Rakkude võime reageerida välismaailma stiimulitele on elusorganismi põhikriteerium. Närvikoe struktuurielemendid - imetajate ja inimeste neuronid - on võimelised muutma stiimuleid (valgus, lõhn, helilained) ergastusprotsessiks. Selle lõpptulemus on organismi adekvaatne reaktsioon vastuseks erinevatele keskkonnamõjudele. Käesolevas artiklis uurime aju neuronite ja närvisüsteemi perifeersete osade talitlust ning käsitleme ka neuronite klassifikatsiooni seoses nende funktsioneerimise iseärasustega elusorganismides.
Närvikoe moodustumine
Enne neuroni funktsioonide uurimist vaatame, kuidas tekivad neurotsüüdid. Neurula staadiumis asetatakse neura altoru embrüosse. See moodustub ektoderma altpaksenemisega leht - närviplaat. Toru laiendatud ots moodustab hiljem viis osa ajumullidena. Need moodustavad aju osad. Embrüonaalse arengu protsessis olev neura altoru põhiosa moodustab seljaaju, millest väljub 31 paari närvi.
Aju neuronid ühinevad tuumadeks. Neist väljub 12 paari kraniaalnärve. Inimkehas on närvisüsteem diferentseeritud kesksektsiooniks - aju- ja seljaajuks, mis koosneb neurotsüütrakkudest, ning tugikoeks - neurogliaks. Perifeerne sektsioon koosneb somaatilisest ja vegetatiivsest osast. Nende närvilõpmed innerveerivad kõiki keha organeid ja kudesid.
Neuronid on närvisüsteemi struktuuriüksused
Neil on erinev suurus, kuju ja omadused. Neuroni funktsioonid on mitmekesised: osalemine reflekskaarte moodustamises, väliskeskkonna ärrituse tajumine, tekkiva ergastuse ülekandmine teistele rakkudele. Neuronil on mitu haru. Pikk on akson, lühikesed hargnevad ja neid nimetatakse dendriitideks.
Tsütoloogilised uuringud on avastanud närviraku kehas ühe või kahe tuumaga tuuma, hästi moodustunud endoplasmaatilise retikulumi, palju mitokondreid ja võimsa valke sünteesiva aparaadi. Seda esindavad ribosoomid ning RNA ja mRNA molekulid. Need ained moodustavad neurootsüütide spetsiifilise struktuuri – Nissli aine. Närvirakkude eripära - suur hulk protsesse aitab kaasa asjaolule, et neuroni põhiülesanne on närvi edastamineimpulsid. Seda pakuvad nii dendriidid kui ka aksonid. Esimesed tajuvad signaale ja edastavad need neurotsüüdi kehasse ning akson, ainuke väga pikk protsess, juhib ergastust teistele närvirakkudele Jätkates vastuse leidmist küsimusele: millist funktsiooni neuronid täidavad, pöördume selle poole. sellise aine nagu neuroglia struktuur.
Närvikoe struktuurid
Neurotsüüdid on ümbritsetud spetsiaalse ainega, millel on toetavad ja kaitsvad omadused. Sellel on ka iseloomulik jagunemisvõime. Seda ühendust nimetatakse neurogliaks.
See struktuur on tihedas seoses närvirakkudega. Kuna neuroni põhifunktsioonid on närviimpulsside tekitamine ja juhtimine, mõjutavad gliiarakud ergastusprotsess ja muudavad nende elektrilisi omadusi. Lisaks troofilistele ja kaitsefunktsioonidele annab glia neurotsüüdides metaboolseid reaktsioone ja aitab kaasa närvikoe plastilisusele.
Neuronites ergastuse läbiviimise mehhanism
Iga närvirakk moodustab mitu tuhat kontakti teiste neurotsüütidega. Ergastusprotsesside aluseks olevad elektriimpulsid kanduvad neuroni kehast edasi mööda aksonit ja see puutub kokku närvikoe teiste struktuurielementidega või siseneb otse tööorganisse, näiteks lihasesse. Et teha kindlaks, millist funktsiooni neuronid täidavad, on vaja uurida ergastuse ülekandemehhanismi. Seda teostavad aksonid. Motoorsetes närvides on need kaetud müeliinkestaga ja neid nimetatakse pulpiliseks. Vegetatiivsesnärvisüsteem on müeliniseerimata protsessid. Nende kaudu peaks erutus sisenema naabernurotsüütidesse.
Mis on sünaps
Koha, kus kaks rakku kohtuvad, nimetatakse sünapsiks. Ergastuse ülekandmine selles toimub kas keemiliste ainete - vahendajate abil või ioonide ülekandmisel ühelt neuronilt teisele, see tähendab elektriimpulsside abil.
