Дендриты и аксоны это: Дендрит, аксон и синапс, строение нервной клетки

Аксоны и дендриты нейронов

Важнейший элемент в нервной системе – нейронная клетка, или простой нейрон. Это специфическая единица нервной ткани, задействованная в передаче и первичной обработке информации, а так же, являющаяся главным структурным образованием в ЦНС. Как правило, клетки имеют универсальные принципы строения и включают в себя помимо тела, еще аксоны нейронов и дендриты.

Общая информация

Нейроны центральной нервной системы являются важнейшими элементами в данном виде ткани, они способны перерабатывать, передавать, а так же создавать информацию в форме обычных электрических импульсов. В зависимости от функции нервные клетки бывают:

1. Рецепторные, чувствительные. Их тело находится в чувствительных узлах нервов. Воспринимают сигналы, преобразуют их в импульсы и передают в ЦНС.
2. Промежуточные, ассоциативные. Расположены в пределах ЦНС. Обрабатывают информацию и участвуют в выработке команд.
3. Двигательные. Тела находятся в ЦНС и вегетативных узлах. Посылают импульсы к рабочим органам.

Обычно, имеют три характерных структуры в своем строении: тело, аксон, дендриты. Каждая из этих частей, выполняет специфическую роль, о которой будет сказано далее. Дендриты и аксоны – это важнейшие элементы, участвующие в процессе сбора, передачи информации.

Аксоны нейрона

Аксоны – это самые длинные отростки, длина которых может достигать нескольких метров. Их основная функция – это передача информации от тела нейрона к другим клеткам центральной нервной системы или мышечным волокнам, если речь идет о двигательных нейронах. Как правило, аксоны покрыты специальным белком, под названием миелин. Данный белок является изолятором и способствует повышению скорости передачи информации по нервному волокну. Каждый аксон имеет характерное распределение миелина, что играет важную роль в регулировании скорости передачи закодированной информации. Аксоны нейронов, чаще всего, единичные, что связано с общими принципами функционирования центральной нервной системе.

Это интересно! Толщина аксонов у кальмаров достигает 3 мм. Зачастую отростки отвечают у многих беспозвоночных за поведение во время опасности. Увеличение диаметра влияет на скорость реакции.

Каждый аксон заканчивается так называемыми терминальными ветвями – специфическими образованиями, непосредственно передающими сигнал от тела к другим образованиям (нейроны или мышечные волокна). Как правило, терминальные ветви образуют синапсы – особые структуры в нервной ткани, обеспечивающие процесс передачи информации с помощью различных химических веществ, или нейромедиаторов.

Химическое вещество является своего рода посредником, которое участвует в усилении и модуляции передачи импульсов. Терминальные ветви – небольшие разветвления аксона перед местом его прикрепления к другой нервной ткани. Подобное структурная особенность позволяет улучшить передачу сигнала и способствует более эффективной работе всей центральной нервной системы вместе взятой.

А вы знаете, что человеческий головной мозг состоит из 25 млрд. нейронов? Узнайте о строении головного мозга.

Узнайте о функциях коры головного мозга здесь.

Дендриты нейрона

Дендриты нейрона – это множественные нервные волокна, выполняющие роль коллектора информации и передающие ее непосредственно к телу нервной клетки. Чаще всего, клетка имеет густо разветвленную сеть дендритных отростков, что позволяет значительно улучшить сбор информации из окружающей среды.

Полученная информация превращается в электрический импульс и распространяясь по дендриту попадает на тело нейрона, где подвергается первичной обработке и может передаваться дальше по аксону. Как правило, дендриты начинаются синапсами – специальными образованиями, специализирующимися на передаче информации с помощью нейромедиаторов.

Важно! Разветвленность дендритного дерева влияет на количество получаемых нейроном входных импульсов, что позволяет обрабатывать большое количество информации.

Дендритные отростки очень сильно разветвлены, образуют целую информационную сеть, позволяющую клетке получать большое количество данных от окружающих ее клеток и других тканевых образований.

Интересно! Расцвет исследований дендритов приходится на 2000 год, который знаменуется стремительным прогрессом в области молекулярной биологии.

Тело

Тело, или сома нейрона – это центральной образование, являющееся местом сбора, обработки и дальнейшей передачи любой информации. Как правило, тело клетки играет важнейшую роль в хранении каких-либо данных, а так же их реализации посредством генерации нового электрического импульса (происходит на аксонном холмике).

Тело является местом хранения ядра нервной клетки, которое поддерживает метаболизм и структурную целостность. Помимо этого, в соме находится и другие клеточные органеллы: митохондрии – обеспечивающие весь нейрон энергией, эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи, являющиеся фабриками по производству различных белковых и других молекул.

Нашу действительность создает головной мозг. Все необычные факты о нашем организме.

Материальной структурой нашего сознания является головной мозг. Читайте подробнее здесь.

Сверхвозможности мозга по адресу https://golmozg.ru/interesno/sposobnosti-mozga-cheloveka-interesnye-fakty-i-sverxvozmozhnosti.html. Все о работе мозга.

Как было сказано выше, тело нервной клетки содержит аксонный холмик. Это особая часть сомы, способная генерировать электрический импульс, который передается аксону, а по нему дальше к своей мишени: если к мышечной ткани, то она получает сигнал о сокращении, если к другому нейрону, то это приводит к передаче какой-либо информации. Читайте также…

Нейрон важнейшая структурно-функциональная единица в работе ЦНС, выполняющий все ее главные функции: создание, хранение, обработка и дальнейшая передача закодированной в нервные импульсы информации. Нейроны значительно различаются размерами и формами сомы, количеством и характером ветвления аксонов и дендритов, а так же особенностями распределение миелина на своих отростках.

Загрузка…

Дендрит, аксон и синапс, строение нервной клетки

Строение нейрона: аксоны и дендриты

Основные статьи: Дендрит,Аксон

Схема строения нейрона

Аксон—
обычно длинный отросток нейрона,
приспособленный для проведения
возбуждения и информации от тела нейрона
или от нейрона к исполнительному органу.Дендриты—
как правило, короткие и сильно разветвлённые
отростки нейрона, служащие главным
местом образования влияющих на нейрон

возбуждающих и тормозных синапсов
(разные нейроны имеют различное
соотношение длины аксона и дендритов),
и которые передают возбуждение к телу
нейрона. Нейрон может иметь несколько
дендритов и обычно только один аксон.
Один нейрон может иметь связи со многими
(до 20-и тысяч) другими нейронами.

Дендриты
делятся дихотомически,
аксоны же дают коллатерали. В узлах
ветвления обычно сосредоточены
митохондрии.

Дендриты
не имеют миелиновойоболочки, аксоны же могут её иметь.
Местом генерации возбуждения у большинства
нейронов является аксонный холмик —
образование в месте отхождения аксона
от тела. У всех нейронов эта зона
называется триггерной.

Синапс

Основная статья: Синапс

Си́напс(греч.σύναψις,
отσυνάπτειν—
обнимать, обхватывать, пожимать руку) —
место контакта между двумянейронамиили между нейроном и получающей сигналэффекторнойклеткой. Служит для передачинервного
импульсамежду двумя клетками, причём
в ходе синаптической передачи амплитуда
и частота сигнала могут регулироваться.

Термин
был введён в 1897 г. английским физиологом
Чарльзом
Шеррингтоном.

• Общая информация
• Аксоны нейрона
• Дендриты нейрона
• Тело

Важнейший элемент в нервной системе – нейронная клетка, или простой нейрон. Это специфическая единица нервной ткани, задействованная в передаче и первичной обработке информации, а так же, являющаяся главным структурным образованием в ЦНС. Как правило, клетки имеют универсальные принципы строения и включают в себя помимо тела, еще аксоны нейронов и дендриты.

Тело клетки

Нейрон (от др.-греч. νεῦρον — волокно, нерв) — это структурно-функциональная единица нервной системы. Эта клетка имеет сложное строение, высоко специализирована и по структуре содержит ядро, тело клетки и отростки. В организме человека насчитывается более ста миллиардов нейронов.

Сложность и многообразие функций нервной системы определяются взаимодействием между нейронами, которое, в свою очередь, представляют собой набор различных сигналов, передаваемых в рамках взаимодействия нейронов с другими нейронами или мышцами и железами. Сигналы испускаются и распространяются с помощью ионов, генерирующих электрический заряд, который движется вдоль нейрона.

Строение

Тело клетки

Тело нервной клетки состоит из протоплазмы (цитоплазмы и ядра), снаружи ограничена мембраной из двойного слоя липидов(билипидный слой).

Липиды состоят из гидрофильных головок и гидрофобных хвостов, расположены гидрофобными хвостами друг к другу, образуя гидрофобный слой, который пропускает только жирорастворимые вещества (напр. кислород и углекислый газ).

На мембране находятся белки: на поверхности (в форме глобул), на которых можно наблюдать наросты полисахаридов (гликокаликс), благодаря которым клетка воспринимает внешнее раздражение, и интегральные белки, пронизывающие мембрану насквозь, в которых находятся ионные каналы.

Типичная структура нейрона

Нейрон состоит из тела диаметром от 3 до 130 мкм, содержащего ядро (с большим количеством ядерных пор) и органеллы (в том числе сильно развитый шероховатый ЭПР с активными рибосомами, аппарат Гольджи), а также из отростков. Выделяют два вида отростков: дендриты и аксоны.

Нейрон имеет развитый и сложный цитоскелет, проникающий в его отростки. Цитоскелет поддерживает форму клетки, его нити служат «рельсами» для транспорта органелл и упакованных в мембранные пузырьки веществ (например, нейромедиаторов).

Цитоскелет нейрона состоит из фибрилл разного диаметра: Микротрубочки (Д = 20-30 нм) — состоят из белка тубулина и тянутся от нейрона по аксону, вплоть до нервных окончаний. Нейрофиламенты (Д = 10 нм) — вместе с микротрубочками обеспечивают внутриклеточный транспорт веществ.

Микрофиламенты (Д = 5 нм) — состоят из белков актина и миозина, особенно выражены в растущих нервных отростках и в нейроглии. В теле нейрона выявляется развитый синтетический аппарат, гранулярная ЭПС нейрона окрашивается базофильно и известна под названием «тигроид».

Тигроид проникает в начальные отделы дендритов, но располагается на заметном расстоянии от начала аксона, что служит гистологическим признаком аксона.

Различается антероградный (от тела) и ретроградный (к телу) аксонный транспорт.

Дендриты и аксон

Аксон — обычно длинный отросток, приспособленный для проведения возбуждения от тела нейрона.

Нейрон может иметь несколько дендритов и обычно только один аксон. Один нейрон может иметь связи со многими (до 20-и тысяч) другими нейронами.

Дендриты делятся дихотомически, аксоны же дают коллатерали. В узлах ветвления обычно сосредоточены митохондрии.

Дендриты не имеют миелиновой оболочки, аксоны же могут её иметь. Местом генерации возбуждения у большинства нейронов является аксонный холмик — образование в месте отхождения аксона от тела. У всех нейронов эта зона называется триггерной.

Схема строения нейрона

Синапс

Си́напс (греч. σύναψις, от συνάπτειν — обнимать, обхватывать, пожимать руку) — место контакта между двумя нейронами или между нейроном и получающей сигнал эффекторнойклеткой.

Служит для передачи нервного импульса между двумя клетками, причём в ходе синаптической передачи амплитуда и частота сигнала могут регулироваться. Одни синапсывызывают деполяризацию нейрона, другие — гиперполяризацию; первые являются возбуждающими, вторые — тормозными.

Обычно для возбуждения нейрона необходимо раздражение от нескольких возбуждающих синапсов.

Термин был введён в 1897 г. английским физиологом Чарльзом Шеррингтоном.

• Классификация
• Структурная классификация
• На основании числа и расположения дендритов и аксона нейроны делятся на безаксонные, униполярные нейроны, псевдоуниполярные нейроны, биполярные нейроны и мультиполярные (много дендритных стволов, обычно эфферентные) нейроны.

Безаксонные нейроны — небольшие клетки, сгруппированы вблизи спинного мозга в межпозвоночных ганглиях, не имеющие анатомических признаков разделения отростков на дендриты и аксоны. Все отростки у клетки очень похожи. Функциональное назначение безаксонных нейронов слабо изучено.

Униполярные нейроны — нейроны с одним отростком, присутствуют, например в сенсорном ядре тройничного нерва в среднем мозге.

Биполярные нейроны — нейроны, имеющие один аксон и один дендрит, расположенные в специализированных сенсорных органах — сетчатке глаза, обонятельном эпителии и луковице, слуховом и вестибулярном ганглиях.

Мультиполярные нейроны — нейроны с одним аксоном и несколькими дендритами. Данный вид нервных клеток преобладает в центральной нервной системе.

Псевдоуниполярные нейроны — являются уникальными в своём роде. От тела отходит один отросток, который сразу же Т-образно делится.

Весь этот единый тракт покрыт миелиновой оболочкой и структурно представляет собой аксон, хотя по одной из ветвей возбуждение идёт не от, а к телу нейрона. Структурно дендритами являются разветвления на конце этого (периферического) отростка.

Триггерной зоной является начало этого разветвления (то есть находится вне тела клетки). Такие нейроны встречаются в спинальных ганглиях.

Функциональная классификация

По положению в рефлекторной дуге различают афферентные нейроны (чувствительные нейроны), эфферентные нейроны (часть из них называется двигательными нейронами, иногда это не очень точное название распространяется на всю группу эфферентов) и интернейроны (вставочные нейроны).

Афферентные нейроны (чувствительный, сенсорный или рецепторный). К нейронам данного типа относятся первичные клетки органов чувств и псевдоуниполярные клетки, у которых дендриты имеют свободные окончания.

Эфферентные нейроны (эффекторный, двигательный или моторный). К нейронам данного типа относятся конечные нейроны — ультиматные и предпоследние — не ультиматные.

