Aivojen hermoyhteydet: reseptorien muodostuminen, kehittyminen, aivojen toiminnan parantaminen ja uusien hermoyhteyksien luominen. Tapoja luoda hermoyhteyksiä ja kouluttaa ihmisaivoja - kuten ajattelet, niin tulet olemaan

14 joulukuuta 2017

Neuronit - erikoisryhmä kehon solut, jotka levittävät tietoa koko kehossa. Käyttämällä sähköisiä ja kemiallisia signaaleja ne auttavat aivoja koordinoimaan kaikkia elintärkeitä toimintoja.

Yksinkertaisesti sanottuna hermoston tehtävänä on kerätä signaaleja ympäristöstä tai kehosta, arvioida tilannetta, päättää, miten niihin reagoidaan (esimerkiksi muuttaa sykettä) ja myös miettiä mitä tapahtuu. ja muista se. Päätyökalu näiden tehtävien suorittamiseen ovat neuronit, jotka on kudottu koko kehoon monimutkaiseksi verkostoksi.

Keskimääräinen arvio aivoissa olevien hermosolujen lukumäärästä on 86 miljardia, joista jokainen on yhteydessä toiseen 1000 neuroniin. Tämä luo uskomattoman vuorovaikutusverkoston. Neuroni on hermoston perusyksikkö.

Neuronit (hermosolut) muodostavat noin 10 % aivoista, loput ovat gliasoluja ja astrosyyttejä, joiden tehtävänä on ylläpitää ja ruokkia hermosoluja.

Miltä neuroni näyttää?

Neuronin rakenne voidaan jakaa kolmeen osaan:

Neuronirunko (soma) - vastaanottaa tietoa. Sisältää solun ytimen.

· Dendriitit ovat lyhyitä prosesseja, jotka vastaanottavat tietoa muilta hermosoluilta.

Aksoni on pitkä prosessi, joka kuljettaa tietoa neuronin kehosta muihin soluihin. Useimmiten aksoni päättyy synapsiin (kosketukseen) muiden hermosolujen dendriittien kanssa.

Dendriittejä ja aksoneja kutsutaan hermosäikeiksi.

Aksonien pituus vaihtelee suuresti muutamasta millimetristä metriin tai enemmän. Pisimmät ovat selkärangan hermosolmujen aksonit.

Neuronien tyypit

Hermosolujen luokittelu voidaan tehdä useiden parametrien mukaan, esimerkiksi rakenteen tai suoritettavan toiminnon mukaan.

Neuronityypit toiminnon mukaan:

Efferentit (motoriset) neuronit - kuljettavat tietoa keskushermostojärjestelmästä (aivot ja selkäydin) muiden kehon osien soluihin.

Afferentit (herkät) neuronit - keräävät tietoa koko kehosta ja kuljettavat sen keskushermostoon.

· Interneuronit - välittävät tietoa hermosolujen välillä, usein keskushermostossa.

Miten neuronit välittävät tietoa?

Muilta soluilta tietoa vastaanottava neuroni kerää sitä, kunnes se ylittää tietyn kynnyksen. Sen jälkeen neuroni lähettää sähköisen impulssin alas aksonia - toimintapotentiaalia.

Aktiopotentiaali syntyy sähköisesti varautuneiden hiukkasten liikkeestä aksonikalvon poikki.

Lepotilassa neuronin sisällä oleva sähkövaraus on negatiivinen suhteessa sitä ympäröivään solujenväliseen nesteeseen. Tätä eroa kutsutaan kalvopotentiaaliksi. Yleensä se on 70 millivolttia.

Kun neuronin keho saa tarpeeksi varauksen ja se "sytyttää", aksonin viereisessä osassa tapahtuu depolarisaatiota - kalvopotentiaali nousee nopeasti ja laskee sitten noin 1/1000 sekunnissa. Tämä prosessi laukaisee aksonin viereisen osan depolarisaation ja niin edelleen, kunnes impulssi kulkee pitkin aksonin koko pituutta. Depolarisaatioprosessin jälkeen tapahtuu hyperpolarisaatio - lyhytaikainen lepotila, tällä hetkellä impulssin siirto on mahdotonta.

Aktiopotentiaalin synnyttävät useimmiten kalium- (K+) ja natrium (Na+) -ionit, jotka liikkuvat ionikanavien kautta solujenvälisestä nesteestä soluun ja takaisin, muuttaen hermosolun varausta ja tehden siitä ensin positiivisen ja sitten pienentäen sitä. .

Toimintapotentiaali antaa solulle kaikki tai ei mitään -periaatteen, eli impulssi joko välittyy tai ei. Heikot signaalit kerääntyvät hermosolun kehoon, kunnes niiden varaus riittää siirrettäväksi prosessien läpi.

myeliini

Myeliini on valkoinen, paksu aine, joka peittää useimmat aksonit. Tämä pinnoite eristää kuidun sähköisesti ja lisää sen läpi kulkevan pulssin nopeutta.

Myelinisoitu kuitu vs. myelinisoitumaton.

Myeliiniä tuottavat Schwann-solut periferiassa ja oligodendrosyytit keskustassa hermosto. Kuidun kulkua pitkin myeliinivaippa katkeaa - nämä ovat Ranvierin solmut. Toimintapotentiaali siirtyy leikkauspisteestä leikkauspisteeseen, mikä varmistaa nopean impulssin siirron.

Tällainen yleinen ja vakava sairaus Kuten multippeliskleroosi, se johtuu myeliinivaipan tuhoutumisesta.

Kuinka synapsit toimivat

Neuronit ja kudokset, joihin ne välittävät impulssin, eivät kosketa fyysisesti, solujen välillä on aina tila - synapsi.

Tietojen välitystavasta riippuen synapsit voivat olla kemiallisia tai sähköisiä.

kemiallinen synapsi

Sen jälkeen, kun signaali liikkuu neuronin prosessia pitkin, saavuttaa synapsin, vapautumisen kemialliset aineet– välittäjäaineet (neurotransmitterit) kahden hermosolun väliseen tilaan. Tätä tilaa kutsutaan synaptiseksi rakoksi.

Kaavio kemiallisen synapsin rakenteesta.

Lähettävän (presynaptisen) hermosolun välittäjäaine, joka tulee synaptiseen rakoon, on vuorovaikutuksessa vastaanottavan (postsynaptisen) neuronin kalvolla olevien reseptoreiden kanssa ja käynnistää kokonaisen prosessiketjun.

Kemiallisten synapsien tyypit:

glutamaterginen - välittäjä on glutamiinihappo, sillä on stimuloiva vaikutus synapsiin;

GABA-erginen - välittäjänä on gamma-aminovoihappo (GABA), jolla on estävä vaikutus synapsiin;

kolinerginen - välittäjä on asetyylikoliini, välittää neuromuskulaarista tiedonsiirtoa;

adrenerginen - välittäjä on adrenaliini.

sähköiset synapsit

Sähköiset synapsit ovat vähemmän yleisiä ja yleisiä keskushermostossa. Solut kommunikoivat erityisten proteiinikanavien kautta. Sähköisten synapsien presynaptiset ja postsynaptiset kalvot sijaitsevat lähellä toisiaan, joten impulssi pystyy siirtymään suoraan solusta soluun.

Impulssin siirtonopeus sähköisten synapsien kautta on paljon suurempi kuin kemiallisten synapsien kautta, joten ne sijaitsevat pääasiassa niillä osastoilla, joissa tarvitaan nopeaa reaktiota, esimerkiksi suojaavista reflekseistä vastaavilla.

Toinen ero näiden kahden synapsin välillä on tiedonsiirron suunnassa: jos kemialliset synapsit voivat välittää impulssin vain yhteen suuntaan, niin sähköiset synapsit ovat universaaleja tässä mielessä.

Johtopäätös

Neuronit ovat ehkä epätavallisimmat solut kehossa. Jokainen ihmiskehon suorittama toiminta on neuronien työn tuottamaa. Monimutkainen hermoverkko muokkaa persoonallisuutta ja tietoisuutta. He ovat vastuussa sekä primitiivisimmistä reflekseistä että monimutkaisimmista ajatteluun liittyvistä prosesseista.

Uskomattomia faktoja

Ihmiskeho on uskomaton monimutkaista ja hämmentävää järjestelmä, joka hämmentää edelleen lääkäreitä ja tutkijoita tuhansien vuosien lääketieteellisestä tiedosta huolimatta.

