в 1960-е годы, его работы вызывали у нейробиологов лишь скепсис, их развития не последовало.

И только спустя двадцать лет нейрогенез был вновь «открыт», но уже в головном мозге птиц. Многие исследователи певчих птиц обращали внимание на то, что в течение каждого брачного сезона самец канарейки Serinus canaria исполняет песню с новыми «коленами». Причем новые трели он не перенимает у собратьев, поскольку песни обновлялись и в условиях изоляции. Ученые стали детально изучать главный вокальный центр птиц, расположенный в специальном отделе головного мозга, и обнаружили, что в конце брачного сезона (у канареек он приходится на август и январь) значительная часть нейронов вокального центра погибала, — вероятно, из-за избыточной функциональной нагрузки. В середине 1980-х годов профессору Фернандо Ноттебуму из Рокфеллеровского университета (США) удалось показать, что у взрослых самцов канареек процесс нейрогенеза происходит в вокальном центре постоянно, но количество образующихся нейронов подвержено сезонным колебаниям. Пик нейрогенеза у канареек приходится на октябрь и март, то есть через два месяца после брачных сезонов. Вот почему «фонотека» песен самца канарейки регулярно обновляется.

В конце 1980-х годов нейрогенез был также обнаружен у взрослых амфибий в лаборатории ленинградского ученого профессора А. Л. Поленова.

Откуда берутся новые нейроны, если нервные клетки не делятся? Источником новых нейронов и у птиц, и у амфибий оказались нейрональные стволовые клетки стенки желудочков мозга. Во время развития зародыша именно из этих клеток образуются клетки нервной системы: нейроны и клетки глии. Но не все стволовые клетки превращаются в клетки нервной системы — часть из них «затаивается» и ждет своего часа.

Как было показано, новые нейроны появляются из стволовых клеток взрослого организма и у низших позвоночных. Однако потребовалось почти пятнадцать лет, чтобы доказать, что аналогичный процесс происходит и в нервной системе млекопитающих.

Развитие нейробиологии в начале 1990-х годов привело к обнаружению «новорожденных» нейронов в головном мозге взрослых крыс и мышей. Их находили большей частью в эволюционно древних отделах головного мозга: обонятельных луковицах и коре гиппокампа, которые отвечают главным образом за эмоциональное поведение, реакцию на стресс и регуляцию половых функций млекопитающих.

Так же, как у птиц и низших позвоночных, у млекопитающих нейрональные стволовые клетки располагаются поблизости от боковых желудочков мозга. Их перерождение в нейроны идет очень интенсивно. У взрослых крыс за месяц из стволовых клеток образуется около 250 000 нейронов, замещая 3% всех нейронов гиппокампа. Продолжительность жизни таких нейронов очень высока — до 112 дней. Стволовые нейрональные клетки преодолевают длинный путь (около 2 см). Они также способны мигрировать в обонятельную луковицу, превращаясь там в нейроны.

Обонятельные луковицы головного мозга млекопитающих отвечают за восприятие и первичную обработку различных запахов, включая и распознавание феромонов — веществ, которые по своему химическому составу близки к половым гормонам. Сексуальное поведение у грызунов регулируется в первую очередь выработкой феромонов. Гиппокамп же расположен под полушариями мозга. Функции этой сложноорганизованной структуры связаны с формированием краткосрочной памяти, реализацией некоторых эмоций и участием в формировании полового поведения. Наличие у крыс постоянного нейрогенеза в обонятельной луковице и гиппокампе объясняется тем, что у грызунов эти структуры несут основную функциональную нагрузку. Поэтому нервные клетки в них часто гибнут, а значит, их необходимо обновлять.

Для того чтобы понять, какие условия влияют на нейрогенез в гиппокампе и обонятельной луковице, профессор Гейдж из Университета Салка (США) построил миниатюрный город. Мыши там играли, занимались физкультурой, отыскивали выходы из лабиринтов. Оказалось, что у «городских» мышей новые нейроны возникали в гораздо большем количестве, чем у их пассивных сородичей, погрязших в рутинной жизни в виварии.

Cтволовые клетки можно извлечь из мозга и пересадить в другой участок нервной системы, где они превратятся в нейроны. Профессор Гейдж с коллегами провел несколько подобных экспериментов, наиболее впечатляющим среди которых был следующий. Участок мозговой ткани, содержащий стволовые клетки, пересадили в разрушенную сетчатку глаза крысы. (Светочувствительная внутренняя стенка глаза имеет «нервное» происхождение: состоит из видоизмененных нейронов — палочек и колбочек. Когда светочувствительный слой разрушается, наступает слепота.) Пересаженные стволовые клетки мозга превратились в нейроны сетчатки, их отростки достигли зрительного нерва, и крыса прозрела! Причем при пересадке стволовых клеток мозга в неповрежденный глаз никаких превращений с ними не происходило

. Вероятно, при повреждении сетчатки глаза вырабатываются какие-то вещества (например, так называемые факторы роста), которые стимулируют нейрогенез. Однако точный механизм этого явления до сих пор не ясен.

Перед учеными встала задача показать, что нейрогенез идет не только у грызунов, но и у человека. Для этого исследователи под руководством профессора Гейджа недавно выполнили сенсационную работу. В одной из американских онкологических клиник группа больных, имеющих неизлечимые злокачественные новообразования, принимала химиотерапевтический препарат бромдиоксиуридин. У этого вещества есть важное свойство — способность накапливаться в делящихся клетках различных органов и тканей. Бромдиоксиуридин включается в ДНК материнской клетки и сохраняется в дочерних клетках после деления материнской. Патологоанатомическое исследование показало, что нейроны, содержащие бромдиоксиуридин, обнаруживаются практически во всех отделах мозга, включая кору больших полушарий. Значит, эти нейроны были новыми клетками, возникшими при делении стволовых клеток. Находка безоговорочно подтвердила, что процесс нейрогенеза происходит и у взрослых людей. Но если у грызунов нейрогенез идет только в гиппокампе, то у человека, вероятно, он может захватывать более обширные зоны головного мозга, включая кору больших полушарий. Недавно проведенные исследования показали, что новые нейроны во взрослом мозге могут образовываться не только из нейрональных стволовых, но из стволовых клеток крови. Открытие этого феномена вызвало в научном мире эйфорию. Однако публикация в журнале «Nature» за октябрь 2003 года во многом остудила восторженные умы. Оказалось, что стволовые клетки крови действительно проникают в мозг, но они не превращаются в нейроны, а сливаются с ними, образуя двуядерные клетки. Затем «старое» ядро нейрона разрушается, а его замещает «новое» ядро стволовой клетки крови. В организме крысы стволовые клетки крови в основном сливаются с гигантскими клетками мозжечка — клетками Пуркинье, правда, происходит это довольно редко: во всем мозжечке можно обнаружить лишь несколько слившихся клеток. Более интенсивное слияние нейронов происходит в печени и сердечной мышце. Пока совершенно непонятно, какой в этом физиологический смысл. Одна из гипотез заключается в том, что стволовые клетки крови несут с собой новый генетический материал, который, попадая в «старую» клетку мозжечка, продлевает ей жизнь.

Итак, новые нейроны могут возникать из стволовых клеток даже в мозге взрослого человека. Этот феномен уже достаточно широко применяется для лечения различных нейродегенеративных заболеваний (заболеваний, сопровождающихся гибелью нейронов головного мозга). Препараты стволовых клеток для трансплантации получают двумя способами. Первый — это использование нейрональных стволовых клеток, которые и у эмбриона, и у взрослого человека располагаются вокруг желудочков головного мозга. Второй подход — использование эмбриональных стволовых клеток. Эти клетки располагаются во внутренней клеточной массе на ранней стадии формирования зародыша. Они способны превращаться практически в любые клетки организма. Наибольшая сложность в работе с эмбриональными клетками — заставить их трансформироваться в нейроны. Новые технологии позволяют сделать это.

В некоторых лечебных учреждениях в США уже сформированы «библиотеки» нейрональных стволовых клеток, полученных из зародышевой ткани, и проводятся их пересадки пациентам. Первые попытки трансплантации дают положительные результаты, хотя на сегодняшний день врачи не могут разрешить основную проблему подобных пересадок: безудержное размножение стволовых клеток в 30-40% случаев приводит к образованию злокачественных опухолей. Пока не найдено подхода к предотвращению подобного побочного эффекта. Но, несмотря на это, трансплантация стволовых клеток, несомненно, будет одним из главных подходов в терапии таких нейродегенеративных заболеваний, как болезни Альцгеймера и Паркинсона, ставших бичом развитых стран.

«Наука и жизнь» о стволовых клетках:

Белоконева О., канд. хим. наук. Запрет для нервных клеток. — 2001, № 8.

Белоконева О., канд. хим. наук. Праматерь всех клеток. — 2001, № 10.

Смирнов В., акад. РАМН, член-корр. РАН. Восстановительная терапия будущего. — 2001, № 8.

Новые факты о нервных клетках

Выражение «нервные клетки не восстанавливаются» — не более чем миф, и последние научные данные его опровергают.

Крылатое выражение «нервные клетки не восстанавливаются» все с детства воспринимают как непреложную истину. Однако эта аксиома — не более чем миф, и новые научные данные его опровергают.

Факт №1: Гибель нервных клеток в нас изначально запрограммирована.

Ежедневно в организме человека гибнут десятки тысяч нервных клеток. В  год мозг может терять 1% и более от общего их количества. И это «запрограммировано» самой природой.

Если посмотреть на низших животных, например – на круглых червей, то у них никакой гибели нервных клеток нет в принципе. Как имеет аскарида 162 нейрона в «молодости», так с ними же и умирает. Похожая картина и у других червей, и у многих моллюсков, даже у насекомых. Количество и расположение нервных клеток у них жёстко задано генетически. А особи с «неправильной» нервной системой чаще всего не выживают. Однако жёсткие ограничения в устройстве нервной системы не дают подобным животным возможности обучаться и менять поведение.

Человек, в отличие от низших животных, рождается с огромным «избытком» нейронов. Это запрограммировано изначально: природа закладывает в наш мозг гигантский резерв. Все клетки мозга довольно случайно образуют множество связей, но закрепляются из них только те, которые используются в процессе обучения. Эти нейроны получают «точки опоры» — связи с другими нейронами. А затем организм проводит жёсткий отбор: умерщвление нейронов, не образовавших достаточного количества связей. Количество связей – это показатель активности нейрона. Если их нет – значит, нейрон не участвует в обработке информации. Нервные клетки и без этого обходятся организму в десять раз «дороже» по кислороду и питательным веществам, чем большинство других клеток, причём они потребляют довольно много энергии даже тогда, когда мы отдыхаем. Вот почему организм старается избавиться от неработающих «нахлебников». 

Факт №2: Наиболее интенсивно нейроны гибнут у детей

70% нейронов, заложенных еще при эмбриогенезе, гибнут ещё до рождения ребёнка. И это нормально – именно в детском возрасте способность к обучению должна быть максимальна, а потому и мозг должен обладать самыми значительными резервами. Резервами, которые прямо в ходе обучения апробируются и сокращаются по мере возможности, чтобы снизить нагрузку на весь организм. Иными словами, можно сказать, что избыточное количество клеток нервной системы – необходимое условие для обучения и то, что обеспечивает многообразие возможных вариантов развития человека – то есть нашу индивидуальность.

Смысл пластичности в том, что функции погибших нервных клеток берут на себя их оставшиеся в живых „коллеги“, которые увеличиваются в размерах и формируют новые связи, компенсируя утраченные функции.  Одна живая нервная клетка может заменить девять погибших.

В зрелом возрасте процесс гибели клеток продолжается, но уже не так сильно. Однако, если не нагружать мозг новой информацией, то он будет оттачивать старые навыки, сокращая количество нервных клеток, необходимых для их реализации. Клеток будет становиться меньше, а связей у них с другими клетками – больше. И это, опять-таки, совершенно нормальный процесс.