Ассоциативные нейроны (вставочные или интернейроны) — группа нейронов осуществляет связь между эфферентными и афферентными, их делят на интризитные, комиссуральные и проекционные.

Секреторные нейроны — нейроны, секретирующие высокоактивные вещества (нейрогормоны). У них хорошо развит комплекс Гольджи, аксон заканчивается аксовазальными синапсами.

Морфологическая классификация

Морфологическое строение нейронов многообразно. В связи с этим при классификации нейронов применяют несколько принципов:

• учитывают размеры и форму тела нейрона;
• количество и характер ветвления отростков;
• длину нейрона и наличие специализированных оболочек.

По форме клетки, нейроны могут быть сферическими, зернистыми, звездчатыми, пирамидными, грушевидными, веретеновидными, неправильными и т. д. Размер тела нейрона варьирует от 5 мкм у малых зернистых клеток до 120—150 мкм у гигантских пирамидных нейронов. Длина нейрона у человека составляет от 150 мкм до 120 см.

По количеству отростков выделяют следующие морфологические типы нейронов:

• униполярные (с одним отростком) нейроциты, присутствующие, например, в сенсорном ядре тройничного нерва в среднем мозге;
• псевдоуниполярные клетки, сгруппированные вблизи спинного мозга в межпозвоночных ганглиях;
• биполярные нейроны (имеют один аксон и один дендрит), расположенные в специализированных сенсорных органах — сетчатке глаза, обонятельном эпителии и луковице, слуховом и вестибулярном ганглиях;
• мультиполярные нейроны (имеют один аксон и несколько дендритов), преобладающие в ЦНС.

Развитие и рост нейрона

Нейрон развивается из небольшой клетки-предшественницы, которая перестаёт делиться ещё до того, как выпустит свои отростки. (Однако, вопрос о делении нейронов в настоящее время остаётся дискуссионным) Как правило, первым начинает расти аксон, а дендриты образуются позже.

На конце развивающегося отростка нервной клетки появляется утолщение неправильной формы, которое, видимо, и прокладывает путь через окружающую ткань. Это утолщение называется конусом роста нервной клетки. Он состоит из уплощенной части отростка нервной клетки с множеством тонких шипиков.

Микрошипики находятся в постоянном движении — некоторые втягиваются в конус роста, другие удлиняются, отклоняются в разные стороны, прикасаются к субстрату и могут прилипать к нему.

Конус роста нейрона

Конус роста заполнен мелкими, иногда соединёнными друг с другом, мембранными пузырьками неправильной формы. Непосредственно под складчатыми участками мембраны и в шипиках находится плотная масса перепутанных актиновых филаментов. Конус роста содержит также митохондрии, микротрубочки и нейрофиламенты, имеющиеся в теле нейрона.

Вероятно, микротрубочки и нейрофиламенты удлиняются главным образом за счёт добавления вновь синтезированных субъединиц у основания отростка нейрона. Они продвигаются со скоростью около миллиметра в сутки, что соответствует скорости медленного аксонного транспорта в зрелом нейроне.

Поскольку примерно такова и средняя скорость продвижения конуса роста, возможно, что во время роста отростка нейрона в его дальнем конце не происходит ни сборки, ни разрушения микротрубочек и нейрофиламентов. Новый мембранный материал добавляется, видимо, у окончания.

Конус роста — это область быстрого экзоцитоза и эндоцитоза, о чём свидетельствует множество находящихся здесь пузырьков. Мелкие мембранные пузырьки переносятся по отростку нейрона от тела клетки к конусу роста с потоком быстрого аксонного транспорта.

Мембранный материал, видимо, синтезируется в теле нейрона, переносится к конусу роста в виде пузырьков и включается здесь в плазматическую мембрану путём экзоцитоза, удлиняя таким образом отросток нервной клетки.

Морфологическая классификация

По
положению в рефлекторной
дугеразличают афферентные нейроны
(чувствительные нейроны), эфферентные
нейроны (часть из них называется
двигательными нейронами, иногда это не
очень точное название распространяется
на всю группу эфферентов) и интернейроны
(вставочные
нейроны).

Афферентные
нейроны(чувствительный, сенсорный,
рецепторный или центростремительный).
К нейронам данного типа относятся
первичные клетки органов чувств и
псевдоуниполярные клетки, у которых
дендриты имеют свободные окончания.

Эфферентные
нейроны(эффекторный, двигательный,
моторный или центробежный). К нейронам
данного типа относятся конечные нейроны —
ультиматные и предпоследние — не
ультиматные.

Ассоциативные
нейроны(вставочные или интернейроны) —
группа нейронов осуществляет связь
между эфферентными и афферентными, их
делят на интризитные, комиссуральные
и проекционные.

Секреторные
нейроны— нейроны, секретирующие
высокоактивные вещества (нейрогормоны).
У них хорошо развит комплекс Гольджи,
аксон заканчивается аксовазальными
синапсами.

Морфологическое
строение нейронов многообразно. В связи
с этим при классификации нейронов
применяют несколько принципов:

• учитывают размеры и форму тела нейрона;

• количество и характер ветвления
  отростков;

• длину аксона и наличие специализированных
  оболочек.

По
форме клетки, нейроны могут быть
сферическими, зернистыми, звездчатыми,
пирамидными, грушевидными, веретеновидными,
неправильными и т. д. Размер тела
нейрона варьирует от 5 мкм у малых
зернистых клеток до 120—150 мкм у гигантских
пирамидных нейронов.

По
количеству отростков выделяют следующие
морфологические типы нейронов[1]:

• униполярные (с одним отростком) нейроциты,
  присутствующие, например, в сенсорном
  ядре тройничного нерва в среднем мозге;

• псевдоуниполярные клетки, сгруппированные
  вблизи спинного мозга в межпозвоночных
  ганглиях;

• биполярные нейроны (имеют один аксон
  и один дендрит), расположенные в
  специализированных сенсорных органах —
  сетчатке глаза, обонятельном эпителии
  и луковице, слуховом и вестибулярном
  ганглиях;

• мультиполярные нейроны (имеют один
  аксон и несколько дендритов), преобладающие
  в ЦНС

Общее строение нервной системы человека

Нервную систему человека можно разделить
на отделы исходя из особенностей их
устройства, расположения или функциональных
свойств.

Соматическая нервная система регулирует
работу скелетных мышц и органов чувств.
Она обеспечивает связь организма с
внешней средой и адекватное реагирование
на ее изменение.

Вегетативная (автономная) нервная
система регулирует деятельность
внутренних органов и обеспечивает
поддержание гомеостаза. Как правило,
деятельность автономной НС не подчиняется
сознанию человека (исключение – феномены
йоги, гипноза).

Нейроны

Нервная система состоит из
нейронов, или нервных клеток и нейроглии,
или нейроглиальных клеток. Нейроны —
это основные структурные и функциональные
элементы как в центральной, так и
периферической нервной системе. Нейроны
— это возбудимые клетки, то есть они
способны генерировать и передавать
электрические импульсы (потенциалы
действия).

Нейроны имеют различную форму
и размеры, формируют отростки двух
типов: аксоны и дендриты. У нейрона
обычно несколько коротких разветвлённых
дендритов, по которым импульсы следуют
к телу нейрона, и один длинный аксон, по
которому импульсы идут от тела нейрона
к другим клеткам (нейронам, мышечным
либо железистым клеткам). Передача
возбуждения с одного нейрона на другие
клетки происходит посредством
специализированных контактов — синапсов.

Нейроглия

Глиальные клетки более
многочисленны, чем нейроны и составляют
по крайней мере половину объёма ЦНС, но
в отличие от нейронов они не могут
генерировать потенциалов действия.
Нейроглиальные клетки различны по
строению и происхождению, они выполняют
вспомогательные функции в нервной
системе, обеспечивая опорную, трофическую,
секреторную, разграничительную и
защитную функции.

Первые
обобщения, касающиеся сущности психики,
можно найти в трудах древнегреческих
и римских ученых (Фалес, Анаксимен,
Гераклит, Демокрит, Платон, Аристотель,
Эпикур, Лукреций, Гален). Уже среди них
были материалисты, считавшие, что психика
возникла из естественных начал (воды,
огня, земли, воздуха), и идеалисты,
выводившие психические явления из
нематериальной субстанции (души).

Представители
материалистического направления
(Гераклит, Демокрит) считали, что душа
и тело едины, и не видели особых отличий
между душой человека и душами животных.
Напротив, представители идеалистического
мировоззрения, Сократ и Платон,
рассматривали душу как явление, не
связанное с телом и имеющее божественное
происхождение.

Платон считал, что душа
старше тела, что души человека и животных
резко отличаются, что душа человека
двойственна: высшего и низшего порядка.
Первая бессмертна, она обладает чисто
мыслительной силой и может переходить
от одного организма к другому и даже
существовать самостоятельно, независимо
от тела.

Философские течения древней
Греции — материализм и идеализм —
отражали острую классовую борьбу. Борьба
материалистической «линии Демокрита»
с идеалистической «линией Платона» в
Древней Греции была борьбой прогрессивной
рабовладельческой демократии с
реакционной земельной рабовладельческой
аристократией.

Участие греков в международном
торговом обороте, общение их с различными
народами, знакомство с разнообразными
культурами и религиозными представлениями
содействовали развитию у греков того
чрезвычайно своеобразного мировоззрения,
которое вошло в историю философии под
именем так называемой греческой
натурфилософии.

Крупным представителем
материализма в Древней Греции был
Демокрит (около 460—360 гг. до н. э.). Демокрит
учил, что в основе мира лежит не бог, не
какой-либо дух, а материя. Из первоматерии
возникло все существующее. Материя
состоит из мельчайших частиц (атомов).
Частицы эти находятся в постоянном
движении — то соединяются, го разъединяются.

Различными сочетаниями атомов Демокрит
объяснял все разнообразие явлений
природы. Природа едина и находится в
вечном движении. Таким образом, Демокрит
нанес удар религии, которая все объясняла
деятельностью богов. Атомистический
материализм выступил против идеи
вмешательства богов в судьбы мира и
отдельных людей, против суеверий.

Другим положением греческой
философии был взгляд на природу, как на
нечто находящееся в вечном движении, в
непрерывном течении, в неустанном
изменении. Покоя в мире нет, а есть
постоянный процесс становления, одно
состояние постоянно сменяется другим.
Гераклит учил: «Все течет, все изменяется,
нет ничего неподвижного, все во вселенной
охвачено потоком движения, все находится
в процессе вечной смены, вечного
движения».

Значительное внимание уделял
Демокрит и медицине; он писал о пульсе,
о воспалении, о бешенстве. «Здоровья
просят у богов в своих молитвах люди, а
того не знают, что они сами имеют в своем
распоряжении средства к этому»,— писал
Демокрит своему современнику— врачу
Гиппократу. В этих высказываниях нашли
выражение общие материалистические
взгляды Демокрита. Продолжателем
Демокрита был Эпикур.

Греческая натурфилософия
оказала существенное влияние на развитие
материалистических представлений о
болезни.

Идеалистические течения были
представлены школой Пифагора (конец VI
века до н. э.), а позднее, с IV века, философией
Платона. Эти философы-идеалисты были
представителями рабовладельческой
аристократии. Они игнорировали изучение
конкретной природы, объясняли все
совершающееся влиянием стоящей над
миром силы в виде либо мистических
«чисел» (Пифагор), либо извечных идей
(Платон).

Первый набросок механистической
теории разработал естествоиспытатель
Рене Декарт. человека и любой живой
организм Декарт видел простым механизмом,
а не телом, обладающим душой и управляемым
ею. Такие мысли обрели распространение
из-за технологического прогресса,
происходившего в те года в Европе.

Популярность техники заставило ученых
рассматривать и живые организмы с точки
зрения механики. Механистическую теорию
первым подтвердил Уильям Гарвей, который
открыл систему кровобращения: с точки
зрения механики, сердце выступало
помпой, которое перекачивало кровь, не
требуя, к слову сказать, никакого участия
души.

Следущим за механистическую теорию
выступил Декарт, введя понятие рефлекса,
тем самым опроверг существование души
не только во внутренних органах человека,
но и во всей внешней работы организма.
Понятие рефлекса было введено намного
позднее идеи Декарта.Так как в то время
знание о нервной системе было недостаточным,
Декарт объяснял ее как систему трубок,
по которым движутся некие “животные
духи”.

Эти частицы движутся к мозгу,а
от мозга к мышцам под воздействием
внешнего импульса. То есть Декарт видел
рефлекс подобием отражения солнечного
света от поверхности.Несмотря на то,
что гипотеза Декарта никак не опиралась
на опыт, она сыграла важную роль в
психологии, впервые, на то время, дав
объяснение поведению человека, не
обращаясь к теории души.

Еще одним
вопросом, который интересовал Декарта
– возможность перестраивать поведение.
Декарт подтверждал эту теорию на примере
охотничьих собак, которых можно приручить
останавливаться при виде дичи и бежать
к ней, услышав выстрел, вместо того,
чтобы убегать от выстрела и сразу
бросаться на дичь, что является нормальным
повдеением собаки.

Декарт делал вывод,
что если у животных, чье развитие,
разумеется, ниже человеческого, возможно
изменить поведение, то человек может
контролировать свое поведение еще более
успешно. Такая обучающая система Декарт
работала по принципу перестройки тела,
а не усиления духа и давала человеку
абсолютную власть над собственным
поведением и эмоциями.

В своей работе
“Страсти души” Декарт отнес к
телесным функциям не только рефлексы,
но и эмоции, различные психические
состояния, восприятие идей, запоминание
и внутренние стремления. Под страстями
Декарт объяснял все реакции тела, которые
отражают “животные духи”. Отрицая
главенствующую роль души в поведении
человека, Декарт, отделяет ее от тела,
превращая в абсолютно независмую
субстанцию, обладающее возможностью
осознавать собственное состояние и
проявления.

