Нейрон: особенности строения, значение и виды

Нейрон — специализированная клетка, которая способна принимать, кодировать, передавать и хранить информацию, устанавливать контакты с другими нейронами, организовывать ответную реакцию организма на раздражение.

Всего в организме человека около 1012 нейронов, из них лишь 109 находятся на периферии, т.е. вне ЦНС (чувствительные соматические и разнообразные вегетативные нейроны) (см. дополнительную информацию к лекции 3).

Функционально в нейроне выделяют:

1) воспринимающую часть (дендриты и мембрану сомы нейрона). Дендриты— основное воспринимающее поле нейрона. Мембрана дендрита способна реагировать на медиаторы. Нейрон имеет несколько ветвящихся дендритов. Это объясняется тем, что нейрон как информационное образование должен иметь большое количество входов. Через специализированные контакты информация поступает от одного нейрона к другому. Эти контакты называются «шипики».

2) интегративную часть (сому с аксоновым холмиком). Аксоновый холмик— место выхода аксона из нейрона. Сома нейрона (тело нейрона) выполняет наряду с информационной и трофическую функцию относительно своих отростков и синапсов. Сома обеспечивает рост дендритов и аксонов. Сома нейрона заключена в многослойную мембрану, которая обеспечивает формирование и распространение электротонического потенциала к аксонному холмику.

3) передающую часть (аксонный холмик с аксоном). Аксон— вырост цитоплазмы, приспособленный для проведения информации, которая собирается дендритами и перерабатывается в нейроне. Аксон дендритной клетки имеет постоянный диаметр и покрыт миелиновой оболочкой, которая образована из глии, у аксона разветвленные окончания, в которых находятся митохондрии и секреторные образования.

 

Виды нейронов:

1) по локализации:

а) центральные (головной и спинной мозг);

б) периферические (мозговые ганглии, черепные нервы);

 

2) в зависимости от функции:

а) афферентные (чувствительные), несущие информацию от рецепторов в ЦНС;

б) вставочные (коннекторные), в элементарном случае обеспечивающие связь между афферентным и эфферентным нейронами;

в) эфферентные, несущие информацию от ЦНС:

 - двигательные — передние рога спинного мозга;

- секреторные — боковые рога спинного мозга;

 

3) в зависимости от функций:

а) возбуждающие;

б) тормозящие;

 

4) в зависимости от биохимических особенностей, от природы медиатора;

 

5) в зависимости от качества раздражителя, который воспринимается нейроном:

а) мономодальный;

б) полимодальные.

 

Функции нейроновв основном совпадают с функциями всей ЦНС:

1. Афферентная функция реализуется через синапсы, число которых на одном нейроне может достигать десятка тысяч. В постсинаптических структурах нейрона формируются электрические потенциалы: возбуждающий постсинаптический потенциал (ВПСП) или тормозной постсинаптический потенциал (ТПСП), которые невелики по амплитуде и обычно суммируются. Кроме того, на соме и дентритах нейрона имеются и внесинаптические рецепторы, чувствительные к гуморальным стимулам, но реагирующие медленнее.

2. Проводниковая функция осуществляется посредством местных биотоков (движения ионов), изменяющих функциональное состояние тех участков нейрона, которых не достигает синаптический (медиаторный) сигнал. В результате процессы возбуждения или торможения возникают на других участках нейрона.

3. Эфферентная функция заключается:

а) в формировании распространяющегося возбуждения (ПД) в области аксонного холмика (зоны генерации ПД), или начального сегмента аксона, обладающего высокой возбудимостью (самым низким порогом; здесь наиболее высока плотность натриевых каналов), на основе местного возбуждения при условии достижения критического уровня деполяризации и

б) в проведении ПД по аксону на другие нейроны или эффекторные клетки.

