Het vermogen van cellen om te reageren op prikkels van de buitenwereld is het belangrijkste criterium van een levend organisme. De structurele elementen van het zenuwweefsel - de neuronen van zoogdieren en mensen - zijn in staat om prikkels (licht, geur, geluidsgolven) om te zetten in het proces van excitatie. Het eindresultaat is een adequate reactie van het lichaam op verschillende omgevingsinvloeden. In dit artikel zullen we de functie van de neuronen van de hersenen en de perifere delen van het zenuwstelsel bestuderen, en ook de classificatie van neuronen beschouwen in verband met de eigenaardigheden van hun functioneren in levende organismen.
Vorming van zenuwweefsel
Laten we, voordat we de functies van een neuron bestuderen, eens kijken naar hoe neurocytcellen worden gevormd. In het neurulastadium wordt de neurale buis in het embryo gelegd. Het wordt gevormd uit de ectodermaleblad met een verdikking - de neurale plaat. Het uitgezette uiteinde van de buis zal later vijf delen vormen in de vorm van hersenbubbels. Ze vormen delen van de hersenen. Het grootste deel van de neurale buis in het proces van embryonale ontwikkeling vormt het ruggenmerg, van waaruit 31 paar zenuwen vertrekken.
De neuronen van de hersenen combineren om kernen te vormen. 12 paar hersenzenuwen komen daaruit voort. In het menselijk lichaam is het zenuwstelsel gedifferentieerd in het centrale deel - de hersenen en het ruggenmerg, bestaande uit neurocytcellen, en het ondersteunende weefsel - neuroglia. Het perifere deel bestaat uit de somatische en vegetatieve delen. Hun zenuwuiteinden innerveren alle organen en weefsels van het lichaam.
Neuronen zijn structurele eenheden van het zenuwstelsel
Ze hebben verschillende maten, vormen en eigenschappen. De functies van een neuron zijn divers: deelname aan de vorming van reflexbogen, perceptie van irritatie vanuit de externe omgeving, overdracht van de resulterende excitatie naar andere cellen. Een neuron heeft meerdere vertakkingen. De lange is een axon, de korte vertakken en worden dendrieten genoemd.
Cytologische studies hebben in het lichaam van een zenuwcel een kern met een of twee nucleoli, een goed gevormd endoplasmatisch reticulum, veel mitochondriën en een krachtig apparaat voor eiwitsynthese onthuld. Het wordt weergegeven door ribosomen en RNA- en mRNA-moleculen. Deze stoffen vormen een specifieke structuur van neurocyten - de stof van Nissl. De eigenaardigheid van zenuwcellen - een groot aantal processen draagt ertoe bij dat de belangrijkste functie van het neuron de overdracht van zenuwen isimpulsen. Het wordt geleverd door zowel de dendrieten als het axon. De eerstgenoemden nemen signalen waar en geven ze door aan het lichaam van de neurocyt, en het axon, het enige zeer lange proces, leidt de excitatie naar andere zenuwcellen. Laten we doorgaan met het vinden van het antwoord op de vraag: welke functie vervullen neuronen, laten we ons wenden tot de structuur van een stof als neuroglia.
Zenuwweefselstructuren
Neurocyten zijn omgeven door een speciale stof die ondersteunende en beschermende eigenschappen heeft. Het heeft ook een kenmerkend vermogen om te delen. Deze verbinding wordt neuroglia genoemd.
Deze structuur staat in nauw verband met zenuwcellen. Aangezien de belangrijkste functies van een neuron het genereren en geleiden van zenuwimpulsen zijn, worden gliacellen beïnvloed door het excitatieproces en veranderen hun elektrische eigenschappen. Naast trofische en beschermende functies, zorgt glia voor metabolische reacties in neurocyten en draagt het bij aan de plasticiteit van het zenuwweefsel.
Mechanisme voor het geleiden van excitatie in neuronen
Elke zenuwcel vormt enkele duizenden contacten met andere neurocyten. Elektrische impulsen, die de basis vormen van excitatieprocessen, worden vanuit het lichaam van het neuron langs het axon overgedragen en komen in contact met andere structurele elementen van het zenuwweefsel of komen rechtstreeks in het werkende orgaan, bijvoorbeeld in de spier. Om vast te stellen welke functie neuronen vervullen, is het noodzakelijk om het mechanisme van excitatietransmissie te bestuderen. Het wordt uitgevoerd door axonen. In motorische zenuwen zijn ze bedekt met een myeline-omhulsel en worden ze pulp genoemd. In de vegetatievezenuwstelsel zijn niet-gemyeliniseerde processen. Via hen moet de excitatie de naburige neurocyt binnenkomen.
