Нейрон (от др.-греч νεῦρον — волокно, нерв) — электрически возбудимых клеток, что обрабатывает и передает информацию в виде электрического или химического сигнала. Передача химических сигналов происходит через синапсы — специализированные контакты между нейронами и другими клетками. Нейроны являются основными компонентами нервной системы, включая головной и спинной мозг и периферические ганглии. Существуют различные типы нейронов. Сенсорные нейроны реагируют на прикосновение, звук, свет и много других стимулов, воздействуя на клетки органов чувств, которые затем направляют сигналы в спинной и головной мозг. Мотонейроны получают сигналы от головного и спинного мозга, вызывают сокращение мышц и влияют на работу желез.

Типичный нейрон состоит из тела клетки (сомы), дендритов и аксона. Дендриты представляют собой отростки, выходящие из тела клетки. Они могут тянуться на сотни микрон и многократно разветвляться, образуя сложное «дендритное дерево». Аксон представляет собой особое клеточное волокно, выходит из тела клетки в месте, называемом аксонным бугорком, и простирается на расстояние, что у человека может составлять около 1 м, и даже на большую у некоторых видов животных. Из тела клетки часто выходит несколько дендритов, но не более одного аксона, хотя последний может разветвляться сотни раз. На большинстве синапсов сигналы передаются от аксона одного нейрона к дендрита другого. Однако из этого правила есть немало исключений: некоторые нейроны могут не иметь дендритов или аксона, синапсы могут совмещать аксон с аксоном, дендриты с дендритами и тому подобное.

Общая характеристика

Нейроны содержатся в организме большинства животных (всех членов подцарства Настоящие многоклеточные, за исключением губок и нескольких других типов простых организмов). Основным качеством нейронов является способность к возбуждению под воздействием электрического сигнала и наличие синапсов — сложных мембранных сообщений, передающие сигналы другим клеткам. Нейроны тела в совокупности с глиальными клетками, которые обеспечивают их структурную и метаболическую поддержку, образуют нервную систему. У позвоночных большинство нейронов относится к центральной нервной системы, часть находится в периферических ганглиях, а многие сенсорных нейронов расположены в органах чувств, например в сетчатке и улитке.

Классификация нейронов

По функциям и строению нейроны разделяют на три основных типа:

  • Афферентные (чувствительные) — воспринимают и передают возбуждение от рецепторов к другим нейронам.
  • Эфферентные (двигательные и секреторные) — передают возбуждение к исполнительным органам. Подвижные нервные волокна, идущие к скелетных мышц, называют мотонейронами.
  • Промежуточные (вставные) — связывают одни нейроны с другими. По характеру возникающего эффекта их разделяют на возбуждающие и тормозные.

По количеству отростков:

  • Униполярные — нейрон с одним отростком. Такой тип преобладает у беспозвоночных.
  • Псевдоуниполярные — рецепторные нейроны, несущие возбуждение от рецепторов кожи, мышц, внутренних органов в центральную нервную систему.
  • Биполярные — нейроны с двумя отростками. Один из них — аксон направляется в центральную нервную систему, второй — аксоноподибний дендриты, идет периферической нервной системы.
  • Мультиполярные — нейроны с несколькими отростками. Они является самым распространенным видом нейронов у человека.

Анатомия и гистология

Нейронам присущ набор органелл, не отличается от такового в других типах клеток: эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, митохондрии и большое количество различных везикулярных структур. Но в нейронах эти органеллы часто локализованы на ограниченных участках клетки. В дополнение к локализации органелл, нейроны отличаются от «обычных» клеток по специализации фибриллярных и тубулярных протеинов, составляющих цитоскелет. Несмотря на то, что многие из этих протеинов — изоформ актина, миозина, тубулина и т. Д. — Найдены и в других типах клеток, особенности их организации в нейронах обеспечивают именно специфические функции нервных клеток, особенно что касается процессов синаптинои передачи. Филаменты, микротрубочки, везикулярные перемищувальними системы и несущие протеины согласовывают рост аксонов и дендритов; перемещения и окончательное размещение мембранных компонентов, органелл и везикул; а также контролируют активные процессы экзоцитоза и эндоцитоза, необходимых для синаптической передачи сигналов.

