Përbërja e trurit të njeriut përfshin neuronet strukturore dhe të ndërlidhura funksionalisht. Ky organ gjitarësh përmban midis 100 milion dhe 100 miliardë neurone, në varësi të specieve.
Çdo neuron gjitarësh përbëhet nga një qelizë - një njësi elementare strukturore, dendrite (proces i shkurtër) dhe një akson (proces i gjatë). Trupi i një njësie elementare strukturore përmban një bërthamë dhe citoplazmë.
Axon largohet nga trupi qelizor dhe shpesh pjell shumë degë të vogla përpara se të arrijë në mbaresat nervore.
Dendritët shtrihen nga trupi i qelizës nervore dhe marrin mesazhe nga njësitë e tjera të sistemit nervor.
Sinapsat- këto janë kontaktet ku një neuron lidhet me një tjetër. Dendritët janë të mbuluar me sinapse që formohen nga skajet e aksoneve nga njësitë e tjera strukturore dhe funksionale të sistemit.
Përbërja e trurit të njeriut është 86 miliardë neurone që përbëhen nga 80% ujë dhe konsumojnë rreth 20% të oksigjenit të destinuar për të gjithë organizmin, megjithëse masa e tij është vetëm 2% e peshës trupore.
Si transmetohen sinjalet në tru
Kur njësitë e një sistemi funksional, neuronet marrin dhe dërgojnë mesazhe, ata transmetojnë impulse elektrike përgjatë aksoneve të tyre, të cilat mund të ndryshojnë në gjatësi nga një centimetër në një metër ose më shumë. është e qartë se është shumë e vështirë.
Shumë aksone janë të mbuluara me një mbështjellës mielinë me shumë shtresa, e cila përshpejton transmetimin e sinjaleve elektrike përgjatë aksonit. Kjo predhë formohet duke përdorur njësi strukturore të specializuara të glias. Në organin e sistemit qendror, glia quhet oligodendrocite dhe në sistemin nervor periferik, quhen qelizat Schwann. Qendra e trurit përmban të paktën dhjetë herë më shumë glia se njësitë e sistemit nervor. Glia ka shumë funksione. Rëndësia e glias në transportin e lëndëve ushqyese në neuronet, pastrimi, përpunimi i një pjese të neuroneve të vdekura.
Për të transmetuar sinjale, njësitë funksionale të sistemit të trupit të çdo gjitari nuk punojnë vetëm. Në një qark nervor, aktiviteti i një njësie strukturore ndikon drejtpërdrejt në shumë të tjerë. Për të kuptuar se si këto ndërveprime qeverisin funksionin e trurit, neuroshkencëtarët studiojnë lidhjet midis qelizave nervore dhe sesi ato transmetojnë sinjale në tru dhe ndryshojnë me kalimin e kohës. Ky studim mund të çojë shkencëtarët në një kuptim më të mirë se si zhvillohet sistemi nervor, është i ekspozuar ndaj sëmundjeve ose lëndimeve dhe ritmet natyrore të lidhjeve të trurit janë ndërprerë. Falë teknologjisë së re të imazhit, shkencëtarët tani janë më të aftë të vizualizojnë qarqet që lidhin rajonet dhe përbërjen e trurit të njeriut. 
Përparimet në teknikë, mikroskopia dhe informatika po u mundësojnë shkencëtarëve të fillojnë të hartëzojnë lidhjet midis qelizave nervore individuale në kafshë më mirë se kurrë më parë.
Duke studiuar nga afër përbërjen e trurit të njeriut, shkencëtarët mund të hedhin dritë mbi çrregullimet e trurit dhe gabimet në zhvillimin e rrjetit nervor, përfshirë autizmin dhe skizofreninë.
KARAKTERISTIKAT KRYESORE T AN ANALIZUESIT TAR DARGJIMIT NJERZOR
Struktura dhe funksionimi i analizuesit të dëgjimit njerëzor
Të gjithë informacionin e shëndoshë që një person merr nga bota e jashtme (përbën rreth 25% të totalit), ai i njeh me ndihmën e sistemit të dëgjimit.
Sistemi dëgjimor është një lloj marrësi informacioni dhe përbëhet nga pjesa periferike dhe pjesët më të larta të sistemit dëgjimor.
Pjesa periferike e sistemit dëgjimor kryen funksionet e mëposhtme:
- një antenë akustike që merr, lokalizon, përqendron dhe përforcon sinjalin e zërit;
- mikrofon;
- analizues i frekuencës dhe kohës;
Një konvertues analog në dixhital që shndërron një sinjal analog në impulse nervore binare.
Sistemi i dëgjimit periferik është i ndarë në tre pjesë: veshi i jashtëm, i mesëm dhe i brendshëm.
Veshi i jashtëm përbëhet nga veshi dhe kanali dëgjimor, i cili përfundon në një membranë të hollë të quajtur membrana timpanike. Veshët dhe koka e jashtme janë përbërës të një antene akustike të jashtme që lidh (përputhet) daullen e veshit me fushën e jashtme të zërit. Funksionet kryesore të veshëve të jashtëm janë perceptimi binaural (hapësinor), lokalizimi i burimit të zërit dhe përforcimi i energjisë së zërit, veçanërisht në frekuencat e mesme dhe të larta.
Veshi 1 në zonën e veshit të jashtëm (Fig. 1.a) drejton dridhjet akustike në kanalin e veshit 2, duke përfunduar me një membranë timpanike 5. Kanali dëgjimor shërben si një rezonator akustik në frekuenca prej rreth 2.6 kHz, i cili trefishon presionin e zërit. Prandaj, në këtë interval frekuence, sinjali i zërit amplifikohet ndjeshëm dhe këtu ndodhet zona e ndjeshmërisë maksimale të dëgjimit. Sinjali i zërit vepron më tej në daulle e veshit3.