Wat is een synaps
De plaats waar twee cellen elkaar ontmoeten, wordt een synaps genoemd. De overdracht van excitatie daarin vindt plaats met behulp van chemische stoffen - mediatoren, of door ionen van het ene neuron naar het andere door te geven, dat wil zeggen door elektrische impulsen.
Door de vorming van synapsen creëren neuronen een maasstructuur van het stamgedeelte van de hersenen en het ruggenmerg. Het wordt de reticulaire formatie genoemd, begint vanaf het onderste deel van de medulla oblongata en vangt de kernen van de hersenstam of hersenneuronen. De maasstructuur handhaaft de actieve toestand van de hersenschors en stuurt de reflexhandelingen van het ruggenmerg.
Kunstmatige Intelligentie
Het idee van synaptische verbindingen tussen neuronen van het centrale zenuwstelsel en de studie van de functies van reticulaire informatie wordt momenteel door de wetenschap belichaamd in de vorm van een kunstmatig neuraal netwerk. Daarin zijn de uitgangen van de ene kunstmatige zenuwcel verbonden met de ingangen van een andere door speciale verbindingen die echte synapsen in hun functies dupliceren. De activeringsfunctie van een neuron van een kunstmatige neurocomputer is de optelling van alle ingangssignalen die de kunstmatige zenuwcel binnenkomen, omgezet in een niet-lineaire functie van de lineaire component. Het wordt ook wel de activeringsfunctie (overdracht) genoemd. Bij het creëren van kunstmatige intelligentie worden lineaire, semi-lineaire en stapsgewijze activeringsfuncties het meest gebruikt.neuron.
Afferente neurocyten
Ze worden ook gevoelig genoemd en hebben korte processen die de cellen van de huid en alle interne organen (receptoren) binnendringen. Door de irritatie van de externe omgeving waar te nemen, transformeren de receptoren ze in het proces van opwinding. Afhankelijk van het type stimulus worden zenuwuiteinden onderverdeeld in: thermoreceptoren, mechanoreceptoren, nociceptoren. De functies van een gevoelig neuron zijn dus de perceptie van stimuli, hun discriminatie, het genereren van opwinding en de overdracht ervan naar het centrale zenuwstelsel. Sensorische neuronen komen de dorsale hoorns van het ruggenmerg binnen. Hun lichamen bevinden zich in knopen (ganglia) die zich buiten het centrale zenuwstelsel bevinden. Dit is hoe de ganglia van de craniale en spinale zenuwen worden gevormd. Afferente neuronen hebben een groot aantal dendrieten; samen met het axon en het lichaam vormen ze een essentieel onderdeel van alle reflexbogen. Daarom bestaan de functies van een gevoelig neuron zowel uit de overdracht van het proces van excitatie naar de hersenen en het ruggenmerg als uit deelname aan de vorming van reflexen.
Kenmerken van het interneuron
Laten we doorgaan met het bestuderen van de eigenschappen van de structurele elementen van het zenuwweefsel, en kijken welke functie interneuronen vervullen. Dit type zenuwcellen ontvangt bio-elektrische impulsen van de sensorische neurocyt en geeft deze door:
a) andere interneuronen;
b) motorneurocyten.
De meeste interneuronen hebben axonen, waarvan de eindsecties terminals zijn, verbonden met neurocyten van één centrum.
Het intercalaire neuron, waarvan de functies de integratie van excitatie en de verspreiding ervan naar de delen van het centrale zenuwstelsel zijn, is een essentieel onderdeel van de meeste ongeconditioneerde reflex- en geconditioneerde reflexzenuwbogen. Exciterende interneuronen bevorderen de signaaloverdracht tussen functionele groepen neurocyten. Remmende intercalaire zenuwcellen ontvangen via feedback prikkeling vanuit hun eigen centrum. Dit draagt ertoe bij dat het intercalaire neuron, waarvan de functies de overdracht en het langdurig behoud van zenuwimpulsen zijn, zorgt voor de activering van sensorische spinale zenuwen.
Motorneuronfunctie
Motoneuron is de laatste structurele eenheid van de reflexboog. Het heeft een groot lichaam ingesloten in de voorhoorns van het ruggenmerg. Die zenuwcellen die skeletspieren innerveren, hebben de namen van deze motorelementen. Andere efferente neurocyten komen de afscheidende cellen van de klieren binnen en veroorzaken de afgifte van geschikte stoffen: geheimen, hormonen. Bij onvrijwillige, dat wil zeggen ongeconditioneerde reflexhandelingen (slikken, speekselvloed, ontlasting), vertrekken efferente neuronen van het ruggenmerg of van de hersenstam. Om complexe handelingen en bewegingen uit te voeren, gebruikt het lichaam twee soorten centrifugale neurocyten: centrale motor en perifere motor. Het lichaam van het centrale motorneuron bevindt zich in de hersenschors, nabij de Roland sulcus.
