Нейронные связи головного мозга

Нейронные связи головного мозга

Нейронные связи головного мозга
СОДЕРЖАНИЕ

Нейроны – что это. Виды и функции нейронов головного мозга

Количество нейронных связей отражает степень функциональности головного мозга. Нейроны и образованные ими связи отвечают за все физиологические процессы, протекающие в организме. Они управляют деятельностью внутренних органов, приводят в движение, заставляют работать все части тела, координируют мыслительные процессы и функцию запоминания.

Нейронная теория предполагает, что у ЦНС клеточное строение. Клетки нервной ткани – нейроны, являются структурно-функциональными элементами центральной системы. В зависимости от того, где именно в нервной системе находятся нейроны, они выполняют разные функции. Мозг – высокоорганизованный орган.

Командные клетки управляют исполнительными клетками. Нервная деятельность представляет собой результат взаимодействия между элементами системы. Нейроны, образующие головной мозг – это такие элементы системы, которые организуют реакции в ответ на раздражения, что обуславливает появление стандартных рефлексов.

Структурно-функциональные элементы центральной системы – глиальные клетки и нейроны. Первые количественно преобладают, хотя на них возлагается решение вспомогательных, второстепенных задач. Нейроны способны выполнять много операций. Они вступают во взаимодействие друг с другом, формируют связи, принимают, обрабатывают, кодируют и передают нервные импульсы, хранят информацию.

Нейроглия выполняет опорную, разграничительную и защитную (иммунологическую) функцию в отношении нейронов, отвечает за их питание.

В случае повреждения участка нервной ткани, глиальные клетки восполняют утраченные элементы для воссоздания целостности мозговой структуры. Количество нейронов в составе ЦНС равняется около 65-100 млрд.

Клетки головного мозга образуют нейронные сети, охватывающие все отделы тела человека.

Передача данных в рамках сети осуществляется при помощи импульсов – электрических разрядов, которые генерируются клетками нервной ткани.

Считается, что число нейронов, которые находятся в мозге человека, не изменяется в течение жизни, если не брать в расчет ситуации, когда в силу определенных причин (нейродегенеративные процессы, механические повреждения мозговых структур) происходит их гибель и уменьшение количества.

Необратимое повреждение участка нервной ткани сопровождается неврологическими нарушениями – судорогами, эпилептическими приступами, расстройством тактильного восприятия, слуха и зрения.

Человек утрачивает способность чувствовать, разговаривать, мыслить, двигаться.

Нейрон выглядит, как обычная клетка, состоящая из ядра и цитоплазмы. Он оснащен отростками – аксоном и дендритами. При помощи единственного аксона осуществляется передача информации другим клеткам.

Дендриты служат для приема информации от других клеток.

В аксоплазме (часть цитоплазмы нервной клетки, которая находится в аксоне) синтезируются вещества, передающие информацию – нейромедиаторы (ацетилхолин, катехоламин и другие).

Нейромедиаторы вступают во взаимодействие с рецепторами, провоцируя процессы возбуждения или торможения.

Нейроны образуют группы, ансамбли, колонки с учетом расположения в определенном отделе головного мозга, в зависимости от того, сколько и какие функции выполняют в процессе жизнедеятельности человека.

К примеру, ансамбль корковых структур может состоять из сотни нервных клеток, которые включают:

  1. Клетки, получающие сигналы из подкорковых отделов (к примеру, от ядер таламуса – сенсорных или двигательных).
  2. Клетки, принимающие сигналы из других отделов коры.
  3. Клетки локальных сетей, формирующие вертикальные колонки.
  4. Клетки, отправляющие сигналы обратно к таламусу, другим участкам коры, элементам лимбической системы.

Синапс – место, где происходит биоэлектрический контакт между двумя клетками и передача информации благодаря преобразованию электрического импульса в химический сигнал и затем снова в электрический. Подобные трансформации протекают в синапсе при переходе нервного импульса через пресинаптическую мембрану, синаптическую щель и постсинаптическую мембрану.