Sünapside moodustumise tõttu loovad neuronid aju ja seljaaju tüveosa võrkstruktuuri. Seda nimetatakse retikulaarseks moodustumiseks, see algab medulla pikliku alumisest osast ja haarab ajutüve tuumad ehk aju neuronid. Võrgustruktuur säilitab ajukoore aktiivse seisundi ja suunab seljaaju refleksilisi toiminguid.
Tehisintellekt
Kesknärvisüsteemi neuronite vaheliste sünaptiliste ühenduste ideed ja retikulaarse teabe funktsioonide uurimine on praegu teaduses kehastatud kunstliku närvivõrgu kujul. Selles on ühe tehisnärviraku väljundid ühendatud teise sisenditega spetsiaalsete ühendustega, mis dubleerivad oma funktsioonides tõelisi sünapse. Tehisneuroarvuti neuroni aktiveerimisfunktsioon on kõigi tehisnärvirakku sisenevate sisendsignaalide liitmine, mis muundatakse lineaarse komponendi mittelineaarseks funktsiooniks. Seda nimetatakse ka käivitamisfunktsiooniks (ülekandeks). Tehisintellekti loomisel kasutatakse enim lineaarseid, poollineaarseid ja astmelisi aktiveerimisfunktsioone.neuron.
Aferentsed neurotsüüdid
Neid nimetatakse ka tundlikeks ja neil on lühikesed protsessid, mis sisenevad naha rakkudesse ja kõikidesse siseorganitesse (retseptoritesse). Tajudes väliskeskkonna ärritust, muudavad retseptorid need ergastusprotsessiks. Sõltuv alt stiimuli tüübist jagatakse närvilõpmed: termoretseptorid, mehhanoretseptorid, notsitseptorid. Seega on tundliku neuroni funktsioonid stiimulite tajumine, nende eristamine, ergastuse tekitamine ja edastamine kesknärvisüsteemi. Sensoorsed neuronid sisenevad seljaaju dorsaalsetesse sarvedesse. Nende kehad asuvad väljaspool kesknärvisüsteemi asuvates sõlmedes (ganglionid). Nii moodustuvad kraniaal- ja seljaajunärvide ganglionid. Aferentsetel neuronitel on suur hulk dendriite, nad on koos aksoni ja kehaga kõigi refleksikaarte oluline komponent. Seetõttu seisnevad tundliku neuroni funktsioonid nii ergastusprotsessi ülekandmises ajju ja seljaajusse kui ka osalemises reflekside moodustamises.
Interneuroni omadused
Närvikoe struktuurielementide omaduste uurimist jätkates uurime, millist funktsiooni interneuronid täidavad. Seda tüüpi närvirakud saavad sensoorselt neurotsüüdilt bioelektrilisi impulsse ja edastavad need:
a) muud interneuronid;
b) motoorsed neurotsüüdid.
Enamikul interneuronitel on aksonid, mille otsaosad on terminalid, mis on ühendatud ühe keskuse neurotsüütidega.
Interkalaarne neuron, mille ülesandeks on ergastuse integreerimine ja jaotamine edasi kesknärvisüsteemi osadesse, on enamiku tingimusteta reflekside ja konditsioneeritud reflekside närvikaarte oluline komponent. Ergutavad interneuronid soodustavad signaaliülekannet neurotsüüdi funktsionaalsete rühmade vahel. Inhibeerivad interkalaarsed närvirakud saavad tagasiside kaudu ergastust omaenda keskusest. See aitab kaasa tõsiasjale, et interkalaarne neuron, mille funktsioonideks on närviimpulsside edastamine ja pikaajaline säilitamine, tagab sensoorsete seljaajunärvide aktiveerumise.
Motoorse neuroni funktsioon
Motoneuron on reflekskaare viimane struktuuriüksus. Sellel on suur keha, mis on suletud seljaaju eesmistesse sarvedesse. Nendel närvirakkudel, mis innerveerivad skeletilihaseid, on nende motoorsete elementide nimed. Teised eferentsed neurotsüüdid sisenevad näärmete sekreteerivatesse rakkudesse ja põhjustavad vastavate ainete vabanemist: saladusi, hormoone. Tahtmatute ehk tingimusteta refleksiaktide korral (neelamine, süljeeritus, roojamine) väljuvad eferentsed neuronid seljaajust või ajutüvest. Keeruliste toimingute ja liigutuste tegemiseks kasutab keha kahte tüüpi tsentrifugaalseid neurotsüüte: keskmootorit ja perifeerset mootorit. Tsentraalse motoorse neuroni keha asub ajukoores Rolandi sulcusi lähedal.