У пожилого человека нейронов в мозгу существенно меньше, чем у младенца или молодого человека. Однако соображать он может намного быстрее, не говоря уж о том, что знает существенно больше. Всё это – благодаря отлично простроенной в процессе обучения архитектуре связей между нейронами.

 

А вот в старости, если нет обучения, то мозг человека, как и весь организм, начинает программу свёртывания – то есть старения, приводящего к смерти. И чем меньше показатели востребованности у разных систем организма, то есть чем меньше физическая и интеллектуальная нагрузка, чем меньше человек двигается и общается с другими людьми – тем процесс быстрее. Вот почему   требуется постоянно осваивать новую информацию.

Факт №3: Нервные клетки восстанавливаются – причем генерируются в трех местах человеческого организма

Новые нервные клетки не появляются в ходе деления, как это происходит в других органах и тканях организма, а образуются в ходе нейрогенеза, который наиболее активен во время внутриутробного развития. Нейрогенез начинается с деления предшественников нейронов — нейронных стволовых клеток, которые затем  мигрируют, дифференцируются и образуют полностью функционирующий нейрон.

Нейрон — особенная клетка, у неё имеются отростки: длинные называются аксонами, а короткие разветвлённые —дендритами. Нейроны генерируют нервные импульсы, передавая их соседним нервным клеткам. Средний диаметр тела нейрона составляет около 0,01 мм, а общее количество нейронов в головном мозге достигает 100 миллиардов. Если тела всех нейронов головного мозга выстроить в одну линию, то её длина составит 1000 километров. Нейроны отличаются друг от друга по размеру, разветвлённости дендритов и длине аксонов. Самые длинные аксоны достигают метра. Это — аксоны гигантских пирамидных клеток коры больших полушарий. Они тянутся к нейронам нижних отделов спинного мозга, контролирующим двигательную активность мышц туловища и конечностей.

 Впервые сообщение об образовании новых нервных клеток во взрослом организме млекопитающих появилось ещё в 1962 году. Но тогда результаты работы Джозефа Олтмана, опубликованные в журнале Science, не были восприняты всерьёз, и признание нейрогенеза отложилось почти на двадцать лет. С тех пор неоспоримые доказательства существования этого процесса во взрослом организме были получены для певчих птиц, грызунов, амфибий и некоторых других животных. И только в 1998 году нейробиологам во главе с Питером Эрикссоном и Фредом Гейгом  удалось продемонстрировать образование новых нейронов в гиппокампе человека и доказать существование нейрогенеза в головном мозге взрослых людей. Сейчас исследование нейрогенеза является одним из самых приоритетных направлений в нейробиологии. Учёные и медики видят в нём большой потенциал для лечения дегенеративных заболеваний нервной системы, таких как болезнь Альцгеймера или болезнь Паркинсона.

 Изначально считалось, что нейрогенез в головном мозге взрослых млекопитающих локализован в двух областях, которые связаны с памятью (гиппокамп) и обонянием (обонятельные луковицы). Однако исследования последних лет показали, что на протяжении периода полового созревания мозг млекопитающих наращивает количество этих клеток также в миндалине и во взаимосвязанных с ней областях, играющих важную роль в восприятии социальных ориентиров и адаптации особи к «взрослой жизни».  Причем растет не только число нейронов, но и клеток нейроглии – вспомогательных клеток нервной ткани.

 Факт №4: Стволовые нейрональные клетки мигрируют в организме

Так же, как у птиц и низших позвоночных, у млекопитающих нейрональные стволовые клетки располагаются поблизости от боковых желудочков мозга. Их перерождение в нейроны идёт очень интенсивно. Так, у взрослых крыс за месяц из стволовых клеток образуется около 250 000 нейронов, замещая 3% всех нейронов гиппокампа. Продолжительность жизни таких нейронов очень высока — до 112 дней. Более того, стволовые нейрональные клетки мигрируют! И в среднем преодолевают путь  длиной около 2 см. И если они попадают в обонятельную луковицу, то превращаются там в нейроны.

Также стволовые клетки можно извлечь из мозга и пересадить в другой участок нервной системы, где они превратятся в нейроны.  Недавно проведённые исследования показали, что новые нейроны во взрослом мозге могут образовываться не только из нейрональных стволовых клеток, но из стволовых клеток крови. Однако последние не превращаются в нейроны, а сливаются с ними, образуя двуядерные клетки. Затем „старое“ ядро нейрона разрушается, а его замещает „новое“ ядро стволовой клетки крови.

Факт №5: Нервные клетки неспособны гибнуть от стресса, они просто тормозят свою деятельность и отдыхают

При стрессе клетки гибнут не от избыточного напряжения. Нейроны вообще не способны погибнуть от перегрузки — они просто тормозят свою деятельность и отдыхают. Нейроны гибнут от возникающего недостатка питательных веществ, особенно витаминов и из-за нарушения кровоснабжения тканей, приводящих к  интоксикации продуктами жизнедеятельности и гипоксии, употреблении разнообразных лекарств,  крепкого кофе и чая, наркотиков, табака и алкоголя, значительных физических нагрузках, и инфекционных болезнях.  А сберечь их очень просто. Достаточно постоянно учиться чему-то новому, а также развивать уверенность в себе и крепкие эмоциональные связи с близкими людьми.

Говорят, что нервные клетки не восстанавливаются. Ученые смогли это сделать — и говорят о перспективах лечения глаукомы | Громадское телевидение

Группа ученых из Великобритании, США и Швеции смогла восстановить поврежденный зрительный нерв, взятый у мышей. Ключевую роль в этом процессе сыграл белок протрудин. Это открытие теперь может помочь в лечении глаукомы — группы заболеваний глаз, связанных с повышением внутриглазного давления и повреждением зрительного нерва.

Известное утверждение о том, что нервные клетки не восстанавливаются, на самом деле имеет под собой научную основу. Зрелые нервные клетки — нейроны — практически теряют способность к регенерации. Это касается прежде всего центральной нервной системы — головного и спинного мозга.

Именно из-за слишком медленной регенерации поражения нервной системы достаточно тяжелые для людей: они могут привести к обездвиживанию частей тела, параличу и даже отказу жизненно важных органов. Впрочем, исследования последних лет показали, что существуют способы стимулировать такое восстановление клеток.

В 2012 году исследователи смогли частично регенерировать ганглиозные клетки мышей — это слой нейронов сетчатки, который воспринимает информацию от фоторецепторов глаза и передает ее дальше в мозг. А четыре года спустя ученым удалось не только восстановить эти клетки, но и показать, что они соединились с правильным участком головного мозга.

Группа исследователей под руководством Ричарда Ивы, Кита Мартина и Джеймса Фосета из Кембриджского университета решила проверить, в чем заключается различие между незрелыми нервными клетками, которые способны достаточно легко регенерироваться, и зрелыми, которые такого свойства уже не имеют. Разгадка — в белке протрудине.

fullscreen

Свое исследование авторы провели на лпбораторних мышах

Протрудин — это белок, который играет важную роль в устойчивости незрелых нервных клеток к физическим повреждениям. Когда нейрон становится зрелым, производство этого белка в аксонах (нервных отростках) клетки почти прекращается. Следовательно, для восстановления поврежденной нервной клетки нужно просто простимулировать производство в ней протрудина.

Для стимулирования производства протрудина исследователи использовали экспериментальную технику генотерапии, суть которой заключается в изменении генома клетки с целью устранения нежелательных или достижения желаемых мутаций. Так авторы изменили клетки зрительного нерва мышей, которые поместили в чашку Петри и аксоны которых отрезали лазером — и в результате выработки протрудина те возобновились.

После этого исследователи воссоздали эксперимент на мышах. С помощью инъекции в глаза зрительные нервы животных «запрограммировали» на выработку протрудина, после чего их повредили. Через несколько недель у мышей, которым делали инъекцию, осталось больше неповрежденных нервных клеток, чем у контрольной группы.

В конце концов, ученые взяли сетчатку глаза одной из мышей, получивших протрудиновую инъекцию, и поместили ее в чашку Петри. Как правило, в течение трех дней после изъятия сетчатки погибает примерно половина ее нейронов — тут же почти ни одна клетка не оказалась поврежденной.

fullscreen

Сравнение нервного отростка клетки, «запрограммированной» на выработку протрудина (нижняя строка) и нет (верхняя строка). Красная стрелка показывает место повреждения аксона лазером, по горизонтали отражено состояние нейрона в течение определенного времени

Фото:

Petrova et al. / Nature Communications

Авторам удалось показать роль белка протрудина в восстановлении нейронов зрительного нерва. Пока они не берутся утверждать, можно ли так восстановить зрение — тем более, что генотерапия пока является экспериментальной методикой лечения. Впрочем, считают, что потенциально их способ позволит эффективно лечить глаукому — группу заболеваний глаза, которые приводят к потере зрения из-за повреждения зрительного нерва.

Теперь авторы планируют исследовать, имеет ли протрудин такой же эффект и на человеческие нейроны сетчатки. А в своей будущей работе они хотят попробовать регенерировать нейроны спинного мозга.

читайте также

Нейроны и Активные клетки мозга

Что такое нейроны? Это клетки, ответственные за функции нервной системы. В нашем мозге их миллионы, по подсчётам, в момент рождения — около 80 миллионов. С возрастом количество этих клеток уменьшается: к 80 годам утрачивается 30%. В течение дня мы постоянно теряем и регенерируем нервные клетки.Посредством их регенерации образуются новые связи, в результате чего происходит процесс, называемый нейрогенез, с помощью которого на протяжении всей человеческой жизни рождаются новые нейроны.

Мы ежедневно выполняем различные действия, которые провоцируют нейронное нарушение, и как результат, когнитивное нарушение. Если человек пьёт, курит, не доедает или не высыпается, напряжён или испытывает стресс, то он преждевременно теряет нейроны. В CogniFit мы хотим помочь вам регенировать их и создать новые связи с помощью тренировки когнитивных способностей.

Уверены, вам знакомо выражение ‘используй — или потеряешь’. Упражнения нужны как для нашего тела, так и для нервных клеток мозга. Ниже перечислим причины того, почему необходимо поддерживать клетки мозга активными:

  • Активные клетки мозга получают больше крови, чем пассивные.

Учёные знают, что активным областям мозга нужно больше энергии, поэтому они потребляют больше кислорода и глюкозы. В связи с чем, чтобы удовлетворить потребности активных нейронов, в эти области направляется больше крови. Как только мозг активируется, кровь отправляется к работающим мозговым клеткам, поставляя им ценный кислород. Снимки магнитно-резонансной томографии (МРТ) головного мозга используются для изучения мозгового кровообращения. Изучение этих снимков показало, что наши мозговые клетки, также известные как нейроны, очень зависимы от поставок кислорода. Таким образом, чем активнее мозг, тем более активны нервные клетки, и тем больше кислорода они получают. И наоборот, неактивная мозговая клетка получает меньший приток крови и в конце концов погибает.

  • Активные клетки мозга имеют связи с другими клетками мозга.

Каждая клетка мозга связывается с другими при помощи быстрых электрических импульсов. Активные клетки мозга вырабатывают дендриты. Можно сказать, что это маленькие ручки, которые связываются с другими клетками. Одна клетка может иметь до 30.000 связей, в результате чего она становится частью очень активной нейронной сети. Когда активируется одна из нервных клеток, импульс проходит через всю сеть, активируя остальные клетки мозга. Чем больше нейронная сеть, к которой принадлежит клетка, тем выше возможность её активации и выживания.

  • Активные клетки мозга вырабатывают больше «поддерживающих» веществ.

Фактор Роста Нервов (NGF) — это протеин, который вырабатывается в теле в клетках-мишенях. Этот белок соединяется с нейронами, тем самым делая их активными, дифференцированными и рецепторными. Активные клетки мозга улучшают выработку NGF, что, в свою очередь, защищает их от того, чтобы они не были классифицированы как неактивные. Таким образом, чем больше мозг активен и натренирован, тем больше NGF вырабатывается.

  • Активные клетки мозга стимулируют перемещение полезных стволовых клеток мозга.

