Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

18.5: Neuron-structuur
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

This content is Free Access.

Education
Neuron Structure
 
Deze voice-over is door de computer gegenereerd
TRANSCRIPT

18.5: Neuron Structure

18.5: Neuron-structuur

Overview

Neurons are the main type of cell in the nervous system that generate and transmit electrochemical signals. They primarily communicate with each other using neurotransmitters at specific junctions called synapses. Neurons come in many shapes that often relate to their function, but most share three main structures: an axon and dendrites that extend out from a cell body.

Structure and Function of Neurons

The neuronal cell body—the soma— houses the nucleus and organelles vital to cellular function. Extending from the cell body are thin structures that are specialized for receiving and sending signals. Dendrites typically receive signals while the axon passes on the signals to other cells, such as other neurons or muscle cells. The point at which a neuron makes a connection to another cell is called a synapse.

Neurons receive inputs primarily at postsynaptic terminals, which are frequently located on spines—small bumps protruding from the dendrites. These specialized structures contain receptors for neurotransmitters and other chemical signals. Dendrites are often highly branched, allowing some neurons to receive tens of thousands of inputs. Neurons most commonly receive signals at their dendrites, but they can also have synapses in other areas, such as the cell body.

The signal received at the synapses travels down the dendrite to the soma, where the cell can process it and determine whether it should send the message forward or not. The action potential is the main electrical signal generated by neurons. It carries the information forward onto the next cell. It is first generated at the axon hillock—the junction between the soma and the axon.

Axons vary in length but can be quite long. For example, some extend from the spinal cord all the way to the foot. Longer axons are usually wrapped in a fatty myelin sheath that insulates the axon, helping to maintain the electrical signal. The myelin sheath is created by glia—another type of cell in the nervous system. In myelinated axons, the action potential is regenerated at each node of Ranvier—repeated gaps in the myelin—until it reaches the terminal at the end of the axon, or presynaptic terminal.

The presynaptic terminal has vesicles that contain pools of neurotransmitters. Action potentials trigger the vesicles to undergo exocytosis by fusing to the cell membrane and releasing neurotransmitter into the synaptic cleft—the gap between cells at a synapse. Different neurotransmitters can have varying effects on the postsynaptic cell. An excitatory synapse increases the chances of initiating an action potential on the postsynaptic cell, while an inhibitory synapse decreases the chances of an action potential.

Neuronal Morphology

The overall shape of neurons—their morphology—can vary dramatically and often relates to their function. Some neurons have few dendritic processes and a single axon, others have very convoluted dendritic arbors, while others have axons that can span the length of the organism. The diverse morphologies are often used to define the type of neuron. The number of inputs—synaptic connections—can influence how a cell responds to signals. Therefore, the morphology of the dendrites, and the number of synapses they contain, is an important feature that can determine the type of neuron. In the peripheral nervous system, the dendrites can also define the receptive field of a cell—the physical space on the body that they are sensitive to.

The Art of Visualizing Neuronal Structures

The Spanish anatomist Santiago Ramon y Cajal, working in the late 19th and early 20th century, pioneered the tracing of individual neurons and provided fundamental insights into their very nature. He produced stunning depictions of cells that still offer a considerable amount of detail. Using the staining technique developed and named after the Italian biologist Camillo Golgi, he was able to trace the structure of many different kinds of cells in the brain. He also sketched some of the basic connections of neuronal circuits—networks of neurons that are activated together to process specific information.

Overzicht

Neuronen zijn het belangrijkste type cel in het zenuwstelsel die elektrochemische signalen genereren en verzenden. Ze communiceren voornamelijk met elkaar via neurotransmitters op specifieke kruispunten, synapsen genaamd. Neuronen zijn er in vele vormen die vaak verband houden met hun functie, maar de meeste delen drie hoofdstructuren: een axon en dendrieten die zich uitstrekken vanuit een cellichaam.

Structuur en functie van neuronen

Het neuronale cellichaam - de soma - herbergt de kern en organellen die van vitaal belang zijn voor de cellulaire functie. Vanaf het cellichaam strekken zich dunne structuren uit die gespecialiseerd zijn in het ontvangen en verzenden van signalen. Dendrieten ontvangen typisch signalen terwijl het axon de signalen doorgeeft aan andere cellen, zoals andere neuronen of spiercellen. Het punt waarop een neuron verbinding maakt met een andere cel, wordt een synaps genoemd.

