Тип нервных клеток: Página não encontrada — Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento

Создан самый подробный перечень типов клеток в коре головного мозга // Смотрим

Нейробиологи опубликовали результаты 15 лет работы по самой масштабной на сегодняшний день переписи нейронов в коре мозга млекопитающего.

Нейробиологи опубликовали результаты 15 лет работы по самой масштабной на сегодняшний день переписи нейронов в коре мозга млекопитающего. Итоги исследования подведены в научной статье, опубликованной в журнале Nature группой во главе с Хункуй Цзэн (Hongkui Zeng) из Алленовского института наук о мозге в США.

Мозг млекопитающего – необычайно сложная система. И дело не только в количестве нейронов, которых только у мыши порядка ста миллионов, а у человека ещё в тысячу раз больше. Нервные клетки делятся на множество типов по строению и, вероятно, функциям. Каждая достаточно масштабная «перепись» открывает новые виды нейронов.

Клетки можно классифицировать по разным параметрам. Один из самых прогрессивных на сегодняшний день подходов заключается в том, чтобы учитывать, какие гены в каком нейроне работают (или, как говорят специалисты, экспрессируются).

Напомним, что все клетки организма имеют одну и ту же ДНК. Строение и функции клетки зависят от того, какие гены в ней включаются, а какие «молчат». В зависимости от этого клетка вырабатывает разные белки, а эти белки выполняют разные функции.

Картина экспрессии генов (то есть генов «включённых» и «выключенных») определяет, станет ли клетка частью нервной ткани, мышечной и так далее. Она же создаёт и более тонкие различия, например, между типами нейронов, что в данной работе и интересовало исследователей.

Разумеется, проанализировать все клетки мозга мыши или даже его коры учёным было бы не под силу. Они предпочли детально исследовать два участка мозга, имеющих важные функции.

Во-первых, это первичная зрительная кора — регион мозга, в который первым делом попадает сигнал зрительных нервов. Здесь необработанная информация разделяется на данные о форме, цвете и движении. Форма объектов распознается здесь же, а остальные сведения передаются более глубоким слоям мозга.

Вторым участком исследования стала передняя боковая моторная кора. Она участвует в управлении движением.

Всего биологи проанализировали экспрессию генов почти в 24 тысячах нейронов (путём секвенирования РНК одиночных клеток).

Основываясь на картине экспрессии, они разделили «кирпичики мозга» на 133 типа. Некоторые из этих видов нейронов уже были известны по предыдущим исследованиям. Но было открыто также множество новых и редких типов нервных клеток.

«Это, безусловно, самый полный, самый глубокий анализ любых областей коры у любого вида», – заявляет Цзэн.

Команда определяла, экспрессируется ли в клетке тот или иной ген. Полный перечень проверенных генов для каждой клетки насчитывал десятки тысяч пунктов.

«Только благодаря новейшим достижениям в области технологий мы можем измерить активность стольких генов в одной клетке», – говорит первый автор статьи Босилька Тасич (Bosiljka Tasic), также из Алленовского института.

Полученные данные уже привели другую команду исследователей к интересным выводам о работе клеток в моторной коре. Так, биологи обнаружили, что в «планировании» движений участвует один тип клеток, а команду мышцам отдаёт другой. При этом биологи дополнительную информацию о форме нейрона. Эти результаты опубликованы в отдельной научной статье, также вышедшей в журнале Nature.

«Мы работаем над изучением не только экспрессии генов, но и многих других свойств клетки, в том числе её функций, которые являются наиболее неуловимыми, самыми трудными для определения», – говорит Тасич. 

В настоящее время исследователи работают над тем, чтобы расширить свои представления о нейронах, изучив и другие области коры. Впрочем, они ожидают, что там встретятся в основном те же типы клеток.

«Имея все эти данные, мы можем начать изучать новые принципы организации мозга и, в конечном итоге, понять то, как он работает», – резюмирует Цзэн.

Напомним, что ранее «Вести.Наука» (nauka.vesti.ru) писали о самой подробной карте областей человеческого мозга, карте межнейронных связей млекопитающего и подсчёте числа нейронов в мозге кошек и собак.

Нобель по медицине — за исследования «системы GPS» мозга

6 октября 2014

Автор фото, EPA

Подпись к фото,

Лауреаты Нобелевской премии: Джон О’Киф, Май-Бритт и Эдвард Мозеры

Нобелевскую премию в области медицины получили трое ученых, исследовавших «внутреннюю навигационную систему» мозга.

Премия присвоена профессору Джону О’Кифу из Университетского колледжа в Лондоне и супругам Май-Бритт и Эдварду Мозер из Университета науки и технологии в Тронхейме, в Норвегии.

Награда присуждена за исследования по идентификации клеток, которые отвечают в мозге за систему пространственного позиционирования.

Среди прочего, это открытие, вероятно, сможет объяснить, почему пациенты, страдающие болезнью Альцгеймера, часто не понимают, где они находятся.

По словам Нобелевского комитета, открытие ученых «дало ответ на вопрос, который в течение веков занимал умы философов и ученых».

Профессор О’Киф открыл часть системы пространственного позиционирования мозга в 1971 году.

Он обнаружил у крыс тип нервных клеток в гиппокампе, активизирующихся при изменении положения животного в пространстве.

Когда крыса находится в определенной точке комнаты, в ее гиппокампе возбуждаются нейроны определенного типа, при перемещении животного в другое место возбуждение переходит к другим нейронам.

По словам Джона О’Кифа, эти нервные клетки создают в мозге человека своего рода карту.

«Система GPS»

В 2005 году супруги Мозер выделили другой тип нервной клетки, которую они назвали «ячейкой сетки». Эти клетки генерируют систему координат и служат для точного позиционирования и поиска пути.

Последующее исследование норвежских ученых показало, как эти клетки позволяют человеку определить свое положение в пространстве и перемещаться в заданном направлении.

Автор фото, Science Photo Library

Подпись к фото,

Ученые исследовали клетки мозга, которые отвечают за систему пространственного позиционирования

В решении Нобелевского комитета говорится, что оба открытия демонстрируют, что эти нервные клетки «формируют в мозге систему позиционирования, аналогичную GPS».

Награда, по мнению Нобелевского комитета, может вдохновить других учёных на исследование болезней, связанных с проблемами в системе позиционирования.

Май-Бритт и Эдвард Мозеры стали первыми норвежцами, удостоившимся Нобелевской премии по медицине.

75-летний Джон О’Киф вырос в Нью-Йорке, в последние годы он работает в Великобритании.

Церемония награждения пройдет 10 декабря, в день кончины основателя Нобелевских премий Альфреда Нобеля.

Во вторник будет объявлено имя лауреата Нобелевской премии в области физики.

Ключ к разуму? Обнаружен тип нейронов, который есть только у приматов

Биологи обнаружили тип нервных клеток, который есть только у приматов, в том числе людей. Открытие может пролить новый свет на происхождение разума. Также оно может помочь в создании и испытании лекарств от психических заболеваний.

Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Nature.

Клетки головного мозга очень разнообразны. Так, в мозге человека нейробиологи насчитывают десятки типов нейронов, различающихся тонкими деталями строения.

Ещё большее разнообразие открывается исследователям, когда они классифицируют нейроны по тому, какие гены в них работают (экспрессируются), а какие «молчат». Как говорят специалисты, это классификация нейронов по профилю экспрессии генов.

Например, не так давно биологи исследовали 24 тысячи клеток из двух участков мозга мыши. Оказалось, что они делятся на 133 типа. То есть из этих 24 тысяч нейронов было в среднем лишь по 180 каждого типа. А ведь всего в мозге мыши порядка ста миллионов нейронов, а у человека – в тысячи раз больше. Кто же знает, сколько разновидностей нервных клеток в мозге на самом деле?

Чтобы узнать это, можно было бы попробовать классифицировать все нервные клетки мозга по профилю экспрессии генов. Но эта задача пока не по силам науке. Впрочем, биологи регулярно устраивают менее масштабные «переписи» и обычно находят что-то интересное.

Отдельный нейрон в коре головного мозга игрунки и его отростки (выделен зелёным).

На сей раз учёные сосредоточились на большом и важном классе нейронов – так называемых интернейронах.

Авторы новой работы изучили в общей сложности почти 189 тысяч отдельных интернейронов, взятых у млекопитающих пяти видов. Три из них (человек разумный, макака-резус и игрунка обыкновенная) являются приматами. Ещё два – это домашний хорёк и домовая мышь.

Исследователи секвенировали («прочитали») РНК одиночных клеток. Это позволило выяснить, какие гены в нейроне функционируют, а какие бездействуют. Ведь работа генов заключается в том, чтобы стать примером для синтеза молекул РНК. А уж последние служат образцами для синтеза белков, управляющих всей деятельностью клетки.

