Schopnost buněk reagovat na podněty z vnějšího světa je hlavním kritériem živého organismu. Strukturní prvky nervové tkáně - neurony savců a člověka - jsou schopny přeměnit podněty (světlo, vůně, zvukové vlny) do procesu excitace. Jeho konečným výsledkem je adekvátní reakce organismu na různé vlivy prostředí. V tomto článku budeme studovat funkci neuronů mozku a periferních částí nervového systému a také zvážit klasifikaci neuronů v souvislosti se zvláštnostmi jejich fungování v živých organismech.
Tvorba nervové tkáně
Než budeme studovat funkce neuronu, podívejme se, jak se tvoří buňky neurocytů. Ve stádiu neuruly je neurální trubice uložena v embryu. Tvoří se z ektodermálníholist se ztluštěním - nervová deska. Rozšířený konec trubice později vytvoří pět částí ve formě mozkových bublin. Tvoří části mozku. Hlavní část neurální trubice v procesu embryonálního vývoje tvoří mícha, ze které vychází 31 párů nervů.
Neurony mozku se spojují a vytvářejí jádra. Vychází z nich 12 párů hlavových nervů. V lidském těle se nervový systém rozlišuje na centrální úsek - mozek a mícha, skládající se z buněk neurocytů, a podpůrnou tkáň - neuroglii. Okrajovou část tvoří somatická a vegetativní část. Jejich nervová zakončení inervují všechny orgány a tkáně těla.
Neurony jsou strukturální jednotky nervového systému
Mají různé velikosti, tvary a vlastnosti. Funkce neuronu jsou rozmanité: účast na tvorbě reflexních oblouků, vnímání podráždění z vnějšího prostředí, přenos vzniklého vzruchu na další buňky. Neuron má několik větví. Dlouhý je axon, krátké se větví a nazývají se dendrity.
Cytologické studie odhalily v těle nervové buňky jádro s jedním nebo dvěma jadérky, dobře vytvořené endoplazmatické retikulum, mnoho mitochondrií a výkonný aparát syntetizující proteiny. Je reprezentován ribozomy a molekulami RNA a mRNA. Tyto látky tvoří specifickou strukturu neurocytů – Nisslovu látku. Zvláštnost nervových buněk - velké množství procesů přispívá k tomu, že hlavní funkcí neuronu je přenos nervuimpulsy. Poskytují ho jak dendrity, tak axon. Ti první vnímají signály a přenášejí je do těla neurocytu a axon, jediný velmi dlouhý proces, vede excitaci k dalším nervovým buňkám. Pokračujeme v hledání odpovědi na otázku: jakou funkci plní neurony, přejděme k struktura takové látky jako neuroglie.
Struktury nervové tkáně
Neurocyty jsou obklopeny speciální látkou, která má podpůrné a ochranné vlastnosti. Má také charakteristickou schopnost dělení. Toto spojení se nazývá neuroglie.
Tato struktura je v těsném spojení s nervovými buňkami. Protože hlavní funkcí neuronu je generování a vedení nervových vzruchů, jsou gliové buňky ovlivňovány excitačním procesem a mění své elektrické vlastnosti. Kromě trofických a ochranných funkcí zajišťuje glia metabolické reakce v neurocytech a přispívá k plasticitě nervové tkáně.
Mechanismus vedení buzení v neuronech
Každá nervová buňka vytváří několik tisíc kontaktů s jinými neurocyty. Elektrické impulsy, které jsou základem excitačních procesů, jsou přenášeny z těla neuronu podél axonu a ten se dostává do kontaktu s dalšími stavebními prvky nervové tkáně nebo vstupuje přímo do pracovního orgánu, například do svalu. Abychom zjistili, jakou funkci plní neurony, je nutné studovat mechanismus přenosu excitace. Je prováděna axony. V motorických nervech jsou pokryty myelinovou pochvou a nazývají se pulpy. Ve vegetativnímnervový systém jsou nemyelinizované procesy. Jejich prostřednictvím by měla excitace vstupovat do sousedního neurocytu.
