Neuron: Definition, struktur, funktion og typer

Det menneskelige nervesystem har en grundlæggende, men utrolig vital funktion: at kommunikere med og modtage information fra forskellige dele af kroppen og generere situationsspecifikke svar på denne information.

I modsætning til andre systemer i kroppen kan funktionen af ​​de fleste af nervesystemets komponenter kun værdsættes ved hjælp af mikroskopi. Mens hjernen og rygmarven let kan visualiseres ved grov undersøgelse, undlader dette at gøre det giver endda en brøkdel af omfanget af nervesystemets elegance og kompleksitet og dets opgaver.

Nervøs væv er et af de fire største væv i kroppen, de andre er muskel-, epitel- og bindevæv. Den funktionelle enhed i nervesystemet er neuroneller nervecelle.

Selvom neuroner, som næsten alle eukaryote celler, indeholder kerner, cytoplasma og organeller, er de stærkt specialiseret og forskelligt, ikke kun i forhold til celler i forskellige systemer, men også sammenlignet med forskellige slags nerveceller.

Det menneskelige nervesystem kan opdeles i to kategorier:

Nervesystemet består af to hovedcelletyper: neuroner, som er de "tænkende" celler, og glia, som er understøttende celler.

Bortset fra anatomisk Opdeling af nervesystemet i CNS og PNS, nervesystemet kan også opdeles i funktionelle inddelinger: somatisk og autonom. "Somatisk" oversættes i denne sammenhæng til "frivillig", mens "autonom" i det væsentlige betyder "automatisk" eller ufrivillig.

Det autonome nervesystem (ANS) kan opdeles yderligere på baggrund af funktion i sympatisk og parasympatisk nervesystemer.

Førstnævnte er primært dedikeret til "up-tempo" -aktiviteter, og dens omdrejning i gear omtales ofte som "kamp-eller-fly-reaktion". Det parasympatiske nervesystem beskæftiger sig på den anden side med "down-tempo" aktiviteter såsom fordøjelse og sekretion.

Neuroner adskiller sig meget i deres struktur, men alle har fire væsentlige elementer: selve cellekroppen, dendritter, en axon, og axon terminaler.

"Dendrite" kommer fra det latinske ord for "træ", og efter inspektion er årsagen åbenbar. Dendritter er bittesmå grene af nervecellen, der modtager signaler fra en eller flere (ofte mange mere) andre neuroner.

Dendritterne konvergerer på cellelegemet, der isoleret fra nervecellens specialkomponenter meget ligner en "typisk" celle.

Løb fra cellelegemet er en enkelt axon, som bærer integrerede signaler mod målneuronen eller vævet. Axoner har normalt et antal egne grene, skønt disse er færre i antal end dendritterne; disse kaldes axonterminaler, som fungerer mere eller mindre som signaldelere.

Mens dendritter som regel bærer signaler mod cellelegemet, og axoner bærer signaler væk fra det, er situationen i sensoriske neuroner en anden.

I dette tilfælde fusionerer dendritterne, der løber fra huden eller et andet organ med sensorisk innervation, direkte ind i en perifer akson, der bevæger sig til cellelegemet; -en central axon forlader derefter cellelegemet i retning af rygmarven eller hjernen.

Ud over deres fire store anatomiske træk har neuroner et antal specialiserede elementer, der letter deres job med transmission elektriske signaler langs deres længde.

Det myelinskede spiller den samme rolle i neuroner som isolerende materiale gør i elektriske ledninger. (Det meste af, hvad menneskelige ingeniører har fundet ud af, blev udviklet af naturen for meget længe siden, ofte med stadig overlegne resultater.) Myelin er et voksagtigt stof, der hovedsageligt er lavet af lipider (fedtstoffer), der omgiver axoner.

Myelinskeden afbrydes af et antal huller, da den løber langs axonen. Disse noder i Ranvier tillad noget kaldet handlingspotentiale skal forplantes langs axonen i høj hastighed. Tab af myelin er ansvarlig for en række forskellige degenerative sygdomme i nervesystemet, herunder multipel sclerose.

