Обмін речовин в нейроні

Основною особливістю обміну речовин в нейроні є висока швидкість обміну і переважання аеробних процесів. Потреба мозку в кисні дуже велика (у стані спокою поглинається близько 46мл/мін кисню). Хоча вага мозку по відношенню до ваги тіла складає всього 2%, споживання кисню мозком досягає в стані спокою у дорослих людей 25% від загального його споживання організмом, а у маленьких дітей - 50%. Навіть короткочасне порушення доставки кисню кров'ю може викликати незворотні зміни в діяльності нервових клітин: у спинному мозку - через 20-30 хв., в стовбурі головного мозку - через 15-20 хв., а в корі великих півкуль - вже через 5-6-хвилин. Основним джерелом енергії для мозкової тканини є глюкоза. Зміст її в клітинах мозку дуже мало, і вона постійно черпається з крові. Діяльний стан нейронів супроводжується трофічними процесами - посиленням в них синтезу білків. При різних впливах, викликають збудження нервових клітин, у тому числі при м'язової тренуванні, в їх тканини значно зростає кількості білка і РНК, при гальмових ж станах і втомі нейронів вміст цих речовин зменшується. У процесі відновлення воно повертається до вихідного рівня або перевищує його. Частина синтезованого в нейроні білка компенсує його витрати в тілі клітини під час Діяльності, а інша частина переміщається уздовж по аксону (зі швидкістю близько 1-3 мм на добу) і, ймовірно участь у біологічних процесах в синапсах.

Кровопостачання нервових клітин

Висока потреба нейронів у кисні і глюкозі забезпечується інтенсивним кровотоком. Кров протікає через мозок в 5-7 разів швидше, ніж через покояться м'язи. Мозкова тканина рясно забезпечена кровоносними судинами. Найбільш густа мережа їх знаходиться в корі великих півкуль (займає близько 10% обсягу кори). Кожен великий нейрон має кілька власних капілярів у підстави тіла клітини, а групи дрібних клітин оповиті загальної капілярної мережею. При активному стані нервової клітини, вона потребує посиленого надходження через кров кисню і поживних речовин. Разом з тим жорсткий каркас черепа і мала стисливість нервової тканини перешкоджає різкого збільшення кровопостачання мозку при роботі. Однак це компенсується вираженими в мозку процесами перерозподілу крові, в результаті яких активна ділянка нервової тканини отримує значно більше крові, ніж знаходиться в спокої. Можливість перерозподілу крові в мозку забезпечена наявністю в підставах артеріальних гілок великих пучків гладких м'язових волокон - сфінктерних валиків. Ці валики можуть зменшувати або збільшувати діаметр судин і тим самим виробляти роздільну регуляцію кровопостачання різних ділянок мозку. М'язова робота викликає зниження тонусу стінок мозкових артерій. При розвитку фізичного і розумового стомлення тонус артеріальних судин підвищується, що веде до зменшення кровотоку через нервову тканину. У головному мозку є багато розвинена система анастомозів між різними артеріями, між венозними судинами і між артеріями і венами. Ця система зменшує пульсацію внутрішньочерепного кровотоку, обумовлену ритмічними скороченнями серця і дихальними рухами грудної клітини. Зменшення пульсових коливань сприяє поліпшенню тканинного кровотоку. Завдяки наявності артеріовенозних анастомозів пульсові коливання кровотоку передаються з артерії мозку на вени, минаючи капіляри. Анастомоз між системами сонних і хребетних артерій гарантує сталість кровотоку в різних відділах головного мозку при будь-якому положенні голови по відношенню до тулуба і напрямку сили тяжіння, пов'язаному зі зміною положення тіла в просторі.

Клітини глії

У процесі живлення нервових клітин і їх обміні речовин беруть участь також навколишні нейрон клітини глії (гліальні клітини, або нейроглії). Ці клітини заповнюють в мозку весь простір між нейронами. У корі великих півкуль їх приблизно в 5 разів більше, ніж нервових клітин. Капіляри в центральній нервовій системі щільно оточені клітинами глії, які покривають посудину або залишають невелику частину (15%) вільною. Вирости деяких гліальних клітин розміщені частково на кровоносних судинах і частково в нейроні. Вважають, що розташування цих клітин між посудиною і нейроном вказує на їх роль у постачанні нервових клітин поживними речовинами з крові. Гліальні клітини активно беруть участь у функціонуванні нейрона. Показано, що при тривалому порушенні в нейроні високий вміст білка і нуклеїнових кислот підтримується за рахунок клітин глії, в яких їх кількість відповідно зменшується. У процесі відновлення після роботи запаси білка і нуклеїнових кислот спочатку наростають в клітинах глії, а потім у цитоплазмі нейрона. Гліїальние клітини мають здатність переміщатися в просторі у напрямку до найбільш активним нейронам. Це спостерігається при різних аферентних подразненнях і при м'язовій навантаженні. Наприклад, вже через 20 хв плавання у щурів було виявлено збільшення числа гліїальних клітин навколо мотонейронів переднього рогу спинного мозку.

Можливо, клітини глії беруть участь в умовно-рефлекторної діяльності мозку і в процесах пам'яті.