La capacità delle cellule di rispondere agli stimoli del mondo esterno è il criterio principale di un organismo vivente. Gli elementi strutturali del tessuto nervoso - i neuroni dei mammiferi e dell'uomo - sono in grado di trasformare gli stimoli (luce, olfatto, onde sonore) nel processo di eccitazione. Il suo risultato finale è una reazione adeguata del corpo in risposta a varie influenze ambientali. In questo articolo studieremo la funzione dei neuroni del cervello e delle parti periferiche del sistema nervoso e considereremo anche la classificazione dei neuroni in relazione alle peculiarità del loro funzionamento negli organismi viventi.
Formazione di tessuto nervoso
Prima di studiare le funzioni di un neurone, diamo un'occhiata a come si formano le cellule dei neurociti. Nella fase neurula, il tubo neurale viene deposto nell'embrione. È formato dall'ectodermafoglia con un ispessimento: la piastra neurale. L'estremità espansa del tubo formerà successivamente cinque parti sotto forma di bolle cerebrali. Formano parti del cervello. La parte principale del tubo neurale nel processo di sviluppo embrionale forma il midollo spinale, da cui si dipartono 31 paia di nervi.
I neuroni del cervello si combinano per formare i nuclei. Da essi emergono 12 paia di nervi cranici. Nel corpo umano, il sistema nervoso è differenziato nella sezione centrale - il cervello e il midollo spinale, costituiti da cellule neurocitarie, e il tessuto di supporto - neuroglia. La sezione periferica è costituita dalla parte somatica e vegetativa. Le loro terminazioni nervose innervano tutti gli organi e i tessuti del corpo.
I neuroni sono unità strutturali del sistema nervoso
Hanno diverse dimensioni, forme e proprietà. Le funzioni di un neurone sono diverse: partecipazione alla formazione di archi riflessi, percezione dell'irritazione dall'ambiente esterno, trasmissione dell'eccitazione risultante ad altre cellule. Un neurone ha diversi rami. Quello lungo è un assone, quelli corti si ramificano e sono chiamati dendriti.
Gli studi citologici hanno rivelato nel corpo di una cellula nervosa un nucleo con uno o due nucleoli, un reticolo endoplasmatico ben formato, molti mitocondri e un potente apparato di sintesi proteica. È rappresentato da ribosomi e molecole di RNA e mRNA. Queste sostanze formano una struttura specifica di neurociti - la sostanza di Nissl. La particolarità delle cellule nervose: un gran numero di processi contribuisce al fatto che la funzione principale del neurone è la trasmissione del nervoimpulsi. È fornito sia dai dendriti che dall'assone. I primi percepiscono i segnali e li trasmettono al corpo del neurocita, e l'assone, l'unico processo molto lungo, conduce l'eccitazione ad altre cellule nervose. Continuando a trovare la risposta alla domanda: quale funzione svolgono i neuroni, rivolgiamoci a la struttura di una sostanza come la neuroglia.
Strutture dei tessuti nervosi
I neurociti sono circondati da una sostanza speciale che ha proprietà di supporto e protettive. Ha anche una caratteristica capacità di dividere. Questa connessione è chiamata neuroglia.
Questa struttura è in stretta connessione con le cellule nervose. Poiché le funzioni principali di un neurone sono la generazione e la conduzione degli impulsi nervosi, le cellule gliali sono influenzate dal processo di eccitazione e modificano le loro caratteristiche elettriche. Oltre alle funzioni trofiche e protettive, la glia fornisce reazioni metaboliche nei neurociti e contribuisce alla plasticità del tessuto nervoso.
Meccanismo di conduzione dell'eccitazione nei neuroni
Ogni cellula nervosa forma diverse migliaia di contatti con altri neurociti. Gli impulsi elettrici, che sono alla base dei processi di eccitazione, vengono trasmessi dal corpo del neurone lungo l'assone e contatta altri elementi strutturali del tessuto nervoso o entra direttamente nell'organo di lavoro, ad esempio nel muscolo. Per stabilire quale funzione svolgono i neuroni, è necessario studiare il meccanismo di trasmissione dell'eccitazione. È effettuato dagli assoni. Nei nervi motori sono ricoperti da una guaina mielinica e sono chiamati polposi. Nel vegetativosistema nervoso sono processi amielinici. Attraverso di loro, l'eccitazione dovrebbe entrare nel neurocita vicino.
