Name: how neurons send signals
Uploaded: 2025-10-23T11:49:29.000Z
Duration: 1 min 31 s
Channel: JoVE

Нейроны клетки нервной системы, которые передают электрические сигналы. Они разнообразны по форме и размерам, но, как правило, имеют некоторые общие черты. Все нейроны имеют тело клетки, также называемое сомой, которое содержит ядро.Большинство нейронов также имеют дендриты и аксон, который выходит из корпуса клетки. Дендриты часто сильно разветвляются;они получают сигналы других нейронов на перекрёстках, называемых синапсами. С другой стороны, они передают сигналы на нейроны и другие клетки.Аксонный бугорок, на котором тело клетки встречается с аксоном, создаёт потенциал действия, Основную форму электрической сигнализации нервной системы. Аксоны часто завёрнуты в жировую миелиновую оболочку, сделанную в поддержку глиальных клеток, которая изолирует их, помогает поддерживать электрический сигнал по мере его передачи. Узлы Ранвье, разрывы миелиновой оболочки, области, в которых потенциал действия может быть повторно регенерирован вниз по оси.В конце аксона находится терминал, который содержит синаптические пузырьки, и наполнен молекулами нейротрансмиттера. Когда потенциал действия достигает терминала, нейротрансмиттер освобождён в синаптическую расщелину, область пространства между клетками на синапсе. В зависимости от типа канала, нейротрансмиттер может помочь в передаче сигнала на следующую клетку.

Василе, Флора, Елена Досси и Натали Руах. "Астроциты человека: структура и функции здорового мозга." Структура и функция мозга 222, No5 (2017): 2017–29. [<a href="https://doi.org/10.1007/s00429-017-1383-5" target="__blank">Источник</a>]

Структура нейрона

<h4>Обзор</h4>

Нейроны являются основным типом клеток в нервной системе, которые генерируют и передают электрохимические сигналы. Они в основном общаются друг с другом с помощью нейротрансмиттеров на конкретных узлах, называемых синапсами. Нейроны бывают разных форм, которые часто связаны с их функцией, но большинство из них имеют три основные структуры: аксон и дендриты, которые простираются из клеточного тела.

<h4>Структура и функция нейронов</h4>

Нейронно-клеточное тело – сома – содержит ядро и органеллы, жизненно важные для клеточной функции. От клеточного тела выходят тонкие структуры, которые специализируются на приеме и отправке сигналов. Дендриты обычно получают сигналы, в то время как аксон передает сигналы другим клеткам, таким как другие нейроны или мышечные клетки. Точка, в которой нейрон делает связь с другой клеткой называется синапс.

Нейроны получают входные данные в основном на постсинаптических терминалах, которые часто расположены на шипах – небольших шишки, выступающие из дендритов. Эти специализированные структуры содержат рецепторы для нейротрансмиттеров и других химических сигналов. Дендриты часто высоко разветвлены, что позволяет некоторым нейронам получать десятки тысяч входных данных. Нейроны чаще всего получают сигналы на их дендритов, но они также могут иметь синапсы в других областях, таких как клеточное тело.

Сигнал, полученный на синапсах, перемещается вниз по дендриту в сому, где ячейка может обработать его и определить, следует ли отправлять сообщение вперед или нет. Потенциал действия является основным электрическим сигналом, генерируемым нейронами. Он переносит информацию вперед на следующую ячейку. Сначала он генерируется на аксоновом холме – стыке сомы и аксона.

Аксоны различаются по длине, но могут быть довольно длинными. Например, некоторые простираются от спинного мозга до ног. Более длинные аксоны обычно завернуты в жирную миелиновую оболочку, которая изолирует аксон, помогая поддерживать электрический сигнал. Оболочка миелина создается глией – другим типом клеток в нервной системе. В миелинированных аксонах потенциал действия регенерируется в каждом узеле Ранвье – повторяющиеся пробелы в миелине – до тех пор, пока он не достигнет терминала в конце аксона, или пресинаптического терминала.

Пресинаптический терминал имеет пузырьки, которые содержат пулы нейротрансмиттеров. Потенциалы действия вызывают пузырьки пройти экзоцитоз путем сплава к клеточной мембране и выпуская нейромедиатор в синаптической расщелины-разрыв между клетками в синапсе. Различные нейротрансмиттеры могут иметь различное влияние на постсинаптические клетки. Возбудительный синапс увеличивает шансы на инициирование действия потенциал на постсинаптической клетке, в то время как ингибирующая синапс снижает шансы на потенциал действия.