Forbindelserne mellem nerveceller og andre nerveceller plus målvæv, der muliggør transmission af elektriske signaler kaldes synapser. Ligesom hullet i en doughnut repræsenterer disse et vigtigt fysisk fravær snarere end en tilstedeværelse.

Under ledelse af handlingspotentialet frigiver den aksonale ende af en neuron en af ​​en række forskellige typer neurotransmitter kemikalier, der overfører signalet over den lille synaptiske kløft og til den ventende dendrit eller andet element på den anden side.

Handlingspotentialer, de midler, hvormed nerver kommunikerer med hinanden og med ikke-neurale målvæv som muskler og kirtler, repræsenterer en af ​​de mere fascinerende udviklinger inden for evolutionær neurobiologi. En fuld beskrivelse af handlingspotentialet kræver en længere beskrivelse, end der kan præsenteres her, men for at opsummere:

Natriumioner (Na +) opretholdes af en ATPase pumpe i neuronal membran ved en højere koncentration uden for neuronen end indeni den, mens koncentrationen af kaliumioner (K +) holdes højere inde i neuronen end uden for den af ​​den samme mekanisme.

Dette betyder, at natriumioner altid "ønsker" at strømme ind i neuronen ned i deres koncentrationsgradient, mens kaliumioner "ønsker" at strømme udad. (Ioner er atomer eller molekyler, der bærer en elektrisk nettoladning.)

Forskellige stimuli, såsom neurotransmittere eller mekanisk forvrængning, kan åbne stofspecifikke ionkanaler i celle membran i begyndelsen af ​​axonen. Når dette sker, skynder Na + -ionerne sig ind og forstyrrer celleens hvilemembranpotentiale på -70 mV (millivolt) og gøre det mere positivt.

Som svar skynder sig K + -ioner udad for at gendanne membranpotentialet til dets hvileværdi.

Som et resultat formerer sig eller spredes depolarisering meget hurtigt ned i axonen. Forestil dig to mennesker, der holder reb stramt imellem dem, og en af ​​dem vipper enden opad.

Du ville se en "bølge" bevæge sig hurtigt mod den anden ende af rebet. I neuroner består denne bølge af elektrokemisk energi, og den stimulerer frigivelsen af ​​neurotransmitter fra axonterminalerne ved synapsen.

De vigtigste typer neuroner inkluderer:

• Motoriske neuroner (eller motoneurons) kontrollere bevægelse (normalt frivillig, men undertiden autonom).
  
• Sensoriske neuroner opdage sensorisk information (fx lugtesansen i det olfaktoriske system).
• Interneuroner fungere som "hastighedsstød" i kæden for signaloverførsel for at modulere information sendt mellem neuroner.
  
• Forskellige specialiserede neuroner i forskellige områder af hjernen, såsom Purkinje fibre og pyramideceller.

I myeliniserede neuroner bevæger sig handlingspotentialet glat mellem knuderne i Ranvier, fordi myelinskeden forhindrer depolarisering af membranen mellem knuderne. Årsagen til, at knudepunkterne er adskilt, som de er, er, at en tættere afstand ville bremse transmissionen ned til uoverkommelige hastigheder, mens en større afstand vil risikere "at uddø" handlingspotentialet, før det når næste knude.

Multipel sklerose (MS) er en sygdom, der rammer mellem 2 og 3 millioner mennesker over hele verden. På trods af at være kendt siden midten af ​​1800'erne er MS uden helbredelse fra 2019, hovedsagelig fordi det ikke vides, hvad der er årsagen til den patologi, der ses i sygdommen. Da tab af myelin i CNS-neuroner skrider frem over tid, dominerer tab af neuronfunktion.

Sygdommen kan håndteres med steroider og anden medicin; det er ikke dødeligt i sig selv, men er ekstremt svækkende, og intensiv medicinsk forskning er i gang for at søge en kur mod MS.