Νευρώνες & εγκεφαλικά κύτταρα

Νευρώνες & εγκεφαλικά κύτταρα

Οι νευρώνες που ονομάζονται επίσης νευρικά κύτταρα είναι οι βασικές μονάδες του εγκεφάλου και του νευρικού συστήματος, τα κύτταρα που είναι υπεύθυνα για τη λήψη αισθητηριακών ερεθισμάτων από τον εξωτερικό κόσμο, για την αποστολή κινητικών εντολών στους μύες μας και για τη μεταφορά και την μετάδοση των ηλεκτρικών σημάτων σε κάθε βήμα αυτών των διαδικασιών. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις καθορίζουν ποιοι είμαστε ως άνθρωποι. Έχουμε περίπου 100 δισεκατομμύρια νευρώνες και εγκεφαλικά κύτταρα που αλληλεπιδρούν με αλλά κύτταρα.

Η δημιουργία νέων νευρώνων στον εγκέφαλο είναι μια διαδικασία που ονομάζεται νευρογένεση , και αυτό συμβαίνει ακόμη και στην ενήλικη ζωή.

Δομή των νευρώνων

Ένα παράδειγμα είναι να σκεφτούμε ότι ένας νευρώνας μοιάζει με ένα δέντρο. Κάθε νευρώνας αποτελείται από τρία κυρία μέρη: τους δενδρίτες, τον άξονα και το κυτταρικό σώμα, τα οποία μπορούν να αναπαρασταθούν ως τα κλαδιά, οι ρίζες και ο κορμός ενός δέντρου, αντίστοιχα. Ένας δενδρίτης (τα κλαδιά του δέντρου) είναι το σημείο όπου ο νευρώνας δέχεται μηνύματα από αλλά κύτταρα. Οι δενδρίτες όπως κινούνται, όπως τα κλαδιά ενός δέντρου, έχουν κάποιες δομές που μοιάζουν με πολυδιακλαδισμένες αποφυάδες.

Ο άξονας (η ρίζα του δέντρου) είναι μια λεπτή δομή του νευρώνα. Όταν ένας νευρώνας θέλει να επικοινωνήσει με έναν άλλο νευρώνα, στέλνει ηλεκτρικά σήματα και δημιουργεί ένα δυναμικό ενέργειας σε όλο τον άξονα. Το κυτταρικό σώμα (είναι ο κορμός του δέντρου)είναι η περιοχή στην οποία βρίσκεται ο πυρήνας, όπου βρίσκεται το DNA του νευρώνα, και όπου οι πρωτεΐνες συντίθενται για να μεταφερθούν από τον άξονα στους δενδρίτες.

Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι νευρώνων, τόσο στον εγκέφαλο όσο και στον νωτιαίο μυελό. Γενικά χωρίζονται ανάλογα με την προέλευσή τους, που προβάλλονται και ποιους νευροδιαβιβαστές χρησιμοποιούν.

Άξονας: είναι η μακριά , λεπτή δομή στην οποία παράγονται δυναμικά ενέργειας. Το τμήμα μετάδοσης των σημάτων του νευρώνα. Μετά την έναρξη, το δυναμικό ενέργειας μεταφέρεται μέσω του άξονα και προκαλεί απελευθέρωση των νευροδιαβιβαστών.

Δενδρίτης: το τμήμα του νευρώνα που λαμβάνει σήματα. Οι δενδρίτες λαμβάνουν τις συνοπτικές εισόδους από τον άξονα, με το συνολικό άθροισμα των δενδριτικών εισροών να καθορίζουν ποτέ ο νευρώνας θα πυροδοτήσει ένα νευρικό δυναμικό.

Δυναμικό ενέργειας: σύντομα ηλεκτρικά ερεθίσματα που παράγονται στον άξονα και σηματοδοτούν ότι ο νευρώνας είναι ενεργός. Ένα δυναμικό ενέργειας ταξιδεύει σε όλο το μήκος του άξονα και προκαλεί απελευθέρωση των νευροδιαβιβαστών στη σύναψη. Το δυναμικό ενέργειας και η επακόλουθη μεταβίβαση επιτρέπει στο νευρώνα να επικοινωνήσει με άλλους νευρώνες.

Λειτουργία νευρώνων

Οι νευρώνες είναι υπεύθυνοι για την μεταφορά πληροφοριών στο ανθρώπινο σώμα. Χρησιμοποιούν ηλεκτρικά και χημικά σήματα, που βοηθούν στο συντονισμό όλων των απαραίτητων λειτουργιών στο σώμα.

