Šūnu spēja reaģēt uz ārpasaules stimuliem ir dzīva organisma galvenais kritērijs. Nervu audu strukturālie elementi - zīdītāju un cilvēku neironi - spēj pārveidot stimulus (gaismu, smaržu, skaņas viļņus) ierosināšanas procesā. Tā gala rezultāts ir adekvāta ķermeņa reakcija, reaģējot uz dažādām vides ietekmēm. Šajā rakstā mēs pētīsim smadzeņu neironu un nervu sistēmas perifēro daļu darbību, kā arī aplūkosim neironu klasifikāciju saistībā ar to funkcionēšanas īpatnībām dzīvos organismos.
Nervu audu veidošanās
Pirms pētīt neirona funkcijas, apskatīsim, kā veidojas neirocītu šūnas. Neirula stadijā nervu caurule tiek ievietota embrijā. Tas veidojas no ektodermālāslapa ar sabiezējumu - nervu plāksne. Caurules paplašinātais gals vēlāk veidos piecas daļas smadzeņu burbuļu veidā. Tie veido smadzeņu daļas. Galvenā nervu caurules daļa embrionālās attīstības procesā veido muguras smadzenes, no kurām atiet 31 nervu pāris.
Smadzeņu neironi apvienojas, veidojot kodolus. No tiem izplūst 12 galvaskausa nervu pāri. Cilvēka organismā nervu sistēma ir diferencēta centrālajā daļā - smadzenēs un muguras smadzenēs, kas sastāv no neirocītu šūnām, un atbalsta audos - neiroglijā. Perifērā daļa sastāv no somatiskās un veģetatīvās daļas. Viņu nervu gali inervē visus ķermeņa orgānus un audus.
Neironi ir nervu sistēmas struktūrvienības
Tām ir dažādi izmēri, formas un īpašības. Neirona funkcijas ir daudzveidīgas: līdzdalība refleksu loku veidošanā, ārējās vides kairinājuma uztvere, iegūtā ierosinājuma pārnešana uz citām šūnām. Neironam ir vairākas filiāles. Garais ir aksons, īsie sazarojas un tiek saukti par dendritiem.
Citoloģiskie pētījumi ir atklājuši nervu šūnas organismā kodolu ar vienu vai diviem nukleoliem, labi izveidotu endoplazmatisku tīklu, daudziem mitohondrijiem un spēcīgu proteīnu sintezēšanas aparātu. To attēlo ribosomas un RNS un mRNS molekulas. Šīs vielas veido specifisku neirocītu struktūru – Nisla vielu. Nervu šūnu īpatnība - liels skaits procesu veicina to, ka neirona galvenā funkcija ir nervu pārnešana.impulsi. To nodrošina gan dendriti, gan aksons. Pirmie uztver signālus un pārraida tos uz neirocīta ķermeni, un aksons, vienīgais ļoti ilgs process, veic ierosmi uz citām nervu šūnām. Turpinot rast atbildi uz jautājumu: kādu funkciju veic neironi, pievērsīsimies tādas vielas kā neiroglija struktūra.
Nervu audu struktūras
Neirocītus ieskauj īpaša viela, kurai ir atbalstošas un aizsargājošas īpašības. Tam ir arī raksturīga spēja sadalīties. Šo savienojumu sauc par neirogliju.
Šī struktūra ir ciešā saistībā ar nervu šūnām. Tā kā neirona galvenās funkcijas ir nervu impulsu ģenerēšana un vadīšana, glia šūnas ietekmē ierosmes process un maina to elektriskās īpašības. Papildus trofiskajām un aizsargfunkcijām glia nodrošina vielmaiņas reakcijas neirocītos un veicina nervu audu plastiskumu.
Neironu ierosmes vadīšanas mehānisms
Katra nervu šūna veido vairākus tūkstošus kontaktu ar citiem neirocītiem. Elektriskie impulsi, kas ir ierosmes procesu pamatā, tiek pārraidīti no neirona ķermeņa pa aksonu, un tie saskaras ar citiem nervu audu struktūras elementiem vai nonāk tieši darba orgānā, piemēram, muskuļos. Lai noteiktu, kādas funkcijas veic neironi, ir jāizpēta ierosmes pārraides mehānisms. To veic aksoni. Motoros nervos tie ir pārklāti ar mielīna apvalku un tiek saukti par mīkstumu. Veģetatīvānervu sistēma ir nemielinizēti procesi. Caur tiem ierosmei vajadzētu iekļūt blakus esošajos neirocītos.