Co je synapse
Místo, kde se setkávají dvě buňky, se nazývá synapse. K přenosu vzruchu v něm dochází buď pomocí chemických látek - mediátorů, nebo předáváním iontů z jednoho neuronu na druhý, tedy elektrickými impulsy.
Vzhledem k tvorbě synapsí vytvářejí neurony síťovou strukturu kmenové části mozku a míchy. Nazývá se retikulární formace, začíná od spodní části prodloužené míchy a zachycuje jádra mozkového kmene neboli mozkové neurony. Síťovaná struktura udržuje aktivní stav mozkové kůry a řídí reflexní akty míchy.
Umělá inteligence
Myšlenku synaptických spojení mezi neurony centrálního nervového systému a studium funkcí retikulární informace v současnosti ztělesňuje věda v podobě umělé neuronové sítě. V něm jsou výstupy jedné umělé nervové buňky propojeny se vstupy druhé speciálními spoji, které ve svých funkcích duplikují skutečné synapse. Aktivační funkce neuronu umělého neuropočítače je součtem všech vstupních signálů vstupujících do umělé nervové buňky, převedených na nelineární funkci lineární složky. Nazývá se také akční funkce (přenos). Při vytváření umělé inteligence jsou nejpoužívanější lineární, semilineární a stupňovité aktivační funkce.neuron.
Aferentní neurocyty
Nazývají se také senzitivní a mají krátké procesy, které vstupují do buněk kůže a všech vnitřních orgánů (receptorů). Receptory, které vnímají podráždění vnějšího prostředí, je transformují do procesu excitace. Podle druhu podnětu se nervová zakončení dělí na: termoreceptory, mechanoreceptory, nociceptory. Funkcemi citlivého neuronu jsou tedy vnímání podnětů, jejich rozlišování, generování vzruchu a jeho přenos do centrálního nervového systému. Senzorické neurony vstupují do dorzálních rohů míšních. Jejich těla se nacházejí v uzlinách (gangliích) umístěných mimo centrální nervový systém. Tak vznikají ganglia hlavových a míšních nervů. Aferentní neurony mají velké množství dendritů, spolu s axonem a tělem jsou nezbytnou součástí všech reflexních oblouků. Funkce citlivého neuronu tedy spočívají jak v přenosu procesu excitace do mozku a míchy, tak v účasti na tvorbě reflexů.
Funkce interneuronu
Pokračování ve studiu vlastností strukturních prvků nervové tkáně, pojďme zjistit, jakou funkci plní interneurony. Tento typ nervových buněk přijímá bioelektrické impulsy ze senzorického neurocytu a přenáší je:
a) jiné interneurony;
b) motorické neurocyty.
Většina interneuronů má axony, jejichž koncové části jsou terminály, spojené s neurocyty jednoho centra.
Interkalární neuron, jehož funkcemi je integrace vzruchu a jeho distribuce dále do částí centrálního nervového systému, jsou nezbytnou součástí většiny nepodmíněných reflexních a podmíněných reflexních nervových oblouků. Excitační interneurony podporují přenos signálu mezi funkčními skupinami neurocytů. Inhibiční interkalární nervové buňky přijímají excitaci z vlastního centra prostřednictvím zpětné vazby. To přispívá k tomu, že interkalární neuron, jehož funkcemi jsou přenos a dlouhodobé uchovávání nervových vzruchů, zajišťuje aktivaci senzorických míšních nervů.
Funkce motorického neuronu
Motoneuron je konečná strukturální jednotka reflexního oblouku. Má velké tělo uzavřené v předních rozích míšních. Tyto nervové buňky, které inervují kosterní svaly, mají názvy těchto motorických prvků. Další eferentní neurocyty vstupují do sekrečních buněk žláz a způsobují uvolňování příslušných látek: sekretů, hormonů. Při mimovolních, tedy nepodmíněných reflexních aktech (polykání, slinění, defekace) odcházejí eferentní neurony z míchy nebo z mozkového kmene. K provádění složitých akcí a pohybů tělo používá dva typy odstředivých neurocytů: centrální motor a periferní motor. Tělo centrálního motorického neuronu se nachází v mozkové kůře, poblíž Roland sulcus.