Tämän seurauksena outoa ja joskus uskomattomia faktoja kehomme.

Aivot ovat monimutkaisin ja vähiten ymmärretty osa ihmisen anatomiaa. Emme ehkä tiedä hänestä paljoa, mutta tässä on muutama erittäin mielenkiintoisia seikkoja, mikä tiedossa.

Impulssien nopeus aivoissa

Hermoimpulssit kulkevat aivojen läpi suurella nopeudella 273 km/h.

Oletko koskaan miettinyt, miksi reagoit niin nopeasti siihen, mitä ympärilläsi tapahtuu? Miksi loukkaantunut sormi sattuu välittömästi? Tämä johtuu hermoimpulssien erittäin nopeasta liikkumisesta aivoista kehon osiin ja päinvastoin. Tämän seurauksena hermoimpulssien reaktionopeus on verrattavissa tehokkaan luksusurheiluauton nopeuteen.

aivojen energiaa

Aivot tuottavat hehkulamppua vastaavaa energiaa 10 wattia. Sarjakuvat, joissa hehkulamppu roikkuu heidän päänsä päällä ajatusprosessin aikana, eivät ole liian kaukana totuudesta. Aivosi tuottavat yhtä paljon energiaa kuin pieni hehkulamppu, jopa Kun sinä nukut.

Samaan aikaan aivot ovat eniten energiaa kuluttava elin. Se vie keholta noin 20% energiaa, kun se on 2 % koko kehon painosta. Suurin osa tästä energiasta kuluu tiedon vaihtoon hermosolujen välillä sekä hermosolujen ja astrosyyttien (eräs solutyyppi) välillä.

aivomuisti

Ihmisen aivosolut voivat varastoida 5 kertaa enemmän tietoa kuin brittiläisessä tai muussa tietosanakirjassa.

Tiedemiehet eivät ole vielä saaneet selvää lopulliset luvut aivokapasiteetin sähköisesti mitattuna arvioidaan kuitenkin olevan noin 1000 teratavua.

Esimerkiksi Ison-Britannian kansallisarkisto, joka sisältää historiallisia tietoja 900 vuoden ajalta, vie vain 70 teratavua. Tämä tekee ihmisen muistista vaikuttavan tilavan.

happea aivoissa

Aivosi käyttävät 20 % happea jota hengität. Huolimatta aivojen pienestä massasta, se kuluttaa enemmän happea kuin mikään muu elin ihmiskehossa.

Tämä tekee aivoista erittäin herkkiä hapenpuutteeseen liittyville vaurioille. Siksi hän pitää siitä, kun hengität syvään.

Jos hapen virtaus aivoihin lisääntyy, ne aivojen alueet, jotka eivät toimineet heikon verenkierron kanssa, alkavat aktivoitua ja ikääntymisprosessi, solukuolema hidastuu.

Mielenkiintoinen fakta! Kaulavaltimot haarautuvat pieniksi suoniksi kallon sisällä muodostaen monimutkaisen ja hämmästyttävän kapillaariverkoston. Nämä ovat erittäin ohuita veritunneleita, jotka tarjoavat veren pääsyn aivojen pienimpiin osiin tarvittava määrä neuronit ja happi.

Aivojen työ unessa

Aivot ovat aktiivisempia yöllä, kuin päivällä. Loogisesti voidaan olettaa, että teemme työpäivän aikana ajatteluprosesseja, monimutkaisia ​​laskelmia ja tehtäviä, jotka vaatisivat enemmän aivotoimintaa kuin vaikkapa sängyssä makaaminen.

Osoittautuu, että myös päinvastoin on totta. Heti kun nukahdat aivot jatkavat toimintaansa. Tiedemiehet eivät vielä täysin tiedä, miksi näin on, mutta kaikista unelmistamme meidän on oltava kiitollisia tälle elimelle.

Mielenkiintoinen fakta! Varhaislapsuudessa unen ja valveilla olemisen välillä ei ole eroa. Tämä selittyy ajattelun paikalla aivoissa. Lapsuudessa melkein kaikki ajatteluprosessit tapahtuvat. oikealla pallonpuoliskolla. Lapsi oppii maailman kuvissa. Siksi lapsen muistot ovat rakenteeltaan samanlaisia ​​kuin unet.

Aikuiselle lapselle opetetaan valmiita ja määrättyjä käsitteitä, jotka "tukkevat" aivomme. Siksi aivoissamme on epäsymmetriaa. Vasen aivopuolisko on ylikuormitettu päivätyössä. Tilanne näyttää tasaantuvan unen aikana, kun vasen aivopuolisko"nukahtaa", ja oikea alkaa toimia aktiivisesti syöttäen meidät kuvitteellisen ajattelun maailmaan.

Kuinka aivot toimivat unessa

Tutkijat sanovat, että mitä korkeampi I.Q. mies, sitä enemmän hän haaveilee.

Tämä voi tietysti olla totta, mutta sinun ei pitäisi ottaa tällaista lausuntoa ajatusten puutteena, jos et muista unia. Useimmat meistä eivät muista monia unia. Loppujen lopuksi useimpien unelmien aika, jota ajattelemme kaikkia 2-3 sekuntia ja tämä tuskin riittää aivoille korjaamaan ne.

Mielenkiintoinen fakta! Tutkijat suorittivat kokeen, jonka tuloksena havaittiin, että aivot ovat paljon aktiivisempia ihmisillä, kun hän näkee unta sen sijaan, että keskittyisi yksisävyiseen työhön.

Tällä hetkellä unelmaprosessi alkaa, useimmat aivojen osat alkavat työskennellä kovasti. Siksi voimme päätellä, että unet auttavat ratkaisemisessa kaikki tärkeät asiat.

Hermosolujen lukumäärä aivoissa

Aivoissa olevien neuronien määrä jatkaa kasvuaan koko ihmiselämän ajan.

Vuosien ajan tiedemiehet ja lääkärit uskoivat, että aivot ja hermokudos eivät voi kasvaa tai korjata itseään. Mutta kävi ilmi, että aivot toimivat samalla tavalla kuin monien muiden kehon osien kudokset. Joten neuronien lukumäärä voi kasvaa jatkuvasti.

Merkintä! Neuronit ovat säätiö mikä tahansa hermosto. Nämä ovat erikoissoluja, joissa puumaiset prosessit poikkeavat kaikkiin suuntiin kosketuksissa naapurisoluihin, joilla on samat prosessit. Kaikki tämä muodostaa valtavan kemiallisia ja sähköisiä verkkoon, joka on aivomme.

Ne ovat neuronit, jotka antavat aivojen tehdä erilaisia ​​toimia paljon tehokkaampi ja nopeampi kuin mikään koskaan luotu kone.

Aivot eivät tunne kipua

Aivot itse eivät voi tuntea kipua. Vaikka aivot ovat kivun käsittelykeskus, kun leikkaat sormeasi tai palat, se sillä ei ole kipureseptoreita eikä tunne kipua.

Aivoja ympäröivät kuitenkin monet kudokset, hermot ja verisuonet jotka ovat erittäin herkkiä kivulle ja voivat aiheuttaa päänsärkyä.

Päänsärkyä kuitenkin on erilaisia, ja monien tarkat syyt ovat edelleen epäselviä.

Ihmisen aivot ja vesi

80% aivot koostuvat vettä. Aivosi eivät ole kiinteä harmaa massa, jota näytetään televisiossa. Se on pehmeä ja vaaleanpunainen kudos, koska siellä pulssii veri ja korkea vesipitoisuus.

Joten kun tunnet janoa, tämä johtuu myös siitä aivot vaatii vettä.

Mielenkiintoinen fakta! Ihmisen aivot painavat keskimäärin 1,4 kg ja ovat erittäin herkkiä vedenhäviölle. Jos aivot ovat kuivuneet pitkään, niiden oikea olemassaolo lakkaa.

Oman näkemykseni siitä, miten aivot toimivat ja mitkä ovat mahdolliset keinot luoda tekoälyä. Sen jälkeen on tapahtunut merkittävää edistystä. Jotain paljastui syvällisemmin ymmärretyksi, jotain simuloitiin tietokoneella. Hienoa, että samanhenkisiä ihmisiä on aktiivisesti mukana projektissa.

