Neuron

Kreslení Santiago Ramón y Cajal buňek v cerebellum holuba. () Naznačuje Purkinje buňky, příklad bipolárního neuronu. (B) naznačuje buňky zrníčka, které jsou mnohopólové.

Neurons být hlavní třída buňek v nervové soustavě. Neurons být někdy volal nervové buňky, ačkoli tento termín je technicky nepřesný, tolik neurons netvoří nervy. V vertebrates, oni se nalézají v mozku, mícha a v nervech a ganglia periferního nervového systému, a jejich hlavní role má zpracovat a předat nervové informace. Důležitá vlastnost neurons je že oni mají vzrušivé blány, které dovolí jim tvořit a propagovat elektrické signály.

Pojetí neuron jak primární výpočetní jednotka nervové soustavy byla navržená španělským anatomem Santiago Ramón y Cajal v brzy 20. století. Cajal navrhoval to neurons byly jednotlivé buňky který komunikoval spolu navzájem přes specializované křižovatky. Toto stalo se známé jak Neuron doktrína, jeden z centrálních principů moderních neuroscience. Nicméně, Cajal odkázaný ne byli schopní sledovat strukturu jednotlivce neurons jestliže jeho soupeř, Camillo Golgi, (pro koho Golgi aparát je jmenován) nevyvinul jeho stříbrnou špinící se metodu. Když Golgi skvrna je žádána neurons, to váže microtubules buňky a dává potřísněné buňky černý obrys když světlo je zářil přes je.

Anatomie a histology

Mnoho neurons být velmi specializovaný, a oni se liší široce v vzhledu. Neurons buněčná rozšíření věděla to jak procesy který oni používají poslat a přijmout informace.

• Soma, nebo ' tělo buňky ', je střední součást buňky, kde jádro je lokalizováno a kde nejvíce proteosyntéza nastane.

• Dendrite, je strom odbočení buněčných rozšíření. Nejvíce neurons má několik dendrites s hojnými dendritickými větvemi. Celkový tvar a struktura neuron dendrites je volán jeho dendritický strom, a je tradičně myšlenka být hlavní informace přijímat síť pro neuron. Nicméně, proudění informací (tj. od dendrites k jiný neurons) moci také nastat.

• Axon, je jemnější, kabel-jako projekce, která může rozšířit desítky, stovky, nebo vyrovnat desítky tisíců časů průměr soma na délku. Axon nese signály nervu pryč od soma (a nést některé druhy informací opačným směrem také). Mnoho neurons mají jen jeden axon ale tento axon smět - a obvykle chtít - podstoupit rozsáhlé odbočení, umožňovat komunikaci s mnoha buňkami cíle. Díl axonu kde to se vynoří z soma je volán ' axonový hrbolek '. Vedle být anatomická struktura, axonový hrbolek je také část neuron to má největší hustotu napětí-závislé sodíkové kanály. Tak to má nejvíce hyperpolarized akční potenciální práh nějaké části neuron. Jinými slovy, to je nejvíce snadno-vzrušená část neuron, a tak slouží jako bodcová zasvěcovací zóna pro axon. Zatímco axon a axonový hrbolek jsou obecně považováni za místa proudění informací, tato oblast může přijmout vstup od jiný neurons také.
• terminál axonu, specializovaná struktura u konce axonu, který je uvolňovala neurotransmitter a komunikovala s cílem neurons.

Ačkoli kanonický pohled neuron atributy věnovaly funkce jeho různým anatomickým komponentám, dendrites a axonům velmi často akt opačný k jejich takzvané hlavní funkci.

Axony a dendrites v centrální nervové soustavě jsou typicky jen o mikrometru tlustý, zatímco někteří v periferním nervovém systému být hodně tlustší. Soma je obvykle asi 10 – 25 mikrometrů v průměru a často je ne hodně větší než jádro buňky to obsahuje. Nejdelší axon motoneuron člověka může být přes metr dlouho, sáhnout od základu páteře k prstům, zatímco žirafy mají jediné axony běžet podél celé délky jejich krků, několik metrů na délku. Hodně z čeho my víme o axonal funkce přijde z studování chobotnice axon obra, ideální experimentální příprava protože jeho relativně ohromné velikosti (0.5 – 1 milimetry tlustý, několik centimetrů dlouho).