Отметим, что нужные нейроны были извлечены из коры, гиппокампа и полосатого тела мозга человека и животных.

Полосатое тело – это весьма древняя область мозга, которая появилась у позвоночных ещё до того, как они вышли на сушу. Тем удивительнее, что именно там исследователи открыли новый тип нейронов, который встречается только у приматов. Причём эти клетки составляют треть (!) всех интернейронов полосатого тела приматов, в том числе человека.

Это удивительный результат. Мозг человека отличается от мозга других млекопитающих прежде всего огромными размерами коры. И кора действительно играет определяющую роль в функциях, делающих нас людьми: мышлении, речи и так далее. Казалось бы, и на клеточном уровне самые радикальные отличия мы должны были найти именно там. Но вместо этого исследователи обнаружили различия в эволюционно древнем полосатом теле.

Известно, что эта область мозга играет важнейшую роль в генерации чувства удовольствия. Кроме того, она участвует в управлении целенаправленными движениями и многих других процессах. Пока трудно сказать, какую функцию во всём этом выполняют нейроны нового типа. Но несомненно, что учёные получили ещё один интригующий кусочек пазла под названием «Что значит быть человеком».

Повод задуматься есть и у медиков.

«Дисфункции интернейронов тесно связаны с несколькими расстройствами работы мозга, включая расстройства аутистического спектра и шизофрению», – утверждает соавтор статьи Гопин Фэн (Guoping Feng).

Более того, некоторые исследования показывают, что важную роль в возникновении шизофрении играет именно полосатое тело.

Вспомним, что обычным объектом экспериментов при создании и испытании лекарств являются мыши. Но теперь выяснилось, что каждый третий интернейрон полосатого тела человека принадлежит к типу, который у грызунов не встречается. Так не стоит ли разработчикам препаратов пересмотреть свои подходы?

К слову, ранее Вести.Ru рассказывали о ещё одном типе нервных клеток, обнаруженных в мозге человека. Писали мы и о нейронах, улучшающих память и обучение.

Что такое стволовые клетки?

Стволовые клетки способны становится любой клеткой в теле (организме). Одной из их главных особенностей является их способность к самообновлению или увеличению количества в организме. Стволовые клетки могут становиться клетками крови, сердечной ткани, кожи, мускулов,  мозга и т.д.

Есть разные стволовые клетки, но все их виды имеют способность превращаться в разные виды клеток.

Вид стволовых клеток которыми богата пуповина такой же как и костный мозг. Этот тип клеток дает рост всем кровяным клеткам и является фундаментом нашей иммунной системы.

 

Красные кровяные тельца поставляют кислород.

Белые кровяные тельца борются с инфекциями.

Тромбоциты обеспечивают заживление тканей.

Пуповинная кровь остается в вене во время родов. Она богата стволовыми клетками и ее сохраняют для последующих медицинских нужд. Эти клетки способны лечить более 80 заболеваний и уже были использованы в качестве 30000 трансплантаций по всему миру.



Преимущества стволовых клеток из пуповинной крови

Стволовые клетки из пуповинной крови имеют огромное преимущество перед другими клетками (например по сравнению со стволовыми клетками из костной ткани):


1. Легко собирать.
2. При заборе нет риска ни для матери, ни для ребенка.
3. Они легче приживаются в организме.
4. Снижают риск отторжения при пересадке ребенку и лучше приживаются при пересадке близким родственникам.
5. Снижается риск заражения при пересадке.
6. Способны преодолевать гематоэнцефалический барьер и дифференцироваться в нейроны и другие клетки головного мозга, которые могут играть важную роль при лечении некоторых заболеваний мозга.

Характеристика 3 и 4 выше, в связи с тем, что стволовые клетки пуповинной крови являются иммунологически незрелыми. И в перспективе это означает, что стволовые клетки пуповинной крови способны на «обучение» функционировать нужным образом, поэтому они больше способны к взаимодействию к другим клеткам инородного тела.

Вышеуказанная 5 характеристика является причиной, почему стволовые пуповинной крови клетки окрестили «привилегированные», потому что они еще не подвержены воздействию большинства заболеваний и загрязнений окружающей средой, что лучше использовать при трансплантации , по сравнению со стволовыми клетками из костной ткани взрослого человека.

Наиболее важно и то, что эти клетки идеально подходят для пересадки именно Вашему ребенку и подходят его ближайшим родственникам в соотношении 1 к 4 (25%). Еще очень важно заметить, что идеальное совпадение не гарантирует, что они будут полезны при лечении всех заболеваний. 
 
Вирус Трансплантат против хозяина (РТПХ), может возникать непредсказуемо, когда клетки донора начинают атаковать получателя трансплантата и это может быть смертельным, по разным оценкам, это происходит в  60-80 процентов трансплантаций, где донор и реципиент не являются родственниками.

Про стволовые клетки из пуповинной ткани.

Пуповинная ткань сама по себе — это богатый источник стволовых клеток называемых мезенхимальными. У мезенхимальных стволовых клеток есть много уникальных функций, включая способность ингибировать воспаление после повреждения ткани, секретировать факторы роста, которые способствуют репарации тканей, а также дифференцироваться во многие другие типы клеток, включая нервные клетки, костные клетки, жировые клетки и хрящи. Мезенхимальные стволовые клетки все чаще используются в регенеративной медицине для широкого диапазона применений, включая болезни сердца и почек, ALS, заживление ран и лечении аутоиммунных заболеваний.

 Вся информация, представленная на сайте на русском языке, носит справочный характер и не может быть использована в медицинских или иных целях

Каковы различные типы нервных клеток?

Нервная клетка, также известная как нейрон, является основной биохимической клеткой, расположенной в нервной системе. Нервные клетки бывают разных форм; однако наиболее распространенное разграничение между типами связано с их функцией. Сенсорные нейроны отвечают за механизмы реагирования мозга и нервной системы на такие раздражители, как свет, звук и осязание. Моторные нейроны вызывают сокращения мышц и влияют на железы, когда сигналы посылаются из головного или спинного мозга. Кроме того, межнейроны ответственны за соединение каждой нервной клетки в различных областях нервной системы.

Нейроны бывают разных форм и размеров в зависимости от их обязанностей и местоположения. Каждая отдельная часть нервной клетки может обеспечивать различные электрохимические свойства, учитывая ее положение по отношению к другим нервным клеткам. Например, сома, центральная часть нейрона может иметь размеры от трех до 18 микрометров в диаметре.

Каждая нервная клетка делится на множество разных частей. Ядро называется сома и отвечает за синтез белка в клетке. Расширения нервной клетки называются дендритами, частью, ответственной за связь между каждым нейроном с входной информацией. Аксон, с другой стороны, переносит сигналы от нервов от сомы, соединяется с синапсом и высвобождает химические вещества нейротрансмиттеров в другие нейроны.

Из-за этого процесса передачи, полярность клетки очень важна, то есть где расположены аксоны и дендриты. Клетка униполярного нейрона обладает длинным дендритом и коротким аксоном в той же области, соединяющейся с нервами спинного мозга. Биполярные нейроны обладают дендритами и аксонами по отдельности, обеспечивая сенсорные пути для слуха, зрения, обоняния и вкуса. Многополярные нейроны обладают длинным аксоном и множеством дендритов, что позволяет ему соединяться с несколькими другими нервными клетками и передавать большое количество информации.

Существуют и другие типы нервных клеток, каждый со своими уникальными характеристиками и функциями. Эти типы нервных клеток обычно находятся в определенных областях нервной системы. К ним относятся клетки переднего рога, клетки корзины, клетки Бетца, гранулярные клетки, срединные колючие нейроны, клетки Пукинье, пирамидальные клетки и клетки Реншоу. Хотя каждая из нервных клеток имеет важные особенности, которые определяют определенные процессы в нервной системе, считается, что существует ряд различных типов функционально-специфических клеток, которые еще предстоит открыть.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

Страница не найдена |

Страница не найдена |

---

---

404. Страница не найдена

Архив за месяц

ПнВтСрЧтПтСбВс

3456789

24252627282930

31      

       

       

     12

       

     12

       

      1

3031     

     12

       

15161718192021

       

25262728293031

       

    123

45678910

       

     12

17181920212223

31      

2728293031  

       

      1

       

   1234

567891011

       

     12

       

891011121314

       

11121314151617

       

28293031   

       

   1234

       

     12

       

  12345

6789101112

       

567891011

12131415161718

19202122232425

       

3456789

17181920212223

24252627282930

       

  12345

13141516171819

20212223242526

2728293031  

       

15161718192021

22232425262728

2930     

       

Архивы

Фев

Мар

Апр

Май

Июн

Июл

Авг

Сен

Окт

Ноя

Дек

Метки

Настройки
для слабовидящих

Наука: Наука и техника: Lenta.

ru

На прошлой неделе в Nature было опубликовано описание технологии, которая способна радикально ускорить исследования мозга. Ученые научились делать мозг прозрачным, что позволяет разглядеть в микроскоп отдельные нейроны и их связи между собой. Метод не требует изготовления срезов, а клетки разных типов в нервной ткани светятся разными цветами. «Лента.ру» попыталась разобраться, что же означает появление такого метода для современной науки о мозге.