Несмотря на базовую организацию, идентичную с другими клетками, у нейронов ярко выраженные черты, вызванные их адаптацией для передачи электрических сигналов. Самой заметной адаптацией нейронов к сигнальной и ведущей функции является их интенсивное разветвления; больше всего это проявляется в разветвлении дендритов. Дендриты является первоочередной приемником синаптических сигналов из синапсов, образованных отростками других нейронов (также небольшая часть синапсов может быть локализованной и на теле нейрона). На микроуровне дендриты отличаются высокой концентрацией в них рибосом и специфических цитоскелетних протеинов, отражает их охранно-интегрирующую фнкцию. Спектр геометрии нейронов варьирует от небольшого количества клеток, вообще не имеют дендритов, к клеткам Пуркинье, в которых количество дендритных ответвлений обычно практически невозможно точно подсчитать. При этом, чем больше дендритных ответвлений имеет нейрон, тем больше других нейронов передают на него нервные сигналы; в общем, количество синаптических контактов, которые могут быть найдены на одном нейроне, варьирует от 1 до более чем 100 000. Синаптические контакты, образующихся на дендритах, созданные видоизмененным секреторным аппаратом, наиболее близкий аналог которого наблюдается в некоторых эпителиальных клетках. Типичный пресинаптический терминал подходит к постсинаптического контакта нейрона — приемника, и вместе они формируют структуру, которая называется синапс. В большинстве синапсов не существует механического контакта между мембранами соединенных ними нейронов. Вместо этого пре- и постсинаптические компоненты контактируют и передают нервный сигнал путем секреции специфических молекул, называемых нейромедиаторами, из пресинаптического терминала, которые связываются на специальных структурах (рецепторах) постсинаптического терминала. Эти молекулы нейромедиаторов должны преодолеть промежуток внеклеточного пространства, заключенный между пре- и постсинаптической мембранами и называется «синаптическая щель». Эта щель, однако, не просто промежутком, заполненным межклеточной жидкостью. В ней расположено большое количество разнообразных белковых структур, контролирующих процессы диффузии и связывания медиаторов, а также деградации нейромедиаторов после окончания их действия.

Информация, полученная нейроном через дендриты, интегрируется и передается дальше с помощью аксона — клеточного отростка, приспособления для проведения нервных электрических сигналов на большие расстояния, до следующего места межнейронной взаимодействия; длина аксона может достигать от нескольких сотен микрометров до нескольких, а иногда даже и нескольких десятков, сантиметров: например, аксоны нервных клеток, идущие от спинного мозга к ногам человека, имеют длину около метра. Аксоны имеют свой собственный особый цитоскелет, элементы которого являются критически важными для процессов сигнальной передачи.

Нервный сигнал, передаваемый нейронами, называется потенциалом действия (ПД). По своей природе он самоподдерживающейся волной электрической деполяризации клеточной мембраны нейрона, распространяется от точки ее инициации на клетке к следующему синапса, где сигнал передается на другую клетку — это может быть другой нейрон в головном или спинном мозге, в автономном нервном канале или клетка м мышц или желез в любой части тела.

Химические и электрические процессы, благодаря которым информация, закодированная в потенциалах действия, передается через синаптические контакты на следующую клетку, называются синаптической передачей. Пресинаптические терминалы (их также называют аксотерминалы и терминальные бутоны) и постсинаптические участки приемники обычно формируют химические синапсы, которые являются наиболее распространенным типом синапсов в нервных системах всех видов животных. Другой тип синапсов — электрические — намного более редким.

Сектреторни органеллы в пресинаптическом терминале химического синапса называются синаптическими везикулами, и обычно представляют собой сферические мембранные структуры, наполненные молекулами нейромедиаторов (другое название — «нейротрансмиттеров»). Расположение везикул в пресинапса и процесс ихього слияния с синаптической мембраной, сопровождается высвобождением нейромедиатора, контролируются большим количеством специализированных протеинов, сосредоточенных как внутри везикулы, так и наружу. Молекулы нейромедиатора, высвобождаются в синаптическую щель, преобразующие электрические свойства постсинаптической мембраны путем связывания с постсинаптическими нейрорецепторы, являющихся крупными специализированными белковыми молекулами.

Таким образом, основой передачи нервных сигналов нейронами является сложная и взаимосвязанная активность нейромедиаторов, рецепторов и соответствующих элементов цитоскелета, благодаря которой нейроны передают сигналы друг к другу и на мышечные или железы клетки-мишени.

Изображения по теме

  • Нейрон
  • Нейрон
  • Нейрон
  • Нейрон
  • Нейрон
  • Нейрон