Tässä artikkelisarjassa aiomme puhua älykkyyden käsitteestä, jonka parissa työskentelemme parhaillaan, ja esitellä joitakin ratkaisuja, jotka ovat pohjimmiltaan uusia aivojen mallintamisen alalla. Mutta jotta kertomus olisi ymmärrettävää ja johdonmukaista, se sisältää paitsi kuvauksen uusista ideoista, myös tarinan aivojen toiminnasta yleensä. Jotkut asiat, varsinkin alussa, saattavat tuntua yksinkertaisilta ja tutuilta, mutta suosittelen, että et jätä niitä väliin, koska ne määrittävät suurelta osin tarinan yleisen todisteen.

Yleinen käsitys aivoista

Hermosolut, ne ovat myös neuroneja, yhdessä signaaleja välittävien kuitujen kanssa muodostavat hermoston. Selkärankaisilla suurin osa hermosoluista on keskittynyt kallononteloon ja selkäydinkanavaan. Tätä kutsutaan keskushermostojärjestelmäksi. Sen mukaisesti aivot ja selkäydin erotetaan sen komponentteina.

Selkäydin kerää signaaleja useimmista kehon reseptoreista ja välittää ne aivoille. Talamuksen rakenteiden kautta ne jakautuvat ja projisoituvat aivokuoreen pallonpuoliskot aivot.

Aivopuoliskojen lisäksi pikkuaivot osallistuvat myös tiedonkäsittelyyn, joka itse asiassa on pieni itsenäinen aivo. Pikkuaivot tarjoavat hienomotorisia taitoja ja kaikkien liikkeiden koordinaatiota.

Näkö, kuulo ja haju antavat aivoille tietovirran ulkomaailmasta. Jokainen tämän virran komponenteista, joka on kulkenut oman kanavansa läpi, heijastuu myös aivokuoreen. Aivokuori on 1,3–4,5 mm paksu harmaaainekerros, joka muodostaa aivojen ulkopinnan. Poimujen muodostamien käänteiden ansiosta kuori pakataan siten, että se vie kolme kertaa vähemmän aluetta kuin avattuna. Yhden pallonpuoliskon aivokuoren kokonaispinta-ala on noin 7000 neliömetriä.

Tämän seurauksena kaikki signaalit projisoidaan aivokuoreen. Projektio suoritetaan hermosäikimppujen avulla, jotka jakautuvat rajatuille aivokuoren alueille. Alue, jolle joko ulkoista tietoa tai tietoa muista aivojen osista projisoidaan, muodostaa kortikaalialueen. Riippuen siitä, mitä signaaleja tällaiselle vyöhykkeelle vastaanotetaan, sillä on oma erikoistuminen. Siellä on motorinen aivokuoren alue, sensorinen alue, Brocan alue, Wernicken alue, näköalue, takaraivolohko, yhteensä noin sata eri vyöhykettä.

Pystysuorassa suunnassa kuori on yleensä jaettu kuuteen kerrokseen. Näillä kerroksilla ei ole selkeitä rajoja, ja ne määräytyvät yhden tai toisen solutyypin vallitsevuuden mukaan. Aivokuoren eri alueilla nämä kerrokset voivat ilmetä eri tavalla, vahvemmin tai heikommin. Mutta yleisesti ottaen voimme sanoa, että aivokuori on melko universaali, ja oletetaan, että sen eri vyöhykkeiden toiminta on samojen periaatteiden alainen.

Kuoren kerrokset

Afferentit kuidut kuljettavat signaaleja aivokuoreen. Ne pääsevät aivokuoren III, IV tasolle, missä ne jakautuvat hermosolujen kesken sen paikan vieressä, jossa afferenttikuitu osui. Useimmilla hermosoluilla on aksonaalisia yhteyksiä aivokuoren alueella. Mutta joillakin neuroneilla on aksonit, jotka ulottuvat sen ulkopuolelle. Näiden efferenttisäikeiden kautta signaalit joko menevät aivojen ulkopuolelle, esimerkiksi toimeenpanoelimiin, tai projisoidaan muihin oman tai toisen pallonpuoliskon aivokuoren osiin. Signaalin lähetyssuunnasta riippuen efferenttikuidut jaetaan yleensä:

• assosiatiiviset kuidut, jotka yhdistävät yhden pallonpuoliskon aivokuoren yksittäisiä osia;
• commissuraaliset kuidut, jotka yhdistävät kahden pallonpuoliskon aivokuoren;
• projektiokuituja, jotka yhdistävät aivokuoren keskushermoston alempien osien ytimiin.

Jos otamme suunnan, joka on kohtisuorassa aivokuoren pintaan nähden, havaitaan, että tähän suuntaan sijaitsevat neuronit reagoivat samanlaisiin ärsykkeisiin. Tällaisia ​​pystysuunnassa järjestettyjä neuroniryhmiä kutsutaan aivokuoren pylväiksi.

Voit kuvitella aivokuoren suurena kankaana, joka on leikattu erillisiin vyöhykkeisiin. Hermosolujen aktiivisuuden malli kullakin vyöhykkeellä koodaa tiettyä tietoa. Kortikaalialueensa ulkopuolelle ulottuvien aksonien muodostamat hermosäikimput muodostavat projektioliitosjärjestelmän. Tietyt tiedot projisoidaan jokaiselle vyöhykkeelle. Lisäksi yksi vyöhyke voi vastaanottaa useita tietovirtoja samanaikaisesti, jotka voivat tulla sekä oman että vastakkaisen pallonpuoliskon vyöhykkeiltä. Jokainen informaatiovirta on kuin eräänlainen hermokimppujen aksonien toiminnan piirtämä kuva. Aivokuoren erillisen vyöhykkeen toiminta on monien projektioiden vastaanottamista, tiedon muistamista, käsittelyä, oman toimintakuvan muodostamista ja tämän vyöhykkeen työstä syntyvän tiedon projisointia.

Merkittävä osa aivoista on valkoista ainetta. Sen muodostavat neuronien aksonit, jotka luovat samat projektioreitit. Alla olevassa kuvassa valkoinen aine voidaan nähdä kevyenä täytteenä aivokuoren ja aivojen sisäisten rakenteiden välillä.

Valkoisen aineen jakautuminen aivojen etuosaan

Diffuusispektrisen MRI:n avulla pystyttiin jäljittämään yksittäisten kuitujen suuntaa ja rakentamaan kolmiulotteinen malli aivokuoren vyöhykkeiden liitettävyydestä (Connectomics-projekti (Connectome)).

Alla olevat kuvat antavat hyvän käsityksen linkin rakenteesta (Van J. Wedeen, Douglas L. Rosene, Ruopeng Wang, Guangping Dai, Farzad Mortazavi, Patric Hagmann, Jon H. Kaas, Wen-Yih I. Tseng, 2012).

Näkymä vasemmalta pallonpuoliskolta

Takanäkymä

Oikeanpuoleinen näkymä

Muuten, takanäkymässä vasemman ja oikean pallonpuoliskon projektiopolkujen epäsymmetria näkyy selvästi. Tämä epäsymmetria määrää suurelta osin erot funktioissa, joita pallonpuoliskot hankkivat oppiessaan.

Neuroni

Aivojen perusta on neuroni. Luonnollisesti aivojen mallintaminen hermoverkkojen avulla alkaa vastauksesta kysymykseen, mikä on sen toimintaperiaate.

Todellisen neuronin toiminta perustuu kemiallisia prosesseja. Lepotilassa hermosolun sisäisen ja ulkoisen ympäristön välillä on potentiaaliero - kalvopotentiaali, joka on noin 75 millivolttia. Se muodostuu erityisten proteiinimolekyylien työn ansiosta, jotka toimivat natrium-kaliumpumpuina. Nämä pumput ajavat ATP-nukleotidin energian ansiosta kaliumioneja solun sisään ja natriumioneja ulos solusta. Koska proteiini tässä tapauksessa toimii ATPaasina, eli entsyyminä, joka hydrolysoi ATP:tä, sitä kutsutaan niin - "natrium-kalium-ATPaasiksi". Tämän seurauksena neuroni muuttuu varautuneeksi kondensaattoriksi, jonka sisällä on negatiivinen varaus ja ulkopuolella positiivinen varaus.