То есть – единственным
атрибутом души является мышление и она
мыслит всегда (позже это мышление души
обрело название “интроспекция”).
Известнейшим афоизмом Декарта стали
слова “Мыслю – следовательно, существую”.
В содержании сознания Декарт выделил
три вида идей: Идеи, порожденные человеком
– его чувственный опыт.

Эти идеи не
обеспечивают познание окружающего
мира, давая лишь отдельные знания о
предметах или явлениях. При обретенные
явления также являются отдельными
знаниями, которые передаются ч ерез
социальный опыт. Только врожденные
идеи, по мнению Декарта, дают человеку
познания о сущности всего мира.

Эти
законы доступны только разуму, не требуя
информации от органов чувств. Этот
подход к познанию носит название
“рационализм”, а раскрытие и усвоение
врожденных идей было названо рациональной
интуицией. Также перед Декартом встал
вопрос контактирования двух независмых
субстанций – как связаны душа и тело
между собой?

Декарт предложил считать
шишковидную железу местом контакта
души и тела. Через эту железу тело
передает душе страсти, преобразовывая
их в эмоции, а душа регулирует работу
тела, заставляя изменять поведение.
Таким образом, восприятие тела как
сложного механизма повлекло появление
поняти механодетерменизма.

это проводники электрического импульса :: SYL.ru

Нервная система состоит из нейронов (специфических клеток, имеющих отростки) и нейроглии (она заполняет пространство между нервными клетками в ЦНС). Главное отличие между ними заключается в направлении передачи нервного импульса. Дендриты – это принимающие ответвления, по ним сигнал идет к телу нейрона. Передающие клетки – аксоны – проводят сигнал от сомы к принимающим. Это могут быть не только отростки нейрона, но и мышцы.

Виды нейронов

Нейроны бывают трех видов: чувствительные – воспринимающие сигнал из организма или внешней среды, моторные – передающие импульс к органам, и вставочные, которые соединяют между собой два других типа.

Нервные клетки могут отличаться по размеру, форме, ветвлению и количеству отростков, длине аксона. Результаты исследований показали, что ветвление дендритов больше и сложнее у организмов, стоящих выше на ступенях эволюции.

Отличия аксонов и дендритов

Какова же разница между ними? Рассмотрим.

1. Дендрит нейрона короче передающего отростка.
2. Аксон всего один, принимающих ответвлений может быть много.
3. Дендриты сильно ветвятся, а передающие отростки начинают разделяться ближе к концу, образуя синапс.
4. Дендриты истончаются по мере удаления от тела нейрона, толщина аксонов практически неизменна по всей длине.
5. Аксоны покрыты миелиновой оболочкой, состоящей из липидных и белковых клеток. Она выполняет роль изолятора и защищает отросток.

Поскольку нервный сигнал передается в виде электрического импульса, клеткам необходима изоляция. Её функции выполняет миелиновая оболочка. Она имеет мельчайшие разрывы, способствующие более быстрой передаче сигнала. Дендриты – это безоболочечные отростки.

Синапс

Место, в котором происходит контакт между ответвлениями нейронов или между аксоном и принимающей клеткой (например, мышечной), называется синапсом. В нем может участвовать всего по одному ответвлению от каждой клетки, но чаще всего контакт происходит между несколькими отростками. Каждый вырост аксона может контактировать с отдельным дендритом.

Сигнал в синапсе может передаваться двумя способами:

1. Электрическим. Это происходит только в случае, когда ширина синаптической щели не превышает 2 нм. Благодаря такому маленькому разрыву импульс проходит через него, не задерживаясь.
2. Химическим. Аксоны и дендриты вступают в контакт благодаря разнице потенциалов в мембране передающего отростка. С одной ее стороны частицы имеют положительный заряд, с другой – отрицательный. Это обусловлено разной концентрацией ионов калия и натрия. Первые находятся внутри мембраны, вторые – снаружи.

При прохождении заряда увеличивается проницаемость мембраны, и натрий входит в аксон, а калий выходит из него, восстанавливая потенциал.

Сразу после контакта отросток становится невосприимчивым к сигналам, через 1 мс способен к передаче сильных импульсов, через 10 мс возвращается в исходное состояние.

Дендриты – это принимающая сторона, передающая импульс от аксона телу нервной клетки.

Функционирование нервной системы

Нормальное функционирование нервной системы зависит от передачи импульса и химических процессов в синапсе. Не менее важную роль играет создание нервных связей. Способность к обучению присутствует у людей именно благодаря возможности организма формировать новые соединения между нейронами.

Любое новое действие на стадии изучения требует постоянного контроля со стороны мозга. По мере его освоения образуются новые нейронные связи, со временем действие начинает выполняться автоматически (например, умение ходить).

Дендриты – это передающие волокна, составляющие примерно треть всей нервной ткани организма. Благодаря их взаимодействию с аксонами люди имеют возможность обучаться.

Аксон представляет собой периферический дендрит. Дендриты и аксон

Главная→Спина→Аксон представляет собой периферический дендрит. Дендриты и аксон

В организме аксон располагается на конце нервной клетки , а именно на нейроне, и его главной функцией является проведение электрических сигналов от нейрона к рецепторам дендритам на других нейронных поверхностях. Хотя аксон и дендрит не находятся в реальном физическом контакте друг с другом, когда электрический сигнал проходит до конца аксона, это приводит к электрохимической реакции в пузырьковых структурах между двумя материалами, известными как везикулы. Эти пузырьки освобождают химические заряды нейротрансмиттеров в синаптическую щель между окончанием аксона и рецепторными участками дендритов. Возбуждение этих зарядов известно, как синаптический ответ, и функция аксона заключается в передаче этих сигналов в больших количествах в виде данных в головной мозг человека или животного.

Аксон выглядит как хвост, прикрепленный к нейронной клетке, и является одной из крупнейших и наиболее значимых структур нервной клетки в организме.

Нейроны могут иметь различные структуры аксонов, как одиночные, так и разветвленные структуры, соединенные с различными близлежащими нейронами, что увеличивает сложность пути и функций нервной системы и головного мозга. Размер аксона варьируется от 0,1 мм до 2 миллиметров в длину , также тысячи аксонов могут объединяться вместе для создания нервных волокон. Независимо от того, насколько сложен нейрон, аксоны необходимы, чтобы он смог выполнить свои функции. Другой важной функцией аксона является повышение передачи сигнала с помощью миелина, который образует окружающую его защитную оболочку.

Миелин — это жировое вещество, которое действует в качестве электрического изолятора для сигналов аксонов и может ускорить их передачу вдоль волокон, хотя не во всех аксонах присутствует это вещество. Где миелин присутствует, он обычно располагается вдоль аксона, и выглядеть как сосиска, окружающая аксон. Могут наблюдаться и истончения участка миелинового волокна, известные также как перехваты Ранвье, названные в честь французского патологоанатома Луи-Антуана Ранвье, который обнаружил их в конце 19 века. Узлы могут истончаться или же электрический импульс может угнетаться, когда он проходит вниз аксона, но он может быть усилен в периодических точках.

Хотя некоторые нервные клетки не содержат аксоны и для передачи информации используют только дендриты, они содержат основную структуру, состоящую из общих элементов подобных основному клеточному телу, и по крайней мере один прикрепленный аксон. В разных структурах могут быть различия, они основаны на том, для чего используются клетки, например, сенсорные нейроны настроены на тактильное восприятия, они находятся в коже, аудио колебания направлены во внутреннее ухо, другие органы чувств отвечают за температуру, вкус и обоняние.

Моторные нейроны используют функцию аксонов , они сокращают мышечные клетки скелетной структуры тела, а также сердца и желудочно-кишечного тракта. Все эти разные нейроны зависят от интернейронов, которые расположены по всему телу и играют роль промежуточного передатчика между сенсорными и моторными нейронами, также, как и нейроны головного мозга, которые образуют нелокализованную синаптическую систему или вторичную структуру мозга, что соединяет нервную систему со всем организмом.

Существует два вида эндоплазматического ретикулума. Мембраны «шероховатого», или гранулярного, ретикулума усеяны рибосомами, необходимыми клетке для синтеза секретируемых ею белковых веществ. Обилие элементов шероховатого ретикулума в цитоплазме нейронов характеризует их как клетки с весьма интенсивной секреторной деятельностью. Белки, предназначенные только для внутриклеточного использования, синтезируются на многочисленных рибосомах, не прикрепленных к мембранам ретикулума, а находящихся в цитоплазме в свободном состоянии. Другой вид эндоплазматического ретикулума называют «гладким». Органеллы, построенные из мембран гладкого ретикулума, упаковывают продукты, предназначенные для секреции, в «мешочки» из таких мембран для последующего переноса их к поверхности клетки, где они выводятся наружу. Гладкий эндоплазматический ретикулум называют также аппаратом Гольджи, по имени итальянца Эмилио Гольджи, который впервые разработал метод окраски этой внутренней структуры, сделавший возможным ее микроскопическое изучение. В центре цитоплазмы находится клеточное ядро. Здесь у нейронов, как и у всех клеток с ядрами, содержится генетическая информация, закодированная в химической структуре генов. В соответствии с этой информацией полностью сформированная клетка синтезирует специфические вещества, которые определяют форму, химизм и функции этой клетки. В отличие от большинства других клеток тела зрелые нейроны не могут делиться, и генетически обусловленные продукты любого нейрона должны обеспечивать сохранение и изменение его функций на протяжении всей его жизни.

Другие отростки нейрона называются дендритами. Этот термин, происходящий от греческого слова dendron — «дерево», означает, что они имеют древовидную форму. На дендритах и на поверхности центральной части нейрона, окружающей ядро (и называемой перикарионом, или телом клетки), находятся входные синапсы, образуемые аксонами других нейронов. Благодаря этому каждый нейрон оказывается звеном той или иной нейронной сети.

В разных участках цитоплазмы нейрона содержатся различные наборы специальных молекулярных продуктов и органелл. Шероховатый эндоплазматический ретикулум и свободные рибосомы обнаружены только в цитоплазме тела клетки и в дендритах. В аксонах эти органеллы отсутствуют, и поэтому синтез белка здесь невозможен. Окончания аксонов содержат органеллы, называемые синоптическими пузырьками, в которых находятся молекулы медиатора, выделяемого нейроном. Полагают, что каждый синаптический пузырек несет в себе тысячи молекул вещества, которое используется нейроном для передачи сигналов другим нейронам

1. Строение и функции дендритов, плазматическая мембрана дендритов, рецептивное поле нейронов.

Дендриты — как правило, короткие и сильно разветвлённые отростки, служащие главным местом образования влияющих на нейрон возбуждающих и тормозных синапсов (разные нейроны имеют различное соотношение длины аксона и дендритов). Нейрон может иметь несколько дендритов и обычно только один аксон. Один нейрон может иметь связи со многими (до 20-и тысяч) другими нейронами.

Дендриты делятся дихотомически, аксоны же дают коллатерали. В узлах ветвления обычно сосредоточены митохондрии.

Основные характерные черты дендрита, которые выделяют его на электронно-микроскопических срезах:

1)отсутствие миелиновой оболочки,

1. наличие правильной системы микротрубочек,

3) наличие на них активных зон синапсов с ясно выраженной электронной плотностью цитоплазмы дендрита,

4) отхождение от общего ствола дендрита шипиков,

5) специально организованные зоны узлов ветвлений, 6) вкрапление рибосом,

7) наличие в проксимальных участках гранулированного и не гранулированного эндоплазматического р

что это такое, строение, функции

Дендрит – это короткий, дихотомически (раздваивающийся) ветвящийся отросток, отходящий от тела нейрона. Согласно определению, отросток образует синапсы (электрические, химические) с другими элементами нервной ткани, через которые получает сигналы от периферических рецепторов и клеток организма в гистологической структуре органов и систем. Слово «дендрит» также имеет другое значение, если используется не в медицинской сфере, а в области материаловедения, в данном случае подразумевается кристаллическая структура материала независимо от его состава. Термин применим к камням, металлам, сплавам, искусственным соединениям, обладающим кристаллической, древовидной структурой.

Общие сведения

Нейрон – основная структурно-функциональная единица нервной ткани. Нервная клетка – образование с многочисленными отростками размером 4-130 мкм. От нейрона отходят несколько (реже один) дендритов и единственный аксон. Дендрит в биологии – это такой отросток, который передает возбуждение от периферических рецепторов к телу нейрона, что обуславливает его ведущую роль в восприятии внешних стимулов. Особенности дендритных ответвлений, которые наблюдаются в ходе микроскопических исследований:

• Система микротрубочек.
• Наличие шипиков, отходящих от общей оси.
• Присутствие узлов ветвления.
• Наличие эндоплазматического ретикулума (внутриклеточный органоид, представленный системой канальцев, полостей, пузырьков, окруженных мембраной).

Отростки, находящиеся рядом с сомой (телом), утолщенные, образуют большое число синаптических контактов. Мембрана отростка наподобие мембраны самого нейрона состоит из большого количества белковых молекул, которые играют роль химических рецепторов. Рецепторные образования наделены специфической чувствительностью к определенным химическим соединениям.

Обозначенные химические вещества – нейромедиаторы торможения и возбуждения, активно участвуют в процессе, когда импульсы распространяются по нервной ткани и поступают к соме. Строение дендрита предполагает наличие шипиков, которые образуют синаптические контакты с терминалями – концевыми участками сотен тысяч нервных клеток. Огромное количество шипиков располагается на отростках нервных клеток, образующих корковый слой больших полушарий.

Дендритный шипик сформирован из тела и головки. Размеры и форма структурных компонентов шипика существенно варьируются. Благодаря шипикам значительно увеличивается площадь постсинаптической мембраны. Шипики в дендритной структуре – лабильные образования, которые под воздействием внешних стимулов изменяют конфигурацию, дегенерируют (разрушаются), регенерируют (появляются вновь).