Daulle e veshit është një film i hollë me një trashësi prej 74 mikronësh, ka formën e një koni, të drejtuar drejt veshit të mesëm. Ajo formon një kufi me rajonin e veshit të mesëm dhe lidhet këtu me mekanizmin e levës muskulo -skeletore në formën e një çekiçi 4 dhe anvils 5. Këmba e anvil mbështetet në membranën e dritares ovale 6 veshi i brendshëm 7. Sistemi i levës së malleus - anvil është një transformator i dridhjeve të membranës timpanike, duke rritur presionin e zërit në membranën e dritares ovale për kthimin më të madh të energjisë nga mjedisi ajror i veshit të mesëm duke komunikuar me mjedisin e jashtëm përmes nazofaringit 8, në zonën e veshit të brendshëm 7, të mbushur me një lëng të pakonkurueshëm - perilimph.
Veshi i mesëm është një zgavër e mbushur me ajër e lidhur në nazofaringë nga një tub Eustachian për të barazuar presionin atmosferik. Veshi i mesëm kryen funksionet e mëposhtme: përputhja e rezistencës së ajrit me mediumin e lëngshëm të kokles së veshit të brendshëm; mbrojtje nga tingujt me zë të lartë (refleks akustik); amplifikimi (mekanizmi i levës), për shkak të të cilit presioni i zërit i transmetuar në veshin e brendshëm rritet me gati 38 dB në krahasim me atë që bie në daullen e veshit.
Fig. 1 Struktura e organit të dëgjimit
Struktura e veshit të brendshëm (e treguar në formë të zgjeruar në figurën 1.6) është shumë komplekse dhe diskutohet skematikisht këtu. Zgavra e tij 7 është një tub i ngushtë në majë, i mbështjellë në 2.5 kthesa në formën e një kërmilli 3.5 cm të gjatë, në të cilën kanalet e aparatit vestibular janë ngjitur në formën e tre unazave 9. I gjithë ky labirint kufizohet nga një septum kockor 10. Vini re se në pjesën e hyrjes së tubit, përveç membranës ovale, ekziston një membranë dritare e rrumbullakët 11, duke kryer një funksion ndihmës të përputhjes së veshit të mesëm dhe të brendshëm.
Membrana kryesore ndodhet përgjatë gjithë gjatësisë së koklesë 12 - një analizues i një sinjali akustik. Shtë një fjongo e ngushtë e ligamenteve fleksibël (Fig. 1.6), që zgjerohet drejt majës së kokleës... Seksioni kryq (Fig. 1.c) tregon membranën kryesore 12, membrana kockore (Reisner) 13, rrethimi i mjedisit të lëngshëm të aparatit vestibular nga aparati dëgjimor; përgjatë membranës kryesore janë shtresat e mbaresave të fibrave nervore të organit të 14-të të Corti, të cilat janë të lidhura në një tub 15.
Membrana kryesore përbëhet nga disa mijëra fibra tërthore gjatësia 32 mm Organi i Corti përmban receptorë të specializuar të dëgjimit- qelizat e flokëve. Në drejtim tërthor, organi i Corti përbëhet nga një rresht i qelizave të brendshme të flokëve dhe tre rreshta të qelizave të jashtme të flokëve.
Nervi dëgjimor është një trung i shtrembëruar, thelbi i të cilit përbëhet nga fibra që shtrihen nga maja e kokleës, dhe shtresat e jashtme nga pjesët e poshtme të tij. Pasi kanë hyrë në rrjedhën e trurit, neuronet bashkëveprojnë me qelizat e niveleve të ndryshme, duke u ngritur në korteks dhe duke kaluar gjatë rrugës në mënyrë që informacioni dëgjimor nga veshi i majtë të hyjë kryesisht në hemisferën e djathtë, ku përpunohet informacioni emocional, dhe nga veshi i djathtë në hemisfera e majtë. ku informacioni semantik përpunohet kryesisht. Në korteksin, zonat kryesore të dëgjimit janë të vendosura në rajonin e përkohshëm, ka ndërveprim të vazhdueshëm midis të dy hemisferave.
Mekanizmi i përgjithshëm i transmetimit të zërit mund të thjeshtohet si më poshtë: valët e zërit kalojnë përmes kanalit të zërit dhe ngacmojnë dridhjet e daulles së veshit. Këto dridhje transmetohen përmes sistemit të kockave të veshit të mesëm në dritaren ovale, e cila shtyn lëngun në pjesën e sipërme të kërmillit.
Kur membrana e dritares ovale vibron në lëngun e veshit të brendshëm, lindin dridhje elastike që lëvizin përgjatë membranës kryesore nga baza e kokle në kulmin e saj. Struktura e membranës kryesore është e ngjashme me sistemin e rezonatorëve me frekuenca rezonante të lokalizuara përgjatë gjatësisë. Seksionet e membranës të vendosura në bazën e kokle rezonojnë në përbërësit me frekuencë të lartë të dridhjeve të zërit, duke i shkaktuar ato të dridhen, ato të mesme u përgjigjen atyre me frekuencë të mesme, dhe zonat e vendosura pranë majës-në atë të ulët. frekuencat. Komponentët me frekuencë të lartë në limfë prishen shpejt dhe nuk ndikojnë në seksionet e membranës të largëta që nga fillimi.
Fenomene rezonante të lokalizuara në sipërfaqen e membranës në formën e një relievi, siç tregohet skematikisht në Fig. nje G, eksitojnë qelizat nervore "qime" të vendosura në membranën kryesore në disa shtresa që formojnë organin e Kortit. Secila prej këtyre qelizave ka deri në njëqind mbaresa "leshtore". Në anën e jashtme të membranës ekzistojnë tre deri në pesë shtresa të qelizave të tilla, dhe nën to ka një rresht të brendshëm, kështu që numri i përgjithshëm i qelizave "flokë" që bashkëveprojnë me njëra-tjetrën shtresë pas shtrese gjatë deformimeve të membranës është rreth 25 mijë
Në organin e Corti, dridhjet mekanike të membranës shndërrohen në impulse elektrike diskrete të fibrave nervore. Kur membrana kryesore vibron, qerpikët në qelizat e flokëve përkulen, dhe kjo gjeneron një potencial elektrik, i cili shkakton një rrjedhë të impulseve nervore elektrike që mbartin të gjithë informacionin e nevojshëm në lidhje me sinjalin e zërit në hyrje në tru për përpunim dhe përgjigje të mëtejshme. Rezultati i këtij procesi kompleks është shndërrimi i sinjalit akustik të hyrjes në formë elektrike, dhe më pas, me ndihmën e nervave dëgjues, ai transmetohet në rajonet dëgjimore të trurit.
