Иногда мы забываем, насколько разнообразны клетки в нашем теле. Мы склонны представлять их как маленькие круговые пятна, хотя на самом деле существует огромное разнообразие клеток. Например, париетальные клетки в желудке, являющиеся частью пищеварительной системы, могут производить желудочный сок! К счастью, клетки в других системах не делают этого.
Тучные клетки, как часть иммунной системы, содержат вещества, такие как гистамин, которые они могут выделять, что критически важно для воспалительного ответа. Клетки скелетных мышц, которые также называются мышечными волокнами, являются частью мышечной системы. Они имеют цилиндрическую форму с несколькими ядрами, а их структура включает тонкие и толстые нити, которые необходимы для сокращения мышц.
Мы могли бы продолжать с перечислением всех специализированных клеток во всех системах тела, и эти клетки структурно действительно разные – специализированные для своей функции. И если бы мне пришлось выбирать мою любимую специализированную клетку тела, это был бы нейрон.
Начало тура по нервной системе
Нейрон – клетка, являющаяся частью нервной системы. Это система, о которой мы поговорим в этой статье. Но прежде чем мы начнем говорить о нейронах или других клетках нервной системы, так как там есть не только нейроны, давайте проведем небольшой общий тур по нервной системе. Затем мы перейдем к клеткам нервной системы и кратко упомянем потенциал действия!
Центральная и периферическая нервная система
Структурно нервную систему можно разделить на две очень общие области: центральную нервную систему (ЦНС) – которая состоит из мозга и спинного мозга – и периферическую нервную систему (ПНС) – которая состоит из всех остальных компонентов нервной системы, таких как нервы по всему телу. ПНС может предоставлять сенсорную информацию для ЦНС, в то время как ЦНС может обрабатывать эту информацию и действовать как командный центр – ЦНС может выполнять моторные ответы или регулировать механизмы тела.
Мозг
Итак, мы сказали, что ЦНС состоит из спинного мозга и мозга. Давайте немного поговорим о удивительном человеческом мозге, хотя понимаем, что будем говорить очень общими терминами, разделив его на три общих области: задний мозг, средний мозг и передний мозг.
Начнем с заднего мозга. Он включает продолговатый мозг, мост и мозжечок. Продолговатый мозг выполняет множество регулирующих функций, таких как регулирование дыхания, кровяного давления и сердечного ритма. Мост также участвует в этих функциях и координирует сигналы с этой области на остальную часть мозга. А мозжечок? Баланс и координация движений – это некоторые из функций мозжечка.
Средний мозг: глубоко в мозге эта область участвует в бодрствовании и цикле сна/бодрствования, моторной активности и многом другом. Если вы слышали термин "ствол мозга", это включает в себя некоторые из упомянутых структур: продолговатый мозг, мост и средний мозг.
Наконец, передний мозг. Наиболее заметно, что он включает мозг, который сам по себе разделен на два полушария: правое и левое. В зависимости от конкретного местоположения наш удивительный мозг выполняет множество функций, будь то речь, мышление и рассуждение, восприятие, эмоции – ознакомьтесь с дополнительной литературой, чтобы узнать больше! Передний мозг также технически включает некоторые структуры, такие как таламус – который участвует в сенсорной и моторной информации – и гипоталамус – который, если вы помните из нашего видео о эндокринной системе, имеет большое влияние на эндокринную систему.
Разделение периферической нервной системы
Что насчет периферической нервной системы (ПНС)? Функционально мы можем дополнительно разделить ПНС в зависимости от того, что она делает. Соматическая нервная система (СНС) и автономная нервная система (АНС). СНС участвует в моторных функциях скелетных мышц. Это включает в себя добровольные действия под сознательным контролем, а также соматические рефлексы, которые включают скелетные мышцы. АНС занимается внутренней средой организма в отношении пищеварительной, выделительной, эндокринной систем, а также гладких и сердечных мышц, и включает автономные рефлексы.
