Nevron: zgradba in funkcije živčne celice

Nevron ali živčna celica je osnovni element živčnega sistema. Nevroni so tisti, ki so odgovorni za to, da čutimo bolečino, ali lahko trenutno beremo to besedilo in po njihovi zaslugi je mogoče premikati roko, nogo ali kateri koli drug del telesa. Izvajanje takšnih izjemno pomembnih funkcij je mogoče zaradi zapletene strukture in fiziologije nevronov. Kako je torej zgrajena živčna celica in kakšne so njene funkcije?

Kazalo

1. Nevron (živčna celica): razvoj
2. Nevron (živčna celica): splošna zgradba
3. Nevron (živčna celica): vrste
4. Nevron (živčna celica): funkcije
5. Počitek in akcijski potencial - impulzni prenos
6. Depolarizacija in hiperpolarizacija
7. Hipertenzija - prehrana
8. Nevronske mreže

Nevroni (živčne celice) so skupaj z glialnimi celicami osnovni gradniki živčnega sistema. O zapleteni zgradbi in delovanju živčnih celic se je svet začel učiti predvsem po letu 1937 - takrat je JZ Young predlagal, da se na lastnostih nevronov izvaja delo na celicah lignjev (saj so te veliko večje od človeških celic, vsi poskusi so vsekakor lažje).

Dandanes je seveda mogoče izvajati raziskave tudi na najmanjših človeških celicah, toda takrat je živalski model pomembno prispeval k odkritju fiziologije živčnih celic.

Nevron je osnovni gradnik živčnega sistema in kompleksnost določenega živčnega sistema je v veliki meri odvisna od tega, koliko teh celic je v telesu.

Na primer, ogorčice, ki se preizkušajo v različnih laboratorijih, imajo le 300 nevronov.

Znana sadna muha ima vsekakor več živčnih celic, približno sto tisoč. To število ni nič, če upoštevate, koliko nevronov ima človek - ocenjuje se, da jih je v človeškem živčnem sistemu več milijard.

Nevron (živčna celica): razvoj

Postopek tvorjenja živčnih celic je znan kot nevrogeneza. Na splošno v razvijajočem se organizmu (zlasti med intrauterinim življenjem) nevroni nastanejo iz nevronskih izvornih celic, nastale živčne celice pa navadno kasneje ne pridejo do delitve celic.

V preteklosti so verjeli, da po razvoju pri ljudeh sploh niso nastale nove živčne celice. Takšno prepričanje je pokazalo, kako nevarne so vse bolezni, ki vodijo do izgube živčnih celic (tu govorimo na primer o različnih nevrodegenerativnih boleznih).

Zdaj pa je znano, da je v določenih predelih možganov mogoče ustvariti nove nevrone tudi v odrasli dobi - izkazalo se je, da so takšne regije hipokampus in vohalno žarnico.

Nevron (živčna celica): splošna zgradba

Nevron lahko razdelimo na tri dele, ki so:

• telo živčnih celic (perikarion)
• dendriti (večkratni, običajno majhni izrastki, ki segajo od perikariona)
• akson (en sam, dolg dodatek, ki se razteza od telesa živčne celice)

Telo živčne celice je, tako kot drugi njeni deli, prekrito s celično membrano. Vsebuje vse osnovne celične organele, kot so:

• celično jedro
• ribosomi
• endoplazemski retikulum (agregati retikuluma z bogato razpršenimi ribosomi v njem se imenujejo Nissel zrnca - so značilni za živčne celice in so v njih prisotni zaradi dejstva, da nevroni proizvajajo veliko beljakovin)

Dendriti so v prvi vrsti odgovorni za sprejemanje informacij, ki pritekajo v živčno celico. Na njihovih koncih je veliko sinaps. Na eni živčni celici je lahko le nekaj dendritov in jih ima lahko toliko, da bodo sčasoma ustvarili do 90% celotne površine danega nevrona.

