Pagrindinis

Širdies smūgis

Aksonai ir dendritai yra

Funkcinis nervų sistemos vienetas yra nervinė ląstelė, neuronas. Neuronai sugeba generuoti elektrinius impulsus ir perduoti juos nervinių impulsų pavidalu. Neuronai tarpusavyje sudaro cheminius ryšius - sinapses. Nervų sistemos jungiamąjį audinį reprezentuoja neuroglia (pažodžiui, „nervinė glia“). „Neuroglia“ ląstelių yra tiek pat, kiek ir neuronų, ir jos atlieka trofines ir atramines funkcijas.

Milijardai neuronų sudaro smegenų pusrutulių ir smegenų pusrutulių paviršinį sluoksnį - žievę. Be to, baltosios medžiagos storyje neuronai sudaro klasterius - branduolius.

Beveik visi centrinės nervų sistemos neuronai yra daugiapoliai: neuronų šamas (kūnas) pasižymi keletu polių (viršūnių). Iš kiekvieno poliaus, išskyrus vieną, nukrypsta procesai - dendritai, kurie sudaro daugybę šakų. Dendritiniai lagaminai gali būti lygūs arba sudaryti daugybę stuburų. Dendritai sudaro sinapses su kitais neuronais dendritinio medžio smegenyse ar kamiene.

Iš likusio somos poliaus pasitraukia procesas, kuris veda nervinius impulsus, aksoną. Dauguma aksonų sudaro papildomas šakas. Galinės šakos sudaro sinapses su taikiniais neuronais.

Neuronai sudaro du pagrindinius sinapsinių kontaktų tipus: axodendritinius ir axosomatinius. Ašodendritinės sinapsės daugeliu atvejų perduoda sužadinimo impulsus, o aksosomatinės - slopina.

Smegenų neuronų formos.
(1) Smegenų žievės piramidiniai neuronai.
(2) Pagumburio neuroendokrininiai neuronai.
(3) Strypinio nervo smaigaliai.
(4) Į krepšelį panašūs smegenėlių neuronai. 1 ir 3 neuronų dendritai sudaro stuburus.
A yra aksonas; D - dendritas; KA - papildomasis aksonas. Dendritiniai nugaros.
Smegenėlės skyrius, kuriame yra milžiniškų Purkinje ląstelių dendritai, sudarantys stuburus.
Regėjimo lauke išskiriami trys stuburo slanksteliai (III), sudarantys sinapsinius kontaktus su klubo formos aksonų pratęsimais (A)..
Ketvirtasis aksonas (viršuje kairėje) sudaro sinapsę su dendritiniu kamienu. (A) Nugaros smegenų pilkosios medžiagos priekinio rago motorinis neuronas.
(B) Padidintas vaizdas (A). 1 ir 2 skyrių mielino apvalkalus, esančius centrinės nervų sistemos baltojoje medžiagoje, sudaro oligodendrocitai.
Grįžtamojo įkaito aksono šaka prasideda nuo nemiršytos vietos.
3 ir 4 skyrių mielino apvalkalus, susijusius su periferine nervų sistemos dalimi, sudaro Schwann ląstelės.
Aksono sustorėjimas įėjimo į nugaros smegenis srityje (pereinamasis regionas) liečiasi su oligodendrocitais, viena vertus, ir su Schwann ląstelėmis, kita vertus.
(B) Neurofibrilės, sudarytos iš neurofilamentų, yra matomos po dažymo sidabro druskomis.
(D) Nissl kūneliai (granuliuoto endoplazminio retikulumo gabalėliai) yra matomi dažant katijoniniais dažais (pvz., Tioninu)..

Vidinė neuronų struktūra

Visų neuronų struktūrų citoskeletas susidaro mikrotubuliais ir neurofilamentais. Neurono kūne yra branduolys ir jį supanti citoplazma - perikarionas (graikų peri - aplink ir karionas - branduolys). Perikarione yra granuliuoto (šiurkštaus) endoplazminio retikulumo - Nissl kūnų, taip pat Golgi komplekso, laisvųjų ribosomų, mitochondrijų ir agranulinio (lygaus) endoplazminio retikulumo rezervuarai..

1. Intraląstelinis transportas. Neuronuose vyksta metabolizmas tarp membranos struktūrų ir citoskeleto komponentų: nauji ląsteliniai komponentai, nuolat sintetinami somoje, pernešami į aksonus ir dendritus per anterogradinį transportą, o metaboliniai produktai patenka į somą, kur jie yra lizosomiškai sunaikinami (tikslinių ląstelių atpažinimas)..

Skirkite greitą ir lėtą transportą anterogradiniu būdu. Greitas transportavimas (300–400 mm per dieną) atliekamas laisvų ląstelių elementų pagalba: sinapsinės pūslelės, mediatoriai (arba jų pirmtakai), mitochondrijos, taip pat lipidų ir baltymų molekulės (įskaitant receptorių baltymus), panardintos į ląstelės plazminę membraną. Lėtą transportą (5–10 mm per dieną) užtikrina centrinio skeleto komponentai ir tirpūs baltymai, įskaitant kai kuriuos baltymus, išskiriančius mediatorius nervų galūnėse..

Aksonai suformuoja daugybę mikrotubulių: jie prasideda nuo somos su trumpais ryšuliais, kurie juda į priekį vienas kito atžvilgiu išilgai pradinio aksono segmento; vėliau ašonas susidaro dėl pailgėjimo (iki 1 mm vieną kartą). Pailgėjimo procesas įvyksta dėl tubulino polimerų pridėjimo distaliniame gale ir dalinės depolimerizacijos („išardymo“) proksimaliniame gale. Distalinėje dalyje neurofilamentų progresas beveik visiškai sulėtėja: šiame skyriuje jų baigimo procesas užbaigiamas, nes lėtai transportuojant į skyrių iš somos įpilama gijinių polimerų..

Mitochondrijų metabolitų, agranulinio endoplazminio retikulumo ir plazminės membranos gabenimas retrospektyviai su jame esančiais receptoriais atliekamas gana dideliu greičiu (150–200 mm per dieną). Retrogradinis transportas ne tik pašalina ląstelių metabolizmo produktus, bet ir atpažįsta tikslines ląsteles. Sinapsės metu aksonai fiksuoja signalines endosomas, kuriose yra baltymų, neurotropinų („neuronų maistas“) iš tikslinės ląstelės plazminės membranos. Tada neurotropinai pernešami į somą, kur jie yra įterpiami į Golgi kompleksą.

Be to, tokių „žymeklio“ tikslinių ląstelių molekulių gaudymas vaidina svarbų vaidmenį atpažįstant ląsteles jų vystymosi metu. Ateityje šis procesas užtikrina neuronų išgyvenimą, nes laikui bėgant jų tūris mažėja, o tai gali sukelti ląstelių žūtį, jei aksonas plyšta šalia jo pirmųjų šakų.

Pirmasis tarp neurotrofinų buvo ištirtas nervų augimo faktorius, atliekantis ypač svarbias funkcijas kuriant periferinę sensorinę ir autonominę nervų sistemą. Subrendusių smegenų neuronų soma sintetinamas iš smegenų izoliuotas augimo faktorius (BDNF), kuris pernešamas priešakyje į jų nervų galus. Remiantis tyrimų su gyvūnais duomenimis, iš smegenų išskiriamas augimo faktorius užtikrina gyvybinį neuronų aktyvumą, nes jie dalyvauja metabolizme, veda impulsus ir perduoda sinapses..

