توانایی سلول ها در پاسخ به محرک های دنیای بیرون، معیار اصلی یک موجود زنده است. عناصر ساختاری بافت عصبی - نورون های پستانداران و انسان - می توانند محرک ها (نور، بو، امواج صوتی) را به فرآیند تحریک تبدیل کنند. نتیجه نهایی آن واکنش کافی بدن در پاسخ به تأثیرات مختلف محیطی است. در این مقاله به بررسی عملکرد نورونهای مغز و بخش‌های محیطی سیستم عصبی می‌پردازیم و همچنین طبقه‌بندی نورونها را در ارتباط با ویژگی‌های عملکرد آنها در موجودات زنده بررسی می‌کنیم.
تشکیل بافت عصبی
قبل از مطالعه عملکرد یک نورون، بیایید به نحوه تشکیل سلول های عصبی نگاه کنیم. در مرحله نورولا، لوله عصبی در جنین قرار می گیرد. از اکتودرم تشکیل می شودبرگ با ضخیم شدن - صفحه عصبی. انتهای منبسط شده لوله بعداً پنج قسمت را به شکل حباب های مغزی تشکیل می دهد. آنها بخش هایی از مغز را تشکیل می دهند. بخش اصلی لوله عصبی در فرآیند رشد جنینی طناب نخاعی را تشکیل می دهد که از آن 31 جفت عصب خارج می شود.
نورون های مغز با هم ترکیب می شوند و هسته ها را تشکیل می دهند. 12 جفت اعصاب جمجمه ای از آنها خارج می شود. در بدن انسان، سیستم عصبی به بخش مرکزی - مغز و نخاع، متشکل از سلول های نوروسیت، و بافت پشتیبان - نوروگلیا متمایز می شود. بخش محیطی از بخش های جسمی و رویشی تشکیل شده است. پایانه های عصبی آنها به تمام اندام ها و بافت های بدن عصب دهی می کند.
نرون ها واحدهای ساختاری سیستم عصبی هستند
اندازه ها، شکل ها و خواص متفاوتی دارند. عملکردهای یک نورون متنوع است: مشارکت در تشکیل قوس های رفلکس، درک تحریک از محیط خارجی، انتقال تحریک حاصل به سلول های دیگر. یک نورون چندین شاخه دارد. بلند یک آکسون است، کوتاه‌ها منشعب می‌شوند و دندریت نامیده می‌شوند.
مطالعات سیتولوژیک در بدن یک سلول عصبی یک هسته با یک یا دو هسته، یک شبکه آندوپلاسمی خوب شکل گرفته، بسیاری از میتوکندری ها و یک دستگاه قدرتمند سنتز پروتئین را نشان داده است. توسط ریبوزوم ها و مولکول های RNA و mRNA نشان داده می شود. این مواد ساختار خاصی از سلولهای عصبی - ماده Nissl را تشکیل می دهند. ویژگی سلول های عصبی - تعداد زیادی فرآیند به این واقعیت کمک می کند که عملکرد اصلی نورون انتقال عصب است.تکانه ها هم توسط دندریت ها و هم از آکسون تامین می شود. اولی سیگنال ها را درک می کند و آنها را به بدن سلول عصبی منتقل می کند، و آکسون، تنها فرآیند بسیار طولانی، تحریک را به سلول های عصبی دیگر هدایت می کند. ساختار ماده ای مانند نوروگلیا.
ساختارهای بافت عصبی
نوروسیت ها توسط ماده خاصی احاطه شده اند که دارای خواص حمایتی و محافظتی است. همچنین دارای توانایی مشخصی برای تقسیم است. این ارتباط نوروگلیا نامیده می شود.