Pjesët më të larta të sistemit dëgjimor (përfshirë korteksin dëgjimor) mund të shihen si një procesor logjik që zgjedh (deshifron) sinjale të dobishme të zërit në sfondin e zhurmës, i grupon ato sipas kritereve të caktuara, i krahason ato me imazhet në kujtesë, përcakton vlerën e tyre informuese dhe vendos për veprimet e përgjigjes.
Transmetimi i sinjaleve nga analizuesit e dëgjimit në tru
Transmetimi i stimujve nervorë nga qelizat e flokëve në tru është i natyrës elektrokimike.
Mekanizmi i transmetimit të stimujve nervorë në tru është paraqitur nga diagrami në Fig. 2, ku L dhe P janë veshi i majtë dhe i djathtë, 1 janë nervat dëgjues, 2 dhe 3 janë qendrat e ndërmjetme për shpërndarjen dhe përpunimin e informacioni i vendosur në trurin e trurit, dhe 2 janë të ashtuquajturat ... bërthama kërmilli, 3 - ullinj të sipërm.
Fig. 2 Mekanizmi i transmetimit të stimujve nervorë në tru
Mekanizmi për formimin e ndjenjës së katranit është ende subjekt debati. Dihet vetëm se në frekuenca më të ulëta për secilën gjysmë periudhë të dridhjes së zërit, shfaqen disa impulse. Në frekuenca më të larta, impulset nuk ndodhin në çdo gjysmë periudhe, por më rrallë, për shembull, një impuls për çdo periudhë të dytë, dhe në frekuenca më të larta, madje edhe për çdo të tretën. Frekuenca e shfaqjes së impulseve nervore varet vetëm nga intensiteti i stimulimit, d.m.th. mbi vlerën e nivelit të presionit të zërit.
Shumica e informacionit që vjen nga veshi i majtë transmetohet në hemisferën e djathtë të trurit dhe, anasjelltas, shumica e informacionit që vjen nga veshi i djathtë transmetohet në hemisferën e majtë. Në pjesët dëgjimore të trungut të trurit, përcaktohet lartësia, intensiteti i zërit dhe disa shenja të timbrit, d.m.th. kryhet përpunimi parësor i sinjalit. Proceset komplekse të përpunimit zhvillohen në korteksin cerebral. Shumë prej tyre janë kongjenitale, shumë janë formuar në procesin e komunikimit me natyrën dhe njerëzit, duke filluar që nga foshnjëria.
Shtë zbuluar se në shumicën e njerëzve (95% e dorës së djathtë dhe 70% e dorës së majtë), hemisfera e majtë sekretohet dhe përpunohet; shenjat semantike të informacionit, dhe në ligj - estetike. Ky përfundim u mor në eksperimentet mbi perceptimin biotik (të ndarë, të ndarë) të fjalës dhe muzikës. Kur veshi i majtë dëgjon një, dhe veshi i djathtë një grup numrash, dëgjuesi i jep përparësi atij që perceptohet nga veshi i djathtë dhe informacion për të cilin vjen në hemisferën e majtë. Përkundrazi, kur dëgjoni melodi të ndryshme me veshë të ndryshëm, preferenca i jepet asaj që dëgjohet me veshin e majtë dhe informacionit nga i cili vjen në hemisferën e djathtë.
Mbarimet nervore nën veprimin e eksitimit gjenerojnë impulse (d.m.th., pothuajse një sinjal tashmë është koduar pothuajse dixhital), transmetohet përgjatë fibrave nervore në tru: në momentin e parë deri në 1000 imp / s, dhe pas një sekonde - jo më shumë se 200 për shkak të lodhjes, e cila përcakton procesin e adaptimit, d.m.th. ulje e zhurmës së perceptuar me ekspozim të zgjatur ndaj një sinjali.
Këtu do të flasim edhe për informacionin. Por, për të mos u hutuar në interpretime të ndryshme të së njëjtës fjalë, le të përcaktojmë menjëherë qartë se çfarë informacioni do të diskutohet. Pra, truri është në gjendje të rregullojë vetëm lidhjet. Ky lloj informacioni (komunikimi) mbahet mend nga truri. Procesi me të cilin ai e bën këtë quhet procesi "Kujtesa" .Por ne jemi mësuar ta quajmë informacionin atë që truri nuk mund ta mbajë mend. Këto janë me të vërtetë objekte ekzistuese të botës përreth nesh. Kjo është gjithçka që duhet të mësojmë në shkollë ose kolegj, dhe ky informacion është ajo për të cilën do të flasim tani. Le të kuptojmë se si truri reagon ndaj objekteve reale, ndaj informacionit tekstual dhe ndaj një lloji shumë të veçantë të informacionit - shenjë (ose informacion i saktë). Llojet e listuara të informacionit - objekte reale, tekste, numra telefoni (dhe informacione të ngjashme) truri nuk mban mend. Por përvoja sugjeron që ne ende mund të kujtojmë diçka nga sa më sipër. Si i mësoni përmendësh dhe riprodhoni një informacion të tillë?
