Neurony-komórki nerwowe wyspecjalizowane w odbieraniu, przetwarzaniu i przekazywaniu informacji.

Neurony i komórki glejowe tworzą układ nerwowy.

Informacja jest odbierana przez komórki czuciowe(neurony czuciowe lub wstępujące) i przetwarzana w sygnały elektryczne(impulsy nerwowe), które są przewodzone(transmitowane) i przetwarzane przez neurony.

W celu wywołania odpowiedzi fizjologicznej lub behawioralnej system nerwowy przekazuje te sygnały do efektorów(gruczołów i mięśni).

Sieć neuronów przekazuje informację z komórek czuciowych do efektorów.

Wiązka neuronów tworzy gnglia.

U kręgowców większość komórek nerwowych znajduje się w mózgu i rdzeniu kręgowym i tworzą ośrodkowy układ nerwowy.

Informacja jest przewodzona z komórek czuciowych do ośrodkowego układu nerwowego (OUN) tutaj jest integrowana (sortowanie i interpretacja) a następnie przekazywana przez neurony z OUN do efektorów.

Neurony i komórki glejowe występujące poza OUN nazywane są obwodowym układem nerwowym (ObUN).

Układ nerwowy: komórki i ich funkcje:

Tkanka nerwowa zbudowana jest z dwóch typów komórek:

*komórki nerwowe-neurony wyspecjalizowane w odbieraniu i przekazywaniu informacji.

*komórki glejowe (astrocyty, oligodendrycyty, komórki Schwanna, mikroglejowe), których funkcją jest odżywianie i osłanianie komórek nerwowych.

Funkcja neuronów u wszystkich zwierząt i ludzi jest podobna.

Błona komórkowa neuronów wytwarza krótkie sygnały elektryczne zwane impulsami nerwowymi lub potencjałami czynnościowymi.

Większość neuronów zbudowana jest z czterech regionów: ciała komórki, dendrytów, aksonu i zakończeń presynaptycznych.

Budowa neuronu:

Występują znaczne różnice pomiędzy różnymi typami neuronów.

Długość aksonu może być różna w różnych typach komórek. Niektóre aksonu są bardzo długie.

Funkcją komórek glejowych jest odżywianie i osłanianie komórek nerwowych.

Astrocyty: kształt gwiazdy, osłaniają i odżywiają neurony, tworzą barierę pomiędzy naczyniami krwionośnymi kapilarnymi a neuronami, kontrolują chemiczne otoczenie mózgu(bariera krew mózg)

Komórki mikroglejowe: właściwości fagocytozy, usuwają stare komórki i mikroorganizmy.

Komórki glejowe:

Komórki glejowe odżywiają neurony i utrzymują wokół nich balans jonowy.

Inne na drodze fagocytozy usuwają fragmenty komórek i obce cząsteczki z tkanki nerwowej.

Komórki glejowe zwane astrocytami tworzą wokół naczyń krwionośnych barierę krew-mózg, która chroni mózg przed przedostaniem się toksycznych związków z krwi do mózgu.

Astrocyty otaczające najmniejsze naczynia krwionośne w mózgu, przepuszczalne są dla związków rozpuszczalnych w tłuszczach takich jak alkohol.

Niektóre komórki glejowe pełnią funkcję podporową i orientują neurony. Inne tworzą wokół aksonów warstwę izolacyjną.

Komórki Schwanna-osłaniają komórki nerwowe w obwodowym układzie nerwowym (ObUN) i tworzą wokół nich ochronne warstwy.

Oligodendrycyty-tworzą osłonki wokół włókien nerwowych w ośrodkowym układzie nerwowym(OUN).

Mielina-osłonka produkowana przez komórki Schwanna oligodendrycyty.

Osłonka mielinowa(warstwa izolacyjna neuronów) wytwarzana jest przez komórki glejowe:

Komórki Schwanna tworzą osłonki na nerwach obwodowych

Oligodendrycyty na nerwach układu centralnego

Mielina-substancja złożona głównie z fosfolipidów (80% stanowi sfingolipid zwany sfingomieliną), sfingomieliną 20% z białek (MBP, MOG i PLP)

Działanie układu nerwowego zależy od neuronów pracujących razem, czyli sieci nerwowej.

Najprostsza sieć nerwowa zbudowana jest z trzech komórek: neuronu czuciowego połączonego z neuronem motorycznym, który jest połączony z komórką mięśniową.

Większość sieci neuronowych jest bardziej złożona. Mózg ludzki zawiera 10¹¹ neuronów i 10¹⁴ synaps.

Neurony i synapsy w mózgu człowieka podzielone są na tysiące współdziałających sieci, które funkcjonują równolegle.

Wytwarzanie i przewodzenie impulsów elektrycznych:

Potencjał membrany-różnica w ładunku elektrycznym(napięciu) pomiędzy komórką nerwową a jej błoną komórkową.

