Evolutsiooni suurim saavutus on aju ja organismide arenenud närvisüsteem koos järjest keerukamaks muutuva keemilistel reaktsioonidel põhineva infovõrguga. Mööda neuronite protsesse kulgev närviimpulss on keerulise inimtegevuse kvintessents. Neis tekib impulss, see liigub neid mööda ja neid analüüsivad neuronid. Neuroni protsessid on nende närvisüsteemi spetsiifiliste rakkude peamine funktsionaalne osa ja me räägime neist.
Neuronite päritolu
Küsimus spetsialiseeritud rakkude päritolu kohta on tänaseni lahtine. Sellel teemal on vähem alt kolm teooriat – Kleinenberg (Kleinenberg, 1872), vennad Hertwig (Hertwig, 1878) ja Zavarzin (Zavarzin, 1950). Kõik need taanduvad tõsiasjale, et neuronid tekkisid primaarsetest tundlikest ektodermilistest rakkudest ja nende eelkäijad olid globulaarsed valgud, mis ühinesid kimpudeks. Valgud, mis hiljem said rakusmembraan, osutus võimeliseks tajuma ärritust, tekitama ja juhtima erutust.
Kaasaegsed ideed neuroni struktuuri ja protsesside kohta
Närvikoe spetsiaalne rakk koosneb:
- Soma ehk neuroni keha, mis sisaldab organelle, neurofibrillid ja tuuma.
- Paljud neuroni lühikesed protsessid, mida nimetatakse dendriitideks. Nende ülesanne on tajuda erutust.
- Üks pikk neuroni protsess – akson, mis on nagu "sidur" kaetud müeliinkestaga. Aksoni põhiülesanne on ergastus.
Kõigil neuroni struktuuridel on erinev membraanide struktuur ja need on kõik täiesti erinevad. Paljude neuronite hulgas (neid on meie ajus umbes 25 miljardit) ei ole absoluutseid kaksikuid nii välimuselt kui ka ehituselt ja mis kõige tähtsam, toimimise spetsiifikast.
Neuronite lühikesed protsessid: struktuur ja funktsioonid
Neuroni kehas on palju lühikesi ja hargnenud protsesse, mida nimetatakse dendriitpuuks või dendriitpiirkonnaks. Kõigil dendriitidel on palju harusid ja kokkupuutepunkte teiste neuronitega. See tajuvõrgustik suurendab neuronit ümbritsevast keskkonnast teabe kogumise taset. Kõigil dendriitidel on järgmised omadused:
- Need on suhteliselt lühikesed – kuni 1 millimeeter.
- Neil pole müeliinkesta.
- Neid neuroniprotsesse iseloomustab ribonukleotiidide olemasolu, endoplasmaatiline retikulum ja ulatuslik mikrotuubulite võrgustik, millel on omaainulaadsus.
- Neil on spetsiifilised protsessid – selgroog.
Dendriidi ogad
Neid dendriitmembraani väljakasvu võib leida suurel hulgal kogu nende pinnal. Need on neuroni täiendavad kontaktpunktid (sünapsid), mis suurendavad oluliselt neuronitevaheliste kontaktide pindala. Lisaks vastuvõtupinna laiendamisele on neil oluline roll äkiliste äärmuslike mõjude olukordades (näiteks mürgistuse või isheemia korral). Nende arv muutub sellistel juhtudel dramaatiliselt suurenemise või vähenemise suunas ning stimuleerib keha ainevahetusprotsesside kiirust ja arvu suurendama või vähendama.
Protsessi läbiviimine
Neuroni pikka protsessi nimetatakse aksoniks (ἀξον - telg, kreeka keeles), seda nimetatakse ka aksiaalseks silindriks. Aksonite moodustumise kohas neuroni kehal on küngas, mis mängib olulist rolli närviimpulsi tekkes. Siin summeeritakse neuroni kõikidelt dendriitidelt saadud aktsioonipotentsiaal. Aksoni struktuur sisaldab mikrotuubuleid, kuid peaaegu mitte ühtegi organelle. Selle protsessi toitumine ja kasv sõltuvad täielikult neuronite kehast. Kui akson on kahjustatud, sureb nende perifeerne osa, samas kui keha ja ülejäänud osa jäävad elujõuliseks. Ja mõnikord võib neuron kasvatada uue aksoni. Aksoni läbimõõt on vaid paar mikromeetrit, kuid pikkus võib ulatuda 1 meetrini. Sellised on näiteks inimese jäsemeid innerveerivad seljaaju neuronite aksonid.