این ساختار در ارتباط نزدیک با سلول های عصبی است. از آنجایی که وظایف اصلی یک نورون تولید و هدایت تکانه های عصبی است، سلول های گلیال تحت تأثیر فرآیند تحریک قرار می گیرند و ویژگی های الکتریکی خود را تغییر می دهند. گلیا علاوه بر عملکردهای تغذیه‌ای و محافظتی، واکنش‌های متابولیکی را در سلولهای عصبی ایجاد می‌کند و به شکل‌پذیری بافت عصبی کمک می‌کند.
مکانیسم هدایت تحریک در نورونها
هر سلول عصبی چندین هزار تماس با سلول های عصبی دیگر ایجاد می کند. تکانه های الکتریکی، که اساس فرآیندهای تحریک هستند، از بدن نورون در امتداد آکسون منتقل می شوند و با سایر عناصر ساختاری بافت عصبی تماس می گیرند یا مستقیماً وارد اندام کار می شوند، مثلاً به عضله. برای تعیین عملکرد نورون ها، مطالعه مکانیسم انتقال تحریک ضروری است. توسط آکسون ها انجام می شود. در اعصاب حرکتی با یک غلاف میلین پوشیده شده و پالپی نامیده می شود. در رویشیسیستم عصبی فرآیندهای بدون میلین هستند. از طریق آنها، تحریک باید به نوروسیت مجاور وارد شود.
سیناپس چیست
محل تلاقی دو سلول سیناپس نامیده می شود. انتقال برانگیختگی در آن یا با کمک مواد شیمیایی - واسطه‌ها یا با انتقال یون‌ها از یک نورون به نورون دیگر، یعنی توسط تکانه‌های الکتریکی صورت می‌گیرد.
به دلیل تشکیل سیناپس ها، نورون ها ساختار مشبکی از قسمت ساقه مغز و نخاع ایجاد می کنند. این تشکیلات شبکه ای نامیده می شود که از قسمت پایینی بصل النخاع شروع می شود و هسته های ساقه مغز یا نورون های مغز را می گیرد. ساختار شبکه ای حالت فعال قشر مغز را حفظ می کند و اعمال رفلکس نخاع را هدایت می کند.
هوش مصنوعی
ایده اتصالات سیناپسی بین نورون های سیستم عصبی مرکزی و مطالعه عملکرد اطلاعات شبکه ای در حال حاضر توسط علم در قالب یک شبکه عصبی مصنوعی تجسم یافته است. در آن، خروجی‌های یک سلول عصبی مصنوعی به ورودی‌های سلول عصبی دیگر توسط اتصالات خاصی متصل می‌شوند که سیناپس‌های واقعی را در عملکردشان کپی می‌کنند. تابع فعال‌سازی یک نورون یک کامپیوتر عصبی مصنوعی، مجموع تمام سیگنال‌های ورودی وارد شده به سلول عصبی مصنوعی است که به تابع غیرخطی جزء خطی تبدیل می‌شود. به آن تابع تحریک (انتقال) نیز می گویند. هنگام ایجاد هوش مصنوعی، بیشترین استفاده از توابع فعال سازی خطی، نیمه خطی و گام به گام است.نورون.
نوروسیت آوران
به آنها حساس نیز می گویند و فرآیندهای کوتاهی دارند که وارد سلول های پوست و تمام اندام های داخلی (گیرنده) می شوند. با درک تحریک محیط خارجی، گیرنده ها آنها را به فرآیند تحریک تبدیل می کنند. بسته به نوع محرک، پایانه های عصبی به: گیرنده های حرارتی، گیرنده های مکانیکی، گیرنده های درد تقسیم می شوند. بنابراین، عملکرد یک نورون حساس درک محرک ها، تمایز آنها، تولید تحریک و انتقال آن به سیستم عصبی مرکزی است. نورون های حسی وارد شاخ های پشتی نخاع می شوند. بدن آنها در گره ها (گانگلیون) واقع در خارج از سیستم عصبی مرکزی قرار دارد. به این ترتیب عقده های اعصاب جمجمه ای و نخاعی تشکیل می شوند. نورونهای آوران دارای تعداد زیادی دندریت هستند که همراه با آکسون و بدن، جزء ضروری تمام قوس‌های بازتابی هستند. بنابراین، عملکرد یک نورون حساس هم در انتقال فرآیند تحریک به مغز و نخاع و هم مشارکت در تشکیل رفلکس ها است.