1. IMAGJET 2. INFORMACIONET PXR TEKSTIN 3. INFORMACIONI IKONS
Së pari, le të analizojmë reagimin e trurit ndaj objekteve të jetës reale. Si arrin truri t'i riprodhojë ato nëse asnjë nga studiuesit nuk mund të zbulojë imazhe vizuale në tru? Natyra veproi me shumë dinakëri. Çdo objekt vërtet ekzistues ka lidhje të brendshme. Truri është në gjendje të identifikojë dhe memorizojë këto lidhje. A keni menduar ndonjëherë pse, në fakt, një personi i duhen shqisa të shumta? Pse dimë të kapim aroma, të ndiejmë shije, të shohim një objekt dhe ta dëgjojmë (nëse lëshon tinguj)? Një objekt vërtet ekzistues lëshon sinjale fizike dhe kimike në hapësirë. Kjo është drita e reflektuar prej saj ose e emetuar prej tij, këto janë të gjitha llojet e dridhjeve të ajrit, objekti mund të shijojë dhe molekulat e këtij objekti mund të fluturojnë larg tij. Nëse një person do të kishte vetëm një organ shqisor, atëherë sistemi i kujtesës së trurit që rregullon lidhjet nuk do të ishte në gjendje të mbante mend asgjë. Por një fushë e zakonshme informacioni nga objekti është e ndarë nga truri ynë në disa përbërës. Informacioni hyn në tru përmes kanaleve të ndryshme të perceptimit. Analizuesi vizual përcjell skicat e objektit (le të jetë një mollë). Analizori i dëgjimit percepton tingujt e lëshuar nga objekti: kur kafshoni një mollë, dëgjohet një përtypje karakteristike. Analizuesi i shijes percepton shijen. Një hundë disa metra larg është e aftë të kap molekulat e emetuara nga mollët e pjekura. Disa nga informacionet në lidhje me një objekt mund të hyjnë në tru përmes duarve (prekja). Si rezultat i thyerjes së informacionit rreth objektit në pjesë, truri është në gjendje të formojë lidhje. Dhe këto lidhje formohen natyrshëm. Gjithçka që është në vetëdije në një moment në kohë është e lidhur, domethënë mbahet mend. Si rezultat, ndërsa studiojmë një mollë, ndërsa e shqyrtojmë, e rrotullojmë në duart tona, e shijojmë, truri dallon karakteristika të ndryshme të këtij objekti natyror dhe automatikisht krijon lidhje midis tyre. Asnjëra nga karakteristikat në vetvete nuk mbahet mend. Vetëm lidhjet mbahen mend. Më vonë, kur hunda jonë nuhas erën e mollëve - domethënë një stimul hyn në tru - lidhjet e formuara më parë do të funksionojnë dhe truri do të krijojë karakteristika të tjera të këtij objekti në vetëdijen tonë. Ne do të kujtojmë imazhin holistik të një molle. Mekanizmi i memorizimit natyror është aq i qartë sa është edhe e çuditshme të flasësh për të. Kjo metodë e memorizimit na jep mundësinë të NJOHIM objektet e botës përreth nesh vetëm me një pjesë të vogël të informacionit rreth tyre.
Parimet e Transmetimit të Informacionit dhe Organizimi Strukturor i Trurit
Planifikoni
Prezantimi
Parimet e Transmetimit të Informacionit dhe Organizimi Strukturor i Trurit
Ndërlidhjet në sistemet e thjeshta nervore
Rrjete komplekse nervore dhe funksione më të larta të trurit
Struktura e retinës
Imazhet dhe lidhjet e neuroneve
Trupi i qelizës, dendritet aksonet
Metodat për identifikimin e neuroneve dhe gjurmimin e lidhjeve të tyre. Elementet nervore të trurit
Grupimi i qelizave sipas funksionit
Nënllojet dhe funksionet e qelizave
Konvergjenca dhe divergjenca e lidhjeve
Letërsi
Prezantimi
Termat "neurobiologji" dhe "neuroshkencë" hynë në përdorim në vitet 1960, kur Stephen Kuffler krijoi fakultetin e parë në Shkollën Mjekësore të Harvardit, i cili përfshinte fiziologë, anatomistë dhe biokimistë. Duke punuar së bashku, ata zgjidhën problemet e funksionimit dhe zhvillimit të sistemit nervor, hetuan mekanizmat molekularë të trurit.
Sistemi nervor qendror është një konglomerat i qelizave që punojnë vazhdimisht që marrin vazhdimisht informacion, e analizojnë atë, e përpunojnë atë dhe marrin vendime. Truri është gjithashtu në gjendje të marrë drejtimin dhe të prodhojë kontraksione të koordinuara, efikase të muskujve për ecje, gëlltitje ose këndim. Për rregullimin e shumë aspekteve të sjelljes dhe për kontrollin e drejtpërdrejtë ose të tërthortë të të gjithë trupit, sistemi nervor posedon një numër të madh të linjave të komunikimit të siguruara nga qelizat nervore (neuronet). Neuronet janë njësia bazë, ose blloku ndërtues, i trurit.
Ndërlidhjet në sistemet e thjeshta nervore
Ngjarjet që ndodhin gjatë zbatimit të reflekseve të thjeshta mund të gjurmohen dhe analizohen në detaje. Për shembull, kur ligamenti i gjurit goditet me një çekiç të vogël, muskujt dhe tendinat e kofshës shtrihen dhe impulset elektrike udhëtojnë përgjatë fibrave nervore shqisore në palcën kurrizore, ku qelizat motorike ngacmohen, prodhojnë impulse dhe aktivizojnë kontraktimet e muskujve. Rezultati përfundimtar është një drejtim i këmbës në nyjen e gjurit. Diagrame të tilla të thjeshtuara janë shumë të rëndësishme për rregullimin e kontraksioneve të muskujve që kontrollojnë lëvizjet e gjymtyrëve. Në një refleks kaq të thjeshtë, në të cilin një stimul çon në një dalje specifike, roli i sinjaleve dhe ndërveprimeve të vetëm dy llojeve të qelizave mund të analizohet me sukses.
