Neuron: Definition, struktur, funktion och typer

De mänskliga nervsystemet har en grundläggande men otroligt viktig funktion: att kommunicera med och ta emot information från olika delar av kroppen och generera situationsspecifika svar på denna information.

Till skillnad från andra system i kroppen kan funktionen hos de flesta komponenter i nervsystemet endast uppskattas med hjälp av mikroskopi. Medan hjärnan och ryggmärgen kan visualiseras tillräckligt enkelt vid grov undersökning, misslyckas detta ger även en bråkdel av omfattningen av nervsystemets elegans och komplexitet och dess uppgifter.

Nervös vävnad är en av de fyra huvudsakliga vävnaderna i kroppen, de andra är muskel-, epitel- och bindväv. Nervsystemets funktionella enhet är nervcelleller nervceller.

Även om nervceller, som nästan alla eukaryota celler, innehåller kärnor, cytoplasma och organeller är de mycket höga specialiserade och mångsidiga, inte bara i förhållande till celler i olika system utan också jämfört med olika typer av nervceller.

Det mänskliga nervsystemet kan delas in i två kategorier:

Nervsystemet består av två huvudcelltyper: neuroner, vilka är de "tänkande" cellerna, och glia, som är stödjande celler.

Förutom anatomisk uppdelning av nervsystemet i CNS och PNS, kan nervsystemet också delas in i funktionella indelningar: somatisk och den autonom. "Somatisk" översätts i detta sammanhang till "frivillig", medan "autonom" i huvudsak betyder "automatisk" eller ofrivillig.

Det autonoma nervsystemet (ANS) kan delas vidare på grundval av funktion i sympatisk och parasympatisk nervsystem.

Den förstnämnda ägnar sig huvudsakligen åt "up-tempo" -aktiviteter, och dess omvandling till redskap kallas ofta "kampen-eller-flyg" -svaret. Det parasympatiska nervsystemet, å andra sidan, handlar om "tempo" -aktiviteter som matsmältning och utsöndring.

Neuroner skiljer sig mycket åt i sin struktur, men alla har fyra väsentliga element: cellkroppen själv, dendriter, ett axon, och den axonanslutningar.

"Dendrite" kommer från det latinska ordet för "träd", och vid inspektion är orsaken uppenbar. Dendriter är små grenar i nervcellen som tar emot signaler från en eller flera (ofta många mer) andra nervceller.

Dendriterna konvergerar på cellkroppen, som, isolerat från nervcellens specialkomponenter, liknar en "typisk" cell.

Att springa från cellkroppen är en enda axon som bär integrerade signaler mot målneuronen eller vävnaden. Axoner har vanligtvis ett antal egna grenar, även om dessa är färre i antal än dendriterna; dessa kallas axonterminaler, som fungerar mer eller mindre som signaldelare.

Medan som regel dendriter bär signaler mot cellkroppen och axoner bär signaler bort från den, är situationen i sensoriska nervceller annorlunda.

I det här fallet smälter dendriterna från huden eller andra organ med sensorisk innervering direkt in i en perifer axon, som färdas till cellkroppen; a centralt axon lämnar sedan cellkroppen i riktning mot ryggmärgen eller hjärnan.

Förutom de fyra viktigaste anatomiska egenskaperna har neuroner ett antal specialiserade element som underlättar deras överföringsjobb elektriska signaler längs deras längd.

De myelinskidan spelar samma roll i nervceller som isolerande material gör i elektriska ledningar. (Det mesta av vad mänskliga ingenjörer har kommit fram till utvecklades av naturen för mycket länge sedan, ofta med fortfarande överlägsna resultat.) Myelin är ett vaxartat ämne som huvudsakligen består av lipider (fetter) som omger axoner.

Myelinhöljet avbryts av ett antal luckor när den löper längs axonen. Dessa noder i Ranvier tillåt något som kallas agerande potential som ska förökas längs axonen i hög hastighet. Förlust av myelin är ansvarig för en mängd olika degenerativa sjukdomar i nervsystemet, inklusive multipel skleros.

Korsningarna mellan nervceller och andra nervceller, plus målvävnader, som möjliggör överföring av elektriska signaler kallas synapser. Liksom hålet i en munk representerar dessa en viktig fysisk frånvaro snarare än en närvaro.

Under ledning av handlingspotentialen frigör den axonala änden av ett neuron en av en mängd olika typer neurotransmittor kemikalier som överför signalen över den lilla synaptiska klyftan och till den väntande dendriten eller annat element på andra sidan.

Åtgärdspotentialer, medel genom vilka nerver kommunicerar med varandra och med icke-neurala målvävnader som muskler och körtlar, representerar en av de mer fascinerande utvecklingen inom evolutionär neurobiologi. En fullständig beskrivning av åtgärdspotentialen kräver en längre beskrivning än vad som kan presenteras här, men för att sammanfatta:

Natriumjoner (Na +) upprätthålls av en ATPase-pump i neuronmembranet vid en högre koncentration utanför neuronet än i det, medan koncentrationen av kaliumjoner (K +) hålls högre inuti neuronen än utanför den av samma mekanism.

Detta betyder att natriumjoner alltid "vill" strömma in i neuronen, nedåt i deras koncentrationsgradient, medan kaliumjoner "vill" strömma utåt. (Joner är atomer eller molekyler med en nettoladdning.)

Olika stimuli, såsom neurotransmittorer eller mekanisk distorsion, kan öppna substansspecifika jonkanaler i cellmembranet i början av axonen. När detta inträffar rusar Na + -joner in och stör cellens vilande membranpotential på -70 mV (millivolt) och göra det mer positivt.

Som svar rusar K + -joner utåt för att återställa membranpotentialen till sitt vilande värde.

Som ett resultat sprider sig eller sprider sig depolarisationen väldigt snabbt ner i axonen. Föreställ dig två personer som håller repen spända mellan dem och en av dem svänger änden uppåt.

Du skulle se en "våg" röra sig snabbt mot den andra änden av repet. I nervceller består denna våg av elektrokemisk energi, och den stimulerar frisättningen av neurotransmittorn från axonterminalen (erna) vid synapsen.

De viktigaste typerna av nervceller inkluderar:

• Motoriska nervceller (eller motoneurons) kontrollrörelse (vanligtvis frivillig men ibland autonom).
  
• Sensoriska neuroner upptäcka sensorisk information (t.ex. luktsansen i det olfaktoriska systemet).
• Interneuroner fungera som "hastighetsstötar" i kedjan för signalöverföring för att modulera information som skickas mellan nervceller.
  
• Olika specialiserade neuroner i olika delar av hjärnan, såsom Purkinje-fibrer och pyramidala celler.

I myeliniserade nervceller rör sig åtgärdspotentialen smidigt mellan Ranviers noder eftersom myelinhöljet förhindrar depolarisering av membranet mellan noder. Anledningen till att noderna är placerade som de är är att ett närmare avstånd skulle sänka överföringen ner till oöverkomliga hastigheter, medan ett större avstånd skulle riskera att "dö ut" åtgärdspotentialen innan den når nästa nod.

Multipel skleros (MS) är en sjukdom som drabbar mellan 2 och 3 miljoner människor världen över. Trots att de är kända sedan mitten av 1800-talet är MS utan botemedel från och med 2019, till stor del för att det är okänt precis vad som orsakar patologin i sjukdomen. När förlusten av myelin i CNS-nervceller utvecklas över tiden dominerar förlusten av neuronfunktionen.

Sjukdomen kan hanteras med steroider och andra mediciner; det är inte dödligt i sig, men det är extremt försvagande och intensiv medicinsk forskning pågår för att söka bot mot MS.