Neuronin kaavio (Mariana Ruiz Villarreal)

Neuronin pinta on peitetty haarautuvilla prosesseilla - dendriiteillä. Muiden neuronien aksonipäät liittyvät dendriitteihin. Paikkoja, joissa ne yhdistyvät, kutsutaan synapseiksi. Synaptisen vuorovaikutuksen kautta hermosolu pystyy reagoimaan tuleviin signaaleihin ja tietyissä olosuhteissa generoimaan oman impulssinsa, jota kutsutaan piikkiksi.

Signaalin siirtyminen synapseissa tapahtuu välittäjäaineiksi kutsuttujen aineiden vuoksi. Kun hermoimpulssi saapuu synapsiin aksonia pitkin, se vapauttaa erityisistä rakkuloista tälle synapsille ominaisia ​​välittäjäainemolekyylejä. Signaalin vastaanottavan neuronin kalvolla on proteiinimolekyylejä - reseptoreita. Reseptorit ovat vuorovaikutuksessa välittäjäaineiden kanssa.

kemiallinen synapsi

Synaptisessa rakossa sijaitsevat reseptorit ovat ionotrooppisia. Tämä nimi korostaa sitä tosiasiaa, että ne ovat myös ionikanavia, jotka pystyvät liikuttamaan ioneja. Neurotransmitterit vaikuttavat reseptoreihin siten, että niiden ionikanavat avautuvat. Vastaavasti kalvo joko depolarisoituu tai hyperpolarisoituu riippuen siitä, mihin kanaviin se vaikuttaa ja vastaavasti minkä tyyppisestä synapsista. Eksitatorisissa synapseissa avautuvat kanavat, jotka mahdollistavat kationien pääsyn soluun - kalvo depolarisoituu. Inhiboivissa synapseissa anioneja johtavat kanavat avautuvat, mikä johtaa kalvon hyperpolarisaatioon.

Tietyissä olosuhteissa synapsit voivat muuttaa herkkyyttään, jota kutsutaan synaptiseksi plastisuudeksi. Tämä johtaa siihen, että yhden neuronin synapsit saavat erilaisen herkkyyden ulkoisille signaaleille.

Samanaikaisesti monet signaalit tulevat neuronin synapseihin. Estävät synapsit vetävät kalvopotentiaalia varauksen kertymisen suuntaan häkin sisällä. Aktivoivat synapsit päinvastoin yrittävät purkaa neuronin (kuva alla).

Verkkokalvon gangliosolun viritys (A) ja esto (B) (Nicholls J., Martin R., Wallas B., Fuchs P., 2003)

Kun kokonaisaktiivisuus ylittää käynnistyskynnyksen, tapahtuu purkaus, jota kutsutaan toimintapotentiaaliksi tai piikkiksi. Piikki on hermosolujen kalvon terävä depolarisaatio, joka tuottaa sähköisen impulssin. Koko pulssin generointiprosessi kestää noin 1 millisekunnin. Samaan aikaan impulssin kesto tai amplitudi eivät riipu siitä, kuinka voimakkaat sen aiheuttaneet syyt olivat (kuva alla).

Gangliosolun toimintapotentiaalin rekisteröinti (Nicolls J., Martin R., Wallas B., Fuchs P., 2003)

Piikin jälkeen ionipumput varmistavat välittäjäaineen takaisinoton ja synaptisen raon puhdistamisen. Piikin jälkeisen tulenkestävän jakson aikana hermosolu ei pysty synnyttämään uusia impulsseja. Tämän ajanjakson kesto määrittää suurimman generointitaajuuden, johon neuroni pystyy.

Piikkejä, joita esiintyy synapsien toiminnan seurauksena, kutsutaan herätetyiksi. Herätetty piikkitaajuus koodaa kuinka hyvin saapuva signaali vastaa hermosolujen synapsien herkkyysasetusta. Kun saapuvat signaalit putoavat täsmälleen herkille synapseille, jotka aktivoivat hermosolun, eikä tämä häiritse inhiboiviin synapseihin tulevia signaaleja, hermosolun vaste on maksimaalinen. Tällaisten signaalien kuvaamaa kuvaa kutsutaan hermosolulle ominaiseksi ärsykkeeksi.

Ajatusta neuronien toiminnasta ei tietenkään pidä yksinkertaistaa liikaa. Tietoa joidenkin neuronien välillä voidaan välittää ei vain piikkien kautta, vaan myös kanavien kautta, jotka yhdistävät niiden solunsisäisen sisällön ja välittävät sähköpotentiaalin suoraan. Tällaista etenemistä kutsutaan asteittaiseksi, ja itse yhteyttä kutsutaan sähköiseksi synapsiksi. Dendriitit, riippuen etäisyydestä neuronin kehoon, jaetaan proksimaalisiin (läheisiin) ja distaalisiin (etäisiin). Distaaliset dendriitit voivat muodostaa osia, jotka toimivat puoliautonomisina yksiköinä. Synaptisten viritysreittien lisäksi on olemassa ekstrasynaptisia mekanismeja, jotka aiheuttavat metabotrooppisia piikkejä. Herätyn toiminnan lisäksi on myös spontaania toimintaa. Ja lopuksi, aivohermosoluja ympäröivät gliasolut, joilla on myös merkittävä vaikutus käynnissä oleviin prosesseihin.

Pitkä evoluution polku on luonut monia mekanismeja, joita aivot käyttävät työssään. Jotkut niistä voidaan ymmärtää yksinään, toisten merkitys selviää vasta kun tarkastellaan melko monimutkaisia ​​​​vuorovaikutuksia. Siksi yllä olevaa neuronin kuvausta ei pidä pitää tyhjentävänä. Siirtyäksemme syvempiin malleihin meidän on ensin ymmärrettävä neuronien "perus"ominaisuudet.

Vuonna 1952 Alan Lloyd Hodgkin ja Andrew Huxley kuvailivat sähkömekanismeja, jotka ohjaavat sähkön tuotantoa ja siirtoa. hermosignaali jättiläiskalmariaksonissa (Hodgkin, 1952). Mitä arvostettiin Nobel palkinto Fysiologia tai lääketiede vuonna 1963. Hodgkin-Huxley-malli kuvaa hermosolujen käyttäytymistä tavallisen järjestelmän avulla differentiaaliyhtälöt. Nämä yhtälöt vastaavat autoaaltoprosessia aktiivisessa väliaineessa. Ne ottavat huomioon monia komponentteja, joista jokaisella on oma biofyysinen vastineensa todellisessa solussa (kuva alla). Ionipumput vastaavat virtalähdettä I p . Sisäinen lipidikerros solukalvo muodostaa kondensaattorin, jonka kapasiteetti on C m . Synaptisten reseptorien ionikanavat tarjoavat sähkönjohtavuuden g n , joka riippuu käytetyistä signaaleista, jotka muuttuvat ajan t myötä, ja kalvopotentiaalin kokonaisarvosta V. Kalvon huokosten vuotovirta muodostaa johtimen g L . Ionien liike ionikanavien läpi tapahtuu sähkökemiallisten gradienttien vaikutuksesta, jotka vastaavat jännitelähteitä, joilla on sähkömotorinen voima E n ja EL.

Hodgkin-Huxley-mallin pääkomponentit

Luonnollisesti hermoverkkoja luotaessa hermosolumallia halutaan yksinkertaistaa jättäen siihen vain tärkeimmät ominaisuudet. Tunnetuin ja suosituin yksinkertaistettu malli on McCulloch-Pitts keinotekoinen neuroni, joka kehitettiin 1940-luvun alussa (McCulloch J., Pitts W., 1956).


Muodollinen McCulloch-Pittsin neuroni

Signaalit lähetetään tällaisen neuronin tuloihin. Nämä signaalit on painotettu summattuina. Lisäksi tähän lineaariseen yhdistelmään sovelletaan tiettyä epälineaarista aktivointifunktiota, esimerkiksi sigmoidista. Usein logistista toimintoa käytetään sigmoidifunktiona:


Logistinen toiminto

Tässä tapauksessa muodollisen neuronin aktiivisuus kirjoitetaan muodossa

Tämän seurauksena tällainen neuroni muuttuu kynnyssummaksi. Riittävän jyrkällä kynnysfunktiolla hermosolun lähtösignaali on joko 0 tai 1. Tulosignaalin ja hermosolun painojen painotettu summa on kahden kuvan konvoluutio: tulosignaalin kuva ja kuvan kuvaama kuva. neuronin painot. Konvoluutiotulos on mitä suurempi, sitä tarkempi näiden kuvien vastaavuus. Toisin sanoen hermosolu itse asiassa määrittää, kuinka samanlainen syötetty signaali on sen synapseihin tallennetun kuvan kanssa. Kun konvoluutioarvo ylittää tietyn tason ja kynnysfunktio vaihtuu yhdeksi, tämä voidaan tulkita hermosolun vahvaksi väitteeksi, että se on tunnistanut esitetyn kuvan.

