En neuron är en elektriskt lättretad cell som bearbetar och överför information genom elektriska och kemiska signaler. Dessa signaler mellan nervceller sker genom synapser, förbindelserna med andra specialiserade celler.

Neuroner kan kopplas samman för att bilda neurala nätverk. Nervceller är de centrala delarna av nervsystemet, som inkluderar hjärnan, ryggmärgen, vilka tillsammans utgör det centrala nervsystemet-och ganglier i det perifera nervsystemet.



Specialiserade typer av nervceller: sensoriska neuroner som svarar att beröra, ljud, ljus och andra stimuli som påverkar celler i sinnesorganen som sedan skickar signaler till ryggmärgen och hjärnan, motoriska nervceller som tar emot signaler från hjärnan och från ryggmärgen att orsaka muskelsammandragningar och utgångar påverkar körtel och interneuronen som ansluter nervceller till andra nervceller i samma område i hjärnan eller ryggmärgen i neurala nätverk.

En typisk neuron har en cellkroppen, dendriter och en axon. Termen neurite används för att beskriva både en dendrit eller en axon, i synnerhet i sitt odifferentierade stadiet. Dendriter är tunna strukturer som uppstår från cellkroppen, ofta sträcker sig hundratals mikrometer och förgrening flera gånger, vilket ger upphov till en komplex "dendritic tree". En axon är en speciell cellulär förlängning som uppstår från cellkroppen på en plats som kallas axonkägla och färdas en sträcka som en meter i människor eller ännu mer i andra arter.

Cellkroppen av neuron ger ofta upphov till flera dendriter, men aldrig mer än en axon, även om axonen kan förgrena hundratals gånger innan den är färdig. I de flesta synapser, skickas signaler från axonen av en neuron till en dendrit av en annan. Det finns dock många undantag från dessa regler: nervceller som saknar dendriter, nervceller som inte har några axoner, synapser som ansluter en axon till en annan axon eller en dendrit till en annan dendrite, etc.

Alla neuroner är elektriskt retbara, upprätthålla spänningsgradienter över deras membran medelst metaboliskt drivna jonpumpar, som kombinerar med jonkanaler inbäddade i membranet för att alstra intracellulär-kontra-extracellulära koncentrationsskillnader av joner, såsom natrium, kalium, klor och fotboll.

Förändringar i tvärmembranspänning kan förändra funktionen hos spänningsstyrda jonkanaler. Om spänningen förändringar i en stor mängd som är tillräcklig, kallas en allt eller inget elektropuls en aktionspotential alstras, som färdas snabbt längs axonet, och aktiverar synapsförbindelser med andra celler när den anländer.

De nervceller inte genomgår celldelning. I de flesta fall är neuroner som genereras av speciella typer av stamceller. En typ av gliaceller, som kallas astrocyter, har också observerats att förvandlas till neuroner på grund av kännetecknande för stamcells pluripotens. Hos människor upphör neurogenes i hög grad under vuxenlivet; men i två områden i hjärnan, hippocampus och luktloben, finns det ett starkt bevis för genereringen av ett betydande antal nya nervceller.

Neuron Översikt

Särdragen som definierar en neuron är elektrisk retbarhet och närvaron av synapser, vilka är komplexa korsningar membran som sänder signaler till andra celler. Nervceller av kroppen, mer gliaceller som ger dem strukturella och metaboliska stöd, tillsammans, utgör nervsystemet. I ryggradsdjur, majoriteten av neuronerna tillhör det centrala nervsystemet, men vissa räknas i perifert ganglier, och många sensoriska neuroner är belägna i sinnesorganen, såsom näthinnan och snäckan.

Även om neuroner är mycket olika och det finns undantag till nästan varje regel, bör du börja med en kortfattad beskrivning av strukturen och funktionen av en neuron "typisk". En typisk neuron är uppdelad i tre delar, somat eller cellkroppen, dendriter och axoner.