Vidinė motorinio neurono struktūra.
Pavaizduoti penki dendritiniai kamienai, trys sužadinančios sinapsės (paryškintos raudona spalva) ir penkios slopinančios sinapsės..

2. Transporto mechanizmai. Neuroninio transportavimo metu atraminių struktūrų vaidmenį atlieka mikrotubulai. Baltymai, sujungti su mikrotubuliais, dėl ATP energijos juda organelėmis ir molekulėmis išilgai mikrotubulų išorinio paviršiaus. Anterogradinis ir retrogradinis transportas teikia skirtingų tipų ATPazes. Retrogradinis transportas vyksta dėl dineino ATPazių. Dėl sutrikusio dyinino veikimo atsiranda motorinių neuronų liga.
Klinikinė neuronų pernešimo reikšmė aprašyta žemiau..

Stabligė. Jei žaizda užteršta dirvožemiu, galima užsikrėsti stabligės bacila (Clostridium tetani). Šis mikroorganizmas gamina toksiną, kuris jungiasi su nervų galūnių plazminėmis membranomis, endocitozės būdu įsiskverbia į ląsteles, o perveždamas retrogradiniu būdu patenka į nugaros smegenų neuronus. Aukštesniame lygyje esantys neuronai taip pat fiksuoja šį toksiną per endocitozę. Tarp šių ląstelių ypač reikėtų atkreipti dėmesį į „Renshaw“ ląsteles, kurios paprastai slopina motorinius neuronus, išskirdamos slopinamąjį tarpininką - gliciną..

Kai ląstelės absorbuoja toksiną, sutrinka glicino sekrecija, todėl nustoja slopinamasis poveikis neuronams, atliekantiems veido, žandikaulio ir stuburo raumenų motorinę inervaciją. Kliniškai tai pasireiškia užsitęsusiais ir sekinančiais šių raumenų spazmais ir puse atvejų baigiasi pacientų mirtimi po išsekimo per kelias dienas. Stabligės išvengti galima laiku atlikus reikiamo dydžio imunizaciją..

Virusai ir toksiški metalai. Manoma, kad dėl aksonų pernešimo atgal, virusai (pavyzdžiui, herpes simplex virusas) plinta iš nosiaryklės į centrinę nervų sistemą, taip pat dėl ​​toksiškų metalų - aliuminio ir švino - perdavimo. Visų pirma, virusų plitimas smegenų struktūrose atsiranda dėl retrogradinio interneuronalinio perkėlimo.

Periferinės neuropatijos. Anterogradinio transporto pažeidimas yra viena iš distalinių aksonų neuropatijų, kurioms išsivysčius progresuoja ilgų periferinių nervų distalinių skyrių atrofija, priežasčių.

Nisslo kūnas motorinio neurono šamas.
Endoplazminis retikulumas turi daugiapakopę struktūrą. Poliribosomos formuoja išbrėžimus ant cisternų išorinių paviršių arba laisvai guli citoplazmoje.
(Pastaba: siekiant geresnės vizualizacijos, struktūros yra silpnos spalvos).

Treniruotės vaizdo įrašas - neurono struktūra

Redaktorius: Iskanderis Milewski. Publikavimo data: 2018 11 11

Savybės, būdingos tipiniams dendritams ir aksonams

DendritaiAksonai
Keli dendritai nukrypsta nuo neurono kūnoNeuronas turi tik vieną aksoną
Ilgis retai viršija 700 mikronųIlgis gali siekti 1m
Tolstant nuo ląstelės kūno skersmuo greitai mažėjaSkersmuo laikomas dideliu atstumu
Šakos, susiformavusios dėl padalijimo, yra lokalizuotos šalia kūnoGnybtai yra nutolę nuo ląstelės korpuso.
Yra smaigaliųStuburų nėra
Sudėtyje nėra sinapsinių pūsleliųSinapsinių pūslelių gausu
Sudėtyje yra ribosomųRibosomų galima aptikti nedaug
Netenkama mielino apvalkaloDažnai apsuptas mielino apvalkalo

Jautrių neuronų dendritų terminalai sudaro jautrias galūnes. Pagrindinė dendritų funkcija yra gauti informaciją iš kitų neuronų. Dendritai perduoda informaciją į ląstelės kūną, o po to į aksonų piliakalnį..

Aksonas. Aksonai sudaro nervines skaidulas, per kurias informacija perduodama iš neurono į neuroną arba į efektorinį organą. Aksonų kolekcija formuoja nervus.

Paprastai aksonai yra suskirstyti į tris kategorijas: A, B ir C. A ir B grupės pluoštai yra mielinizuoti, o C neturi mielino apvalkalo. A grupės pluoštų, kurie sudaro didžiąją dalį centrinės nervų sistemos ryšių, skersmuo svyruoja nuo 1 iki 16 mikronų, o impulsų greitis yra lygus jų skersmeniui, padaugintam iš 6. A tipo pluoštai yra padalinti į Aa, Ab, Al, As. Аb, Аl, А pluoštai yra mažesnio skersmens nei Аa pluoštai, mažesnis laidumo greitis ir ilgesnis veikimo potencialas. Ab ir As skaidulos yra daugiausia jautrios skaidulos, kurios sužadina įvairius centrinės nervų sistemos receptorius. Al pluoštai yra pluoštai, kurie sužadina stuburo smegenų ląsteles iki intrafuzinių raumenų skaidulų. B skaidulos būdingos preganglioniniams autonominės nervų sistemos aksonams. Greitis 3-18 m / s, skersmuo 1-3 mikronai, veikimo potencialo trukmė
1–2 ms, nėra pėdsakų depoliarizacijos fazės, tačiau yra ilga hiperpolarizacijos fazė (daugiau nei 100 ms). C pluošto skersmuo yra nuo 0,3 iki 1,3 μm, o impulsų greitis juose yra šiek tiek mažesnis už skersmenį, padaugintą iš 2, ir yra lygus 0,5–3 m / s. Šių pluoštų veikimo potencialas trunka 2 ms, neigiamas pėdsakų potencialas yra 50–80 ms, o teigiamas pėdsakų potencialas yra 300–1000 ms. Dauguma C skaidulų yra postganglioninės autonominės nervų sistemos skaidulos. Mielinizuotuose aksonuose impulsų laidumo koeficientas yra didesnis nei nemielinizuotuose aksonuose.

Aksone yra aksonoplazma. Didelėse nervinėse ląstelėse jai priklauso apie 99% visos neurono citoplazmos. Aksonų citoplazmoje yra mikrotubulų, neurofilamentų, mitochondrijų, agranulinio endoplazminio retikulumo, pūslelių ir daugiabriaunių kūnų. Skirtingose ​​aksonų dalyse kiekybiniai šių elementų santykiai labai pasikeičia..

Aksonai, tiek mielinizuoti, tiek nemielinizuoti, turi membraną - aksolemą.

Sinapsinėje kontaktinėje zonoje membrana gauna daugybę papildomų citoplazminių junginių: tankius išsikišimus, juosteles, subsinapsinį tinklą ir kt..

Pradinis aksono pjūvis (nuo jo pradžios iki taško, kuriame vyksta susiaurėjimas iki aksono skersmens) vadinamas aksonų ritiniu. Nuo šios vietos ir mielino apvalkalo išvaizdos tęsiasi pradinis aksono segmentas. Nemielinizuotuose pluoštuose šią pluošto dalį sunku nustatyti, o kai kurie autoriai mano, kad pradinis segmentas būdingas tik tiems aksonams, kurie yra padengti mielino apvalkalu. Jo nėra, pavyzdžiui, smegenų Purkinje ląstelėse.

