Neurón: definícia, štruktúra, funkcia a typy

The ľudský nervový systém má jednu základnú, ale neuveriteľne dôležitú funkciu: komunikovať a prijímať informácie z rôznych častí tela a generovať na tieto informácie reakcie špecifické pre danú situáciu.

Na rozdiel od iných systémov v tele možno funkciu väčšiny zložiek nervového systému oceniť iba pomocou mikroskopie. Zatiaľ čo mozog a miechu možno pri hrubom vyšetrení dostatočne ľahko vizualizovať, zlyháva to poskytujú iba zlomok rozsahu elegancie a zložitosti nervového systému a jeho úlohy.

Nervové tkanivo je jedným zo štyroch hlavných tkanív tela, ostatnými sú svalové, epiteliálne a spojivové tkanivá. Funkčnou jednotkou nervového systému je neurónalebo nervová bunka.

Aj keď neuróny, ako takmer všetky eukaryotické bunky, obsahujú jadrá, cytoplazmu a organely, sú vysoko špecializované a rozmanité, a to nielen vo vzťahu k bunkám v rôznych systémoch, ale aj v porovnaní s rôznymi druhmi buniek nervové bunky.

Ľudský nervový systém možno rozdeliť do dvoch kategórií: centrálny nervový systém

Nervový systém sa skladá z dvoch hlavných typov buniek: neurónov, čo sú „mysliace“ bunky a glia, ktoré podporujú bunky.

Okrem anatomický rozdelenie nervového systému na CNS a PNS, nervový systém možno rozdeliť aj na funkčné oddelenia: somatický a autonómny. Termín „somatický“ v tomto kontexte znamená „dobrovoľný“, zatiaľ čo „autonómny“ v podstate znamená „automatický“ alebo nedobrovoľný.

Autonómny nervový systém (ANS) možno ďalej rozdeliť na základe funkcie na sympatický a parasympatický nervové systémy.

Prvý z nich sa venuje predovšetkým „tempovým“ aktivitám a jeho zaradenie do rýchlostnej kategórie sa často označuje ako odpoveď „boj alebo útek“. Parasympatický nervový systém sa naopak venuje činnostiam „down-tempo“, ako je trávenie a vylučovanie.

Neuróny sa značne líšia svojou štruktúrou, ale všetky obsahujú štyri základné prvky: samotné bunkové telo, dendrity, an axóna axónové svorky.

„Dendrite“ pochádza z latinského slova „strom“ a pri kontrole je dôvod zrejmý. Dendrity sú drobné vetvy nervovej bunky, ktoré prijímajú signály z jedného alebo viacerých (často veľa viac) ďalšie neuróny.

Dendrity sa zbiehajú na telo bunky, ktoré izolované od špecializovaných zložiek nervovej bunky veľmi pripomína „typickú“ bunku.

Z tela bunky beží jeden axón, ktorý prenáša integrované signály smerom k cieľovému neurónu alebo tkanivu. Axóny majú zvyčajne niekoľko vlastných vetiev, aj keď ich je menej ako dendritov; tieto sa označujú ako axónové svorky, ktoré fungujú viac-menej ako rozdeľovače signálu.

Zatiaľ čo dendrity spravidla prenášajú signály smerom k bunkovému telu a axóny prenášajú signály od neho, situácia v senzorických neurónoch je iná.

V tomto prípade sa dendrity vytekajúce z kože alebo iného orgánu so senzorickou inerváciou spájajú priamo do a periférny axón, ktorý cestuje do tela bunky; a centrálny axón potom opustí bunkové telo v smere miechy alebo mozgu.

Okrem svojich štyroch hlavných anatomických vlastností majú neuróny aj množstvo špecializovaných prvkov, ktoré uľahčujú ich prácu pri prenose elektrické signály po ich dĺžke.

The myelínový obal hrá v neurónoch rovnakú úlohu ako izolačný materiál v elektrických drôtoch. (Väčšinu toho, na čo ľudskí inžinieri prišli, vyvinula príroda veľmi dávno, často so stále lepšími výsledkami.) Myelín je voskovitá látka vyrobená hlavne z lipidov (tukov), ktorá obklopuje axóny.

Myelínové puzdro je prerušené niekoľkými medzerami, keď prechádza pozdĺž axónu. Títo uzly Ranvier povoliť niečo, čo sa volá akčný potenciál sa šíri pozdĺž axónu vysokou rýchlosťou. Strata myelínu je zodpovedná za rôzne degeneratívne choroby nervového systému, vrátane roztrúsená skleróza.

