Нейроны (Know Your Brain: Neurons)

Конспект статьи: https://neuroscientificallychallenged.com/posts/know-your-brain-neurons Источник: Neuroscientifically Challenged · Перевод и конспект на русском

Общие сведения

• Нейроны – фундаментальные клетки нервной системы. Они общаются друг с другом и с клетками других тканей (мышцы, железы) и передают информацию от тела (например, сенсорную) в мозг.
• В типичном человеческом мозге около 86 миллиардов нейронов.
• Каждый нейрон образует в среднем около 7000 связей с другими нейронами. Благодаря такой взаимосвязанности сигналы пересекают мозг за доли секунды.

Строение нейронов: разнообразие

Нейроны бывают самых разных форм и размеров:

• от микроскопических клеток до нейронов длиной около 1 метра;
• клетки Пуркинье похожи на кустики из-за множества отростков;
• корзинчатые клетки (basket cells) напоминают корзинки;
• и т.д.

Классическая «учебниковая» схема нейрона – лишь прототип; большинство нейронов мозга выглядит совсем иначе.

Как нейроны общаются (кратко о физиологии)

• Электрические сигналы – потенциалы действия – возникают, когда заряженные частицы (ионы) входят в нейрон через крошечные отверстия – ионные каналы.
• Вход положительно заряженных ионов создаёт электрический импульс, который бежит по нейрону и вызывает выброс химических веществ – нейромедиаторов.
• Нейромедиаторы покидают нейрон A, проходят к соседнему нейрону B и связываются с белками-рецепторами. Это открывает ионные каналы нейрона B → потенциал действия в нём → сигнал передан дальше.
• Взаимодействие может и снижать вероятность возбуждения нейрона B (торможение).
• По сути мозг – «электрическая и химическая органическая машина».

Анатомия нейрона (слева направо)

1. Дендриты

• Древовидные отростки; название от греч. dendron – «дерево».
• Основная часть нейрона, принимающая сигналы от других нейронов.
• Покрыты рецепторами, с которыми связываются нейромедиаторы → открываются ионные каналы.
• Рецепторы есть и в других местах, но дендриты – самое частое их расположение.

2. Тело клетки (сома)

• Самая «обычная клеточная» часть нейрона; содержит ядро – «центр управления».
• В ядре хранится ДНК (в каждой клетке человека ~2 метра ДНК, упакованной в хромосомы) – «чертёж» для производства белков.
• Ядро не просто хранит ДНК, а управляет экспрессией генов (включение/выключение), регулируя синтез белков и работу клетки.
• В теле клетки электрические сигналы от ионных каналов дендритов начинают суммироваться; в аксонном холмике сигнал должен достичь критического порога, чтобы продолжить движение по нейрону.

3. Аксон

• Длинный отросток, по которому идёт потенциал действия. Именно аксон объясняет разброс длины нейронов: от микрометров до метра (аксоны к стопам). По некоторым оценкам, аксонами мозга можно обмотать Землю 4 раза.
• Сильный импульс в начале аксона открывает множество ионных каналов → массивный приток положительных ионов → потенциал действия, который аксон проводит к другому концу клетки.
• Миелин – жировая оболочка вокруг аксона, изоляция (как резина на электропроводе): не даёт потенциалу действия затухать по пути.
• Перехваты Ранвье – промежутки в миелине, где изоляции нет, зато много ионных каналов. Импульс в перехватах «омолаживается» и ускоряется.
• Миелин имеет белый оттенок → миелинизированные аксоны образуют белое вещество мозга; тела клеток и всё немиелинизированное – серое вещество.

4. Аксонные терминали (синаптические boutons)

• На конце аксон ветвится; окончания заканчиваются небольшими утолщениями – аксонными терминалями (синаптическими boutons; фр. bouton – «пуговица»).
• Терминали расположены вплотную к дендритам других нейронов: щель всего 20–40 нанометров (для сравнения: человеческий волос ~80 000–100 000 нм).
• Эта щель – синаптическая расщелина. Нейрон перед ней – пресинаптический, после – постсинаптический. Вся структура (пре + расщелина + пост) – синапс (греч. «соединять»).
• Когда потенциал действия достигает терминалей, из пресинаптического нейрона выбрасываются нейромедиаторы → они пересекают расщелину и действуют на рецепторы постсинаптического нейрона → повышают или понижают вероятность его собственного потенциала действия. Если он возникает – процесс повторяется в следующем нейроне.

Итоговая схема сигнала

Ионные каналы → потенциал действия (дендриты → аксонный холмик → аксон, миелин + перехваты Ранвье) → аксонные терминали → выброс нейромедиатора → синаптическая расщелина → рецепторы → потенциал действия следующего нейрона.

Источник / литература

• Purves D, Augustine GJ, Fitzpatrick D, et al. Neuroscience. 6th ed. New York: Sinauer Associates; 2018.
• Оригинал статьи: neuroscientificallychallenged.com – Know Your Brain: Neurons
• Фото (5 изображений) из статьи сохранены в папке img/.