18.5: Структура нейрона
Обзор
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.
Структура и функция нейронов
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.
Нейрональная морфология
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.
Искусство визуализации нейронных структур
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.