Rrjete komplekse nervore dhe funksione më të larta të trurit
Analizimi i ndërveprimit të neuroneve në rrugë komplekse që përfshijnë fjalë për fjalë miliona neurone është shumë më e vështirë sesa analizimi i reflekseve të thjeshta. Ri-
Transmetimi i informacionit në tru gjatë perceptimit të zërit, prekjes, erës ose një imazhi vizual kërkon përfshirjen sekuenciale të neuronit pas neuronit, ashtu si kur kryeni një lëvizje të thjeshtë vullnetare. Një problem serioz në analizën e ndërveprimit të neuroneve dhe strukturës së rrjetit lind nga paketimi i dendur i qelizave nervore, kompleksiteti i ndërlidhjeve të tyre dhe bollëku i llojeve të qelizave. Truri nuk është si mëlçia, e cila përbëhet nga të njëjtat popullata qelizore. Nëse keni zbuluar se si funksionon një zonë e mëlçisë, atëherë dini shumë për mëlçinë në përgjithësi. Megjithatë, njohja e trurit të vogël nuk do t'ju tregojë asgjë se si funksionon retina ose ndonjë pjesë tjetër e sistemit nervor qendror.
Përkundër kompleksitetit të madh të sistemit nervor, tani është e mundur të analizohen shumë mënyra në të cilat neuronet bashkëveprojnë në perceptim. Për shembull, duke regjistruar aktivitetin e neuroneve gjatë rrugës nga syri në tru, është e mundur të gjurmohen sinjalet së pari në qelizat që reagojnë në mënyrë specifike ndaj dritës, dhe më pas, hap pas hapi, përmes kalimit vijues, në qendrat më të larta të trurit.
Një tipar interesant i sistemit vizual është aftësia për të nxjerrë në pah imazhe, ngjyra dhe lëvizje të kundërta në një gamë të madhe të intensiteteve të ngjyrave. Ndërsa lexoni këtë faqe, sinjalet brenda syrit japin një mundësi që shkronjat e zeza të qëndrojnë në një faqe të bardhë në një dhomë të zbehtë ose rrezet e diellit të ndritshme. Lidhjet specifike në tru formojnë një fotografi të vetme, edhe pse të dy sytë janë të larguar nga njëri-tjetri dhe skanoni zona të ndryshme të botës së jashtme. Për më tepër, ka mekanizma që sigurojnë qëndrueshmërinë e figurës (megjithëse sytë tanë lëvizin vazhdimisht) dhe japin informacion të saktë në lidhje me distancën në faqe.
Si sigurojnë lidhjet e qelizave nervore fenomene të tilla? Megjithëse ende nuk jemi në gjendje të japim një shpjegim të plotë, tani dihet shumë për mënyrën se si këto veti të shikimit sigurohen nga rrjetet e thjeshta nervore në sy dhe gjatë fazave fillestare të ndërrimit në tru. Sigurisht, shumë pyetje mbeten se cilat janë lidhjet midis vetive neuronale dhe sjelljes. Pra, për të lexuar një faqe, duhet të mbani një pozicion të caktuar të trupit, kokës dhe duarve. Më tej, truri duhet të sigurojë hidratim të vazhdueshëm të kokërdhokut, qëndrueshmëri të frymëmarrjes dhe shumë funksione të tjera të pavullnetshme dhe të pakontrollueshme.
Funksioni i retinës është një shembull i mirë i parimeve themelore të sistemit nervor.
Oriz. 1.1. Shtigjet nga syri në tru përmes nervit optik dhe traktit optik.
Struktura e retinës
Analiza e botës vizuale varet nga informacioni që vjen nga retina, ku zhvillohet faza e parë e përpunimit, e cila vendos kufijtë për perceptimin tonë. Ne fig 1.1 tregon rrugët nga syri në qendrat më të larta të trurit. Imazhi që arrin në retinë është i përmbysur, por në të gjitha aspektet e tjera përfaqëson një pamje me mirëbesim të botës së jashtme. Si mund të transmetohet kjo fotografi në trurin tonë përmes sinjaleve elektrike që burojnë në retinë dhe më pas udhëtojnë përgjatë nervave optikë?
Imazhet dhe lidhjet e neuroneve
Ne fig 1.2 tregon llojet e ndryshme të qelizave dhe vendndodhjen e tyre në retinë. Drita që hyn në sy kalon nëpër shtresat e qelizave transparente dhe arrin tek fotoreceptorët. Sinjalet e transmetuara nga syri përgjatë fibrave të nervit optik janë të vetmet sinjale informacioni mbi të cilat bazohet vizioni ynë.
Skema e rrjedhjes së informacionit përmes retinës (Fig. 1.2A) u propozua nga Santiago Ramón y Cajálem1) në fund të shekullit të 19 -të. Ai ishte një nga studiuesit më të mëdhenj të sistemit nervor dhe kreu eksperimente në një larmi të gjerë kafshësh. Ai bëri një përgjithësim domethënës se forma dhe vendndodhja e neuroneve, si dhe zona e origjinës dhe objektivi përfundimtar i sinjaleve neuronale në rrjet, japin informacion thelbësor në lidhje me funksionimin e sistemit nervor.
Ne fig 1.2 tregon qartë se qelizat në retinë, si në pjesët e tjera të sistemit nervor qendror (SNQ), janë të mbushura shumë dendur. Në fillim, morfologët duhej të copëtonin indin nervor në mënyrë që të shihnin qelizat nervore individuale. Metodat që njollosin të gjithë neuronet janë praktikisht të padobishme për të ekzaminuar formën dhe lidhjen e qelizave, sepse struktura të tilla si retina duken si një copë e errët e qelizave dhe proceseve të ndërthurura. Mikrografi elektronik në Fig. 1.3 tregon se hapësira jashtëqelizore rreth neuroneve dhe qelizave mbështetëse është vetëm 25 nanometra e gjerë. Shumica e vizatimeve të Ramon y Cajal janë bërë duke përdorur metodën e ngjyrosjes Golgi, e cila njollos, duke përdorur një mekanizëm të panjohur, vetëm disa neurone të rastësishme nga e gjithë popullsia, por këto disa neurone janë njollosur plotësisht.
Oriz. 1.2 Struktura dhe lidhjet e qelizave në retinën e gjitarëve. (A) Skema e drejtimit të sinjalit nga receptori në nervin optik sipas Ramon-i-Cajal. (B) Shpërndarja Ramon-i-Cajal e elementeve qelizore retinale. (C) Vizatimet e shufrave dhe koneve të retinës njerëzore.