Bördan är vanligtvis kompakt; axonet och dendriter är trådar som skjuter ut från det. Dendriter gren vanligtvis ut ymnigt, blir tunnare med varje gren, och utvidga sina grenar längre bort några hundra mikrometer från soma. Axonet lämnar soma i en utbuktning kallas axonkägla, och kan sträcka sig till stora avstånd, vilket resulterar i hundratals grenar.

Till skillnad från dendriter, en axon behåller väsentligen samma diameter sträcker sig. Soma kan ge upphov till många dendriter, men aldrig mer än en axon. Synaptic signaler från andra neuroner mottas från soma och dendriter; signaler överförs till andra neuroner från axonet. En typisk synaps är därför en kontakt mellan axonet av en neuron och en dendrit eller soma av en annan.

Synaptic signaler kan vara excitatoriska eller inhibitoriska. Om exciterings netto emot av en neuron i ett kort tidsperiod är tillräckligt stor, alstrar neuronen en kort puls som kallas en aktionspotential, som har sitt ursprung till soma och fortplantas snabbt utmed axonet, aktiverande synapser på andra nervceller hur det går. Detta kallas saltatory ledning.

Många neuroner är anpassade till den tidigare mönster i alla avseenden, men det finns också undantag från det mesta. Det finns nervceller som saknar en börda, men det finns nervceller som saknar dendriter, och andra som inte har en axon. Dessutom, utöver de typiska synapser axodendritic och axosomatic finns synapser axoaxonic och dendrodendritic.

Nyckeln av nervfunktionen är processen av synaptisk signalering, vilket delvis elektriskt och delvis kemiskt. Utseendet beror på de elektriska egenskaperna hos membranet av neuron. Liksom alla djurceller, är kroppen av varje neuron cell innesluten av ett plasmamembran, ett dubbelt lager av lipidmolekyler med många typer av proteinstrukturer inbäddade i den.

En lipiddubbelskiktet är en kraftfull elektrisk isolator, men i neuroner, många av de proteinstrukturer som ingår i membranet är elektriskt aktiv. Dessa innefattar jonkanaler som tillåter elektriskt laddade joner strömma genom membranet och jonpumpar som aktivt transporterar joner från en sida av membranet till den andra. De flesta jonkanaler är genomträngliga endast vissa typer av joner.

Vissa jonkanaler är spännings gated, som kan kopplas om mellan öppet och stängt tillstånd genom att ändra spänningsskillnaden över membranet. Andra är kemiskt gated, som kan växlas mellan öppnas och stängas av interaktioner med kemikalier som diffunderar genom den extracellulära vätskan.

Samspelet mellan joniska kanaler och jonpumpar producera en spänningsskillnad över membranet, typiskt lite "mindre än 1/10 av en volt vid baslinjen. Denna spänning har två funktioner: för det första, som ger en energikälla för ett sortiment av spänningsberoende proteinmaskiner som är inbäddat i membranet; andra, ger det en grund för överföringen av den elektriska signalen mellan olika delar av membranet.

Nervceller kommunicerar kemiska och elektriska synapser i en process som kallas neurotransmission, även kallad synaptisk transmission. Den fundamentala process som utlöser frisättning av neurotransmittorer är aktionspotentialens, en elektrisk signal som genereras genom multiplikation med användning elektriskt exciterbara membran av neuron. Detta är också känd som en våg av depolarisering.

Anatomi

Komplett neuron cell diagram LadyofHats Licensierad som allmän egendom via Wikimedia Commons

Nervceller är mycket specialiserade för bearbetning och överföring av cellulära signaler. Med tanke på deras olika funktioner som utförs i olika delar av nervsystemet, det är, som väntat, en stor variation i form, storlek och elektrokemiska egenskaper. Exempelvis kan soma av en neuron variera från 4 till 100 mikrometer i diameter.