Количество синапсов определяет качество передачи импульсов и скорость, с которой они распространяются. Несколько дендритных ответвлений образуют единую ветку. Совокупность всех дендритов является дендритным деревом – поверхностью, воспринимающей сторонние раздражители. Исследования показывают, дендритные деревья составляют 90% мозгового вещества.

Отличия от аксонов

Аксон служит для передачи нервных импульсов от тела нервной клетки, которое по-другому называется сома, к исполнительным органам. Окончание аксона является элементом синапса, через который осуществляется синаптическая передача сигналов между отдельными клетками нервной ткани.

Дендритные клетки обладают разветвленной структурой. Дендритные отростки ветвятся на всем протяжении в отличие от аксона, который разветвляется только в конечном сегменте, образуя терминали. В отличие от аксона, длина которого может превышать 1 метр, дендрит – короткий отросток (около 700 мкм). Другие различия между дендритом и аксоном:

1. Разнонаправленное проведение импульсов (дендриты – к телу нейрона, аксон – от тела нейрона).
2. Разная толщина (дендрит истончается по мере удаления от тела, аксон сохраняет одинаковые значения диаметра сечения по всей протяженности). Диаметр аксонов разных клеток составляет около 0,3-16 мкм. Чем толще аксон, тем выше скорость распространения по нему импульсов.
3. Наличие миелиновой оболочки (у дендритов ЦНС миелиновая оболочка отсутствует, у аксонов – присутствует).

Дендритный транспорт предусматривает движение по стволу отростка белковых веществ и ферментов от сомы к конечным сегментам. В отличие от дендритного транспорта, аксональный транспорт предполагает непрерывный ток аксоплазмы в обоих направлениях. Механизм транспорта поддерживается благодаря микротрубочкам и белкам (кинезин – движение внутри микротрубочек, динеин – движение по поверхности микротрубочек).

Движение веществ по стволу осуществляется посредством затрат АТФ. Размеры дендритных отростков коррелируют с активностью нейронов. Стимулы, поступающие из внешней среды, преобразуются в биоэлектрические сигналы. Нервный импульс представляет собой волну возбуждения, распространяющуюся по отростку. Процесс образования энергии, необходимой для поддержания дендритного транспорта, происходит в митохондриях.

Функции

Аксон и дендрит несмотря на разное морфологическое строение обладают схожими функциями – служат связующими элементами, благодаря которым поддерживается взаимодействие между всеми клетками организма, происходит интеграция всех физиологических процессов. Основная функция дендрита – восприятие сигналов от других нервных клеток и рецепторов внутренних органов. Дендритные ответвления также воспринимают внешние раздражители.

В результате образуются синаптические связи нескольких видов – аксонодендритические (контакт дендрит-аксон), дендро-дендритические (контакт дендрит-дендрит), аксошипиковые (контакт аксон-дендритный шипик). Полученные импульсы поступают к телу нейрона. Конечные сегменты дендритных отростков служат участком синаптического контакта, откуда к соме поступают тормозные и возбуждающие стимулы. Благодаря синаптическим контактам один нейрон связан с многочисленными (свыше 20 тысяч) нервными клетками.

Последние исследования показывают, что дендритные отростки способны самостоятельно генерировать сигналы. Ранее считалось, что импульсы генерирует только тело клетки, роль отростков сводится к передаче сигналов. Ученые выяснили, что активность дендритных отростков намного выше, чем сомы, когда изучали характер и силу сигналов, передающихся в пределах нервной ткани. Сигнал, проходящий по стволу отростка, может меняться.

Патологии

Функции дендритов и аксонов сводятся к проведению импульсов. При изменении морфологического строения отростков передача нарушается. Дендритные отростки и шипики относятся к структурам, подверженным влиянию неблагоприятных внешних воздействий. Обозначенные элементы повреждаются в результате патологических процессов:

1. Гипоксия (кислородная недостаточность).
2. Ишемия (ухудшение кровоснабжения нервной ткани).
3. Интоксикации (острые, хронические).
4. Черепно-мозговые травмы.
5. Стрессовые воздействия.

Возрастные изменения в нервной ткани, в частности, нарушение трофики (питания), сопровождаются процессом редукции (переход от сложной структуры к простой) шипиков. Дегенерация шипиков приводит к ухудшению мозговой деятельности. В ходе нейровизуализации шипики не обнаруживаются у пациентов, страдающих болезнью Альцгеймера, сенильной деменцией и другими нейродегенеративными заболевания.

Возбудимость клетки отражает ее способность отвечать возбуждением на внешний стимул. Сигнал, поступающий из внешней среды или внутреннего пространства, представляет собой модификацию энергии. Стимул повышает проницаемость мембраны клетки, что ассоциируется с ее деполяризацией и возникновением потенциала действия.

Возбудимость в количественном выражении представляет собой минимальное значение сигнала, способное спровоцировать возбуждение. Нарушение возбудимости клеток связано с повреждением мембраны, обусловленным ионизирующим, механическим, электрическим, температурным воздействием. В патогенезе могут участвовать биологические факторы, например, токсины.

В числе эндогенных факторов стоит отметить нарушение метаболизма и перфузии (прохождение крови сквозь ткань) мозга. В результате патологических воздействий образуется энергетический дефицит, которые отражает понижение концентрации АТФ в клетке. Недостаток энергии приводит к другим нарушениям – расстройство деятельности ионных насосов, увеличение концентрации ионов натрия и кальция, устойчивая деполяризация мембраны.

В результате происходит деполяризационное торможение. При ишемии в патогенезе участвует переизбыток глутамата, что запускает каскад реакций, итогом которых становится гибель нейронов. Патологии нервных клеток и их отростков связаны с активацией процесса окисления липидных фракций. Липидные пероксиды вызывают сбои в механизме инактивации (потеря активности) нейромедиаторов, которая происходит под воздействием ферментов.

Нарушение аксонального и дендритного транспорта происходит на фоне разрушения микротрубочек, которые участвуют в процессе распространения импульсов. Разрушение микротрубочек нередко взаимосвязано с применением анестетиков, колхицина (алкалоид трополоновой группы), воздействием протеолитических ферментов – веществ класса гидролаз, которые расщепляют пептидную связь, образованную между аминокислотами в белковых структурах.

Дендритный отросток – один из основных элементов нервной клетки, который участвует в восприятии и распространении нервных импульсов. Распространяясь от рецепторных клеток по стволу отростка, импульсы поступают к соме.

ПОЖАЛУЙСТА, ОЦЕНИТЕ СТАТЬЮ!

Просмотров: 12

Логика сознания. Часть 2. Дендритные волны / Хабр

В предыдущей части мы показали, что в клеточном автомате могут возникать волны, имеющие специфический внутренний узор. Такие волны могут запускаться из любого места клеточного автомата и распространяться по всему пространству клеток автомата, перенося информацию. Соблазнительно предположить, что реальный мозг может использовать схожие принципы. Чтобы понять возможность аналогии, немного разберемся с тем, как работают нейроны реального мозга.

Головной мозг состоит из серого и белого вещества. Серое вещество – это мозговые структуры, состоящие из нейронов и глиальных клеток. Белое вещество – это аксоны нейронов, они же нервные волокна. Эти волокна образуют связи одних структур мозга с другими.
Распределение белого и серого вещества на фронтальном срезе мозга

Структуры, которые находятся ближе к центру мозга, принято относить к древнему мозгу. Древний мозг роднит нас с животными и реализует механизмы, отточенные эволюцией и более-менее общие для многих живых существ. Основной объем серого вещества человека приходится на кору. Кора – это слой серого вещества толщиной от 1.3 до 4.5 мм, составляющий наружную поверхность мозга. Есть множество доводов в пользу того, что кора, в отличие от древнего мозга, реализует не генетически заложенные алгоритмы, а способна к обучению и самоорганизации.

Основные клетки мозга – это нейроны и глиальные клетки. Похоже, что и те, и другие играют существенную роль в информационных процессах. Для упрощения повествования, пока, мы будем говорить только о нейронах. Разговор же о глиальных клетках отложим на некоторое время.

Нейроны бывают разных типов. Самые массовые нейроны коры — это пирамидальные нейроны. На их долю в коре приходится 75% от всех нейронов. На рисунке ниже показаны именно они.

Структура пирамидального нейрона, черный – дендрит, серый – аксон, линейка – 0.1 мм (Braitenberg, 1978)

У большинства нейронов есть тело, дендритное дерево и аксон. И аксон, и дендрит сильно ветвятся и образуют запутанную структуру со множеством переплетений с дендритами и аксонами других нейронов. Составить общее представление о сложности и запутанности переплетений аксонов и дендритов можно, например, по видео.

ПОЖАЛУЙСТА, ОЦЕНИТЕ СТАТЬЮ!

Просмотров: 12

Логика сознания. Часть 2. Дендритные волны / Хабр

В предыдущей части мы показали, что в клеточном автомате могут возникать волны, имеющие специфический внутренний узор. Такие волны могут запускаться из любого места клеточного автомата и распространяться по всему пространству клеток автомата, перенося информацию. Соблазнительно предположить, что реальный мозг может использовать схожие принципы. Чтобы понять возможность аналогии, немного разберемся с тем, как работают нейроны реального мозга.

Головной мозг состоит из серого и белого вещества. Серое вещество – это мозговые структуры, состоящие из нейронов и глиальных клеток. Белое вещество – это аксоны нейронов, они же нервные волокна. Эти волокна образуют связи одних структур мозга с другими.
Распределение белого и серого вещества на фронтальном срезе мозга

Структуры, которые находятся ближе к центру мозга, принято относить к древнему мозгу. Древний мозг роднит нас с животными и реализует механизмы, отточенные эволюцией и более-менее общие для многих живых существ. Основной объем серого вещества человека приходится на кору. Кора – это слой серого вещества толщиной от 1.3 до 4.5 мм, составляющий наружную поверхность мозга. Есть множество доводов в пользу того, что кора, в отличие от древнего мозга, реализует не генетически заложенные алгоритмы, а способна к обучению и самоорганизации.

Основные клетки мозга – это нейроны и глиальные клетки. Похоже, что и те, и другие играют существенную роль в информационных процессах. Для упрощения повествования, пока, мы будем говорить только о нейронах. Разговор же о глиальных клетках отложим на некоторое время.

Нейроны бывают разных типов. Самые массовые нейроны коры — это пирамидальные нейроны. На их долю в коре приходится 75% от всех нейронов. На рисунке ниже показаны именно они.

Структура пирамидального нейрона, черный – дендрит, серый – аксон, линейка – 0.1 мм (Braitenberg, 1978)

У большинства нейронов есть тело, дендритное дерево и аксон. И аксон, и дендрит сильно ветвятся и образуют запутанную структуру со множеством переплетений с дендритами и аксонами других нейронов. Составить общее представление о сложности и запутанности переплетений аксонов и дендритов можно, например, по видео.

Общую конфигурацию нейрона хорошо представить по классической картинке из википедии.

Тела нейронов, их дендриты и аксоны, окружающие глиальные клетки все они тесно упакованы между собой, оставляя свободными только узкие щели. Эти щели заполнены сложным раствором существенную часть которого составляют электролиты (в основном, ионы калия, кальция, натрия и хлора). Плотность упаковки можно увидеть и оценить на реконструкции небольшого объема коры, приведенной ниже.
(connectomethebook.com)

Поверхность нейрона называется мембраной. Задача мембраны оградить внутреннюю среду нейрона от внешней. При этом в мембрану встроено огромное количество белков. Некоторые из них пронзают мембрану насквозь и контактируют, как с внешней, так и внутренней средой нейрона. Такие белки называют трансмембранными (рисунок ниже).

Трансмембранные белки

Трансмембранные белки выполняют разные функции. Если белки занимаются транспортировкой ионов в клетку или из клетки и делают это постоянно, то это ионные насосы. Чтобы осуществлять транспорт ионов белки создают ионные каналы. Ионные каналы могут иметь внешнее управление, то есть открываться и закрываться при определенных сигналах. Если канал управляется мембранным потенциалом, то говорят о потенциал-зависимых ионных каналах.

Если белок реагирует на какое-либо вещество снаружи нейрона и передает эту реакцию каким-либо способом внутрь нейрона, то такие белки называют рецепторами. Вещество, которые воздействуют на конкретный рецептор называют его лигандом. Если рецептор имеет ионный канал, который открывается под воздействием лиганда, то такой рецептор называется ионотропным. Если у рецептора нет ионного канала и он воздействует на состояние нейрона окольным путем, то это метаботропный рецептор.

Рецепторы и другие белки не сосредоточены где-то в одном месте, а распределены по всей поверхности нейрона. Средний нейрон коры имеет порядка 10 000 синапсов, распределенных по его дендриту и телу. На каждый синапс приходится несколько сотен рецепторов.

В состоянии покоя между внутренней и внешней средой нейрона существует разность потенциалов – мембранный потенциал, составляющий около 70 милливольт. Он образуется за счет работы белковых молекул, работающих как ионные насосы. В зависимости от своего типа ионные насосы меняют соотношение определенных ионов снаружи и внутри клетки. Насосы первого типа меняют соотношение ионов калия и натрия, второго типа – выводят из клетки ионы кальция, третьего типа – транспортируют наружу протоны. В результате мембрана приобретает поляризацию, при которой отрицательный заряд накапливается внутри клетки, а положительный снаружи.

Места контактов аксонов с дендритами или телами нейронов называются синапсами. Основной тип синапсов – это химический синапс.

Когда нервный импульс по аксону поступает в синапс, он высвобождает из специальных пузырьков молекулы нейромедиаторов, характерные для этого синапса. На мембране нейрона, получающего сигнал, есть белковые молекулы – рецепторы. Рецепторы взаимодействуют с нейромедиаторами. Рецепторы, расположенные в синаптической щели, являются ионотропными, то есть они же являются ионными каналами, способными перемещать ионы. Нейромедиаторы так воздействуют на рецепторы, что их ионные каналы открываются. Соответственно, мембрана либо деполяризуется, либо гиперполяризуется – в зависимости от того, какие каналы затронуты и, соответственно, какого типа этот синапс. В возбуждающих синапсах открываются каналы, преимущественно пропускающие катионы внутрь клетки, — мембрана деполяризуется. В тормозных синапсах открываются каналы, выводящие катионы из клетки, что приводит к гиперполяризации мембраны.