Το νευρικό μας σύστημα ανιχνεύει τι συμβαίνει γύρω μας και μέσα μας. Αποφασίζει πως πρέπει να αντιδράσουμε, αλλάζει την κατάσταση των εσωτερικών οργάνων μας (αλλάζει ο ρυθμός της καρδιάς, για παράδειγμα) και μας επιτρέπει να σκεφτούμε και να θυμηθούμε τι συμβαίνει. Για να το κάνει αυτό, βασίζεται σε ένα δίκτυο νευρώνων.

Κάθε νευρώνας συνδέεται με άλλους 1000 νευρώνες, δημιουργώντας ένα απίστευτα πολύπλοκο δίκτυο επικοινωνίας. Οι νευρώνες είναι οι βασικές μονάδες του νευρικού μας συστήματος, αποτελούν το 10% του εγκεφάλου.

Τύποι νευρώνων

Οι νευρώνες μπορούν να διαχωριστούν με διαφορετικούς τρόπους, για παράδειγμα από τη λειτουργία ή τη σύνδεση τους.

Σύνδεση

Απαγωγοί νευρώνες: μεταφέρουν μηνύματα από το κεντρικό νευρικό σύστημα (εγκέφαλο και νωτιαίο μυελό) προς τα κύτταρα σε αλλά σημεία του σώματος.

Προσαγωγοί νευρώνες: λαμβάνουν τα μηνύματα από το υπόλοιπο σώμα και τα μεταφέρουν μέσω του κεντρικού νευρικού συστήματος.

Συνδετικοί νευρώνες: μεταφέρουν τα μηνύματα ανάμεσα στους νευρώνες στο κεντρικό νευρικό σύστημα.

Λειτουργία

Αισθητήριοι νευρώνες: κουβαλούν σήματα από τις αισθήσεις στο κεντρικό νευρικό σύστημα.

Ενδιάμεσοι νευρώνες: κουβαλούν σήματα από ένα σημείο στο άλλο μέσα στο κεντρικό νευρικό σύστημα.

Κινητικοί νευρώνες: μεταφέρουν σήματα από το κεντρικό νευρικό σύστημα στους μύες.

Πώς οι νευρώνες μεταφέρουν ένα μήνυμα;

Αν ένας νευρώνας λάβει ένα μεγάλο αριθμό μηνυμάτων από ένα άλλο νευρώνα, αυτά τα σήματα αθροίζονται μέχρι να ξεπεράσουν ένα συγκεκριμένο όριο.

Όταν ξεπεραστεί αυτό το όριο, ο νευρώνας ενεργοποιείται και στέλνει ένα σήμα σε όλο τον άξονα, αυτό ονομάζεται δυναμικό ενέργειας.
Το δυναμικό ενέργειας δημιουργείται από την κίνηση των ηλεκτρικά φορτισμένων ατόμων (ιόντων) κατα μήκος της μεμβράνης του άξονα.

Οι νευρώνες σε ηρεμία έχουν αρνητικό φορτίο από το υγρό που τους περιβάλλει, και αυτό αναφέρεται ως δυναμικό μεμβράνης.

Όταν το κυτταρικό σώμα ενός νεύρου λαμβάνει επαρκή σήματα για να πυροδοτήσει την μεταφορά του σήματος, ένα τμήμα του άξονα κοντά στο σώμα εκπολώνεται, το δυναμικό μεμβράνης αυξάνεται γρήγορα και στη συνέχεια μειώνεται (σε χιλιοστά του δευτερολέπτου). Αυτή η αλλαγή προκαλεί την αποπόλωση του τμήματος του άξονα δίπλα του, μέχρι η άνοδος και η πτώση του δυναμικού να περάσουν σε όλο το μήκος του άξονα.

Αφού πυροδοτηθεί κάθε τμήμα, εισέρχεται σε μια σύντομη κατάσταση υπερπόλωσης, όπου το όριο μειώνεται, πράγμα που σημαίνει ότι είναι λιγότερο πιθανό να ενεργοποιηθεί ξανά αμέσως.

Τα ιόντα κάλιου (Κ+) και νατρίου (Na+) δημιουργούν το δυναμικό ενέργειας. Τα ιόντα κινούνται μέσα και έξω από τους άξονες , μέσω καναλιών και διαύλων ιόντων.