Передача импульса возможна между отдельными нейронами или нейроном и эффекторной клеткой (клеткой органа, который исполняет задачу, закодированную в сигнале). Классификация синапсов предполагает разделение по критериям:

  • Месторасположение (центральная, периферическая системы).
  • Тип действия (возбуждение, торможение).
  • Вид нейромедиатора, участвующего в процессе передачи сигнала (холинергический, адренергический, серотонинергический).

Количество синапсов у одного нейрона, расположенного в головном мозге, может достигать 10 тысяч. Скорость передачи биоэлектрического сигнала составляет около 3-120 м/с.

Кроме синаптической передачи существует другой способ проведения сигнала – через кровь.

Передвижение закодированных данных происходит за счет того, что нервные отростки связываются с кровеносным сосудом и выделяют в кровь нейрогормон.

Нервные клетки, отвечающие за моторную активность, могут создавать тысячи синаптических контактов. Синапсы, формирующиеся на дендритах, количественно преобладают. Меньше синаптических связей образуется на аксонах. В процессе активации одних клеток, происходит торможение других. В результате человек может сосредоточиться на конкретной мысли или выполнить произвольное движение.

Виды нейроцитов

Нейроциты – это второе название нейронов.

Вне мозговых структур ЦНС они находятся в ганглиях, которые представляют собой нервные узлы (спинномозговые, черепных нервов, относящиеся к вегетативной системе).

Нейронные связи головного мозга

В зависимости от выполняемых функций клетки нервной ткани бывают чувствительными, ассоциативными, эффекторными, секреторными. Первые получают сигналы, поступающие от периферических зон нервной системы.

Чаще сигналы направлены к головному мозгу, реже к клеткам вегетативного ганглия. Чувствительные клетки отличаются малыми размерами и большим количеством дендритов.

Во всех случаях являются элементами, замыкающими рефлекторные дуги (группы нейронов, связанные синапсами).

Эффекторные – это двигательные нейроны, которые приводят в движение части тела человека. Эффекторные нейроны проводят сигналы к исполнительным органам, в том числе к скелетным мышцам, что обуславливает моторную активность человека. Эффекторные – крупные клетки, оснащенные грубыми, менее разветвленными отростками. Секреторные клетки продуцируют нейрогормоны.

Нейроны, которые расположены в головном мозге – это своеобразная база знаний, теоретически способная вместить и хранить весь объем информации, накопленной человечеством в течение тысячелетий.

Мозг запоминает абсолютно все полученные в ходе жизни сведения относительно взаимодействия с внешней средой и процессов, происходящих в человеческом организме.

При этом человек не может произвольно извлекать из недр памяти все данные, которые хранятся в мозговом веществе. Функции нейронов:

  1. Рецепция (прием) импульсов. Клетки нервной ткани принимают определенные сигналы, поступающие, к примеру, от органов чувств (световые, температурные, обонятельные, тактильные воздействия) или других клеток.
  2. Управление физиологическими процессами посредством возбуждения или торможения. Получая сигнал, участок клетки нервной ткани реагирует переходом в возбужденное или заторможенное состояние.
  3. Передача возбуждения. Сигналы в состоянии возбуждения передаются от одного участка нервной клетки к другому участку ее отростка. Таким способом передаваемый сигнал может преодолевать расстояние, равное 1,5 м (к примеру, от продолговатого мозга к дистальным отделам ног).
  4. Проведение импульса. Сигналы передаются от одной нервной клетке к другой или к эффекторным (исполнительным) органам, деятельность которых регулируется рефлексами – ответными реакциями организма на раздражители. К эффекторам относят скелетные и гладкие мышцы, эндокринные, экзокринные железы.

Повреждение нервных клеток приводит к тому, что они теряют способность проводить электрические импульсы и взаимодействовать между собой. Нарушение процессов обмена информацией в нейрональных структурах провоцирует сбои в работе всего организма. Человек теряет способность выполнять движения, разговаривать и воспринимать речь, чувствовать, запоминать, мыслить.