Aksonų perėjimo į pradinį aksonų segmentą vietoje, pagal aksonomą, atsiranda būdingas elektronų tankus sluoksnis, susidedantis iš 15 nm storio granulių ir fibrilių. Šis sluoksnis nėra sujungtas su plazmos membrana, bet yra atskirtas nuo jo tarpais iki 8 nm.

Pradiniame segmente, palyginti su ląstelės kūnu, ribosomų skaičius staigiai sumažėja. Likę pradinio segmento citoplazmos komponentai - neurofilamentai, mitochondrijos, pūslelės - praeina iš čia esančio aksono ritulio, nepasikeisdami nei išvaizda, nei santykine padėtimi. Pradiniame aksonų segmente aprašomos aksonų-aksonų sinapsės..

Aksono dalis, padengta mielino apvalkalu, turi tik būdingas funkcines savybes, susijusias su nervinių impulsų laidumu dideliu greičiu ir be mažėjimo (silpnėjimo) dideliais atstumais. Mielinas yra gyvybiškai svarbus neuroglijos produktas. Proksimalinis mielinizuoto aksono kraštas yra mielino apvalkalo pradžia, o distalinis - jo praradimas. Toliau seka daugiau ar mažiau ilgos galinės aksonų sekcijos. Šioje aksono dalyje nėra granuliuoto endoplazminio retikulumo ir ribosomos yra labai retos. Tiek centrinėse nervų sistemos dalyse, tiek periferijoje aksonus supa gliaudinių ląstelių procesai.

Mielizuotas apvalkalas turi sudėtingą struktūrą. Jo storis svyruoja nuo frakcijų iki 10 mikronų ir daugiau. Kiekvieną koncentriškai išdėstytą plokštelę sudaro du išoriniai tankūs sluoksniai, sudarantys pagrindinę tankią liniją, ir du lengvi bimolekuliniai lipidų sluoksniai, atskirti tarpine osmofiline linija. Tarpinė periferinės nervų sistemos aksonų linija yra Schwanno ląstelės plazminių membranų išorinių paviršių sujungimas. Kiekvieną aksoną lydi daugybė Schwann ląstelių. Vietoje, kurioje Schwann ląstelės ribojasi su viena kita, nėra mielino ir ji vadinama Ranvier perėmimu. Yra tiesioginis ryšys tarp perėmimo vietos ilgio ir nervinių impulsų greičio.

Ranvier įsiterpimai sudaro sudėtingą mielinuotų skaidulų struktūrą ir vaidina svarbų funkcinį vaidmenį atliekant nervų stimuliaciją.

Periferinių nervų myelinuotų aksonų Ranvier perėmimo trukmė yra 0,4–0,8 mikronų, centrinėje nervų sistemoje Ranvier perėmimo trukmė siekia 14 mikronų. Pertraukimų trukmė gana lengvai keičiasi veikiant įvairioms medžiagoms. Pertraukimų srityje, be mielino apvalkalo, pastebimi reikšmingi nervų pluošto struktūros pokyčiai. Pvz., Didelių aksonų skersmuo sumažėja perpus, mažų aksonų keičiasi mažiau. Aksolema paprastai turi netaisyklingus kontūrus, o po juo slypi elektronų tankios medžiagos sluoksnis. „Ranvier“ perėmimo metu gali vykti sinapsiniai kontaktai su dendritais, esančiais greta aksono (axo-dendritic), taip pat su kitais aksonais..

Šalutiniai aksonai. Padedant šonkauliams, nerviniai impulsai sklinda į didesnį ar mažesnį vėlesnių neuronų skaičių.

Aksonai gali dalintis dichotomiškai, kaip, pavyzdžiui, granuliuotos smegenų ląstelėse. Labai dažnas yra pagrindinis aksonų išsišakojimo tipas (smegenų žievės piramidinės ląstelės, smegenų krepšio ląstelės). Piramidiniai neuronai gali būti pasikartojantys, įstrižai ir horizontalūs. Horizontalios piramidžių šakos kartais tęsiasi 1–2 mm, sujungdamos piramidės ir žvaigždės formos jų sluoksnius. Iš horizontaliai besitęsiančio (skersine kryptimi iki ilgos smegenų gyruso ašies) krepšio ląstelės aksono susidaro daugybė įkaitų, kurios baigiasi rezginiais ant didelių piramidinių ląstelių kūnų. Panašūs prietaisai, taip pat Renshaw ląstelių, esančių nugaros smegenyse, nutraukimas yra substratas slopinimo procesams įgyvendinti..

Aksonų šonai gali būti naudojami kaip uždarų nervinių grandinių formavimo šaltinis. Taigi, galvos smegenų žievėje visi piramidiniai neuronai turi šaligatvius, kurie dalyvauja intrakortikiniuose ryšiuose. Dėl šalutinių egzistavimų, neurono saugumas užtikrinamas retrogradinės degeneracijos metu tuo atveju, jei pažeista pagrindinė jo aksono šaka..

„Axon“ gnybtai. Terminalai apima distalines aksonines dalis. Jie neturi mielino apvalkalo. Gnybtų ilgis labai skiriasi. Šviesos optiniu lygiu parodyta, kad gnybtai gali būti pavieniai ir turėti klubo, tinklinės plokštės, žiedo arba daugiabriaunio formos ir panašūs į šepetį, dubenuotą, samanotą struktūrą. Visų šių formacijų dydis svyruoja nuo 0,5 iki 5 mikronų ar daugiau.

Plonos aksonų šakos sąlyčio su kitais nerviniais elementais vietose dažnai būna verpstės arba rutulio formos pailginimai. Kaip parodė elektronų mikroskopiniai tyrimai, būtent šiose vietose yra sinapsiniai ryšiai. Tas pats terminalas leidžia vienam aksonui susisiekti su daugeliu neuronų (pavyzdžiui, lygiagrečiomis skaidulomis smegenų žievėje) (1.2 pav.).

Aksonai ir dendritai yra

Aksonas - ilgas procesas, neuronas - nervinė ląstelė, sinazė - nervinių ląstelių kontaktas perduoti nervinį impulsą, dendritas - trumpas procesas.

Aksonas yra nervų pluoštas: ilgas vienas procesas, kuris tolsta nuo ląstelės kūno - neurono ir perduoda impulsus iš jo.

Dendritas yra išsišakojęs neurono procesas, kuris informaciją gauna per chemines (arba elektrines) sinapses iš kitų neuronų aksonų (arba dendritų ir somos) ir perduoda jį per elektrinį signalą į neurono kūną. Pagrindinė dendrito funkcija yra signalų suvokimas ir perdavimas iš vieno neurono į kitą iš išorinio stimulo ar receptorių ląstelių..

Skirtumas tarp aksonų ir dendritų yra vyraujantis aksono ilgis, tolygesnis kontūras, o atšakos nuo aksono prasideda didesniu atstumu nuo išvykimo vietos nei dendritas.

išilgai aksono, impulsas eina iš neurono išilgai dendrito; impulsas eina į neuroną; proceso trukmė nėra lemiama

Sutinku. Šis apibrėžimas yra tikslesnis.!

Bet vis tiek :( Šis klausimas dažnai „pasirodo“ atliekant testus :(

Skirtumas tarp aksonų ir dendritų yra vyraujantis aksono ilgis, tolygesnis kontūras, o šakos nuo aksono prasideda didesniu atstumu nuo išvykimo vietos nei dendritas.