Симпатическая и парасимпатическая системы
АНС можно дополнительно разделить – я знаю, что много делений, но будьте со мной – на симпатическую и парасимпатическую системы. Симпатическая система – короткое слово, что помогает запомнить, что это часть быстрой реакции "бей или беги". Я знаю, что пример с медведем очень популярен. Для меня более реалистично, если я столкнусь со своим личным врагом: копировальной машиной, с которой у меня, возможно, были очень плохие опыты раньше – и тревожный звонок только что прозвенел, и вы знаете, что у вас есть 60 секунд, чтобы получить копии – но она издает странные шумы и дает вам неясные предупреждения – это также может активировать вашу реакцию "бей или беги". Реакция, которая может заставить ваше сердце биться чаще, дыхание учащаться, а некоторые системы быть неактивными, например, пищеварительная система. Потому что если вы пытаетесь убежать от медведя или справиться с копировальной машиной, вам не нужно переваривать пищу в этот момент, верно?
Парасимпатическая система – более длинное слово – часто называется "отдых и пищеварение". Сердцебиение уменьшится, пищеварение произойдет – опять же, отдых и пищеварение. Часто эти две системы могут иметь противоположные эффекты на один и тот же орган.
Нейроны и глия
Теперь давайте поговорим о двух основных типах клеток в нервной системе, которые составляют нервную ткань. Это клетки, которые можно найти в центральной нервной системе и периферической нервной системе.
Большинство времени на ум приходят нейроны. Существует несколько типов нейронов, но для фокусировки на общей структуре нейрона: есть тело клетки – здесь находятся ядро и большинство других органелл. Есть дендриты, обычно эти ветвистые структуры получают сигналы. И есть аксон – я люблю думать "аксон уносит сигнал!" – потому что аксоны это волокна, по которым сигнал обычно передается к другой клетке. Область соединения, где нейрон будет общаться с другой клеткой, называется синапсом.
И другой основной тип клеток? Глиальные клетки, или просто глия. Когда я был студентом и читал, что это поддерживающие клетки – я не думаю, что слово "поддерживающие" подчеркивало для меня тогда, насколько они действительно важны. Структурно было много акцентов на то, как они помогают нейронам соединяться на месте – слово "глия" происходит от греческого слова, означающего "клей". Но глия имеют огромные роли и они гораздо больше, чем просто поддержка. Некоторые глиальные клетки поддерживают баланс определенных химических веществ в пространстве между клетками – это важно для сигнализации – и поддерживают гематоэнцефалический барьер, который не пропускает множество веществ в организме в нервную систему. Некоторые глиальные клетки образуют миелин – который окружает аксоны нейронов в виде миелиновой оболочки – изолирует аксон и помогает передавать сигнал. Некоторые глиальные клетки производят спинномозговую жидкость, которая защищает мозг и важна для гомеостаза – а также выполняет множество других критических функций. Некоторые глиальные клетки имеют важную иммунную функцию в нервной системе. Это всего лишь несколько примеров.
Потенциал действия
Как бы удивительны ни были глиальные клетки, пора перейти к потенциалу действия. В общем, потенциалы действия считаются чем-то, что делают нейроны – но мы привязали некоторые интересные чтения о некоторых типах глиальных клеток и потенциалах действия. Мы лишь коснемся того, что такое потенциал действия, но у нас может быть будущее видео, чтобы рассмотреть более детальные шаги.
Главная идея в том, что нейроны должны уметь общаться друг с другом. И для этого им нужно уметь получать сигнал в дендрите и передавать его по аксону. И они должны делать это быстро – менее чем за 2 миллисекунды. Потенциал действия делает это возможным. Мы не можем говорить о потенциале действия, не упомянув о состоянии покоя нейрона – то есть когда сигнал не передается – в состоянии покоя нейрон имеет так называемый потенциал покоя. Потенциал покоя нейрона более отрицателен, чем его окружение – на самом деле он может быть измерен – он обычно составляет около -70 мВ. Да, мВ, что означает милливольты – у него есть электрический заряд. Это потому, что в клетке и вне клетки участвуют ионы: ионы, такие как хлорид (Cl-), натрий (Na+), калий (K+), определенные анионы (A-). В частности, натрий (Na+) и калий (K+) играют огромные роли в поддержании потенциала покоя – они должны быть знакомы, потому что мы говорим о натрий-калиевом насосе в другом видео, и это насос, который помогает поддерживать нейрон в состоянии покоя. В покое, как правило, концентрация натрия (Na+) выше вне клетки, а концентрация калия (K+) выше внутри клетки. Как мы можем это запомнить? Как насчет того, что быть K+ в покое в клетке круто. Но в целом, в состоянии покоя нейрон более отрицателен внутри по сравнению с его окружением.