В книге «От нейрона к мозгу», написанной учеными-нейробиологами Дж. Николлсом, А. Мартином, Б. Валласом, П. Фуксом, научно обосновано значение межнейронного взаимодействия, как ведущего фактора формирования высших психических функций и саморазвития личности.

Нейронные связи играют решающую роль в формировании и развитии интеллекта, появлении устойчивых привычек. Человек рождается с огромным запасом нейронов и малым числом связей между ними.

В ходе взросления, жизнедеятельности, взаимодействия с окружающей действительностью, накопления опыта количество связей увеличивается, что обуславливает интеллектуальные и физические свойства личности, ее поведение и уровень здоровья.

Вокруг нейронов, которые постоянно работают, образуется слой – миелиновая оболочка, улучшающая способность нервных волокон проводить электрические сигналы.

Клетки, покрытые миелиновым слоем – белые, не покрытые – серые, поэтому мозговое вещество бывает серым и белым.

Основные реакции, возникающие на внешние раздражители, формируются к 7 годам. В этом возрасте выработка миелина сокращается. Семилетний ребенок уже знает, что огонь вызывает ожог, а неосторожные движения приводят к падению.

Основной ресурс знаний сформирован, что ассоциируется с замедлением образования новых нейронных связей. Выработка миелина вновь увеличивается в период полового созревания, когда меняются ментальные представления человека.

Гениальность часто проявляется в детском и подростковом возрасте, что коррелирует с повышенной выработкой миелина и созданием мощных, разветвленных нейронных сетей.

Нейрон и его строение

Нейрон (отгреч. neuron — нерв) — это структурно-функциональнаяединица нервной системы. Эта клеткаимеет сложное строение, высокоспециализирована и по структуре содержитядро, тело клетки и отростки. В организмечеловека насчитывается более 100 миллиардовнейронов.

Функциинейронов Каки другие клетки, нейроны должныобеспечивать поддержание собственнойструктуры и функций, приспосабливатьсяк изменяющимся условиям и оказыватьрегулирующее влияние на соседние клетки.

Однако основная функция нейронов — этопереработка информации: получение,проведение и передача другим клеткам.Получение информации происходит черезсинапсы с рецепторами сенсорных органовили другими нейронами, или непосредственноиз внешней среды с помощью специализированныхдендритов.

Проведение информациипроисходит по аксонам, передача — черезсинапсы.

Строениенейрона

Телоклетки Телонервной клетки состоит из протоплазмы(цитоплазмы и ядра), снаружи ограниченамембраной из двойного слоя липидов(билипидный слой).

Липиды состоят изгидрофильных головок и гидрофобныххвостов, расположены гидрофобнымихвостами друг к другу, образуя гидрофобныйслой, который пропускает толькожирорастворимые вещества (напр. кислороди углекислый газ).

На мембране находятсябелки: на поверхности (в форме глобул),на которых можно наблюдать наростыполисахаридов (гликокаликс), благодарякоторым клетка воспринимает внешнеераздражение, и интегральные белки,пронизывающие мембрану насквозь, в нихнаходятся ионные каналы.

Нейронсостоит из тела диаметром от 3 до 100 мкм,содержащего ядро (с большим количествомядерных пор) и органеллы (в том числесильно развитый шероховатый ЭПР сактивными рибосомами, аппарат Гольджи),а также из отростков. Выделяют два видаотростков: дендриты и аксон.

Нейронимеет развитый цитоскелет, проникающийв его отростки. Цитоскелет поддерживаетформу клетки, его нити служат «рельсами»для транспорта органелл и упакованныхв мембранные пузырьки веществ (например,нейромедиаторов).

В теле нейронавыявляется развитый синтетическийаппарат, гранулярная ЭПС нейронаокрашивается базофильно и известна подназванием «тигроид».

Тигроид проникаетв начальные отделы дендритов, норасполагается на заметном расстоянииот начала аксона, что служит гистологическимпризнаком аксона. Различается антероградный(от тела) и ретроградный (к телу) аксонныйтранспорт.

Дендритыи аксон

Аксон— обычно длинный отросток, приспособленныйдля проведения возбуждения от теланейрона.