Třídy

Funkční klasifikace

• Aferentní neurony předají informaci od tkání a orgánů do centrální nervové soustavy.
• Odvodný neurons odeslat signály od centrální nervové soustavy k buňkám effector.
• Interneurons se připojí neurons uvnitř specifických oblastí centrální nervové soustavy.

Afferent a odvodný moci také odkazovat se na neurons který předat informaci od jedné oblasti mozku k jinému.

Strukturální klasifikace Nejvíce neurons moci být anatomicky charakterizovaný jak:

• Unipolární nebo Pseudounipolar - dendrite a vynoření axonu od stejného procesu.
• Bipolární - jediný axon a jediné dendrite na opačných koncích soma.
• Mnohopólový - víc než dva dendrites
  • Golgi já - neurons s dlouho-projektovat axonal procesy.
  • Golgi II - neurons jehož axonal zpracují projekty místně.

Konektivita

Neurons komunikovat spolu navzájem přes synapses, kde terminál axonu jedné buňky se dotýká dendrite nebo soma jiný (nebo méně obyčejně k axonu). Neurons takový jak Purkinje buňky v cerebellum plechovce mají přes 1000 dendritických větví, výroba spojení s desítkami tisíců ostatních buňek; jiný neurons, takový jako magnocellular neurons jádra supraoptic, mají jediný nebo dva dendrites, každý který přijme tisíce synapses. Synapses moci být excitační nebo inhibitory a odkázat jedno zvýšení nebo omezit aktivitu v cíli neuron. Někteří neurons také komunikovat přes elektrický synapses, který být přímý, elektricky-napomáhající křižovatky mezi buňkami.

V chemikálii synapse, proces synaptického přenosu je takto: když akční potenciál dosáhne terminálu axonu, to otevře napětí-gated kanály vápníku, dovolovat ionty vápníku zadat terminál. Vápník způsobí synaptické vesicles naplněné molekulami neurotransmitter k pojistce s blánou, uvolňovat jejich obsah do synaptické štěrbiny. Neurotransmitters se šíří přes synaptickou štěrbinu a aktivovat receptory na postsynaptic neuron.

Lidský mozek má obrovský počet synapses. Každý 100 miliard neurons má v průměru 7,000 synaptických spojení k jiný neurons. Většina úřadů odhaduje, že mozek tři-rok-staré dítě má 1,000 trillion synapses. Toto číslo klesá s věkem, stabilizující dospělostí. Odhady mění se pro dospělého, sahat od 100 k 500 trillion synapses. [1]

Adaptace k nesoucím akčním potentials

Buněčná membrána v axonu a soma obsahují napětí-gated kanály iontu, které dovolí neuron tvořit a propagovat elektrický impuls ( akční potenciál). Značné časné znalosti neuron elektrotechnická činnost přišla z experimentů s chobotnicí axony obra. V 1937, John Zachary Young navrhl, že obr axon chobotnice by mohl být používán lépe rozumět neurons [2]. Jak oni jsou hodně větší než člověk neurons, ale podobný v přírodě, to bylo snadnější studovat je s technologií toho času. Tím, že vloží elektrody do obra axony chobotnice, přesná měření mohla být vyrobena z potenciálu blány.

Elektrotechnická činnost může být produkována v neurons množstvím podnětů. Tlak, rozloha, chemičtí přenašeči a procházení elektrického proudu přes blánu nervu jako výsledek rozdílu v napětí mohou všichni zahájí aktivitu nervu [3].

Úzký průřez axony zmenší metabolické vydání akce přepravování potentials, ale tlustší axony předají impulsy více rychle. Minimalizovat metabolické vydání zatímco udržuje rychlé vedení, mnoho neurons mají izolující pochvy myelin kolem jejich axonů. Pochvy jsou vytvořeny gliovýma buňkami: oligodendrocytes v centrální nervové soustavě a Schwann buňkách v periferním nervovém systému. Pochva umožní potentials akce k cestování rychleji než v axonech unmyelinated stejného průměru, zatímco používat méně energie. Myelin pochva v obvodových nervech normálně běží podél axonu v částech o 1   mm dlouhý, přerušovaný tím, že unsheathed uzly Ranvier který obsahovat vysokou hustotu napětí-gated kanály iontu. Skleróza multiplex je neurologický nepořádek, který vyplývá z abnormálních demyelination obvodových nervů. Neurons s demyelinated axony neřídí elektrické signály vhodně.