Oriz. 1.3 Paketim i dendur i neuroneve në retinën e majmunit. Një shufër (R) dhe një kon (C) janë shënuar.
Diagrami në Fig. 1.2 tregon parimin e rregullimit të rregulluar të neuroneve në retinë. Easyshtë e lehtë të dallosh fotoreceptorët, qelizat bipolare dhe ganglionale. Drejtimi i transmetimit është nga hyrja në dalje, nga fotoreceptorët në qelizat ganglionale. Përveç kësaj, dy lloje të tjera qelizash, horizontale dhe amakrine, formojnë lidhje që lidhin rrugë të ndryshme. Një nga qëllimet e neuroshkencës, i pranishëm në vizatimet e Ramon-y-Cajal, është të kuptojmë se si secila qelizë merr pjesë në krijimin e figurës së botës që ne vëzhgojmë.
Trupi qelizor, dendritet, aksonet
Qeliza ganglionale e treguar në Fig. 1.4 ilustron tiparet strukturore të qelizave nervore të natyrshme në të gjitha neuronet e sistemit nervor qendror dhe periferik. Trupi qelizor përmban bërthamën dhe organelet e tjera brendaqelizore të përbashkëta për të gjitha qelizat. Procesi i gjatë që largohet nga trupi i qelizës dhe krijon një lidhje me qelizën e synuar quhet akson. Termat dendrite, trup qelizor dhe akson zbatohen për proceset në të cilat fibrat në hyrje formojnë kontakte që veprojnë si stacione marrëse për ngacmim ose frenim. Përveç qelizës ganglionale, në Fig. 1.4 tregon llojet e tjera të neuroneve. Termat për të përshkruar strukturën e një neuroni, në veçanti dendritet, janë disi të diskutueshme, por, megjithatë, ato janë të përshtatshme dhe të përdorura gjerësisht.
Jo të gjithë neuronet korrespondojnë me strukturën e thjeshtë qelizore të treguar në Fig. 1.4. Disa neuroneve u mungojnë aksonet; të tjerët kanë aksone mbi të cilët mund të krijojnë një lidhje. Ka qeliza, dendritet e të cilave mund të kryejnë impulse dhe të formojnë lidhje me qelizat e synuara. Nëse një qelizë ganglion i përshtatet modelit të një neuroni standard me dendritet, një trup dhe një akson, atëherë qelizat e tjera nuk i përshtaten atij standardi. Për shembull, fotoreceptorët (Figura 1.2C) nuk kanë dendrite të dukshme. Aktiviteti i fotoreceptorëve nuk shkaktohet nga neuronet e tjerë, por aktivizohet nga stimujt e jashtëm, ndriçimi. Një përjashtim tjetër në retinë është mungesa e aksoneve në fotoreceptorët.
Metodat për identifikimin e neuroneve dhe gjurmimin e lidhjeve të tyre
Edhe pse teknika Golgi është ende e përdorur gjerësisht, shumë qasje të reja kanë lehtësuar identifikimin funksional të neuroneve dhe lidhjeve sinaptike. Molekulat që njollosin të gjithë neuronin mund të injektohen përmes një mikropipete që regjistron njëkohësisht një sinjal elektrik. Shënuesit fluoreshentë si Lucifer Yellow ju lejojnë të shihni proceset më të holla në një qelizë të gjallë. Mund të futen shënues ndërqelizorë si enzima peroksidaza e rrikë (HRP) ose biocitina; pasi fiksohen, ato formojnë një produkt të dendur ose shkëlqejnë shkëlqyeshëm në dritën fluoreshente. Neuronet mund të ngjyrosen me peroksidazë rrikë dhe aplikim jashtëqelizor; enzima kapet dhe transportohet në trupin qelizor. Ngjyrat fluoreshente karbocyanine, kur janë në kontakt me membranën e neuroneve, treten dhe shpërndahen në të gjithë sipërfaqen e qelizës.
Oriz. 1.4. Format dhe madhësitë e neuroneve.
Oriz. 1.5 Një grup qelizash bipolare të ngjyrosura me një antitrup për enzimën fosfokinazë C. Vetëm qelizat që përmbajnë enzimën janë njollosur.
Këto teknika janë shumë të rëndësishme për gjurmimin e kalimit të aksoneve nga njëra pjesë e sistemit nervor në tjetrën.
Antitrupat përdoren për të përshkruar neuronet specifike, dendritet dhe sinapset duke etiketuar në mënyrë selektive përbërësit intraqelizorë ose membranorë. Antitrupat përdoren me sukses për të gjurmuar migrimin dhe diferencimin e qelizave nervore në ontogjenezë. Një qasje shtesë për përshkrimin e neuroneve është hibridizimi in situ: Sondat e etiketuara në mënyrë të veçantë shënojnë ARN -në e neuronit që kodon për sintezën e një kanali, receptori, transmetuesi ose elementi strukturor.
Elementet nervore të trurit
Glial qelizat. Ndryshe nga neuronet, ata nuk kanë aksone ose dendritë dhe nuk janë të lidhur drejtpërdrejt me qelizat nervore. Ekzistojnë shumë qeliza gliale në sistemin nervor. Ata kryejnë shumë funksione të ndryshme të transmetimit të sinjalit. Për shembull, aksonet e qelizave ganglionale të retinës që përbëjnë nervin optik sjellin impulse shumë shpejt sepse ato janë të rrethuara nga një mbështjellës izolues lipidik i quajtur mielinë. Mielina formohet nga qelizat gliale që mbështillen rreth aksoneve gjatë zhvillimit ontogjenetik. Qelizat gliale të retinës njihen si qeliza Müllerian.