Aksoni müelinisatsioon
Neuroni pikkade protsesside kesta moodustavad Schwanni rakud. Need rakud keerduvad ümber aksoni osade ja nende uvula ümbritseb seda. Schwanni rakkude tsütoplasma on peaaegu täielikult kadunud ja alles on jäänud vaid lipoproteiinide membraan (müeliin). Neuronikehade pikkade protsesside müeliini ümbrise eesmärk on tagada elektriisolatsioon, mis toob kaasa närviimpulsi kiiruse suurenemise (2 m/s-lt 120 m/s-ni). Karbil on rebendid – Ranvieri kitsendused. Nendes kohtades siseneb impulss nagu galvaanilise iseloomuga vool vab alt keskkonda ja siseneb tagasi. Ja just Ranvieri kitsendustes tekib aktsioonipotentsiaal. Seega liigub impulss mööda aksonit hüppeliselt – ahenemisest ahenemiseni. Müeliin on valge, see on kriteeriumiks närviaine jagamisel halliks (neuronikehad) ja valgeks (rajad).
Aksoni puksid
Oma lõpus hargneb akson mitu korda ja moodustab põõsa. Iga haru lõpus on sünaps - aksoni kokkupuutekoht teise aksoni, dendriidi, neuronite keha või somaatiliste rakkudega. See mitmekordne hargnemine võimaldab mitmekordset innervatsiooni ja impulsi ülekande dubleerimist.
Sünaps on närviimpulsside ülekande koht
Sünapsid on unikaalsed neuronite moodustised, kus signaal edastatakse ainete kaudu, mida nimetatakse vahendajateks. Aktsioonipotentsiaal (närviimpulss) jõuab protsessi lõpuni – aksoni paksenemiseni, mida nimetatakse presünaptiliseks piirkonnaks. Seal on mitu mediaatoritega vesiikulit (vesiikulid). Neurotransmitterid on bioloogiliselt aktiivsed molekulid, mis on loodud närviimpulsi edastamiseks (näiteks atsetüülkoliin lihaste sünapsides). Kui transmembraanne vool aktsioonipotentsiaali kujul jõuab sünapsi, stimuleerib see membraanipumpasid ja k altsiumiioonid sisenevad rakku. Nad käivitavad vesiikulite rebenemise, vahendaja siseneb sünaptilisse pilusse ja seondub impulsi vastuvõtja postsünaptilise membraani retseptoritega. See koostoime käivitab membraani naatrium-kaaliumpumbad ja tekib uus aktsioonipotentsiaal, mis on identne eelmisega.
Axon ja sihtrakk
Keha embrüogeneesi ja postembrüogeneesi käigus kasvatavad neuronid aksonid rakkudeks, mida nad peaksid innerveerima. Ja see kasv on rangelt suunatud. Neuronite kasvu mehhanismid on avastatud mitte nii kaua aega tagasi ja neid võrreldakse sageli rihma otsas koera juhtiva omanikuga. Meie puhul on peremees neuroni keha, jalutusrihm on akson ja koer on pseudopodiaga (pseudopodia) aksoni kasvupunkt. Aksonite kasvu suund ja suund sõltuvad paljudest teguritest. See mehhanism on keeruline ja suures osas pole veel täielikult mõistetav. Kuid fakt jääb faktiks – akson jõuab täpselt oma sihtrakuni ja väikese sõrme eest vastutava motoorse neuroni protsessid kasvavad väikese sõrme lihasteks.
Aksoni seadused
Närviimpulsi juhtimisel mööda aksoneid toimivad neli peamist seadust:
- Anatoomilise ja füsioloogilise terviklikkuse seadus. Juhtimine on võimalik ainult piki neuronite puutumatuid protsesse. Sellele reeglile kehtivad ka membraani läbilaskvuse muutustest (ravimite või mürkide mõjul) põhjustatud kahjustused.
- Ergastuse isolatsiooni seadus. Üks akson - ühe ergastuse juhtivus. Aksonid ei jaga üksteisega närviimpulsse.
- Ühepoolse hoidmise seadus. Akson juhib impulssi kas tsentrifugaalselt või tsentripetaalselt.
- Kaotuse seadus. See on mitte-vähenemise omadus – impulsi läbiviimisel see ei peatu ega muutu.
Neuronite mitmekesisus
Neuronid on tähtkujulised, püramiidsed, teralised, korvikujulised – need võivad kehakujuliselt olla sellised. Protsesside arvu järgi on neuronid: bipolaarsed (igaüks üks dendriit ja akson) ja multipolaarsed (üks akson ja palju dendriite). Funktsionaalsuse järgi on neuronid sensoorsed, lisandmoodulid ja täidesaatvad (motoorsed ja mootorid). Eristatakse Golgi tüüpi 1 ja Golgi tüüpi neuroneid 2. See klassifikatsioon põhineb aksoni neuroniprotsessi pikkusel. Esimene tüüp on siis, kui akson ulatub keha asukohast kaugele (ajukoore püramiidsed neuronid). Teine tüüp – akson asub kehaga samas tsoonis (väikeaju neuronid).