Cos'è una sinapsi
Il luogo in cui due cellule si incontrano è chiamato sinapsi. Il trasferimento dell'eccitazione in esso avviene con l'aiuto di sostanze chimiche - mediatori o passando ioni da un neurone all' altro, cioè da impulsi elettrici.
A causa della formazione di sinapsi, i neuroni creano una struttura a maglie della parte staminale del cervello e del midollo spinale. Si chiama formazione reticolare, parte dalla parte inferiore del midollo allungato e cattura i nuclei del tronco cerebrale, o neuroni cerebrali. La struttura a rete mantiene lo stato attivo della corteccia cerebrale e dirige gli atti riflessi del midollo spinale.
Intelligenza artificiale
L'idea delle connessioni sinaptiche tra i neuroni del sistema nervoso centrale e lo studio delle funzioni dell'informazione reticolare è attualmente incarnata dalla scienza sotto forma di una rete neurale artificiale. In esso, le uscite di una cellula nervosa artificiale sono collegate agli ingressi di un' altra tramite speciali connessioni che duplicano vere e proprie sinapsi nelle loro funzioni. La funzione di attivazione di un neurone di un neurocomputer artificiale è la somma di tutti i segnali di ingresso che entrano nella cellula nervosa artificiale, convertiti in una funzione non lineare della componente lineare. Viene anche chiamata funzione di attuazione (trasferimento). Quando si crea l'intelligenza artificiale, le più utilizzate sono le funzioni di attivazione lineare, semilineare e graduale.neurone.
Neurociti afferenti
Sono anche chiamati sensibili e hanno processi brevi che entrano nelle cellule della pelle e in tutti gli organi interni (recettori). Percependo l'irritazione dell'ambiente esterno, i recettori li trasformano nel processo di eccitazione. A seconda del tipo di stimolo, le terminazioni nervose si suddividono in: termorecettori, meccanocettori, nocicettori. Pertanto, le funzioni di un neurone sensibile sono la percezione degli stimoli, la loro discriminazione, la generazione di eccitazione e la sua trasmissione al sistema nervoso centrale. I neuroni sensoriali entrano nelle corna dorsali del midollo spinale. I loro corpi si trovano in nodi (gangli) situati al di fuori del sistema nervoso centrale. È così che si formano i gangli dei nervi cranici e spinali. I neuroni afferenti hanno un gran numero di dendriti; insieme all'assone e al corpo, sono una componente essenziale di tutti gli archi riflessi. Pertanto, le funzioni di un neurone sensibile consistono sia nel trasferimento del processo di eccitazione al cervello e al midollo spinale, sia nella partecipazione alla formazione dei riflessi.
Caratteristiche dell'interneurone
Continuando a studiare le proprietà degli elementi strutturali del tessuto nervoso, scopriamo quale funzione svolgono gli interneuroni. Questo tipo di cellule nervose riceve impulsi bioelettrici dal neurocita sensoriale e li trasmette:
a) altri interneuroni;
b) neurociti motori.
La maggior parte degli interneuroni ha assoni, le cui sezioni terminali sono terminali, collegati ai neurociti di un centro.
Il neurone intercalare, le cui funzioni sono l'integrazione dell'eccitazione e la sua distribuzione oltre le parti del sistema nervoso centrale, sono una componente essenziale della maggior parte degli archi nervosi riflessi incondizionati e condizionati. Gli interneuroni eccitatori promuovono la trasmissione del segnale tra i gruppi funzionali di neurociti. Le cellule nervose intercalari inibitorie ricevono l'eccitazione dal proprio centro attraverso il feedback. Ciò contribuisce al fatto che il neurone intercalare, le cui funzioni sono la trasmissione e la conservazione a lungo termine degli impulsi nervosi, assicura l'attivazione dei nervi spinali sensoriali.
Funzione del motoneurone
Il motoneurone è l'unità strutturale finale dell'arco riflesso. Ha un grande corpo racchiuso nelle corna anteriori del midollo spinale. Quelle cellule nervose che innervano i muscoli scheletrici hanno i nomi di questi elementi motori. Altri neurociti efferenti entrano nelle cellule che secernono le ghiandole e provocano il rilascio di sostanze appropriate: segreti, ormoni. Negli atti riflessi involontari, cioè incondizionati (deglutizione, salivazione, defecazione), i neuroni efferenti si dipartono dal midollo spinale o dal tronco cerebrale. Per eseguire azioni e movimenti complessi, il corpo utilizza due tipi di neurociti centrifughi: motore centrale e motore periferico. Il corpo del motoneurone centrale si trova nella corteccia cerebrale, vicino al solco di Roland.