De lichamen van perifere motorneurocyten die de spieren van de ledematen, romp, nek,gelegen in de voorhoorns van het ruggenmerg, en hun lange processen - axonen - komen uit de voorwortels. Ze vormen motorvezels van 31 paar spinale zenuwen. Perifere motorneurocyten die de spieren van het gezicht, de keelholte, het strottenhoofd en de tong innerveren, bevinden zich in de kernen van de vagus, hypoglossale en glossofaryngeale hersenzenuwen. Daarom is de belangrijkste functie van het motorneuron de ongehinderde geleiding van excitatie naar de spieren, afscheidende cellen en andere werkende organen.
Metabolisme in neurocyten
De belangrijkste functies van een neuron - de vorming van een bio-elektrisch actiepotentiaal en de overdracht ervan naar andere zenuwcellen, spieren, afscheidende cellen - zijn te wijten aan de structurele kenmerken van de neurocyt, evenals aan specifieke metabolische reacties. Cytologische studies hebben aangetoond dat neuronen een groot aantal mitochondriën bevatten die ATP-moleculen synthetiseren, een ontwikkeld granulair reticulum met veel ribosomale deeltjes. Ze synthetiseren actief cellulaire eiwitten. Het membraan van de zenuwcel en zijn processen - het axon en dendrieten - vervult de functie van selectief transport van moleculen en ionen. Metabolische reacties in neurocyten gaan door met de deelname van verschillende enzymen en worden gekenmerkt door een hoge intensiteit.
Excitatietransmissie in synapsen
Rekening houdend met het mechanisme van het geleiden van excitatie in neuronen, maakten we kennis met synapsen - formaties die optreden op het contactpunt van twee neurocyten. Excitatie in de eerste zenuwcel veroorzaakt de vorming van moleculen van chemische stoffen - mediatoren - in de collateralen van zijn axon. Waaronderaminozuren, acetylcholine, noradrenaline. Het komt vrij uit de blaasjes van synoptische uiteinden in de synoptische spleet en kan zowel zijn eigen postsynaptische membraan aantasten als de omhulsels van naburige neuronen.
Neurotransmitter-moleculen werken irriterend voor een andere zenuwcel en veroorzaken veranderingen in de lading in het membraan - een actiepotentiaal. De opwinding verspreidt zich dus snel langs de zenuwvezels en bereikt de delen van het centrale zenuwstelsel of komt de spieren en klieren binnen, waardoor ze adequaat optreden.
Neuron plasticiteit
Wetenschappers hebben ontdekt dat tijdens het proces van embryogenese, namelijk in het stadium van neurulatie, een zeer groot aantal primaire neuronen zich ontwikkelen vanuit het ectoderm. Ongeveer 65% van hen sterft voor de geboorte van een persoon. Tijdens ontogenese worden sommige hersencellen nog steeds geëlimineerd. Dit is een natuurlijk geprogrammeerd proces. Neurocyten zijn, in tegenstelling tot epitheel- of bindcellen, niet in staat tot deling en regeneratie, omdat de genen die verantwoordelijk zijn voor deze processen zijn geïnactiveerd in menselijke chromosomen. Desalniettemin kunnen de hersenen en de mentale prestaties vele jaren worden gehandhaafd zonder significant te verminderen. Dit wordt verklaard door het feit dat de functies van het neuron, verloren in het proces van ontogenese, worden overgenomen door andere zenuwcellen. Ze moeten hun stofwisseling verhogen en nieuwe extra zenuwverbindingen creëren die de verloren functies compenseren. Dit fenomeen wordt neurocytplasticiteit genoemd.
Watweerspiegeld in neuronen
Aan het einde van de 20e eeuw stelde een groep Italiaanse neurofysiologen een interessant feit vast: een spiegelreflectie van bewustzijn is mogelijk in zenuwcellen. Dit betekent dat in de hersenschors een fantoom van het bewustzijn wordt gevormd van de mensen met wie we communiceren. De neuronen in het spiegelsysteem fungeren als resonatoren voor de mentale activiteit van de omringende mensen. Daarom kan een persoon de bedoelingen van de gesprekspartner voorspellen. De structuur van dergelijke neurocyten zorgt ook voor een speciaal psychologisch fenomeen dat empathie wordt genoemd. Het wordt gekenmerkt door het vermogen om de wereld van de emoties van een ander binnen te dringen en zich in te leven in hun gevoelens.