Sąmonės logika. 2 dalis. Dendritinės bangos

Ankstesnėje dalyje mes parodėme, kad ląstelės automate gali atsirasti bangos, turinčios specifinį vidinį modelį. Tokios bangos gali būti paleistos iš bet kurios korinio automato vietos ir skleisti visoje automato ląstelių erdvėje perduodant informaciją. Pagunda manyti, kad tikrosios smegenys gali naudoti panašius principus. Norėdami suprasti analogijos galimybę, pažvelkime į tai, kaip veikia tikrųjų smegenų neuronai..

Smegenys susideda iš pilkosios ir baltosios medžiagos. Pilkoji medžiaga yra smegenų struktūra, sudaryta iš neuronų ir gliaudinių ląstelių. Baltoji medžiaga yra neuronų aksonai, jie yra nervų pluoštai. Šios skaidulos sudaro kai kurių smegenų struktūrų ryšius su kitomis..

Baltosios ir pilkosios medžiagos pasiskirstymas priekinėje smegenų dalyje

Arčiau smegenų centro esančios struktūros paprastai nurodomos senovės smegenyse. Senovės smegenys jungia mus su gyvūnais ir įgyvendina mechanizmus, kuriuos palaiko evoliucija ir daugiau ar mažiau įprasti daugeliui gyvų dalykų. Didžioji dalis žmogaus pilkosios medžiagos yra žievėje. Žievė yra pilkosios medžiagos sluoksnis, kurio storis nuo 1,3 iki 4,5 mm ir sudaro išorinį smegenų paviršių. Yra daugybė argumentų, patvirtinančių tai, kad žievė, skirtingai nei senovės smegenys, neįgyvendina genetiškai pagrįstų algoritmų, tačiau yra pajėgi mokytis ir savarankiškai organizuotis.

Pagrindinės smegenų ląstelės yra neuronai ir glijos ląstelės. Atrodo, kad abu vaidina svarbų vaidmenį informacijos procesuose. Norėdami supaprastinti istoriją, kol kas mes kalbėsime tik apie neuronus. Kalbėjimas apie glijos ląsteles kurį laiką bus atidėtas..

Neuronų būna įvairių rūšių. Labiausiai masyvūs žievės neuronai yra piramidiniai neuronai. Jie sudaro 75% visų žievės neuronų. Žemiau pateiktas paveikslas parodo juos.

Piramidinio neurono struktūra, juodasis - dendritas, pilkasis - aksonas, liniuotė - 0,1 mm (Braitenberg, 1978)

Dauguma neuronų turi kūną, dendritinį medį ir aksoną. Tiek aksonai, tiek dendritai yra labai išsišakoję ir sudaro sudėtingą struktūrą, daug kur susipynę su kitų neuronų dendritais ir aksonais. Bendra idėja apie aksonų ir dendritų susipynimo sudėtingumą ir sudėtingumą gali būti, pavyzdžiui, pateikiant vaizdo įrašą.

Bendrąją neurono konfigūraciją gerai atspindi klasikinis Vikipedijos paveikslas..

Neuronų kūnai, jų dendritai ir gliano ląsteles supantys aksonai yra glaudžiai supakuoti, paliekant laisvus tik siaurus tarpus. Šios spragos užpildomos sudėtingu tirpalu, kurio didelę dalį sudaro elektrolitai (daugiausia kalio, kalcio, natrio ir chloro jonai). Pakuotės tankį galima pamatyti ir įvertinti rekonstruojant nedidelį žievės tūrį, žemiau.

Neurono paviršius vadinamas membrana. Membranos užduotis yra apsaugoti vidinę neurono aplinką nuo išorės. Tuo pačiu metu membranoje yra pastatytas didžiulis baltymų kiekis. Kai kurie iš jų pramuša membraną ir liečiasi tiek su išorine, tiek su vidine neurono aplinka. Tokie baltymai vadinami transmembraniniais (pav. Žemiau).

Transmembraniniai baltymai atlieka skirtingas funkcijas. Jei baltymai dalyvauja vežant jonus į ląstelę ar iš jos ir tai daro visą laiką, tai yra jonų siurbliai. Norėdami pernešti jonus, baltymai sukuria jonų kanalus. Jonų kanalai gali turėti išorinį valdymą, ty atidaryti ir uždaryti tam tikrais signalais. Jei kanalą valdo membranos potencialas, tada mes kalbame apie nuo įtampos priklausomus jonų kanalus.

Jei baltymas reaguoja į bet kurią medžiagą, esančią už neurono ribų, ir šią reakciją tam tikru būdu perkelia į neuroną, tada tokie baltymai vadinami receptoriais. Medžiaga, veikianti tam tikrą receptorių, vadinama jos ligandu. Jei receptorius turi jonų kanalą, kuris atsidaro veikiant ligandui, toks receptorius vadinamas jonotropiniu. Jei receptorius neturi jonų kanalo ir veikia neurono būseną apvaliu būdu, tai yra metabolitas.

Receptoriai ir kiti baltymai nėra sukoncentruoti kažkur vienoje vietoje, bet yra pasiskirstę visame neurono paviršiuje. Vidurinis žievės neuronas turi apie 10 000 sinapsių, išsidėsčiusių per jo dendritą ir kūną. Kiekvienoje sinapsėje yra keli šimtai receptorių.

Poilsiui tarp vidinės ir išorinės neurono aplinkos yra potencialo skirtumas - membranos potencialas yra apie 70 milivoltų. Jis susidaro dėl baltymų molekulių, veikiančių kaip jonų siurbliai, darbo. Priklausomai nuo jų tipo, jonų siurbliai keičia tam tikrų jonų santykį ląstelės išorėje ir viduje. Pirmojo tipo siurbliai keičia kalio ir natrio jonų santykį, antrojo tipo - pašalina kalcio jonus iš ląstelės, trečiojo tipo - protonai išgabenami. Dėl to membrana tampa poliarizuota, kurioje ląstelės viduje kaupiasi neigiamas krūvis, o išorėje - teigiamas krūvis.

Aksonų sąlyčio taškai su dendritais ar neuronų kūnais vadinami sinapsėmis. Pagrindinis sinapsių tipas yra cheminė sinapsė.

Kai nervinis impulsas palei aksoną patenka į sinapsę, jis iš specialiųjų pūslelių išskiria šiai sinapsei būdingus neuromediatorių molekules. Signalą gaunančio neurono membranoje yra baltymų molekulės - receptoriai. Receptoriai sąveikauja su neurotransmiteriais. Receptoriai, esantys sinapsiniame plyšyje, yra jonotropiniai, tai yra, jie taip pat yra jonų kanalai, galintys pernešti jonus. Neurotransmiteriai veikia receptorius taip, kad jų jonų kanalai atsidarytų. Atitinkamai, membrana yra depoliarizuota arba hiperpoliarizuota priklausomai nuo to, kokie kanalai yra paveikti, ir atitinkamai nuo to, kokio tipo sinapsė yra. Sužadinimo sinapsėse kanalai atidaromi, daugiausia perkeliant katijonus į ląstelę, o membrana depoliarizuota. Inhibitorinėse sinapsėse atidaromi kanalai, kurie pašalina katijonus iš ląstelės, o tai sukelia membranos hiperpolarizaciją.

Neurono membranos poliarizacija atrodo kaip jonų kaupimasis santykinai arti membranos (pav. Žemiau).

Kai receptorių jonų kanalai atsidaro ir prasideda jonų mainai su aplinka, tik toje vietoje neurono paviršiuje yra receptoriai ir keičiasi poliarizacija. Maža membranos dalis yra įkraunama kitaip nei visa aplinka.

