Основно съдържание
Биологична библиотека
Курс: Биологична библиотека > Раздел 33
Урок 2: Неврон и нервна система- Анатомия на неврона
- Преглед на структурата и функциите на неврона
- Mембранен потенциал
- Мембранни и акционни потенциали
- Скокообразна проводимост на невроните
- Невронни синапси (химични)
- Синапс
- Невротрансмитери и рецептори
- Въпроси и отговори: Деполяризация на неврона, хиперполяризация, и акционни потенциали
- Преглед на функциите на мозъчната кора
© 2023 Khan AcademyУсловия за ползванеДекларация за поверителностПолитика за Бисквитки
Преглед на структурата и функциите на неврона
Въведение в неврони и глия. Как структурата на един неврон му позволява да получава и предава информация.
Как разбираш къде си в момента?
Способността ти да възприемаш заобикалящата те среда – да виждаш, чуваш и да помирисваш какво има около теб, се дължи на нервната система. Нервната система е отговорна и за способността ти да осъзнаваш къде си и да си спомняш дали си бил там преди. Всъщност дори способността да се чудиш как осъзнаваш къде си зависи от нервната система!
Ако възприятията ти сигнализират за опасност ("О, не! Къщата гори!"), способността ти да реагираш на тази информация също зависи от нервната система. Благодарение на нея обработваш информацията съзнателно, но освен това нервната система задейства и неволеви реакции като усилване на сърдечния ритъм и на кръвопотока към мускулите, които определено ще са ти от полза в опасна ситуация.
Всички тези процеси зависят от взаимносвързани клетки, които изграждат нервната система. Също като сърцето, белите дробове и стомаха, нервната система е изградена от специализирани клетки. Тези клетки са нервни клетки (или неврони) и глиални клетки (или глия). Невроните са основната функционална единица на нервната система. Те генерират електрични сигнали, наречени акционни потенциали. Чрез акционните потенциали невроните предават информация бързо и на далечни разстояния. Глиалните клетки също за жизненоважни за нервната система, но тяхната основна функция е да подпомагат невроните.
В тази статия ще разгледаме по-отблизо невроните, глията и нервната система. Ще разберем как структурата на невроните им помага да изпълняват функциите си и как се организират в мрежи, които обработват информация и генерират реакции в отговор на дразнение.
Човешката нервна система
При хората и при други гръбначни животни нервната система може да се раздели на централна и на периферна нервна система.
- Централната нервна система (ЦНС) се състои от главния и гръбначния мозък. В ЦНС протича анализ на информация.
- Периферната нервна система (ПНС) се състои от неврони и от частите на невроните, които са извън ЦНС. Тя включва сетивни и двигателни неврони. Сетивните неврони доставят сигнали до ЦНС, а двигателните неврони изнасят сигнали от ЦНС.
Телата на някои от невроните на ПНС се намират в ЦНС. Пример за това са двигателните неврони, които контролират напречнонабраздени скелетни мускули (като мускулите на ръцете или краката). Тези двигателни неврони имат дълги израстъци (аксони), които се простират от ЦНС чак до мускулите, които инервират. Клетъчните тела на други неврони на ПНС, например сетивните неврони, които доставят информация за допир, позиция и температура, се намират извън ЦНС, и образуват струпвания, наречени ганглии.
Аксоните на периферните неврони, които "пътуват" заедно по общ маршрут, образуват влакна, наречени нерви.
Видове неврони
В зависимост от ролята си, невроните в човешката нервна система се разделят на три вида: сетивни, двигателни и междинни неврони (междинните неврони се наричат и интерневрони).
Сетивни неврони
Сетивните неврони получават информация за това какво се случва във вътрешността на тялото или във външната среда и доставят тази информация до ЦНС, за да бъде обработена. Например, ако хванеш горещ въглен, сетивните неврони, които завършват в краищата на пръстите ти, ще предадат на централната нервна система, че въгленът е много горещ.
Двигателни неврони
Двигателните неврони получават информация от други неврони и предават команди на мускулите, органите и жлезите. Ако вдигнеш горещия въглен, двигателните неврони, инервиращи мускулите на пръстите ти, ще накарат ръката ти да го пусне.
Междинни неврони (интерневрони)
Междинните неврони (интерневрони) могат да бъдат открити единствено в ЦНС. Те свързват други неврони помежду им. Интерневроните получават информация от сетивни неврони или от други междинни неврони и я предават на двигателни или на междинни неврони.
Например, ако хванеш горещ въглен, сигналите от сетивните неврони в пръстите ти ще стигнат до междинни неврони в гръбначния мозък. Някои от тези междинни неврони ще изпратят сигнали до моторните неврони, които контролират мускулите на пръстите ти (за да пуснеш въглена). А други междинни неврони ще изпратят сигнали нагоре по гръбначния стълб до неврони в главния мозък, където информацията ще се преработи и ще се породи усещане за болка.
