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18.5: Structure des neurones
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Neuron Structure
 
TRANSCRIPTION

18.5: Neuron Structure

18.5: Structure des neurones

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.

Aperçu

Les neurones sont le principal type de cellule du système nerveux qui génère et transmet des signaux électrochimiques. Ils communiquent principalement les uns avec les autres à l’aide de neurotransmetteurs à des jonctions spécifiques appelées synapses. Les neurones sont dans de nombreuses formes qui se rapportent souvent à leur fonction, mais la plupart partagent trois structures principales: un axone et des dendrites qui s’étendent à partir d’un corps cellulaire.

Structure et fonction des neurones

Le corps des cellules neuronales, le soma, abrite le noyau et les organites essentiels à la fonction cellulaire. S’étendant du corps cellulaire sont des structures minces qui sont spécialisées pour la réception et l’envoi de signaux. Les dendrites reçoivent généralement des signaux tandis que l’axone transmet les signaux à d’autres cellules, comme d’autres neurones ou cellules musculaires. Le point auquel un neurone fait une connexion à une autre cellule est appelé une synapse.

Les neurones reçoivent des entrées principalement dans les terminaux postsynaptiques, qui sont fréquemment situés sur les épines , de petites bosses dépassant des dendrites. Ces structures spécialisées contiennent des récepteurs pour les neurotransmetteurs et d’autres signaux chimiques. Les dendrites sont souvent très ramifiées, ce qui permet à certains neurones de recevoir des dizaines de milliers d’entrées. Les neurones reçoivent le plus souvent des signaux à leurs dendrites, mais ils peuvent également avoir des synapses dans d’autres domaines, tels que le corps cellulaire.

Le signal reçu aux synapses descend le dendrite jusqu’au soma, où la cellule peut le traiter et déterminer si elle doit envoyer le message en avant ou non. Le potentiel d’action est le principal signal électrique généré par les neurones. Il transmet l’information sur la cellule suivante. Il est d’abord généré à la colline axon- la jonction entre le soma et l’axone.

Les axones varient en longueur mais peuvent être assez longs. Par exemple, certains s’étendent de la moelle épinière jusqu’au pied. Les axones plus longs sont habituellement enveloppés dans une gaine de myéline grasse qui isole l’axone, aidant à maintenir le signal électrique. La gaine de myéline est créée par glia— un autre type de cellule dans le système nerveux. Dans les axones myélins, le potentiel d’action est régénéré à chaque nœud de Ranvier — des lacunes répétées dans la myéline — jusqu’à ce qu’il atteigne le terminal à l’extrémité de l’axone, ou terminal présynaptique.

Le terminal presynaptique a des vésicules qui contiennent des piscines de neurotransmetteurs. Les potentiels d’action déclenchent l’exocytose par l’exocytose en fusionnant à la membrane cellulaire et en libérant le neurotransmetteur dans la fissure synaptique — l’écart entre les cellules à une synapse. Différents neurotransmetteurs peuvent avoir des effets variables sur la cellule postsynaptique. Une synapse excitatrice augmente les chances d’initier un potentiel d’action sur la cellule postsynaptique, tandis qu’une synapse inhibitrice diminue les chances d’un potentiel d’action.

Morphologie neuronale

La forme globale des neurones , leur morphologie, peut varier considérablement et se rapporte souvent à leur fonction. Certains neurones ont peu de processus dendritiques et un seul axone, d’autres ont des arborescences dendritiques très alambiquées, tandis que d’autres ont des axones qui peuvent s’étendre sur la longueur de l’organisme. Les diverses morphologies sont souvent utilisées pour définir le type de neurone. Le nombre d’entrées — connexions synaptiques — peut influencer la façon dont une cellule réagit aux signaux. Par conséquent, la morphologie des dendrites, et le nombre de synapses qu’ils contiennent, est une caractéristique importante qui peut déterminer le type de neurone. Dans le système nerveux périphérique, les dendrites peuvent également définir le champ réceptif d’une cellule, l’espace physique sur le corps auquel ils sont sensibles.

L’art de visualiser les structures neuronales

L’anatomiste espagnol Santiago Ramon y Cajal, travaillant à la fin du 19ème et au début du 20ème siècle, a été le pionnier de la recherche des neurones individuels et a fourni des informations fondamentales sur leur nature même. Il a produit des représentations étonnantes de cellules qui offrent encore une quantité considérable de détails. En utilisant la technique de coloration développée et nommée d’après le biologiste italien Camillo Golgi, il a été en mesure de retracer la structure de nombreux types de cellules dans le cerveau. Il a également esquissé quelques-unes des connexions de base des circuits neuronaux, des réseaux de neurones qui sont activés ensemble pour traiter des informations spécifiques.


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