Jei sužadinimo receptoriai veikė, tada tinkamoje vietoje esanti vieta bus depoliarizuota, tai yra, jos potencialas bus didesnis nei vidutinis visoje neurono membranoje. Jei ši depoliarizacija pasieks kritinę vertę, atsiras smaigalys, kuris pradės plisti išilgai membranos.

Už smaigalio atsiradimą ir plitimą atsakingi nuo įtampos priklausantys jonų kanalai. Juos valdo ne neuromediatoriai, o membranos potencialo dydis. Pavyzdžiui, aksonui jų darbas yra toks.

Kai potencialas pakyla iki kritinės vertės, atsidaro natrio kanalai, kurie pradeda skleisti teigiamai įkrautus natrio jonus į ląstelę. Atitinkamai potencialas šioje vietoje didėja kaip lavina. Bet tam tikru momentu įsijungia nuo kalio priklausomi nuo įtampos kanalai. Jie pradeda šalinti teigiamai įkrautus kalio jonus iš ląstelės į išorę, taip sumažindami membranos potencialą. Dėl to atsiranda trumpalaikis vietinis potencialo padidėjimas. Tada ateina atsparus laikotarpis, kai ši vieta yra nejautri potencialo pokyčiams. Tačiau didelis vienoje vietoje padidėjęs potencialas kaimyninėse vietose padidėja ne taip stipriai. Yra ribinė vertė, viršijanti, ir jos viršįtampis gimsta. Dėl to veikimo potencialas arba kitaip smaigalys plinta per visą aksono ilgį.

Spyglių dauginimas yra savaiminis reprodukcijos procesas. Spyglė, atsiradusi vienoje vietoje, priverčia šalia esančias vietas sugeneruoti smaigalį ir pan. Tai, beje, primena paprastą korinį automatą, panašų į tai, ką aprašėme ankstesnėje dalyje. Pakilęs vienoje vietoje, smaigalys iš šios vietos plinta į visas puses. Bet jei smaigalys neatsirado šioje vietoje, o atsirado iš išorės, tada dėl to, kad yra ugniai atsparus laikotarpis, jis gali plisti tik ten, kur dar nebuvo.

Aksonuose, padengtuose mielino apvalkalu, veikimo potencialas šiek tiek skiriasi. Mielino apvalkalas neleidžia smaigaliui plisti, tačiau, kita vertus, gerai izoliuoja nervų pluoštą. Dėl to izoliuotos dalies viduje tarsi kabeliu perduodamas elektrinis signalas. Tuomet neizoliuotoje vietoje perėmimo metu sugeneruojamas naujas smaigas. Dėl tokių „šuolių“ nervinio impulso perdavimo greitis storomis ašelėmis, padengtomis mielinu, yra daug didesnis nei nervų pluoštuose be tokio apvalkalo..

Dendrituose taip pat yra nuo potencialo priklausomi jonų kanalai, o veikimo potencialas gali sklisti išilgai jų, kaip ir palei aksoną. Aksonų smaigalių amplitudė yra 100 mV, dendritinių smaigalių amplitudė yra šiek tiek mažesnė. Aksono priepuoliai atsiranda ant neurono kūno, esančio dendritiniame piliakalnyje. Iš ten jie plinta toliau palei aksoną. Sužadinimas aksonų ritinyje taip pat gali išsiplėsti iki dendrito, tokiu atveju įvyksta dendritiniai sukibimai, kurie yra užpakalinio aksono veikimo potencialo signalas..

Dendritiniai adhezijos taip pat gali atsirasti tiesiogiai dendrite. Tam reikia, kad per trumpą laiko tarpą (maždaug 3–10 ms) mažame dendrito plote įvyktų daug sinapsinių sužadinimų. Pvz., Jei atkarpos ilgis yra 100 μm, o laiko intervalas yra 3 ms, tada reikės maždaug 50 sinapsių, kad būtų parodytas dendritinis smaigalys. Verta manyti, kad tokioje vietoje yra apie 200 sinapsių. Ketvirčio visų sinapsių sinchroninį aktyvumą galima pasiekti dirbtiniu sužadinimu „in vitro“. Sunku pasakyti, ar tai įmanoma gyvuose audiniuose.

Spike'o sklidimas nėra vienintelis dendritams būdingas informacijos perdavimo mechanizmas. Įrodyta, kad dendritai turi kabelio savybes. Dendrito šaką galima suderinti su kabeliu, turinčiu vidinę varžą, atsparumą nuotėkiui ir paviršiaus talpą. Nors dendrito atsparumas yra labai didelis, o nuotėkiai yra dideli, vis dėlto srovės, atsirandančios dėl jaudinančio postsinapsinio potencialo, gali turėti reikšmingos įtakos bendrajai neurono būklei. Galima daryti prielaidą, kad šių srovių vaidmuo ypač didelis mažais atstumais, pavyzdžiui, toje pačioje dendritinio medžio šakoje..

Ir aksonai, ir dendritinės šakos yra ploni vamzdžiai. Dyglių plitimas išilgai jų yra žiedinės depoliarizacijos srities poslinkis. Bet adhezijos yra gana daug energijos reikalaujantis reiškinys. Be jų, yra ir silpnesnių, bet masyvesnių signalų. Neuromokslininkai kartais sako, kad neuronai iš esmės vienas kito nešaukia (tai reiškia, kad šuoliai), bet šnabžda..

Atgal į cheminę sinapsę. Nervinis impulsas, sklindantis palei aksoną, pasiekia daugybę aksonų galų. Daugelis terminalų sudaro kontaktus su dendritais. Tai yra cheminės sinapsės. Pasiekęs terminalą, smaigalys sukelia didžiulį neuromediatorių išsiskyrimą į sinapsinį plyšį. Neurotransmiteriai supakuoti į specialias pūsleles (pūsleles). Vienoje pūslelėje yra keli tūkstančiai molekulių.

Spyglio atsiradimas lemia didžiulį neuromediatorių išsiskyrimą, susidedantį iš keliolikos burbuliukų. Vienoje sinapsinėje pūslelėje esančių neurotransmiterių dozė vadinama neurotransmiterio kvantu.

Be masinio neurotransmiterių išsiskyrimo, įvykstančio atėjus aksonų smaigaliui, taip pat yra vadinamoji kvantinė emisija, kai išsiskiria tik viena pūslelė su neurotransmiteriais. Be to, kvantinis aktyvumas gali būti nesusijęs su sukeltu neuronų, kurie apima sinapsę ir vyksta nepriklausomai nuo jo, aktyvumu.

Netoli sinapsių atlikti matavimai rodo, kad prie membranos, esančios šalia kiekvienos sinapsės, laikas nuo laiko pritvirtinami jaudinantys postsinapsiniai potencialai, kurių amplitudė yra 1 mV arba daugybiniai. Manoma, kad toks miniatiūrinis postsinapsinis potencialas yra susijęs būtent su neurotransmiterių kiekybine emisija.

Kai neuromediatoriai išmetami į sinapsinį plyšį, kai kurie mediatoriai patenka už sinapsinio plyšio ir pasklinda po neuronų suformuotą erdvę ir juos supančias žandikaulio ląsteles. Šis reiškinys vadinamas išplitimu. Be to, neuromediatorius skleidžia ne sinapsiniai aksonų terminalai ir gliaudinės ląstelės (pav. Žemiau).