Новые исследования показывают, что новые клетки мозга генерируются в новой специфической области мозга, в гиппокампе. Эти клетки мозга могут перемещаться в те области мозга, где они необходимы, например, после травмы головы. Эти мигрирующие клетки могут имитировать действия прилегающих к ним клеток, способствуя частичному восстановлению активности поражённой зоны. Так что для восстановления после полученной травмы или когнитивного нарушения очень важно и полезно стимулировать и тренировать соответствующие области мозга.

Структура нейрона

Нейрон представляет собой структуру, основными частями которой являются ядро, клеточное тело и дендриты. Между клетками имеется огромное количество связей благодаря аксонам, то есть небольшим разветвлениям. Аксоны помогают нам производить связи, функция которых заключается в трансмиссии сообщений между нервными клетками. Этот процесс называется синапс, что означает соеденение аксонов посредством электрических зарядов со скоростью 0,001 секунды, это может происходить 500 раз за секунду.

Это центральная чать нейрона, находится в клеточном теле и отвечает за выработку энергии для функционирования нервной клетки.

Дендриты — это «руки нейрона». Они формируют небольшие разветвлённые отростки, выходящие из различных частей сомы нейрона, то есть, из клеточного тела. Обычно существует множество разветвлений дендрита, размер которых зависит от функции нейрона и его местонахождения. Основной функцией дендритов является получение стимулов от других нейронов.

3. Клеточное тело

Это часть нейрона, которая включает в себя ядро клетки. Именно в этом пространстве синтезируется или генерируется большая часть молекул нейрона и осуществляются наиболее важные действия по поддержанию жизни и функций нервной клетки.

Нейроны являются настолько специализированными клетками, что сами по себе они не могут выполнять все функции питания и поддержки, необходимые для собственного выживания. Поэтому нейрон окружает себя другими клетками, которые выполняют для него эти функции: Астроцит (в основном отвечает за питание, очистку и поддержку нейронов), Олигодендроцит (в основном отвечает за покрытие миелином аксонов центральной нервной системы, также выполняет поддерживающие и соединяющие функции), Микроглия (отвечает главным образом за иммунный ответ, удаление отходов и поддержание гомеостаза нейрона), Шванновская клетка (в основном отвечает за покрытие миелином аксонов периферической нервной системы, как показано на рисунке), Эпендимоцит (в первую очередь отвечает за покрытие желудочков головного мозга и части спинного мозга).

Миелин — это вещество, состоящее из протеинов и жидкостей. Оно формирует оболочку аксонов нейронов, что позволяет их защитить, изолировать и сделать до 100 раз более эффективной передачу потенциала действия по нервным волокнам. В центральной нервной системе миелин вырабатывается олигодендроцитами, а в периферической — Шванновскими клетками.

6. Терминаль аксонов

Терминаль аксонов или синаптическая бляшка находится в конце аксона нейрона, разделённого на терминали, функции которых заключаются в объединении с другими нейронами и формировании таким образом синапса. В этих терминальных бляшках, в небольших хранилищах, которые называются везикулами, сосредоточены нейротрансмиттеры. Передача этих везикул от терминальных бляшек нейрона к дендритам другого нейрона известна как синапс.

7. Перехваты Ранвье

Перехват Ранвье — это промежуток или пространство между миелиновыми оболочками аксона. Пространство между миелиновыми оболочками необходимо для оптимизации передачи импульсов и избежания их потери. Это то, что известно как прыжковая проводимость нервного импульса. Основная функция Перехвата Ранвье заключается в облегчении направления импульсов и оптимизации энергопотребления.

Аксон — ещё одна важнейшая часть нейрона. Аксон представляет собой тонкое, удлинённое нервное волокно, завёрнутое в миелиновые оболочки, отвечающее за передачу электрических сигналов от сомы нейрона к терминальным бляшкам.

Ученые придумали, как заменить поврежденные нервные клетки чипами

Помните известное утверждение о том, что нервные клетки не восстанавливаются? Можете его забыть. Во-первых, не так давно ученые выяснили, что это неправда и клетки нервной ткани регенерируются точно так же, как все остальные. А во-вторых, есть все предпосылки к тому, что в обозримом будущем нервные клетки можно будет выборочно заменять электронными аналогами. Николай Гринько – о новой технологии.

Фото: depositphotos/klss777

Английские исследователи из Университета Бата создали небольшой чип размером 5×5 миллиметров, который способен имитировать работу нервных клеток. Предназначение разработки – замена нейронов гиппокампа, а также нейронов, ответственных за процесс дыхания. В будущем ученые планируют применять такие чипы при восстановлении функционирования спинного мозга и для излечения сердечной недостаточности. Устройства будут передавать нервные импульсы в мозг и обратно.

Самое удивительное, что наука до сих пор не представляет, как именно функционируют нейроны. Нервная ткань распространена по всему организму человека, из нее состоят головной и спинной мозг. Каждый нейрон – это клетка с узкой специализацией, предназначенная для приема, обработки, хранения и передачи информации с помощью электрических и химических сигналов. Нейроны соединяются между собой длинными выростами – дендритами – и образуют обширные нейронные сети. Но какие именно механизмы работают внутри клетки, как она обрабатывает информацию, ученые до сих пор не представляют; имеется лишь множество теорий различной степени правдоподобности.

Существует философский мысленный эксперимент под названием «китайская комната». Представьте себе закрытую комнату, в которой находится человек. Через щель почтового ящика в комнату вбрасывают карточки с вопросами на китайском языке. Человек не знает китайского, не умеет читать иероглифы, однако у него есть множество подробных инструкций: «если в вопросе есть иероглиф № 1, впишите в ответ иероглиф № 2» и так далее. Инструкции не объясняют значения иероглифов, однако, четко следуя инструкциям, человек в комнате сможет выдавать полноценные ответы на китайском языке, не зная его.

Фото: University of Bath

Исследователи Университета Бата отнеслись к нейрону как к «китайской комнате». Они изучили нервную клетку мозга мыши, подавая на нее множество электрических сигналов, а затем подробно записали ее реакцию. Всего было подано 60 вариантов входящего сигнала и зафиксировано 60 вариантов ответа. Как и почему нейрон формирует ответный сигнал – никто не знает, но последовательности всегда одинаковые. Ученые записали их, а затем запрограммировали чип реагировать на входящие электроимпульсы точно таким же образом.

Для исследования были выбраны клетки памяти («нейроны гиппокампа») и те, которые отвечают за управление легкими («нейроны дыхания»). Перенеся функционал клетки на чип, исследователи обнаружили, что теперь процессор можно соединить ионными каналами с живыми клетками и он может функционировать, полностью заменяя реальный нейрон. В теории это означает, что со временем, научившись делать более компактные чипы, можно будет заменять ими поврежденные клетки нервной ткани, восстанавливая функционал всей системы.

Мы попытались представить себе, какого размера нужно построить нейронную сеть, чтобы она могла имитировать работу человеческого мозга. Площадь каждого чипа – примерно 0,25 квадратного сантиметра. В мозге человека, по разным подсчетам, от 80 до 100 миллиардов нейронов. Умножаем эти данные и получаем результат: если выложить требующиеся чипы на плоскости, получится поле площадью около 2,5 квадратного километра.

Однако нужно учесть, что искусственная нейронная сеть такого размера будет потреблять невероятное количество энергии. В ближайшее время человечество вряд ли сможет обеспечить питание столь масштабному проекту. А во-вторых, разработанные чипы обучены реагировать только на 60 разновидностей входящих сигналов, а что-то нам подсказывает, что у реальных нервных клеток таких вариантов на несколько порядков больше.

Так что в ближайшие пару десятков лет мы совершенно точно не увидим мыслящие небоскребы.

Хотя…

Читайте также

Нервные клетки — восстанавливаются и влияют на способность к социализации, 8 марта 2013 – аналитический портал ПОЛИТ.РУ

В научном сообществе довольно долго господствовала теория о статичности и невозобновляемости нервной системы. Было принято считать, что на протяжении всей жизни мозг человека оперирует тем количеством нейронов (нервных клеток), которые ему достались при рождении. Широкое распространение получил миф о том, что нервные клетки не восстанавливаются, который подогревался информацией о закономерной гибели нейронов с первых дней жизни.

Дело в том, что новые нервные клетки не появляются в ходе деления, как это происходит в других органах и тканях организма, а образуются в ходе нейрогенеза. Этот процесс начинается с деления клеток-предшественников нейронов (или нейронных стволовых клеток). Далее они мигрируют, дифференцируются и образуют полностью функционирующий нейрон. Нейрогенез наиболее активен во время внутриутробного развития.

Впервые сообщение об образовании новых нервных клеток во взрослом организме млекопитающих появилось ещё в 1962 году. Но тогда результаты работы Джозефа Олтмана (Joseph Altman), опубликованные в журнале Science, не были восприняты всерьёз, и признание нейрогенеза отложилось почти на двадцать лет.

С тех пор неоспоримые доказательства существования этого процесса во взрослом организме были получены для певчих птиц, грызунов, амфибий и некоторых других животных. И только в 1998 году нейробиологам во главе с Питером Эрикссоном (Peter Eriksson) и Фредом Гейгом (Fred Gage) удалось продемонстрировать образование новых нейронов в гиппокампе человека, чем было доказано существование нейрогенеза в головном мозге взрослых людей.

Сейчас исследование нейрогенеза является одним из самых приоритетных направлений в нейробиологии. В частности, учёные и медики видят в нём большой потенциал для лечения дегенеративных заболеваний нервной системы, таких как болезнь Альцгеймера или болезнь Паркинсона.

Вплоть до настоящего момента считалось, что нейрогенез в головном мозге взрослых млекопитающих локализован в двух областях, которые связанны с памятью (гиппокамп) и обонянием (обонятельные луковицы).

Но в последние несколько лет нейробиологи из Университета Мичигана (MSU) впервые показали, что мозг млекопитающих на протяжении периода полового созревания наращивает количество клеток в миндалевидном теле (миндалине) и взаимосвязанных с ним областях. Причём происходит как увеличение числа нейронов, так и клеток нейроглии – вспомогательных клеток нервной ткани.

Миндалины реагируют на зрительные, слуховые, обонятельные и кожные раздражения, а также на сигналы внутренних органов. На основе полученной информации они участвуют в формировании эмоциональных и двигательных реакций, оборонительного и полового поведения, и многого другого. Миндалевидное тело играет важную роль в восприятии неких социальных ориентиров. Например, хомяки с его помощью анализируют запах феромонов, что обеспечивает общение между животными, а люди воспринимают мимику и язык тела друг друга на основе зрительной информации.

«Мы предположили, что новые нейроны, которые добавляются в эти области головного мозга в период полового созревания, могут оказывать непосредственное влияние на репродуктивную функцию взрослых особей», ‒ рассказывает ведущий автор исследования Мэгги Мор (Maggie Mohr).

Для проверки своей гипотезы Мор в сотрудничестве с профессором психологии Шерил Сиск (Cheryl Sisk) вводили юным самцам сирийских хомячков (Mesocricetus auratus) химический маркер, с помощью которого можно отслеживать появление и дальнейшие перемещения новых нейронов. Инъекции делали с 28 по 49 день после рождения. Через четыре недели после последнего введения препарата, при достижении половой зрелости грызунам дали возможность спариться, после чего проанализировали их мозг.

Согласно данным, опубликованным в журнале PNAS, новые нервные клетки, появившиеся в период полового созревания, были доставлены прямиком в миндалины и смежные области мозга хомячков. А некоторые из них были включены в нейронные сети, которые обеспечивают социальное и сексуальное поведение.

В официальном пресс-релизе исследователи подчёркивают, что им не только удалось доказать выживание новых клеток в зрелом возрасте, но и показать, что они включаются в работу мозга и предназначены для адаптации к «взрослой» жизни.

Авторы работы настроены весьма оптимистично и надеются, что их работа прольёт свет и на человеческий мозг. Ведь, несмотря на более сложные взаимоотношения между людьми, функции миндалин у нас и хомячков весьма схожи. Вполне вероятно, что именно процесс образования новых нейронов в период полового созревания оказывается решающим в способности людей социализироваться во взрослом человеческом обществе.