Поляризация мембраны нейрона выглядит, как скопление ионов в относительной близости от мембраны (рисунок ниже).

Когда открываются ионные каналы рецепторов и начинается обмен ионами с внешней средой, то только в том месте поверхности нейрона где расположены рецепторы и происходит изменение поляризации. Маленький участок мембраны оказывается заряжен иначе чем все его окружение.

Если сработали возбуждающие рецепторы, то участок в соответствующем месте окажется деполяризован, то есть его потенциал будет выше чем в среднем по мембране нейрона. Если эта деполяризация достигнет критического значения, то возникнет спайк, который начнет распространяться по мембране.

За возникновение и распространение спайка отвечают потенциал-зависимые ионные каналы. Они управляются не нейромедиаторами, а величиной мембранного потенциала. Например, для аксона их работа выглядит следующим образом.

Когда потенциал поднимается до критического значения открываются натриевые каналы, которые начинают гнать положительно заряженные ионы натрия внутрь клетки. Соответственно, потенциал в этом месте лавинообразно возрастает. Но в определенный момент включаются калиевые потенциал-зависимые каналы. Они начинают выводить положительно заряженные ионы калия из клетки наружу, понижая тем самым мембранный потенциал. В результате происходит кратковременный локальный всплеск потенциала. Затем наступает рефрактерный период, когда это место оказывается нечувствительно к изменению потенциала. Но сильный всплеск в одном месте приводит к менее сильному подъему потенциала в соседних с ним местах. Там происходит превышение порогового значения и рождается свой всплеск. В результате потенциал действия или иначе спайк распространяется по всей длине аксона.

Распространение спайка – самовоспроизводящийся процесс. Спайк, возникнув в одном месте, заставляет соседние с ним места сгенерировать свой спайк и так далее. Это, кстати, напоминает простейший клеточный автомат, наподобие того, что мы описывали в предыдущей части. Возникнув в одном месте спайк распространяется во все стороны от этого места. Но если спайк не возник в этом месте, а пришел со стороны, то за счет того, что есть рефракторный период, он может распространить только туда, где его еще не было.

В аксонах покрытых миелиновой оболочкой потенциал действия распространяется несколько иначе. Миелиновая оболочка не дает распространяться спайку, но, зато, хорошо изолирует нервное волокно. В результате, внутри изолированной части происходит передача электрического сигнала, как по кабелю. Затем в неизолированном участке, перехвате, происходит генерация нового спайка. За счет таких «прыжков» скорость передачи нервного импульса в толстых, покрытых миелином, аксонах оказывается много выше, чем в нервных волокнах без такой оболочки.

В дендритах также есть потенциал-зависимые ионные каналы и по ним, как и по аксону может распространяться потенциал действия. Аксонные спайки имеют амплитуду порядка 100 мВ, амплитуда дендритных спайков несколько ниже. Аксонные спайки возникают на теле нейрона в дендритном холмике. Оттуда они распространяются далее по аксону. Возбуждение в аксонном холмике может распространяться и на дендрит, в этом случае возникают дендритные спайки, которые являются сигналом обратного распространения по отношению к аксонному потенциалу действия.

Дендритные спайки могут возникать и непосредственно в дендрите. Для этого требуется, чтобы в течении короткого временного интервала (порядка 3-10 мс) на небольшом участке дендрита случилось достаточно много синаптических возбуждений. Например, если длина участка 100 мкм и временной интервал 3 мс, то потребуется, чтобы сработало около 50 синапсов, чтобы появился дендритный спайк. Стоит учесть, что на таком участке располагается порядка 200 синапсов. Добиться синхронной активности четверти всех синапсов можно при искусственном возбуждении «в пробирке». Трудно сказать возможно ли такое в живой ткани.

Распространение спайков не единственный механизм передачи информации, свойственный дендриту. Показано, что дендриты обладают кабельными свойствами. Ветку дендрита можно сопоставить с кабелем, у которого есть внутреннее сопротивление, сопротивление утечки и поверхностная емкость. Хотя сопротивление дендрита и очень велико, а утечки существенны, тем не менее, токи, которые возникают от возбуждающих постсинаптических потенциалов могут оказывать существенное влияние на общее состояние нейрона. Можно предположить, что особенно роль этих токов велика на коротких расстояниях, например, в пределах одной веточки дендритного дерева.

И аксон, и дендритные ветки представляют собой тонкие трубочки. Распространение спайка по ним – это перемещение кольцевой области деполяризации. Но спайки – это достаточно энергетически затратные явления. Кроме них есть более слабые, но зато и более массовые сигналы. Нейробиологи, порою, говорят, что нейроны, в основном, не кричат друг другу (подразумевая спайки), а шепчут.

Вернемся к химическому синапсу. Нервный импульс, распространяясь по аксону, доходит до многочисленных аксонных терминалей. Большая часть терминалей образует контакты с дендритами. Это и есть химические синапсы. Дойдя до терминали, спайк вызывает массовый выброс нейромедиаторов в синаптическую щель. Нейромедиаторы упакованы в специальные пузырьки (везикулы). В одной везикуле содержится несколько тысяч молекул.

Приход спайка вызывает массовый выброс нейромедиаторов, состоящий из десятка пузырьков. Дозу нейромедиаторов, содержащуюся в одном синаптическом пузырьке принято называть квантом нейромедиатора.

Кроме массового выброса нейромедиаторов, происходящего в момент прихода аксонного спайка, есть еще, так называемое, квантовое испускание, когда выделяется только одна везикула с нейромедиаторами. Причем, квантовая активность может быть не связана с вызванной активностью нейронов к которым относится синапс и происходить независимо от нее.

Измерения, проделанные рядом с синапсами, показывают, что на мембране рядом с каждым синапсом время от времени фиксируются возбуждающие постсинаптические потенциалы, имеющие амплитуду порядка 1 мВ или кратную. Считается, что такие миниатюрные постсинаптические потенциалы связаны именно с квантовым испусканием нейромедиаторов.

Когда нейромедиаторы выбрасываются в синаптическую щель, то часть медиаторов попадает за пределы синаптической щели и растекается по пространству, образованному нейронами и окружающими их глиальными клетками. Это явление называется спиловером (spillover). Кроме того, медиаторы испускаются несинаптическими терминалями аксонов и глиальными клетками (рисунок ниже).

Источники медиаторов за пределами синаптической щели (Sykova E., Mazel T., Vagrova L., Vorisek I., Prokopova-Kubinova S., 2000)

Когда на дендрите нейрона что-то происходит это сопровождается выделением нейромедиаторов. Внутри синапса нейромедиаторы влияют на ионотропные рецепторы и как следствие на локальное изменение мембранного потенциала дендрита. Когда же нейромедиаторы попадают за пределы синапса они начинают влиять на все, что находится в непосредственной близости. При этом не важно есть ли между этими элементами непосредственный контакт. Это можно сравнить с толпой людей. Люди в толпе могут разбиться на пары и вести между собой беседы, но слышать эти беседы будут не только сами собеседники, но их ближайшие соседи.

Еще про синапсы надо сказать, что в их синаптических пузырьках хранится не один нейромедиатор, а определенный коктейль. Как правило, это смесь из одного основного нейромедиатора и нескольких дополнительных нейропептидов, которые называют нейромодуляторами. Таким образом, спиловер выбрасывает из синапса наружу целый набор сигнальный веществ. Разные нейроны одного типа могут иметь общий основной нейромедиатор, но при этом различаться составом дополнительных.

Большинство синапсов, где-то три четверти их числа, располагаются на небольших отростках, называемых шипиками. Шипики отодвигают синапс от дендрита и создают в пространстве такое распределение синапсов, что синапсы от разных дендритов оказываются перемешаны между собой.

Реконструкция участка дендрита пирамидальной клетки. Красным отмечены синапсы на шипиках, синим – на дендритном стволе (Dr. Kristen M. Harris)

Если взять участок дендрита длиною 5 мкм (рисунок ниже), то на нем окажется порядка десяти синапсов. Но дендритные ветки одних нейронов тесно переплетаются с ветками других нейронов. Все они проходят друг от друга в самой непосредственной близости. В цилиндрический объем высотою 5 мкм и диаметром тоже 5 мкм попадает около 100 синапсов. То есть в 10 раз больше того количества, что непосредственно располагается на самой дендритной ветке.

Участок дендрита (Braitenberg V., Schuz A., 1998)

В результате, синапсы образуют систему распределенных случайным образом источников нейромедиаторов для внесинаптической среды. Любая активность в синапсах вызывает появление нейромедиаторов в окружающем их пространстве. Если где-то одновременно становятся активны несколько соседних синапсов, то в таком месте возникает коктейль из тех медиаторов, что выделились из этих синапсов.

Если взять любое место, то поблизости друг от друга в радиусе полутора микрометров окажется около 10 синапсов. Большинство из них будет принадлежать разным дендритам. Если пронаблюдать за тем, какие сочетания нейромедиаторов будут появляться в этом месте, то окажется, что по составу «коктейля» можно каждый раз достаточно точно сказать какие именно синапсы были активны.

Можно привести такой пример. Представьте, что в округе есть 10 баров. Всего существует сотня сортов пива. В каждом разливают только по 3 сорта пива. Эти сорта в каждом баре бармен выбрал однажды случайным образом и теперь разливает только их. Вы обходите несколько баров, выпиваете в каждом по три пива разного сорта и забираете с собой картонные подставки под стаканы с названием выпитого пива. В итоге, по сочетанию картонок, почти всегда, вашей жене удастся определить в каких барах вы побывали.

Нейромедиаторы, оказавшиеся вне синапсов имеют свой специфический механизм, позволяющий влиять на работу нейронов. На поверхности дендрита и тела нейрона в больших количествах располагаются метаботропные рецепторы. Эти рецепторы не имеют ионных каналов и не могут напрямую влиять на мембранный потенциал нейрона. С внутренней стороны мембраны эти рецепторы связаны с так называемым G-белком. За это их часто так и называют — рецепторы, сопряженные с G-белком (G-protein-coupled receptors, GPCRs). Когда метаботропные рецепторы активируются своим лигандом они отпускают G-белок и тот начинает оказывать влияние на внутреннее состояние клетки.

Различают два типа воздействия G-белков на клетку (рисунок ниже). В первом случае G-белки напрямую связываются с ближайшими ионными каналами и открывают либо закрывают их, что соответствующим образом меняет мембранный потенциал. Во втором случае G-белки связываются с энзимами, которые запускают работу вторичных посредников. Задействование вторичных внутриклеточных посредников ведет к многократному усилению эффективности рецепторов. Вызванные вторичными посредниками изменения являются медленными, но при этом могут глобально менять состояние всей клетки.

Работу ионотропных рецепторов принято называть быстрым взаимодействием. Для изменения мембранного потенциала требуется время порядка всего одной миллисекунды. Работу метаботропных рецепторов принято относить к медленным взаимодействиям. При вовлечении вторичных посредников изменения в клетке могут длиться от секунд до часов. Прямое управление метаботропными рецепторами работы ионных каналов протекает значительно быстрее и сопоставимо по времени с быстрым взаимодействием.

Если посмотреть на метаботропный рецептор ближе, то окажется, что у него есть семь трансмембранных доменов и два свободных конца (рисунок ниже).
Структура метаботропного рецептора

За счет свободных концов соседние рецепторы могут соединяться, создавая димеры (рисунок ниже). Димеры, в свою очередь, объединяясь, формируют рецептивные кластеры. Аминный и карбоксильный концы рецепторов выполняют роль своеобразных «застежек-липучек», которые за счет электростатического «прилипания» могут формировать различные по составу кластеры рецепторов. Так как в биологических системах нет ничего случайного, то можно предположить, что образование кластеров из различных метаботропных рецепторов несет определенный смысл. Если допустить, что кластер рецепторов реагирует на нейромедиаторы не по отдельности, каждым рецептором самостоятельно, а как единый механизм, то такая реакция может быть сопоставлена с детектированием определенных комбинаций веществ, образующихся при спиловере соседних синапсов.

Кластеризация рецепторов. A – одиночный рецептор и его взаимодействие с окружающими рецепторами. B – мономерная рецептивная молекула. C – рецептивный димер. D – объединение двух мономеров в контактный (E) и комбинационный (F) димеры. (Радченко, 2007)

Выше описаны далеко не все механизмы, участвующие в работе нейрона. Но уже этого достаточно, чтобы осознать, что реальный нейрон не просто значительно сложнее, чем его формальный аналог. Реальный нейрон -это нечто совсем другое. Похоже, что нейронные сети — это изобретение человека, не имеющее прямых аналогов в природе. Когда искусственной нейронной сети удается решать какие-либо практические задачи, то, похоже, что аналогии с мозгом стоит проводить не на уровне нейронов и связей, а на уровне самих алгоритмических принципов, которые реализует эта сеть.

Вернемся к клеточным автоматам и вопросу о возможной биологической аналогии. Чтобы претендовать на роль элемента, участвующего в передаче информации, кандидат должен удовлетворять нескольким требованиям:

• У кандидата должны быть различимы, как минимум, два состояния;
• Должна присутствовать возможность передавать информацию о своем состоянии соседям;
• Должен существовать механизм, позволяющий кандидату под воздействием узора, созданного активностью соседей, менять свое состояние;
• Должен существовать механизм, позволяющий избирательно реагировать на различные окружающие узоры;
• Передача информации должна быть достаточно быстрой, чтобы соответствовать ритмам работы мозга;
• Так как предполагается, что паттерно-волновой механизм должен каждый раз вовлекать в передачу большое количество элементов, то энергетические затраты каждого элемента должны быть минимальны.

