Способността на клетките да реагират на стимули от външния свят е основният критерий за жив организъм. Структурните елементи на нервната тъкан - невроните на бозайниците и хората - са в състояние да трансформират стимулите (светлина, мирис, звукови вълни) в процеса на възбуждане. Крайният му резултат е адекватна реакция на организма в отговор на различни влияния на околната среда. В тази статия ще изследваме функцията на невроните на мозъка и периферните части на нервната система, както и ще разгледаме класификацията на невроните във връзка с особеностите на тяхното функциониране в живите организми.
Образуване на нервна тъкан
Преди да изучаваме функциите на неврона, нека да разгледаме как се образуват невроцитните клетки. На етапа на невролата невралната тръба се полага в ембриона. Образува се от ектодерматалист с удебеляване - невронната пластина. Разширеният край на тръбата по-късно ще образува пет части под формата на мозъчни мехурчета. Те образуват части от мозъка. Основната част на невралната тръба в процеса на ембрионално развитие образува гръбначния мозък, от който излизат 31 двойки нерви.
Невроните на мозъка се комбинират, за да образуват ядра. От тях излизат 12 двойки черепно-мозъчни нерви. В човешкото тяло нервната система се диференцира в централната част - мозъка и гръбначния мозък, състояща се от невроцитни клетки, и поддържащата тъкан - невроглия. Периферната част се състои от соматична и вегетативна част. Техните нервни окончания инервират всички органи и тъкани на тялото.
Невроните са структурни единици на нервната система
Те имат различни размери, форми и свойства. Функциите на неврона са разнообразни: участие в образуването на рефлексни дъги, възприемане на дразнене от външната среда, предаване на полученото възбуждане към други клетки. Невронът има няколко разклонения. Дългият е аксон, късият се разклонява и се нарича дендрити.
Цитологични изследвания разкриват в тялото на нервната клетка ядро с едно или две ядра, добре оформен ендоплазмен ретикулум, много митохондрии и мощен протеин-синтезиращ апарат. Представен е от рибозоми и молекули РНК и иРНК. Тези вещества образуват специфична структура на невроцитите - веществото на Нисл. Особеността на нервните клетки - голям брой процеси допринасят за това, че основната функция на неврона е предаването на нервнитеимпулси. Осигурява се както от дендритите, така и от аксона. Първите възприемат сигнали и ги предават на тялото на невроцита, а аксонът, единственият много дълъг процес, провежда възбуждане към други нервни клетки. Продължавайки да намираме отговора на въпроса: каква функция изпълняват невроните, нека се обърнем към структурата на такова вещество като невроглия.
структури на нервната тъкан
Невроцитите са заобиколени от специално вещество, което има поддържащи и защитни свойства. Има и характерна способност да се разделя. Тази връзка се нарича невроглия.
Тази структура е в тясна връзка с нервните клетки. Тъй като основните функции на неврона са генерирането и провеждането на нервни импулси, глиалните клетки се влияят от процеса на възбуждане и променят своите електрически характеристики. В допълнение към трофичните и защитни функции, глията осигурява метаболитни реакции в невроцитите и допринася за пластичността на нервната тъкан.
Механизъм за провеждане на възбуждане в невроните
Всяка нервна клетка образува няколко хиляди контакта с други невроцити. Електрическите импулси, които са в основата на процесите на възбуждане, се предават от тялото на неврона по протежение на аксона и той се свързва с други структурни елементи на нервната тъкан или влиза директно в работния орган, например в мускула. За да се установи каква функция изпълняват невроните, е необходимо да се проучи механизмът на предаване на възбуждане. Извършва се от аксони. При двигателните нерви те са покрити с миелинова обвивка и се наричат пулпи. Във вегетативнатанервната система са немиелинизирани процеси. Чрез тях възбуждането трябва да навлезе в съседния невроцит.