Potencjał spoczynkowy-różnica między ładunkiem wewnątrz komórki i na jej powierzchni w neuronach niestymulowanych(pozostających stanie spoczynku).

Potencjał membrany może być mierzony za pomocą elektrod.

Potencjał membrany aksonów pozostających stanie spoczynku wynosi -60milivoltów(Mv), wewnątrz komórki jest bardziej negatywny niż na zewnątrz.

Neurony-pobudliwe komórki, które w odpowiedzi na bodźce fizyczne i chemiczne powodują zmiany potencjału spoczynkowego.

Potencjał czynnościowy-nagła i gwałtowna zmiana napięcia w poprzek części błony komórkowej. Wnętrze komórki przez 1-2miliselund staje się bardziej dodatnie niż na zewnątrz.

Impulsy nerwowe-potencjały czynnościowe przenoszone wzdłuż aksonu.

Napięcie(różnica potencjału lub ładunku elektrycznego) jest to tendencja elektrycznie naładowanych cząsteczek (jony lub elektrony) do poruszania się pomiędzy dwoma punktami.

Elektrycznie naładowane cząsteczki przemieszczają się przez membranę jako jony.

Jonami przenoszącymi ładunki elektryczne przez błonę komórkową neuronu są: Na⁺, Cl^-, K⁺, Ca²⁺.

Pompy jonowe-potrzebują energii, aby przenieść jony lub inne cząsteczki wbrew gradientowi stężeń.

Pompa sodowo-potasowa-główna pompa w błonie komórkowej neuronu, aktywnie transportuje jony Na⁺ na zewnątrz komórki, a K⁺ do wnętrza.

Kanały jonowe-pory utworzone przez błony w warstwie lipidowej, o specyficznej przepuszczalności w stosunku do określonych jonów.

Kanały jonowe:

Ważną cechą kanałów jonowych jest ich selektywność(K⁺, Na⁺, Cl^-, Ca²⁺)

Część kanałów jest stale otwarta, inne zmieniają strukturę przestrzenną, co prowadzi do ich zamykania i otwierania i reguluje przepływ jonów przez błony.

Kanały bramkowane napięciem-otwierają się i zamykają pod wpływem zmiany potencjału elektrycznego błony.

Kanały bramkowane chemicznie(ligandem)-otwierają się i zamykają w obecności lub nieobecności cząsteczki substancji chemicznej, która wiąże się do białek kanału.

Depolaryzacja błony komórkowej-zmniejszenie różnicy potencjałów pomiędzy wnętrzem neuronu(mniej negatywne) a błoną komórkową w stosunku do potencjału spoczynkowego; depolaryzacja zwiększa pobudliwość neuronu.

Hiperpolaryzacja błony komórkowej-zwiększenie różnicy potencjałów pomiędzy wnętrzem neuronu(bardziej negatywne) a błoną komórkową w stosunku do potencjału spoczynkowego; Hiperpolaryzacja zmniejsza pobudliwość neuronu(hamuje).

Otwieranie i zamykanie kanałów jonowych powoduje zmiany w polarności błony komórkowej i jest podstawowym mechanizmem powodującym odpowiedź neuronów na bodziec.

Potencjał czynnościowy jest to nagła, główna zmiana w potencjale membrany trwająca 1-2 milisekund.

Potencjał czynnościowy jest przewodzony wzdłuż aksonu szybkością 100m/sek.

Kanały sodowe bramkowane napięciem są głównie odpowiedzialne za potencjał czynnościowy.

Kanały sodowe są otwarte krócej(milisekunda) niż kanały potasowe.

Kanały potasowe pomagają błonie komórkowej powrócić do potencjału spoczynkowego.

Kanały sodowe bramkowane napięciem zamknięte i otwarte mogą być ponownie otwarte po krótkiej zwłoce 1-2milisekund.

Okres refrakcji-czas, kiedy błona komórkowa neuronu jest niewrażliwa no bodźce.

Potencjał czynnościowy-może być przenoszony na długie odległości bez straty sygnału w jednym kierunku (nieodwracalny), przenoszony jest szybciej przez aksonu aksonu większej średnicy.

Potencjały czynnościowe tworzą się według zasady wszystko albo nic-bodźce podprogowe nie wywołują sygnału(pobudzenie tylko miejscowe), natomiast bodźce nadprogowe o różnej sile powodują powstanie potencjału czynnościowego amplitudzie jednakowej amplitudzie, przebiegu i czasie trwania.

Intensywność doznań zależy od liczby pobudzonych neuronów i częstości, z jaką ulegają depolaryzacji

Pomiędzy neuronami zachodzi przewodzenie synaptyczne

Synapsa-połączenie pomiędzy dwoma neuronami lub neuronem a efektorem.

Neuron, presynaptyczny-komórka, której zakończenie dochodzi do określonej synapsy i wysyła wiadomość.

Neuron postynaptyczny- komórka, która bierze początek synapsie i odbiera wiadomość.