Μυελίνη

Οι περισσότεροι άξονες καλύπτονται από μια λευκή ουσία που ονομάζεται μυελίνη. Αυτή η επίστρωση μονώνει τα νεύρα και αυξάνει την ταχύτητα με την οποία τα σήματα ταξιδεύουν. Η μυελίνη δημιουργείται από τα κύτταρα του Schwann στο περιφερικό νευρικό σύστημα και στους ολιγοδενδρίτες στο κεντρικό νευρικό σύστημα.

Υπάρχουν μικρά κενά στο στρώμα μυελίνης , τα οποία ονομάζονται κόμβοι Ranvier. Το δυναμικό ενέργειας πηδά από κενό σε κενό, και έτσι τα σήματα μεταφέρονται πολύ πιο γρήγορα.

Η πολλαπλή σκλήρυνση ή η σκλήρυνση κατα πλάκας προκαλείται από την αργή διάσπαση της μυελίνης.

Πώς λειτουργούν οι συνάψεις;

Οι νευρώνες συνδέονται μεταξύ τους και με τους ιστούς ώστε να μπορούν να επικοινωνούν και να μεταφέρουν μηνύματα. Ωστόσο, δεν αγγίζουν ο ένας τον άλλο φυσικά, υπάρχει πάντα ένα κενό μεταξύ των κυττάρων, που ονομάζεται σύναψη.

Οι συνάψεις μπορεί να είναι ηλεκτρικές ή χημικές. Με αλλά λόγια, το σήμα που μεταφέρεται από την πρώτη νευρική ίνα (προσυναπτικός νευρώνας) στην επόμενη (μετασυναπτικός νευρώνας) μεταδίδεται με ηλεκτρικό ή χημικό σήμα.

Χημικές συνάψεις

Από τη στιγμή που ένα σήμα φτάνει στη σύναψη, προκαλεί την απελευθέρωση χημικών ενώσεων (νευροδιαβιβαστών) στο κενό μεταξύ των δυο νευρώνων, αυτό το κενό ονομάζεται συναπτική σχισμή.

Ο νευροδιαβιβαστής διαχέεται μέσω της συναπτικής σχισμής και αλληλεπιδρά με τους υποδοχείς της μεμβράνης του προσυναπτικού νευρώνα, προκαλώντας μια αντίδραση.

Οι χημικές συνάψεις διαχωρίζονται ανάλογα με τους νευροδιαβιβαστές που απελευθερώνουν:

Γλουταμινεργικές: απελευθερώνουν γλουταμινικό. Είναι συχνά διεγερτικές, πράγμα που σημαίνει ότι είναι πιο πιθανό να προκαλέσουν ένα δυναμικό ενέργειας.

GABAεργικες: απελευθερώνουν γ-αμινοβουτυρικό οξύ (GABA). Είναι ανασταλτικές, πράγμα που σημαίνει ότι μειώνουν την πιθανότητα της ενεργοποίησης του προσυναπτικού νευρώνα.

Χολινεργικές: απελευθερώνουν ακετυλοχολίνη. Βρίσκονται μεταξύ των κινητικών νευρώνων και των μυϊκών ινών (νευρομυϊκή σύναψη).

Αδρενεργικές: απελευθερώνουν νορεπινεφρίνη (αδρεναλίνη).

Ηλεκτρικές συνάψεις

Οι ηλεκτρικές συνάψεις είναι λιγότερο συχνές αλλά υπάρχουν σε όλο το κεντρικό νευρικό σύστημα. Τα κανάλια συνδέουν τις προσυναπτικές και τις μετασυναπτικές μεμβράνες. Οι μετά- και οι προσυναπτικές μεμβράνες είναι πιο κοντά συγκριτικά με τις χημικές συνάψεις, πράγμα που σημαίνει ότι τα ηλεκτρικά σήματα μπορούν να περνούν άμεσα.

Οι ηλεκτρικές συνάψεις λειτουργούν πολύ πιο γρήγορα από τις χημικές συνάψεις, για αυτό εντοπίζονται σε σημεία όπου οι γρήγορες αντιδράσεις είναι αναγκαίες, για παράδειγμα τα αμυντικά αντανακλαστικά.

Οι χημικές συνάψεις μπορεί να πυροδοτούν πολύπλοκες αντιδράσεις, αλλά οι ηλεκτρικές συνάψεις μπορούν να προκαλούν μόνο απλές αντιδράσεις. Ωστόσο, σε αντίθεση με τις χημικές συνάψεις, είναι αμφίδρομες, πράγμα που σημαίνει ότι οι πληροφορίες μπορούν να ρέουν προς όλες τις κατευθύνσεις.