Todelliset neuronit muistuttavat jollain tavalla McCulloch-Pittsin hermosoluja. Niiden piikkien amplitudi ei riipu siitä, mitkä signaalit synapseissa ne aiheuttivat. Sinulla joko on piikki tai ei ole. Mutta todelliset neuronit reagoivat ärsykkeeseen ei yhdellä pulssilla, vaan pulssisekvenssillä. Tässä tapauksessa impulssien taajuus on sitä suurempi, mitä tarkemmin hermosolulle ominaista kuva tunnistetaan. Tämä tarkoittaa, että jos rakennamme hermoverkon sellaisista kynnyssummaimista, niin staattisella tulosignaalilla, vaikka se antaa jonkinlaisen lähtötuloksen, tämä tulos on kaukana siitä, miten todelliset neuronit toimivat. Jotta hermoverkko saataisiin lähemmäksi biologista prototyyppiä, meidän on simuloitava työ dynamiikassa ottaen huomioon aikaparametrit ja toistamalla signaalien taajuusominaisuudet.

Mutta voit mennä toisinkin päin. Voidaan esimerkiksi erottaa hermosolun aktiivisuuden yleinen ominaisuus, joka vastaa sen impulssien taajuutta, eli piikkien lukumäärää tietyn ajanjakson aikana. Jos menemme tällaiseen kuvaukseen, voimme ajatella neuronia yksinkertaisena lineaarisena summaimena.

Lineaarinen summain

Tällaisten neuronien lähtö- ja vastaavasti tulosignaalit eivät ole enää dikatomisia (0 tai 1), vaan ne ilmaistaan ​​tietyllä skalaariarvolla. Aktivointifunktio kirjoitetaan sitten muodossa

Lineaarista summainta ei pidä nähdä olennaisesti erilaisena impulssineuroniin verrattuna, vaan sen avulla voit yksinkertaisesti mennä pidemmälle aikaväleille mallintaessa tai kuvattaessa. Ja vaikka impulssikuvaus on oikeampi, siirtyminen lineaariseen summaimeen on monissa tapauksissa perusteltua mallin voimakkaalla yksinkertaistamisella. Lisäksi jotkut tärkeitä ominaisuuksia, joita on vaikea nähdä pulssihermosolussa, ovat melko ilmeisiä lineaariselle summaimelle.

Ihmiskeho on melko monimutkainen ja tasapainoinen järjestelmä, joka toimii selkeiden sääntöjen mukaisesti. Lisäksi ulkoisesti näyttää siltä, ​​​​että kaikki on melko yksinkertaista, mutta itse asiassa kehomme on hämmästyttävä vuorovaikutus jokaisen solun ja elimen välillä. Kaiken tämän "orkesterin" johtaa hermosto, joka koostuu neuroneista. Tänään kerromme sinulle, mitä neuronit ovat ja kuinka tärkeitä ne ovat ihmiskehossa. Loppujen lopuksi he ovat vastuussa henkisestä ja fyysisestä terveydestämme.

Jokainen oppilas tietää, että aivomme ja hermostomme hallitsevat meitä. Näitä kahta kehomme lohkoa edustavat solut, joista kutakin kutsutaan hermoseuroniksi. Nämä solut ovat vastuussa impulssien vastaanottamisesta ja välittämisestä hermosoluista hermosoluihin ja muihin ihmiselinten soluihin.

Jotta ymmärtäisimme paremmin, mitä hermosolut ovat, ne voidaan esittää hermoston tärkeimpänä elementtinä, joka ei ole vain johtava, vaan myös toiminnallinen. Yllättäen tähän asti neurofysiologit ovat jatkaneet neuronien ja niiden työn tiedon välittämistä tutkimista. Tietenkin he ovat saavuttaneet suurta menestystä tieteellisessä tutkimuksessaan ja onnistuneet paljastamaan monia kehomme salaisuuksia, mutta he eivät silti voi vastata lopullisesti kysymykseen siitä, mitä neuronit ovat.

Hermosolut: ominaisuuksia

Neuronit ovat soluja ja ovat monin tavoin samanlaisia ​​kuin muut "veljensä", jotka muodostavat kehomme. Mutta heillä on useita ominaisuuksia. Rakenteensa vuoksi tällaiset ihmiskehon solut muodostavat yhdistettyinä hermokeskuksen.

Neuronissa on ydin ja sitä ympäröi suojavaippa. Tämä tekee siitä sukua kaikkiin muihin soluihin, mutta samankaltaisuus päättyy siihen. Muut hermosolun ominaisuudet tekevät siitä todella ainutlaatuisen:

• Neuronit eivät jakautu

Aivojen neuronit (aivot ja selkäydin) eivät jakautu. Tämä on yllättävää, mutta ne lopettavat kehittymisen melkein heti ilmestymisensä jälkeen. Tiedemiehet uskovat, että tietty esiastesolu suorittaa jakautumisen loppuun jo ennen hermosolun täydellistä kehitystä. Jatkossa se lisää vain yhteyksiä, mutta ei määrää kehossa. Monet aivojen ja keskushermoston sairaudet liittyvät tähän tosiasiaan. Iän myötä osa hermosoluista kuolee, ja loput solut eivät voi rakentaa yhteyksiä ja korvata "veljiään" henkilön alhaisen aktiivisuuden vuoksi. Kaikki tämä johtaa kehon epätasapainoon ja joissakin tapauksissa kuolemaan.

• Hermosolut välittävät tietoa

Neuronit voivat lähettää ja vastaanottaa tietoa prosessien - dendriittien ja aksonien - avulla. He pystyvät havaitsemaan tiettyjä tietoja avulla kemialliset reaktiot ja muuntaa sen sähköimpulssiksi, joka vuorostaan ​​kulkee synapsien (yhteyksien) kautta oikeat solut organismi.

Ainutlaatuisuus hermosolut tiedemiehet ovat todistaneet, mutta itse asiassa he tietävät nyt hermosoluista vain 20% siitä, mitä ne todellisuudessa piilottavat. Hermosolujen potentiaalia ei ole vielä paljastettu, tieteellisessä maailmassa on mielipide, että hermosolujen toiminnan yhden salaisuuden paljastamisesta tulee toisen salaisuuden alku. Ja tämä prosessi näyttää olevan loputon.

Kuinka monta neuronia kehossa on?

Tätä tietoa ei tiedetä varmasti, mutta neurofysiologit ehdottavat, että ihmiskehossa on yli sata miljardia hermosolua. Samaan aikaan yhdellä solulla on kyky muodostaa jopa kymmenentuhatta synapsia, jolloin voit nopeasti ja tehokkaasti kommunikoida muiden solujen ja hermosolujen kanssa.

Neuronien rakenne

Jokaisessa hermosolussa on kolme osaa:

• neuronirunko (soma);
• dendriitit;
• aksonit.

Vielä ei tiedetä, mikä prosesseista kehittyy ensin solurungossa, mutta vastuunjako niiden välillä on varsin ilmeinen. Aksoneuroniprosessi muodostuu yleensä yhtenä kopiona, mutta dendriittejä voi olla paljon. Niiden lukumäärä on joskus useita satoja, mitä enemmän dendriittejä hermosolussa on, sitä useampaan soluun se voidaan yhdistää. Lisäksi laajan konttoriverkoston ansiosta voit siirtää paljon tietoa mahdollisimman lyhyessä ajassa.

Tutkijat uskovat, että ennen prosessien muodostumista neuroni asettuu koko kehoon, ja siitä hetkestä lähtien, kun ne ilmestyvät, se on jo yhdessä paikassa ilman muutoksia.

Tietojen välittäminen hermosolujen kautta

Jotta ymmärtäisimme, kuinka tärkeitä neuronit ovat, on välttämätöntä ymmärtää, kuinka ne suorittavat tehtävänsä välittää tietoa. Neuronaaliset impulssit pystyvät liikkumaan kemiallisessa ja sähköisessä muodossa. Hermosoludendriitin prosessi vastaanottaa informaatiota ärsykkeenä ja välittää sen neuronin kehoon, aksoni välittää sen elektronisena impulssina muille soluille. Toisen neuronin dendriitit havaitsevat elektronisen impulssin välittömästi tai välittäjäaineiden (kemiallisten lähettimien) avulla. Hermosolut sieppaavat välittäjäaineet ja käyttävät sitten niitä ominaan.

