Sposobnost ćelija da reaguju na podražaje iz spoljašnjeg sveta glavni je kriterijum živog organizma. Strukturni elementi nervnog tkiva - neuroni sisara i ljudi - u stanju su da transformišu nadražaje (svetlost, miris, zvučni talasi) u proces ekscitacije. Njegov krajnji rezultat je adekvatna reakcija organizma kao odgovor na različite uticaje okoline. U ovom članku ćemo proučavati funkciju neurona mozga i perifernih dijelova nervnog sistema, a takođe ćemo razmotriti klasifikaciju neurona u vezi sa posebnostima njihovog funkcionisanja u živim organizmima.
Formiranje nervnog tkiva
Prije proučavanja funkcija neurona, pogledajmo kako se formiraju ćelije neurocita. U fazi neurule, neuralna cijev se polaže u embrion. Nastaje iz ektodermalist sa zadebljanjem - neuralnom pločom. Prošireni kraj cijevi će kasnije formirati pet dijelova u obliku moždanih mjehurića. Oni čine dijelove mozga. Glavni dio neuralne cijevi u procesu embrionalnog razvoja čini kičmenu moždinu iz koje polazi 31 par nerava.
Neuroni mozga se kombinuju i formiraju jezgra. Iz njih izlazi 12 pari kranijalnih nerava. U ljudskom tijelu, nervni sistem se diferencira na središnji dio - mozak i kičmenu moždinu, koji se sastoji od neurocitnih ćelija, i potpornog tkiva - neuroglije. Periferni dio se sastoji od somatskog i vegetativnog dijela. Njihovi nervni završeci inerviraju sve organe i tkiva u tijelu.
Neuroni su strukturne jedinice nervnog sistema
Imaju različite veličine, oblike i svojstva. Funkcije neurona su različite: sudjelovanje u formiranju refleksnih lukova, percepcija iritacije iz vanjskog okruženja, prijenos rezultirajuće ekscitacije na druge stanice. Neuron ima nekoliko grana. Dugi je akson, a kratki se granaju i nazivaju se dendriti.
Citološke studije su otkrile u tijelu nervne ćelije jezgro sa jednom ili dvije jezgre, dobro formiran endoplazmatski retikulum, mnogo mitohondrija i moćan aparat za sintezu proteina. Predstavljaju ga ribozomi i molekule RNK i mRNA. Ove supstance formiraju specifičnu strukturu neurocita - Nisslovu supstancu. Posebnost nervnih ćelija - veliki broj procesa doprinosi činjenici da je glavna funkcija neurona prijenos živčanogimpulsi. Obezbeđuju ga i dendriti i akson. Prvi percipiraju signale i prenose ih do tijela neurocita, a akson, jedini vrlo dug proces, provodi ekscitaciju do drugih nervnih stanica. Nastavljajući da pronađemo odgovor na pitanje: koju funkciju neuroni obavljaju, okrenimo se struktura takve supstance kao što je neuroglija.
Strukture nervnog tkiva
Neurociti su okruženi posebnom supstancom koja ima potporna i zaštitna svojstva. Takođe ima karakterističnu sposobnost dijeljenja. Ova veza se zove neuroglia.
Ova struktura je u bliskoj vezi sa nervnim ćelijama. Budući da su glavne funkcije neurona stvaranje i provođenje nervnih impulsa, glijalne ćelije su pod utjecajem procesa ekscitacije i mijenjaju svoje električne karakteristike. Osim trofičke i zaštitne funkcije, glia osigurava metaboličke reakcije u neurocitima i doprinosi plastičnosti nervnog tkiva.
Mehanizam provođenja ekscitacije u neuronima
Svaka nervna ćelija formira nekoliko hiljada kontakata sa drugim neurocitima. Električni impulsi, koji su osnova procesa ekscitacije, prenose se iz tijela neurona duž aksona, a on dolazi u kontakt s drugim strukturnim elementima nervnog tkiva ili ulazi direktno u radni organ, na primjer, u mišić. Da bi se ustanovilo kakvu funkciju obavljaju neuroni, potrebno je proučiti mehanizam prijenosa ekscitacije. Izvode ga aksoni. U motornim nervima prekriveni su mijelinskom ovojnicom i nazivaju se kašasti. U vegetativnomnervni sistem su nemijelinizirani procesi. Preko njih bi ekscitacija trebala ući u susjedni neurocit.