I corpi dei neurociti motori periferici che innervano i muscoli degli arti, del tronco, del collo,situato nelle corna anteriori del midollo spinale e i loro lunghi processi - assoni - escono dalle radici anteriori. Formano le fibre motorie di 31 paia di nervi spinali. I neurociti motori periferici che innervano i muscoli del viso, della faringe, della laringe e della lingua si trovano nei nuclei dei nervi cranici vago, ipoglosso e glossofaringeo. Pertanto, la funzione principale del motoneurone è la conduzione senza ostacoli dell'eccitazione ai muscoli, alle cellule che secernono e ad altri organi attivi.
Metabolismo nei neurociti
Le principali funzioni di un neurone - la formazione di un potenziale d'azione bioelettrico e la sua trasmissione ad altre cellule nervose, muscoli, cellule secernenti - sono dovute alle caratteristiche strutturali del neurocita, oltre che a specifiche reazioni metaboliche. Studi citologici hanno dimostrato che i neuroni contengono un gran numero di mitocondri che sintetizzano le molecole di ATP, un reticolo granulare sviluppato con molte particelle ribosomiali. Sintetizzano attivamente le proteine cellulari. La membrana della cellula nervosa e dei suoi processi - l'assone e i dendriti - svolge la funzione di trasporto selettivo di molecole e ioni. Le reazioni metaboliche nei neurociti procedono con la partecipazione di vari enzimi e sono caratterizzate da un'elevata intensità.
Trasmissione di eccitazione nelle sinapsi
Considerando il meccanismo di conduzione dell'eccitazione nei neuroni, abbiamo fatto conoscenza con le sinapsi - formazioni che si verificano nel punto di contatto di due neurociti. L'eccitazione nella prima cellula nervosa provoca la formazione di molecole di sostanze chimiche - mediatori - nei collaterali del suo assone. Questi includonoaminoacidi, acetilcolina, noradrenalina. Rilasciato dalle vescicole delle terminazioni sinottiche nella fessura sinottica, può interessare sia la propria membrana postsinaptica che i gusci dei neuroni vicini.
Le molecole di neurotrasmettitore fungono da irritante per un' altra cellula nervosa, causando cambiamenti nelle cariche nella sua membrana - un potenziale d'azione. Pertanto, l'eccitazione si diffonde rapidamente lungo le fibre nervose e raggiunge le parti del sistema nervoso centrale o entra nei muscoli e nelle ghiandole, provocando la loro adeguata azione.
Plasticità neuronale
Gli scienziati hanno scoperto che nel processo di embriogenesi, in particolare nella fase della neurulazione, un gran numero di neuroni primari si sviluppa dall'ectoderma. Circa il 65% di loro muore prima della nascita di una persona. Durante l'ontogenesi, alcune cellule cerebrali continuano ad essere eliminate. Questo è un processo programmato naturale. I neurociti, a differenza delle cellule epiteliali o connettive, sono incapaci di divisione e rigenerazione, poiché i geni responsabili di questi processi sono inattivati nei cromosomi umani. Tuttavia, il cervello e le prestazioni mentali possono essere mantenute per molti anni senza diminuire in modo significativo. Ciò è spiegato dal fatto che le funzioni del neurone, perse nel processo di ontogenesi, sono assunte da altre cellule nervose. Devono aumentare il loro metabolismo e creare nuove connessioni nervose aggiuntive che compensino le funzioni perse. Questo fenomeno è chiamato plasticità dei neurociti.
Cosariflesso nei neuroni
Alla fine del 20° secolo, un gruppo di neurofisiologi italiani ha stabilito un fatto interessante: un riflesso speculare della coscienza è possibile nelle cellule nervose. Ciò significa che nella corteccia cerebrale si sta formando un fantasma della coscienza delle persone con cui comunichiamo. I neuroni inclusi nel sistema specchio agiscono come risonatori per l'attività mentale delle persone circostanti. Pertanto, una persona è in grado di prevedere le intenzioni dell'interlocutore. La struttura di tali neurociti fornisce anche uno speciale fenomeno psicologico chiamato empatia. È caratterizzato dalla capacità di penetrare nel mondo delle emozioni di un' altra persona ed entrare in empatia con i suoi sentimenti.