Těla periferních motorických neurocytů, které inervují svaly končetin, trupu, krku,umístěné v předních rozích míšních a jejich dlouhé výběžky - axony - vycházejí z předních kořenů. Tvoří motorická vlákna 31 párů míšních nervů. Periferní motorické neurocyty inervující svaly obličeje, hltanu, hrtanu a jazyka se nacházejí v jádrech vagusových, hypoglossálních a glosofaryngeálních hlavových nervů. Proto je hlavní funkcí motorického neuronu nerušené vedení vzruchu do svalů, sekrečních buněk a dalších pracovních orgánů.
Metabolismus v neurocytech
Hlavní funkce neuronu – tvorba bioelektrického akčního potenciálu a jeho přenos do dalších nervových buněk, svalů, sekrečních buněk – jsou dány strukturálními rysy neurocytu a také specifickými metabolickými reakcemi. Cytologické studie ukázaly, že neurony obsahují velké množství mitochondrií, které syntetizují molekuly ATP, vyvinuté granulární retikulum s mnoha ribozomálními částicemi. Aktivně syntetizují buněčné proteiny. Membrána nervové buňky a její procesy - axon a dendrity - plní funkci selektivního transportu molekul a iontů. Metabolické reakce v neurocytech probíhají za účasti různých enzymů a vyznačují se vysokou intenzitou.
Přenos excitace v synapsích
S ohledem na mechanismus vedení vzruchu v neuronech jsme se seznámili se synapsemi - útvary, které se vyskytují v místě kontaktu dvou neurocytů. Excitace v první nervové buňce způsobuje tvorbu molekul chemických látek - mediátorů - v kolaterálech jejího axonu. Tyto zahrnujíaminokyseliny, acetylcholin, norepinefrin. Uvolněný z váčků synoptických zakončení v synoptické štěrbině může ovlivnit jak vlastní postsynaptickou membránu, tak obaly sousedních neuronů.
Molekuly neurotransmiterů slouží jako dráždidlo pro jinou nervovou buňku a způsobují změny nábojů v její membráně – akční potenciál. Vzruch se tak rychle šíří podél nervových vláken a dostává se do částí centrálního nervového systému nebo vstupuje do svalů a žláz, což způsobuje jejich adekvátní činnost.
Neuronová plasticita
Vědci zjistili, že v procesu embryogeneze, konkrétně ve fázi neurulace, se z ektodermu vyvine velmi velký počet primárních neuronů. Asi 65 % z nich umírá ještě před narozením člověka. Během ontogeneze jsou některé mozkové buňky nadále eliminovány. Jedná se o přirozený naprogramovaný proces. Neurocyty, na rozdíl od epiteliálních nebo pojivových buněk, nejsou schopné dělení a regenerace, protože geny odpovědné za tyto procesy jsou v lidských chromozomech inaktivovány. Přesto lze mozkovou a duševní výkonnost udržet po mnoho let, aniž by výrazně klesala. To se vysvětluje tím, že funkce neuronu, ztracené v procesu ontogeneze, přebírají jiné nervové buňky. Musí zvýšit svůj metabolismus a vytvořit nová další nervová spojení, která kompenzují ztracené funkce. Tento jev se nazývá plasticita neurocytů.
Coodráží se v neuronech
Na konci 20. století skupina italských neurofyziologů zjistila zajímavou skutečnost: v nervových buňkách je možný zrcadlový odraz vědomí. To znamená, že se v mozkové kůře tvoří fantom vědomí lidí, se kterými komunikujeme. Neurony zahrnuté v zrcadlovém systému fungují jako rezonátory pro mentální aktivitu okolních lidí. Proto je člověk schopen předvídat záměry partnera. Struktura takových neurocytů také poskytuje zvláštní psychologický fenomén zvaný empatie. Vyznačuje se schopností proniknout do světa emocí druhého člověka a vcítit se do jeho pocitů.