Šta je sinapsa
Mjesto gdje se susreću dvije ćelije naziva se sinapsa. Prenos ekscitacije u njemu se dešava ili uz pomoć hemijskih supstanci - medijatora, ili prelaskom jona sa jednog neurona na drugi, odnosno električnim impulsima.
Usled formiranja sinapsi, neuroni stvaraju mrežastu strukturu stabljičnog dela mozga i kičmene moždine. Zove se retikularna formacija, počinje od donjeg dijela produžene moždine i hvata jezgre moždanog stabla, odnosno moždane neurone. Mrežasta struktura održava aktivno stanje moždane kore i usmjerava refleksne radnje kičmene moždine.
Umjetna inteligencija
Ideju o sinaptičkim vezama između neurona centralnog nervnog sistema i proučavanja funkcija retikularnih informacija nauka trenutno utjelovljuje u obliku vještačke neuronske mreže. U njemu su izlazi jedne umjetne nervne stanice povezani s ulazima druge pomoću posebnih veza koje u svojim funkcijama dupliciraju stvarne sinapse. Aktivacijska funkcija neurona umjetnog neurokompjutera je zbir svih ulaznih signala koji ulaze u umjetnu nervnu ćeliju, pretvorenih u nelinearnu funkciju linearne komponente. Naziva se i funkcija aktiviranja (transfer). Prilikom stvaranja umjetne inteligencije, najčešće se koriste linearne, polulinearne i stupnjevite aktivacijske funkcije.neuron.
Aferentni neurociti
Zovu se i osetljivi i imaju kratke procese koji ulaze u ćelije kože i sve unutrašnje organe (receptore). Uočavajući iritaciju vanjskog okruženja, receptori ih pretvaraju u proces ekscitacije. U zavisnosti od vrste podražaja, nervni završeci se dele na: termoreceptore, mehanoreceptore, nociceptore. Dakle, funkcije osjetljivog neurona su percepcija podražaja, njihova diskriminacija, stvaranje pobude i njeno prenošenje na centralni nervni sistem. Senzorni neuroni ulaze u dorzalne rogove kičmene moždine. Njihova tijela su smještena u čvorovima (ganglijima) koji se nalaze izvan centralnog nervnog sistema. Tako nastaju ganglije kranijalnih i kičmenih nerava. Aferentni neuroni imaju veliki broj dendrita; zajedno sa aksonom i tijelom, bitna su komponenta svih refleksnih lukova. Stoga se funkcije osjetljivog neurona sastoje kako u prijenosu procesa ekscitacije na mozak i kičmenu moždinu, tako i u sudjelovanju u formiranju refleksa.
Karakteristike interneurona
Nastavljajući proučavanje svojstava strukturnih elemenata nervnog tkiva, hajde da saznamo koju funkciju obavljaju interneuroni. Ova vrsta nervnih ćelija prima bioelektrične impulse iz senzornog neurocita i prenosi ih:
a) drugi interneuroni;
b) motorni neurociti.
Većina interneurona ima aksone, čiji su krajnji delovi terminali, povezani sa neurocitima jednog centra.
Interkalarni neuron, čije su funkcije integracija ekscitacije i njena distribucija dalje na dijelove centralnog nervnog sistema, bitna je komponenta većine bezuslovnih i uslovnih refleksnih nervnih lukova. Ekscitatorni interneuroni potiču prijenos signala između funkcionalnih grupa neurocita. Inhibitorne interkalarne nervne ćelije primaju ekscitaciju iz vlastitog centra putem povratne sprege. To doprinosi činjenici da interkalarni neuron, čije su funkcije prijenos i dugotrajno očuvanje nervnih impulsa, osigurava aktivaciju senzornih spinalnih živaca.
Funkcija motornog neurona
Motoneuron je konačna strukturna jedinica refleksnog luka. Ima veliko tijelo zatvoreno u prednjim rogovima kičmene moždine. One nervne ćelije koje inerviraju skeletne mišiće imaju nazive ovih motornih elemenata. Drugi eferentni neurociti ulaze u izlučujuće ćelije žlijezda i izazivaju oslobađanje odgovarajućih supstanci: sekreti, hormoni. U nevoljnim, odnosno bezuslovnim refleksnim radnjama (gutanje, salivacija, defekacija), eferentni neuroni odlaze iz kičmene moždine ili iz moždanog stabla. Za izvođenje složenih radnji i pokreta tijelo koristi dvije vrste centrifugalnih neurocita: centralni motor i periferni motor. Telo centralnog motornog neurona nalazi se u moždanoj kori, u blizini Rolandovog sulkusa.