Они восстанавливаются! Что ученые узнали про нервные клетки

Нервные клетки не восстанавливаются – правда ли это?

Если нервные клетки не восстанавливаются, то значит ли это, что они могут закончится? Правда ли это и если да, то от чего они погибают? Как возникла эта теория и кто ее опровергнул рассказала в программе «Наука против» на RTVI кандидат биологических наук Вера Толченникова.

Почему нервные клетки не восстанавливаются?

У разных клеток организма, у мышечной клетки, у нервной клетки, у клетки печени или крови одинаковый генетический материал. То есть в ядре содержится одна и та же информация. Но считывается она по-разному. Поэтому внешне и функционально клетки отличаются, но внутри они все имеют универсальный генетический код. Так вот главное внешнее отличие нервной клетки – это ее отростки. Есть короткие отростки – они называют дендриты, по ним сигнал проходит к телу клетки от других клеток. Как правило, их много, более 10 тысяч. И у каждой нервной клетки есть длинный отросток, он называется аксон, его длина достигает полутора метров. По нему идет сигнал к другой клетке. Таким образом, нервная клетка переводит сигнал от дендрита к аксону.

А главная особенность нервной клетки – с возрастом, клетки с аксонами и дендритами не делятся. Это заметил нобелевский лауреат 1906 года Сантьяго Рамон-и-Кахаль и посягнуть на его авторитетное мнение не могли вплоть до 90-х годов 20 века.

Вера Толченникова: «Наверное, это одна из причин, почему появился миф о том, что нервные клетки не делятся».

Они восстанавливаются

Но есть и хорошая новость: кроме того, что у нас есть старые клети, которые со временем перестают делиться, производятся и новые клетки, которые продолжают свою деятельность. Этот процесс называется нейрогенез.

Другой ученый Джозеф Альтман заметил, что у морских свинок, крыс и даже кошек новые нейроны образуются и выдвинул теорию нейрогенеза. Но тогда ему никто не поверил, его не публиковали в научных журналах, а финансирование его проектов прекратили. И только в 90-е годы интерес к этой теме возобновился. На сегодняшний день по крайней мере для двух зон мозга это доказано – это некоторые части гиппокампа и субвентрикулярная зона.

В гиппокампе ежесуточно образуется 700 нейронов. Правда, пи этом, умирает во всем мозге 500 тысяч нейронов в день. Но вообще, за всю жизнь у человека погибнет только не более 20%.

Что убивает нервные клетки: травмы, инсульты, гиподинамия, алкоголизм, перенапряжение, тревожность. Кстати, при хронической алкоголизации первыми будут погибать молодые клетки, те, что связаны с памятью и с торможением агрессии, например.

Что помогает восстановить нервные клетки: спорт и полезное питание.

В одном из научных экспериментов мышам, страдающим от алкоголизма, добавили физической нагрузки, ученые считали, что это ухудшит их состояние. Однако, на удивление наблюдателей, произошел обратный эффект. Было выявлено, что даже поврежденные алкоголем клетки мозга мышей восстановились. А значит, спорт действительно помогает не только сохранить физическую форму, но даже восстановить здравый ум.

Подробнее смотрите в программе «Наука против»

Что такое нейрон? — Queensland Brain Institute

Нейроны (также называемые нейронами или нервными клетками) — это фундаментальные единицы мозга и нервной системы, клетки, отвечающие за получение сенсорной информации из внешнего мира, отправку двигательных команд нашим мышцам, а также за преобразование и передача электрических сигналов на каждом промежуточном этапе. Более того, их взаимодействие определяет, кем мы являемся как люди. При этом наши примерно 100 миллиардов нейронов действительно тесно взаимодействуют с другими типами клеток, широко классифицируемыми как глия (на самом деле они могут превосходить количество нейронов, хотя на самом деле это не известно).

Создание новых нейронов в головном мозге называется нейрогенезом, и это может происходить даже у взрослых.

Как выглядит нейрон?

Полезная аналогия — думать о нейроне как о дереве. Нейрон состоит из трех основных частей: дендритов , аксона и тела клетки или сомы (см. Изображение ниже), которые могут быть представлены как ветви, корни и ствол дерева соответственно. Дендрит (ветвь дерева) — это место, где нейрон получает входные данные от других клеток.Дендриты разветвляются по мере продвижения к своим кончикам, точно так же, как ветки деревьев, и на них даже есть листообразные структуры, называемые шипами .

Аксон (корни дерева) является выходной структурой нейрона; когда нейрон хочет поговорить с другим нейроном, он посылает электрическое сообщение, называемое потенциалом действия , по всему аксону. Сома (ствол дерева) — это то место, где лежит ядро, где размещается ДНК нейрона и где белки транспортируются по аксону и дендритам.

Древовидная структура нейрона. Дендритные шипы — это небольшие структуры, которые получают сигналы от аксонов других нейронов. Нижнее правое изображение: сегмент дендрита, от которого отходят колючки, как листья на ветке дерева. Обратите внимание на очень маленький размер (~ 0,001 мм). (Изображение: Алан Вудрафф; Де Ру и др. / CC BY-SA 3.0 через Commons)

Существуют разные типы нейронов как в головном, так и в спинном мозге. Обычно они делятся в зависимости от того, где они возникают, куда они проецируются и какие нейротрансмиттеры они используют.

Понятия и определения

Axon — длинная тонкая структура, в которой генерируются потенциалы действия; передающая часть нейрона. После инициации потенциалы действия перемещаются вниз по аксонам, вызывая высвобождение нейромедиатора.

Дендрит — Приемная часть нейрона. Дендриты получают синаптические входы от аксонов, при этом общая сумма дендритных входов определяет, будет ли нейрон запускать потенциал действия.

Позвоночник — Небольшие выступы на дендритах, которые для многих синапсов являются местом постсинаптического контакта.

Потенциал действия — Кратковременное электрическое событие, обычно генерируемое в аксоне, которое сигнализирует нейрону как «активный». Потенциал действия проходит по длине аксона и вызывает высвобождение нейромедиатора в синапс . Потенциал действия и последующее высвобождение медиатора позволяют нейрону общаться с другими нейронами.

Автор: Д-р Алан Вудрафф

Нейрон

Клетки нервной системы, называемые нейронами, взаимодействуют друг с другом уникальными способами.Нейрон — это основная рабочая единица мозга, специализированная клетка, предназначенная для передачи информации другим нервным клеткам, мышцам или клеткам железы.

Нейроны — это клетки нервной системы, которые передают информацию другим нервным клеткам, мышцам или клеткам железы. У большинства нейронов есть тело клетки, аксон и дендриты. Тело клетки содержит ядро ​​и цитоплазму. Аксон проходит от тела клетки и часто дает начало множеству более мелких ветвей, прежде чем оканчивается на нервных окончаниях.Дендриты выходят из тела клетки нейрона и получают сообщения от других нейронов. Синапсы — это точки контакта, в которых один нейрон взаимодействует с другим. Дендриты покрыты синапсами, образованными концами аксонов других нейронов.

Иллюстрация Лидии В. Кибюк, Балтимор, Мэриленд; Девон Стюарт, Гаррисберг, Пенсильвания

Нейроны — это клетки нервной системы, которые передают информацию другим нервным клеткам, мышцам или клеткам железы. У большинства нейронов есть тело клетки, аксон и дендриты.Тело клетки содержит ядро ​​и цитоплазму. Аксон проходит от тела клетки и часто дает начало множеству более мелких ветвей, прежде чем оканчивается на нервных окончаниях. Дендриты выходят из тела клетки нейрона и получают сообщения от других нейронов. Синапсы — это точки контакта, в которых один нейрон взаимодействует с другим. Дендриты покрыты синапсами, образованными концами аксонов других нейронов.

Мозг стал тем, чем он является, благодаря структурным и функциональным свойствам взаимосвязанных нейронов.Мозг млекопитающих содержит от 100 до 100 миллиардов нейронов, в зависимости от вида. Каждый нейрон млекопитающего состоит из тела клетки, дендритов и аксона.

Тело клетки содержит ядро ​​и цитоплазму. Аксон проходит от тела клетки и часто дает начало множеству более мелких ветвей, прежде чем оканчивается на нервных окончаниях.

Дендриты отходят от тела клетки нейрона и получают сообщения от других нейронов. Синапсы — это точки контакта, в которых один нейрон взаимодействует с другим.Дендриты покрыты синапсами, образованными концами аксонов других нейронов.

Когда нейроны получают или отправляют сообщения, они передают электрические импульсы по своим аксонам, длина которых может варьироваться от крошечной доли дюйма (или сантиметра) до трех футов (около одного метра) или более. Многие аксоны покрыты слоистой миелиновой оболочкой, которая ускоряет передачу электрических сигналов по аксону. Эта оболочка состоит из специализированных клеток, называемых глией. В головном мозге глии, образующие оболочку, называются олигодендроцитами, а в периферической нервной системе они известны как клетки Шванна.

В мозге содержится по крайней мере в десять раз больше глии, чем нейронов. Глия выполняет множество работ. Некоторое время исследователи знали, что глия транспортирует питательные вещества к нейронам, очищает мозг от мусора, переваривает части мертвых нейронов и помогает удерживать нейроны на месте. Текущие исследования открывают новые важные роли глии в работе мозга.

Почему ваш мозг не заживает, как кожа? · Границы для молодых умов

Абстрактные

Кожные раны, такие как царапины и порезы, могут быть болезненными, но обычно они заживают безупречно.В худшем случае у вас может остаться шрам. Напротив, когда мозг травмируется, мы часто остаемся инвалидами, которые остаются с нами на всю оставшуюся жизнь. Что такого особенного в мозге и как он восстанавливается? Клетки мозга сталкиваются с уникальными проблемами, когда они получают травмы, например, в результате сотрясения мозга или инсульта. И чтобы справиться с этими проблемами, у мозга есть гениальная стратегия борьбы с травмами.

Мозг очень уязвим

Ваш головной мозг и ваш спинной мозг вместе образуют то, что мы называем центральной нервной системой.Глядя на скелет, задавались ли вы когда-нибудь вопросом, почему головной и спинной мозг — единственные органы в нашем теле, заключенные в кости? Правда, легкие и сердце тоже хорошо защищены грудной клеткой. Но когда вы смотрите на череп, это, по сути, костяная коробка с несколькими отверстиями, позволяющими нервным окончаниям выходить из мозга. Нервная система уникальна по сравнению со многими другими органами тем, что она не расширяется и не сокращается, как сердце, легкие и кишечник. Поскольку нет серьезных движений, это нормально, если центральная нервная система полностью покрыта костью.Почему центральная нервная система так хорошо защищена? Ответ прост: потому что он сверхчувствительный и очень уязвимый.

Как вы думаете, какой орган вашего тела вы травмируете чаще всего? Наверное, твоя кожа. Вспомните случай, когда вы упали, ваша кожа разорвалась и какое-то время у вас была рана, похожая на царапину или порез. Если эта травма произошла некоторое время назад, скорее всего, вы даже больше не увидите пятна на коже. Или, может быть, вы видите шрам, но в основном ваша кожа могла восстанавливаться почти идеально.К сожалению, головной и спинной мозг принципиально разные. Если ваш мозг получит травму, некоторые повреждения могут сохраняться на протяжении всей оставшейся жизни.

Почему мозг не может восстанавливаться так, как ваша кожа?

Нервные клетки не обновляются сами по себе

Клетки вашей кожи продолжают делиться, они умирают и рождают новые клетки все время, даже если вы не ранены. После травмы кожа образует множество новых клеток и использует их для лечения вашей раны. Тем не менее, нервные клетки в вашем мозгу, также называемые нейронами , не обновляются.Они вообще не делятся. Из этого правила очень мало исключений — только два особых места в мозге могут дать рождение новым нейронам. Однако по большей части мозг не может восполнить мертвые нейроны. Это особенно беспокоит, потому что нейроны — очень чувствительные клетки и умирают по разным причинам. Когда вы ударяетесь головой и получаете сотрясение мозга , нейроны погибают. Когда происходит сбой в кровоснабжении мозга, также называемый инсультом , нейроны умирают. Нейроны также умирают, когда сталкиваются с изменениями в своих собственных функциях, что происходит при так называемых нейродегенеративных заболеваниях , таких как болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера.

