Živčne celice: zgradba, aktivnost in funkcija

Živčne celice so ena najpomembnejših vrst človeških celic. Odgovorni so za sprejemanje in posredovanje informacij iz vseh delov telesa. Prek električnih in kemičnih signalov so se nevroni uskladili, da bi ustvarili funkcije, potrebne za življenje.

Od tam določa odzive telesa in spreminja stanje notranjih organov (npr. spremembe srčnega utripa). Hkrati živčni sistem omogoča tudi človeku, da razmišlja in si zapomni, kaj se dogaja. Za to potrebuje živčni sistem prefinjeno mrežo. Gre za kompleksno povezavo med živčnimi celicami.

vsebino

• 1. Kaj so živčne celice?
• 2. Katere komponente vključuje struktura živčnih celic?
• 3. Kako so razvrščene živčne celice?
• 4. Kakšna je funkcija živčnih celic?
• 5. Kakšen je proces prenosa živčnega signala?
• 6. Kako se živčni signali prenašajo po sinapsah?

1. Kaj so živčne celice?

Nevronom pravimo tudi nevroni (v francoščini). So celice, katerih funkcija je prevajanje električnih impulzov. Živčne celice predstavljajo približno deset odstotkov možganov . Preostanek sestavljajo glialne celice in astrociti. Te celice pomagajo podpirati in hraniti živčne celice.

Ocenjuje se, da je v možganih približno 86 milijard nevronov. Da bi dosegel to ogromno število, mora razvijajoči se plod ustvariti približno 250.000 nevronov na minuto. Je najdaljša vrsta celic v telesu in je zelo diferencirana. Torej niso deljivi. V zameno imajo sposobnost regeneracije dela celice, če je poškodovana.

Vsak nevron je povezan s 1000 drugimi nevroni, kar ustvarja izjemno kompleksno komunikacijsko mrežo. Živčne celice veljajo za osnovne enote živčnega sistema.

nevronske mreže

Rak je trenutno skupina bolezni, ki povzročajo številne negativne učinke na zdravje ljudi. Stopnja malignosti raka je odvisna od lokacije in stopnje diferenciacije celic. Nevroendokrini tumorji so skupina rakov, ki imajo sposobnost izločanja hormonov ciljnega organa.

2. Katere komponente vključuje struktura živčnih celic?

Živčne celice, ki jih lahko vidimo le z mikroskopom, so razdeljene na tri dele:

• Telo celice: izboklina nevrona. Sestavljen je iz jedra, endoplazmatskega retikuluma, mitohondrijev, ribosomov, lizosomov, Golgijevega aparata, nevrofilamentov, virusnih tubulov in drugih organelov. Celično telo zagotavlja hranila nevronu, lahko generira živčne impulze in lahko sprejema živčne impulze iz drugih krajev, da jih prenese na nevron.
• Dendriti, znani tudi kot dendriti: so kratke, krhke vitice, ki rastejo iz telesa celice. Vsak nevron ima veliko dendritov, od katerih je vsak razdeljen na več vej. Imajo funkcijo sprejemanja živčnih impulzov iz drugih celic, ki jih prenašajo v celično telo. To je radialni signal. Učinki teh impulzov so lahko ekscitatorni ali zaviralni.
• Akson: dolgo eno vlakno, ki prenaša informacije iz celičnega telesa in jih posreduje drugim celicam. Premeri aksonov se običajno razlikujejo po velikosti in se gibljejo od 0,5 μm do 22 μm. Akson je obdan z mielinsko ovojnico iz Schwannovih celic. Mielinska ovojnica ni brezšivna, ampak je razdeljena na segmente. Med mielinskimi ovojnicami je Ranvierjeva prevlaka. Razdalja med pasoma Ranvierja je približno 1,5 - 2 mm. Območje stika med dendriti enega nevrona in dendriti drugega nevrona ali receptorjev se imenuje sinapsa.

Tako dendriti kot aksoni se včasih skupaj imenujejo živčna vlakna.

Dolžina aksonov se zelo razlikuje. Nekateri prameni so lahko zelo kratki, drugi pa lahko dolgi več kot 1 meter. Najdaljši aksoni se imenujejo tudi gangliji hrbtnih korenin. To je skupek živčnih celic, ki prenašajo informacije od kože do možganov. Pri visokih ljudeh so lahko nekateri aksoni v ganglijih hrbtne korenine od prstov na nogah do možganskega debla dolgi do 2 metra.

Struktura živčnih celic

3. Kako so razvrščene živčne celice?

Nevrone lahko razdelimo v različne kategorije glede na njihovo razvrstitev.

V skladu z navodili za prenos živčnih impulzov:

• Centrifugalni nevroni. Prevzamejo sporočila iz centralnega živčnega sistema (možgani in hrbtenjača ). Nato jih dostavi celicam v drugih delih telesa.
• Aferentni nevroni. Prejmite sporočila od preostalega telesa in jih dostavite v centralni živčni sistem.
• Vmesni nevroni. Prenaša relejna sporočila med nevroni v centralnem živčnem sistemu.

Glede na funkcijo celice:

• Senzorični nevroni. Prenaša signale iz čutil v centralni živčni sistem.
• Tip prehodne celice. Prenašanje signalov z enega mesta na drugega v centralnem živčnem sistemu.
• Motorični nevroni. Prenaša signale iz centralnega živčnega sistema do mišic.

4. Kakšna je funkcija živčnih celic?

Osnovna funkcija nevronov je inducirati in prenašati živčne impulze. Natančneje:

• Indukcija je sposobnost sprejemanja in odzivanja na dražljaje v obliki živčnih impulzov.
• Prevodnost je sposobnost širjenja živčnih impulzov v eno smer od vira. Ali pa sprejemanje v telo nevrona in prenašanje po aksonu.

5. Kakšen je proces prenosa živčnega signala?

Nevron sprejema vhodne signale od drugih nevronov. Ti signali se seštevajo, dokler ne presežejo določenega praga.

Če presežejo prag, se nevron aktivira in pošlje električni impulz vzdolž svojega aksona. Ta proces se imenuje akcijski potencial. Akcijski potencial nastane s premikom nabitih atomov (ionov) čez membrano aksona.

Nevroni v mirovanju so bolj negativno nabiti znotraj kot zunaj. To ustvarja membranski potencial ali potencial mirovanja. Magnituda je običajno okoli -70 milivoltov (mV).

Ko celično telo živca prejme dovolj signalov za aktivacijo, se del aksona v bližini celičnega telesa depolarizira. Membranski potencial hitro naraste in nato pade (približno 1000 sekund). Ta potencialna sprememba sproži depolarizacijo v sosednjem aksonu. In tako naprej, dokler ne prepotuje celotno dolžino aksona.

Ko je vsak del aktiviran, vstopi v kratko hiperpolarizirano stanje. To je inertno obdobje, zato je manj verjetno, da se bo takoj ponovno aktiviralo.

Običajno imajo kalijev (K +) in natrijev (Na +) ioni glavno vlogo pri ustvarjanju akcijskega potenciala. Ioni se premikajo v in iz aksonov skozi kanal in ionska črpalka ima potencial.

Tukaj je kratek opis procesa akcijskega potenciala:

• Odprti kanali Na+ omogočajo, da Na+ preplavi celico, zaradi česar je potencial bolj pozitiven.
• Ko celica doseže določen naboj, se odprejo K+ kanali. Odprti kanali omogočajo K+, da zapusti celico.
• Nato se kanal Na+ zapre, kanal K+ ostane odprt, kar omogoča pozitivnemu naboju, da zapusti celico. Membranski potencial se postopoma zmanjšuje.
• Ko se membranski potencial vrne v stanje mirovanja, se K+ kanali zaprejo.

Nazadnje natrijeva/kalijeva črpalka prenaša Na+ iz celice in K+ nazaj v celico. Ta dejavnost je potrebna, da se pripravimo na naslednje morebitno dejanje.

Akcijski potenciali bodo delovali po principu »vse ali nič«. Če je dražljaj nad pragom, pride do depolarizacije in obratno. Pri dražljajih nad pragom je velikost dražljaja izražena s frekvenco impulza. Močnejši kot je dražljaj, višja je frekvenca generiranja električnega impulza.

Potencial živčnih celic

6. Kako se živčni signali prenašajo po sinapsah?

Nevroni so med seboj povezani in komunicirajo z drugimi tkivi, tako da lahko pošiljajo signale. Vendar pa ni povezan z neposrednim stikom. Povezava vedno poteka prek stika med celicami, ki se imenuje sinapsa.

Te sinapse so lahko električne ali kemične. Z drugimi besedami, signal, ki se prenaša iz prvega živčnega vlakna (presinaptičnega nevrona) do naslednjega nevrona (postsinaptične celice), se preko sinapse prenaša z električnimi ali kemičnimi signali.

Kemična sinapsa

Ko signal doseže terminal aksona, sproži presinaptični nevron, da sprosti kemikalije (nevrotransmiterje) v vrzel med obema celicama. Ta vrzel se imenuje sinaptična razpoka.

Nevrotransmiterji se razpršijo po sinaptični špranje. Ta snov sodeluje z receptorji na membrani postsinaptičnih nevronov, kar povzroči odziv.

Kemične sinapse so razvrščene glede na nevrotransmiterje, ki jih sproščajo:

• Glutamergično - sproščanje glutamina. Običajno so stimulativni, kar pomeni, da je večja verjetnost, da sprožijo akcijski potencial.
• GABAergic – sproščanje GABA (gama-aminobutirne kisline). Običajno so zaviralni. To pomeni, da zmanjšajo sposobnost postsinaptičnih nevronov za prevajanje električnih impulzov.
• Holinergično - sproščanje acetilholina. Najdemo jih med motoričnimi nevroni in mišičnimi vlakni (živčno-mišične sinapse).
• Adrenergični - sproščanje norepinefrina (adrenalina).

Električna sinapsa

• Električne sinapse so manj pogoste, vendar jih najdemo v celotnem osrednjem živčnem sistemu. V električnih sinapsah sta postsinaptična in presinaptična membrana veliko bližje skupaj kot v kemičnih sinapsah, kar pomeni, da lahko neposredno prenašajo električne tokove.
• Električne sinapse delujejo veliko hitreje kot kemične sinapse. Zato jih najdemo na mestih, kjer je potrebno hitro ukrepanje, na primer v obrambnih refleksih.
• Kemične sinapse lahko sprožijo zapletene reakcije. Toda električne sinapse lahko proizvedejo le preproste odzive. Vendar pa so za razliko od kemičnih sinaps električne sinapse dvosmerne, kar pomeni, da lahko informacije gredo v obe smeri.

Živčne celice imajo posebno pomembno vlogo pri uravnavanju telesnih aktivnosti. Skoraj vsa življenjska dejavnost je pod nadzorom te celice. Je zapleteno omrežje povezav, vendar je ritmično in ima visoko hitrost prenosa. To zagotavlja, da telo deluje sinhrono in natančno.