Akson pa je precej drugačne strukture. To je en dodatek, ki se razteza od telesa živčne celice. Dolžina aksona je lahko izjemno različna - tako kot so nekateri med njimi le nekaj milimetrov, lahko v človeškem telesu najdete veliko več kot meter dolge aksene.

Vloga aksona je prenos signala, ki so ga prejeli dendriti, na druge živčne celice. Nekateri so prekriti s posebno ovojnico - imenujemo jo mielinska ovojnica in omogoča veliko hitrejši prenos živčnih impulzov.

Telesa živčnih celic lahko najdemo v strogo določenih strukturah živčnega sistema: v glavnem so v osrednjem živčevju in v perifernem živčevju - tudi v ganglije. Skupki aksonov, ki prihajajo iz številnih različnih živčnih celic in so prekriti z ustreznimi membranami, se nato imenujejo živci.

Nevron (živčna celica): vrste

Obstaja vsaj več delitev živčnih celic. Nevrone lahko na primer razdelimo zaradi njihove strukture, pri čemer ločimo naslednje:

• unipolarni nevroni: tako imenovani, ker imajo samo en podaljšek
• bipolarni nevroni: živčne celice, ki imajo en akson in en dendrit
• multipolarni nevroni: imajo tri ali več podaljškov

Druga delitev nevronov temelji na dolžini njihovih aksonov. V tem primeru so navedeni naslednji:

• Projekcijski nevroni: imajo izredno dolge aksone, ki jim omogočajo pošiljanje impulzov na dele telesa, tudi zelo oddaljene od njihovih perikarionov
• nevroni s kratkimi aksoni: njihova naloga je prenašati vzbujanja le med živčnimi celicami, ki se nahajajo v njihovi neposredni bližini

Običajno pa najprimernejša delitev živčnih celic temelji na njihovi funkciji v telesu. V tem primeru obstajajo tri vrste živčnih celic:

• motorični nevroni (znani tudi kot centrifugalni ali eferentni): odgovorni so za pošiljanje impulzov iz centralnega živčnega sistema v izvršilne strukture, npr. v mišice in žleze
• senzorični nevroni (znani tudi kot centripetalni, aferentni): zaznavajo različne vrste senzoričnih dražljajev, vklj. toplotno, na dotik ali vonj in prejete informacije prenašajo v strukture centralnega živčnega sistema
• asociativni nevroni (znani tudi kot interneuroni, vmesni nevroni): so posredniki med senzoričnimi in motoričnimi nevroni, na splošno je njihova vloga prenos informacij med različnimi živčnimi celicami

Nevrone lahko delimo tudi zaradi načina, kako izločajo nevrotransmiterje (te snovi - o katerih bomo govorili kasneje - so odgovorne za možnost prenosa informacij med nevroni).

Pri tem pristopu lahko med drugim naštejemo:

• dopaminergični nevroni (izločajo dopamin)
• holinergični nevroni (sproščajo acetilholin)
• noradrenergični nevroni (izločajo noradrenalin)
• serotonergični nevroni (sprošča serotonin)
• GABAergični nevroni (sprostitev GABA)

Nevron (živčna celica): funkcije

V bistvu so bile prej omenjene osnovne funkcije nevrona: te celice so odgovorne za sprejem in prenos živčnih impulzov. Vendar ne poteka kot gluh telefon, kjer se celice med seboj pogovarjajo, temveč skozi zapletene procese, ki jih je preprosto vredno pogledati.

Prenos impulzov med nevroni je mogoč zaradi posebnih povezav med njimi - sinapsami. V človeškem telesu obstajata dve vrsti sinaps: električna (teh je razmeroma malo) in kemična (prevladujoča, s tem so povezani nevrotransmiterji).

Sinapsa ima tri dele:

• presinaptična prekinitev
• sinaptična špranja
• postsinaptična prekinitev

Presinaptični konec je mesto, s katerega se nevrotransmiterji sprostijo - gredo v sinaptično razpoko. Tam se lahko vežejo na receptorje v postsinaptičnem terminalu. Na koncu se lahko po spodbujanju nevrotransmiterjev sproži vzbujanje in končno prenos informacij iz ene živčne celice v drugo.