  • Soma är kroppen av neuron. Med tanke på att innehåller kärnan, sker proteinsyntesen här. Kärnan kan variera från 3 till 18 mikrometer i diameter.
  • Dendriterna är förlängningar av en neuron cell med många grenar. Denna form och struktur betecknas metaforiskt som en dendritisk träd. Detta är där majoriteten av insignalen till neuron sker via dendritiska ryggraden.
  • Axonet är en fin kabel liknande utsprång som kan sträcka sig till tiotals, hundratals eller till och med tiotusentals gånger diametern av soma i längd. Axonet bär nervsignaler från soma. Många neuroner har endast ett axon, men detta kan axon-och-vanligtvis genomgår omfattande förgrening, som möjliggör kommunikation med många målceller.
  • Den del av axonet där det framgår från soma kallas axonkägla. Förutom att vara en anatomisk struktur, är axonkägla också den del av neuron som har den högsta tätheten av spänningsberoende natriumkanaler. Detta gör den del lättare exciterade neuronen och området av början av spetsen för axonet: i termer elektrofysiologiska har tröskelpotentialen mer negativ verkan. Medan axonet och axonkägla allmänhet involverade i informationsflödet, kan denna region också få input från andra nervceller.

Axonet terminalen innehåller synapser, specialiserade strukturer där neurotransmittor kemikalier frigörs för att kommunicera med målgruppen nervceller.

Även den kanoniska bild av neuron attribut särskilda funktioner till sina olika anatomiska komponenter, dendriter och axoner ofta handla i strid med deras så kallade huvudfunktion.

Axoner och dendriter i det centrala nervsystemet är typiskt endast omkring en mikrometer tjockt, medan en del i det perifera nervsystemet är mycket tjockare. Soma är vanligen ca 10-25 mikrometer i diameter och ofta är inte mycket större än cellkärnan som innehåller. Den längsta axon av en mänsklig motoneuron kan vara över en meter i längd, från basen av ryggraden till tårna.

Sensoriska nervceller har axoner som går från tårna till rygg kolumner, mer än 1,5 meter från vuxna. Giraffer har enkel axoner flera meter lång som löper längs hela längden av halsen. Mycket av vad som är känt om den axonal funktionen kommer från att studera bläckfisk jätte axon, en experimentell förberedelse idealisk för sin relativt enorma storlek.

Helt differentierade neuroner är permanent postmitotisk; Emellertid visar ny forskning att neuroner ytterligare hela hjärnan kan härröra från neurala stamceller som är närvarande i hjärnan, men i särskilt höga koncentrationer i den subventrikulära zonen och subgranular genom processen med neurogenes.

Åtgärder mot andra nervceller

Kemisk synaps system användare: Looie496 skapade filen, från amerikanska National Institutes of Health, National Institute on. Licensierad under Public Domain via Wikimedia Commons

En neuron påverkar andra nervceller genom att släppa en signalsubstans som binder till kemiska receptorer. Effekten på den postsynaptiska neuronen bestäms inte av den presynaptiska nervcellen eller av neurotransmittorn, men den typ av receptor som aktiveras.

Ett neurotransmittor kan betraktas som en nyckel, och som en receptor lås: samma typ av nyckel kan här användas för att öppna olika typer av lås. Receptorer kan klassificeras brett som excitatoriska, hämmande eller modulerande.

De två vanligaste signalsubstanserna i hjärnan, glutamat och GABA, är åtgärder som är i stort sett konsekvent. Glutamat verkar på flera olika typer av receptorer, och har effekter som är på jonotropa excitatoriska och en modulerande effekt på metabotropa receptorer. På samma sätt verkar GABA på olika typer av receptorer, men alla har effekter som hämmar.