Дендриты — как правило, короткиеи сильно разветвлённые отростки, служащиеглавным местом образования влияющихна нейрон возбуждающих и тормозныхсинапсов (разные нейроны имеют различноесоотношение длины аксона и дендритов).

Нейрон может иметь несколько дендритови обычно только один аксон. Один нейронможет иметь связи со многими (до 20-итысяч) другими нейронами. Дендритыделятся дихотомически, аксоны же даютколлатерали. В узлах ветвления обычнососредоточены митохондрии.

Синапс Синапс— место контакта между двумя нейронамиили между нейроном и получающей сигналэффекторной клеткой.

Служит для передачинервного импульса между двумя клетками,причём в ходе синаптической передачиамплитуда и частота сигнала могутрегулироваться.

Одни синапсы вызываютдеполяризацию нейрона, другие —гиперполяризацию; первые являютсявозбуждающими, вторые — тормозящими.Обычно для возбуждения нейрона необходимораздражение от нескольких возбуждающихсинапсов.

Нейронные связи головного мозга

Структурнаяклассификация нейронов

Наосновании числа и расположения дендритови аксона нейроны делятся на безаксонные,униполярные нейроны, псевдоуниполярныенейроны, биполярные нейроны и мультиполярные(много дендритных стволов, обычноэфферентные) нейроны.

Безаксонныенейроны —небольшие клетки, сгруппированы вблизиспинного мозга в межпозвоночных ганглиях,не имеющие анатомических признаковразделения отростков на дендриты иаксоны. Все отростки у клетки оченьпохожи. Функциональное назначениебезаксонных нейронов слабо изучено.

  • Униполярные
    нейроны
     —
    нейроны с одним отростком, присутствуют,
    например в сенсорном ядре тройничного
    нерва в среднем мозге.
  • Биполярные
    нейроны
     —
    нейроны, имеющие один аксон и один
    дендрит, расположенные в специализированных
    сенсорных органах — сетчатке глаза,
    обонятельном эпителии и луковице,
    слуховом и вестибулярном ганглиях;
  • Мультиполярные
    нейроны
     —
    Нейроны с одним аксоном и несколькими
    дендритами. Данный вид нервных клеток
    преобладает в центральной нервной
    системе

Псевдоуниполярныенейроны —являются уникальными в своём роде. Оттела отходит один отросток, которыйсразу же Т-образно делится.

Весь этотединый тракт покрыт миелиновой оболочкойи структурно представляет собой аксон,хотя по одной из ветвей возбуждениеидёт не от, а к телу нейрона. Структурнодендритами являются разветвления наконце этого (периферического) отростка.

Нейронные связи головного мозга

Триггерной зоной является начало этогоразветвления (т. е. находится вне телаклетки). Такие нейроны встречаются вспинальных ганглиях.

Функциональнаяклассификация нейронов Поположению в рефлекторной дуге различаютафферентные нейроны (чувствительныенейроны), эфферентные нейроны (часть изних называется двигательными нейронами,иногда это не очень точное названиераспространяется на всю группу эфферентов)и интернейроны (вставочные нейроны).

Афферентныенейроны (чувствительный,сенсорный или рецепторный). К нейронамданного типа относятся первичные клеткиорганов чувств и псевдоуниполярныеклетки, у которых дендриты имеют свободныеокончания.

Эфферентныенейроны (эффекторный,двигательный или моторный). К нейронамданного типа относятся конечные нейроны— ультиматные и предпоследние –неультиматные.

  1. Ассоциативные
    нейроны
     (вставочные
    или интернейроны) — эта группа нейронов
    осуществляет связь между эфферентными
    и афферентными, их делят на комиссуральные
    и проекционные (головной мозг).
  2. Морфологическая
    классификация нейронов
     Морфологическое
    строение нейронов многообразно. В связи
    с этим при классификации нейронов
    применяют несколько принципов:
  3. учитывают
    размеры и форму тела нейрона,
  4. количество
    и характер ветвления отростков,
  5. длину
    нейрона и наличие специализированные
    оболочки.