«Мозг — это мир, состоящий из множества неоткрытых континентов и огромных неизведанных пространств», — такую надпись можно прочитать на дне сосуда, фотография которого опубликована в последнем номере Nature. Замечателен, конечно, не сам трюизм, а тот факт, что, читая эту надпись, мы не замечаем цельного мозга мыши, лежащего поверх нее в сосуде. Нейробиологам из Стенфорда удалось сделать нервную ткань грызуна совершенно прозрачной, и в этом прозрачном мозге при помощи обычного светового микроскопа можно рассмотреть отдельные нейроны, светящиеся в темноте желтым, красным и синим флюоресцентным светом.

Фотографии и видеозаписи, приложенные авторами к публикации, производят достаточно сильное впечатление. На них можно ясно рассмотреть отдельные нейроны, их тела, форму клеточных отростков и другие элементы анатомии, известные по классическим рисункам Рамона-и-Кахаля, перекочевавшим в учебники биологии. При этом на рисунках классика отмечены отдельные, случайные клетки, а сами изображения сделаны на основе тончайших микроскопических срезов. Светящиеся же нейроны на фотографиях стенфордских ученых находятся в практически нетронутом мозге на своих собственных местах, и разными цветами светятся разные типы нервных клеток — потенциально любые клетки из тех, что интересуют исследователей, могут быть подсвечены особым образом.

Справедливости ради стоит сказать, что сделать нервную ткань прозрачной ученые пытаются уже около десятка лет, и группа из Стенфорда была в этих исследованиях далеко не первой. Значительных результатов в этом направлении удалось достичь еще в 2007 году.

Стремление к прозрачности

Мозг, как известно, имеет серовато-белый цвет. Этот цвет возникает в результате множественного отражения света на границах клеточных мембран, и в этом смысле мозг мало чем отличается от, скажем, молока, где свет отражают мицеллы жира.

Чтобы сделать нервную ткань прозрачной, отражение нужно свести к минимуму. Достичь этого ученые сперва пытались при помощи растворов органических веществ со специально подобранным коэффициентом преломления — таким, чтобы на границе клеточной мембраны отражения не происходило. Использование таких растворов позволило сделать нервные срезы прозрачными, но метод все же имеет существенные недостатки. Например, использование таких веществ подавляет флюоресценцию, а без нее осветление мозга теряет всякий смысл, поскольку именно флюоресцентные красители позволяют пометить те или иные клетки в ткани.

Альтернативным способом просветления мозга может быть полное удаление у клеток мембран. До сих пор столь радикальный метод никто всерьез не рассматривал, так как в норме такое удаление приведет к превращению мозга в неструктурированную «кашу». Тем не менее ученые из Стенфорда пошли именно этим путем, и в ходе работы им удалось сохранить практически нетронутой структуру нервной ткани и подавляющее большинство клеточных белков.

Секрет ученых заключается в использовании специального матрикса, который, с одной стороны, поддерживает все структуры на своих местах, а с другой — не препятствует диффузии таких достаточно крупных молекул, как флюоресцентные антитела.

В соответствии с разработанной учеными технологией мозг мыши насыщают тремя веществами-сшивателями: формальдегидом, акриламидом, бисакриламидом, а также соединением, которое при нагревании инициирует полимеризацию. Во время полимеризации акриламид и бисакриламид образуют прозрачную полимерную сетку, а формальдегид пришивает к ней белки и нуклеиновые кислоты нервной ткани.

Важно, что при этом липиды, из которых состоят мембраны, оказываются никак не соединены с полимерной матрицей, поэтому их можно легко удалить с помощью обычных поверхностно-активных веществ. Вся процедура занимает три дня, после чего препарат можно опустить в раствор красителей — флюоресцентных антител. Спустя еще неделю ученые получают прозрачный мозг, в котором при облучении возбуждающим светом разными цветами начинают светиться, например, клетки глии, возбуждающие и тормозящие нейроны.

Ученые испытали новую технологию не только на мозге мышей, но и на срезах человеческого мозга, традиционно хранящихся в формалине. Как оказалось, формальдегид совершенно не мешает процедуре просветления, так что ее можно будет провести на огромных коллекциях препаратов, хранящихся в лабораториях по всему миру.

Сделать прозрачным мозг человека целиком пока невозможно — он слишком большой. Работать приходится с отдельными срезами, однако толщина этих срезов измеряется уже миллиметрами, а не микрометрами, как в классической микроскопии. Впрочем, даже если бы человеческий мозг можно было бы сделать прозрачным целиком, это было бы практически бессмысленно: на нем невозможно было бы работать с микроскопом, глубина «проникновения» которого не превышает сантиметра.

Важно, что новый метод не только позволяет подсветить в препарате отдельные клетки в соответствии с их особыми свойствами (например, только те, которые синтезируют белки, связанные с памятью), но и менять эти маркеры. Один и тот же препарат — например, мозг мыши, которая прошла специальное обучение в эксперименте и нейроны которой содержат отпечаток такого обучения, — можно свободно перекрашивать различными маркерами по несколько раз. Ученые даже предложили собрать подобные препараты в особые библиотеки для изучения разными группами исследователей.

Ограничения нового метода очевидны — он позволяет изучать только мертвый мозг. Ни о какой активности нейронов в препарате, зафиксированном формалином и акриламидом, речи быть не может. Конечно, в последнее время нейробиологи научились по синтезу особых РНК «вылавливать» те нейроны, которые работали непосредственно (за минуты) перед тем, как животное превратили в препарат, однако это не делает такое ограничение менее серьезным.

На службе коннектома

Область нейробиологии, для которой метод создания прозрачного мозга будет иметь наибольшее значение, называют коннектомикой, по аналогии с отраслью изучения геномов — геномикой. Коннектомом называют совокупность всех связей между нейронами, число которых в мозге человека оценивается в квадриллион штук (10¹⁵).

Модель структуры микроскопического участка нервной ткани, построенная на основе реконструкции срезов. Разными цветами показаны отростки разных нейронов.

TED/Sebastian Seung

Создание полной модели связей всех нейронов в мозге выглядит сейчас настолько же амбициозной и трудоемкой задачей, какой когда-то было определение последовательности ДНК в проекте «Геном человека». С одной стороны, у ученых уже есть успешный опыт в составлении самых примитивных коннектомов — еще в 1986 году удалось установить семь сотен связей между 302 нейронами в червяке Caenorhabditis elegans. С другой стороны, квадриллион синапсов человеческого мозга выглядит пока недоступной и фантастической цифрой. Впрочем, и секвенирование человеческого генома двадцать лет назад было такой же фантастикой.

В настоящее время есть два подхода к составлению коннектома, их можно условно обозначить как метод «сверху вниз» и «снизу вверх». Оба подхода имеют свои слабости, однако есть основания полагать, что новая методика «осветления» мозга может стать их связующим звеном.

Метод составления коннектома «снизу вверх» подразумевает нарезание маленького фрагмента нервной ткани на тысячи тонких слоев, их электронную микроскопию, распознавание отдельных клеток и синапсов на полученных микрофотографиях и в конце концов реконструкцию трехмерной модели данного участка мозга. Это очень сложная и кропотливая работа. Метод дает исчерпывающую структурную информацию о нервной ткани, однако применить его можно только к исключительно маленьким — микроскопическим фрагментам нервной ткани. Составление полного коннектома даже крохотной плодовой мушки дрозофилы таким методом пока невозможно, не говоря уже о мозге человека.

Альтернативный подход «сверху вниз» подразумевает составление карты связей именно в мозге людей, причем разных людей — в том числе и страдающих психическими заболеваниями. Этот подход использует так называемый метод диффузной магнитно-резонансной томографии и внешне мало отличается от обычной МРТ, которую можно легко и безболезненно проводить на людях.

Принцип метода заключается в том, чтобы при помощи томографа для каждой точки мозга определить направления, в которых вода движется плохо, то есть измерить анизотропию ее диффузии. В нервной ткани такая анизотропия возникает в непосредственной близости от аксонов — тяжей нейронов, которые образуют белое вещество. Белое вещество составляют магистрали мозга, связывающие его отдаленные части. Вода внутри белого вещества лучше двигается вдоль тяжей аксонов, и это можно увидеть на данных томографа.