Вот и хорошие новости. Поскольку потеря нейронов обычно необратима, ученые работают над двумя важными стратегиями, чтобы помочь мозгу после травмы. Один из способов — защитить нервную систему сразу после повреждения. Это может быть инсульт, серьезное сотрясение мозга или любой вид травмы. Если мы сможем каким-то образом ограничить количество нейронов, которые умирают рано после травмы, то мы сведем ущерб к минимуму. Чтобы помочь с восстановлением позже после травмы, после того, как повреждение было нанесено, некоторые ученые пытаются использовать стволовых клеток в качестве лечения потери нейронов в головном мозге. 1 Эти стволовые клетки представляют собой молодые и незрелые клетки, которые еще не превратились в «профессиональные» клетки. Они могут превратиться в новые нейроны, если ученые обработают их специальными молекулами. Это немного похоже на учеников начальной школы, которые еще не являются врачами или водопроводчиками, но при правильном обучении имеют возможность стать любым профессионалом в будущем. Самая большая проблема при замене мертвых нейронов стволовыми клетками состоит в том, чтобы эти новые нейроны правильно интегрировались или вписывались в существующие сети мозга.Новые нейроны не могут просто зависать в мозгу, они нужны нам, чтобы формировать связи с другими клетками и выполнять ту работу, которую выполняют все нейроны: обрабатывать сигналы.

Нервные клетки не могут отрастить поврежденные части

Глядя на структуру нейрона, вы заметите, что у него есть тело клетки и несколько плеч, которые он использует для соединения и общения с другими нейронами (рис. 1, слева). Действительно длинная рука, которая посылает сигналы другим нейронам, называется аксон , а аксоны могут быть действительно длинными.Если аксон поврежден на пути к другой клетке, поврежденная часть аксона погибнет (рис. 1, справа), в то время как сам нейрон может выжить с культей вместо руки. Проблема в том, что нейроны центральной нервной системы с трудом отращивают аксоны из культи. Почему у клеток кожи нет этой проблемы? Клетки кожи намного проще по строению. И поскольку они могут рождать совершенно новые клетки, они не сталкиваются с проблемой ремонта частей своих клеток.

  • Рисунок 1
  • Слева: структура клетки мозга.Обратите внимание на ветвистые руки, которые отходят от тела клетки (верхний левый угол). Эти руки принимают входящие сигналы. Действительно длинная рука, которая простирается в нижний правый угол, называется аксоном, который посылает сигналы принимающей клетке. Аксон окружен миелиновой оболочкой (темно-фиолетовой), которая помогает сигналам быстрее перемещаться по аксону к принимающей клетке. Справа: при повреждении аксона его концевая часть отмирает и оставляет культю аксона. Куни с трудом отрастают после травмы.

Итак, почему у поврежденных нейронов возникают проблемы с отрастанием аксонов?

Во-первых, им нужна мотивация.Есть специальные молекулы, которые помогают активировать рост нейронов. Когда нейроны активны, образуется больше этих мотивирующих молекул. Итак, если ваш мозг будет активным, ваши нейроны с большей вероятностью будут расти. Это верно как после травмы, так и в здоровом мозге.

Во-вторых, аксоны сталкиваются с враждебной средой, полной молекулярных «стоп-сигналов», которые сигнализируют аксонам «запрет на проникновение». Некоторые знаки остановки являются частью оболочки или покрытия вокруг соседних аксонов, называемой миелиновой оболочкой (Рисунок 1, слева).Некоторые знаки остановки являются частью шрама, который образуется как защитная стена вокруг травмы, чтобы предотвратить распространение ущерба. Эти шрамы образованы клетками мозга, которые называются астроцитами (звездчатые клетки из-за их звездообразного вида). Астроциты, образующие рубцы, просто пытаются помочь, но они также выделяют в окружающую среду химическое вещество, которое затрудняет рост аксонов (рис. 2).

  • Рисунок 2
  • Растущие аксоны (зеленые в правом верхнем и нижнем левом углах), ищущие новые клетки-мишени для соединения, испытывают трудности в условиях травмы.Отчасти это происходит из-за звездообразных опорных клеток (астроцитов, выделенных желтым цветом), которые выделяют химические вещества (красный цвет). Эти химические вещества останавливают рост аксонов.

Но есть и хорошие новости. Ученые работают над стратегиями стимулирования роста поврежденных нейронов с помощью специальных молекул роста и устранения признаков остановки для аксонов, чтобы сделать среду повреждения более благоприятной для роста нервных клеток [1].

Иммунный ответ мозга отличается от кожного

Иммунный ответ играет важную роль в любом виде восстановления после травмы.В поврежденной коже иммунные клетки устремятся к месту повреждения из крови и помогут резидентным иммунным клеткам очистить от мусора мертвые клетки. Как только очистка завершена, иммунные клетки умирают и прекращают борьбу. В мозгу также есть специализированные резидентные иммунные клетки, которые активируются, когда чувствуют опасность или повреждение. Распространенная проблема мозга заключается в том, что активированные иммунные клетки часто не знают, когда прекратить борьбу. Если они будут продолжать выделять токсичные химические вещества в течение длительного времени, они могут причинить больше вреда, чем пользы, убивая здоровые нейроны.Вот почему ученые пытаются понять, что включает и выключает иммунные клетки мозга, и пытаются выяснить, как они могут изменить реакцию этих иммунных клеток, чтобы клетки могли быть полезными, а не вредными [2].

Как же тогда мозг восстанавливается?

Узнав об ограничениях нейронов по сравнению с клетками кожи, вы можете быть разочарованы тем, что такой важный орган, как мозг, кажется, не готов к разрушительным событиям. На самом деле у центральной нервной системы есть гениальная стратегия самовосстановления, которая полностью отличается от стратегии, используемой другими органами.Мозг никогда не будет таким, каким был до повреждения, но он постарается компенсировать свои потери. Нейроны мозга могут изменять свои связи друг с другом. Этот процесс называется , пластичность , и он помогает мозгу адаптироваться к потере нейронов. Забудьте на мгновение об умирающих клетках, ответственность за пластичность полностью лежит на выживших клетках. Как это работает?

Поскольку основная задача нейрона — посылать сигнал, нейроны очень хорошо воспринимают «свободную недвижимость» или другие нейроны, с которыми они могут соединяться.Помимо выращивания новых плеч для соединения с новыми клетками, нейроны также могут изменять силу существующих связей с другими нейронами (рис. 3). Они могут либо усилить такие связи, либо ослабить их, что приведет к совершенно новой сети связей в мозгу. Эта пластичность обусловлена ​​и направляется деятельностью, которую мы выполняем. После инсульта или черепно-мозговой травмы пациенты обычно в определенной степени поправляются при помощи какой-либо физиотерапии. Улучшение связано не столько с ростом новых нейронов, как вы узнали выше, сколько потому, что эти пациенты продолжают стимулировать пластичность и, следовательно, строят новые связи между выжившими нейронами в своем мозгу!

  • Фиг.3
  • В ответ на травму клетка мозга может адаптироваться за счет роста новых плеч (ветвь аксона с зеленым фоном), а также за счет увеличения или уменьшения силы существующих связей (соединение между аксоном и принимающей клеткой с зеленым фоном в правом нижнем углу).

К сожалению, пластичность как ремонтный механизм имеет свои пределы. Пластичность полностью зависит от выживших клеток, поэтому чем больше выживших клеток, тем лучше. Если кто-то получает тяжелую черепно-мозговую травму или сильный инсульт, в результате которого погибает значительное количество мозговых клеток, остается меньше выживших нейронов, способных к пластичности, чем после легкого сотрясения мозга. Чем больше ячеек доступно для пластичности, тем больше пластичность может быть. Вот почему тяжелые травмы центральной нервной системы обычно приводят к длительной инвалидности.И поскольку последствия этих серьезных травм настолько ужасны, ученые упорно трудятся, пытаясь защитить нейроны от смерти, заменить потерянные клетки стволовыми клетками, помочь поврежденным нейронам расти и стимулировать пластичность.

Глоссарий

Спинной мозг : Часть центральной нервной системы, которая находится в позвоночнике, костная структура вдоль спины. Спинной мозг в основном отвечает за улавливание всех видов ощущений от вашего тела и отправку их в мозг для обработки, а также за отправку команд движения от мозга к вашим рукам и ногам.

Нейроны : Нервные клетки в головном мозге, которые получают сигналы от других нервных клеток, обрабатывают их, а затем посылают новые сигналы различным нервным клеткам. Эта сеть связанных нейронов является основой всей работы, которую выполняет центральная нервная система, поэтому вы можете думать, двигаться и чувствовать вещи.

Сотрясение мозга : Сотрясение мозга происходит, когда вы сильно ударяете головой и ваш мозг ударяется о череп. Если у вас сильное сотрясение мозга, вы можете видеть звезды перед глазами, вы можете не помнить, какой сегодня день, и вас может подташнивать.

Инсульт : Инсульт случается, когда нарушается кровоснабжение той или иной области мозга. Нервные клетки в этой области быстро отмирают, если они перестают получать из крови такие важные вещества, как сахар и кислород.

Нейродегенеративные заболевания : Заболевание, при котором нейроны отмирают (или дегенерируют, что означает, что они умирают), потому что они не могут справиться с проблемами, с которыми сталкиваются. Большинство этих проблем представляют собой сложные химические процессы.

Стволовые клетки : Незрелые клетки, которые еще не превратились в «профессиональные» клетки кожи, нервные клетки или любые другие клетки вашего тела. У них есть способность развиваться в любую клетку вашего тела, и их будущая «профессия» определяется тем, с какими молекулами они сталкиваются по мере созревания. Они могут развиться в любую профессиональную клетку, включая нейроны, когда ученые обрабатывают их определенными молекулами.

Миелиновая оболочка : Жировая оболочка, которая покрывает аксоны, заставляя сигналы проходить по аксонам как можно быстрее.Например, эта оболочка позволяет вам быстро реагировать, когда вы причиняете себе вред, например, отводите руку от прикосновения к горячей плите.

Astrocytes : Преобразуется в «звездчатые клетки» из-за звездообразной формы этих клеток. Астроциты — это поддерживающие клетки мозга, которые сильно отличаются от нейронов. Они поддерживают нейроны разными способами, например, удерживая вредные молекулы.

Иммунный ответ : Реакция вашего тела на травму.Иммунный ответ будет посылать специализированные клетки, некоторые из области травмы, а некоторые из кровотока, чтобы помочь очистить и восстановить.

Пластичность : Способность нервных клеток изменять свои связи с другими нервными клетками. Пластичность — это процесс создания нейронов новыми ответвлениями для соединения с другими нейронами или просто ослабления или усиления существующей связи с другой нервной клеткой.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.


Сноска

[1] http://www.eurostemcell.org/commentanalysis/stem-cell-therapies-and-neurological-disorders-brain-what-truth


Список литературы

[1] Сильвер, Дж., Шваб, М. Э. и Попович, П. Г. 2015. Регенеративная недостаточность центральной нервной системы: роль олигодендроцитов, астроцитов и микроглии. Харб Холодного источника. Перспектива. Биол. 7 (3): a020602. DOI: 10.1101 / cshperspect.a020602

[2] Лоан, Д.Дж. И Кумар А. 2015. Микроглия в головном мозге ЧМТ: хорошие, плохие и нерегулируемые. Exp. Neurol. 275 (Pt 3): 316–27. DOI: 10.1016 / j.expneurol.2015.08.018

13.18: Нервные клетки — Биология LibreTexts

Паутина крупным планом? Какие-то экзотические бактерии? Как вы думаете, это что?

На самом деле это нервная клетка, клетка нервной системы. Эта клетка посылает электрические «искры», которые передают сигналы по всему телу.