<h4>Нейрональная морфология</h4>

Общая форма нейронов - их морфология - может сильно различаться и часто связана с их функцией. Некоторые нейроны имеют несколько дендритных процессов и одного аксона, другие имеют очень запутанные дендритные беседки, в то время как другие имеют аксоны, которые могут охватывать длину организма. Разнообразные морфологии часто используются для определения типа нейронов. Количество входных данных - синаптических соединений - может влиять на то, как клетка реагирует на сигналы. Таким образом, морфология дендритов, и количество синапсов они содержат, является важной особенностью, которая может определить тип нейрона. В периферической нервной системе дендриты могут также определить восприимчивое поле клетки – физическое пространство на теле, к которое они чувствительны.

<h4>Искусство визуализации нейронных структур</h4>

Испанский анатом Сантьяго Рамон и Cajal, работающих в конце 19-го и начале 20-го века, впервые отслеживания отдельных нейронов и при условии фундаментального понимания их самой природы. Он создал потрясающие изображения клеток, которые по-прежнему предлагают значительное количество деталей. Используя метод окрашивания, разработанный и названный в честь итальянского биолога Камилло Голги, он смог проследить структуру различных видов клеток в головном мозге. Он также набросал некоторые из основных связей нейронных цепей-сетей нейронов, которые активируются вместе для обработки конкретной информации.

Обзор

Нейроны являются основным типом клеток нервной системы, которые генерируют и передают электрохимические сигналы. Они в первую очередь общаются друг с другом...

Education

JoVE Core

Biology

Биология

Human Biology

Биология человека

Nervous System

Нервная система

KEY TERMS AND CONCEPTS

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ

Neuron Structure

how neurons send signals

Neurons send signals through a clear set of structures that let them receive, process, and pass on information. They are the main cells of the nervous system and use electrochemical signals to communicate. Neurons also talk to other cells through neurotransmitters at junctions called synapses.

Most neurons share three main parts: a cell body, also called the soma, dendrites, and an axon. The soma holds the nucleus and other organelles needed for cell function. Dendrites usually receive signals, while the axon carries signals onward to other neurons or to muscle cells.

Neurons receive input mainly at postsynaptic terminals, which are often found on small bumps called spines on dendrites. These spines contain receptors for neurotransmitters and other chemical signals. Because dendrites can branch a great deal, some neurons can collect tens of thousands of inputs. Neurons can also have synapses on other parts of the cell, such as the cell body.

Signals that arrive at synapses move down the dendrite to the soma. The cell then processes the message and decides whether to pass it on. If it does, the main electrical signal, called an action potential, starts at the axon hillock, the junction between the soma and the axon.

Axons can vary in length and may be very long. Some extend from the spinal cord all the way to the foot. Longer axons are often wrapped in a fatty myelin sheath, which insulates the axon and helps keep the electrical signal going. Glia, another type of nervous system cell, make the myelin sheath.

In myelinated axons, the action potential is regenerated at each node of Ranvier, which is one of the repeated gaps in the myelin. The signal continues this way until it reaches the presynaptic terminal at the end of the axon. That terminal contains vesicles filled with neurotransmitters.

When an action potential arrives, the vesicles fuse with the cell membrane and release neurotransmitters into the synaptic cleft, the gap between cells at a synapse. Different neurotransmitters can affect the postsynaptic cell in different ways. An excitatory synapse makes an action potential more likely, while an inhibitory synapse makes it less likely.

Neuron shape, or morphology, can vary a lot and often matches function. Some neurons have few dendritic processes and one axon, while others have highly branched dendritic trees or axons that span the length of the organism. Scientists often use these shapes to help define neuron types.

The number of synaptic connections also affects how a cell responds to signals. For neurons in the peripheral nervous system, dendrites can help define the receptive field, which is the physical area of the body that the cell senses. The form of the dendrites and the number of synapses they contain are important clues about neuron function.

The study of neuron shape was advanced by Santiago Ramon y Cajal in the late 19th and early 20th century. He traced individual neurons and made detailed drawings that still show a great deal of information. Using the staining method developed by Camillo Golgi, he was able to map many cell types in the brain and sketch basic neuronal circuits, which are networks of neurons that work together to process specific information.

How Neurons Send Signals

what is a nervous system?