Трехмерная модель связей в мозге, составленная по данным диффузионной МРТ.

Иллюстрация: humanconnectomeproject.org

Понятно, что метод диффузной МРТ дает только общую информацию о связях в мозге и неприменим для изучения коры, серого вещества, где образуется большинство синапсов. Этот метод вообще «видит» только направления, а не отдельные нейроны, не говоря уже об их микроскопических контактах. И формально, если термином «коннектом» обозначается совокупность связей между клетками, то МРТ неспособен его исследовать. Отсюда возникает некоторая путаница, так как главный исследовательский проект, в котором применяется технология диффузной МРТ, — это как раз созданный Национальными институтами здоровья США проект «Коннектом человека» (Human Connectome Project).

Два подхода, каждый со своими ограничениями, позволяют изучать структуру мозга на микро- и макроуровне. Технология просветления нервной ткани может выступить здесь связующим звеном и заполнить промежуток между ними. С одной стороны, она позволяет получать достаточно детальные изображения, на которых можно разглядеть отдельные синапсы, с другой стороны, при желании с ее помощью можно увидеть каждый нейрон целиком, даже если его отростки идут из одного конца мозга к другому.

Вместо заключения

В начале апреля этого года Барак Обама официально объявил о старте исследовательской программы BRAIN, самой амбициозной из всех научных инициатив с момента завершения проекта «Геном человека». В рамках этой программы будут координироваться исследования коннектома, проводимые множеством разных американских институтов. Стоимость программы за десять лет должна составить три миллиарда долларов.

За пару месяцев до этого проект сравнимого масштаба Blue Brain запустил Европейский союз. Он будет посвящен созданию «виртуального мозга» — моделированию при помощи суперкомпьютеров активности отдельных нейронов, их ансамблей и в будущем всего мозга целиком. Судя по текущему информационному фону, кажется, в нейробиологии складывается действительно «предреволюционная» ситуация.

Типы нейронов — Институт мозга Квинсленда

Нейроны — это клетки, составляющие мозг и нервную систему. Это основные единицы, которые посылают и получают сигналы, которые позволяют нам двигать мышцами, чувствовать внешний мир, думать, формировать воспоминания и многое другое.

Однако, просто взглянув в микроскоп, становится ясно, что не все нейроны одинаковы. Итак, сколько существует типов нейронов? И как ученые выбирают категории? По крайней мере, для нейронов мозга ответить на этот вопрос непросто. Однако для спинного мозга мы можем сказать, что существует три типа нейронов: сенсорные, моторные и интернейроны.

Сенсорные нейроны

Сенсорные нейроны — это нервные клетки, которые активируются сенсорным входом из окружающей среды — например, когда вы касаетесь горячей поверхности кончиками пальцев, именно сенсорные нейроны активируются и посылают сигналы остальной части нервной системы о информацию, которую они получили.

Входы, которые активируют сенсорные нейроны, могут быть физическими или химическими, соответствующими всем пяти нашим чувствам.Таким образом, физическим входом могут быть такие вещи, как звук, прикосновение, тепло или свет. Химический ввод исходит от вкуса или запаха, который нейроны затем отправляют в мозг.

Большинство сенсорных нейронов являются псевдоуниполярными, что означает, что они имеют только один аксон, который расщепляется на две ветви.

Двигательные нейроны

Моторные нейроны спинного мозга являются частью центральной нервной системы (ЦНС) и соединяются с мышцами, железами и органами по всему телу. Эти нейроны передают импульсы от спинного мозга к скелетным и гладким мышцам (например, в вашем желудке) и, таким образом, напрямую контролируют все наши мышечные движения.На самом деле существует два типа мотонейронов: те, которые перемещаются от спинного мозга к мышце, называются нижними мотонейронами, тогда как те, которые проходят между головным и спинным мозгом, называются верхними мотонейронами.

Моторные нейроны имеют наиболее распространенный тип «плана тела» нервной клетки — они мультиполярны, каждый с одним аксоном и несколькими дендритами.

Интернейроны

Как следует из названия, вставочные нейроны находятся между ними — они соединяют двигательные и сенсорные нейроны спинного мозга.Помимо передачи сигналов между сенсорными и двигательными нейронами, интернейроны также могут общаться друг с другом, образуя цепи различной сложности. Они мультиполярны, как двигательные нейроны.

Нейроны головного мозга

В мозге различие между типами нейронов гораздо сложнее. В то время как в спинном мозге мы могли бы легко различать нейроны в зависимости от их функции, в головном мозге это не так. Конечно, есть нейроны мозга, участвующие в сенсорной обработке, например, в зрительной или слуховой коре, и другие, участвующие в моторной обработке, например, в мозжечке или моторной коре.

Однако в любой из этих сенсорных или моторных областей есть десятки или даже сотни различных типов нейронов. На самом деле исследователи все еще пытаются найти способ четкой классификации огромного разнообразия нейронов, существующих в мозгу.

Рассмотрение того, какой нейротрансмиттер использует нейрон, может быть полезным для классификации нейронов.

Однако внутри категорий мы можем найти дополнительные различия. Некоторые ГАМК-нейроны, например, посылают свои аксоны в основном в тела клеток других нейронов; другие предпочитают нацеливаться на дендриты.Кроме того, эти разные нейроны имеют разные электрические свойства, разные формы, разные экспрессируемые гены, разные модели проекций и получают разные входные данные. Другими словами, конкретная комбинация признаков является одним из способов определения типа нейрона.

Мысль состоит в том, что один и тот же тип нейронов должен выполнять одну и ту же функцию или набор функций в мозге. Ученые будут учитывать, куда проецируется нейрон, с чем он соединяется и какие входные данные он получает.

Это и есть цель попытки классифицировать нейроны: точно так же, как мы можем сказать, что сенсорные нейроны спинного мозга передают сенсорную информацию с периферии в центральную нервную систему, мы хотели бы иметь возможность сказать, что роль « нейрон X ‘в гиппокампе должен (например) позволить вам различать похожие, но немного разные воспоминания.

Итак, ответ на вопрос «Какие типы нейронов существуют?» — это то, на что мы пока не можем ответить полностью. В спинном мозге все довольно просто.Но частью того, что придает мозгу его сложность, является огромное количество специализированных типов нейронов. Исследователи все еще пытаются договориться о том, что это такое и как их следует классифицировать. Как только мы сможем это сделать, у нас появится возможность еще глубже погрузиться в то, как работает мозг.

 

^{Изображение предоставлено: iStockphoto}

типов нервных клеток | Типы нейронов

Нервная система представляет собой сеть взаимосвязанных структур, называемых нейронами , которая также включает головной и спинной мозг.Множество различных клеток регулируют и контролируют функции нервной системы.

В нервной системе есть два основных типа клеток – Нейронные клетки и Глиальные клетки

Что такое нейрон?

Нейрон является основной функциональной единицей нервной системы. Это структурная единица нервной клетки, состоящая из одной большой клетки с отростками, называемыми дендритами и аксонами .

• Аксоны переносят стимул или сигналы от клетки к мышце или органу, на который нужно воздействовать.
• Дендриты, с другой стороны, приносят сигналы или стимулы к телу клетки от аффектора органа или ткани.
• Нейроны могут генерировать электрические сигналы, называемые потенциалами действия, которые помогают им передавать сообщения на огромные расстояния за миллисекунды. Этот процесс известен как синаптическая передача .
• Нейроны встречаются по всей нервной системе и иннервируют все другие системы органов человеческого тела.
• Они помогают в контроле и координации человеческого тела, а также генерируют реакции на раздражители и окружающую среду.

Типы нейронов по функциям

В организме человека нейроны существуют в спинном и головном мозге. Типы нейронов в мозгу очень сложны, и их еще предстоит классифицировать с научной точки зрения. Однако типы нейронов в спинном мозге легко различимы в зависимости от их функций.

В спинном мозге есть три основных типа нейронов:

1. Сенсорные нейроны

Сенсорные нейроны активируются от внешних раздражителей, таких как прикосновение к горячей поверхности, прослушивание музыки или химическая реакция.

• После активации сенсорные нейроны передают электрические импульсы остальной части центральной нервной системы (ЦНС) о вновь воспринятой информации для обработки.
• Большинство сенсорных нейронов являются псевдоуниполярными, что означает, что они имеют один аксон, который делится на две ветви.

2. Двигательные нейроны

Нейроны посылают импульсы от спинного мозга к скелетным и гладким мышцам (например, в желудке, мочевом пузыре и других внутренних органах) и, таким образом, напрямую контролируют все движения мышц.