Междинните неврони са най-многобройният вид неврони. Те са важни за обработване на информация в прости рефлексни дъги (като тези, отговарящи на горещи предмети) и в по-сложни мрежи в мозъка. Комбинации от междинни неврони в мозъка ти ти помагат да направиш извода, че обекти, които изглеждат като горещи въглени, не са добри за пипане и да запазиш тази информация за подобни ситуации в бъдеще.
Основни функции на неврона
Ако помислим за ролите на тези три вида неврони, можем да направим обобщението, че всички неврони имат три основни функции. Тези функции са:
- Получаване на сигнали (или информация).
- Интегриране на постъпващите сигнали - решението дали информацията да се предаде по-нататък.
- Предаване на сигнали до ефекторни клетки - други неврони или мускулни, или жлезни клетки.
Тези основни функции на невроните са отразени в тяхната анатомия.
Анатомия на неврона
Невроните, също като другите клетки, имат клетъчно тяло, наречено сома. Ядрото на неврона се намира в неговото клетъчно тяло. Невроните трябва да синтезират много белтъци и повечето белтъци на неврона се синтезират в клетъчното тяло.
Има различни израстъци, които излизат от тялото на неврона. Това са късите и разклонени израстъци, наречени дендрити, както и друг отделен израстък, който обикновено е по-дълъг от дендритите и се нарича аксон.
Дендрити
Първите две функции на неврона, получаване и обработване на входяща информация, най-често се изпълняват от дендритите и от клетъчното тяло. Входящите сигнали могат да са възбудни, което означава, че могат породят електричен импулс в неврона, или задръжни (инхибиторни), което означава, че могат да попречат на генерирането на електричен импулс в неврона.
Повечето неврони получават много входящи сигнали през разклоненията на дендритите си. Един неврон може да има много дендрити, които получават хиляди входящи сигнали. Дали невронът ще генерира импулс, зависи от сумирането на всички възбудни и задръжни сигнали, които получава. Ако в неврона се породи нервен импулс или акционен потенциал, той се предава по протежението на аксона.
Аксони
Аксоните се различават от дендритите по няколко признака.
- Дендритите често изтъняват в краищата си и са покрити с шипове, докато аксонът най-често има еднакъв диаметър по цялото си протежение и не е покрит с шипове.
- Аксонът излиза от клетъчното тяло при специализирана област, наречена аксонен хълм.
- Много аксони са покрити със специален изолиращ материал, наречен миелин, който им помага да провеждат бързо нервните импулси. Дендритите нямат миелинова обвивка.
В края си аксоните се разклоняват и образуват издутини, наречени аксонални окончания (или нервни окончания). Аксоналните окончания осъществяват връзката с ефекторните клетки.
Синапси
Връзката на един неврон с друг се осъществява между дендритите и клетъчното тяло на получаващия неврон. Тези връзки се наричат синапси и са местата, където информацията се предава от един неврон (пресинаптичния неврон) към ефекторния неврон (постсинаптичния неврон). Синаптичните връзки между неврони и напречнонабраздени скелетни мускулни клетки се наричат невромускулни синапси, а връзките между неврони и гладки мускулни клетки или жлезни клетки са известни като невроефекторни синапси.
В повечето синапси информацията се предава чрез химични посредници – невротрансмитери. Когато акционният потенциал се проведе по протежението на аксона и достигне аксоналното окончание, той задейства освобождаването на невротрансмитер от пресинаптичната клетка. Молекулите на невротрансмитера прекосяват синаптичната цепка и се свързват с мембранни рецептори на постсинаптичната клетка, предавайки възбуден или задръжен сигнал.
Следователно третата основна функция на невроните – предаване на информация до ефекторни клетки, се изпълнява от аксона и аксоналните окончания. Един неврон може както да получава информация от много пресинаптични неврони, така и да се свързва с множество постсинаптични неврони чрез различни аксонални окончания.
Разновидности на невроните
Повечето неврони имат сходна обща структура, но устройството на всеки отделен неврон е приспособено към специфичната му функция. Невроните са много различни по своите размери и форма, тъй като нервната система е сложна и изпълнява много разнообразни функции.
Например специализираните неврони, наречени клетки на Пуркиние, се намират в част от мозъка, която се казва малък мозък (cerebellum). Клетките на Пуркиние имат сложни, дървовидно разклонени дендрити, което им позволява да получават и да интегрират огромно количество входяща информация, както е показано на фигурата по-горе. В малкия мозък има и други видове неврони с отличителна форма.
Освен това невроните могат да имат различна дължина. Много от невроните са малки, но аксоните на двигателните неврони, някои от които се простират от гръбначния мозък чак до пръстите на краката, могат да са дълги цял метър. А може би при баскетболисти като Майкъл Джордан, Леброн Джеймс и Яо Минг, са още по-дълги!
Друг пример за разнообразието във формата на невроните можем да видим в сетивните неврони. При много сетивни неврони морфологичната разлика между аксон и дендрити се размива. Един израстък, покрит с миелин, излиза от клетъчното тяло и се разделя на две. Едното разклонение се отправя към гръбначния стълб, за да предаде информация, а второто разклонение завършва със сетивни рецептори в периферията, за да получава информация от външната среда.