Нервная система

Маленький ребенок метается перед вашим велосипедом, пока вы мчитесь по улице.Вы видите ребенка и сразу же реагируете. Вы нажимаете на тормоз, уклоняетесь от ребенка и выкрикиваете предупреждение — и все это всего за долю секунды. Как ты так быстро отвечаешь? Такие быстрые реакции контролируются вашей нервной системой. Нервная система представляет собой сложную сеть нервной ткани, которая передает электрические сообщения по всему телу. Он включает головной и спинной мозг, центральную нервную систему и нервы, которые проходят по всему телу, периферическую нервную систему (см. рисунок ниже).Чтобы понять, как нервные сообщения могут передаваться так быстро, вам нужно больше узнать о нервных клетках.

Нервная система человека включает головной и спинной мозг (центральная нервная система) и нервы, которые проходят по всему телу (периферическая нервная система).

Нервные клетки

Хотя нервная система очень сложна, нервная ткань состоит всего из двух основных типов нервных клеток: нейронов и глиальных клеток. Нейроны — структурные и функциональные единицы нервной системы.Они передают электрические сигналы, называемые нервными импульсами. Глиальные клетки обеспечивают поддержку нейронов. Например, они снабжают нейроны питательными веществами и другими материалами.

Структура нейрона

Как показано на рис. ниже, нейрон состоит из трех основных частей: тела клетки, дендритов и аксона.

  • Тело клетки содержит ядро ​​и другие клеточные органеллы.
  • Дендриты отходят от тела клетки и получают нервные импульсы от других нейронов.
  • Аксон представляет собой длинное продолжение тела клетки, которое передает нервные импульсы другим клеткам. Аксон разветвляется на конце, образуя окончаний аксона . Это точки, где нейрон взаимодействует с другими клетками.

Структура нейрона позволяет ему быстро передавать нервные импульсы другим клеткам.

Аксон многих нейронов имеет внешний слой, называемый миелиновой оболочкой (см. рисунок выше). Миелин — это липид, продуцируемый глиальной клеткой, известной как шванновская клетка . Миелиновая оболочка действует как слой изоляции, похожий на пластик, покрывающий электрический шнур. Регулярно расположенные узлы или промежутки в миелиновой оболочке позволяют нервным импульсам очень быстро проходить по аксону.

Типы нейронов

Нейроны классифицируются в зависимости от направления, в котором они переносят нервные импульсы.

  • Сенсорные нейроны переносят нервные импульсы от тканей и органов к спинному и головному мозгу.
  • Моторные нейроны переносят нервные импульсы от головного и спинного мозга к мышцам и железам (см. Рисунок ниже).
  • Интернейроны переносят нервные импульсы вперед и назад между сенсорными и двигательными нейронами.

Этот аксон является частью моторного нейрона. Он передает нервные импульсы скелетной мышце, заставляя ее сокращаться.

Резюме

  • Нейроны — структурные и функциональные единицы нервной системы.Они состоят из тела клетки, дендритов и аксона.
  • Нейроны передают нервные импульсы другим клеткам.
  • Типы нейронов включают сенсорные нейроны, двигательные нейроны и интернейроны.

Обзор

  1. Каковы две основные части нервной системы?
  2. Перечислите и опишите части нейрона.
  3. Что делают мотонейроны?
  4. Что такое миелин и миелиновая оболочка?

Понимание роли нейронов в нервной системе

Нейрон — это нервная клетка, которая является основным строительным блоком нервной системы.Нейроны во многом похожи на другие клетки человеческого тела, но между нейронами и другими клетками есть одно ключевое отличие. Нейроны специализируются на передаче информации по телу.

Обзор

Эти узкоспециализированные нервные клетки отвечают за передачу информации как в химической, так и в электрической форме. Также существует несколько разных типов нейронов, отвечающих за разные задачи в организме человека.

Сенсорные нейроны переносят информацию от сенсорных рецепторных клеток по всему телу в мозг.Моторные нейроны передают информацию от мозга к мышцам тела. Интернейроны отвечают за передачу информации между различными нейронами тела.

Нейроны против других клеток

Сходства между нейронами и другими клетками тела
  • Нейроны и другие клетки тела содержат ядра, содержащие генетическую информацию.

  • Нейроны и другие клетки тела окружены мембраной, которая защищает клетку.

  • Тела обоих типов клеток содержат органеллы, поддерживающие жизнь клетки, включая митохондрии, тельца Гольджи и цитоплазму.

Различия, делающие нейроны уникальными
  • Нейроны перестают воспроизводиться вскоре после рождения. Обычно, когда нейроны умирают, они не заменяются, хотя нейрогенез или образование новых нервных клеток действительно происходит в некоторых частях мозга.

  • Исследования показали, что новые связи между нейронами формируются на протяжении всей жизни.

  • Нейроны имеют мембрану, состоящую из аксона и дендритов, специализированных структур, предназначенных для передачи и приема информации.

  • Нейроны выделяют химические вещества, известные как нейротрансмиттеры, в синапсы или связи между клетками, чтобы общаться с другими нейронами.

Структура нейрона

Нейрон состоит из трех основных частей: дендритов, тела клетки и аксона. Однако все нейроны несколько различаются по размеру, форме и характеристикам в зависимости от функции и роли нейрона.

Некоторые нейроны имеют несколько дендритных ветвей, в то время как другие сильно разветвлены для получения большого количества информации.Некоторые нейроны имеют короткие аксоны, а другие могут быть довольно длинными.

Самый длинный аксон в человеческом теле простирается от основания позвоночника до большого пальца ноги и в среднем составляет около трех футов в длину!

Возможности действия

Как нейроны передают и получают информацию? Чтобы нейроны могли общаться, им необходимо передавать информацию как внутри нейрона, так и от одного нейрона к другому. В этом процессе используются как электрические сигналы, так и химические посланники.

Дендриты нейронов получают информацию от сенсорных рецепторов или других нейронов. Затем эта информация передается телу клетки и аксону. Как только информация поступает в аксон, она проходит по длине аксона в форме электрического сигнала, известного как потенциал действия.

Synapse Communication

Как только электрический импульс достиг конца аксона, информация должна быть передана через синаптический промежуток к дендритам соседнего нейрона.В некоторых случаях электрический сигнал может почти мгновенно перекрыть разрыв между нейронами и продолжить свой путь.

В других случаях нейротрансмиттеры необходимы для передачи информации от одного нейрона к другому. Нейротрансмиттеры — это химические посредники, которые высвобождаются из окончаний аксонов, чтобы пересечь синаптическую щель и достичь рецепторных участков других нейронов. В процессе, известном как обратный захват, эти нейротрансмиттеры прикрепляются к рецепторному участку и реабсорбируются нейроном для повторного использования.

Нейротрансмиттеры

Нейротрансмиттеры — важная часть нашего повседневного функционирования. Хотя точно неизвестно, сколько существует нейротрансмиттеров, ученые идентифицировали более 100 из этих химических посредников.

Ниже приведены лишь некоторые из основных нейромедиаторов, их известные эффекты и расстройства, с которыми они связаны.

Ацетилхолин: Связан с памятью, мышечными сокращениями и обучением.Недостаток ацетилхолина в головном мозге связан с болезнью Альцгеймера.

Эндорфины: Связаны с эмоциями и восприятием боли. Тело высвобождает эндорфины в ответ на страх или травму. Эти химические посредники похожи на опиатные препараты, такие как морфин, но значительно сильнее.

Допамин: Связан с мыслями и приятными чувствами. Болезнь Паркинсона — одно из заболеваний, связанных с дефицитом дофамина. Врачи могут назначать лекарства, которые могут увеличить активность дофамина в головном мозге.Одна категория — агонисты дофамина, которые имитируют эффекты дофамина.

Другой тип агента — леводопа, который в мозге превращается в дофамин. Каждый из них имеет свои относительные преимущества и побочные эффекты. Исследователи также обнаружили тесную связь между шизофренией и чрезмерным количеством дофамина в определенных частях мозга.

нервных клеток (нейронов) — структура и функции, адаптации и микроскопия

Структура и функции, адаптации и микроскопия


Определение: Что такое нервные клетки?

По сути, нервные клетки, также известные как нейроны, являются активным компонентом нервной системы.Нейроны общаются друг с другом, а также с другими клетками посредством электрических сигналов (нервных импульсов), что, в свою очередь, позволяет эффекторным органам реагировать на соответствующие стимулы.

Нервные клетки можно описать как приемники и передатчики информации, которые позволяют организму реагировать соответствующим образом. В организме человека нервная система (которая состоит из центральной и периферической нервной системы), как утверждается, содержит около 10 20 отдельных нейронов. Каждый из нейронов состоит из нескольких частей, которые позволяют им правильно выполнять свои функции.

* Короче говоря, нервная клетка / нейрон является основной функциональной единицей нервной системы.

* В этой статье слова нервная клетка и нейрон будут использоваться как синонимы.

Анатомия нейронов состоит из:

  • Тела клетки
  • Дендритов
  • Аксона
  • Клеток миелиновой оболочки
  • Узлов Ранвье
  • Концевого пучка аксонов


Строение и функции нервных клеток


Структура

На уровне ультраструктуры нервная клетка, как и любой другой тип животной клетки, содержит различные типы органелл, которые поддерживают их жизнь и позволяют им оставаться функциональными.К ним относятся, среди прочего, такие клеточные органеллы, как ядро, ядрышко, E.R., аппарат Гольджи и митохондрии.

Различные типы органелл играют разные роли, которые способствуют правильному функционированию нейрона. Например, в то время как ДНК, содержащаяся в ядре, содержит генетический материал, который контролирует все характеристики клетки, цитоскелет (который состоит из трубчатой ​​структуры) помогает поддерживать форму нейрона, а также транспортировать такие вещества, как белки.

Анатомически нервная клетка состоит из нескольких частей, упомянутых выше. Хотя нервные клетки составляют нервные клетки разных типов, все они содержат следующие первичные структуры:

Тело клетки (Сома)

Сома — это тело нервной клетки, которое содержит ядро. По сравнению с другими участками клетки, тело клетки больше и под микроскопом может казаться сферическим.

Серия ветвистых структур, известных как дендриты, возникает из тела клетки.Помимо соединения дендритов и аксонов, что позволяет передавать нервные импульсы от одной клетки к другой, сома также является местом синтеза белка (белки синтезируются в теле Ниссля грубого ER в теле клетки нейрона) .

* Тело / сома клетки также известно как перикарион.

* Тело клетки — это метаболический центр клетки, состоящий из систем, производящих энергию, и где синтезируются макромолекулы, чтобы поддерживать клетку в живых, поддерживать ее структуру и позволять ей функционировать должным образом.

* Клеточные органеллы нервной клетки содержат различные типы органелл, которые, среди прочего, участвуют в таких функциях, как рост, выработка энергии и синтез белков.

Существуют разные типы клеточных тел в зависимости от нейрона.

К ним относятся:

· Биполярные — расположены посередине и имеют по одному аксону и дендриту на обоих концах

· Псевдоуниполярные — соединены с аксоном и дендритом трубчатым выступом — как таковые, он не связан напрямую с ними.Аксон также разделяется на две ветви на своем конце.

· Униполярный — тело клетки здесь расположено на одном конце и имеет единственный аксон. В отличие от других клеток, униполярные клетки лишены дендритов.

· Мультиполярный — это тип тела клетки, который обычно описывается во многих книгах. Из тела клетки возникают дендриты (разветвленные), а аксон проходит с одной стороны тела клетки

Дендриты

Дендриты представляют собой древовидные разветвленные структуры, которые возникают из тела нервной клетки.В зависимости от клетки дендриты могут значительно расширяться, напоминая сильно разветвленное дерево. Помимо основных ветвей дендритов, дендриты могут содержать дополнительные выступы, известные как дендритные шипы.

Эти небольшие мембранные выступы получают входной сигнал от аксона другой клетки и, таким образом, играют важную роль в передаче нервных импульсов за счет увеличения общей площади поверхности.