Tarpininkų, esančių už sinapsinio plyšio, šaltiniai (Sykova E., Mazel T., Vagrova L., Vorisek I., Prokopova-Kubinova S., 2000)

Kai kažkas atsitinka dėl neurono dendrito, tai išleidžiama ir perduodant neurotransmiterius. Sinapsės viduje neurotransmiteriai veikia jonotropinius receptorius ir dėl to lokaliai keičiasi dendrito membranos potencialas. Kai neuromediatoriai patenka už sinapsės ribų, jie pradeda daryti įtaką viskam, esančiam arti. Nesvarbu, ar tarp šių elementų yra tiesioginis kontaktas. Tai galima palyginti su minia žmonių. Minioje esantys žmonės gali susitarti ir tartis tarpusavyje, bet ne tik patys pašnekovai, bet ir artimiausi kaimynai išgirs juos..

Taip pat apie sinapses reikia pasakyti, kad jų sinapsinėse pūslelėse laikomas ne vienas neuromediatorius, o tam tikras kokteilis. Paprastai tai yra vieno pagrindinio neuromediatoriaus ir kelių papildomų neuropeptidų, vadinamų neuromoduliatoriais, mišinys. Taigi sklidimas iš sinapsės išmeta visą signalinių medžiagų rinkinį. Skirtingi to paties tipo neuronai gali turėti bendrą pagrindinį neurotransmiterį, tačiau tuo pat metu skiriasi papildomų komponentų sudėtis..

Dauguma sinapsių, maždaug trys ketvirtadaliai jų, yra mažuose procesuose, vadinamuose stuburu. Stubeliai sinapsę nustumia nuo dendrito ir erdvėje sukuria tokį sinapsių pasiskirstymą, kad skirtingų dendritų sinapsės būtų maišomos.

Piramidinės ląstelės dendrito vietos rekonstrukcija. Raudonos sinapsės pažymėtos ant nugaros, mėlynos - ant dendritinio kamieno (dr. Kristen M. Harris)

Jei paimsite 5 μm ilgio dendrito atkarpą (paveikslas pateiktas žemiau), tai bus dešimt sinapsių. Bet kai kurių neuronų dendritinės šakos yra glaudžiai susijusios su kitų neuronų šakomis. Visi jie praeina vienas nuo kito netoliese. Apie 100 sinapsių patenka į 5 mikronų aukščio ir 5 mikronų skersmens cilindrinį tūrį. Tai yra 10 kartų daugiau, nei yra tiesiogiai ant pačios dendrito šakos.

Dendrito svetainė (Braitenberg V., Schuz A., 1998)

Dėl to sinapsės sudaro atsitiktinai paskirstytų ekstrasinapsinės aplinkos neurotransmiterių šaltinių sistemą. Bet kokia veikla sinapsėse sukelia neuromediatorių atsiradimą juos supančioje erdvėje. Jei kelios kaimyninės sinapsės vienu metu tampa aktyvios, tada tokioje vietoje tarpininkų, kurie išsiskyrė iš šių sinapsių, kyla kokteilis.

Jei užimsite bet kurią vietą, tada šalia vienas kito pusantro mikrometro spinduliu bus apie 10 sinapsių. Daugelis jų priklausys skirtingiems dendritams. Jei stebėsite, kokie neuromediatorių deriniai atsiras šioje vietoje, paaiškės, kad „kokteilio“ kompozicija gali tiksliai pasakyti, kurios sinapsės buvo aktyvios kiekvieną kartą.

Galite pateikti pavyzdį. Įsivaizduokite, kad rajone yra 10 barų. Iš viso yra šimtai alaus. Kiekviename buteliuke yra tik 3 alus. Kartą bare barmenas pasirinko šias veisles atsitiktine tvarka ir dabar jas tik pila. Jūs apeinate kelis barus, išgeriate tris skirtingus alaus kiekius ir pasiimate su savimi kartoninius padėkliukus taurėms su jūsų išgerto alaus pavadinimu. Dėl to derindami dėžutes beveik visada jūsų žmona galės nustatyti, kuriuose baruose lankėtės.

Už sinapsių ribų esantys neurotransmiteriai turi savo specifinį mechanizmą, leidžiantį paveikti neuronų darbą. Dendrito ir neurono kūno paviršiuje dideliais kiekiais išsidėsto metabolitai. Šie receptoriai neturi jonų kanalų ir negali tiesiogiai paveikti neurono membranos potencialo. Membranos viduje šie receptoriai yra susiję su vadinamuoju G baltymu. Dėl to jie dažnai vadinami tokiu būdu - su G-baltymu sujungti receptoriai (GPCR). Kai jų ligandą suaktyvina metabolitai, jie išskiria G baltymą ir jis pradeda veikti vidinę ląstelės būseną.

Yra du G baltymų poveikio ląstelėms tipai (pav. Žemiau). Pirmuoju atveju G baltymai tiesiogiai jungiasi prie artimiausių jonų kanalų ir atidaro ar uždaro juos, o tai atitinkamai keičia membranos potencialą. Antruoju atveju G baltymai jungiasi prie fermentų, kurie sužadina antrinių pasiuntinių darbą. Antrinių tarpląstelinių tarpininkų įsitraukimas lemia daugkartinį receptorių efektyvumo padidėjimą. Antrinių tarpininkų sukelti pokyčiai yra lėti, tačiau tuo pat metu jie globaliai gali pakeisti visos ląstelės būklę.

Jonotropinių receptorių darbas vadinamas greita sąveika. Membranos potencialo keitimas reikalauja tik vienos milisekundės laiko. Metabotropinių receptorių darbas paprastai vadinamas lėta sąveika. Dalyvaujant antriniams tarpininkams, pokyčiai ląstelėje gali trukti nuo sekundžių iki valandų. Tiesioginis metabotropinių jonų kanalų receptorių valdymas yra daug greitesnis ir palyginamas su greita sąveika.

Pažvelgus į metabotropinį receptorių iš arčiau, paaiškėja, kad jis turi septynis transmembraninius domenus ir du laisvus galus (pav. Žemiau).

Metabotropinių receptorių struktūra

Dėl laisvų galų kaimyniniai receptoriai gali jungtis, sudarydami dimerius (paveikslėlis žemiau). Dimerai, savo ruožtu, vienijantys formos receptorius. Receptorių amininiai ir karboksiliniai galai atlieka savotišką „Velcro“ tvirtinimo detalių, kurios dėl elektrostatinio „prilipimo“ gali sudaryti įvairių kompozicijų receptorių grupes. Kadangi biologinėse sistemose nėra nieko atsitiktinio, galima daryti prielaidą, kad klasterių susidarymas iš įvairių metabotropinių receptorių turi tam tikrą reikšmę. Jei darysime prielaidą, kad receptorių grupė nereaguoja į neurotransmiterius atskirai, pagal kiekvieną receptorių, bet kaip į vieną mechanizmą, tada šią reakciją galima palyginti su tam tikrų medžiagų derinių, susidariusių skleidžiant kaimynines sinapses, aptikimu..

Receptorių klasifikacija. A yra vienas receptorius ir jo sąveika su aplinkiniais receptoriais. B yra monomerinė receptorinė molekulė. C yra imlus dimeris. D - kontaktinių (E) ir Ramano (F) dimerų dviejų monomerų derinys. (Radchenko, 2007)

Ne visi mechanizmai, susiję su neurono darbu, aprašyti aukščiau. Bet to jau pakanka suvokti, kad tikras neuronas nėra tik daug sudėtingesnis nei jo oficialus atitikmuo. Tikras neuronas yra kažkas visiškai skirtingo. Atrodo, kad nerviniai tinklai yra žmogaus išradimai, kurie savo gamtoje neturi tiesioginių analogų. Kai dirbtinis nervų tinklas sugeba išspręsti bet kokias praktines problemas, panašu, kad analogijos su smegenimis turėtų būti brėžiamos ne neuronų ir jungčių lygmeniu, bet pačių algoritminių principų, kuriuos šis tinklas įgyvendina, lygiu..