Какво е синапс
Мястото, където се срещат две клетки, се нарича синапс. Пренасянето на възбуждане в него става или с помощта на химични вещества - медиатори, или чрез преминаване на йони от един неврон към друг, тоест чрез електрически импулси.
Поради образуването на синапси, невроните създават мрежеста структура на стволовата част на мозъка и гръбначния мозък. Нарича се ретикуларна формация, започва от долната част на продълговатия мозък и улавя ядрата на мозъчния ствол или мозъчните неврони. Мрежестата структура поддържа активното състояние на мозъчната кора и насочва рефлексните действия на гръбначния мозък.
Изкуствен интелект
Идеята за синаптичните връзки между невроните на централната нервна система и изучаването на функциите на ретикуларната информация в момента е въплътена от науката под формата на изкуствена невронна мрежа. При него изходите на една изкуствена нервна клетка са свързани с входовете на друга чрез специални връзки, които дублират реални синапси в техните функции. Функцията за активиране на неврон на изкуствен неврокомпютър е сумирането на всички входни сигнали, влизащи в изкуствената нервна клетка, преобразувани в нелинейна функция на линейния компонент. Нарича се още функция за задействане (прехвърляне). При създаването на изкуствен интелект най-широко използвани са линейните, полулинейните и стъпаловидни функции за активиране.неврон.
Аферентни невроцити
Наричат се още чувствителни и имат къси израстъци, които навлизат в клетките на кожата и всички вътрешни органи (рецептори). Възприемайки дразненето на външната среда, рецепторите ги трансформират в процес на възбуждане. В зависимост от вида на стимула нервните окончания се делят на: терморецептори, механорецептори, ноцицептори. По този начин функциите на чувствителния неврон са възприемането на стимулите, тяхната дискриминация, генерирането на възбуждане и предаването му към централната нервна система. Сетивните неврони навлизат в гръбначните рога на гръбначния мозък. Телата им са разположени във възли (ганглии), разположени извън централната нервна система. Така се образуват ганглиите на черепно-мозъчните и гръбначните нерви. Аферентните неврони имат голям брой дендрити; заедно с аксона и тялото те са основен компонент на всички рефлексни дъги. Следователно функциите на чувствителния неврон се състоят както в пренасянето на процеса на възбуждане към мозъка и гръбначния мозък, така и в участието във формирането на рефлекси.
Характеристики на интерневрона
Продължавайки да изучаваме свойствата на структурните елементи на нервната тъкан, нека да разберем каква функция изпълняват интерневроните. Този тип нервни клетки получават биоелектрични импулси от сензорния невроцит и ги предават:
a) други интерневрони;
b) моторни невроцити.
Повечето интерневрони имат аксони, крайните участъци на които са терминали, свързани с невроцити от един център.
Интеркаларният неврон, чиито функции са интегрирането на възбуждането и неговото разпределение по-нататък към частите на централната нервна система, са съществен компонент на повечето безусловни рефлексни и условнорефлекторни нервни дъги. Възбуждащите интерневрони насърчават предаването на сигнала между функционалните групи невроцити. Инхибиторните интеркаларни нервни клетки получават възбуждане от собствения си център чрез обратна връзка. Това допринася за факта, че интеркаларният неврон, чиито функции са предаването и дългосрочното запазване на нервните импулси, осигурява активирането на сетивните гръбначни нерви.
Функция на двигателния неврон
Мотоневронът е крайната структурна единица на рефлексната дъга. Има голямо тяло, затворено в предните рога на гръбначния мозък. Тези нервни клетки, които инервират скелетните мускули, имат имената на тези двигателни елементи. Други еферентни невроцити навлизат в секретиращите клетки на жлезите и предизвикват отделянето на подходящи вещества: секрети, хормони. При неволеви, тоест безусловни рефлекторни действия (гълтане, слюноотделяне, дефекация), еферентните неврони се отклоняват от гръбначния мозък или от мозъчния ствол. За извършване на сложни действия и движения тялото използва два вида центробежни невроцити: централен двигател и периферен двигател. Тялото на централния моторен неврон се намира в мозъчната кора, близо до браздата на Роланд.
