Νευρικά κύτταρα: Δομή, δραστηριότητα και λειτουργία

Τα νευρικά κύτταρα είναι ένας από τους πιο σημαντικούς τύπους ανθρώπινων κυττάρων. Είναι υπεύθυνοι για τη λήψη και την επικοινωνία πληροφοριών από όλες τις περιοχές του σώματος. Μέσω ηλεκτρικών και χημικών σημάτων, οι νευρώνες έχουν συντονιστεί για να παράγουν τις απαραίτητες για τη ζωή λειτουργίες.

Από εκεί, καθορίζει τις αντιδράσεις του σώματος και αλλάζει την κατάσταση των εσωτερικών οργάνων (π.χ. αλλαγές στον καρδιακό ρυθμό). Ταυτόχρονα, το νευρικό σύστημα επιτρέπει επίσης στους ανθρώπους να σκέφτονται και να θυμούνται τι συμβαίνει. Για να γίνει αυτό, το νευρικό σύστημα χρειάζεται ένα εξελιγμένο δίκτυο. Είναι μια πολύπλοκη σύνδεση μεταξύ των νευρικών κυττάρων.

περιεχόμενο

• 1. Τι είναι τα νευρικά κύτταρα;
• 2. Ποια στοιχεία περιλαμβάνει η δομή των νευρικών κυττάρων;
• 3. Πώς ταξινομούνται τα νευρικά κύτταρα;
• 4. Ποια είναι η λειτουργία των νευρικών κυττάρων;
• 5. Ποια είναι η διαδικασία μετάδοσης του νευρικού σήματος;
• 6. Πώς μεταδίδονται τα νευρικά σήματα στις συνάψεις;

1. Τι είναι τα νευρικά κύτταρα;

Οι νευρώνες ονομάζονται επίσης νευρώνες (στα γαλλικά). Είναι κύτταρα των οποίων η λειτουργία είναι να διεξάγουν ηλεκτρικούς παλμούς. Τα νευρικά κύτταρα αποτελούν περίπου το δέκα τοις εκατό του εγκεφάλου . Το υπόλοιπο αποτελείται από νευρογλοιακά κύτταρα και αστροκύτταρα. Αυτά τα κύτταρα βοηθούν στην υποστήριξη και τη θρέψη των νευρικών κυττάρων.

Υπολογίζεται ότι υπάρχουν περίπου 86 δισεκατομμύρια νευρώνες στον εγκέφαλο. Για να επιτευχθεί αυτός ο τεράστιος αριθμός, ένα αναπτυσσόμενο έμβρυο πρέπει να παράγει περίπου 250.000 νευρώνες ανά λεπτό. Είναι ο μακρύτερος κυτταρικός τύπος στο σώμα και είναι ιδιαίτερα διαφοροποιημένος. Άρα δεν διαιρούνται. Σε αντάλλαγμα, έχουν την ικανότητα να αναγεννήσουν μέρος του κυττάρου εάν καταστραφεί.

Κάθε νευρώνας συνδέεται με 1.000 άλλους νευρώνες, δημιουργώντας ένα εξαιρετικά πολύπλοκο δίκτυο επικοινωνίας. Τα νευρικά κύτταρα θεωρούνται οι βασικές μονάδες του νευρικού συστήματος.

Νευρωνικά δίκτυα

Ο καρκίνος είναι σήμερα μια ομάδα ασθενειών που προκαλούν πολλές αρνητικές επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία. Ο βαθμός κακοήθειας του καρκίνου εξαρτάται από τη θέση και τον βαθμό διαφοροποίησης των κυττάρων. Οι νευροενδοκρινείς όγκοι είναι μια ομάδα καρκίνων με την ικανότητα να εκκρίνουν ορμόνες του οργάνου-στόχου.

2. Ποια στοιχεία περιλαμβάνει η δομή των νευρικών κυττάρων;

Τα νευρικά κύτταρα, τα οποία φαίνονται μόνο με μικροσκόπιο, χωρίζονται σε τρία μέρη:

• Κυτταρικό σώμα: Η διόγκωση του νευρώνα. Αποτελείται από τον πυρήνα, το ενδοπλασματικό δίκτυο, τα μιτοχόνδρια, τα ριβοσώματα, τα λυσοσώματα, τη συσκευή Golgi, τα νευροινίδια, τα ιικά σωληνάρια και άλλα οργανίδια. Το κυτταρικό σώμα παρέχει θρεπτικά συστατικά στον νευρώνα, μπορεί να δημιουργήσει νευρικές ώσεις και μπορεί να λάβει νευρικές ώσεις από άλλα μέρη για να μεταδώσει στον νευρώνα.
• Οι δενδρίτες, γνωστοί και ως δενδρίτες: είναι κοντές, εύθραυστες έλικες που αναπτύσσονται από το κυτταρικό σώμα. Κάθε νευρώνας έχει πολλούς δενδρίτες, καθένας από τους οποίους χωρίζεται σε πολλούς κλάδους. Έχουν τη λειτουργία να δέχονται νευρικές ώσεις από άλλα κύτταρα, μεταφέροντάς τις στο κυτταρικό σώμα. Αυτό είναι το ακτινικό σήμα. Τα αποτελέσματα αυτών των παλμών μπορεί να είναι είτε διεγερτικά είτε ανασταλτικά.
• Άξονας: μακριά μονή ίνα που μεταφέρει πληροφορίες από το κυτταρικό σώμα και τις προωθεί σε άλλα κύτταρα. Οι διάμετροι των αξόνων ποικίλλουν συνήθως σε μέγεθος και κυμαίνονται από 0,5 μm έως 22 μm. Ο άξονας περιβάλλεται από ένα περίβλημα μυελίνης που αποτελείται από κύτταρα Schwann. Το περίβλημα μυελίνης δεν είναι χωρίς ραφή αλλά χωρίζεται σε τμήματα. Μεταξύ των περιβλημάτων μυελίνης βρίσκεται ο ισθμός του Ranvier. Η απόσταση ανάμεσα στις δύο μέσες του Ranvier είναι περίπου 1,5 - 2 mm. Η περιοχή επαφής μεταξύ των δενδριτών ενός νευρώνα και των δενδριτών ενός άλλου νευρώνα ή υποδοχέων ονομάζεται σύναψη.

Τόσο οι δενδρίτες όσο και οι άξονες αναφέρονται μερικές φορές συλλογικά ως νευρικές ίνες.

Το μήκος των αξόνων ποικίλλει πολύ. Μερικά σκέλη μπορεί να είναι πολύ κοντά, ενώ άλλα μπορεί να έχουν μήκος περισσότερο από 1 μέτρο. Οι μακρύτεροι άξονες ονομάζονται επίσης γάγγλια της ραχιαίας ρίζας. Αυτό είναι ένα σύμπλεγμα νευρικών κυττάρων που μεταφέρουν πληροφορίες από το δέρμα στον εγκέφαλο. Σε ψηλούς ανθρώπους, ορισμένοι από τους άξονες στα γάγγλια της ραχιαία ρίζας από τα δάχτυλα των ποδιών έως το εγκεφαλικό στέλεχος μπορεί να έχουν μήκος έως και 2 μέτρα.

Δομή νευρικών κυττάρων

3. Πώς ταξινομούνται τα νευρικά κύτταρα;

Οι νευρώνες μπορούν να χωριστούν σε διαφορετικές κατηγορίες ανάλογα με την κατάταξή τους.

Σύμφωνα με τις οδηγίες μετάδοσης νευρικών παλμών:

• Φυγόκεντροι νευρώνες. Λαμβάνουν μηνύματα από το κεντρικό νευρικό σύστημα (εγκέφαλος και νωτιαίος μυελός ). Στη συνέχεια, παραδώστε τα σε κύτταρα σε άλλα μέρη του σώματος.
• Προσαγωγοί νευρώνες. Λάβετε μηνύματα από το υπόλοιπο σώμα και παραδώστε τα στο κεντρικό νευρικό σύστημα.
• Ενδιάμεσοι νευρώνες. Μεταδίδει μηνύματα αναμετάδοσης μεταξύ νευρώνων στο κεντρικό νευρικό σύστημα.

Σύμφωνα με τη λειτουργία του κυττάρου:

• Αισθητηριακοί νευρώνες. Μεταφέρει σήματα από τις αισθήσεις στο κεντρικό νευρικό σύστημα.
• Τύπος μεταβατικού κυττάρου. Μεταφέρετε σήματα από το ένα μέρος στο άλλο στο κεντρικό νευρικό σύστημα.
• Κινητικοί νευρώνες. Μεταφέρετε σήματα από το κεντρικό νευρικό σύστημα στους μύες.