Grupimi i qelizave sipas funksionit
Një veti e jashtëzakonshme e retinës është rregullimi i qelizave sipas funksionit. Trupat qelizorë të fotoreceptorëve, qelizat horizontale, bipolare, amakrine dhe ganglionale janë rregulluar në shtresa të dallueshme. Ky shtresim shihet në të gjithë trurin. Për shembull, struktura në të cilën përfundojnë fijet e nervit optik (trupi gjenikular anësor) përbëhet nga 6 shtresa qelizash që janë të lehta për tu dalluar edhe me sy të lirë. Në shumë zona të sistemit nervor, qelizat me funksione të ngjashme grupohen në struktura të dallueshme sferike të njohura si bërthama (për të mos ngatërruar me bërthamën qelizore) ose ganglione (për të mos u ngatërruar me qelizat ganglionale të retinës).
Nënllojet dhe funksionet e qelizave
Ekzistojnë disa lloje të dallueshme të qelizave ganglionale, horizontale, bipolare dhe amakrine, secila me një morfologji karakteristike, specifikën e transmetuesit dhe vetitë fiziologjike. Për shembull, fotoreceptorët ndahen në dy klasa lehtësisht të dallueshme - shufra dhe kone - që kryejnë funksione të ndryshme. Shkopinjtë e zgjatur janë jashtëzakonisht të ndjeshëm ndaj ndryshimeve më të vogla në ndriçim. Ndërsa lexoni këtë faqe, drita e ambientit është shumë e ndritshme për shkopinjtë që funksionojnë vetëm në dritë të ulët pas një periudhe të gjatë errësire. Kone reagojnë ndaj stimujve vizualë në dritë të ndritshme. Për më tepër, kone klasifikohen më tej në nëntipe të fotoreceptorëve që janë të ndjeshëm ndaj të kuqes, jeshiles ose blusë. Qelizat amakrine janë një shembull i mrekullueshëm i diversitetit qelizor: më shumë se 20 lloje mund të dallohen sipas kritereve strukturore dhe fiziologjike.
Kështu, retina ilustron problemet më të thella të neuroshkencës moderne. Nuk dihet pse nevojiten kaq shumë lloje të qelizave amakrine dhe çfarë funksionesh të ndryshme kryen secila prej këtyre llojeve të qelizave. Soshtë shqetësuese të kuptosh se funksioni i shumicës dërrmuese të qelizave nervore në sistemet nervore qendrore, periferike dhe viscerale është i panjohur. Në të njëjtën kohë, kjo injorancë sugjeron që shumë nga parimet themelore të trurit robotik nuk janë kuptuar ende.
Konvergjenca dhe divergjenca e lidhjeve
Për shembull, ka një rënie të fortë të numrit të qelizave të përfshira gjatë rrugës nga receptorët në qelizat ganglionale. Rezultatet e më shumë se 100 milion receptorëve konvergojnë në 1 milion qeliza ganglionale, aksonet e të cilave përbëjnë nervin optik. Kështu, shumë (por jo të gjitha) qelizat ganglionale marrin hyrje nga një numër i madh i fotoreceptorëve (konvergjenca) përmes qelizave interkalare. Nga ana tjetër, një qelizë ganglione intensivisht degëzohet dhe përfundon në shumë qeliza të synuara.
Përveç kësaj, në kontrast me diagramin e thjeshtuar, shigjetat duhet të tregojnë anët për të treguar ndërveprimet midis qelizave në të njëjtën shtresë (lidhje anësore) dhe madje edhe në drejtime të kundërta - për shembull, nga qelizat horizontale tek fotoreceptorët (lidhjet e kthimit). Ndikime të tilla konvergjente, divergjente, anësore dhe të përsëritura janë veti të përhershme të shumicës së rrugëve nervore në të gjithë sistemin nervor. Kështu, përpunimi i thjeshtë hap pas hapi i sinjalit vështirësohet nga ndërveprimet paralele dhe të kundërta.
Biologjia qelizore dhe molekulare e neuroneve
Ashtu si llojet e tjera të qelizave në trup, neuronet posedojnë plotësisht mekanizmat qelizorë të aktivitetit metabolik, sintezën e proteinave të membranës (për shembull, proteinat e kanaleve të joneve dhe receptorët). Për më tepër, proteinat e kanaleve dhe receptorëve të joneve transportohen në mënyrë të synuar në vendet e lokalizimit në membranën qelizore. Kanalet specifike për natriumin ose kaliumin janë të vendosura në membranën e aksoneve të qelizave ganglionale në grupe diskrete (grupe). Këto kanale janë të përfshirë në inicimin dhe kryerjen e PD.
Terminalet presinaptikë, të formuar nga proceset e fotoreceptorëve, qelizave bipolare dhe neuroneve të tjera, përmbajnë kanale specifike në membranën e tyre përmes të cilave mund të kalojnë jonet e kalciumit. Hyrja e kalciumit shkakton çlirimin e neurotransmetuesit. Secili lloj i neuronit sintetizon, ruan dhe çliron një lloj specifik të neurotransmetuesit. Ndryshe nga shumë proteina të tjera të membranës, receptorët për ndërmjetësues specifik janë të vendosur në vende të përcaktuara saktësisht - membranat post-sinaptike. Midis proteinave të membranës, proteinat e pompës ose proteinat transportuese janë gjithashtu të njohura, roli i të cilave është të ruajnë qëndrueshmërinë e përmbajtjes së brendshme të qelizës.
Dallimi kryesor midis qelizave nervore dhe llojeve të tjera të qelizave në trup është prania e një aksoni të gjatë. Meqenëse aksonët nuk kanë një "kuzhinë" biokimike për sintezën e proteinave, të gjitha molekulat kryesore duhet të transportohen në terminale me anë të një procesi të quajtur transporti aksonal, shpesh në distanca shumë të gjata. Të gjitha molekulat e nevojshme për të ruajtur strukturën dhe funksionin, si dhe kanalet e membranës molekulare, udhëtojnë nga trupi i qelizës në këtë mënyrë. Po kështu, molekulat e kapura nga membrana përfundimtare kthehen në trupin e qelizës duke përdorur transportin aksonal.
Neuronet ndryshojnë nga shumica e qelizave gjithashtu në atë që, me disa përjashtime, ato nuk mund të ndahen. Kjo do të thotë që te kafshët e rritura, neuronet e ngordhura nuk mund të zëvendësohen.