Kas ir sinapse
Vietu, kur satiekas divas šūnas, sauc par sinapsēm. Uzbudinājuma pārnešana tajā notiek vai nu ar ķīmisko vielu - mediatoru palīdzību, vai arī jonus pārejot no viena neirona uz otru, tas ir, ar elektriskiem impulsiem.
Pateicoties sinapsēm, neironi veido smadzeņu un muguras smadzeņu stumbra daļas tīklu. To sauc par retikulāro veidojumu, tas sākas no iegarenās smadzenes apakšējās daļas un aptver smadzeņu stumbra kodolus jeb smadzeņu neironus. Tīkla struktūra uztur smadzeņu garozas aktīvo stāvokli un virza muguras smadzeņu refleksus.
Mākslīgais intelekts
Ideju par sinaptiskajiem savienojumiem starp centrālās nervu sistēmas neironiem un retikulārās informācijas funkciju izpēti šobrīd zinātne iemieso mākslīgā neironu tīkla veidā. Tajā vienas mākslīgās nervu šūnas izejas ir savienotas ar citas mākslīgās nervu šūnas ieejām ar īpašiem savienojumiem, kas savās funkcijās dublē reālas sinapses. Mākslīgā neirodatora neirona aktivizācijas funkcija ir visu mākslīgajā nervu šūnā ienākošo ievades signālu summēšana, kas pārvērsta lineārā komponenta nelineārā funkcijā. To sauc arī par iedarbināšanas funkciju (pārsūtīšanu). Veidojot mākslīgo intelektu, visplašāk tiek izmantotas lineārās, puslineārās un pakāpeniskās aktivizācijas funkcijas.neirons.
Aferentie neirocīti
Tos sauc arī par jutīgiem un tiem ir īsi procesi, kas iekļūst ādas šūnās un visos iekšējos orgānos (receptoros). Uztverot ārējās vides kairinājumu, receptori tos pārveido ierosmes procesā. Atkarībā no stimula veida nervu galus iedala: termoreceptoros, mehānoreceptoros, nociceptoros. Tādējādi jutīga neirona funkcijas ir stimulu uztvere, to atšķiršana, ierosmes ģenerēšana un pārnešana uz centrālo nervu sistēmu. Sensorie neironi iekļūst muguras smadzeņu muguras ragos. Viņu ķermeņi atrodas mezglos (ganglios), kas atrodas ārpus centrālās nervu sistēmas. Tādā veidā veidojas galvaskausa un mugurkaula nervu gangliji. Aferentajos neironos ir liels skaits dendrītu, tie kopā ar aksonu un ķermeni ir visu refleksu loku būtiska sastāvdaļa. Tāpēc jutīgā neirona funkcijas sastāv gan no ierosmes procesa pārnešanas uz galvas un muguras smadzenēm, gan līdzdalību refleksu veidošanā.
Starpneurona funkcijas
Turpinot pētīt nervu audu strukturālo elementu īpašības, noskaidrosim, kādu funkciju veic interneuroni. Šāda veida nervu šūnas saņem bioelektriskos impulsus no sensorā neirocīta un pārraida tos:
a) citi interneuroni;
b) motoriskie neirocīti.
Lielākajai daļai interneuronu ir aksoni, kuru gala posmi ir termināļi, kas savienoti ar viena centra neirocītiem.
Starpkalārais neirons, kura funkcijas ir ierosmes integrācija un tā izplatīšana tālāk uz centrālās nervu sistēmas daļām, ir būtiska sastāvdaļa lielākajā daļā beznosacījumu refleksu un kondicionētu refleksu nervu loku. Uzbudinošie interneuroni veicina signālu pārraidi starp neirocītu funkcionālajām grupām. Inhibējošās starpkalāru nervu šūnas saņem ierosmi no sava centra caur atgriezenisko saiti. Tas veicina to, ka starpkalārais neirons, kura funkcijas ir nervu impulsu pārnešana un ilgstoša saglabāšana, nodrošina maņu mugurkaula nervu aktivāciju.
Motoro neironu funkcija
Motoneurons ir refleksa loka pēdējā struktūrvienība. Tam ir liels korpuss, kas atrodas muguras smadzeņu priekšējos ragos. Nervu šūnām, kas inervē skeleta muskuļus, ir šo motorisko elementu nosaukumi. Citi eferentie neirocīti iekļūst dziedzeru sekrēcijas šūnās un izraisa atbilstošu vielu izdalīšanos: noslēpumus, hormonus. Piespiedu, tas ir, beznosacījuma refleksu darbībā (rīšana, siekalošanās, defekācija), eferentie neironi iziet no muguras smadzenēm vai smadzeņu stumbra. Lai veiktu sarežģītas darbības un kustības, ķermenis izmanto divu veidu centrbēdzes neirocītus: centrālo motoru un perifēro motoru. Centrālā motorā neirona ķermenis atrodas smadzeņu garozā, netālu no Rolanda vagas.
