Нервные клетки и их функции

Мозг человека состоит из 10¹² нервных клеток. Обычная нервная клетка получает информацию от сотен и тысяч других клеток и передает сотням и тысячам, а количество соединений в головном мозге превышает 10¹⁴ – 10¹⁵.

Характеристики нервных клеток:

ü размеры и форма;

ü цвет;

ü механизм электрической возбудимости и др.

К. Гольджи и С. Рамон-и-Кахал нашли, что в структурах мозга можно выделить клетки двух типов: нейроны и глию.

Размеры нейронов могут быть от 1 (размер фоторецептора) до 1000 мкм.

Форма нейронов также исключительно разнообразна, чаще всего неправильна. Существуют нейроны, напоминающие «листик» или «цветок». Иногда поверхность клеток напоминает мозг - она имеет «борозды» и «извилины». Исчерченность мембраны нейронов увеличивает ее поверхность более чем в 7 раз. Наиболее ясно форма нейронов видна при приготовлении препарата полностью изолированных нервных клеток.

В нервных клетках различимы тело и отростки.

В зависимости от функционального назначения отростков и их количества различают клетки униполярные (монополярные) и мультиполярные (биполярные).

Монополярные клетки имеют только один отросток - аксон, по которому возбуждение распространяется от клетки. Согласно классическим представлениям у нейронов один аксон. Согласно же наиболее новым результатам, полученным в электрофизиологических исследованиях с использованием красителей, которые могут распространяться от тела клетки и прокрашивать отростки, нейроны имеют более чем один аксон.

Мультиполярныe клетки имеют не только аксоны, но и дендриты, по которым в нейрон поступают сигналы от других клеток. Дендриты в зависимости от их локализации могут быть базальными и апикальными. Дендритное дерево некоторых нейронов чрезвычайно разветвлено.

Внешняя характеристика нервных клеток - это их цвет. Он также разнообразен и может указывать на функцию клетки - например, нейроэндокринные клетки имеют белый цвет. Желтый, оранжевый, а иногда и коричневый цвет нейронов объясняется пигментами, которые содержатся в этих клетках. Размещение пигментов в клетке неравномерно, поэтому ее окраска различна по поверхности – наиболее окрашенные участки часто сосредоточены вблизи аксонного холмика. По-видимому, существует определенная взаимосвязь между функцией клетки, ее цветом и ее формой.

На дендритах находятся синапсы - структурно и функционально оформленные места контактов одной клетки с другой. Взаимодействие нервных клеток в значительной мере ограничено этими специфическими местами, в которых могут происходить соединения.

С. Рамон-и-Кахал (1911) показал, что все синапсы состоят из двух элементов - пресинаптической и постсинаптической мембран, а также предсказал существование третьего элемента синапса - синаптической щели (пространства между пресинаптическим и постсинаптическим элементами синапса). Совместная работа этих трех элементов и лежит в основе коммуникации между нейронами и процессами передачи синаптической информации. Сложные формы синаптических связей, формирующихся по мере развития мозга, составляют основу всех функций нервных клеток. Дефекты синаптической передачи лежат в основе многих заболеваний нервной системы.

В соответствии с общепринятой точкой зрения синапс передает информацию только в одном направлении: информация течет от пресинаптической к постсинаптической клетке. Анализ же новых результатов заставляет предполагать, что существенная часть информации передается от постсинаптического нейрона к пресинаптическим терминалям нерва.

Все функции, свойственные нервной системе, связаны с наличием у нервных клеток структурных и функциональных особенностей, обеспечивающих возможность генерации под влиянием внешнего воздействия особого сигнального процесса - нервного импульса.

Основными свойствами нервного импульса являются:

ü незатухающее распространение вдоль клетки;

ü возможность передачи сигнала в необходимом направлении;

ü воздействие с его помощью на другие клетки.

Способность к генерации нервной клеткой распространяющегося нервного импульса определяется особым молекулярным устройством поверхностной мембраны, позволяющим воспринимать изменения проходящего через нее электрического поля, изменять практически мгновенно свою ионную проводимость и создавать за счет этого, трансмембранный ионный ток, используя в качестве движущей силы постоянно существующие между вне- и внутриклеточной средой ионные градиенты.

Этот комплекс процессов, объединяемых под общим названием «механизм электрической возбудимости», является яркой функциональной характеристикой нервной клетки.

Механизм внутреннего генератора нейрона образует категория эндогенных потенциалов, связанных с активным транспортом ионов. Пейсмекерными потенциалами, в собственном смысле этого слова, называют близкие к синусоидальным колебания частотой 0,1 - 10 Гц и амплитудой 5 - 10 мВ. Пейсмекерный потенциал является компактным способом передачи внутринейронной генетической информации.

Нервные клетки как независимые элементы нервной системы были открыты сравнительно недавно - в XIX в., в морфологических исследованиях Р. Дютроше, К. Эренберга и И. Пуркинье. С тех пор они не перестают привлекать к себе внимание исследователей.

Нейробиолог и нейроанатом С. Рамон-и-Кахал использовал метод окраски по Гольджи для картирования участков головного и спинного мозга. В результате была показана не только чрезвычайная сложность, но и высокая степень упорядоченности нервной системы.

В настоящее время появились новые методы исследования нервной ткани, позволяющие выполнить тонкий анализ ее строения.