Neuron: Definisjon, struktur, funksjon og typer

De menneskelig nervesystem har en grunnleggende, men utrolig viktig funksjon: å kommunisere med og motta informasjon fra forskjellige deler av kroppen og generere situasjonsspesifikke svar på denne informasjonen.

I motsetning til andre systemer i kroppen, kan funksjonen til de fleste av komponentene i nervesystemet bare verdsettes ved hjelp av mikroskopi. Mens hjernen og ryggmargen kan visualiseres lett nok ved grov undersøkelse, mislykkes dette gir til og med en brøkdel av omfanget av nervesystemets eleganse og kompleksitet og dets oppgaver.

Nervøs vev er et av de fire viktigste vevene i kroppen, de andre er muskel-, epitel- og bindevev. Den funksjonelle enheten i nervesystemet er nevroneller nervecelle.

Selv om nevroner, som nesten alle eukaryote celler, inneholder kjerner, cytoplasma og organeller, er de høyt spesialisert og mangfoldig, ikke bare i forhold til celler i forskjellige systemer, men også sammenlignet med forskjellige typer nerveceller.

Det menneskelige nervesystemet kan deles inn i to kategorier:

Nervesystemet består av to hovedcelletyper: nevroner, som er de "tenkende" cellene, og glia, som er støtteceller.

Bortsett fra anatomisk deling av nervesystemet i CNS og PNS, kan nervesystemet også deles inn i funksjonelle divisjoner: somatisk og autonom. "Somatisk" i denne sammenhengen oversettes til "frivillig", mens "autonom" egentlig betyr "automatisk" eller ufrivillig.

Det autonome nervesystemet (ANS) kan deles videre på grunnlag av funksjon i medfølende og parasympatisk nervesystemer.

Førstnevnte er hovedsakelig dedikert til "up-tempo" -aktiviteter, og dens omdreining i utstyr blir ofte referert til som "kamp-eller-fly-respons". Det parasympatiske nervesystemet handler derimot i "ned-tempo" aktiviteter som fordøyelse og sekresjon.

Nevroner er vidt forskjellige i struktur, men alle har fire viktige elementer: selve cellelegemet, dendritter, en axon, og axon terminaler.

"Dendrite" kommer fra det latinske ordet for "tre", og etter inspeksjon er årsaken åpenbar. Dendritter er små grener av nervecellen som mottar signaler fra en eller flere (ofte mange mer) andre nevroner.

Dendrittene konvergerer i cellekroppen, som isolert fra nervecellens spesialkomponenter ligner en "typisk" celle.

Å løpe fra cellekroppen er en enkelt axon, som bærer integrerte signaler mot målneuronet eller vevet. Axoner har vanligvis et antall egne grener, selv om disse er færre i antall enn dendrittene; disse blir referert til som aksonterminaler, som fungerer mer eller mindre som signaldelere.

Mens som regel dendritter bærer signaler mot cellekroppen og aksoner bærer signaler vekk fra den, er situasjonen i sensoriske nevroner en annen.

I dette tilfellet smelter dendrittene som løper fra huden eller annet organ med sensorisk innervering direkte inn i en perifer akson, som reiser til cellekroppen; en sentral axon forlater deretter cellekroppen i retning av ryggmargen eller hjernen.

I tillegg til de fire viktigste anatomiske egenskapene, har nevroner en rekke spesialiserte elementer som letter deres overføringsjobb elektriske signaler langs lengden.

De myelinskjede spiller samme rolle i nevroner som isolerende materiale gjør i elektriske ledninger. (Det meste av det menneskelige ingeniører har funnet ut, ble utviklet av naturen for veldig lenge siden, ofte med fortsatt overlegne resultater.) Myelin er et voksaktig stoff laget hovedsakelig av lipider (fett) som omgir axoner.

Myelinskjeden blir avbrutt av en rekke hull når den løper langs aksonen. Disse noder i Ranvier tillat noe som heter handlingspotensial forplantes langs aksonen i høy hastighet. Tap av myelin er ansvarlig for en rekke degenerative sykdommer i nervesystemet, inkludert multippel sklerose.