Итак, предположим, дендрит нейрона получает сигнал. Это может вызвать потенциал действия вдоль аксона. Потенциал действия будет быстро менять заряд в нейроне вдоль аксона – сигнал передается от одной области аксона к следующей. Ионные каналы открываются, позволяя Na+ заливаться внутрь первой области аксона. Напомним, Na+ – это положительный ион. Это событие называется деполяризацией – поскольку электрический заряд становится более положительным в аксоне, когда Na+ заливается внутрь, и большинство K+ каналов в этот момент остаются закрытыми. Это распространяется на следующую область аксона и передается далее. Но по мере того как потенциал действия распространяется на новую область аксона, старая область, где потенциал действия уже произошел, начинает восстанавливаться. Чтобы узнать больше о различных каналах, которые открываются и закрываются для достижения этого удивительного процесса – или о таких конкретных событиях, как недопороговый потенциал или рефрактерный период – ознакомьтесь с дополнительными ссылками в описании видео. В конечном итоге мы надеемся сделать целое видео о этом процессе.
Нейротрансмиттеры
Итак, что происходит дальше? Допустим, у вас есть потенциал действия, и он собирается сигнализировать другой нейрон – как? Вот один способ представить нейротрансмиттеры. Потенциал действия проходит по аксону и достигает терминалов аксона – концов аксона. Мы упоминали, что существует пространство, называемое синапсом, которое состоит из области между двумя нейронами. Потенциал действия может сигнализировать синаптическим пузырькам в этом нейроне выпустить что-то, называемое нейротрансмиттерами. Существует несколько типов нейротрансмиттеров, и они могут быть получены из разных веществ: например, аминокислот или предшественников аминокислот. Или даже газ, такой как оксид азота, хотя его выпуск отличается от других нейротрансмиттеров.
Как правило, когда нейротрансмиттеры выпускаются из синаптических пузырьков, нейротрансмиттерам нужно пройти небольшое пространство между нейронами, называемое синаптической щелью. Затем они могут связываться со специфическими рецепторами следующего нейрона – специфическими рецепторами для типа нейротрансмиттера, который связывается с ним. Область дендритов другого нейрона получает сигнал и может начать потенциал действия через его аксон.
Резюме
Когда мы обсуждаем множество тем, важно подвести итог: мы поговорили о периферической нервной системе (ПНС) и центральной нервной системе (ЦНС). Поскольку ЦНС включает спинной мозг и мозг, мы также обсудили основные области мозга. Затем мы сфокусировались на ПНС – как она может быть разделена на соматическую нервную систему (СНС) и автономную нервную систему (АНС) и как автономная нервная система (АНС) может быть разделена на симпатическую и парасимпатическую системы.
Мы также рассмотрели основные типы клеток в нервной системе: глиальные клетки и нейроны. И поскольку нейроны могут общаться друг с другом, используя потенциал действия, мы дали краткий обзор потенциала действия. Затем мы упомянули, что после возникновения потенциала действия это может сигнализировать о выпуске нейротрансмиттеров в синапсе между нейронами. Эти нейротрансмиттеры связываются со специфическими рецепторами соседнего нейрона. Уф!
Заключение
Итак, с такой сложной системой, которая может быть темой для множества видео, продолжаются исследования, направленные на помощь в лечении заболеваний и состояний нервной системы. Если у вас есть интерес к этой области, существует множество карьер, связанных с неврологией, которые можно изучить.
Источник: Amoeba Sisters - Nervous System