По мере расширения тела клетки дендриты и дендритные шипы также содержат цитоплазму и различные типы органелл.В частности, дендритные шипы содержат множество микротрубочек и некоторые нейрофиламенты, которые вносят вклад в наблюдаемые изменения их формы.

* Дендриты получают электрические импульсы от аксонов других нервных клеток, которые, в свою очередь, накапливаются в соме перед отправкой на бугорок аксона.

Аксонный холмик

Аксонный холмик — это специализированная область, из которой проходит аксон.По сути, это область, в которой аксон прикрепляется к телу клетки. В отличие от тела клетки и дендритов, Axon Hillock лишен многих клеточных органелл. Однако он содержит различные элементы цитоскелета, а также некоторые органеллы, которые транспортируются к аксону из тела клетки.

* Начальный сегмент — это область между аксоном и бугорком и передней частью миелиновой оболочки. Считается, что эта область является областью инициации потенциала действия.

* Axon Hillock имеет конусовидную форму.

Аксон

Аксон представляет собой одиночную удлиненную структуру, отходящую от Аксонского холма. По сравнению с дендритами аксон более прямой и имеет более гладкую поверхность. Кроме того, по сравнению с дендритами, которые имеют тенденцию к сильному разветвлению, каждый нейрон имеет единственный аксон, который расширяется и разветвляется на своем конце.

Хотя в нем отсутствуют многие органеллы, присутствующие в теле клетки, аксон содержит микротрубочки (по длине аксона) и специальные изолирующие вещества, известные как миелин, на своей поверхности, которые усиливают передачу нервных импульсов.

* Разветвленный конец аксона известен как аксональные коллатералы.

* Пространства / промежутки между шванновскими клетками известны как узлы Ранвье, и они служат для распространения электрических сигналов по аксону.

* Миелиновая оболочка состоит из клеток (шванновских клеток), оборачивающихся вокруг аксона. В центральной нервной системе это действие выполняют клетки олигодендроцитов.

Нервное окончание / терминал аксона

Это дистальная часть аксона, которая контактирует с другими клетками.Поскольку эта часть аксона в значительной степени участвует в высвобождении нейромедиатора, она содержит большое количество митохондрий, которые производят энергию, необходимую для облегчения процесса.


Типы нейронов в зависимости от расположения тела клетки


Функция

Хотя нервы функционально классифицируются на три основные группы (сенсорные, двигательные и промежуточные нейроны), все они участвуют в передаче информации, которая, в свою очередь, обеспечивает соответствующий ответ.

Они участвуют в приеме сигнала, интеграции входящего сигнала, а также в передаче сигнала.

Здесь разные части клеток (тело клетки, дендриты, аксоны и т. Д.) Играют разные роли, что, в свою очередь, позволяет клетке в целом эффективно выполнять свои функции:

Рецептивные функции нейрона — Нейроны контактируют с другими клетками в местах, известных как синапсы. Это место, в котором нервные окончания клеток контактируют, обеспечивая успешное общение.

В этом случае нейроны играют рецептивную функцию, получая информацию, исходящую от стимулов. Именно эта рецептивная функция нейронов обеспечивает эффективную передачу информации и, следовательно, соответствующую реакцию на стимулы.

* Постсинаптическая клетка участвует в рецептивной функции (это будет подробно обсуждено в следующем разделе).

Интегративная функция нейрона — Интегративная функция происходит в дендритах (рецептивных компонентах), а также в теле клетки нейрона.По большей части, он включает суммирование возбуждающих и тормозных реакций (это интеграция входящих сигналов), чтобы определить, следует ли передавать определенную информацию.

Инициирование импульса — Для большинства нейронов нервные импульсы инициируются, когда мембранный потенциал нейрона достаточно деполяризован и достигает определенного порога. Это позволяет некоторым нейронам инициировать импульсы и, следовательно, информацию к конкретным целям.

* Не все нейроны способны инициировать импульс.

Передача — Передача от одного нейрона к другому может быть электрическим или химическим.

* При передаче электроэнергии на нейрон воздействует другой через пассивные электрические средства.

* При химической передаче это потенциальное изменение в одном из нейронов, которое приводит к высвобождению химического нейромедиатора, который, в свою очередь, распространяет другой нейрон.

Краткое описание трех основных типов нейронов в организме:

Сенсорные нейроны — это тип нейронов, которые активируются внешними физическими или химическими стимулами. Следовательно, это включает сенсорную активацию любого из пяти чувств (осязание, обоняние, звук, зрение, слух).

* Стимулы могут быть физическими или химическими.

* Было показано, что большинство сенсорных нейронов являются псевдоуниполярными (описанными выше). Таким образом, их аксоны в конце расщепляются на две части.

Моторные нейроны — Моторные нейроны — это тип нейронов спинного мозга, который соединяет органы, мышцы и различные типы желез в организме. Таким образом, они служат для передачи импульсов от центральной нервной системы к органам, железам и мышцам. Это, в свою очередь, контролирует движение различных типов мышц, а также деятельность органов и желез в теле. Моторные нейроны состоят из мультиполярных нейронов.

* Есть два типа моторных нейронов.К ним относятся нижние двигательные нейроны (от спинного мозга к мышцам) и верхние двигательные нейроны, которые перемещаются между спинным мозгом и головным мозгом.


Промежуточные нейроны — это тип нейронов, которые соединяют двигательные нейроны с сенсорными нейронами, что позволяет передавать сигналы между ними. Подобно мотонейронам, эта система состоит из мультиполярных нейронов.


Передача нервных импульсов

Нейроны — одни из самых важных клеток в организме.Это потому, что они участвуют в клеточной коммуникации, что, в свою очередь, позволяет организму функционировать так, как он должен в окружающей среде.

Посылая сигналы через нервные клетки нервной системы, мозг позволяет человеку двигать рукой, ногами или другими частями тела посредством своего воздействия на мышцы. Однако этот процесс включает несколько процессов, которые будут обсуждаться в этом разделе.

Большую часть времени нейрон находится в состоянии покоя мембранного потенциала (отрицательный градиент концентрации).В этом состоянии концентрация положительно заряженных ионов вне клетки выше, чем внутри. Это характеризуется более высокой концентрацией ионов натрия вне клетки, чем внутри, и более высокой концентрацией ионов калия внутри клетки, чем снаружи.

В то время как ионы все еще поступают в ячейку и выходят из нее в этом состоянии, ячейка постоянно контролирует их концентрацию, чтобы поддерживать относительно постоянный отрицательный градиент концентрации. Это включает в себя активную закачку калия в клетку, одновременно откачивая натрий.

* Потенциал покоя (мембранный потенциал покоя) составляет около -70 мВ.

* Хотя ионы калия, как и натрий, заряжены положительно, они смешиваются с большими отрицательно заряженными белками в нейроне, что вызывает отрицательный заряд внутри клетки по сравнению с внешним.

* Во время потенциала покоя нейрон поляризован.

* На каждые два калия, которые закачиваются в ячейку натрий-калиевым насосом, откачиваются три иона натрия, что поддерживает состояние потенциала покоя.

В отличие от отрицательного мембранного потенциала покоя, потенциал действия представляет собой сдвиг из отрицательного состояния в положительное. Таким образом, это состояние, в котором сигналы передаются по телу через нейроны.

Во время потенциала действия, вызванного стимулом, в нейроне происходит ряд событий.

К ним относятся:

Деполяризация — Когда сигнал (нейротрансмиттеры) от других клеток достигает другого нейрона, это приводит к тому, что положительно заряженные ионы попадают в тело клетки по определенным каналам.Поступающие ионы вызывают падение мембранного потенциала, что приводит к деполяризации.

Напряжениезависимые натриевые каналы возле бугорка аксона также активируются (из-за деполяризации тела клетки), что позволяет положительно заряженным ионам (ионам натрия) течь в аксон (который заряжен отрицательно). Это действие приводит к деполяризации аксона по его длине по мере открытия большего количества каналов.

* По мере прохождения потенциала действия нейрон становится положительно заряженным.

Каналы с регулируемым напряжением включают затвор h и затвор m (натриевые каналы с регулируемым напряжением) и затвор n (калиевый канал).

Реполяризация — Когда затворы ионов натрия становятся неактивными, они начинают закрываться, что, в свою очередь, останавливает поток положительных ионов в ячейку. Калиевые каналы также начинают открываться, что приводит к перемещению большего количества ионов калия за пределы клетки, что приводит к тому, что клетка становится более отрицательной, когда она возвращается в состояние покоя.

Гиперполяризация — Пока потенциал действия проходит, калиевые каналы остаются открытыми немного дольше, что позволяет положительным ионам продолжать вытекать из клетки.Это, в свою очередь, приводит к тому, что клетка становится все более отрицательной (больше, чем обычно во время мембранного потенциала).

Это только временно, поскольку эти каналы закрываются, позволяя натрий-калиевому насосу начать работу и вернуться в нормальное состояние покоя.

* У нейрона есть только один сигнал, который он может отправить за раз, который передается только с одинаковой силой и скоростью.

* Однако частота отправляемого сигнала может варьироваться — Количество отправленных импульсов.

* Нервный импульс — это потенциал действия.

* Поскольку аксон участвует в текущей деятельности, он не может реагировать на какие-либо другие стимулы. Этот период известен как рефрактерный период.


Представление потенциала действия

По мере того, как нервный импульс движется вдоль аксона, как показано на изображении выше, можно увидеть изменение движения ионов внутрь и наружу клетки. Однако после прохождения импульса часть, находящаяся за импульсом на аксоне, начинает возвращаться к мембранному потенциалу покоя.

Хотя изображение выше дает общее представление о потенциале действия, на нем не показаны миелиновая оболочка и узлы Ранвье. В нормальной нервной клетке эти структуры присутствуют и усиливают распространение потенциала действия.

Участки, покрытые миелиновой оболочкой, препятствуют ионному обмену вдоль аксона. Однако в узлах Ранвье, которые представляют собой открытые промежутки, происходит ионный обмен, который обеспечивает более быстрое распространение.

Это связано с тем, что процесс переходит от одного узла к другому, а не передача происходит по всей длине аксона.

Передача, происходящая из-за наличия клеток миелиновой оболочки (с дискретными скачками), известна как скачкообразная проводимость.

Изображение с клетками миелиновой оболочки:


Нейротрансмиттеры

Также называемые химическими посредниками, нейротрансмиттеры — это молекулы нервной системы, которые передают сообщения от одного нейрона к другому или от нейрона к другим клеткам.

Как описано выше, нервные импульсы передаются по аксону нейрона в форме электрических сигналов.Однако, как только эти сигналы достигают синапса, они преобразуются в химические сигналы.

Здесь нейромедиатор высвобождается из терминала аксона в синапсе, проходит через синаптическую щель (промежуток между химическим синапсом двух нейронов), чтобы достичь другой клетки. Нейромедиатор выделяется в виде небольших мешочков везикул.

Как только они вступают в контакт с другой клеткой, нейромедиатор связывается с рецепторами другой клетки, что, в свою очередь, вызывает изменения в клетке.

При этом нейромедиатор может вызвать любое из следующих событий:

  • Повышение потенциала действия — действие возбуждающих передатчиков
  • Регулируют нейроны — нейромодуляторы


Типы нейротрансмиттеров

Существует несколько типов нейромедиаторов, которые включают:

  • Ацетилхолин
  • Глутамат
  • гамма-аминомасляная кислота
  • Глицин
  • Дофамин
  • Норадреналин
  • Норадреналин

  • Микроскопия нервных клеток

    В то время как микроскопия сверхвысокого разрешения требуется для визуализации морфологии нервных клеток, краситель Luxol Fst Blue (в модифицированной методике Клювера-Барреры) использовался для просмотра частей нейрона (миелина и аксона) под ней. световой микроскоп.