Neuronityypit prosessien lukumäärän mukaan

Tutkijat, jotka tarkkailevat hermosolujen työtä, ovat kehittäneet useita niiden luokittelutyyppejä. Yksi niistä jakaa neuronit prosessien lukumäärän mukaan:

• yksinapainen;
• pseudo-unipolaarinen;
• kaksisuuntainen mieliala;
• moninapainen;
• aksonitonta.

Klassista neuronia pidetään moninapaisena, sillä on yksi lyhyt aksoni ja dendriittiverkosto. Huonoimmin tutkitut ovat ei-aksonihermosolut, tutkijat tietävät vain niiden sijainnin - selkäytimen.

Refleksikaari: määritelmä ja lyhyt kuvaus

Neurofysiikassa on sellainen termi kuin "refleksikaarihermosolut". Ilman sitä on melko vaikea saada kokonaiskuvaa hermosolujen toiminnasta ja merkityksestä. Hermostoon vaikuttavia ärsykkeitä kutsutaan reflekseiksi. Tämä on keskushermostomme päätoiminto, se suoritetaan refleksikaaren avulla. Se voidaan esittää eräänlaisena tienä, jota pitkin impulssi siirtyy hermosolulta toiminnan toteuttamiseen (refleksi).

Tämä polku voidaan jakaa useisiin vaiheisiin:

• dendriitin aiheuttaman ärsytyksen havaitseminen;
• impulssin siirto solurunkoon;
• tiedon muuntaminen sähköimpulssiksi;
• impulssin siirto kehoon;
• elimen toiminnan muutos (fyysinen reaktio ärsykkeeseen).

Refleksikaaret voivat olla erilaisia ​​ja koostuvat useista hermosoluista. Esimerkiksi yksinkertainen refleksikaari muodostuu kahdesta hermosolusta. Toinen heistä vastaanottaa tietoa, ja toinen saa ihmisen elimet suorittamaan tiettyjä toimia. Yleensä tällaisia ​​​​toimia kutsutaan ehdottomaksi refleksiksi. Se tapahtuu, kun henkilöä osuu esimerkiksi polvilumpioon ja koskettaessa kuumaa pintaa.

Periaatteessa yksinkertainen refleksikaari johtaa impulsseja selkäytimen prosessien läpi, monimutkainen refleksikaari johtaa impulssin suoraan aivoihin, jotka puolestaan ​​​​prosessoivat sen ja voivat tallentaa sen. Myöhemmin, saatuaan samanlaisen impulssin, aivot lähettävät tarvittavan komennon elimille tietyn toimintosarjan suorittamiseksi.

Hermosolujen luokittelu toiminnallisuuden mukaan

Neuronit voidaan luokitella niiden käyttötarkoituksen mukaan, koska jokainen hermosoluryhmä on suunniteltu tiettyjä toimia varten. Neuronityypit esitetään seuraavasti:

1. herkkä

Nämä hermosolut on suunniteltu havaitsemaan ärsytys ja muuttamaan se impulssiksi, joka ohjataan uudelleen aivoihin.

He havaitsevat tietoa ja välittävät impulssin lihaksiin, jotka panevat liikkeelle kehon osia ja ihmisen elimiä.

3. Lisäys

Nämä neuronit tekevät monimutkaista työtä, ne ovat sensoristen ja motoristen hermosolujen välisen ketjun keskellä. Tällaiset neuronit vastaanottavat tietoa, suorittavat esikäsittelyn ja lähettävät impulssikomennon.

4. Sihteeri

Erityshermosolut syntetisoivat neurohormoneja ja niillä on erityinen rakenne, jossa on suuri määrä kalvopusseja.

Motoriset neuronit: ominaista

Efferenteillä neuroneilla (motorisilla) on identtinen rakenne muiden hermosolujen kanssa. Niiden dendriittiverkosto on haaroittunein, ja aksonit ulottuvat lihaskuituihin. Ne saavat lihaksen supistumaan ja suoristumaan. Pisin ihmiskehossa on vain motorisen neuronin aksoni, joka menee peukalo jalat pois lanne-. Sen pituus on keskimäärin noin yksi metri.

Melkein kaikki efferentit neuronit sijaitsevat selkäytimessä, koska se on vastuussa suurimmasta osasta tiedostamattomista liikkeistämme. Tämä ei koske vain ehdottomia refleksejä (esimerkiksi räpäystä), vaan myös kaikkia toimia, joita emme ajattele. Kun katsomme esinettä, se lähettää impulsseja oftalminen hermo aivot. Ja tässä on liike silmämuna vasen ja oikea suoritetaan selkäytimen käskyillä, nämä ovat tiedostamattomia liikkeitä. Joten ikääntyessämme, kun tiedostamattomien tottumusten määrä kasvaa, motoristen neuronien merkitys nähdään uudessa valossa.

Motoristen neuronien tyypit

Efferenteillä soluilla on puolestaan ​​tietty luokitus. Ne on jaettu kahteen seuraavaan tyyppiin:

• a-motoneuronit;
• y-motoriset neuronit.

Ensimmäisellä neuronilla on tiheämpi kuiturakenne ja se kiinnittyy erilaisiin lihaskuituihin. Yksi tällainen neuroni voi käyttää erilaista määrää lihaksia.

Y-motoneuronit ovat hieman heikompia kuin "veljensä", ne eivät voi käyttää useita lihaskuituja samanaikaisesti ja ovat vastuussa lihasjännityksestä. Voimme sanoa, että molemmat neuronityypit ovat motorisen toiminnan säätelyelin.

Mitkä lihakset ovat kiinnittyneet motorisiin hermosoluihin?

Hermosolujen aksonit liittyvät useisiin lihaksiin (ne ovat työntekijöitä), jotka luokitellaan seuraavasti:

• eläin;
• kasvullinen.

Ensimmäistä lihasryhmää edustavat luurankolihakset, ja toinen kuuluu sileiden lihasten luokkaan. Lihaskuituun kiinnitysmenetelmät ovat myös erilaisia. Luustolihakset neuronien kanssa kosketuksen paikkaan muodostavat eräänlaisia ​​plakkeja. Autonomiset neuronit kommunikoivat sileän lihaksen kanssa pienten turvotusten tai rakkuloiden kautta.

Johtopäätös

On mahdotonta kuvitella, kuinka kehomme toimisi ilman hermosoluja. He tekevät uskomattoman monimutkaista työtä joka sekunti ja ovat vastuussa meistä tunnetila, makumieltymykset ja liikunta. Neuronit eivät ole vielä paljastaneet monia salaisuuksistaan. Loppujen lopuksi jopa yksinkertaisin teoria hermosolujen palautumattomuudesta aiheuttaa paljon kiistaa ja kysymyksiä joidenkin tutkijoiden keskuudessa. He ovat valmiita todistamaan, että joissakin tapauksissa hermosolut eivät pysty ainoastaan ​​muodostamaan uusia yhteyksiä, vaan myös lisääntymään. Tietenkin tämä on toistaiseksi vain teoria, mutta se voi hyvinkin osoittautua toteuttamiskelpoiseksi.

Keskushermoston toiminnan tutkiminen on erittäin tärkeää. Tämän alueen löytöjen ansiosta farmaseutit pystyvät kehittämään uusia lääkkeitä aivotoiminnan aktivoimiseksi, ja psykiatrit ymmärtävät paremmin monien nyt parantumattomilta vaikuttavien sairauksien luonteen.

Jokainen ihmiskehon rakenne koostuu tietyistä kudoksista, jotka ovat luontaisia ​​elimelle tai järjestelmälle. Hermokudoksessa - neuroni (neurosyytti, hermo, hermosolu, hermosäitu). Mitä aivojen neuronit ovat? Tämä on hermokudoksen rakenteellinen ja toiminnallinen yksikkö, joka on osa aivoja. Hermosolun anatomisen määritelmän lisäksi on olemassa myös toiminnallinen - se on sähköimpulsseilla virittynyt solu, joka pystyy käsittelemään, tallentamaan ja välittämään tietoa muille neuroneille kemiallisten ja sähköisten signaalien avulla.