Perifēro motoro neirocītu ķermeņi, kas inervē ekstremitāšu, stumbra, kakla muskuļus,atrodas muguras smadzeņu priekšējos ragos, un to garie procesi - aksoni - iziet no priekšējām saknēm. Tie veido 31 mugurkaula nervu pāra motora šķiedras. Perifērie motoriskie neirocīti, kas inervē sejas, rīkles, balsenes un mēles muskuļus, atrodas vagusa, hipoglosālo un glossopharyngeālo galvaskausa nervu kodolos. Tāpēc motorā neirona galvenā funkcija ir netraucēta ierosmes vadīšana uz muskuļiem, sekrēcijas šūnām un citiem darba orgāniem.
Metabolisms neirocītos
Neirona galvenās funkcijas - bioelektriskā darbības potenciāla veidošana un tā pārnešana uz citām nervu šūnām, muskuļiem, sekrēcijas šūnām - ir saistīta ar neirocīta struktūras īpatnībām, kā arī specifiskām vielmaiņas reakcijām. Citoloģiskie pētījumi ir parādījuši, ka neironos ir liels skaits mitohondriju, kas sintezē ATP molekulas, attīstītu granulētu tīklu ar daudzām ribosomu daļiņām. Viņi aktīvi sintezē šūnu proteīnus. Nervu šūnas membrāna un tās procesi - aksons un dendriti - veic molekulu un jonu selektīvās transportēšanas funkciju. Metaboliskās reakcijas neirocītos notiek ar dažādu enzīmu piedalīšanos, un tām ir raksturīga augsta intensitāte.
Uzbudinājuma pārraide sinapsēs
Ņemot vērā ierosmes vadīšanas mehānismu neironos, iepazināmies ar sinapsēm - veidojumiem, kas rodas divu neirocītu saskares punktā. Uzbudinājums pirmajā nervu šūnā izraisa ķīmisko vielu molekulu - mediatoru - veidošanos tās aksona kolaterāļos. Tie ietveraminoskābes, acetilholīns, norepinefrīns. Atbrīvots no sinoptisko galu pūslīšiem sinoptiskajā spraugā, tas var ietekmēt gan savu postsinaptisko membrānu, gan blakus esošo neironu apvalkus.
Neirotransmitera molekulas kalpo kā kairinātājs citai nervu šūnai, izraisot lādiņu izmaiņas tās membrānā – darbības potenciālā. Tādējādi uzbudinājums ātri izplatās pa nervu šķiedrām un sasniedz centrālās nervu sistēmas daļas vai iekļūst muskuļos un dziedzeros, izraisot to adekvātu darbību.
Neironu plastiskums
Zinātnieki ir atklājuši, ka embrioģenēzes procesā, proti, neirulācijas stadijā, no ektodermas attīstās ļoti liels skaits primāro neironu. Apmēram 65% no viņiem mirst pirms cilvēka dzimšanas. Ontoģenēzes laikā dažas smadzeņu šūnas turpina izvadīt. Tas ir dabisks ieprogrammēts process. Neirocīti, atšķirībā no epitēlija vai savienojošām šūnām, nespēj dalīties un atjaunoties, jo par šiem procesiem atbildīgie gēni cilvēka hromosomās tiek inaktivēti. Neskatoties uz to, smadzenes un garīgo sniegumu var saglabāt daudzus gadus, būtiski nepasliktinot. Tas izskaidrojams ar to, ka ontoģenēzes procesā zaudētā neirona funkcijas pārņem citas nervu šūnas. Viņiem jāpalielina vielmaiņa un jārada jauni papildu nervu savienojumi, kas kompensē zaudētās funkcijas. Šo parādību sauc par neirocītu plastiskumu.
Kasatspoguļojas neironos
20. gadsimta beigās itāļu neirofiziologu grupa konstatēja interesantu faktu: nervu šūnās ir iespējams apziņas spoguļattēls. Tas nozīmē, ka smadzeņu garozā veidojas to cilvēku apziņas fantoms, ar kuriem mēs komunicējam. Spoguļu sistēmā iekļautie neironi darbojas kā apkārtējo cilvēku garīgās aktivitātes rezonatori. Tāpēc cilvēks spēj paredzēt sarunu biedra nodomus. Šādu neirocītu struktūra nodrošina arī īpašu psiholoģisku parādību, ko sauc par empātiju. To raksturo spēja iekļūt cita cilvēka emociju pasaulē un iejusties viņa jūtās.