Prepojky medzi nervovými bunkami a inými nervovými bunkami plus cieľové tkanivá, ktoré umožňujú prenos elektrických signálov, sa nazývajú synapsie. Rovnako ako diera v šiške, aj táto predstavuje skôr dôležitú fyzickú absenciu ako prítomnosť.

Pod vedením akčného potenciálu uvoľňuje axonálny koniec neurónu jeden z rôznych druhov neurotransmiter chemikálie, ktoré prenášajú signál cez malú synaptickú štrbinu a k čakajúcemu dendritu alebo inému prvku na odvrátenej strane.

Akčné potenciály, prostriedky, prostredníctvom ktorých nervy komunikujú medzi sebou navzájom a s inými ako nervovými cieľovými tkanivami, ako sú svaly a žľazy, predstavujú jeden z fascinujúcich vývojov v evolučnej neurobiológii. Celý popis akčného potenciálu vyžaduje dlhší popis, ako je možné uviesť tu, ale len na zhrnutie:

Sodné ióny (Na +) sú udržiavané pomocou ATPázové čerpadlo v neuronálnej membráne pri vyššej koncentrácii mimo neurónu ako v nej, zatiaľ čo koncentrácia draselné ióny (K +) je rovnakým mechanizmom udržiavaný vyššie vo vnútri neurónu ako mimo neho.

To znamená, že ióny sodíka vždy „chcú“ prúdiť do neurónu so zníženým koncentračným gradientom, zatiaľ čo ióny draslíka „chcú“ prúdiť smerom von. (Ióny sú atómy alebo molekuly nesúce čistý elektrický náboj.)

Rôzne podnety, ako sú neurotransmitery alebo mechanické skreslenie, môžu otvoriť iónovo-špecifické kanály látky v bunková membrána na začiatku axónu. Ak k tomu dôjde, vniknú ióny Na +, ktoré narušia bunku pokojový membránový potenciál -70 mV (milivoltov) a zvýšenie jeho pozitivity.

V odpovedi sa ióny K + ponáhľajú smerom von, aby obnovili membránový potenciál na pokojnú hodnotu.

Výsledkom je, že sa depolarizácia šíri alebo šíri veľmi rýchlo po axóne. Predstavte si, že dvaja ľudia držia medzi sebou napnuté lano a jeden z nich švihne koncom nahor.

Uvidíte, že „vlna“ sa rýchlo pohybuje smerom k druhému koncu lana. V neurónoch táto vlna pozostáva z elektrochemickej energie a stimuluje uvoľňovanie neurotransmiteru z terminálneho (-ých) konca (-ov) axónu v synapsii.

Medzi hlavné typy neurónov patria:

• Motorické neuróny (alebo motoneuróny) riadi pohyb (obvykle dobrovoľný, ale niekedy autonómny).
  
• Zmyslové neuróny detegovať senzorické informácie (napr. čuch v čuchovom systéme).
• Interneuróny pôsobia ako „spomaľovače rýchlosti“ v reťazci prenosu signálu, aby modulovali informácie vysielané medzi neurónmi.
  
• Rôzne špecializované neuróny v rôznych oblastiach mozgu, ako napr Purkyňove vlákna a pyramídové bunky.

V myelinizovaných neurónoch sa akčný potenciál pohybuje hladko medzi uzlami Ranvier, pretože myelínový obal zabraňuje depolarizácii membrány medzi uzlami. Dôvod, prečo sú uzly rozmiestnené tak, ako sú, je ten, že bližšie rozstupy by spomalili prenos až na zakázané rýchlosti, zatiaľ čo väčšie rozostupy by riskovali "vymierajúci" akčný potenciál skôr, ako sa dosiahne ďalší uzol.

Roztrúsená skleróza (MS) je ochorenie, ktoré postihuje 2 až 3 milióny ľudí na celom svete. Napriek tomu, že je SM známa od polovice 18. storočia, od roku 2019 nie je liečená, najmä preto, že nie je známe, čo spôsobuje patológiu pozorovanú u tejto choroby. Pretože strata myelínu v neurónoch CNS časom postupuje, prevažuje strata funkcie neurónov.

Ochorenie sa dá zvládnuť steroidmi a inými liekmi; nie je sám osebe smrteľný, ale je mimoriadne oslabujúci a v súčasnosti prebieha intenzívny lekársky výskum zameraný na hľadanie liečby SM.