Neuronen ontvangen inputs voornamelijk op postsynaptische terminals, die zich vaak op stekels bevinden - kleine bultjes protruding van de dendrieten. Deze gespecialiseerde structuren bevatten receptoren voor neurotransmitters en andere chemische signalen. Dendrieten zijn vaak sterk vertakt, waardoor sommige neuronen tienduizenden inputs kunnen ontvangen. Neuronen ontvangen meestal signalen op hun dendrieten, maar ze kunnen ook synapsen hebben in andere gebieden, zoals het cellichaam.

Het signaal dat bij de synapsen wordt ontvangen, gaat door de dendriet naar de soma, waar de cel het kan verwerken en kan bepalen of het bericht moet worden doorgestuurd of niet. Het actiepotentiaal is het belangrijkste elektrische signaal dat wordt gegenereerd door neuronen. Het draagt de informatie over naar de volgende cel. Het wordt voor het eerst gegenereerd op de axonheuvel - de kruising tussen de soma en het axon.

Axonen variëren in lengte, maar kunnen behoorlijk lang zijn. Sommige strekken zich bijvoorbeeld uit van het ruggenmerg helemaal tot aan de voet. Langere axonen zijn meestal verpakt in een vette myeline-omhulling die het axon isoleert en helpt het elektrische signaal te behouden. TDe myelineschede wordt gemaakt door glia - een ander type cel in het zenuwstelsel. In gemyeliniseerde axonen wordt het actiepotentiaal geregenereerd op elk knooppunt van Ranvier - herhaalde hiaten in de myeline - totdat het het uiteinde van het axon of presynaptisch uiteinde bereikt.

De presynaptische terminal heeft blaasjes die pools van neurotransmitters bevatten. Actiepotentialen zetten de blaasjes aan om exocytose te ondergaan door te versmelten met het celmembraan en neurotransmitter vrij te geven in de synaptische spleet - de opening tussen cellen bij een synaps. Verschillende neurotransmitters kunnen verschillende effecten hebben op de postsynaptische cel. Een exciterende synaps verhoogt de kans op het initiëren van een actiepotentiaal op de postsynaptische cel, terwijl een remmende synaps de kans op een actiepotentiaal verkleint.

Neuronale morfologie

De algehele vorm van neuronen - hun morfologie - kan dramatisch variëren en heeft vaak betrekking op hun functie. Sommige neuronen hebben weinig pijnritische processen en een enkel axon, andere hebben zeer ingewikkelde dendritische priëlen, terwijl andere axonen hebben die de lengte van het organisme kunnen overspannen. De diverse morfologieën worden vaak gebruikt om het type neuron te definiëren. Het aantal ingangen - synaptische verbindingen - kan van invloed zijn op hoe een cel op signalen reageert. Daarom is de morfologie van de dendrieten en het aantal synapsen dat ze bevatten een belangrijk kenmerk dat het type neuron kan bepalen. In het perifere zenuwstelsel kunnen de dendrieten ook het receptieve veld van een cel bepalen - de fysieke ruimte op het lichaam waarvoor ze gevoelig zijn.

De kunst van het visualiseren van neuronale structuren

De Spaanse anatoom Santiago Ramon y Cajal, werkzaam aan het einde van de 19e en het begin van de 20e eeuw, was een pionier in het opsporen van individuele neuronen en verschafte fundamentele inzichten in hun aard. Hij maakte verbluffende afbeeldingen van cellen die nog steeds een aanzienlijke hoeveelheid detail bieden. Met behulp van de kleurtechnieke ontwikkeld en vernoemd naar de Italiaanse bioloog Camillo Golgi, hij was in staat om de structuur van veel verschillende soorten cellen in de hersenen te traceren. Hij schetste ook enkele van de basisverbindingen van neuronale circuits - netwerken van neuronen die samen worden geactiveerd om specifieke informatie te verwerken.


Aanbevolen Lectuur

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter