Нейроны головного мозга

Нервная система человека осуществляет прием и анализ информации, реагирует на внутренние и внешние воздействия, регулирует всю деятельность организма. Все это становится возможным благодаря специальным клеткам – нейронам, имеющим сложную структуру. Также они имеют еще одно название – нейроциты.

В этой статье расскажем, что такое нейрон, какие функции он выполняет, как различаются между собой эти клетки.

Составляющие клетки

Нейрон состоит из:

• сомы (с диаметром 3–100 мкм);
• ответвлений.

Строение тела (сомы) предполагает ядро и цитоплазму, содержащую органеллы (участвующие в синтезе протеинов). Снаружи оно покрыто оболочкой из двух липидных слоев, которые пропускают жирорастворимые вещества. На поверхности располагаются протеины, необходимые для того, чтобы нейрон мог воспринимать раздражение. Саму оболочку также пронизывают белки – интегральные – они формируют ионные каналы.

В нервной клетке располагается цитоскелет, состоящий из нейрофибрилл. В его функции входит поддержка формы нейрона, а по его нитям перемещаются органеллы и нейромедиаторы.

Нейроны объединяются в отдельные группы, ансамбли, центры, ядра – по наличию той единой деятельности, которую они выполняют. В коре полушарий, мозжечке нервные клетки образуют слои, каждый из которых подчинен выполнению определенной функции.

Между нейронами находятся скопления глиальных клеток (нейроглия/ глия). Они составляют примерно 40% всего объема головного мозга. Такие клетки в 3–4 раза меньше нервных. У человека с возрастом происходит процесс замещения нейронов глией.

Отростки

У нейронов присутствуют аксоны (в количестве одна штука) и дендриты (один или несколько).

Аксон

Является длинным выростом цитоплазмы. По нему сигналы следуют от тела к органам и другим нейронам. Диаметр его составляет несколько микронов, а длина у человека составляет несколько десятков сантиметров. Рост зависит от сомы: при повреждении периферические его части могут отмирать, а основная продолжает функционировать.

Строение аксоплазмы (аксональной протоплазмы) предполагает наличие нейрофибрилл (осуществляющих опорные и дренажные функции нейронов), микротрубочек (структур из белка), митохондрий и эндоплазматической сети. У человека аксоны покрыты миелиновой (мякотной) оболочкой и образуют мякотные нервные волокна. В такой оболочке находятся олигодендроциты, между которыми существуют небольшие части, освобожденные от нее. На них возникает потенциал действия. Импульс способен распространяться по мякотным волокнам ступенчато – благодаря этому повышается скорость распространения информации.

Дендриты

Короткие и разветвленные отростки. Эти части нейрона являются основными для образования синапсов, которые влияют на нейрон и передают возбуждение к соме. Дендриты, в отличие от аксонов, не обладают миелиновой оболочкой.

То, сколько входных сигналов получает нервная клетка, зависит от разветвленности дендритной сети и ее сложной структуры. Основные функции дендритов заключаются в увеличении поверхности для синапсов, что дает возможность интеграции большого количества информации, поступающей к нервной клетке. Кроме того, они способны генерировать потенциалы действия, воздействовать на возникновение таких потенциалов в аксонах.

Передача импульса идет от дендрита или сомы к аксону. После того, как потенциал действия сгенерирован, он передается от начальной аксональной части обратно к дендритам. Когда аксон сочленяется с сомой последующего нейрона, контакт называют аксо-соматическим. Если с дендритами – аксо-дендритический, а с аксоном другого нейрона – аксо-аксональный.

Строение аксонов подразумевает наличие терминалей – так называемых концевых отделов. Они ветвятся и входят в контакт с другими клетками в организме (мышечными, железистыми и т. п.). У аксона имеется синаптическое окончание – часть, которая контактирует с клеткой-мишенью. Постсинаптическая оболочка такой клетки совместно с синаптическим окончанием формирует синапс, посредством которого передается возбуждение и благодаря которому осуществляется взаимодействие клеток между собой.

Сколько связей способен установить один нейрон? Одна нервная клетка, обладающая возможностью взаимодействовать, может осуществлять 20 000 связей.

Метаболизм в нейроне

Строение нервной клетки подразумевает присутствие также белков, жиров и углеводов. Их основные функции заключены в обеспечении обмена веществ клетки, являются энергетическим, пластическим источником для нее.

Питательные вещества попадают в клетку в виде водного раствора. Продукты обмена веществ удаляются из него в виде такого же раствора.

Протеины предназначены для информационных и пластических целей. В ядре располагается ДНК, в цитоплазме – РНК. Интенсивность метаболизма протеинов в ядре выше, чем в цитоплазме. Этот процесс характеризует высокая скорость обновления протеинов в новых структурных частях (коре), в отличие от старых (мозжечке, спинном мозге).

Жиры и жироподобные вещества служат энергетическим, пластическим материалом. Они обеспечивают высокое электрическое сопротивление в мякотной оболочке. Их обмен осуществляется медленно, а возбуждение нервной клетки (например, во время усиленных умственных нагрузок, переутомлении у человека) грозит уменьшением количества липидов.

Углеводы являются главным энергетическим источником. Глюкоза при поступлении преобразуется в гликоген, вновь превращающийся в глюкозу. Запаса гликогена для покрытия всех затрат не всегда хватает, и это ведет к тому, что источником энергии у человека становится глюкоза в крови.

В нейроне находятся соли натрия, магния, кальция, калия, медь, марганец. Все они участвуют в активации различных ферментов.

Какие бывают нейроны

Существуют различные классификации.

Распространена классификация по числу количества отростков, их расположению.

1. Мультиполярные нейроны – наиболее многочисленны в ЦНС. Это клетки с одним аксоном и несколькими дендритами.
2. Биполярные нейроны головного мозга – такие клетки, у которых в наличии по одному аксону и дендриту. Расположены в глазной сетчатке, обонятельной эпителиальной ткани и луковице, слуховом ядре и вестибулярном.

В спинном мозге встречаются и другие виды (безаксонные, псевдоуниполярные).

Ученые выносят отдельно зеркальные нейроны. Это клетки, в которых возбуждение происходит не только при выполнении действия, но и при наблюдении за его выполнением у другого (эксперименты проводились пока лишь на животных). Изучение деятельности этих клеток является перспективным направлением в биологии: считается, что они являются основными в процессе обучения языку, понимании действий и эмоций другого человека.

В зависимости от функции, клетки делятся на:

• афферентные;
• эфферентные;
• вставочные.

Отдельно отмечаются также секреторные, функции которых заключаются в продуцировании нейрогормонов (к примеру, в гипоталамо-гипофизарной системе).

Афферентные

Отвечают за передачу сигналов от рецепторов в ЦНС, бывают первичные и вторичные. Расположение тел первых – в спинальных ядрах. Они непосредственно связаны с рецепторами. Сомы вторичных нейронов расположены в зрительных буграх и ответственны за передачу сигнала в отделы, лежащие выше. Напрямую такие нейроны с рецепторами не связаны, а получают импульсы от других нейроцитов. Нейрон, относящийся к этой группе, также могут называть – чувствительный, сенсорный, рецепторный.

Реакция клетки проходит 5 стадий:

1. трансформация импульса внешнего раздражения;
2. генерирование чувствительного потенциала;
3. его иррадиация по нервной клетке;
4. появление генераторного потенциала;
5. генерирование нервного сигнала.

Двигательные

Эфферентные (двигательные, моторные, центробежные) передают импульс к остальным органам и центрам. Например, нервные клетки двигательной зоны конечного мозга – пирамидные – посылают сигнал мотонейронам спинного мозга. Главная особенность двигательных нейронов – аксон с большой протяженностью, который обладает высокой скоростью передачи возбуждения. Эфферентные нервные клетки разных отделов мозговой коры связывают между собой эти отделы. Эти нейронные связи обеспечивают такие внутриполушарные и межполушарные отношения, которые отвечают за функционирование мозга в процессе обучения, распознавания объектов, утомляемости и т. п.

Выделяют преганглионарные и постганглионарные двигательные нейроны вегетативной нервной системы. Преганглионарные нейроны симпатического отдела расположены в спинном мозге, а парасимпатического – в среднем и продолговатом мозге. Постганглионарные находятся в стенках иннервируемых органах и нервных узлах. Преганглионарные аксоны (в составе нескольких черепных нервов) образуют синапсы с постагнглионарными нейронами.

Интернейроны

Вставочные нейроциты (ассоциативные, промежуточные, интернейроны) осуществляют взаимодействие между клетками: обрабатывают информацию, которую получают от чувствительных нейронов, отправляют ее к другим промежуточным или двигательным нейронам. Они меньше по разме­рам, чем эфферентные или афферентные, могут быть веретенообразными, звездчатыми, корзинчатыми. Их аксоны короткие, а дендритная сеть обширна.

Это самые распространенные клетки в нервной системе (примерно 95%) и головного мозга, в частности (большая часть всех нейронов больших полушарий – вставочные). Терминали их аксонов заканчиваются на нервных клетках своего центра, что обеспечивает их интеграцию.

Один вид ассоциативных нейроцитов получает информацию от других центров, после чего распространяет ее на клетки своего центра. То, сколько параллельных путей задействовано в передаче сигнала, влияет на время сохранения информации в центре и усиление влияния импульса.

Другие вставочные нейроциты получают сигнал от моторных собственного центра, после чего отсылают его назад в свой же центр. Таким образом, образуются обратные связи, которые позволяют продолжительно сохранять информацию.

Тормозные промежуточные приходят в возбуждение посредством прямых импульсов, которые поступают в их центр, или сигналов, следующих из этого же центра по обратным связям.

У человека и высших животных миелиновая мембрана и совершенный метаболизм обеспечивают незатухающее возбуждение по нервным волокнам. Безмиелиновые оболочки не могут обеспечить скорую компенсацию энергетического расхода на возбуждение, поэтому распространение сигнала идет, ослабевая. Это характерно для животных с низкоорганизованной нервной системой.

Как видно, непосредственными нервными клетками, которые локализованы в головном мозге, являются интернейроны, а остальные (двигательные, в том числе преганглионарные, постганглионарные, и чувствительные первичные и вторичные) регулируют деятельность мозга вне его самого.

Нейрон является структурной единицей нервной системы и, в частности, головного мозга. Сложное строение нервной клетки обеспечивает прием, анализ и посыл информации. Между нейронами существуют тесные связи, которые обеспечивают слаженную работу всего механизма системы. Самыми многочисленными в головном мозге являются промежуточные (выделенные по функциональным особенностям) и мультиполярные нейроны (по строению). 

Читайте также

Рекомендуем

Таблица черепно-мозговых нервов

Строение мозга человека