    Требования:

    • 10-процентный формалин
    • Срезы образца (10 ед.)
    • Luxol fast blue solution
    • Eosin Y solution
    • Cresil
    • Соединительный спирт фиолетовый
    • Карбонат лития
    • Дистиллированная вода
    • Покровное стекло для микроскопа

    Процедура:

    · Используя 95-процентный спирт, депарафинизируйте срезы 94 срез в растворе Luxol Fast Blue на ночь при 60 градусах Цельсия

    · Промойте образец спиртом

    · Промойте образец водой

    · Поместите образец в раствор карбоната лития примерно на 5 секунд

    · Разместите s обильно 70-процентным спиртом (повторите это через 10 секунд в свежем 70-процентном спирте)

    · Промойте образец дистиллированной водой

    · Повторите шаги с 5 по 7, пока не появится резкий контраст между синей частью белого вещества и наблюдается бесцветное серое вещество

    · Промойте образец в 70-процентном спирте

    · Поместите образец в раствор эозина примерно на 60 секунд

    · Промойте образец в дистиллированной воде

    · Поместите образец в Cresyl violet примерно на 60 секунд

    · Промойте образец в дистиллированной воде

    · Обезвоживайте образец 95-процентным спиртом

    · Второй раз обезвоживайте образец 100-процентным этанолом

    · Очистите ксилолом и накройте покровным стеклом

    · Vie w под микроскопом

    Наблюдение

    При просмотре под микроскопом миелинизированные волокна выглядят синими, в то время как другие части нервной клетки выглядят пурпурными.


    Вернуться на главную страницу Cell Biology

    Вернуться от нервных клеток в MicroscopeMaster Home

    сообщить об этом объявлении


    Список литературы

    Акаш Гаутам. (2017). Нервные клетки. Энциклопедия познания и поведения животных.

    Алан Г. Браун. (1991). Нервные клетки и нервные системы: введение в неврологию

    Джек К. Уэймайр. (1997). Глава 8: Организация типов клеток.Отделение нейробиологии и анатомии Медицинской школы Макговерна.

    Дженнифер Кенни. (2010). Нервные клетки.

    Sinauer Associates, Inc. (2001). Неврология. 2-е издание.

    Сильвия Хелена Кардосо. (2002). Части нервной клетки и их функции.

    Ссылки

    https://bio.libretexts.org/Bookshelves/Introductory_and_General_Biology/Book%3A_Introductory_Biology_(CK-12)/13%3A_Human_Biology/13._16% 3A_Nerve_Cells

    https://webpath.med.utah.edu/HISTHTML/MANUALS/LFB.PDF

    нейронов (нервных клеток) Структура, функции и типы

    1. Биологическая психология
    2. Нейронауки
    3. Нейроны

    Оливия Гай-Эванс, опубликовано 15 февраля 2021 года


    Нейроны мозга — это единицы обработки информации которые несут ответственность за отправку, получение и передачу электрохимических сигналов по всему телу.

    Нейроны, также известные как нервные клетки, по сути, представляют собой клетки, из которых состоит мозг и нервная система. Нейроны не касаются друг друга, но когда один нейрон приближается к другому нейрону, между ними образуется синапс.

    Behance Discovery — Алексей Кашперский

    Функция нейрона — передавать нервные импульсы по длине отдельного нейрона и через синапс в следующий нейрон.

    Центральная нервная система, состоящая из головного и спинного мозга, и периферическая нервная система, состоящая из сенсорных и двигательных нервных клеток, все содержат эти нейроны, обрабатывающие информацию.

    Согласно новому исследованию, человеческий мозг содержит около 86 миллиардов нейронов (Herculano-Houzel, 2009). Эти клетки полностью развиваются примерно во время рождения, но, в отличие от других клеток, не могут воспроизводиться или регенерироваться после смерти.


    Анатомия нейрона

    Нейрон содержит сому (тело клетки), от которого отходят аксон (нервное волокно, проводящее электрические импульсы от сомы) и дендриты (древовидные структуры, принимающие сигналы от других нейронов).Миелиновая оболочка представляет собой изолирующий слой, который образуется вокруг аксона и позволяет нервным импульсам быстрее передаваться вдоль аксон.

    Нейроны не соприкасаются друг с другом, и между аксоном одного нейрона и дендритом следующего существует промежуток, называемый синапсом.

    Уникальная структура нейронов позволяет им получать и передавать сообщения другим нейронам и по всему телу.

    Дендриты

    Дендриты — это часть нейрона в форме корня дерева, которая обычно короче и более многочисленна, чем аксоны.Их цель — получать информацию от других нейронов и передавать электрические сигналы к телу клетки.

    Дендриты покрыты синапсами, что позволяет им получать сигналы от других нейронов. Некоторые нейроны имеют короткие дендриты, а другие — более длинные.

    В центральной нервной системе нейроны длинные и имеют сложные ответвления, которые позволяют им получать сигналы от многих других нейронов.

    Например, клетки, называемые клетками Пуркинье, которые находятся в мозжечке, имеют высокоразвитые дендриты, принимающие сигналы от тысяч других клеток.

    Сома (клеточное тело)

    Сома или клеточное тело, по сути, является ядром нейрона. Функция сомы — поддерживать клетку и поддерживать эффективное функционирование нейрона (Luengo-Sanchez et al., 2015).

    Сома окружена мембраной, которая защищает ее, но также позволяет ей взаимодействовать с окружающей средой.

    Сома содержит ядро ​​клетки, которое производит генетическую информацию и направляет синтез белков. Эти белки жизненно важны для функционирования других частей нейрона.

    Аксон

    Аксон, также называемый нервным волокном, представляет собой хвостообразную структуру нейрона, которая присоединяется к телу клетки в месте соединения, которое называется бугорком аксона.

    Функция аксона заключается в передаче сигналов от тела клетки к терминальным кнопкам для передачи электрических сигналов другим нейронам.

    Большинство нейронов имеют только один аксон, размер которого может варьироваться от 0,1 миллиметра до более 3 футов (Miller & Zachary, 2017). Некоторые аксоны покрыты жировым веществом, называемым миелином, которое изолирует аксон и помогает быстрее передавать сигналы.

    Аксоны — это длинные нервные отростки, которые могут разветвляться для передачи сигналов во многие области, прежде чем заканчиваться в соединениях, называемых синапсами.

    Миелиновая оболочка

    Миелиновая оболочка — это слой жирового материала, покрывающий аксоны нейронов. Его цель — изолировать одну нервную клетку от другой и, таким образом, предотвратить влияние импульса одного нейрона на импульс другого. Вторая функция миелиновой оболочки — ускорение проведения нервных импульсов по аксону.

    Аксоны, которые обернуты клетками, известными как глиальные клетки (также известные как олигодендроциты и шванновские клетки), образуют миелиновую оболочку.

    Миелиновая оболочка, окружающая эти нейроны, предназначена для изоляции и защиты аксона. Благодаря этой защите скорость передачи данных другим нейронам намного выше, чем у немиелинизированных нейронов.

    Миелиновая оболочка состоит из разорванных промежутков, называемых узлами Ранвье. Электрические сигналы могут перемещаться между узлами Ранвье, что помогает ускорить передачу сигналов.

    Терминалы аксона

    Терминалы аксона (терминальные кнопки), расположенные на конце нейрона, отвечают за передачу сигналов другим нейронам.

    В конце кнопки терминала есть промежуток, известный как синапс. Кнопки терминала удерживают сосуды, содержащие нейротрансмиттеры.

    Нейротрансмиттеры выходят из оконечных кнопок в синапс и используются для передачи сигналов через синапс к другим нейронам. Во время этого процесса электрические сигналы преобразуются в химические.

    В этом случае ответственность за повторный захват лишних нейромедиаторов, которые не были переданы следующему нейрону, лежит на кнопках терминала.

    Типы нейронов

    Хотя существуют миллиарды нейронов и огромное количество вариаций, нейроны можно разделить на три основные группы в зависимости от их функции: сенсорные нейроны (длинные дендриты и короткие аксоны), двигательные нейроны (короткие дендриты и длинные аксоны) и ретрансляционные нейроны (короткие дендриты и короткие или длинные аксоны).

    Сенсорные нейроны

    Сенсорные нейроны (иногда называемые афферентными нейронами) представляют собой нервные клетки, которые переносят нервные импульсы от сенсорных рецепторов к центральной нервной системе и мозгу.Когда эти нервные импульсы достигают мозга, они преобразуются в «ощущения», такие как зрение, слух, вкус и осязание.

    Эта сенсорная информация может быть либо физической — через звук, тепло, прикосновение и свет, либо она может быть химической — через вкус или запах. Примером этого может быть прикосновение к очень горячей поверхности. Как только это произойдет, сенсорные нейроны будут посылать сигналы в центральную нервную систему об информации, которую они получили.

    Большинство сенсорных нейронов характеризуются как псевдоуниполярные.Это означает, что у них есть один аксон, который разделен на две ветви.

    Моторные нейроны

    Моторные нейроны (также называемые эфферентными нейронами) — это нервные клетки, ответственные за перенос сигналов от центральной нервной системы к мышцам, вызывая движение. Они выпускают нейротрансмиттеры для запуска реакции, приводящей к движению мышц.

    Моторные нейроны расположены в стволе головного или спинного мозга (части центральной нервной системы) и соединяются с мышцами, железами и органами по всему телу.

    Эти типы нейронов передают сигналы от спинного мозга и ствола мозга к скелетным и гладким мышцам, чтобы прямо или косвенно контролировать движения мышц.

    Например, после прикосновения руки к горячей поверхности сообщение было получено от сенсорных нейронов. Затем двигательные нейроны заставляют руку отодвигаться от горячей поверхности.

    Есть два типа мотонейронов:

    • Нижние мотонейроны — это нейроны, которые перемещаются от спинного мозга к мышцам тела.
    • Верхние двигательные нейроны — это нейроны, которые перемещаются между головным и спинным мозгом.

    Моторные нейроны характеризуются как мультиполярные. Это означает, что у них есть один аксон и несколько дендритов, выступающих из тела клетки.

    Релейные нейроны

    Релейные нейроны (также известные как интернейроны) позволяют сенсорным и моторным нейронам взаимодействовать друг с другом. Ретрансляционные нейроны соединяют различные нейроны головного и спинного мозга, и их легко распознать благодаря коротким аксонам.

    Как и мотонейроны, интернейроны мультиполярны. Это означает, что у них есть один аксон и несколько дендритов.

    Интернейроны не только служат связью между нейронами, но и могут взаимодействовать друг с другом, образуя цепи разной сложности.

    Связь между интернейронами помогает мозгу выполнять сложные функции, такие как обучение и принятие решений, а также играет жизненно важную роль в рефлексах и нейрогенезе, что означает регенерацию новых нейронов.

    Об авторе

    Оливия Гай-Эванс получила степень бакалавра педагогической психологии в Университете Эдж-Хилл в 2015 году. Затем она получила степень магистра психологии образования в Бристольском университете в 2019 году. Оливия работала в качестве помощника. работник для взрослых с нарушением обучаемости в Бристоле за последние четыре года.

    Как ссылаться на эту статью:
    Как ссылаться на эту статью:

    Guy-Evans, O.(2021, 15 февраля). Что такое нейрон? Назначение, составные части, конструкция и типы . Просто психология. https://www.simplypsychology.org/neuron.html

    Ссылки на стиль APA

    Herculano-Houzel, S. (2009). Человеческий мозг в цифрах: линейно увеличенный мозг приматов. Frontiers in Human Neuroscience, 3 , 31.

    Luengo-Sanchez, S., Bielza, C., Benavides-Piccione, R., Fernaud-Espinosa, I., DeFelipe, J., & Larrañaga, P. ( 2015). Однозначное определение морфологии нейрональной сомы с использованием моделей смеси Гаусса. Frontiers в нейроанатомии, 9 , 137.

    Миллер М. А. и Закари Дж. Ф. (2017). Механизмы и морфология клеточного повреждения, адаптации и смерти. Патологическая основа ветеринарного заболевания , 2.

    Дополнительная информация

    Snapse (Академия Кана) Что такое синапс Николлс, Дж. Г., Мартин, А. Р., Уоллес, Б. Г., и Фукс, П. А. (2001). От нейрона к мозгу (Том 271). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates. Переда, А. Э. (2014). Электрические синапсы и их функциональные взаимодействия с химическими синапсами.

Author: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.