Rregullimi i zhvillimit të sistemit nervor
Shkalla e lartë e organizimit të një strukture të tillë si retina paraqet probleme të reja. Nëse truri i njeriut është i nevojshëm për të ndërtuar një kompjuter, atëherë askush nuk e kontrollon trurin gjatë zhvillimit dhe krijimit të lidhjeve të tij. Stillshtë ende një mister se si "mbledhja" e saktë e pjesëve të trurit çon në shfaqjen e vetive të tij unike.
Në retinën e pjekur, çdo lloj qelize ndodhet në shtresën ose nën -shtresën përkatëse dhe formon lidhje të përcaktuara në mënyrë strikte me qelizat e synuara përkatëse. Një pajisje e tillë është një parakusht për funksionimin e duhur. Për shembull, që qelizat normale të ganglionit të zhvillohen, një qelizë paraardhëse duhet të ndahet, të migrojë në një vend të caktuar, të diferencohet në një formë të veçantë dhe të krijojë lidhje specifike sinaptike.
Aksonet e kësaj qelize duhet të gjejnë në një distancë të konsiderueshme (nervin optik) një shtresë të caktuar të qelizave të synuara në lidhjen tjetër të ndërrimit sinaptik. Procese të ngjashme ndodhin në të gjitha pjesët e sistemit nervor, duke rezultuar në formimin e strukturave komplekse me funksione specifike.
Studimi i mekanizmave të formimit të strukturave të tilla komplekse si retina është një nga problemet kryesore të neurobiologjisë moderne. Të kuptuarit se si formohen ndërlidhjet komplekse të neuroneve gjatë zhvillimit individual (ontogjeneza) mund të ndihmojë në përshkrimin e vetive dhe origjinës së çrregullimeve funksionale të trurit. Molekula të caktuara mund të luajnë role kryesore në diferencimin, rritjen, migrimin, sinapsin dhe mbijetesën neuronale. Molekula të tilla po përshkruhen gjithnjë e më shpesh. Interesante, sinjalet elektrike rregullojnë sinjalet molekulare që shkaktojnë rritjen e aksonit dhe formimin e lidhjeve. Aktiviteti luan një rol në krijimin e një modeli të lidhjeve.
Qasjet gjenetike lejojnë identifikimin e gjeneve që kontrollojnë diferencimin e organeve të tëra, siç është i gjithë syri. Goering dhe kolegët hetuan shprehjen e gjenit pa sy mizë frutash Drosophila, e cila kontrollon zhvillimin e syve. Heqja e këtij gjeni nga gjenomi parandalon zhvillimin e syve. Genet homologe te minjtë dhe njerëzit (të njohur si sy i vogël dhe aniridia) janë të ngjashme në strukturë. Nëse gjeni homolog pa sy gjitarët përfshihen artificialisht dhe shprehen në mizë, atëherë kjo kafshë zhvillon sy shtesë (fluturojnë në strukturë) në antena, krahë dhe këmbë. Kjo sugjeron që ky gjen kontrollon formimin e syve në një mizë ose mi në të njëjtën mënyrë, pavarësisht strukturave dhe vetive krejtësisht të ndryshme të syve të insekteve dhe gjitarëve.
Rigjenerimi i sistemit nervor pas lëndimit
Sistemi nervor jo vetëm që krijon lidhje gjatë zhvillimit, por mund të rivendosë disa lidhje pas dëmtimit (kompjuteri juaj nuk mund ta bëjë këtë). Për shembull, aksonet në dorë mund të mbijnë pas lëndimit dhe të krijojnë lidhje; dora përsëri mund të lëvizë dhe të ndiejë prekjen. Po kështu, në një bretkocë, peshk ose jovertebrore, rigjenerimi aksonal dhe rivendosja e funksionit vërehen pas dëmtimit të sistemit nervor. Pas prerjes së nervit optik në një bretkocë ose peshk, fibrat rriten përsëri dhe kafsha mund të shohë. Sidoqoftë, kjo aftësi nuk është e natyrshme në sistemin nervor qendror të vertebrorëve të rritur - ata nuk rigjenerohen. Sinjalet molekulare që bllokojnë rigjenerimin dhe rëndësia e tyre biologjike për funksionimin e sistemit nervor janë të panjohura.
përfundimet
∙ Neuronet lidhen me njëri -tjetrin në një mënyrë të përcaktuar rreptësisht.
∙ Informacioni nga qeliza në qelizë transmetohet përmes sinapseve.
∙ Në sistemet relativisht të thjeshta, siç është retina e syrit, të gjitha lidhjet mund të gjurmohen dhe kuptimi i sinjaleve ndërqelizore mund të kuptohet.
Cells Qelizat nervore të trurit janë elemente materiale të perceptimit.
∙ Sinjalet në neuronet janë shumë stereotipe dhe të njëjta për të gjitha kafshët.
Pot Potencialet e veprimit pa humbje mund të udhëtojnë në distanca të gjata.
Potencialet graduale lokale varen nga vetitë elektrike pasive të neuroneve dhe përhapen vetëm në distanca të shkurtra.
∙ Struktura e veçantë e qelizave nervore kërkon një mekanizëm të specializuar për transportin aksonal të proteinave dhe organeleve nga dhe në trupin qelizor.
Gjatë zhvillimit individual, neuronet migrojnë në vendndodhjen e tyre përfundimtare dhe krijojnë lidhje me objektivat.
Sign Sinjalet molekulare nxisin rritjen aksonale.
Bibliografi
Penrose R. MENDJA E RE E MBRETIT. Rreth kompjuterëve, të menduarit dhe ligjet e fizikës.
Gregory R.L.
Lekakh V.A. Çelësi për të kuptuar fiziologjinë.
Gamow G., Ichas M. Z. Tompkins brenda vetes: Aventurat në një biologji të re.
Kozhedub R.G. Modifikimet e membranës dhe sinoptike në manifestimet e parimeve themelore të trurit.