В разное время я рассматривал разных кандидатов на роль биологических аналогов. Обилие механизмов, свойственных мозгу, позволяет почти для всего, что есть в коре придумать гипотетическое обоснование почему именно это может быть аналогом элементов клеточного автомата. Сейчас я склоняюсь к тому, что наиболее подходящий кандидат – это тонкие веточки дендритных деревьев.

Веточки дендритных деревьев, безусловно, являются составной частью нейронов и участвуют в общем механизме его работы. Но это не мешает им проявлять и индивидуальные свойства и быть в каких-то ситуациях автономными элементами.

Когда на веточке возникает миниатюрный возбуждающий постсинаптический потенциал, он как по кабелю распространяется в пределах длины этой веточки. Можно предположить, что распространение электрического сигнала провоцирует минимальное испускание нейромедиаторов из каждого синапса, принадлежащего этой веточке. При этом испускание не затрагивает мембранный потенциал дендрита, а в основном распространяется за пределы синапса. Со стороны это будет выглядеть, как постоянная утечка нейромедиаторов. Состояние, в котором по дендриту пробегает электрический сигнал можно назвать активным состоянием элемента. В момент активности веточки дендрита вокруг нее, предположительно, создается облако нейромедиаторов. В каждом месте этого облака состав коктейля индивидуален и определяется ближайшими синапсами.

В каждом месте коры соседствуют порядка десятка синапсов от различных дендритов. Если несколько дендритов оказываются активны одновременно, то в определенных местах возникает специфический для этого сочетания нейромедиаторов коктейль. Если в таком месте окажется дендрит с метаботропным рецептором чувствительным именно к этому коктейлю, то такой дендрит может получит возбуждающий потенциал и перейти в активное состояние.

В принципе, из такого конструктора несложно собрать биологический аналог нашего клеточного автомата. За счет того, что речь идет о миниатюрных постсинаптических потенциалах и квантовом испускании нейромедиаторов энергетика такой передачи будет крайне невысока.

В клеточном автомате для создания уникальных узоров требовался случайный начальный выбор состояний и память элементов автомата относительно знакомых им узоров. Это проистекало из того, что изначально клеточный автомат был чист и однороден. Для возникновения любой повторяемой неоднородности автомату требовалась случайность и память. С дендритами ситуация несколько интереснее. Дендритные ветки изначально сильно переплетены, причем совершенно случайным образом. Такая неоднородность, по сути, уже является готовой памятью. Эта память позволяет воспринять любой сигнал и выдать предопределенный структурой переплетений ответ. Причем, ответ повторяемый. Это как хеш-функция, которая выдает результат, возможно, не очень понятный, но зато всегда один и тот же для одного и того же входного сигнала.
Упрощенно это выглядит так. Создадим в локальной области узор из нескольких веточек. Где-то в объеме этой локальной области найдутся места, в которых эти веточки пройдут рядом друг с другом. Нейромедиаторы испущенные из них создадут «коктейли». Если рядом с «коктейлями» окажутся дендритные веточки, на которых в этом месте окажется соответствующий рецептор, то такая ветка активируется.

То есть сама система случайных переплетений уже содержит внутри себя механизм создания продолжении для любых комбинаций активности. Это удобно, так как, потенциально, не требует дополнительной памяти кроме того, что уже заложено в хаос переплетений. Но такая конструкция обладает только локальной временной устойчивостью. Если конфигурация дендритов или шипиков изменится, то могут помяться и все получающиеся узоры. Можно предположить, что если мозг, действительно, выбрал такой механизм, то должны существовать системы, обеспечивающие стабильность используемых узоров, оптимизацию их распространения и минимизацию вероятности ошибок распространения. Не исключено, что изменения в дендритных деревьях и изменения, происходящие с количеством и формой шипиков – это отголоски такой оптимизации.

Чтобы проиллюстрировать описанные предположения Антон Морозов сделал 3D масштабную модель в которой воспроизвел волны, основанные на узорах из дендритных веточек. В модели веточки были заменены тонкими трубочками длиной по 50 мкм, что соответствует средней длине дендритной веточки. При той же плотности укладки дендритов, что и в реальной коре получилось нечто, изображенное на рисунке ниже.

Задается начальный компактный узор из веточек. В модели у веточек нет собственной памяти. Активируются те веточки, для которых это диктует геометрия случайных связей. Соответственно, любой случайный узор из активных веточек порождает предопределенный геометрией узор продолжения. Новый узор порождает следующий и так далее. Ниже приведено несколько шагов моделирования.




Не стоит искать в описанном механизме распространения дендритных волн какого-либо глубокого смысла, связанного с обработкой информации. По сути, мы просто показали возможный механизм передачи дискретной информации по пространству коры и между структурами мозга. Он, кстати, по своей идее аналогичен механизму передачи цифровой информации по шинам данных, используемым в компьютерах. Функция шины данных — передать узор, составленный из нулей и единиц, всем узлам компьютера. С шиной данных несколько проще, ее узор одинаково выглядит в любом месте шины. Но, теоретически, можно представить компьютер, в котором битовый сигнал на шине данных будет меняться по мере движения от одного узла к другому. Если при этом будет соблюдаться однозначное соответствие получаемых кодов, то несложно приспособить узлы компьютера для работы с такой информацией. Но не стоит и недооценивать полученную модель. Далее мы покажем, что развитие этой модели дает удивительные результаты.

Алексей Редозубов

Логика сознания. Вступление
Логика сознания. Часть 1. Волны в клеточном автомате
Логика сознания. Часть 2. Дендритные волны
Логика сознания. Часть 3. Голографическая память в клеточном автомате
Логика сознания. Часть 4. Секрет памяти мозга
Логика сознания. Часть 5. Смысловой подход к анализу информации
Логика сознания. Часть 6. Кора мозга как пространство вычисления смыслов
Логика сознания. Часть 7. Самоорганизация пространства контекстов
Логика сознания. Пояснение «на пальцах»
Логика сознания. Часть 8. Пространственные карты коры мозга
Логика сознания. Часть 9. Искусственные нейронные сети и миниколонки реальной коры
Логика сознания. Часть 10. Задача обобщения
Логика сознания. Часть 11. Естественное кодирование зрительной и звуковой информации
Логика сознания. Часть 12. Поиск закономерностей. Комбинаторное пространство

Тела и дендриты нейронов. Строение

Строение нейрона:

Аксон — обычно длинный отросток, приспособленный для проведения возбуждения и информации от тела нейрона или от нейрона к исполнительному органу. Дендриты — как правило, короткие и сильно разветвлённые отростки, служащие главным местом образования влияющих на нейрон возбуждающих и тормозных синапсов (разные нейроны имеют различное соотношение длины аксона и дендритов), и которые передают возбуждение к телу нейрона. Нейрон может иметь несколько дендритов и обычно только один аксон. Один нейрон может иметь связи со многими (до 20-и тысяч) другими нейронами.

Существует два потока исследований нейронных сетей: первый из них мотивирован исследованием и моделированием природных явлений обучения, для которых важна биологическая значимость; второй мотивирован получением эффективных алгоритмов, не связанных с биологической значимостью. Мы ставим точку зрения второй группы. Хотя формальные нейронные сети были определены на основе биологических соображений, для большинства из них и, в частности, изученных в этом курсе, многие биологические характеристики не учитываются.

Далее мы дадим краткий обзор некоторых основных свойств нейрофизиологии, которые позволяют читателю соединить реальные нейроны и формальные нейроны, а затем дать краткую историю нейронных сетей. Физиология мозга показывает, что он состоит из взаимосвязанных клеток. Основными этапами этого открытия являются.

Дендриты делятся дихотомически, аксоны же дают коллатерали. В узлах ветвления обычно сосредоточены митохондрии.

Дендриты не имеют миелиновой оболочки, аксоны же могут её иметь. Местом генерации возбуждения у большинства нейронов является аксонный холмик — образование в месте отхождения аксона от тела. У всех нейронов эта зона называется триггерной.

Нейроны получают сигналы через очень разветвленные расширения их клеточных тел и отправляют информацию через длинные расширения. Электрические импульсы регенерируются во время курса вдоль аксона. Длительность каждого импульса составляет порядка 1 мс и его амплитуда около 100 мВ.

Контакты между двумя нейронами, от аксона до дендрита, происходят через синапсы. Когда электрический импульс достигает конца аксона, нейромедиаторы высвобождаются и связываются с постсинаптическими рецепторами, присутствующими на дендритах. Эффект может быть возбудителем или ингибитором.

Синапс (греч.- обнимать, обхватывать, пожимать руку) — место контакта между двумя нейронами или между нейроном и получающей сигнал эффекторной клеткой. Служит для передачи нервного импульса между двумя клетками, причём в ходе синаптической передачи амплитуда и частота сигнала могут регулироваться. Одни синапсы вызывают деполяризацию нейрона, другие — гиперполяризацию; первые являются возбуждающими, вторые — тормозными. Обычно для возбуждения нейрона необходимо раздражение от нескольких возбуждающих синапсов. Термин был введён в 1897 г. английским физиологом Чарльзом Шеррингтоном.

Каждый нейрон постоянно объединяет до тысячи синаптических сигналов. Эти сигналы не работают линейным образом: существует пороговый эффект. Вот некоторая информация о нейронах человеческого мозга. Дополнительная информация о нейронах человеческого мозга.

Часть структуры мозга происходит от контакта с окружающей средой, поэтому обучение имеет важное значение для его развития. число нейронов снижается после рождения. Мы говорим о выборочной стабилизации. . Нейрон — это, как вы видели, базовый блок для обработки нейронной сети, подключенный к источникам информации в качестве входных данных и возвращающий информацию в качестве вывода.

Классификация дендриты и аксона:

На основании числа и расположения дендритов и аксона нейроны делятся на безаксонные, униполярные нейроны, псевдоуниполярные нейроны, биполярные нейроны и мультиполярные (много дендритных стволов, обычно эфферентные) нейроны.

1. Безаксонные нейроны — небольшие клетки, сгруппированы вблизи спинного мозга в межпозвоночных ганглиях, не имеющие анатомических признаков разделения отростков на дендриты и аксоны. Все отростки у клетки очень похожи. Функциональное назначение безаксонных нейронов слабо изучено.

Искусственный нейрон будет делать взвешенную сумму своих входов, а не рассматривать каждую информацию отдельно. Фактически это данные, которые будет обрабатывать нейрон, эти данные передаются функции активации, которая является предметом следующего раздела, и именно по этой причине мы можем иногда вызовите нейронный блок обработки.

Функция активации или функция передачи — это функция, которая должна возвращать реальное значение, близкое к 1, когда вводится «правильная» входная информация, а реальное значение близко к 0, когда оно «плохо». Если функция активации является линейной, сеть нейронов будет сводиться к простой линейной функции. Принимая во внимание функцию активации, мы получаем формулу, дающую выход нейрона.

2. Униполярные нейроны — нейроны с одним отростком, присутствуют, например в сенсорном ядре тройничного нерва в среднем мозге.

3. Биполярные нейроны — нейроны, имеющие один аксон и один дендрит, расположенные в специализированных сенсорных органах — сетчатке глаза, обонятельном эпителии и луковице, слуховом и вестибулярном ганглиях.

Обратите внимание, что коэффициент смещения включен в сумму, следовательно, более явная формула. Конечно, есть много функций возможных активировок, то есть ответов на критерии, которые мы дали, однако на практике в основном используются 2. График функции сигмоида.

Сигмоидная функция имеет то преимущество, что ее можно различить, а также давать промежуточные значения в отличие от функции Хевисайда, которая возвращает либо 0, либо Однако обе функции имеют порог. Это во всех случаях достигается, когда стоит. Здесь коэффициент приведения в действие действительно вступает в игру. Таким образом, мы видим, что порог активации функции достигается, когда взвешенная сумма входной информации равна коэффициенту смещения.

4. Мультиполярные нейроны — нейроны с одним аксоном и несколькими дендритами. Данный вид нервных клеток преобладает в центральной нервной системе.

5. Псевдоуниполярные нейроны — являются уникальными в своём роде. От тела отходит один отросток, который сразу же Т-образно делится. Весь этот единый тракт покрыт миелиновой оболочкой и структурно представляет собой аксон, хотя по одной из ветвей возбуждение идёт не от, а к телу нейрона. Структурно дендритами являются разветвления на конце этого (периферического) отростка. Триггерной зоной является начало этого разветвления (то есть находится вне тела клетки). Такие нейроны встречаются в спинальных ганглиях.По положению в рефлекторной дуге различают афферентные нейроны (чувствительные нейроны), эфферентные нейроны (часть из них называется двигательными нейронами, иногда это не очень точное название распространяется на всю группу эфферентов) и интернейроны (вставочные нейроны).

Указанные выше свойства верны благодаря росту функций активации. На самом деле рассматриваемое пространство является

Разница между аксонами и дендритами

Аксоны против дендритов

Задумывались ли вы, что включают в себя ощущения и восприятия? Ощущения, которые мы испытываем, на самом деле продиктованы нашим мозгом на основе получаемых им импульсов и стимуляции. Эти импульсы имеют форму электрохимических сигналов, которые передаются от одной нервной клетки к другой, пока не достигнут нашего мозга для расчета и ответа. Это нервная система 101.

Нервная система — такой интересный и обширный предмет, и одна из его дисциплин — понимание нервных клеток или, проще говоря, нейронов.В проведении этих нервных импульсов участвуют две части нервных клеток. Это аксоны и дендриты.

Дендриты — разветвленные отростки нейронов; его название происходит от греческого слова «Дендрон», что означает «Дерево», и основано на его очевидном древовидном облике. Они представляют собой протоплазматические продолжения нервных клеток и действуют как проводники электрохимических стимулов, полученных от соседних клеток. Получаемые ими импульсы переносятся внутрь и к соме, или клеточному телу.