Hermosolun rakenne ei ole niin monimutkainen, verrattuna muiden kudosten tiettyihin soluihin, se määrittää myös sen toiminnan. neurosyytti koostuu kehosta (toinen nimi on soma) ja prosesseista - aksonista ja dendriitistä. Jokainen neuronin elementti suorittaa tehtävänsä. Somaa ympäröi rasvakudoskerros, jonka läpi pääsevät vain rasvaliukoiset aineet. Kehon sisällä on ydin ja muut organellit: ribosomit, endoplasminen retikulumi ja muut.

Itse neuronien lisäksi aivoissa vallitsevat seuraavat solut, nimittäin: glial soluja. Niitä kutsutaan usein aivoliimaksi niiden toiminnan vuoksi: glia toimii tukitoimintona hermosoluille ja tarjoaa niille ympäristön. Gliaalikudos mahdollistaa hermokudoksen uusiutumisen, ravitsemisen ja auttaa luomaan hermoimpulssin.

Aivojen neuronien määrä on aina kiinnostanut neurofysiologian tutkijoita. Näin ollen hermosolujen määrä vaihteli 14 miljardista 100:aan. Brasilialaisten asiantuntijoiden uusin tutkimus havaitsi, että hermosolujen lukumäärä on keskimäärin 86 miljardia solua.

jälkeläisiä

Neuronin käsissä olevat työkalut ovat prosessit, joiden ansiosta hermosolu pystyy hoitamaan tehtävänsä tiedon välittäjänä ja varastoijana. Juuri prosessit muodostavat laajan hermoverkoston, jonka ansiosta ihmisen psyyke voi avautua kaikessa loistossaan. On olemassa myytti, että ihmisen henkiset kyvyt riippuvat hermosolujen lukumäärästä tai aivojen painosta, mutta näin ei ole: ihmisistä, joiden aivokentät ja osakentät ovat erittäin kehittyneitä (useita kertoja enemmän), tulee neroja. Tämän ansiosta tietyistä toiminnoista vastaavat kentät pystyvät suorittamaan nämä toiminnot luovemmin ja nopeammin.

aksoni

Aksoni on neuronin pitkä haara, joka välittää hermoimpulssit hermosomasta muihin samankaltaisiin soluihin tai elimiin, joita hermopilven tietty osa hermottaa. Luonto on antanut selkärankaisille bonuksen - myeliinikuidun, jonka rakenteessa on Schwann-soluja, joiden välissä on pieniä tyhjiä alueita - Ranvierin sieppaukset. Niitä pitkin, kuten tikkaat, hermoimpulssit hyppäävät alueelta toiselle. Tämän rakenteen avulla voit nopeuttaa tiedonsiirtoa ajoittain (jopa noin 100 metriä sekunnissa). Sähköimpulssin nopeus myeliinittömässä kuidussa on keskimäärin 2-3 metriä sekunnissa.

Dendriitit

Toinen hermosolujen prosessityyppi - dendriitit. Toisin kuin pitkä ja katkeamaton aksoni, dendriitti on lyhyt ja haarautunut rakenne. Tämä prosessi ei liity tiedon välittämiseen, vaan ainoastaan ​​sen vastaanottamiseen. Joten heräte tulee neuronin kehoon lyhyiden dendriittihaarojen avulla. Sen tiedon monimutkaisuus, jonka dendriitti pystyy vastaanottamaan, määräytyy sen synapsien (spesifisten hermoreseptorien) perusteella, nimittäin sen pinnan halkaisijan perusteella. Dendriitit pystyvät muodostamaan satoja tuhansia yhteyksiä muiden solujen kanssa niiden selkärangan suuren määrän vuoksi.

Aineenvaihdunta neuronissa

Hermosolujen erottuva piirre on niiden aineenvaihdunta. Aineenvaihdunta neurosyytissä erottuu sen suuresta nopeudesta ja aerobisten (happipohjaisten) prosessien hallitsemisesta. Tämä solun ominaisuus selittyy sillä, että aivojen työ on erittäin energiaintensiivistä ja sen hapentarve on suuri. Huolimatta siitä, että aivojen paino on vain 2% koko kehon painosta, sen hapenkulutus on noin 46 ml / min, mikä on 25% kehon kokonaiskulutuksesta.

Aivokudoksen pääasiallinen energianlähde hapen lisäksi on glukoosi jossa se käy läpi monimutkaisia ​​biokemiallisia muutoksia. Lopulta vapautuu sokeriyhdisteitä suuri määrä energiaa. Siten kysymykseen, kuinka parantaa aivojen hermoyhteyksiä, voidaan vastata: syö glukoosiyhdisteitä sisältäviä ruokia.

Neuronin toiminnot

Suhteellisista huolimatta monimutkainen rakenne, neuronilla on monia toimintoja, joista tärkeimmät ovat seuraavat:

• ärsytyksen havaitseminen;
• ärsykkeen käsittely;
• impulssin siirto;
• vastauksen muodostuminen.

Toiminnallisesti neuronit jaetaan kolmeen ryhmään:

Afferentti(herkkä tai sensorinen). Tämän ryhmän neuronit havaitsevat, käsittelevät ja lähettävät sähköimpulsseja keskushermostoon. Tällaiset solut sijaitsevat anatomisesti keskushermoston ulkopuolella, mutta selkärangan hermosoluryhmissä (ganglioissa) tai samoissa aivohermoryhmissä.

Välittäjät(Myös näitä hermosoluja, jotka eivät ulotu selkäytimen ja aivojen ulkopuolelle, kutsutaan interkalaarisiksi). Näiden solujen tarkoituksena on tarjota yhteys neurosyyttien välille. Ne sijaitsevat hermoston kaikissa kerroksissa.

Efferent(moottori, moottori). Tämä kategoria hermosolut vastaavat kemiallisten impulssien välittämisestä hermottuneisiin toimeenpanoelimiin, varmistaen niiden suorituskyvyn ja asettaen ne toimiva tila.

Lisäksi hermostossa erotetaan toiminnallisesti toinen ryhmä - inhiboivat (vastuussa solujen virittymisen estämisestä) hermot. Tällaiset solut estävät sähköpotentiaalin etenemisen.

Neuronien luokitus

Hermosolut ovat sinänsä erilaisia, joten neuronit voidaan luokitella niiden eri parametrien ja ominaisuuksien perusteella, nimittäin:

• Kehonmuoto. Aivojen eri osissa on eri muotoisia neurosyyttejä:
  • tähti;
  • karan muotoinen;
  • pyramidimainen (Betz-solut).
• Ampujen lukumäärän mukaan:
  • unipolaarinen: on yksi prosessi;
  • bipolaarinen: kaksi prosessia sijaitsee kehossa;
  • moninapainen: tällaisten solujen somassa sijaitsee vähintään kolme prosessia.
• Hermosolujen pinnan kosketusominaisuudet:
  • aksosomaattinen. Tässä tapauksessa aksoni koskettaa hermokudoksen naapurisolun somaa;
  • aksodendriitti. Tämä tyyppi kosketukseen liittyy aksonin ja dendriitin yhdistäminen;
  • akso-aksonaalinen. Yhden hermosolun aksonilla on yhteyksiä toisen hermosolun aksoniin.

Neuronien tyypit

Tietoisten liikkeiden suorittamiseksi on välttämätöntä, että aivojen motorisissa kierteissä muodostuva impulssi voi saavuttaa tarvittavat lihakset. Siten erotetaan seuraavat neuronityypit: keskusmotorinen neuroni ja perifeerinen neuroni.

Ensimmäinen hermosolujen tyyppi on peräisin anteriorisesta keskuskivusta, joka sijaitsee aivojen suurimman uurteen edessä - nimittäin Betzin pyramidisoluista. Lisäksi keskushermoston aksonit syvenevät aivopuoliskoihin ja kulkevat aivojen sisäisen kapselin läpi.

Perifeeriset motoriset neurosyytit muodostuvat selkäytimen etusarvien motorisista neuroneista. Niiden aksonit saavuttavat erilaisia ​​muodostelmia, kuten plexuksia, selkäydinhermoklustereita ja mikä tärkeintä, esiintyviä lihaksia.