ویژگی های نورون داخلی
در ادامه بررسی خواص عناصر ساختاری بافت عصبی، بیایید دریابیم که نورونهای داخلی چه عملکردی دارند. این نوع سلولهای عصبی، تکانه‌های بیوالکتریکی را از سلول عصبی حسی دریافت می‌کنند و آنها را منتقل می‌کنند:
a) سایر نورونهای بین اعصاب؛
b) نوروسیت های حرکتی.
بیشتر اینترنورون ها آکسون دارند که بخش های انتهایی آن ها پایانه هایی هستند که با سلول های عصبی یک مرکز مرتبط هستند.
نرون بین دهانی، که وظایف آن ادغام تحریک و توزیع آن بیشتر به بخش‌های سیستم عصبی مرکزی است، جزء ضروری اکثر قوس‌های عصبی رفلکس غیرشرطی و رفلکس شرطی است. اینترنورون های تحریکی انتقال سیگنال را بین گروه های عملکردی سلول های عصبی ترویج می کنند. سلولهای عصبی بازدارنده از مرکز خود از طریق بازخورد تحریک می‌شوند. این به این واقعیت کمک می کند که نورون بین دهانی، که وظایف آن انتقال و حفظ طولانی مدت تکانه های عصبی است، فعال شدن اعصاب حسی نخاعی را تضمین می کند.
عملکرد نورون حرکتی
نورون حرکتی واحد ساختاری نهایی قوس بازتابی است. بدن بزرگی دارد که در شاخ های قدامی نخاع محصور شده است. آن دسته از سلول های عصبی که عضلات اسکلتی را عصب دهی می کنند، نام این عناصر حرکتی را دارند. سایر سلول های عصبی وابران وارد سلول های ترشح کننده غدد می شوند و باعث آزاد شدن مواد مناسب می شوند: اسرار، هورمون ها. در اعمال غیر ارادی، یعنی رفلکس های بدون شرط (بلع، ترشح بزاق، اجابت مزاج)، نورون های وابران از نخاع یا ساقه مغز خارج می شوند. برای انجام اعمال و حرکات پیچیده، بدن از دو نوع نوروسیت گریز از مرکز استفاده می کند: موتور مرکزی و موتور محیطی. بدن نورون حرکتی مرکزی در قشر مغز، نزدیک شیار رولند قرار دارد.
بدن سلولهای عصبی حرکتی محیطی که عضلات اندام، تنه، گردن را عصب دهی می کنند،در شاخ های قدامی نخاع قرار دارد و فرآیندهای طولانی آنها - آکسون ها - از ریشه های قدامی خارج می شوند. آنها فیبرهای حرکتی 31 جفت اعصاب نخاعی را تشکیل می دهند. نوروسیت های حرکتی محیطی که عضلات صورت، حلق، حنجره و زبان را عصب دهی می کنند در هسته اعصاب جمجمه ای واگ، هیپوگلوسال و گلوسوفارنجئال قرار دارند. بنابراین، عملکرد اصلی نورون حرکتی هدایت بدون مانع تحریک به عضلات، سلولهای ترشح کننده و سایر اندام‌های فعال است.
متابولیسم در سلولهای عصبی
عملکردهای اصلی یک نورون - تشکیل پتانسیل عمل بیوالکتریک و انتقال آن به سایر سلول های عصبی، ماهیچه ها، سلول های ترشح کننده - به دلیل ویژگی های ساختاری سلول عصبی و همچنین واکنش های متابولیکی خاص است. مطالعات سیتولوژیک نشان داده اند که نورون ها حاوی تعداد زیادی میتوکندری هستند که مولکول های ATP را سنتز می کنند، یک شبکه دانه ای توسعه یافته با ذرات ریبوزومی. آنها به طور فعال پروتئین های سلولی را سنتز می کنند. غشای سلول عصبی و فرآیندهای آن - آکسون و دندریت - عملکرد انتقال انتخابی مولکول ها و یون ها را انجام می دهد. واکنش‌های متابولیک در سلولهای عصبی با مشارکت آنزیم‌های مختلف انجام می‌شود و با شدت بالا مشخص می‌شود.