• Существует два вида мотонейронов, а именно нижние мотонейроны и верхние мотонейроны.
• Нижние двигательные нейроны отвечают за передачу импульсов от спинного мозга к головному.
• Верхние двигательные нейроны отвечают за передачу импульсов от головного мозга к спинному мозгу.
• Моторные нейроны мультиполярны, что означает один аксон и несколько дендритов.

3.

Интернейроны

Интернейроны являются посредниками между сенсорными нейронами и двигательными нейронами, соединяющими коммуникационную цепь.Интернейроны также мультиполярны, как двигательные нейроны.

Типы нейронов по формам

Классификация нейронов (Источник: Викимедиа)

В зависимости от формы нейроны подразделяются на пять типов, а именно униполярные нейроны, биполярные нейроны, псевдоуниполярные нейроны, анаксонические нейроны и мультиполярные нейроны.

1. Униполярные нейроны

Источник: Wikimedia

Этот тип нейронов является наиболее распространенным нейроном у насекомых. Эти нейроны имеют один аксон и два дендрита.Эти нейроны являются сенсорными нейронами, которые помогают в передаче импульса по всей ЦНС. У человека униполярные нейроны встречаются в сетчатке глаза, ганглиях преддверно-улиткового нерва и так далее.

2. Биполярные нейроны

Источник: Wikimedia

Биполярные нейроны имеют аксон и дендриты. Аксон передает сигналы от тела клетки к головному и спинному мозгу. Дендриты передают сигналы от органов тела, таких как нос, уши и глаза, к телу клетки.Таким образом, биполярные нейроны в основном встречаются в сенсорных путях обоняния, вкуса, слуха и зрения.

3. Псевдоуниполярные нейроны

Источник: Wikimedia

Псевдоуниполярные нейроны имеют аксон, но не имеют настоящих дендритов. Однако псевдоуниполярные нейроны считаются вариантом биполярного нейрона. Они называются псевдо, потому что одиночный аксон, прикрепленный к телу клетки, движется в двух противоположных направлениях (один связан с мышцами, суставами и кожей, а другой — в направлении спинного мозга).Псевдоуниполярные нейроны играют важную роль в передаче чувства боли, давления или даже прикосновения.

4. Анаксонные нейроны

Анаксонный нейрон — это нейрон, в котором аксон невозможно отличить от дендритов. Согласно последним открытиям, ученые утверждают, что нейроны не имеют аксонов, а только дендриты. Эти нейроны находятся в головном мозге и сетчатке. Интересно, что они также встречаются у беспозвоночных. Анаксонные нейроны действуют как неспайковые интернейроны.

5. Мультиполярные нейроны

Мультиполярные нейроны многочисленны у позвоночных, таких как человек. Каждый из этих нейронов имеет тело клетки, длинный аксон и короткие дендриты. Они обнаруживаются в головном и спинном мозге (ЦНС), а также в вегетативных ганглиях.

Что такое глиальные клетки?

Глиальные клетки ЦНС (Источник: Викимедиа)

Глиальные клетки, по сути, являются поддерживающими клетками, которые помогают поддерживать и функционировать нейроны.По сравнению с нейронами, глиальные клетки более многочисленны в организме человека.

• В нервной системе существуют различные типы глиальных клеток, такие как астроциты, эпендимальные клетки, олигодендроциты, микроглия и шванновские клетки. Эти клетки находятся в разных частях нервной системы.
• Первые три типа клеток обнаружены в центральной нервной системе, а шванновские клетки обнаружены в периферической нервной системе.

Эпендимальные клетки

Эпендима состоит из эпендимальных клеток, известных как эпендимоцитов , которые представляют собой разновидность глиальных клеток.Эти клетки выстилают заполненные спинномозговой жидкостью (ЦСЖ) желудочки головного мозга и центральный канал спинного мозга. Это клетки нервной ткани с реснитчатой ​​простой столбчатой ​​формой, сходные с некоторыми эпителиальными клетками слизистой оболочки.

Астроциты

Астроциты являются наиболее распространенным типом нервных клеток в организме. Астроциты в основном участвуют в контроле притока крови к мозгу и поддержании электрической связи в синапсе или нейронном соединении, чтобы обеспечить правильную передачу электрических импульсов.

Микроглия

Микроглия действует как иммунные клетки, называемые макрофагами , и удаляет все мертвые клетки из нервной системы.

Олигодендроциты и шванновские клетки

Они находятся в разных местах нервной системы, но имеют схожие функции. Они участвуют в производстве вещества, известного как Миелин , которое образует покрытие вокруг аксона для его защиты.

Функции нервных клеток

Основной функцией нервных клеток является генерация электрических нервных импульсов, их обработка, передача и прием между различными органами. Они передают эти нервные сигналы от одной части тела к другой части тела.

• Говоря простым языком, нервные клетки получают импульсы или сигналы (химические ионы) от других нервных клеток через их дендриты.
• Затем сигнал проходит через тело клетки (также известное как сома ), на аксон и к окончанию аксона (длинная тонкая часть нейрона).
• Эти нейротрансмиттеры (или электрический заряд) проходят через крошечную щель, называемую синапсом , и затем принимаются дендритом соседней нервной клетки.
• Затем он переходит к следующей нервной клетке в петле, пока они не достигают конечного пункта назначения — головного мозга.
• Все эти шаги происходят непроизвольно за долю наносекунды (например, прикосновение к огню или льду, видение света и слышание звука или любых внешних раздражителей).

Процитировать эту страницу

Ссылки

• «Клетки нервной системы» .По состоянию на 20 октября 2018 г. Ссылка.
• «Нейрон» . По состоянию на 20 октября 2018 г. Ссылка.
• «Типы нейронов — Институт мозга Квинсленда — Университет Квинсленда» . По состоянию на 20 октября 2018 г. Ссылка.
• «Обзор структуры и функции нейрона (статья) | Академия Хана» . По состоянию на 20 октября 2018 г. Ссылка.
• «Анатомия человека — издание 2007 г., издание 2007 г. — Google Книги» . По состоянию на 20 октября 2018 г. Ссылка.

Предыдущая статьяНа скольких языках говорят животные?Следующая статья10 лучших биотехнологических колледжей в США

Основы мозга: жизнь и смерть нейрона

Запросить бесплатную рассылку брошюры по почте

Введение
Архитектура нейрона
Рождение
Миграция
Дифференциация
Смерть
Надежда через исследования

---

Введение

До недавнего времени большинство нейробиологов считали, что мы родились со всеми нейронами, которые у нас когда-либо будут. В детстве мы могли бы производить несколько новых нейронов, чтобы помочь построить пути, называемые нейронными цепями, которые действуют как информационные магистрали между различными областями мозга. Но ученые полагали, что как только нейронная цепь будет создана, добавление любых новых нейронов нарушит поток информации и отключит коммуникационную систему мозга.

В 1962 году ученый Джозеф Альтман поставил под сомнение это убеждение, когда увидел свидетельство нейрогенеза (рождения нейронов) в области мозга взрослой крысы, называемой гиппокампом.Позже он сообщил, что новорожденные нейроны мигрировали из места своего рождения в гиппокампе в другие части мозга. В 1979 году другой ученый, Майкл Каплан, подтвердил выводы Альтмана в мозге крысы, а в 1983 году обнаружил нейронные клетки-предшественники в переднем мозге взрослой обезьяны.

Эти открытия о нейрогенезе во взрослом мозге удивили других исследователей, которые не думали, что они могут быть верны для людей. Но в начале 1980-х ученый, пытавшийся понять, как птицы учатся петь, предложил нейробиологам еще раз взглянуть на нейрогенез во взрослом мозге и начать понимать, как это может иметь смысл. В серии экспериментов Фернандо Ноттебом и его исследовательская группа показали, что количество нейронов в переднем мозге самцов канареек резко увеличивается во время брачного периода. Это было то самое время, когда птицы должны были выучить новые песни, чтобы привлечь самок.

Почему мозг этих птиц добавил нейроны в столь критический момент обучения? Ноттебом полагал, что это произошло потому, что свежие нейроны помогли сохранить новые паттерны песен в нейронных цепях переднего мозга, области мозга, которая контролирует сложное поведение.Эти новые нейроны сделали возможным обучение. Ноттебом подумал, что если бы птицы создавали новые нейроны, чтобы помочь им запоминать и учиться, мозг млекопитающих тоже мог бы это сделать.

Другие ученые полагали, что эти открытия не могут быть применимы к млекопитающим, но позже Элизабет Гулд обнаружила свидетельство новообразованных нейронов в отдельной области мозга у обезьян, а Фред Гейдж и Питер Эрикссон показали, что мозг взрослого человека производит новые нейроны в аналогичной области. .