Počitek in akcijski potencial - impulzni prenos

Počitek in akcijski potencial - impulzni prenos

Tu velja omeniti še en pojav, povezan s prenosom signalov med živčnimi celicami - akcijski potencial.

Ko se ustvari, se začne širiti vzdolž aksona in lahko doseže točko, kjer se nevrotransmiter sprosti s svojega konca - to je presinaptični konec, zaradi katerega se bo vzbujanje še širilo.

Živčne celice, ki trenutno ne pošiljajo nobenih impulzov, torej nekoliko počivajo, imajo tako imenovane potencial mirovanja - odvisen od razlike v koncentracijah različnih kationov med notranjostjo živčne celice in zunanjim okoljem.

Glavni razlogi za to razliko so kationi natrija (Na +), kalija (K +) in klorida (Cl-).

Na splošno je notranjost nevrona negativno nabita glede na njegovo zunanjost - ko ga vzbujevalni val doseže, se ta situacija spremeni in postane veliko bolj pozitivno nabit.

Ko naboj znotraj nevrona doseže vrednost, znano kot prag potenciala, se sproži vzbujanje - impulz se "sproži" po celotni dolžini aksona.

Tu je treba poudariti, da živčne celice vedno pošiljajo isti tip impulza - ne glede na to, kako močna je stimulacija, ki jih doseže, se vedno odzovejo z enako silo (omenjeno je celo, da impulze pošiljajo po principu "vse ali nič" ).

Depolarizacija in hiperpolarizacija

Tu se nenehno omenja, da ko nevrotransmiterji dosežejo živčno celico prek sinaps, povzroči prenos živčnega impulza. Vendar bi bil samo tak opis laž - nevrotransmiterje lahko na dva načina razdelimo na vzbujevalne in zaviralne.

Prvi med njimi dejansko vodi do depolarizacije, ki ima za posledico prenos informacij med živčnimi celicami.

Obstajajo pa tudi zaviralni nevrotransmiterji, ki - ko pridejo do nevrona - vodijo do hiperpolarizacije (tj. Zmanjšanja potenciala živčne celice), kar pomeni, da nevron postane veliko manj sposoben prenašati impulze.

V nasprotju z videzom je zaviranje živčnih celic izjemno pomembno - zahvaljujoč njej je možna regeneracija ali "počitek" živčnih celic.

Nevronske mreže

Pri razpravi o funkcijah živčnih celic je tu treba omeniti, da niso pomembni posamezni nevroni, temveč celotna njihova omrežja. V človeškem telesu je izjemno veliko tako imenovanih nevronske mreže. Vključujejo lahko na primer senzorični nevron, interneuron in motorični nevron. Za ponazoritev delovanja takega omrežja lahko navedemo primer: nenamerno dotikanje stenja goreče sveče z roko.

O tem, da smo to storili, poroča senzorični nevron - ta prejema senzorične dražljaje, povezane z visoko temperaturo. Informacije prenaša naprej - to običajno počne s pomočjo internevrona, zahvaljujoč kateremu sporočilo o škodljivem dražljaju prispe v strukture centralnega živčnega sistema. Tam se obdela, na koncu pa se - zahvaljujoč motoričnemu nevronu - pošlje signal iz ustreznih mišic, kar vodi do dejstva, da nagonsko umaknemo roko iz prižganega stenja.

Tukaj je opisan dokaj preprost primer nevronske mreže, ki pa verjetno pokaže, kako zapleten je odnos med posameznimi nevroni in zakaj so živčne celice in njihova funkcija tako pomembni za človekovo delovanje.

Viri:

1. Lodish H. et al., "Pregled nevronske strukture in funkcije," Molecular Cell Biology. 4. izdaja, New York, 2000
2. H. Krauss, P. Sosnowski (ur.), Osnove človeške fiziologije, Wyd. Znanstvena univerza v Poznanju, 2009, Poznań, str. 258-274

• Struktura možganov
• Periferni živčni sistem
• Hrbtenjača