På grund av denna konsekvens, är det vanligt att neuroforskare att förenkla terminologin med hänvisning till celler som frigör glutamat som "excitatoriska neuroner", och celler som frisätter GABA som "hämmande nervceller". Eftersom mer än 90% av neuronerna i hjärnan är glutamatfrisättning eller GABA, dessa etiketter innefattar den stora majoriteten av neuronema. Det finns även andra typer av nervceller som har stor påverkan på deras mål, såsom "excitatoriska" motoriska nervceller som frigör acetylkolin, och spinal nervceller "hämmare" som frigör glycin.

Skillnaden mellan retande och hämmande signalsubstanser är inte absolut, dock. Snarare beror det på klass av kemiska receptorer på postsynaptiska neuron. I princip en enda neuron, släppa en enda neurotransmittor, kan ha excitatoriska effekter på vissa mål, hämmande effekter på andra, och modulerande effekter av andra. Exempelvis

De så kallade AV bipolära celler är, liksom de flesta av nervceller, upphetsad av glutamat frigörs. Men mål- nervceller i närheten kallade bipolära celler hämmas av glutamat, eftersom de saknar de typiska jonotropiska glutamatreceptorer och istället uttrycker en klass av hämmare av metabotropa glutamatreceptorer. När ljuset är närvarande,

Och "möjligt att identifiera typen av hämmande effekt på en presynaptisk neuron kommer att ha en postsynaptisk neuron, baserat på proteiner presynaptiska neuron uttrycker. Parvalbumin-uttryckande neuroner dämpar typiskt utsignalen från den postsynaptiska neuron i syncentrum, nervceller somatostatin-uttryck dendritiska ingångar typiskt blockerar postsynaptiska neuronen.

Anslutningar

Nervceller kommunicerar med varandra över synapser, där axonet terminal eller en passant boutons i en cell kolliderar med en annan neuron dendrite, soma eller, mer sällan, axon. Neuroner såsom Purkinje celler i lillhjärnan kan ha över 1000 dendritiska grenar, gör anslutningar med tiotusentals andra celler; andra nervceller, såsom magnocellulära nervceller i supraoptiska kärnan, har bara en eller två dendriter, som var och en tar emot tusentals synapser. Synapser kan vara excitatoriska eller inhibitoriska och öka eller minska aktiviteten av målet neuron.

I en kemisk synaps, är processen för synaptisk transmission enligt följande: När en aktionspotential når axonet terminalen, öppnar de spänningsberoende kalciumkanaler, vilket gör att kalciumjoner att komma in i terminalen. Kalcium orsakar synaptiska vesiklar fyllda med neurotransmittormolekyler för att smälta samman med membranen, släppa ut innehåll i den synaptiska klyftan.

De neurotransmittorer diffundera genom den synaptiska klyftan och aktiverar receptorer på postsynaptiska neuronen. Hög cytosoliskt kalcium i axonet terminalen utlöser också absorptionen av mitokondriell kalcium, som i sin tur aktiverar den mitokondriella energimetabolismen för att producera ATP för att stödja kontinuerlig neurotransmission.

Den mänskliga hjärnan har ett enormt antal synapser. Var och en av de 1,011 nervceller har i genomsnitt 7000 synaptiska förbindelser med andra nervceller. E "uppskattades att hjärnan hos ett barn på tre år, har cirka 1015 synapser. Detta antal minskar med åldern, stabilisering av vuxenlivet. Uppskattningarna varierar för en vuxen, som sträcker sig från 1,014 till 5 X 1014 synaps.

Mekanismer för förökning av aktionspotentialer

I 1937, John Zachary Young föreslog att bläckfisken jätte axonet skulle kunna användas för att studera neuronala elektriska egenskaper. Är större än men snarlika mänskliga nervceller, bläckfisk celler lättare att studera. Genom att placera elektroderna i den gigantiska bläckfisk axoner, var noggranna mätningar gjorda av membranpotentialen.

Cellmembranet av axonet och soma innehåller spänningsstyrda jonkanaler som gör neuronen att generera och utbreda en elektrisk signal. Dessa signaler genereras och förökades genom att laddade joner innefattande natrium, kalium, klorid och kalcium.