Hermosolujen kehitys ja kasvu

Hermosolu on peräisin esiastesolusta. Kehittyvät, ensimmäiset alkavat kasvaa aksoneja, dendriitit kypsyvät jonkin verran myöhemmin. Neurosyyttiprosessin evoluution lopussa solun soman lähelle muodostuu pieni, epäsäännöllisen muotoinen tiivistymä. Tätä muodostumista kutsutaan kasvukartioksi. Se sisältää mitokondrioita, neurofilamentteja ja tubuluksia. Solun reseptorijärjestelmät kypsyvät vähitellen ja hermosyyttien synaptiset alueet laajenevat.

Johtavat polut

Hermostolla on vaikutusalueitaan koko kehossa. Johtavien kuitujen avulla suoritetaan järjestelmien, elinten ja kudosten hermosäätely. Aivot hallitsevat laajan polkujärjestelmän ansiosta täysin minkä tahansa kehon rakenteen anatomista ja toiminnallista tilaa. Munuaiset, maksa, vatsa, lihakset ja muut - kaiken tämän aivot tarkastelevat, koordinoimalla ja sääteleen huolellisesti ja huolella jokaista kudosmillimetriä. Vian sattuessa se korjaa ja valitsee sopivan käyttäytymismallin. Näin ollen polkujen ansiosta ihmiskeho erottuu itsenäisyydestä, itsesääntelystä ja sopeutumiskyvystä ulkoiseen ympäristöön.

Aivojen reitit

Reitti on kokoelma hermosoluja, joiden tehtävänä on vaihtaa tietoa kehon eri osien välillä.

• Assosiatiiviset hermosäikeet. Nämä solut yhdistävät erilaisia ​​hermokeskuksia, jotka sijaitsevat samalla pallonpuoliskolla.
• commissuraaliset kuidut. Tämä ryhmä on vastuussa tiedonvaihdosta samanlaisten aivojen keskusten välillä.
• Projektiiviset hermosäikeet. Tämä kuituluokka niveltää aivot selkäytimen kanssa.
• eksteroseptiiviset reitit. Ne kuljettavat sähköimpulsseja iholta ja muista aistielimistä selkäytimeen.
• Proprioseptiivinen. Tämä reittiryhmä kuljettaa signaaleja jänteistä, lihaksista, nivelsiteistä ja nivelistä.
• Interoseptiiviset reitit. Tämän kanavan kuidut ovat peräisin sisäelimet, verisuonet ja suoliliepeen.

Vuorovaikutus välittäjäaineiden kanssa

Eri paikoissa olevat neuronit kommunikoivat keskenään käyttämällä kemiallisia sähköimpulsseja. Joten mikä on heidän koulutuksensa perusta? On olemassa niin sanottuja välittäjäaineita (välittäjäaineita) - monimutkaisia ​​kemiallisia yhdisteitä. Aksonin pinnalla on hermosynapsi - kosketuspinta. Toisella puolella on presynaptinen rako ja toisella postsynaptinen rako. Niiden välillä on kuilu - tämä on synapsi. Reseptorin presynaptisessa osassa on pusseja (rakkuloita), jotka sisältävät tietyn määrän välittäjäaineita (kvantti).

Kun impulssi lähestyy synapsin ensimmäistä osaa, käynnistyy monimutkainen biokemiallinen kaskadimekanismi, jonka seurauksena välittäjäpussit avautuvat ja välittäjäaineiden kvantit virtaavat tasaisesti rakoon. Tässä vaiheessa impulssi katoaa ja ilmestyy uudelleen vasta, kun välittäjäaineet saavuttavat postsynaptisen raon. Sitten biokemialliset prosessit aktivoituvat jälleen välittäjien portin avautuessa, ja pienimpiin reseptoreihin vaikuttavat muunnetaan sähköimpulssiksi, joka menee syvemmälle hermosäikeiden syvyyksiin.

Sillä välin jakaa eri ryhmiä nämä samat välittäjäaineet, nimittäin:

• Inhiboivat välittäjäaineet ovat ryhmä aineita, joilla on kiihtymistä estävä vaikutus. Nämä sisältävät:
  • gamma-aminovoihappo (GABA);
  • glysiini.
• Kiihottavat välittäjät:
  • asetyylikoliini;
  • dopamiini;
  • serotoniini;
  • norepinefriini;
  • adrenaliini.

Toipuvatko hermosolut

Pitkään ajateltiin, että neuronit eivät pysty jakautumaan. Kuitenkin tällainen lausunto mukaan moderni tutkimus, osoittautui vääräksi: joissakin aivojen osissa tapahtuu neurosyyttien esiasteiden neurogeneesiprosessi. Lisäksi aivokudoksella on erinomainen neuroplastisuuskyky. On monia tapauksia, joissa terve aivojen osa ottaa vaurioituneen toiminnan hoitaakseen.

Monet neurofysiologian asiantuntijat ihmettelivät aivojen hermosolujen palauttamista. Amerikkalaisten tutkijoiden tuore tutkimus paljasti, että neurosyyttien oikea-aikaista ja asianmukaista regenerointia varten sinun ei tarvitse käyttää kalliita lääkkeitä. Tätä varten sinun tarvitsee vain tehdä oikea uniaikataulu ja syödä oikein sisällyttämällä ruokavalioon B-vitamiineja ja vähäkalorisia ruokia.

Jos aivojen hermoyhteyksissä on häiriö, ne pystyvät toipumaan. Niitä kuitenkin on vakavia patologioita hermoyhteydet ja -reitit, kuten motoristen hermosolujen sairaus. Sitten sinun on otettava yhteyttä asiantuntijaan kliinistä hoitoa jossa neurologit voivat selvittää patologian syyn ja tehdä oikean hoidon.

Ihmiset, jotka ovat aiemmin käyttäneet tai käyttäneet alkoholia, kysyvät usein kuinka palauttaa aivohermosolut alkoholin jälkeen. Asiantuntija vastaisi, että tätä varten on välttämätöntä työstää järjestelmällisesti terveyttäsi. Toimintakokonaisuus sisältää tasapainoisen ruokavalion, säännöllisen liikunnan, henkisen toiminnan, kävelyt ja matkustamisen. On todistettu, että aivojen hermoyhteydet kehittyvät tutkimalla ja pohtimalla ihmiselle kategorisesti uutta tietoa.

Ylikyllästyksen olosuhteissa Lisätieto, pikaruokamarkkinoiden olemassaolo ja istuva elämäntapa, aivot ovat laadullisesti alttiita erilaisille vaurioille. Ateroskleroosi, verisuonten tromboottinen muodostuminen, krooninen stressi, infektiot - kaikki tämä on suora tie aivojen tukkeutumiseen. Tästä huolimatta on olemassa lääkkeitä, jotka palauttavat aivosoluja. Tärkein ja suosittu ryhmä on nootropics. Tämän luokan valmisteet stimuloivat neurosyyttien aineenvaihduntaa, lisäävät vastustuskykyä hapenpuutteelle ja vaikuttavat positiivisesti erilaisiin henkisiin prosesseihin (muisti, huomio, ajattelu). Nootrooppisten lisäksi lääkemarkkinoilla on tarjolla lääkkeitä, jotka sisältävät nikotiinihappo, vahvistaa verisuonten seinämiä ja muita. On muistettava, että aivojen hermoyhteyksien palauttaminen otettaessa erilaisia ​​lääkkeitä on pitkä prosessi.

Alkoholin vaikutus aivoihin

Alkoholilla on negatiivinen vaikutus kaikkiin elimiin ja järjestelmiin ja erityisesti aivoihin. Etyylialkoholi tunkeutuu helposti aivojen suojaavien esteiden läpi. Alkoholin metaboliitti - asetaldehydi - vakava uhka hermosoluille: alkoholidehydrogenaasi (entsyymi, joka prosessoi alkoholia maksassa) kehon prosessointiprosessissa vetää enemmän nestettä, mukaan lukien vettä, aivoista. Siten alkoholiyhdisteet yksinkertaisesti kuivattavat aivot vetämällä niistä vettä, minkä seurauksena aivorakenteet surkastuvat ja solukuolema tapahtuu. Alkoholin kertakäytön tapauksessa sellaiset prosessit ovat palautuvia, mitä ei voida sanoa kroonisesta alkoholin nauttimisesta, kun orgaanisten muutosten lisäksi muodostuu alkoholistin pysyviä patokarakterologisia piirteitä. Lisää yksityiskohtainen tieto siitä, kuinka "Alkoholin vaikutus aivoihin" tapahtuu.