انتقال تحریک در سیناپس
با توجه به مکانیسم هدایت برانگیختگی در نورونها، با سیناپس‌ها - تشکیلاتی که در نقطه تماس دو سلول عصبی رخ می‌دهند، آشنا شدیم. تحریک در اولین سلول عصبی باعث تشکیل مولکول‌های مواد شیمیایی - واسطه‌ها - در طرفین آکسون آن می‌شود. این شاملاسیدهای آمینه، استیل کولین، نوراپی نفرین. که از وزیکول‌های انتهای سینوپتیک در شکاف سینوپتیک آزاد می‌شود، می‌تواند هم غشای پس سیناپسی خود را تحت تأثیر قرار دهد و هم بر روی پوسته‌های نورونهای همسایه تأثیر بگذارد.
مولکول های انتقال دهنده عصبی به عنوان یک محرک برای سلول عصبی دیگر عمل می کنند و باعث ایجاد تغییرات در بارها در غشای آن می شوند - یک پتانسیل عمل. بنابراین تحریک به سرعت در امتداد رشته‌های عصبی گسترش می‌یابد و به قسمت‌های سیستم عصبی مرکزی می‌رسد یا وارد ماهیچه‌ها و غدد می‌شود و باعث عملکرد کافی آنها می‌شود.
پلاستیسیته نورون
دانشمندان دریافته اند که در فرآیند جنین زایی، یعنی در مرحله نورولاسیون، تعداد بسیار زیادی نورون اولیه از اکتودرم ایجاد می شود. حدود 65 درصد از آنها قبل از تولد یک فرد می میرند. در طول انتوژنز، برخی از سلول های مغز به حذف ادامه می دهند. این یک فرآیند برنامه ریزی شده طبیعی است. سلولهای عصبی، بر خلاف سلولهای اپیتلیال یا همبند، قادر به تقسیم و بازسازی نیستند، زیرا ژن‌های مسئول این فرآیندها در کروموزوم‌های انسان غیرفعال می‌شوند. با این وجود، عملکرد مغز و ذهن را می توان برای سالیان متمادی بدون کاهش قابل توجه حفظ کرد. این با این واقعیت توضیح داده می شود که عملکردهای نورون که در فرآیند انتوژنز از بین رفته است توسط سایر سلول های عصبی گرفته می شود. آنها باید متابولیسم خود را افزایش دهند و اتصالات عصبی اضافی جدیدی ایجاد کنند که عملکردهای از دست رفته را جبران کند. این پدیده پلاستیسیته نوروسیت نامیده می شود.
چیمنعکس شده در نورون ها
در پایان قرن بیستم، گروهی از فیزیولوژیست های عصبی ایتالیایی یک واقعیت جالب را اثبات کردند: انعکاس آینه ای آگاهی در سلول های عصبی امکان پذیر است. این بدان معناست که شبحی از آگاهی افرادی که با آنها ارتباط برقرار می کنیم در قشر مغز در حال شکل گیری است. نورون های موجود در سیستم آینه ای به عنوان طنین انداز برای فعالیت ذهنی افراد اطراف عمل می کنند. بنابراین، فرد قادر است مقاصد طرف مقابل را پیش بینی کند. ساختار چنین سلولهای عصبی یک پدیده روان‌شناختی خاص به نام همدلی را فراهم می‌کند. این با توانایی نفوذ به دنیای احساسات دیگران و همدلی با احساسات آنها مشخص می شود.