Grįžkime prie ląstelių automatų ir galimos biologinės analogijos klausimo. Norėdami gauti informacijos perdavimo elemento vaidmenį, kandidatas turi atitikti kelis reikalavimus:

  • Kandidatas turi turėti bent dvi skirtingas būsenas;
  • Turi būti galimybė perduoti informaciją apie jų būklę kaimynams;
  • Turi būti mechanizmas, leidžiantis kandidatui pakeisti savo būseną pagal kaimynų veiklos sukurtą modelį;
  • Turėtų būti mechanizmas, galintis selektyviai reaguoti į įvairius aplinkinius modelius;
  • Informacijos perdavimas turėtų būti pakankamai greitas, kad atitiktų smegenų ritmą;
  • Kadangi daroma prielaida, kad modelio bangos mechanizmas kiekvieną kartą turėtų apimti daug elementų perdavimo, kiekvieno elemento energijos sąnaudos turėtų būti minimalios.

Skirtingais laikais aš svarsčiau skirtingus kandidatus į biologinių analogų vaidmenį. Smegenims būdinga mechanizmų gausa leidžia beveik viskam, kas yra žievėje, sugalvoti hipotetinį pagrindimą, kodėl tai galėtų būti ląstelių automatų elementų analogas. Dabar esu linkęs manyti, kad tinkamiausias kandidatas yra plonos dendritinių medžių šakos.

Dendritinių medžių šakos, be abejo, yra neatsiejama neuronų dalis ir dalyvauja bendrame jo darbo mechanizme. Tačiau tai netrukdo jiems parodyti individualių savybių ir būti autonominiais elementais kai kuriose situacijose..

Kai ant šakos atsiranda miniatiūrinis jaudinantis postsinapsinis potencialas, jis plinta kaip kabelis per visą šios šakos ilgį. Galima manyti, kad elektrinio signalo sklidimas sukelia minimalų neurotransmiterių išsiskyrimą iš kiekvienos šiai šakai priklausančios sinapsės. Šiuo atveju emisija nedaro įtakos dendrito membranos potencialui, bet daugiausia apima sinapsę. Iš išorės tai atrodys kaip nuolatinis neurotransmiterių nuotėkis. Būsena, kurioje elektrinis signalas teka per dendritą, gali būti vadinama aktyvia elemento būsena. Manoma, kad aplink ją esančios dendrito šakos veikimo metu susidaro neurotransmiterių debesis. Kiekvienoje šio debesies vietoje kokteilio sudėtis yra individuali ir nustatoma pagal artimiausias sinapses.

Kiekvienoje žievės vietoje gretima apie keliolika įvairių dendritų sinapsių. Jei vienu metu veikia keli dendritai, tam tikrose vietose atsiranda kokteilis, būdingas šiam neurotransmiterių deriniui. Jei tokiame kokteiliui tokioje vietoje jautrus dendritas su metabolitropiniu receptoriumi yra jautrus, toks dendritas gali įgauti įdomų potencialą ir pereiti į aktyvią būseną.

Iš viso iš tokio konstruktoriaus surinkti biologinį mūsų ląstelinio automato analogą nėra sudėtinga. Dėl to, kad mes kalbame apie miniatiūrinius postsinapsinius potencialus ir neurotransmiterių kvantinę emisiją, tokio perdavimo energija bus nepaprastai maža.

Ląsteliniame automate norint sukurti unikalius modelius, reikėjo atsitiktinio pradinio automatų elementų būsenos ir atminties, atsižvelgiant į jiems pažįstamus modelius. Taip yra dėl to, kad iš pradžių ląstelių automatas buvo švarus ir vienalytis. Kad pasikartotų nevienalytiškumas, aparatui reikėjo atsitiktinumų ir atminties. Su dendritais situacija yra šiek tiek įdomesnė. Dendritinės šakos iš pradžių yra stipriai persipynusios ir visiškai atsitiktinai. Toks heterogeniškumas, tiesą sakant, jau yra parengta atmintis. Ši atmintis leidžia suvokti bet kokį signalą ir duoti atsaką, kurį nulemia pynimų struktūra. Be to, atsakymas yra pakartojamas. Tai tarsi maišos funkcija, duodanti rezultatą, kuris gali būti ne visai aiškus, tačiau to paties įvesties signalo atveju jis visada yra tas pats.
Supaprastinta, tai atrodo taip. Vietoje sukurkite kelių filialų modelį. Kažkur šio vietinio tūrio yra vietų, kuriose šios šakos praeis viena šalia kitos. Iš jų skleidžiami neuromediatoriai sukurs „kokteilius“. Jei šalia „kokteilių“ yra dendritinių šakų, ant kurių šioje vietoje atsiranda atitinkamas receptorius, tada tokia šaka suaktyvėja.

T. y., Pačioje atsitiktinio pynimo sistemoje jau yra mechanizmas, leidžiantis sukurti bet kurio veiklos derinio tęsinį. Tai patogu, nes, galbūt, jam nereikia papildomos atminties, išskyrus tai, kas jau būdinga persipynimo chaosui. Bet toks dizainas turi tik lokalų laiko stabilumą. Jei dendritų ar smaigalių konfigūracija pasikeičia, visi gauti modeliai gali susiraukšlėti. Galima manyti, kad jei smegenys iš tikrųjų pasirinko tokį mechanizmą, tuomet turėtų būti sistemos, užtikrinančios naudojamų modelių stabilumą, optimizuojančios jų pasiskirstymą ir minimizuojančios sklidimo klaidų tikimybę. Gali būti, kad dendritinių medžių pokyčiai ir pokyčiai, atsirandantys dėl stuburų skaičiaus ir formos, yra tokio optimizavimo aidai..

Apibūdintoms prielaidoms iliustruoti Antonas Morozovas sukūrė 3D mastelio modelį, kuriame jis atgamino bangas, remdamasis modeliais iš dendritinių šakų. Šiame modelyje šakos buvo pakeistos plonais vamzdžiais, kurių ilgis 50 μm, o tai atitinka vidutinį dendritinės šakos ilgį. Kai yra toks pat dendritų pluošto tankis kaip ir tikroje žievėje, kažkas parodoma, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau.

Nustatytas pradinis kompaktiškas šakelių raštas. Modelyje šakos neturi savo atminties. Suaktyvinamos tos šakos, kurioms tai diktuoja atsitiktinių ryšių geometrija. Atitinkamai bet koks atsitiktinis aktyvių šakų modelis sukuria tęsinio modelį, kurį nulemia geometrija. Naujas modelis sukuria kitą ir panašiai. Žemiau yra keletas modeliavimo žingsnių..