Det finns flera stimuli som kan aktivera en neuron som leder till elektrisk aktivitet, inklusive tryck, stretch, kemiska sändare och förändringar i den elektriska potentialen över cellmembranet. Stimuli orsaka specifika jonkanaler i cellmembranet för att öppna, vilket leder till ett flöde av joner genom cellmembranet, ändra membranpotentialen.

Tunna neuroner och axoner kräver mindre metaboliska kostnader för att producera och aktionstransportpotentialer, men tjockare axoner förmedla impulser snabbare. För att minimera metabolisk kostnad, samtidigt som den snabba ledning, många nervceller har isolerande höljen myelin runt sina axoner. Mantlarna bildas av gliaceller: oligodendrocyter i det centrala nervsystemet och Schwann-celler i det perifera nervsystemet.

Manteln kan du resa mer i omyeliniserade axoner med samma diameter, medan du använder mindre energi aktionspotentialer. Myelinskidan i perifera nerver löper normalt längs axonet i långa sträckor av ca 1 mm, som avbryts av omantlade noder Ranvier, som innehåller en hög täthet av spänningsstyrda jonkanaler. Multipel skleros är en neurologisk sjukdom som är resultatet av demyelinisering av axoner i det centrala nervsystemet.

Vissa neuroner inte genererar aktionspotentialer, men i stället alstra en elektrisk signal graderad, vilket i sin tur orsakar frisättning av neurotransmittor graderad. Dessa nervceller nonspiking tenderar att vara sensoriska neuroner eller intern, eftersom de kan bära signaler över långa avstånd.

Historien om Neuron

Begreppet myntades av neuron tyska anatomi Heinrich Wilhelm Waldeyer. Platsen för neuron som den primära funktionell enhet i nervsystemet erkändes i början av 20-talet av spanska anatomen Santiago Ramón y Cajal.

Ramón y Cajal föreslog att nervceller är diskreta celler som kommunicerade med varandra via specialiserade korsningar, eller utrymmen mellan celler. Detta blev känt som neuron doktrinen, en av de centrala principerna i modern neurovetenskap. För att se strukturen av enskilda nervceller, Ramón y Cajal förbättrade silverfärgning process som kallas Golgi metod, som utvecklats av hans rival, Camillo Golgi.

Förbättring av Cajal, vilket innebar en teknik som kallas "dubbel impregnering" är fortfarande i bruk. Fläckarna silver impregnering är en metod mycket användbart för undersökningar neuroanatomiska eftersom det av okänd anledning, färgar en mycket liten andel av celler i en vävnad, som den har möjlighet att se den fullständiga mikrostruktur enskilda nervceller utan mycket lappar från andra hjärnceller tätt.

Neuron läran är den grundläggande tanken att nu nervceller är de grundläggande strukturella och funktionella enheten av nervsystemet. Teorin lades fram av Santiago Ramón y Cajal i slutet av 19-talet. Den slog fast att nervceller är diskreta celler, som metaboliskt skilda enheter.

Senare upptäckter har producerat några förbättringar den enklaste formen av läran. Exempelvis gliaceller, som inte betraktas neuroner, spelar en väsentlig roll för informationsbehandling. Dessutom, elektriska synapser är vanligare än man tidigare trott, vilket innebär att det finns direkta förbindelser mellan nervceller cytoplasmiska. I själva verket finns det exempel på nervceller som bildar ännu tätare koppling: jättebläckfisken axon är en sammanslagning av flera axoner.

Ramón y Cajal postulerade också lagen om dynamiska polarisering, där det sägs att en neuron tar emot signaler vid sina dendriter och cellkroppen och överför dem som aktionspotentialer längs axonet i en riktning: bort från cellkroppen. Lagen om dynamiska polarisering har viktiga undantag; dendriter kan fungera som områden av utgångs synaptiska neuroner och axoner kan få synaptiska ingångar.