Импульсы принимаются дендритами через синапсы. Они расположены в разных точках по всей дендритной ветви. У большинства нейронов есть много таких протоплазматических выступов, хотя они довольно короткие. Они сильно разветвлены по структуре.

Аксоны также называют нервными волокнами, поскольку они кажутся удлиненными и тонкими. Как и дендриты, они также являются протоплазматическими проекциями нервных клеток или нейронов, и их основная цель — отводить электрохимические импульсы от тела клетки нейронов.Большинство нервных клеток имеют только один аксон.

Аксоны простираются от сомы до ее концевых окончаний. Через них передаются нейронные сигналы после того, как они попали в сому нейрона. Считается, что более крупные аксоны быстрее передают информационные сигналы. Некоторые аксоны миелинизированы (то есть покрыты жирным веществом, идентифицированным как миелин). Миелиновые оболочки являются изоляторами, и считается, что с их присутствием аксоны передаются быстрее.

По сути, роль аксонов — передавать сигналы, а дендритов — принимать такие сигналы.Однако эти утверждения носят общий характер, за некоторыми исключениями. Другими отличительными физическими характеристиками аксонов и дендритов, помимо длины и ветвления, являются их формы. Трубчатая форма дендритов обычно сужается, а радиус аксонов остается постоянным.

Резюме:

1. Дендриты получают электрохимические импульсы от других нейронов и несут их внутрь и к соме, в то время как аксоны несут импульсы от сомы.

2.Дендриты короткие и сильно разветвленные по внешнему виду, а аксоны намного длиннее.

3. Обычно дендриты получают сигналы нейронов, а аксоны передают их.

4. Большинство нейронов имеют множество дендритов и только один аксон.

5. Радиус дендритов сужается, а радиус аксонов остается постоянным.

: Если вам понравилась эта статья или наш сайт. Пожалуйста, расскажите об этом. Поделитесь им с друзьями / семьей.

Cite
Ян.«Разница между аксонами и дендритами». DifferenceBetween.net. 8 февраля 2010 г.

.

Нейроны — дендриты и аксоны

2. Классификация пузырчатки

Пемфигус классифицируется большинством авторов на два основных типа в зависимости от уровня внутриэпидермального разделения: PV и PF [2, 16, 17]. В последние десятилетия все более редкие и новые варианты пузырчатки участвовали в классификации [1, 4, 6], которая описана в следующих разделах.

3. Патомеханизм пузырчатки

Доказательства указывают на то, что пузырчатка опосредуется патогенными циркулирующими антителами к Десмоглеину 1/3 (Dsg), которые опосредуют образование пузырей [1, 2, 3, 4, 5, 6, 16, 17 , 18, 19, 20, 21].Ранее считалось, что одного только анти-Dsg антител достаточно для развития пузырчатки [22]. Согласно гипотезе компенсации, развитие пузырчатки основано на нормальном эпидермальном распределении молекул Dsg1 и 3 и профилях антител к Dsg1 и 3 [2, 16]. Однако было опубликовано несколько сообщений, указывающих на несоответствие между клиническим фенотипом и профилем аутоантител, что противоречит этой теории [22, 23, 24, 25, 26].

В то время как продукция патогенных аутоантител (Abs) является ключом к развитию заболевания, сегодня очевидно, что до индукции антител также требуется множество иммунологических шагов [3, 22, 27].Недавние исследования, изучающие роль лимфоцитов, продемонстрировали роль Т-клеток и В-клеток в моделях пузырчатки и пациентов на мышах, раскрывая понимание механизмов аутоиммунитета [28].

Сегодня очевидно, что некоторые аллели HLA класса II участвуют в активации Dsg3-специфических CD4 + Т-клеток, которые управляют патогенетическими путями. Нарушение адгезии эпидермиса вызывается патогенными IgG-антителами, которые продуцируются В-клетками. HLA-DRB1 * 04: 02 широко распространен в PV, что обеспечивает распознавание Dsg3 CD4 + Т-клетками.Зависимая от Т-клеток активация В-клеток имеет решающее значение для индукции патогенных IgG-антител [28, 29, 30, 31].

Недавние исследования также подчеркнули важную роль Т-регуляторных (reg) клеток в развитии пузырчатки, и был сделан вывод, что баланс между самореактивными лимфоцитами и T reg-клетками может быть ключевым элементом в определении того, продуцируют ли люди патогенные АБС и развиваются пузырчатка или нет [9, 32, 33].

4. Pemphigus vulgaris

PV является наиболее часто встречающейся и репрезентативной клинической формой пузырчатки с частотой 0.1–0,5 / 100 000 населения [1, 2, 7, 13]. Средний возраст начала заболевания обычно составляет 4–5 лет, но может наблюдаться у пожилых людей или детей. Заболеваемость выше среди пациентов еврейского и средиземноморского происхождения [1, 2, 5, 7, 13]. Различные факторы окружающей среды, такие как лекарственные препараты (каптоприл, пеницилламин), инфекции (вирус простого герпеса, вирус Эпштейна-Барра и т. Д.), Пестициды, ультрафиолетовое излучение (УФР), ионизан-излучение, термические ожоги, стресс и пища, содержащая лук, фенол, тиол или урушиол вызывают ЛВ [10, 13, 34].

4.1. Клинические особенности

Пациенты с ПВ могут иметь поражение только слизистой оболочки, а у некоторых — поражение как слизистой, так и кожи [2, 4, 5]. У большинства пациентов слизистая оболочка полости рта является местом начала, тогда как кожное поражение обычно возникает впоследствии. Чаще всего он характеризуется болезненными эрозиями, эрозиями с беловатым экссудатом и эритематозными пятнами, обычно локализующимися на десне и слизистой оболочке щеки [1, 2, 4, 5, 13] (Рисунки 1 и 2). Также могут быть поражены другие области слизистой оболочки, носовая полость, гортань (надгортанник, голосовые связки), ротоглотка, пищевод, влагалище, вульва, половой член и задний проход [1, 13].Носовое кровотечение и охриплость голоса присутствуют из-за поражения носа, глотки и гортани [1, 13, 35, 36, 37]. Слизистая оболочка половых органов является одним из частых участков, вовлеченных в ПВ после слизистой оболочки рта [37].

Рис. 1.

На нёбе, правой и левой сторонах нижней губы видны эродированные поражения.

Рисунок 2.

На левой задней стороне слизистой оболочки щеки видны эрозии с беловатым экссудатом.

Поражение кожи обычно следует за поражением слизистой оболочки через 3 или 4 месяца [1, 4, 5].Поражения кожи вызывают жжение и болезненные ощущения. Кожные поражения характеризуются вялыми волдырями, которые переходят в болезненные обширные эрозивные области (рис. 3). Эти волдыри появляются на нормальной или эритематозной коже, они хрупкие, быстро разламываются, и трудно найти неразорвавшиеся пузыри. Знак Никольского присутствует. Буллы в ЛВ могут быть локализованными или генерализованными, и может быть поражен любой участок кожи. Наиболее часто поражаются: лицо, подмышечная впадина и волосистая часть головы, и это может быть связано с тем, что Dsg3 имеет наибольшую экспрессию в этих областях [1, 2].Поражение пупка и / или ногтей — другие участки, которые могут быть поражены [2, 4, 5, 13, 38, 39, 40]. Наличие поражений ногтей может быть признаком рецидива или рецидива заболевания [40]. Кроме того, сообщалось о случаях ЛВ с поражением только кожных поражений [41, 42, 43].

Рисунок 3.

Обширные эрозии, локализованные на спине пациента.

4.2. Гистопатология

Наблюдаются интраэпидермальный супрабазальный акантолиз и инфильтрация преимущественно нейтрофилами и эозинофилами (рисунок надгробия) [2, 5, 13].

4.3. Иммунопатология и антигены-мишени

Исследование DIF показывает кружевное отложение IgG с или без C3 на поверхности кератиноцитов в средней-нижней части или во всем эпидермисе [2, 5, 12, 13, 16]. Непрямое иммунофлюоресцентное исследование (IIF) с использованием субстрата нормальной кожи человека или пищевода обезьяны показывает циркулирующий противоэпителиальный IgG и кружевное отложение [2, 4, 5, 12]. Иммуноферментный анализ (ELISA) также доступен для обнаружения антигенов PV и служит инструментом для оценки тяжести заболевания [44, 45].Антигенами-мишенями, идентифицированными в PV, являются Dsg1 (с молекулярной массой (MW) 165 кДа) и Dsg3 (MW-130 кДа) [2, 3, 4, 5, 9]. Десмоколлин (Dcs) — еще один антиген, который считается ответственным за некоторых пациентов с пузырчаткой [46, 47].

4.4. Сопутствующие заболевания

Миастения (MG) и аномалии тимуса, включая доброкачественную или злокачественную тимому и гиперплазию тимуса, связаны с PV [2, 5, 48, 49]. Нарушения тимуса могут предшествовать или следовать за началом пузырчатки.Другими распространенными заболеваниями, связанными с ЛВ, являются системная красная волчанка (СКВ), буллезный пемфигоид (АД) и ПФ [48].

5. Pemphigus Vegetans

Pemphigus Vegetans (P veg) признан самой редкой разновидностью ПВ, составляющей лишь 1-2% всех пациентов с пузырчаткой. Сообщалось, что P veg встречается во всех возрастных группах, поражая в основном женщин среднего возраста (соотношение полов: Ж / М = 14/3) [50].

5.1. Клинические признаки

P veg характеризуется вегетативными поражениями, преимущественно поражающими интертригинозные (подмышечные, инфрамаммарные области) и периорифициальные области [2, 5, 50, 51, 52].Начальное течение болезни похоже на ПВ. На более поздних стадиях опухолевидные вегетативные, гипертрофические и бородавчатые поражения возникают именно между кожными складками [5, 50, 53]. Различают два подтипа P veg. Первый — Neumann P veg, который обычно начинается как PV с легко разрушающихся пузырьков и булл, которые развиваются, образуя гипертрофические гранулирующие эрозии, а затем увеличивают экссудирующие массы. Второй тип — Hallopeau P veg, изначально характеризуется гнойничковыми поражениями, которые разрушаются и постепенно переходят в вегетирующие эрозии [5,

.

Какие они и как работают?

Нейроны несут ответственность за перенос информации по всему человеческому телу. Используя электрические и химические сигналы, они помогают координировать все необходимые жизненные функции. В этой статье мы объясним, что такое нейроны и как они работают.

Короче говоря, наша нервная система определяет, что происходит вокруг нас и внутри нас; они решают, как мы должны действовать, изменяют состояние внутренних органов (например, изменение частоты сердечных сокращений) и позволяют нам думать и помнить о том, что происходит.Для этого он использует сложную сеть — нейроны.

Было подсчитано, что в мозге около 86 миллиардов нейронов; Чтобы достичь этой огромной цели, развивающийся плод должен создавать около 250 000 нейронов в минуту.

Каждый нейрон связан с еще 1000 нейронами, создавая невероятно сложную сеть связи. Нейроны считаются основными единицами нервной системы.

Потому что это

Нейроны, иногда называемые нервными клетками, составляют около 10 процентов мозга; остальное состоит из глиальных клеток и астроцитов, которые поддерживают и питают нейроны.

Нейроны можно увидеть только под микроскопом и разделить на три части:

Сома (тело клетки) — эта часть нейрона получает информацию. Он содержит ядро ​​клетки.

Дендриты — эти тонкие нити переносят информацию от других нейронов к соме. Они являются «входной» частью ячейки.

Axon — эта длинная проекция несет информацию от сомы и отправляет ее в другие клетки. Это «выходная» часть ячейки.Обычно он заканчивается рядом синапсов, соединяющихся с дендритами других нейронов.

И дендриты, и аксоны иногда называют нервными волокнами.

Аксоны сильно различаются по длине. Некоторые из них могут быть крошечными, а другие могут достигать длины более 1 метра. Самый длинный аксон называется ганглием дорсального корешка (DRG), кластером тел нервных клеток, которые переносят информацию от кожи в мозг. Некоторые аксоны в DRG проходят от пальцев ног к стволу мозга — до 2 метров у человека высокого роста.

Нейроны можно разбить на типы по-разному, например, по соединению или функции.

Соединение

Эфферентные нейроны — они принимают сообщения от центральной нервной системы (головной и спинной мозг) и доставляют их к клеткам в других частях тела.

Афферентные нейроны — принимают сообщения от остального тела и доставляют их в центральную нервную систему (ЦНС).

Интернейроны — они передают сообщения между нейронами в ЦНС.

Функция

Сенсор — передает сигналы от органов чувств к ЦНС.

Реле — передает сигналы из одного места в другое внутри ЦНС.

Двигатель — передает сигналы от ЦНС к мышцам.

Если нейрон получает большое количество входных сигналов от других нейронов, эти сигналы складываются до тех пор, пока не превысят определенный порог.

При превышении этого порога нейрон запускается для отправки импульса по своему аксону — это называется потенциалом действия.

Потенциал действия создается движением электрически заряженных атомов (ионов) через мембрану аксона.

Покоящиеся нейроны заряжены более отрицательно, чем жидкость, которая их окружает; это называется мембранным потенциалом. Обычно это -70 милливольт (мВ).

Когда клеточное тело нерва получает достаточно сигналов, чтобы запустить его, часть аксона, ближайшая к телу клетки, деполяризуется — мембранный потенциал быстро увеличивается, а затем падает (примерно за тысячную долю секунды).Это изменение вызывает деполяризацию в соседнем с ним участке аксона и так далее, пока подъем и спад заряда не пройдут по всей длине аксона.

После того, как сработала каждая секция, она переходит в кратковременное состояние гиперполяризации, когда ее порог понижается, что означает, что вероятность немедленного повторного срабатывания маловероятна.

Чаще всего потенциал действия генерируют ионы калия (K ⁺ ) и натрия (Na ⁺ ). Ионы входят в аксоны и выходят из них через потенциалзависимые ионные каналы и насосы.