Nežiūrėkite į aprašytą dendritinių bangų, turinčių gilią prasmę, susijusią su informacijos apdorojimu, sklidimą. Tiesą sakant, mes tiesiog parodėme galimą diskrečios informacijos perdavimo per žievės erdvę ir tarp smegenų struktūrų mechanizmą. Beje, ji savo koncepcija yra panaši į skaitmeninės informacijos perdavimo per kompiuteriuose naudojamus duomenų kanalus mechanizmą. Duomenų magistralės funkcija yra perduoti šabloną, sudarytą iš nulių ir visų, į visus kompiuterio mazgus. Duomenų magistralė yra šiek tiek paprastesnė, jos struktūra visur vienoda. Tačiau teoriškai galima įsivaizduoti kompiuterį, kuriame bitų signalas duomenų magistralėje pasikeis, kai jis juda iš vieno mazgo į kitą. Jei tokiu atveju pastebimas nedviprasmiškas gautų kodų atitikimas, tada nesunku pritaikyti kompiuterio mazgus darbui su tokia informacija. Tačiau nenuvertinkite gauto modelio. Be to, parodome, kad šio modelio plėtra suteikia nuostabių rezultatų..

Neurono struktūra: aksonai ir dendritai

Svarbiausias nervų sistemos elementas yra nervinė ląstelė, arba paprastas neuronas. Tai yra specifinis nervų audinio vienetas, susijęs su informacijos perdavimu ir pirminiu apdorojimu, taip pat yra pagrindinis struktūrinis formavimasis centrinėje nervų sistemoje. Paprastai ląstelės turi universalius struktūros principus ir, be kūno, apima neuronų ir dendritų aksonus.

Bendra informacija

Centrinės nervų sistemos neuronai yra svarbiausi šio tipo audinių elementai, jie sugeba apdoroti, perduoti, taip pat kurti informaciją įprastų elektrinių impulsų pavidalu. Priklausomai nuo funkcijos, nervinės ląstelės yra:

  1. Receptorius jautrus. Jų kūnas yra jautriuose nervų mazguose. Gaukite signalus, konvertuokite juos į impulsus ir perduokite centrinei nervų sistemai.
  2. Tarpinis, asociatyvus. Įsikūręs centrinėje nervų sistemoje. Apdorokite informaciją ir dalyvaukite kuriant komandas.
  3. Variklis. Kūnai yra centrinėje nervų sistemoje ir autonominiuose mazguose. Siųskite impulsus dirbančioms įstaigoms.

Paprastai jų struktūroje yra trys būdingos struktūros: kūnas, aksonai, dendritai. Kiekviena iš šių dalių atlieka specifinį vaidmenį, kuris bus aptartas vėliau. Dendritai ir aksonai yra svarbiausi elementai, susiję su informacijos rinkimu, perdavimu.

Neurono ašys

Aksonai yra ilgiausi procesai, kurių ilgis gali siekti kelis metrus. Pagrindinė jų funkcija yra informacijos perdavimas iš neurono kūno į kitas centrinės nervų sistemos arba raumenų skaidulų ląsteles, kai kalbama apie motorinius neuronus. Aksonai paprastai yra padengti specialiu baltymu, vadinamu mielinu. Šis baltymas yra izoliatorius ir padeda padidinti informacijos perdavimo nervų pluoštu greitį. Kiekvienas aksonas turi būdingą mielino pasiskirstymą, kuris vaidina svarbų vaidmenį reguliuojant užkoduotos informacijos perdavimo greitį. Neuronų aksonai, dažniausiai, yra pavieniai, o tai siejama su bendraisiais centrinės nervų sistemos veikimo principais.

Tai yra įdomu! Kalmarų aksonų storis siekia 3 mm. Dažnai procesai daugelyje bestuburių yra atsakingi už elgesį pavojaus metu. Didesnis skersmuo turi įtakos reakcijos greičiui..

Kiekvienas aksonas baigiasi vadinamosiomis galinėmis šakomis - specifinėmis formacijomis, kurios tiesiogiai perduoda signalą iš kūno į kitas formacijas (neuronus ar raumenų skaidulas). Paprastai gnybtų šakos formuoja sinapses - nervinio audinio specialiąsias struktūras, kurios suteikia informacijos perdavimo procesą naudojant įvairias chemines medžiagas arba neurotransmiterius..

Chemikalas yra tam tikras tarpininkas, kuris stiprina ir moduliuoja impulsų perdavimą. Galinės šakos yra mažos aksonų šakos priešais jos pritvirtinimo prie kito nervinio audinio vietą. Tokia konstrukcinė savybė pagerina signalo perdavimą ir prisideda prie efektyvesnio visos centrinės nervų sistemos veikimo kartu.

Ar žinote, kad žmogaus smegenys susideda iš 25 milijardų neuronų? Sužinokite apie smegenų struktūrą.

Sužinokite apie smegenų žievės funkcijas čia..

Neurono dendritai

Neurono dendritai yra daugybinės nervinės skaidulos, veikiančios kaip informacijos kaupiklis ir perduodamas ją tiesiai į nervinės ląstelės kūną. Dažniausiai ląstelėje yra tankiai išsišakojęs dendritinių procesų tinklas, kuris gali žymiai pagerinti informacijos iš aplinkos rinkimą..

Gauta informacija virsta elektriniu impulsu ir sklinda per dendritą į neurono kūną, kur jis pirminiai apdorojamas ir gali būti perduodamas toliau palei aksoną. Paprastai dendritai prasideda sinapsėmis - specialiomis formacijomis, kurios specializuojasi informacijos perdavimui naudojant neurotransmiterius..

Svarbu! Dendritinio medžio išsišakojimas turi įtakos neurono gaunamų įvesties impulsų skaičiui, o tai leidžia apdoroti didelį kiekį informacijos.

Dendritiniai procesai yra labai išsišakoję, sudaro visą informacijos tinklą, leidžiantį ląstelei gauti didelį kiekį duomenų iš aplinkinių ląstelių ir kitų audinių formacijų.

Įdomus! Dendrito tyrimų pabaiga yra 2000 metai, kuriuos žymi sparti pažanga molekulinės biologijos srityje..

Kūnas, arba neurono šamas, yra pagrindinis subjektas, kuris yra bet kurios informacijos rinkimo, apdorojimo ir tolesnio perdavimo vieta. Paprastai ląstelės kūnas vaidina lemiamą vaidmenį saugojant bet kokius duomenis, taip pat juos įgyvendinant sukuriant naują elektrinį impulsą (įvyksta ant aksonų kalvos)..

Kūnas yra nervinės ląstelės branduolio, palaikančio metabolizmą ir struktūrinį vientisumą, branduolys. Be to, šamoje yra ir kitų ląstelių organelių: mitochondrijos - aprūpinančios energiją visu neuronu, endoplazminiu retikulumi ir Golgi aparatu, kurie yra gamyklos, gaminančios įvairius baltymus ir kitas molekules..

Mūsų realybę sukuria smegenys. Visi neįprasti faktai apie mūsų kūną..

Materiali mūsų sąmonės struktūra yra smegenys. Daugiau skaitykite čia.

Kaip minėta aukščiau, nervinės ląstelės kūne yra aksoninis mazgas. Tai yra ypatinga somos dalis, galinti generuoti elektrinį impulsą, perduodamą į aksoną, o išilgai jo toliau iki savo taikinio: jei jis yra į raumeninį audinį, tada jis gauna susitraukimo signalą, jei į kitą neuroną, tai lemia bet kokios informacijos perdavimą. Taip pat skaitykite.

Neuronas yra svarbiausias struktūrinis ir funkcinis vienetas centrinėje nervų sistemoje, atliekantis visas pagrindines funkcijas: kuriant, saugant, apdorojant ir toliau perduodant informaciją, užkoduotą į nervinius impulsus. Neuronai labai skiriasi somos dydžiu ir forma, aksonų ir dendritų išsišakojimų skaičiumi ir pobūdžiu, taip pat mielino pasiskirstymo ypatumais jų procesuose..