Для некоторых нейробиологов нейрогенез во взрослом мозгу все еще остается недоказанной теорией.Но другие считают, что данные открывают интригующие возможности относительно роли нейронов, генерируемых взрослыми людьми, в обучении и памяти.

Нейрон

Архитектура Нейрона

Центральная нервная система (включая головной и спинной мозг) состоит из двух основных типов клеток: нейронов (1) и глии (4) и (6). В некоторых частях мозга глии превосходят нейроны, но нейроны играют ключевую роль в мозге.

Нейроны являются информационными мессенджерами.Они используют электрические импульсы и химические сигналы для передачи информации между различными областями мозга, а также между мозгом и остальной частью нервной системы. Все, что мы думаем, чувствуем и делаем, было бы невозможно без работы нейронов и их опорных клеток, глиальных клеток, называемых астроцитами (4) и олигодендроцитами (6).

Нейроны состоят из трех основных частей: тела клетки и двух отростков, называемых аксоном (5) и дендритом (3). В теле клетки находится ядро ​​(2), которое контролирует деятельность клетки и содержит генетический материал клетки.Аксон выглядит как длинный хвост и передает сообщения от клетки. Дендриты выглядят как ветви дерева и принимают сообщения для клетки. Нейроны общаются друг с другом, отправляя химические вещества, называемые нейротрансмиттерами, через крошечное пространство, называемое синапсом, между аксонами и дендритами соседних нейронов.

Архитектура нейрона.

Существует три класса нейронов:

1. Сенсорные нейроны  переносят информацию от органов чувств (таких как глаза и уши) в мозг.
2. Моторные нейроны  контролируют произвольную мышечную активность, такую ​​как речь, и передают сообщения от нервных клеток мозга к мышцам.
3. Все остальные нейроны называются вставочными нейронами .

Ученые считают, что нейроны являются самым разнообразным типом клеток в организме. В этих трех классах нейронов есть сотни различных типов, каждый из которых обладает определенной способностью передавать сообщения.

То, как эти нейроны общаются друг с другом, создавая связи, делает каждого из нас уникальным в том, как мы думаем, чувствуем и действуем.

Рождение

Степень образования новых нейронов в мозгу является спорным вопросом среди нейробиологов. Хотя большинство нейронов уже присутствует в нашем мозгу к тому времени, когда мы рождаемся, есть данные, подтверждающие, что нейрогенез (научное слово, обозначающее рождение нейронов) — это процесс на протяжении всей жизни.

Нейроны рождаются в областях мозга, которые богаты концентрациями нервных клеток-предшественников (также называемых нейральными стволовыми клетками).Эти клетки могут генерировать большинство, если не все, различные типы нейронов и глии, обнаруженные в мозге.

Нейробиологи наблюдали, как клетки-предшественники нервных клеток ведут себя в лаборатории. Хотя эти клетки могут вести себя не совсем так, когда они находятся в мозгу, это дает нам информацию о том, как они могут вести себя, когда находятся в мозговой среде.

Наука о стволовых клетках все еще очень нова и может измениться с дальнейшими открытиями, но исследователи узнали достаточно, чтобы иметь возможность описать, как нейральные стволовые клетки генерируют другие клетки мозга.Они называют это родословной стволовых клеток, и в принципе это похоже на генеалогическое древо.

Нервные стволовые клетки увеличиваются путем деления надвое и образования либо двух новых стволовых клеток, либо двух ранних клеток-предшественников, либо по одной каждой из них.

Когда стволовая клетка делится, чтобы произвести другую стволовую клетку, говорят, что она самообновляется. Эта новая клетка может производить больше стволовых клеток.

Когда стволовая клетка делится с образованием ранней клетки-предшественника, говорят, что она дифференцируется. Дифференцировка означает, что новая клетка более специализирована по форме и функциям.Ранняя клетка-предшественник не обладает потенциалом стволовой клетки для создания множества различных типов клеток. Он может создавать клетки только своей конкретной линии.

Ранние клетки-предшественники могут самообновляться или развиваться одним из двух способов. Один тип даст начало астроцитам. Другой тип в конечном итоге будет производить нейроны или олигодендроциты.

Миграция

После рождения нейрон должен отправиться в то место в мозгу, где он будет выполнять свою работу.

Откуда нейрон знает, куда идти? Что помогает ему попасть туда?

Ученые обнаружили, что нейроны используют как минимум два разных способа передвижения:

1. Некоторые нейроны мигрируют, следуя за длинными волокнами клеток, называемыми радиальной глией.Эти волокна простираются от внутренних слоев к внешним слоям мозга. Нейроны скользят по волокнам, пока не достигнут места назначения.
2. Нейроны также путешествуют, используя химические сигналы. Ученые обнаружили на поверхности нейронов особые молекулы — молекулы адгезии, — которые связываются с аналогичными молекулами на близлежащих глиальных клетках или нервных аксонах. Эти химические сигналы направляют нейрон к его конечному местонахождению.

Не все нейроны успешны в своем путешествии. Ученые считают, что только треть достигает места назначения.Некоторые клетки погибают в процессе развития нейронов.

Некоторые нейроны переживают путешествие, но оказываются там, где их быть не должно. Мутации в генах, контролирующих миграцию, создают области неуместных или неправильно сформированных нейронов, которые могут вызывать такие расстройства, как детская эпилепсия. Некоторые исследователи подозревают, что шизофрения и дислексия, связанная с нарушением способности к обучению, частично являются результатом неправильного управления нейронами.

Некоторые нейроны мигрируют, двигаясь вдоль отростков (радиальной глии), пока не достигнут своего конечного пункта назначения.

Дифференциация

Как только нейрон достигает места назначения, он должен приступить к работе. Этот последний этап дифференцировки является наименее изученной частью нейрогенеза.

Нейроны отвечают за транспортировку и поглощение нейротрансмиттеров — химических веществ, которые передают информацию между клетками мозга.

В зависимости от своего расположения нейрон может выполнять работу сенсорного нейрона, двигательного нейрона или интернейрона, отправляя и получая определенные нейротрансмиттеры.

В развивающемся мозге нейрон зависит от молекулярных сигналов от других клеток, таких как астроциты, для определения своей формы и местоположения, типа передатчика, который он производит, и того, с какими другими нейронами он будет соединяться. Эти только что родившиеся клетки создают нейронные цепи — или информационные пути, соединяющие нейрон с нейроном, — которые будут действовать на протяжении всей взрослой жизни.

Но во взрослом мозгу нейронные цепи уже развиты, и нейроны должны найти способ приспособиться к ним.Когда новый нейрон приживается, он начинает выглядеть как окружающие клетки. Он развивает аксон и дендриты и начинает общаться со своими соседями.

Стволовые клетки дифференцируются с образованием различных типов нервных клеток.

Смерть

Хотя нейроны являются самыми долгоживущими клетками в организме, большое их количество погибает во время миграции и дифференцировки.

Жизнь некоторых нейронов может принимать ненормальные обороты. Некоторые заболевания головного мозга являются результатом неестественной гибели нейронов.

— При болезни Паркинсона нейроны, вырабатывающие нейромедиатор дофамин, отмирают в базальных ганглиях, области мозга, которая контролирует движения тела. Это вызывает трудности с началом движения.

— При болезни Гентингтона генетическая мутация вызывает перепроизводство нейротрансмиттера, называемого глутаматом, который убивает нейроны в базальных ганглиях. В результате люди бесконтрольно крутятся и корчатся.

— При болезни Альцгеймера необычные белки накапливаются внутри и вокруг нейронов в неокортексе и гиппокампе, частях мозга, которые контролируют память. Когда эти нейроны умирают, люди теряют способность запоминать и выполнять повседневные задачи. Физическое повреждение головного мозга и других частей центральной нервной системы также может убить или вывести из строя нейроны.

—  Удары по мозгу или повреждения, вызванные инсультом, могут полностью убить нейроны или постепенно лишить их кислорода и питательных веществ, необходимых для выживания.

—  Травма спинного мозга  может нарушить связь между мозгом и мышцами, когда нейроны теряют связь с аксонами, расположенными ниже места повреждения.Эти нейроны могут все еще жить, но они теряют способность общаться.

Один из методов гибели клеток возникает в результате высвобождения избытка глутамата.

 

Макрофаги (зеленые) поедают умирающие нейроны, чтобы очистить их от мусора.

 

Надежда благодаря исследованиям

Ученые надеются, что, узнав больше о жизни и смерти нейронов, они смогут разработать новые методы лечения и, возможно, даже лекарства от болезней и расстройств головного мозга, которые влияют на жизнь миллионов американцев.