Невроните образуват мрежи
Един единствен неврон не може да направи нищо изключително специално, ако е сам. Функцията на нервната система зависи от съвместната работа на групи от неврони. Отделни неврони се свързват с други неврони, за да стимулират или инхибират тяхната активност, образувайки мрежи, които могат да обработват входяща информация и да генерират реакции в отговор на постъпилата информация. Невронните мрежи могат да са много прости и да се състоят само от няколко неврона, но могат да бъдат и много сложни.
Коленен рефлекс
Най-простите невронни мрежи са тези, които задействат ответна реакция при разтягане на мускул. Пример за това е коленният рефлекс, който се проявява, когато някой удари сухожилието под коляното ти (лигаментум пателе) с чукче. Ударът на чукчето по сухожилието разтяга четириглавия мускул на бедрото и стимулира сетивните неврони, които го инервират.
Аксоните на тези сетивни неврони стигат до гръбначния стълб и там се свързват с двигателните неврони, които инервират четириглавия мускул на бедрото. Сетивните неврони изпращат възбудни сигнали до двигателните неврони и ги активират. Двигателните неврони от своя страна стимулират четириглавия мускул на бедрото и го карат да се съкрати, което разгъва подбедрицата. При коленния рефлекс сетивните неврони от даден мускул се свързват директно с двигателните неврони, които инервират същия мускул и го карат да се съкрати след като е бил разтегнат.
Сетивните неврони от четириглавия бедрен мускул са част и от мрежа, която отпуска задните бедрени мускули, които са антагонисти на четириглавия бедрен мускул. Няма да има смисъл сетивните неврони на четириглавия бедрен мускул да активират двигателните неврони на задните бедрени мускули, защото това ще накара задните бедрени мускули да се съкратят, което ще направи съкращението на четириглавия бедрен мускул по-трудно. Всъщност сетивните неврони на четириглавия бедрен мускул се свързват непряко - чрез инхибиторни интерневрони, с двигателни неврони на задните бедрени мускули. Активирането на интерневроните води до инхибиране на двигателните неврони, инервиращи задните бедрени мускули, което отпуска задните бедрени мускули.
Сетивните неврони на четириглавия бедрен мускул не участват само в тази рефлексна дъга. Те изпращат сигнали и до мозъка, за да ти съобщят, че някой е ударил сухожилието ти с чукче и може би, за да предизвикат реакцията - "Защо го направи?". Въпреки че мрежите в гръбначния мозък осъществяват прости поведенчески реакции като коленния рефлекс, способността ни съзнателно да възприемаме дразнения, както и всички висши функции на нервната система, се изпълняват от сложни невронни мрежи в главния мозък.
Глиални клетки
В началото на статията казахме, че нервната система е изградена от два вида клетка - неврони и глия. Невроните са основната функционална единица на нервната система, а глиалите клетки имат поддържаща роля. Също както поддържащите актьори са жизненоважни за успеха на един филм, така и глиалните клетки са жизненоважни за работата на нервната система. Освен това в мозъка има много повече глиални клетки, отколкото неврони.
В нервната система на зрелите гръбначни има четири основни вида глиални клетки. Три от тях - астроцити, олигодендроцити и микроглия, се срещат само в централната нервна система (ЦНС), Четвъртият вид - Швановите клетки, се срещат само в периферната нервна система (ПНС).
Видове глиални клетки и техните функции
Астроцитите са най-многобройните глиални клетки. Всъщност те са най-многобройните клетки в мозъка като цяло! Има различни видове астроцити с различни функции. Те помагат за регулирането на кръвния поток в мозъка, поддържат състава на течността, която заобикаля невроните, регулират и комуникацията между невроните в синапсите. По време на развитието астроцитите помагат на невроните да достигнат крайната си дестинация и допринасят за формиране на кръвно-мозъчната бариера, която изолира мозъка от потенциално опасни вещества в кръвта.
Клетките на микроглията (микроглиоцитите) са свързани с макрофагите от имунната система и имат ролята на чистачи, които отстраняват мъртви клетки или други клетъчни остатъци.
Олигодендроцитите от ЦНС и Швановите клетки от ПНС имат сходни функции. И двата вида клетки произвеждат миелин - изолиращият материал, който покрива аксоните на много неврони. Миелинът увеличава скоростта, с която акционните потенциали се предават по протежението на аксона, и има много важна роля за правилното функциониране на нервната система.
Други видове глия (в допълнение към основните четири вида) са сателитните клетки и епендимоцитите.
Сателитните клетки покриват клетъчните тела на невроните, разположени в ганглиите на периферната нервна система. Смята се, че сателитните клетки поддържат функцията на невроните и може би образуват защитна бариера, но все още функциите им не са добре проучени.
Епендимоцитите покриват кухините на мозъчните стомахчета и на централния канал на гръбначния стълб. На повърхността си тези клетки имат цилии или микровили, които помагат за движението на ликвора - течността в мозъчните стомахчета и в канала на гръбначния мозък.
Искаш ли да се присъединиш към разговора?
Все още няма публикации.