Эфферентная функция может иметь характер спонтанной, или фоновой (имеет место в условиях покоя) и вызванной (возникает при возбуждении). Импульсная активность нейронов может иметь характер:

- одиночной (редкие ПД),

- пачковой (группировка импульсов по 2-3 с последующими более длительными интервалами между пачками),

- групповой (группировка по 10-15 импульсов).

Фоновая активность нейронов играет важную роль в поддержании тонуса ЦНС и особенно коры больших полушарий.

4. Интегративная функция - обобщение реакций нейрона на отдельные тормозные или возбуждающие влияния, в результате чего в ответной реакции нейрона (возбуждении или торможении его) «учитываются» все разнообразные сигналы, пришедшие к данному нейрону от других клеток. Интегративным процессам способствуют:

а) суммация деполяризующих и гиперполяризующих токов на аксонном холмике,

б) действие различных синаптических процессов на активацию (освобождение) одних и тех же внутриклеточных посредников: цАМФ, цГМФ, ионов кальция и др.

5. Память нейрона заключается в возможности сохранения следов от прошлых воздействий (подробнее будет рассмотрена далее в лекции «Высшая нервная деятельность»).

6. Секреторная функция состоит в синтезе и выделении различных биологически активных веществ: медиаторов, гормонов и трофогенов, поступающих в околосинаптическое пространство, постсинаптические структуры и в кровь. Трофогены - это группа разнообразных по своей химической природе веществ (аминокислот, белков, нуклеотидов, жирных кислот), которые косвенно влияют на функцию и структуру нейронов и эффекторов. Нейроспецифический белок «S-100» влияет на функции каналов натрия и калия, трофогены могут регулировать синтез белков-рецепторов, медиаторов. Трофическая функция устанавливается раньше медиаторной. В последние десятилетия получено много данных об участии трофогенов в процессах обучения и памяти. При асфиксии новорожденных, при атеросклерозе, нарушениях интеллекта в мембранах нервных клеток обнаруживают недостаточное количество трофогенов, получивших название «ганглиозиды».

 

Особенности метаболизма и свойств нейронов:

- высокое потребление кислорода и глюкозы (нервная ткань в единицу времени потребляет кислорода в 22 раза больше, чем мышечная). Поэтому нервные центры очень чувствительны к недостатку кислорода;

- способность к альтернативным путям обмена (возможность синтеза необходимых веществ через другие промежуточные продукты) и к созданию крупных запасов веществ (в обороте находится, к примеру, лишь 20% всех нуклеиновых кислот; для сравнения, в печени – признанном депо различных веществ – 90% нуклеиновых кислот находится в обороте). Это обеспечивает высокую надежность функционирования нервных элементов;

- способность к движению за счет сократительных белков позволяет осуществлять миграцию, а способность к регенерации лежит в основе пластичности (приспособительных способностей) нервных центров;

- невозможность существования без глиальных (вспомогательных) элементов.

Функции глиальных элементов

Другая группа клеточных элементов нервной системы – нейроглия, или поддерживающие клетки (от греч. «глия» - клей). Число глионовв ЦНС на порядок выше числа нейронов: 1013 и 1012 соответственно; в процессе эволюции число клеток глии возрастает.

Нейроглия не принимает прямого участия в краткосрочных коммуникативных процессах нервной системы, но способствует осуществлению этой функции нейронами.

Существует несколько типов глиальных клеток:

– астроциты (получившие название благодаря своей звездчатой форме) выполняют механическую опорную функцию и играют буферную роль, регулируя среду вокруг нейронов (они способны поглощать избыток калия и нейромедиаторных веществ, метаболизируя их).

– олигодендроциты, на периферии – шванновские клетки) обеспечивают электрическую изоляцию нейронных аксонов, образуя миелин и способствуя тем самым увеличению скорости проведения потенциалов действия.

- клетки микроглии, являющиеся фагоцитами ЦНС,

- эпендимные клетки, секретирующие цереброспинальную жидкость.

Таким образом, основные функции глионов – трофическая и защитная. При возбуждении нейрона к нему приближаются глионы.