Самые последние исследования показывают, что нейральные стволовые клетки могут генерировать многие, если не все, различные типы нейронов, обнаруженных в мозге и нервной системе. Изучение того, как манипулировать этими стволовыми клетками в лаборатории в определенные типы нейронов, могло бы произвести новый запас клеток мозга, чтобы заменить те, которые умерли или были повреждены.

Терапия также может быть создана для использования факторов роста и других сигнальных механизмов внутри мозга, которые сообщают клеткам-предшественникам создавать новые нейроны.Это позволит восстанавливать, изменять и обновлять мозг изнутри.

Для получения информации о других неврологических расстройствах или исследовательских программах, финансируемых Национальным институтом неврологических расстройств и инсульта, обращайтесь в сеть ресурсов и информации о мозге (BRAIN) Института по телефону:

.

МОЗГ
Почтовый индекс Box 5801
Bethesda, MD 20824
(800) 352-9424
www. ninds.nih.gov

Верх

Подготовлено:
Управление по связям с общественностью
Национальный институт неврологических расстройств и инсульта
Национальные институты здравоохранения
Bethesda, MD 20892
 

Медицинские материалы NINDS предоставляются только в информационных целях и не обязательно отражают одобрение или официальную позицию Национального института неврологических расстройств и инсульта или любого другого федерального агентства.Рекомендации по лечению или уходу за отдельным пациентом должны быть получены путем консультации с врачом, который осматривал этого пациента или знаком с историей болезни этого пациента.

Вся информация, подготовленная NINDS, находится в открытом доступе и может быть свободно скопирована. Приветствуется кредит NINDS или NIH.

Как клетки вашего мозга разговаривают друг с другом — секреты, которыми шепчут, и публичные объявления · Границы для юных умов

Аннотация

Представьте, что вы хотите рассказать своим друзьям что-то новое; Вы могли бы шептать это им на ухо или кричать вслух. Это похоже на две формы общения, происходящие в вашем мозгу. Ваш мозг содержит миллиарды нервных клеток, называемых нейронами, которые создают очень большое количество соединений со специализированными частями других нейронов, называемыми дендритами, образуя сети. Считалось, что нейроны общаются друг с другом, передавая («шепча») химические сигналы непосредственно через эти соединения, но теперь мы знаем, что они также могут распространять сообщения более широко («публичные объявления»), испуская химические сигналы из других частей нейронов. нейрона, включая сами дендриты.Если мы поймем, как и какие нейроны взаимодействуют друг с другом, у нас будет шанс исправить нарушения в общении, которые могут привести к изменению поведения и мозговым расстройствам.

Мы знаем, что человеческий мозг является самой сложной структурой. Он имеет приблизительно 80 миллиардов нервных клеток, называемых нейронами . Восемьдесят миллиардов (80 000 000 000)! Это более чем в 10 раз больше нейронов, чем людей, живущих на Земле. Нейроны разговаривают друг с другом с помощью специальных химических веществ, называемых нейротрансмиттерами .Нейротрансмиттеры подобны химическим словам, посылающим «сообщения» от одного нейрона к другому. Существует множество различных нейротрансмиттеров: одни стимулируют нейроны, делая их более активными; другие подавляют их, делая их менее активными. Нейроны контролируют буквально все, что вы делаете.

Нейроны — строительные блоки вашего мозга

Нейроны бывают разных форм, форм и размеров, но полезно думать о нейроне как о дереве. Нейрон состоит из трех основных частей: тела клетки, аксона и дендритов (рис. 1).Ствол дерева (тело клетки) хранит генетическую информацию (ДНК) в отсеке, называемом ядром. Тело клетки также содержит химический механизм для производства нейротрансмиттеров, которые нейроны используют для связи друг с другом.

• Рисунок 1
• A. Некоторые нейроны, такие как этот особый вид нейронов, называемый клеткой Пуркинье, очень похожи на деревья до н. э. Нейротрансмиттеры (ключ), высвобождаемые из окончаний аксона, должны пересечь очень крошечную щель (синапс) D ., чтобы добраться до их рецепторов (замков). Однако, когда они высвобождаются из дендритов, их рецепторы могут быть далеко и должны быть достигнуты путем диффузии. Изображение клетки Пуркинье предоставлено Мартой Желитаи, Венгрия.

Ветви дерева (дендрит, слово déndron происходит из греческого языка и на самом деле означает «дерево») — это части нейрона, принимающие сигналы. Когда-то считалось, что дендриты подобны антеннам, просто принимающим сигналы от других нейронов, но, как я объясняю, они могут делать больше.

Корень дерева (аксон) — это структура, используемая нейроном для соединения с другим нейроном и общения с ним. Аксон несет информацию подобно кабелю, по которому передается электричество. Когда один нейрон хочет поделиться сообщением с другим, он посылает электрический импульс, называемый потенциалом действия, вниз по своему аксону, пока не достигнет терминала аксона, на конце аксона. Думайте о терминале аксона как о терминале аэропорта. Терминал аэропорта заполнен пассажирами, ожидающими вылета, тогда как терминал аксона заполнен нейротрансмиттерами, ожидающими перехода к следующему нейрону.

В чем разница между проводной и беспроводной передачей?

Когда потенциал действия достигает терминали аксона, часть нейротрансмиттеров в терминале сбрасывается в крошечную щель между терминалом и дендритом другого нейрона. Этот промежуток называется синапсом — он настолько мал, что измеряется в нанометрах или миллиардных долях метра. Нейротрансмиттер пересекает синапс и связывается со специализированным участком, называемым рецептором, на другой стороне. Каждый нейротрансмиттер связывается только со своим специфическим рецептором, так же как ключ подходит только к определенному замку.В зависимости от нейротрансмиттера он либо стимулирует другой нейрон, либо подавляет его, повышая или снижая вероятность того, что он вызовет собственный потенциал действия. Все это происходит с очень высокой точностью и повторяется снова и снова. Поскольку сигнал передается с очень высокой скоростью от одного нейрона к другому (до 100 м/с или 223 мили в час; быстрее, чем самое быстрое наземное млекопитающее, гепард, который может разгоняться до скорости 29 м/с или 64 мили в час). Такой вид связи между нейронами иногда называют «проводной передачей».Нейротрансмиттеры передают «шепотом секреты» напрямую от одного нейрона к другому; они несут сообщение, имеющее значение только в определенное время и в определенном месте. Один из способов представить себе «проводную передачу» — это представить себе выключатель света, который включает или выключает определенную лампочку.

Некоторые нейротрансмиттеры, особенно один вид, называемый нейропептидами , отличаются друг от друга. Нейропептиды высвобождаются из многих частей нейрона, включая дендриты. Вместо того, чтобы попасть в крошечный синапс между окончанием аксона и другим нейроном, они высвобождаются в жидкость, которая заполняет промежутки между нейронами, и диффундируют через мозг, достигая рецепторов, находящихся на удаленных мишенях. Один из способов представить себе распространение — это пробраться через лес (рис. 2). Перейти из одной точки в другую, когда вокруг нет деревьев, было бы очень просто и быстро. Когда у вас много деревьев, переход от одной точки к другой займет гораздо больше времени, потому что вы должны обходить деревья. Таким образом, этот вид передачи сигналов намного медленнее, чем передача сигналов в синапсах, но в конечном итоге нейропептиды достигают большинства частей мозга. Однако на нейропептиды могут реагировать только те области мозга, которые имеют правильные рецепторы.Так что выброс нейропептидов дендритами, как и Wi-Fi, является беспроводным сигналом — эти сообщения являются «публичными объявлениями», которые передаются не от одной клетки к другой, а от одной группы нейронов к другой группе нейронов [1].

• Рисунок 2
• Нейропептиды (ключ) высвобождаются в пространство между нейронами (деревьями) и диффундируют через мозг, достигая рецепторов (замков), которые могут находиться на удаленных мишенях. Воспринимайте диффузию как пробирание через лес. Время, необходимое для достижения вашего замка (рецептора), зависит от того, сколько деревьев (других нейронов или клеток) вы должны обойти.

Окситоцин и вазопрессин могут влиять на поведение посредством передачи «беспроводных» сигналов

Позвольте мне использовать другой пример. Нейропептиды, окситоцин и вазопрессин, вырабатываются крупными нейронами гипоталамуса , части мозга, играющей важную роль в регуляции многих физиологических процессов в организме. У этих крупных нейронов есть один аксон, идущий к специализированной железе, гипофизу , которая прикрепляется к нижней части мозга. Оттуда нейропептиды высвобождаются из окончаний аксонов прямо в кровь.Окситоцин путешествует по телу и играет роль в родах и грудном вскармливании. Вазопрессин влияет на артериальное давление и регулирует водный баланс организма через почки. Но оба нейропептида также выбрасываются в мозг, где они контролируют несколько видов поведения. Например, окситоцин помогает матери сблизиться с ребенком, а вазопрессин влияет на память и агрессию. Однако области мозга, которые контролируют такое поведение, иногда находятся далеко от клеток, вырабатывающих нейропептиды.Некоторые из этих областей имеют правильные рецепторы, но поблизости нет аксонов и окончаний, так что «проводная» передача сигналов окситоцином и вазопрессином не может происходить.