Телата на периферните моторни невроцити, които инервират мускулите на крайниците, тялото, шията,разположени в предните рога на гръбначния мозък, а дългите им израстъци - аксони - излизат от предните корени. Те образуват двигателни влакна на 31 двойки гръбначни нерви. Периферните моторни невроцити, инервиращи мускулите на лицето, фаринкса, ларинкса и езика, се намират в ядрата на блуждаещите, хипоглосалните и глософарингеалните черепни нерви. Следователно, основната функция на моторния неврон е безпрепятственото провеждане на възбуждане към мускулите, секретиращите клетки и други работещи органи.
Метаболизъм в невроцитите
Основните функции на неврона - образуването на биоелектричен потенциал на действие и предаването му към други нервни клетки, мускули, секретиращи клетки - се дължат на структурните особености на невроцита, както и на специфични метаболитни реакции. Цитологичните изследвания показват, че невроните съдържат голям брой митохондрии, които синтезират АТФ молекули, развит гранулиран ретикулум с много рибозомни частици. Те активно синтезират клетъчни протеини. Мембраната на нервната клетка и нейните процеси - аксонът и дендритите - изпълняват функцията на селективен транспорт на молекули и йони. Метаболитните реакции в невроцитите протичат с участието на различни ензими и се характеризират с висока интензивност.
Предаване на възбуждане в синапсите
Разглеждайки механизма на провеждане на възбуждане в невроните, се запознахме със синапсите - образувания, които възникват в точката на контакт на два невроцита. Възбуждането в първата нервна клетка предизвиква образуването на молекули от химични вещества - медиатори - в колатералите на нейния аксон. Те включватаминокиселини, ацетилхолин, норепинефрин. Освободен от везикулите на синоптичните окончания в синоптичната цепнатина, той може да засегне както собствената си постсинаптична мембрана, така и обвивките на съседните неврони.
Невротрансмитерните молекули служат като дразнител за друга нервна клетка, причинявайки промени в зарядите в нейната мембрана - потенциал на действие. Така възбуждането бързо се разпространява по нервните влакна и достига до частите на централната нервна система или навлиза в мускулите и жлезите, предизвиквайки тяхното адекватно действие.
Невронна пластичност
Учените са открили, че в процеса на ембриогенеза, а именно на етапа на невролация, много голям брой първични неврони се развиват от ектодермата. Около 65% от тях умират преди раждането на човек. По време на онтогенезата някои мозъчни клетки продължават да се елиминират. Това е естествено програмиран процес. Невроцитите, за разлика от епителните или съединителните клетки, не са в състояние да се разделят и регенерират, тъй като гените, отговорни за тези процеси, са инактивирани в човешките хромозоми. Независимо от това, мозъкът и умственото представяне могат да се поддържат в продължение на много години, без значително да намаляват. Това се обяснява с факта, че функциите на неврона, загубени в процеса на онтогенезата, се поемат от други нервни клетки. Те трябва да увеличат метаболизма си и да създадат нови допълнителни нервни връзки, които да компенсират загубените функции. Това явление се нарича невроцитна пластичност.
Каквоотразено в неврони
В края на 20-ти век група италиански неврофизиолози установиха интересен факт: в нервните клетки е възможно огледално отражение на съзнанието. Това означава, че в кората на главния мозък се формира фантом на съзнанието на хората, с които общуваме. Невроните, включени в огледалната система, действат като резонатори за умствената дейност на околните хора. Следователно човек е в състояние да предвиди намеренията на събеседника. Структурата на такива невроцити осигурява и специален психологически феномен, наречен емпатия. Характеризира се със способността да прониква в света на емоциите на друг човек и да съпреживява чувствата му.