Nervous System Parts and Control

The nervous system is a network of specialized cells that keeps the body working and helps it respond to the world around it. It controls essential functions such as heart rate and breathing. It also supports movement that helps an organism escape danger. In vertebrates, the nervous system has two major parts: the central nervous system, or CNS, and the peripheral nervous system, or PNS. The CNS includes the brain, spinal cord, and retina, which is the sensory tissue of the visual system. The...

the parasympathetic nervous system

Rest and Digest: Parasympathetic Control

The parasympathetic nervous system helps the body stay calm and return to a rested state. It is one of the two major divisions of the autonomic nervous system, which controls many unconscious functions such as heart rate and digestion. Its neurons are found in the brain and the peripheral nervous system, and they send axons to muscles, organs, and glands. This system is often called the “rest and digest” system because it supports body processes that restore homeostasis. It is most active...

the sympathetic nervous system

Sympathetic Stress Response and Body Changes

The sympathetic nervous system helps the body respond to stress and danger. It is one of the two main divisions of the autonomic nervous system. When it turns on, it prepares the body for action and puts lower-priority functions, such as digestion, on hold. This response is often called the fight-or-flight system. A surprise exam can trigger it, and students may notice a tight stomach, a dry mouth, and a fast heartbeat. In a real threat, the system shifts blood away from the digestive system...

the blood-brain barrier

How the Blood-Brain Barrier Works

The blood-brain barrier is a specialized system of blood vessels that helps control what enters the brain. It delivers nutrients from the blood while tightly regulating ions, molecules, pathogens, and other substances. This semipermeable barrier protects the brain and also makes it harder to deliver some therapies. The blood-brain barrier includes several cellular parts, especially endothelial cells and astrocytes. These cells share a common basement membrane and regulate movement between the...

neuron structure

Neurons send signals through a clear set of structures that let them receive, process, and pass on information. They are the main cells of the nervous system and use electrochemical signals to communicate. Neurons also talk to other cells through neurotransmitters at junctions called synapses. Most neurons share three main parts: a cell body, also called the soma, dendrites, and an axon. The soma holds the nucleus and other organelles needed for cell function. Dendrites usually receive...

glial cells

Glial Cells and Nervous System Support

Glial cells support the nervous system and work alongside neurons. They are one of the two main cell types in the nervous system. Unlike neurons, glia do not send electrical signals, but they help with nearly every other part of nervous system function. In humans, glial cells are about as numerous as neurons in the brain. In the central nervous system, glia include astrocytes, oligodendrocytes, microglia, and ependymal cells. Astrocytes are the most common glial cells. They form organized,...

action potentials

How Nerve Signals Travel in Axons

Neurons send signals through action potentials, the rapid electrical changes that move along the axon. These signals lead to neurotransmitter release at axon terminals, which passes information through the nervous system. An action potential is an all-or-none change in membrane potential, the voltage across a cell membrane. A neuron usually has a resting membrane potential of about -70 millivolts. When it receives signals from neurotransmitters or sensory input, the membrane can become more...

the resting membrane potential

How Neurons Keep a Negative Resting Charge

Neurons keep a negative resting charge across their membrane. This electrical difference, called the membrane potential, comes from how ions move and how the membrane lets them pass. In a resting neuron, the inside is typically around -70 millivolts and is more negative than the outside, so the cell is polarized. Two main factors create this resting state. First, the membrane is selectively permeable, which means most ions and molecules cannot cross the lipid bilayer without help from ion...

long-term potentiation

Synaptic Strengthening in Learning and Memory

Long-term potentiation, or LTP, is a form of synaptic strengthening in the brain. It changes the strength of chemical synapses over time between pre- and postsynaptic neurons. LTP works against long-term depression, or LTD, which weakens synapses. Together, LTP and LTD are major mechanisms behind learning and memory. LTP can happen when a presynaptic neuron fires again and again and keeps stimulating a postsynaptic neuron. This is called Hebbian LTP, based on Donald Hebb’s idea that neurons...

long-term depression

Synaptic Pruning in Long-term Depression

Long-term depression, or LTD, is a form of synaptic plasticity that weakens chemical synapses over time. It acts between presynaptic and postsynaptic neurons. LTD works in opposition to long-term potentiation, or LTP, which strengthens synapses. Together, LTD and LTP are two of the main mechanisms behind learning and memory. LTD helps the brain avoid staying locked in a fully strengthened state. If synapses were always maximally strengthened, the brain would become less efficient and it would...

the synapse

How Neurons Signal at Synapses

Neurons communicate through synapses, the points where two neurons meet to pass on signals. At a synapse, the sending neuron is the presynaptic cell, and the receiving neuron is the postsynaptic cell. Most neurons can serve in both roles because they send and receive information. Electrical synapses move signals directly between cells. The presynaptic and postsynaptic cells are linked by gap junctions, which are proteins that physically connect them. This type of synapse can pass electrical...

key terms and concepts

Learn how neurons receive, process, and transmit signals through dendrites, axons, myelin, synapses, and neurotransmitters in this high school science page.

How Neurons Send Signals | JoVE K12

JoVE Core series brings biology to life through over 300 concise and easy-to-understand animated video lessons that explain key concepts in biology, plus more than 150 scientist-in-action videos that show actual research experiments conducted in today’s laboratories.

biology

myJoVE Corporation

How Neurons Send Signals

Description

Transcript