Kryssene mellom nerveceller og andre nerveceller, pluss målvev, som tillater overføring av elektriske signaler kalles synapser. I likhet med hullet i en smultring representerer disse et viktig fysisk fravær i stedet for en tilstedeværelse.

Under ledelse av handlingspotensialet frigjør den aksonale enden av et nevron en av en rekke typer nevrotransmitter kjemikalier som overfører signalet over den lille synaptiske spalten og til ventende dendritt eller annet element på den andre siden.

Handlingspotensialer, hvordan nervene kommuniserer med hverandre og med ikke-nevrale målvev som muskler og kjertler, representerer en av de mer fascinerende utviklingene i evolusjonær nevrobiologi. En fullstendig beskrivelse av handlingspotensialet krever en lengre beskrivelse enn det som kan presenteres her, men for å oppsummere:

Natriumioner (Na +) opprettholdes av en ATPase pumpe i nevronmembranen ved en høyere konsentrasjon utenfor nevronen enn i den, mens konsentrasjonen av kaliumioner (K +) holdes høyere inne i nevronen enn utenfor den av den samme mekanismen.

Dette betyr at natriumioner alltid "vil" strømme inn i nevronet, nedover konsentrasjonsgradienten, mens kaliumioner "vil" strømme utover. (Ioner er atomer eller molekyler som bærer en netto elektrisk ladning.)

Ulike stimuli, som nevrotransmittere eller mekanisk forvrengning, kan åpne stoffspesifikke ionekanaler i cellemembran i begynnelsen av aksonen. Når dette skjer, skynder Na + -ionene seg inn og forstyrrer cellens hvilemembranpotensial på -70 mV (millivolt) og gjøre det mer positivt.

Som svar skynder K + -ionene seg utover for å gjenopprette membranpotensialet til dets hvilende verdi.

Som et resultat forplantes eller spredes avpolarisasjonen veldig raskt nedover axonen. Se for deg to personer som holder tau stramt mellom seg, og en av dem flikker enden oppover.

Du vil se en "bølge" bevege seg raskt mot den andre enden av tauet. I nevroner består denne bølgen av elektrokjemisk energi, og den stimulerer frigjøringen av nevrotransmitter fra axonterminalen (e) ved synapsen.

De viktigste typene nevroner inkluderer:

• Motoriske nevroner (eller motoneurons) kontrollere bevegelse (vanligvis frivillig, men noen ganger autonom).
  
• Sensoriske nevroner oppdage sensorisk informasjon (f.eks. luktesansen i det olfaktoriske systemet).
• Interneuroner fungere som "fartsdumper" i kjeden av signaloverføring for å modulere informasjon som sendes mellom nevroner.
  
• Diverse spesialiserte nevroner i forskjellige områder av hjernen, for eksempel Purkinje-fibre og pyramideceller.

I myeliniserte nevroner beveger handlingspotensialet seg jevnt mellom nodene i Ranvier fordi myelinskeden forhindrer depolarisering av membranen mellom nodene. Årsaken til at nodene er fordelt som de er, er at et nærmere avstand vil redusere overføringen til uoverkommelige hastigheter, mens større avstand vil risikere "utdøende" handlingspotensialet før det når neste node.

Multippel sklerose (MS) er en sykdom som rammer mellom 2 og 3 millioner mennesker over hele verden. Til tross for at de er kjent siden midten av 1800-tallet, er MS uten kur fra og med 2019, hovedsakelig fordi det er ukjent akkurat hva som forårsaker patologien sett i sykdommen. Ettersom tap av myelin i CNS-neuroner utvikler seg over tid, dominerer tap av nevronfunksjon.

Sykdommen kan håndteres med steroider og andre medisiner; det er ikke dødelig i seg selv, men er ekstremt svekkende, og intens medisinsk forskning pågår for å søke en kur mot MS.