Synapsy elektryczne-sąsiadujące komórki łączą się za pośrednictwem kanalika białkowego(2nm) zwanego koneksonem, impuls jest przekazywany na drodze transmisji elektrycznej.

Synapsy chemiczne-sąsiadujące komórki łączą się za pośrednictwem szczeliny synaptycznej (20nm), impuls docierający do kolbki synaptycznej w zakończeniu aksonu presynaptycznego stymuluje wydzielanie chemicznego przekaźnika nerwowego-neurotransmitera.

Synapsy pomiędzy neuronami możemy podzielić w zależności od odpowiedzi na chemiczny przekaźnik(neurotransmiter) na:

Pobudzające-jeśli odpowiedzią na chemiczną stymulację postsynaptycznego neuronu jest depolaryzacja błony komórkowej.

Hamujące-jeśli odpowiedzią na chemiczną stymulację postsynaptycznego neuronu jest Hiperpolaryzacja błony komórkowej.

Kwas gamma-aminomasłowy(GABA) i glicyna są głównymi hamującymi neuroprzekaźnikami u kręgowców.

Komórki postsynaptyczne postsynaptyczny hamujących synapsach posiadają aktywowane chemicznie kanały chlorkowe.

Pobudzający potencjał postsynaptyczny(EPSP)-neuroprzekaźniki częściowo depolaryzują błonę komórkową postsynaptyczną, neuron jest bliski wzbudzenia.

Hamujący potencjał postsynaptyczny(IPSP)-neuroprzekaźniki powodują częściową Hiperpolaryzacja błony komórkowej postsynaptyczne, neuron daleki od stanu wzbudzenia.

Wzgórek aksonu-podejmuje decyzje o ”wzbudzeniu” potencjału czynnościowego, błona komórkowa w tej części neuronu jest bez osłonki mielinowej i posiada dużo kanałów jonowych bramkownych napięciem.

Receptory postsynaptyczne:

Receptory jonotropowe-kanały jonowe, które przez związanie neurotransmitera powodują zmianę kierunku jonów przez postsynaptyczną błonę komórkową, np. receptor dla acetylocholiny

Receptory metabotropowe-działają na kanały jonowe pośrednio poprzez kaskadę reakcji chemicznych za pośrednictwem białek G i przekaźników drugiego rzędu (np. cyklazdy adenylowej cyklicznego AMP).

Synapsy elektryczne

Synapsy elektryczne lub połączenia szczelinowe -neurony oddalone od siebie o -3,5nm, brak właściwej szczeliny synaptycznej, komórki są połączone ze sobą kanałami białkowymi, które umożliwiają bezpośredni przepływ prądu jonowego pomiędzy komórką presynaptyczną a postsynaptyczną. Brak pośrednictwa przekaźnika chemicznego.

Impulsy elektryczne są przekazywane bez opóźnienia.

Potencjał czynnościowy może być wywołany jednocześnie we wszystkich synapsach połączonych elektrycznymi neuronami.

Możliwość dwukierunkowego przekazywania sygnału.

Synapsy elektryczne nie potrafią różnicować przekazywanej informacji(pobudzenie i hamowanie), sumować przestrzennie i czasowo oraz modyfikować sygnał przez regulację ilości wydzielanego neurotransmitera.

Synapsy elektryczne są dobre do szybkiej komunikacji, ale nie mogą być wykorzystane do procesów integracji i uczenia.

Neuroprzekaźniki

Każdy neuroprzekaźniki może mieć kilkanaście różnych receptorów. Działanie neuroprzekaźników zależy od receptora, do którego się przyłączy.

Acetylocholina-receptory nikotynowe jonotropowe działanie pobudzające

OUN receptory muskarynowe metabotropowe działanie hamujące

Receptory glutaminianu (pobudzający neuroprzekaźniki) można podzielić na grupy w zależności od ich różnej aktywacji przez związki chemiczne. Przykładem mogą być receptory glutaminianu jonotropowe:

AMPA-związanie glutaminianu-gwałtowny napływ jonów sodowych do wnętrza neuronu

NMDA-związanie glutaminianu-powolny i dłużej trwający napływ jonów sodowych do wnętrza neuronu

NMDA i AMPA współdziałają ze sobą; aktywacja receptorów AMPA powoduje uwolnienie jonów Mg⁺² z receptorów NMDA pozwalając na przejście jonów Na⁺ i Ca⁺².

NMDA związany jest z procesami uczenia się i zapamiętywania.

Działanie neuroprzekaźników może być zakończone następująco:

-Trawienie przez enzym np. acetylocholina jest trawiona przez acetylocholinesteraze

-Dyfuzja na zewnątrz szczeliny synaptycznej

-Przeniesienie w inne miejsce w wyniku aktywnego transportu

Komórki nerwowe są zorganizowane w sieciach neuronów, a w obrębie sieci-w specyficznych szlakach, czyli obwodach nerwowych.

Powszechną właściwością sieci jest zdolność do konwergencji i dywergencji.

---