Perifeersete motoorsete neurotsüüdide kehad, mis innerveerivad jäsemete, kehatüve, kaela lihaseid,asuvad seljaaju eesmistes sarvedes ja nende pikad protsessid - aksonid - väljuvad eesmistest juurtest. Need moodustavad 31 paari seljaaju närvide motoorsed kiud. Perifeersed motoorsed neurotsüüdid, mis innerveerivad näo-, neelu-, kõri- ja keelelihaseid, paiknevad vaguse, hüpoglossaalsete ja glossofarüngeaalsete kraniaalnärvide tuumades. Seetõttu on motoorsete neuronite põhifunktsiooniks ergastuse takistamatu juhtimine lihastesse, sekreteerivatesse rakkudesse ja muudesse tööorganitesse.
Ainevahetus neurootsüütides
Neuroni põhifunktsioonid – bioelektrilise aktsioonipotentsiaali moodustamine ja selle ülekandmine teistele närvirakkudele, lihastele, sekreteerivatele rakkudele – tulenevad neurotsüüdi struktuurilistest iseärasustest, aga ka spetsiifilistest metaboolsetest reaktsioonidest. Tsütoloogilised uuringud on näidanud, et neuronid sisaldavad suurel hulgal mitokondreid, mis sünteesivad ATP-molekule, välja töötatud granuleeritud retikulumit, milles on palju ribosomaalseid osakesi. Nad sünteesivad aktiivselt raku valke. Närviraku ja selle protsesside membraan - akson ja dendriidid - täidab molekulide ja ioonide selektiivse transpordi funktsiooni. Neurotsüütide metaboolsed reaktsioonid kulgevad erinevate ensüümide osalusel ja neid iseloomustab kõrge intensiivsus.
Ergastuse ülekanne sünapsides
Arvestades ergastuse läbiviimise mehhanismi neuronites, tutvusime sünapsidega – moodustistega, mis tekivad kahe neurotsüüdi kokkupuutepunktis. Ergastus esimeses närvirakus põhjustab keemiliste ainete – vahendajate – molekulide moodustumist selle aksoni tagatistes. Need sisaldavadaminohapped, atsetüülkoliin, norepinefriin. Vabanedes sünoptilise lõhe sünoptiliste lõppude vesiikulitest, võib see mõjutada nii oma postsünaptilist membraani kui ka naaberneuronite kestasid.
Neurotransmitteri molekulid ärritavad teist närvirakku, põhjustades muutusi selle membraanis laengutes – aktsioonipotentsiaalis. Seega levib erutus kiiresti mööda närvikiude ja jõuab kesknärvisüsteemi osadeni või siseneb lihastesse ja näärmetesse, põhjustades nende piisava toime.
Neuronite plastilisus
Teadlased on leidnud, et embrüogeneesi protsessis, nimelt neurulatsiooni staadiumis, areneb ektodermist välja väga suur hulk primaarseid neuroneid. Umbes 65% neist sureb enne inimese sündi. Ontogeneesi käigus jätkatakse osa ajurakkude elimineerimist. See on loomulik programmeeritud protsess. Neurotsüüdid, erinev alt epiteeli- või siderakkudest, ei ole võimelised jagunema ja taastuma, kuna nende protsesside eest vastutavad geenid on inimese kromosoomides inaktiveeritud. Sellegipoolest võib aju ja vaimne jõudlus säilida palju aastaid, ilma et see oluliselt langeks. Seda seletatakse asjaoluga, et ontogeneesi käigus kaotatud neuroni funktsioonid võtavad üle teised närvirakud. Nad peavad suurendama ainevahetust ja looma uusi täiendavaid närviühendusi, mis kompenseerivad kaotatud funktsioone. Seda nähtust nimetatakse neurotsüüdi plastilisuseks.
Mispeegeldub neuronites
20. sajandi lõpus tegi rühm Itaalia neurofüsiolooge kindlaks huvitava fakti: närvirakkudes on võimalik teadvuse peegelpeegeldus. See tähendab, et ajukoores moodustub nende inimeste teadvuse fantoom, kellega me suhtleme. Peegelsüsteemi kuuluvad neuronid toimivad ümbritsevate inimeste vaimse tegevuse resonaatoritena. Seetõttu on inimene võimeline ennustama vestluskaaslase kavatsusi. Selliste neurootsüütide struktuur pakub ka spetsiaalset psühholoogilist nähtust, mida nimetatakse empaatiaks. Seda iseloomustab võime tungida teise inimese emotsioonide maailma ja tunda kaasa tema tunnetele.