4. Ποια είναι η λειτουργία των νευρικών κυττάρων;

Η βασική λειτουργία των νευρώνων είναι να προκαλούν και να μεταδίδουν νευρικές ώσεις. ΕΙΔΙΚΑ:

• Η επαγωγή είναι η ικανότητα λήψης και ανταπόκρισης σε ερεθίσματα με τη μορφή νευρικών ερεθισμάτων.
• Η αγωγιμότητα είναι η ικανότητα διάδοσης των νευρικών ερεθισμάτων προς μία κατεύθυνση από την πηγή. Ή λάβετε στο σώμα του νευρώνα και μεταδώστε κατά μήκος του άξονα.

5. Ποια είναι η διαδικασία μετάδοσης του νευρικού σήματος;

Ένας νευρώνας λαμβάνει σήματα εισόδου από άλλους νευρώνες. Αυτά τα σήματα αθροίζονται μέχρι να υπερβούν ένα συγκεκριμένο όριο.

Ξεπερνώντας το κατώφλι, ο νευρώνας ενεργοποιείται, στέλνοντας μια ηλεκτρική ώθηση κατά μήκος του άξονά του. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται δυναμικό δράσης. Ένα δυναμικό δράσης δημιουργείται από την κίνηση φορτισμένων ατόμων (ιόντων) κατά μήκος της μεμβράνης του άξονα.

Οι νευρώνες σε ηρεμία είναι πιο αρνητικά φορτισμένοι στο εσωτερικό παρά στο εξωτερικό. Αυτό δημιουργεί το δυναμικό της μεμβράνης ή το δυναμικό ηρεμίας. Το μέγεθος είναι συνήθως γύρω στα -70 millivolt (mV).

Όταν το κυτταρικό σώμα ενός νεύρου λαμβάνει αρκετά σήματα για να ενεργοποιηθεί, ένα τμήμα του άξονα κοντά στο κυτταρικό σώμα εκπολώνεται. Το δυναμικό της μεμβράνης αυξάνεται γρήγορα και στη συνέχεια πέφτει (για περίπου 1.000 δευτερόλεπτα). Αυτή η πιθανή αλλαγή πυροδοτεί την εκπόλωση στον παρακείμενο άξονα. Και ούτω καθεξής, μέχρι να έχει διανύσει όλο το μήκος του άξονα.

Αφού ενεργοποιηθεί κάθε εξάρτημα, εισέρχεται σε μια σύντομη υπερπολωμένη κατάσταση. Αυτή είναι μια αδρανής περίοδος, επομένως είναι λιγότερο πιθανό να επανενεργοποιηθεί αμέσως.

Κανονικά, τα ιόντα καλίου (K +) και νατρίου (Na +) παίζουν σημαντικό ρόλο στη δημιουργία του δυναμικού δράσης. Τα ιόντα κινούνται μέσα και έξω από τους άξονες μέσω του καναλιού και η αντλία ιόντων έχει ένα δυναμικό.

Ακολουθεί μια σύντομη περιγραφή της διαδικασίας δυνητικής δράσης:

• Τα ανοιχτά κανάλια Na+ επιτρέπουν στο Na+ να πλημμυρίσει το κύτταρο, κάνοντας το δυναμικό πιο θετικό.
• Όταν το κελί φτάσει σε μια συγκεκριμένη φόρτιση, ανοίγουν τα κανάλια K+. Τα ανοιχτά κανάλια επιτρέπουν στο K+ να βγει από το κελί.
• Το κανάλι Na+ τότε κλείνει, το κανάλι K+ παραμένει ανοιχτό επιτρέποντας στο θετικό φορτίο να φύγει από το κύτταρο. Το δυναμικό της μεμβράνης μειώνεται σταδιακά.
• Όταν το δυναμικό της μεμβράνης επιστρέψει στην κατάσταση ηρεμίας, τα κανάλια K+ κλείνουν.

Τέλος, η αντλία νατρίου/καλίου μεταφέρει το Na+ έξω από το κύτταρο και το K+ πίσω στο κύτταρο. Αυτή η δραστηριότητα είναι απαραίτητη για να προετοιμαστείτε για την επόμενη πιθανή δράση.

Οι δυνατότητες δράσης θα λειτουργούν σύμφωνα με την αρχή "όλα ή κανένα". Εάν το ερέθισμα είναι πάνω από το όριο, εμφανίζεται αποπόλωση και αντίστροφα. Για ερεθίσματα πάνω από το κατώφλι, το μέγεθος του ερεθίσματος εκφράζεται ως προς τη συχνότητα παλμού. Όσο ισχυρότερο είναι το ερέθισμα, τόσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα της παραγωγής ηλεκτρικών παλμών.

Δυναμικό νευρικών κυττάρων

6. Πώς μεταδίδονται τα νευρικά σήματα στις συνάψεις;

Οι νευρώνες συνδέονται μεταξύ τους και επικοινωνούν με άλλους ιστούς ώστε να μπορούν να στέλνουν σήματα. Ωστόσο, δεν συνδέεται με άμεση επαφή. Η σύνδεση γίνεται πάντα μέσω μιας διασταύρωσης μεταξύ των κυττάρων, που ονομάζεται σύναψη.

Αυτές οι συνάψεις μπορεί να είναι ηλεκτρικές ή χημικές. Με άλλα λόγια, το σήμα που μεταδίδεται από την πρώτη νευρική ίνα (προσυναπτικός νευρώνας) στον επόμενο νευρώνα (μετασυναπτικό κύτταρο) μεταδίδεται κατά μήκος της σύναψης με ηλεκτρικά ή χημικά σήματα.

Chemical Synapse

Μόλις το σήμα φτάσει στο τερματικό του άξονα, ενεργοποιεί τον προσυναπτικό νευρώνα να απελευθερώσει χημικές ουσίες (νευροδιαβιβαστές) στο κενό μεταξύ των δύο κυττάρων. Αυτό το κενό ονομάζεται συναπτική σχισμή.

Οι νευροδιαβιβαστές διαχέονται κατά μήκος της συναπτικής σχισμής. Αυτή η ουσία αλληλεπιδρά με τους υποδοχείς στη μεμβράνη των μετασυναπτικών νευρώνων, προκαλώντας απόκριση.

Οι χημικές συνάψεις ταξινομούνται σύμφωνα με τους νευροδιαβιβαστές που απελευθερώνουν:

• Glutamergic – απελευθέρωση γλουταμίνης. Είναι συνήθως διεγερτικά, πράγμα που σημαίνει ότι είναι πιο πιθανό να ενεργοποιήσουν ένα δυναμικό δράσης.
• GABAergic – απελευθέρωση GABA (γάμα-αμινοβουτυρικό οξύ). Συνήθως είναι ανασταλτικά. Δηλαδή, μειώνουν την ικανότητα των μετασυναπτικών νευρώνων να διεξάγουν ηλεκτρικές ώσεις.
• Χολινεργικό – απελευθέρωση ακετυλοχολίνης. Βρίσκονται μεταξύ των κινητικών νευρώνων και των μυϊκών ινών (νευρομυϊκές συνάψεις).
• Αδρενεργικό – απελευθέρωση νορεπινεφρίνης (αδρεναλίνης).

Ηλεκτρική Σύναψη

• Οι ηλεκτρικές συνάψεις είναι λιγότερο συχνές, αλλά βρίσκονται σε όλο το κεντρικό νευρικό σύστημα. Στις ηλεκτρικές συνάψεις, οι μετασυναπτικές και προσυναπτικές μεμβράνες φέρονται πολύ πιο κοντά μεταξύ τους από ό,τι στις χημικές συνάψεις, που σημαίνει ότι μπορούν να μεταδώσουν απευθείας ηλεκτρικά ρεύματα.
• Οι ηλεκτρικές συνάψεις λειτουργούν πολύ πιο γρήγορα από τις χημικές συνάψεις. Βρίσκονται λοιπόν σε μέρη όπου απαιτείται γρήγορη δράση, για παράδειγμα σε αμυντικά αντανακλαστικά.
• Οι χημικές συνάψεις μπορούν να προκαλέσουν πολύπλοκες αντιδράσεις. Αλλά οι ηλεκτρικές συνάψεις μπορούν να παράγουν μόνο απλές αποκρίσεις. Ωστόσο, σε αντίθεση με τις χημικές συνάψεις, οι ηλεκτρικές συνάψεις είναι αμφίδρομες - που σημαίνει ότι οι πληροφορίες μπορούν να πάνε προς οποιαδήποτε κατεύθυνση.

Τα νευρικά κύτταρα παίζουν ιδιαίτερα σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση των δραστηριοτήτων του σώματος. Σχεδόν όλη η δραστηριότητα της ζωής βρίσκεται υπό τον έλεγχο αυτού του κυττάρου. Είναι ένα πολύπλοκο δίκτυο συνδέσμων, αλλά είναι ρυθμικό και έχει υψηλό ρυθμό μετάδοσης. Αυτό διασφαλίζει ότι το σώμα λειτουργεί συγχρονισμένα και με ακρίβεια.