Největším úspěchem evoluce je mozek a vyvinutý nervový systém organismů se stále složitější informační sítí založenou na chemických reakcích. Nervový impuls probíhající podél procesů neuronů je kvintesence komplexní lidské činnosti. Vzniká v nich impuls, pohybuje se po nich a jsou to neurony, které je analyzují. Procesy neuronu jsou hlavní funkční částí těchto specifických buněk nervového systému a budeme o nich mluvit.
Původ neuronů
Otázka původu specializovaných buněk je dnes stále otevřená. Na toto téma existují minimálně tři teorie – Kleinenberg (Kleinenberg, 1872), bratři Hertwig (Hertwig, 1878) a Zavarzin (Zavarzin, 1950). Všechny se scvrkávaly na skutečnost, že neurony vznikly z primárních citlivých ektodermálních buněk a jejich předchůdci byly globulární proteiny, které se spojily do svazků. Proteiny, které následně obdržely buněčnémembrána, ukázalo se, že je schopna vnímat podráždění, generovat a provádět excitaci.
Moderní představy o struktuře neuronu a procesech
Specializovaná buňka nervové tkáně se skládá z:
- Soma nebo tělo neuronu, které obsahuje organely, neurofibrily a jádro.
- Mnoho krátkých procesů neuronu zvaných dendrity. Jejich funkcí je vnímat vzrušení.
- Jeden dlouhý proces neuronu – axon, pokrytý jako „spojka“myelinovou pochvou. Hlavní funkcí axonu je provádět excitaci.
Všechny struktury neuronu mají odlišnou strukturu membrán a všechny jsou zcela odlišné. Mezi mnoha neurony (v našem mozku jich je asi 25 miliard) neexistují žádná absolutní dvojčata jak ve vzhledu, tak ve struktuře a hlavně ve specifikách fungování.
Krátké procesy neuronů: struktura a funkce
Tělo neuronu má mnoho krátkých a rozvětvených procesů, které se nazývají dendritický strom nebo dendritická oblast. Všechny dendrity mají mnoho větví a bodů kontaktu s jinými neurony. Tato síť vnímání zvyšuje úroveň shromažďování informací z prostředí obklopujícího neuron. Všechny dendrity mají následující vlastnosti:
- Jsou relativně krátké – do 1 milimetru.
- Nemají myelinovou pochvu.
- Tyto neuronové procesy jsou charakterizovány přítomností ribonukleotidů, endoplazmatického retikula a rozsáhlé sítě mikrotubulů, které mají vlastníjedinečnost.
- Mají specifické procesy – páteře.
Dendritové trny
Tyto výrůstky dendritické membrány lze nalézt na celém jejich povrchu ve velkém množství. Jedná se o další kontaktní body (synapse) neuronu, které výrazně zvětšují oblast interneuronálních kontaktů. Kromě rozšiřování receptivní plochy hrají důležitou roli v situacích náhlých extrémních účinků (například při otravě nebo ischemii). Jejich počet se v takových případech dramaticky mění ve směru zvýšení nebo snížení a stimuluje tělo ke zvýšení nebo snížení rychlosti a počtu metabolických procesů.
Provádění procesu
Dlouhý proces neuronu se nazývá axon (ἀξον - osa, řecky), nazývá se také axiální válec. V místě tvorby axonů na těle neuronu se nachází val, který hraje důležitou roli při tvorbě nervového vzruchu. Zde se sčítá akční potenciál přijatý ze všech dendritů neuronu. Struktura axonu obsahuje mikrotubuly, ale téměř žádné organely. Výživa a růst tohoto procesu je zcela závislý na těle neuronů. Při poškození axonu jejich periferní část odumírá, zatímco tělo a zbývající část zůstávají životaschopné. A někdy může neuron vyrůst nový axon. Průměr axonu je jen několik mikrometrů, ale délka může dosáhnout 1 metru. Takové jsou například axony míšních neuronů, které inervují lidské končetiny.