Histology a vnitřní struktura

Představa o Nissl-potřísněná histological sekce přes hlodavce hippocampus ukazovat různé třídy buňek.

Těla nervové buňky zbarvená s bazofilními barvami ukazují četné mikroskopické shluky Nissl substance (pojmenoval podle německého psychiatra a neuropathologist Franza Nissl, 1860 – 1919), který sestává z tvrdého endoplazmatického reticulum a sdružených ribozómů. Výtečnost Nissl substance může být vysvětlena faktem že neurony jsou metabolically velmi aktivní, a od této doby být zapojený do velkých množství proteosyntézy.

Tělo buňky neuron je podporován komplexem síťovina strukturálních bílkovin volala neurofilaments, který být sestaven do větší neurofibrils. Někteří neurons také obsahovat zrníčka barviva, takový jak neuromelanin (nahnědlý-černé barvivo, vedlejší produkt syntézy katecholaminů) a lipofuscin (nažloutlý-hnědé barvivo to se hromadí s věkem).

Výzvy k neuron doktrína

neuron doktrína je centrální podstata moderních neuroscience ale nedávných studií navrhnout, že tato doktrína potřeba být revidován.

Nejprve, elektrický synapses být více obyčejný v centrální nervové soustavě než předtím myslel. Tak, spíše než fungovat jako individuální jednotky, v některých částech mozkových velkých souborů neurons smět být aktivní současně zpracovat nervovou informaci.

Sekunda, dendrites, jako axony také mají napětí-gated kanály iontu a moci tvořit elektrické potentials, které nesou informace k a od soma. Toto napadá názor, že dendrites jsou prostě pasivní příjemcové informací a axony jediné vysílače. To také navrhne, že neuron je ne jednoduše aktivní jako jediný element ale ten komplex výpočty mohou nastat uvnitř jeden neuron.

Třetina, role glia ve zpracování nervové informace začala být oceněn. Neurons a glia tvoří dva hlavní buněčné druhy centrální nervové soustavy. Tam být daleko více gliové buňky než neurons: glia outnumber neurons tolik jak 10: 1. Nedávné experimentální výsledky navrhly, že glia hrají důležitou roli ve zpracování informací.

Konečně, nedávný výzkum napadal historický pohled, který neurogenesis nebo generaci nový neurons, se nevyskytuje v dospělém savčím mozku. To je nyní známé že mozek dospělého nepřetržitě vytvoří nový neurons v hippocampus a na plochu přispívat k čichové žárovce. Tento výzkum ukázal, že neurogenesis je prostředí-závislý (eg. cvičení, dietní, interaktivní okolí), stárnout-příbuzný, upregulated množstvím růstových faktorů, a zastavil přežitím-psát zdůrazní faktory. [4] [5]

Neurons v mozku

Číslo neurons v mozku se mění dramaticky z kovových peněz k druhům. Lidský mozek má 100 miliardy (10¹¹) neurons a 100 trillion (10¹⁴) synapses. Kontrastem, nematode červ (Caenorhabditis elegans) má 302 neurons. Vědci mapovali všechny nematode neurons. Jako výsledek, takoví červi jsou ideální kandidáti na neurobiological experimenty a testy. Mnoho vlastností neurons, od druhu neurotransmitters použitý, k iontovému kanálovému složení, být udržován přes druh, dovolovat vědce studovat procesy se vyskytovat ve více komplexních organismech v hodně jednodušších experimentálních systémech.

Zdroje

• Kandel E.R., Schwartz, J.H., Jessell, T.M. 2000. Principy nervové vědy, 4. ed., Mcgraw-Hill, New York.
• Bullock, T.H., Bennett, M.V.L., Johnston, D., Josephson, R., Marder, E., pole R.D. 2005. Neuron doktrína, Redux, Věda, V.310, p. 791-793.
• Ramón y Cajal, S. 1933 Histologie, 10. ed., dřevo, Baltimore.