Tijela perifernih motornih neurocita koja inerviraju mišiće udova, trupa, vrata,nalaze se u prednjim rogovima kičmene moždine, a njihovi dugi nastavci - aksoni - izlaze iz prednjih korijena. Oni formiraju motorna vlakna 31 para kičmenih nerava. Periferni motorni neurociti koji inerviraju mišiće lica, ždrijela, larinksa i jezika nalaze se u jezgrima vagusnog, hipoglosnog i glosofaringealnog kranijalnog živca. Stoga je glavna funkcija motornog neurona nesmetano provođenje ekscitacije do mišića, izlučujućih ćelija i drugih radnih organa.
Metabolizam u neurocitima
Glavne funkcije neurona - formiranje bioelektričnog akcionog potencijala i njegovo prenošenje na druge nervne ćelije, mišiće, ćelije koje sekretuju - posledica su strukturnih karakteristika neurocita, kao i specifičnih metaboličkih reakcija. Citološke studije su pokazale da neuroni sadrže veliki broj mitohondrija koji sintetiziraju molekule ATP-a, razvijen granularni retikulum s mnogo ribosomskih čestica. Aktivno sintetiziraju ćelijske proteine. Membrana nervne ćelije i njeni procesi - akson i dendriti - obavljaju funkciju selektivnog transporta molekula i jona. Metaboličke reakcije u neurocitima se odvijaju uz učešće različitih enzima i karakterišu ih visoki intenzitet.
Prenos ekscitacije u sinapsama
Razmatrajući mehanizam sprovođenja ekscitacije u neuronima, upoznali smo se sa sinapsama - formacijama koje nastaju na mestu kontakta dva neurocita. Ekscitacija u prvoj nervnoj ćeliji izaziva stvaranje molekula hemijskih supstanci - medijatora - u kolateralama njenog aksona. To uključujeaminokiseline, acetilholin, norepinefrin. Oslobođen iz vezikula sinoptičkih završetaka u sinoptičkom rascjepu, može utjecati i na vlastitu postsinaptičku membranu i na ljuske susjednih neurona.
Molekuli neurotransmitera služe kao iritans za drugu nervnu ćeliju, uzrokujući promene u naelektrisanju u njenoj membrani - akcioni potencijal. Tako se ekscitacija brzo širi duž nervnih vlakana i stiže do delova centralnog nervnog sistema ili ulazi u mišiće i žlezde, izazivajući njihovo adekvatno delovanje.
Neuronska plastičnost
Naučnici su otkrili da se u procesu embriogeneze, odnosno u fazi neurulacije, iz ektoderme razvija veoma veliki broj primarnih neurona. Oko 65% njih umre prije rođenja osobe. Tokom ontogeneze, neke moždane ćelije nastavljaju da se eliminišu. Ovo je prirodan programirani proces. Neurociti, za razliku od epitelnih ili vezivnih ćelija, nisu sposobni za diobu i regeneraciju, jer su geni odgovorni za ove procese inaktivirani u ljudskim hromozomima. Ipak, mozak i mentalne performanse mogu se održati dugi niz godina bez značajnog pada. To se objašnjava činjenicom da funkcije neurona, izgubljene u procesu ontogeneze, preuzimaju druge nervne ćelije. Moraju pojačati metabolizam i stvoriti nove dodatne nervne veze koje nadoknađuju izgubljene funkcije. Ovaj fenomen se naziva plastičnost neurocita.
Štaogleda se u neuronima
Krajem 20. veka grupa italijanskih neurofiziologa ustanovila je zanimljivu činjenicu: u nervnim ćelijama moguć je zrcalni odraz svesti. To znači da se u korteksu velikog mozga formira fantom svijesti ljudi s kojima komuniciramo. Neuroni uključeni u sistem ogledala djeluju kao rezonatori za mentalnu aktivnost okolnih ljudi. Dakle, osoba je u stanju da predvidi namjere sagovornika. Struktura takvih neurocita također pruža poseban psihološki fenomen koji se zove empatija. Odlikuje se sposobnošću prodiranja u svijet tuđih emocija i empatije sa njihovim osjećajima.