Axonová myelinizace
Skořápka dlouhých procesů neuronu je tvořena Schwannovými buňkami. Tyto buňky se ovíjí kolem částí axonu a jejich uvula se omotává kolem něj. Cytoplazma Schwannových buněk je téměř úplně ztracena a zůstává pouze membrána lipoproteinů (myelin). Účelem myelinové pochvy dlouhých výběžků těl neuronů je poskytnout elektrickou izolaci, která vede ke zvýšení rychlosti nervového impulsu (z 2 m/s na 120 m/s). Skořápka má trhliny - sevření Ranviera. V těchto místech impuls jako proud galvanického charakteru volně vstupuje do média a vstupuje zpět. A právě v sevření Ranviera se vyskytuje akční potenciál. Impuls se tedy po axonu pohybuje skokově – od zúžení ke zúžení. Myelin je bílý, to je to, co sloužilo jako kritérium pro rozdělení nervové substance na šedou (těla neuronů) a bílou (dráhy).
Axonové keře
Na konci se axon mnohokrát větví a tvoří keř. Na konci každé větve je synapse - místo kontaktu axonu s jiným axonem, dendritem, tělem neuronů nebo somatickými buňkami. Toto vícenásobné větvení umožňuje vícenásobnou inervaci a duplikaci přenosu impulsu.
Synapse je místo přenosu nervového vzruchu
Synapse jsou unikátní formace neuronů, kde je signál přenášen prostřednictvím látek zvaných mediátory. Akční potenciál (nervový impuls) dosáhne konce procesu - ztluštění axonu, které se nazývá presynaptická oblast. Existuje více vezikul s mediátory (vezikuly). Neurotransmitery jsou biologicky aktivní molekuly určené k přenosu nervového vzruchu (například acetylcholinu ve svalových synapsích). Když transmembránový proud ve formě akčního potenciálu dosáhne synapse, stimuluje membránové pumpy a ionty vápníku vstupují do buňky. Iniciují rupturu váčků, mediátor vstupuje do synaptické štěrbiny a váže se na receptory postsynaptické membrány přijímače impulsů. Tato interakce spouští sodíkovo-draslíkové pumpy membrány a vzniká nový akční potenciál, identický s předchozím.
Axon a cílová buňka
V procesu embryogeneze a postembryogeneze těla přirůstají neurony axony k těm buňkám, které by jimi měly být inervovány. A tento růst je přísně řízen. Mechanismy růstu neuronů byly objeveny teprve nedávno a často jsou přirovnávány k majiteli, který vede psa na vodítku. V našem případě je hostitelem tělo neuronu, vodítko je axon a pes je růstový bod axonu s pseudopodií (pseudopodií). Orientace a směr růstu axonu závisí na mnoha faktorech. Tento mechanismus je složitý a z velké části ještě není plně objasněn. Faktem ale zůstává - axon dosáhne přesně své cílové buňky a procesy motorického neuronu, který je zodpovědný za malíček, prorostou do svalů malíčku.
Axonské zákony
Při vedení nervového impulsu podél axonů fungují čtyři hlavní zákony:
- Zákon anatomické a fyziologické integrity. Vedení je možné pouze podél neporušených procesů neuronů. Na toto pravidlo se vztahuje i poškození způsobené změnami propustnosti membrány (pod vlivem drog nebo jedů).
- Zákon izolace buzení. Jeden axon - vedení jednoho vzruchu. Axony mezi sebou nesdílejí nervové impulsy.
- Zákon jednostranného držení. Axon vede impuls buď odstředivě nebo dostředivě.
- Zákon bez ztráty. Toto je vlastnost nedekrementace - při vedení impulsu se nezastaví a nemění.
Odrůdy neuronů
Neurony jsou hvězdicovité, pyramidální, zrnité, košovitého tvaru – mohou mít takový tvar těla. Podle počtu procesů jsou neurony: bipolární (každý jeden dendrit a axon) a multipolární (jeden axon a mnoho dendritů). Podle funkčnosti jsou neurony senzorické, zásuvné a výkonné (motorické a motorické). Rozlišují se neurony Golgiho typu 1 a Golgiho typu 2. Tato klasifikace je založena na délce procesu neuronu axonu. První typ je, když axon přesahuje daleko za umístění těla (pyramidové neurony mozkové kůry). Druhý typ - axon se nachází ve stejné zóně jako tělo (cerebelární neurony).