Поформе клетки, нейроны могут бытьсферическими, зернистыми, звездчатыми,пирамидными, грушевидными, веретеновидными,неправильными и т. д. Размер тела нейронаварьирует от 5 мкм у малых зернистыхклеток до 120-150 мкм у гигантских пирамидныхнейронов.

Длина нейрона у человекасоставляет от 150 мкм до 120 см.

По количествуотростков выделяют следующиеморфологические типы нейронов: —униполярные (с одним отростком) нейроциты,присутствующие, например, в сенсорномядре тройничного нерва в среднем мозге;— псевдоуниполярные клетки, сгруппированныевблизи спинного мозга в межпозвоночныхганглиях; — биполярные нейроны (имеютодин аксон и один дендрит), расположенныев специализированных сенсорных органах— сетчатке глаза, обонятельном эпителиии луковице, слуховом и вестибулярномганглиях; — мультиполярные нейроны(имеют один аксон и несколько дендритов),преобладающие в ЦНС.

Развитиеи рост нейрона Нейронразвивается из небольшой клетки —предшественницы, которая перестаётделиться ещё до того, как выпустит своиотростки. (Однако, вопрос о делениинейронов в настоящее время остаётсядискуссионным.) Как правило, первымначинает расти аксон, а дендритыобразуются позже.

На конце развивающегосяотростка нервной клетки появляетсяутолщение неправильной формы, которое,видимо, и прокладывает путь черезокружающую ткань. Это утолщение называетсяконусом роста нервной клетки. Он состоитиз уплощенной части отростка нервнойклетки с множеством тонких шипиков.

Микрошипики имеют толщину от 0,1 до 0,2мкм и могут достигать 50 мкм в длину,широкая и плоская область конуса ростаимеет ширину и длину около 5 мкм, хотяформа её может изменяться. Промежуткимежду микрошипиками конуса роста покрытыскладчатой мембраной.

Микрошипикинаходятся в постоянном движении —некоторые втягиваются в конус роста,другие удлиняются, отклоняются в разныестороны, прикасаются к субстрату и могутприлипать к нему. Конус роста заполненмелкими, иногда соединёнными друг сдругом, мембранными пузырькаминеправильной формы.

Непосредственнопод складчатыми участками мембраны ив шипиках находится плотная массаперепутанных актиновых филаментов.Конус роста содержит также митохондрии,микротрубочки и нейрофиламенты, имеющиесяв теле нейрона.

Нейроны головного мозга: функции и строение нервных клеток

Вероятно, микротрубочкии нейрофиламенты удлиняются главнымобразом за счёт добавления вновьсинтезированных субъединиц у основанияотростка нейрона. Они продвигаются соскоростью около миллиметра в сутки, чтосоответствует скорости медленногоаксонного транспорта в зрелом нейроне.

Конус роста — это область быстрогоэкзоцитоза и эндоцитоза, о чёмсвидетельствует множество находящихсяздесь пузырьков. Мелкие мембранныепузырьки переносятся по отростку нейронаот тела клетки к конусу роста с потокомбыстрого аксонного транспорта.

Мембранныйматериал, видимо, синтезируется в теленейрона, переносится к конусу роста ввиде пузырьков и включается здесь вплазматическую мембрану путём экзоцитоза,удлиняя таким образом отросток нервнойклетки.

Росту аксонов и дендритов обычнопредшествует фаза миграции нейронов,когда незрелые нейроны расселяются инаходят себе постоянное место.

Часто можно слышать, что умственные способности человека гарантирует наличие серого вещества. Что это за вещество и почему оно серое? Такой цвет имеет кора головного мозга, состоящая из микроскопических клеток. Это нейроны или нервные клетки, которые обеспечивают работу нашего мозга и управление всем организмом человека.

Нейрон, как и любая живая клетка, состоит из ядра и клеточного тела, которое называют сома. Размер самой клетки микроскопический – от 3 до 100 мкм. Однако это не мешает нейрону быть настоящим хранилищем разнообразной информации. Каждая нервная клетка содержит в себе полный набор генов – инструкций по производству белков.

Это интересно