Это процесс вкратце:

1. Na + каналы открываются, позволяя Na ⁺ хлынуть в ячейку, делая ее более положительной.
2. Когда ячейка достигает определенного заряда, открываются каналы K ⁺ , позволяя K ⁺ вытекать из ячейки. Затем каналы
3. Na + закрываются, но каналы K ⁺ остаются открытыми, позволяя положительному заряду покинуть ячейку. Мембранный потенциал падает.
4. Когда мембранный потенциал возвращается в состояние покоя, каналы K ⁺ закрываются.
5. Наконец, натриево-калиевый насос транспортирует Na + из клетки, а K ⁺ обратно в клетку, готовый к следующему потенциалу действия.

Потенциалы действия описываются как «все или ничего», потому что они всегда одного размера. Сила стимула передается с использованием частоты. Например, если стимул слабый, нейрон будет срабатывать реже, а при сильном сигнале он будет срабатывать чаще.

Миелин

Большинство аксонов покрыто белым воскообразным веществом, называемым миелином.

Это покрытие изолирует нервы и увеличивает скорость распространения импульсов.

Миелин вырабатывается шванновскими клетками периферической нервной системы и олигодендроцитами ЦНС.

В миелиновом покрытии есть небольшие разрывы, называемые узлами Ранвье. Потенциал действия перескакивает от промежутка к промежутку, позволяя сигналу двигаться намного быстрее.

Рассеянный склероз вызывается медленным распадом миелина.

Нейроны связаны друг с другом и тканями, так что они могут передавать сообщения; однако они не соприкасаются физически — между клетками всегда есть промежуток, называемый синапсом.

Синапсы могут быть электрическими или химическими. Другими словами, сигнал, который передается от первого нервного волокна (пресинаптический нейрон) к следующему (постсинаптический нейрон), передается с помощью электрического или химического сигнала.

Химические синапсы

Поделиться на PinterestИллюстрации синапсов
Изображение предоставлено Национальным институтом здравоохранения США

Как только сигнал достигает синапса, он запускает выброс химических веществ (нейротрансмиттеров) в промежуток между двумя нейронами; эта щель называется синаптической щелью.

Нейромедиатор диффундирует через синаптическую щель и взаимодействует с рецепторами на мембране постсинаптического нейрона, вызывая ответ.

Химические синапсы классифицируются в зависимости от выделяемых ими нейротрансмиттеров:

Глутамергический — высвобождает глутамин. Они часто возбуждающие, а это означает, что они с большей вероятностью вызывают потенциал действия.

GABAergic — высвобождение ГАМК (гамма-аминомасляная кислота). Они часто являются тормозящими, что означает, что они уменьшают вероятность срабатывания постсинаптического нейрона.

Холинергический — высвобождает ацетилхолин. Они находятся между двигательными нейронами и мышечными волокнами (нервно-мышечное соединение).

Adrenergic — высвобождение норадреналина (адреналина).

Электрические синапсы

Электрические синапсы менее распространены, но встречаются по всей ЦНС. Каналы, называемые щелевыми соединениями, соединяют пресинаптическую и постсинаптическую мембраны. В щелевых соединениях пост- и пресинаптические мембраны расположены гораздо ближе друг к другу, чем в химических синапсах, а это означает, что они могут пропускать электрический ток напрямую.

Электрические синапсы работают намного быстрее, чем химические синапсы, поэтому они встречаются там, где необходимы быстрые действия, например, при защитных рефлексах.

Химические синапсы могут запускать сложные реакции, но электрические синапсы могут вызывать только простые реакции. Однако, в отличие от химических синапсов, они двунаправленные — информация может течь в любом направлении.

Нейроны — один из самых интересных типов клеток человеческого тела. Они необходимы для каждого действия, которое выполняет наше тело и мозг.Именно сложность нейронных сетей дает нам нашу личность и наше сознание. Они несут ответственность за самые простые действия и самые сложные. Нейроны охватывают все, от автоматических рефлекторных действий до глубоких размышлений о вселенной.

.

Терминал аксона — определение и примеры

ˈak.son ˈtɚmɪnəl
Терминал аксона важен в межклеточной коммуникации через нейротрансмиттеры, которые он выпускает в синаптическую щель. Нейротрансмиттеры, которые передают сигналы нейрона следующей целевой клетке.

Терминал аксона — это любой из кнопочных окончаний аксонов, через которые аксоны устанавливают синаптические контакты с другими нервными клетками или с эффекторными клетками. На конце аксона состыковываются синаптические пузырьки, содержащие нейротрансмиттеры.После активации ступенчатым потенциалом или потенциалом действия пресинаптического нейрона клетка позволяет проникать ионам кальция. Это запускает каскадную реакцию, в результате которой синаптические везикулы сливаются с мембраной конца аксона. Белки синаптических везикул, которые активируются ионами кальция, образуют поры слияния, через которые нейротрансмиттеры могут выходить. Нейротрансмиттеры оказывают свое воздействие на клетку-мишень в течение ограниченного периода времени. Вскоре после этого нейротрансмиттеры поглощаются пресинаптическим нейроном или метаболически разрушаются ферментами.Следовательно, терминал аксона важен для межклеточной коммуникации. Это имеет решающее значение для обеспечения нейротрансмиттерами выхода из нейрона и передачи сигналов в клетку-мишень.

Определение конца аксона

Терминал аксона относится к окончанию аксона, которое несколько увеличено и часто имеет форму булавы или пуговицы. Терминалы аксонов — это часть нервной клетки, которая устанавливает синаптические связи с другой нервной клеткой или с эффекторной клеткой (например, мышечной клеткой или клеткой железы).

Этимология

Термин аксон произошел от древнегреческого ἄξων , что означает «áxōn» или «ось». Термин терминал происходит от латинского terminalis , который относится к границе или к концу. Оно произошло от латинского terminus , что означает «предел» или «конец». Синонимы: концевой бутон аксона; bouton terminaux ;
pieds terminaux ; синаптический бутон; синаптическая ручка; синаптическое окончание; синаптический терминал; терминальный бутон.

Нейронная структура

Это иллюстрация нейрона или нервной клетки с указанными частями: сома, дендриты и аксон. Дистальная часть аксона является окончанием аксона.

Нейрон (также называемый нервной клеткой ) — это возбудимая клетка в организме высших животных, включая человека. Клетку можно отличить от других типов клеток наличием отличительных частей, таких как сома , дендритов и аксонов . Сома — это тело клетки, которое содержит органеллы, такие как ядро.И дендриты, и аксоны представляют собой цитоплазматические отростки. В то время как дендриты представляют собой разветвленные нитевидные выступы, аксон представляет собой одиночное, тонкое и более длинное волокно нейрона. Его еще называют нервным волокном. Функция аксона — переносить эфферентных, (исходящих) потенциалов действия и проводить нервный импульс от тела клетки к синапсу. И наоборот, дендриты получают нервный импульс от другого нейрона (через синапс), а затем распространяют электрохимическую стимуляцию на тело клетки.В конце аксона находится так называемый терминал аксона , который похож на кнопку и отвечает за обеспечение синапсов между нейронами. Терминал аксона содержит специализированные химические вещества, называемые нейротрансмиттерами, которые изначально содержатся внутри синаптических пузырьков. У человека длина аксона может превышать 30 сантиметров. В периферической нервной системе более крупные (миелинизированные) аксоны окружены миелиновой оболочкой, образованной концентрическими слоями плазматической мембраны шванновской клетки. Бугорок аксона — это сужающийся участок между телом клетки и ее аксоном.Эта область отвечает за суммирование градиентных входов от дендритов и создание потенциалов действия, если порог превышен.

Терминал аксона и синапс

Терминал аксона содержит различные нейромедиаторы, которые высвобождаются в небольшом промежутке между двумя взаимодействующими нейронами. Этот промежуток называется синапсом . Нейрон, который посылает нервные импульсы, высвобождая нейротрансмиттеры через окончание аксона в синапсе, называется пресинаптическим нейроном .Напротив, нейрон, который получает импульс, называется постсинаптическим нейроном . Синапс, который служит соединением между двумя нейронами, может быть двух типов: химический синапс или электрический синапс. Химический синапс — это тот, который участвует в передаче нервных импульсов от нейрона к другому нейрону или от нейрона к эффекторной клетке (например, мышечной клетке или клетке железы). Электрический синапс — это соединение между двумя нейронами, которые находятся рядом.Этот тип синапсов обеспечивает более быструю передачу нервных импульсов.

Синаптическая активность

Схематическая диаграмма типичного химического синапса. Обратите внимание, что синаптические везикулы сливаются с мембраной на конце аксона пресинаптического нейрона. Это вызвано притоком ионов кальция. Нейромедиаторы попадают в синаптическую щель (синапс) путем экзоцитоза. Они связываются с рецепторами на поверхности дендрита постсинаптического нейрона.

Нейроны передают нервные импульсы с помощью электрохимических сигналов и нейротрансмиттеров.Нейротрансмиттеры относятся к группе химических веществ, которые выделяются по сигналу. Нейротрансмиттеры хранятся в синаптических пузырьках. Эти везикулы расположены в конце аксона пресинаптического нейрона центральной или периферической нервной системы. Есть много типов нейромедиаторов, и они могут быть возбуждающими или тормозящими. Примерами нейротрансмиттеров являются ацетилхолин, норадреналин, адреналин, дофамин, глицин, аминобутират и , глутаминовая кислота, вещество P, энцефалины, эндорфины и серотонин.Эти химические вещества отвечают за передачу сигналов от нейрона к целевой клетке через синапс. Они хранятся внутри синаптических пузырьков. Затем везикулы движутся вниз по аксону и, наконец, к концу аксона, где они будут группироваться возле плазматической мембраны.
Передача нервного импульса начинается с переменного электрического потенциала или с потенциала действия, проходящего по мембране пресинаптического нейрона до синапса. Электрическая деполяризация мембраны синапса приведет к увеличению проницаемости для ионов кальция.Приток ионов кальция активирует кальций-чувствительные белки, высвобождая нейротрансмиттеры в синаптическую щель.
Высвобождение нейротрансмиттеров происходит путем экзоцитоза. Связывание ионов кальция с белками синаптических везикул приводит в конечном итоге к слиянию секреторных везикул с пресинаптической мембраной и образованию слитой поры , когда белки везикул расходятся. Переходная пора обеспечивает выход внутрипузырного содержимого из пресинаптического нейрона в синаптическую щель.После выделения поры в конечном итоге закрываются.
Эти нейротрансмиттеры связываются с рецепторами клетки-мишени. Если клеткой-мишенью является другой нейрон, нейромедиаторы связываются с постсинаптическими рецепторами на дендритной мембране постсинаптического нейрона. Нейромедиаторы могут действовать как возбуждающие или тормозящие. Например, когда нейрон получает больше возбуждения, чем подавления от нейронов, связанных с ним, нейрон будет активирован, чтобы генерировать новый потенциал действия на его бугре аксона, чтобы сигнализировать о высвобождении нейротрансмиттеров, которые будут передавать импульс новой клетке-мишени ( е.грамм. другой нейрон).
Нейромедиаторы в синаптической щели часто доступны только в течение короткого периода времени. Те, которые не связывались с постсинаптическими рецепторами и, следовательно, не использовались для синаптической передачи, их возможная судьба такова: (1) обратный захват пресинаптическим нейроном, (2) метаболическая деградация ферментами.

Важность

Терминал аксона — это часть аксона, которая высвобождает нейротрансмиттеры, передающие сигналы через синапс.Например, в нервно-мышечном соединении окончание аксона высвобождает нейротрансмиттеры для передачи нервных импульсов от нейрона к целевой клетке, которая может быть другим нейроном, мышечной клеткой или клеткой железы. Например, ацетилхолин является нейромедиатором, который выделяется нейроном для стимуляции мышечной клетки. Если окончание аксона не может высвобождать ацетилхолин, химического вещества для активации целевой мышцы не будет. Таким образом, это может привести к параличу. Помимо ацетилхолина, другими основными нейротрансмиттерами, которые терминал аксона обеспечивает путь через синапс, являются дофамин, норэпинефрин, адреналин, серотонин, окситоцин, соматостатин и т. Д.Эти химические вещества являются важными химическими регуляторами многих видов биологической активности. Без конца аксона, который опосредует их высвобождение из нейрона, эти химические вещества, подобно ацетилхолину, не смогут выполнять свою решающую роль. Таким образом, сообщение между клетками будет затруднено из-за дисфункционального окончания аксона. Кроме того, обратный захват неиспользованных нейротрансмиттеров из синаптической щели обратно в пресинаптический нейрон будет затронут, если не будет функционального конца аксона.

См. Также

Ссылки

1. Нейрон.(2009). Получено с веб-сайта Ship.edu: http://webspace.ship.edu/cgboer/theneuron.html
2. 16.2. Как нейроны общаются — Концепции биологии — 1-е канадское издание. (2019, май). Получено с веб-сайта Opentextbc.ca: https://opentextbc.ca/biology/chapter/16-2-how-neurons-communicate/
3. Нейроны, синапсы, потенциалы действия и нейротрансмиссия — The Mind Project. (2020). Получено 24 февраля 2020 г. с веб-сайта Ilstu.edu: http://www.mind.ilstu.edu/curriculum/neurons_intro/neurons_intro.php
4. Нейротрансмиссия ацетилхолина (Раздел 1, Глава 11) Нейронауки в Интернете: Электронный учебник для нейробиологии и анатомии факультета нейробиологии — Медицинская школа Техасского университета в Хьюстоне. (2019). Получено с веб-сайта Tmc.edu: https://nba.uth.tmc.edu/neuroscience/m/s1/chapter11.html
5. Приток кальция: начало высвобождения нейротрансмиттера. (2019). Получено с веб-сайта Williams.edu: https://web.williams.edu/imput/synapse/pages/IIA1.htm

---

© Biology Online.Контент предоставлен и модерируется онлайн-редакторами биологии

---

.