Архитектура нейрона
Центральная нервная система (которая включает головной и спинной мозг) состоит из двух основных типов клеток: нейронов и глии. Глия превосходит числом нейроны в некоторых частях мозга, но нейроны являются ключевыми игроками в мозге.
Нейроны - это носители информации. Они используют электрические импульсы и химические сигналы для передачи информации между различными областями мозга, а также между мозгом и остальной нервной системой. Все, что мы думаем, чувствуем и делаем, было бы невозможно без работы нейронов и их вспомогательных клеток, глиальных клеток, называемых астроцитами и олигодендроцитами.
Нейроны состоят из трех основных частей: тела клетки и двух расширений, называемых аксоном (5) и дендритом (3). Внутри тела клетки находится ядро (2), которое контролирует деятельность клетки и содержит ее генетический материал. Аксон выглядит как длинный хвост и передает сообщения от клетки. Дендриты выглядят как ветви дерева и получают сообщения для клетки. Нейроны общаются друг с другом, посылая химические вещества, называемые нейротрансмиттерами, через крошечное пространство, называемое синапсом, между аксонами и дендритами соседних нейронов.
Существует три класса нейронов:
- Сенсорные нейроны передают информацию от органов чувств (таких как глаза и уши) в мозг.
- Моторные нейроны управляют произвольной мышечной активностью, такой как речь, и передают сообщения от нервных клеток мозга к мышцам.
- Все остальные нейроны называются интернейронами. (они связаны одни нейроны с другими, т.е они связующие нейроны)
Ученые считают, что нейроны - это самый разнообразный вид клеток в организме. Внутри этих трех классов нейронов находятся сотни различных типов, каждый из которых обладает специфическими способностями передачи сообщений.
То, как эти нейроны взаимодействуют друг с другом, создавая связи, делает каждого из нас уникальным в том, как мы думаем, чувствуем и действуем.
Рождение
Вопрос о том, в какой степени в мозге образуются новые нейроны, является спорным среди нейробиологов.
Нейроны рождаются в областях мозга, богатых концентрациями нейронных клеток-предшественников (также называемых нейронными стволовыми клетками). Эти клетки обладают потенциалом генерировать большинство, если не все, различных типов нейронов и глии, обнаруженных в мозге.
Нейробиологи наблюдали, как ведут себя клетки-предшественники нейронов в лабораторных условиях. Хотя это может быть не совсем так, как эти клетки ведут себя, когда они находятся в мозге, это дает нам информацию о том, как они могли бы вести себя, когда они находятся в окружающей среде мозга.
Наука о стволовых клетках все еще очень нова и может измениться с дополнительными открытиями, но исследователи узнали достаточно, чтобы быть в состоянии описать, как нейронные стволовые клетки генерируют другие клетки мозга.
Нервные стволовые клетки увеличиваются, делясь надвое и производя либо две новые стволовые клетки, либо две ранние клетки-предшественницы, либо одну из них.
Миграция
Как только нейрон рождается, он должен переместиться в то место мозга, где он будет выполнять свою работу.
Откуда нейрон знает, куда идти? Что помогает ему туда попасть?
Ученые обнаружили, что нейроны используют по меньшей мере два различных способа перемещения:
- Некоторые нейроны мигрируют, следуя за длинными волокнами клеток, называемых радиальной глией. Эти волокна простираются от внутренних слоев к внешним слоям мозга. Нейроны скользят по волокнам до тех пор, пока не достигнут своей цели.
- Нейроны также перемещаются с помощью химических сигналов. Ученые обнаружили особые молекулы на поверхности нейронов-молекулы адгезии, которые связываются с аналогичными молекулами на соседних глиальных клетках или нервных аксонах. Эти химические сигналы направляют нейрон к его конечному местоположению.
Не все нейроны преуспевают в своем путешествии. Ученые полагают, что только треть из них достигнет своей цели. Некоторые клетки погибают в процессе развития нейронов.
Некоторые нейроны переживают путешествие, но оказываются там, где их не должно быть. Мутации в генах, контролирующих миграцию, создают области неуместных или странно сформированных нейронов, которые могут вызывать такие расстройства, как детская эпилепсия. Некоторые исследователи подозревают, что шизофрения и расстройство обучения дислексия частично являются результатом неправильного поведения нейронов.
Смерть
Хотя нейроны являются самыми длинными живыми клетками в организме, многие из них погибают во время миграции и дифференцировки.
Жизнь некоторых нейронов может принимать ненормальные обороты. Некоторые заболевания головного мозга являются результатом неестественной гибели нейронов.
При болезни Паркинсона нейроны, вырабатывающие нейромедиатор дофамин, отмирают в базальных ганглиях-области мозга, которая контролирует движения тела. Это вызывает затруднение инициации движения.
- При болезни Хантингтона генетическая мутация вызывает избыточную выработку нейромедиатора глутамата, который убивает нейроны в базальных ганглиях. В результате люди бесконтрольно извиваются и корчатся.
При болезни Альцгеймера необычные белки накапливаются в нейронах неокортекса и гиппокампа, которые контролируют память. Когда эти нейроны умирают, люди теряют способность запоминать и выполнять повседневные задачи. Физическое повреждение мозга и других частей центральной нервной системы также может убить или вывести из строя нейроны.
- Удары по мозгу или повреждения, вызванные инсультом, могут убить нейроны сразу или медленно лишить их кислорода и питательных веществ, необходимых для выживания.
- Повреждение спинного мозга может нарушить связь между мозгом и мышцами, когда нейроны теряют связь с аксонами, расположенными ниже места повреждения. Эти нейроны могут еще жить, но они теряют способность к общению.
Ученые надеются, что благодаря более глубокому пониманию жизни и смерти нейронов они смогут разработать новые методы лечения и, возможно, даже излечения заболеваний мозга и расстройств, пагубно влияющих на жизнь миллионов людей.
Понравилась статья? Поставь лайк, подпишись на канал и поделись с друзьями!