Окситоцин и вазопрессин, высвобождаемые из окончаний аксонов в кровь, не могут повторно попасть в мозг из-за странной структуры, называемой гематоэнцефалическим барьером. Подумайте об этом, когда вы заболеваете, вы не хотите, чтобы бактерии или вирусы проникли в ваш мозг! Гематоэнцефалический барьер представляет собой слой клеток, защищающий мозг от патогенов, токсинов и других молекул, циркулирующих в крови.Это предотвращает проникновение захватчиков в мозг.

Однако окситоцин и вазопрессин также высвобождаются из дендритов нейронов непосредственно в мозг. Ученые обнаружили, что высвобождение нейропептидов из дендритов (в мозг) и из окончаний аксонов (в кровь) может происходить независимо. Высвобождение вазопрессина и окситоцина из окончаний аксона контролируется потенциалами действия, аналогично высвобождению нейротрансмиттера, запускаемому во всех других нейронах.Однако некоторые химические сигналы в головном мозге могут стимулировать высвобождение нейропептидов из дендритов без запуска потенциалов действия. Производство высвобождения этими различными способами позволяет регулировать эффекты нейропептидов в организме и мозге отдельно. Например, помимо воздействия на организм, например, при родах и грудном вскармливании, окситоцин также стимулирует материнскую заботу о детях и привязанность — действия мозга. Это гарантирует, что новорожденный получит все, что ему срочно необходимо: еду и любовь (рис. 3) [2].

• Рисунок 3
• Окситоцин выделяется в кровь из аксонов гипофиза (синяя стрелка) и в мозг (белые стрелки) из дендритов нейронов в гипоталамусе (красная область). Окситоцин действует как в теле, так и в мозге, чтобы убедиться, что ребенок получает пищу (действие окситоцина на тело) и любовь (действие окситоцина на мозг).

Нейропептиды похожи на гормоны?

Высвобождение нейропептидов дендритами нейронов очень похоже на высвобождение гормонов в других частях тела.Гормоны — это химические мессенджеры, высвобождаемые железами и транспортируемые кровью к отдаленным клеткам-мишеням. Так, гормоны могут стимулировать клетки, расположенные далеко от желез, где они вырабатываются. Существует много разных гормонов, и у них много разных функций в организме. Например, пролактин, еще один гормон, выделяемый гипофизом, попадает в грудь матери, где стимулирует выработку молока для грудного вскармливания. Этот процесс «беспроводной передачи сигналов» гормонами подобен передаче сигналов нейропептидами в мозге, поэтому нейропептиды можно назвать «гормонами мозга».

Почему важно понимать сигнализацию нейротрансмиттеров?

Некоторые поведенческие расстройства, наиболее трудно поддающиеся лечению, для которых срочно необходимы новые методы лечения, влияют на поведение, в котором задействованы вазопрессин и окситоцин [3]. Как упоминалось выше, окситоцин участвует в родах, грудном вскармливании и отношении матери к уходу за ребенком. Но окситоцин также важен для ребенка, чтобы развивать и поддерживать сложные взаимодействия с другими людьми. Некоторые дети с аутизмом часто испытывают трудности с пониманием и реакцией на эти взаимодействия, и ученые пробуют окситоцин в качестве потенциального лечения (если вы хотите узнать больше об этом, прочитайте статью, написанную Даниэлем Квинтаной и Гейл Альварес в Frontiers для онлайн-библиотека Young Minds) [4].

Другие примеры включают расстройства, связанные со стрессом и тревогой, расстройства пищевого поведения, расстройства, связанные со злоупотреблением психоактивными веществами (включая злоупотребление алкоголем), и расстройства сексуального поведения. Это серьезные проблемы со здоровьем, которые оказывают значительное влияние на человека. Лучше поняв, как взаимодействуют клетки мозга и нейропептиды, мы можем найти способы контролировать некоторые из этих расстройств и улучшить качество нашей жизни.

Глоссарий

Нейрон : ↑ Клетки вашей нервной системы, называемые нервными клетками или нейронами, специализируются на передаче «сообщений».

Нейротрансмиттеры : ↑ Химические вещества, используемые нейронами для общения друг с другом — мы можем думать о них как о «химических словах».

Нейропептиды : ↑ Особый тип нейротрансмиттера. Они влияют на деятельность мозга и тела, например, регулируя уровень энергии человека.

Гипоталамус : ↑ Гипоталамус — это область мозга, которая регулирует такие функции, как жажда, аппетит и сон.

Гипофиз : ↑ Гипофиз расположен в небольшой костной полости в основании головного мозга.Он связан с гипоталамусом. Он выделяет гормоны, регулирующие множество различных функций организма.

Гормоны : ↑ Гормоны — это специальные химические вещества, которые организм вырабатывает, чтобы помочь ему выполнять определенные функции, такие как взросление и половое созревание, когда вы начинаете развиваться во взрослую жизнь. В это время ваше тело загружается гормонами, которые говорят ему, что пора начинать меняться.

Аутизм : ↑ Многие дети с аутизмом плохо понимают, что думают другие люди и что они чувствуют.Они могут вести себя необычно, и бывает трудно понять, почему они так себя ведут.

Заявление о конфликте интересов

Автор заявляет, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

---

Благодарности

Я хотел бы поблагодарить своих друзей и коллег по работе, которые прокомментировали рукопись, особенно моих друзей Дэвида и Гарета, которые позаботились о том, чтобы я использовал правильные слова, понятные для детей.Я также хотел бы поблагодарить Марту за изображение клетки Пуркинье.

---

Каталожные номера

[1] ↑ Людвиг М. и Стерн Дж. Э. 2015. Множественные способы передачи сигналов, опосредованные дендритным экзоцитозом окситоцина и вазопрессина. Филос. Транс. Р. Соц. Лонд. Б биол. науч. 370 (1672): 20140182. doi:10.1098/rstb.2014.0182

[2] ↑ Людвиг М. и Ленг Г. 2006. Высвобождение дендритных пептидов и поведение, зависящее от пептидов. Нац. Преподобный Нейроски.7:126–36. дои: 10.1038/nrn1845

[3] ↑ Нейманн, И. Д., и Ландграф, Р. 2012. Баланс окситоцина и вазопрессина в мозге: влияние на тревогу, депрессию и социальное поведение. Тенденции. Неврологи. 35: 649–59. doi:10.1016/j.tins.2012.08.004

[4] ↑ Кинтана, Д. С., и Альварес, Г. А. 2016. Окситоцин: как нейропептид меняет наше социальное поведение? Фронт. Молодые умы 4:7. doi:10.3389/frym.2016.00007

BBC Science & Nature — Human Body and Mind

Функция: передача сообщений от одной части тела к другой

Нейроны: клетки-посредники в нервной системе

Нервные импульсы: электрические сигналы, несущие сообщения нейрон для возбуждения соседнего

Миллионы посредников

Ваша нервная система содержит миллионы нервных клеток, называемых нейронами. Нейроны узко специализированы для передачи сообщений от одной части вашего тела к другой.

Все нейроны имеют тело клетки и одно или несколько волокон. Эти волокна различаются по длине от микроскопических до более 1 метра. Существует два различных типа нервных волокон: волокна, которые несут информацию к телу клетки, называемые дендритами, и волокна, которые несут информацию от него, называемые аксонами. Нервы представляют собой плотные пучки нервных волокон.

Работа в команде

Ваши нейроны можно разделить на три типа:

• Сенсорные нейроны, которые передают информацию о раздражителях, таких как свет, тепло или химические вещества как внутри, так и снаружи вашего тела, в вашу центральную нервную систему
• Двигательные нейроны, которые передавать инструкции от вашей центральной нервной системы другим частям вашего тела, таким как мышцы или железы
• Ассоциативные нейроны, которые соединяют ваши сенсорные и двигательные нейроны

Электрические и химические сигналы

Ваши нейроны передают сообщения в виде электрических сигналов называются нервными импульсами. Чтобы создать нервный импульс, ваши нейроны должны быть возбуждены. Такие стимулы, как свет, звук или давление, возбуждают ваши нейроны, но в большинстве случаев химические вещества, выделяемые другими нейронами, вызывают нервный импульс.

Хотя в вашей нервной системе есть миллионы нейронов, которые плотно упакованы, на самом деле они никогда не соприкасаются. Поэтому, когда нервный импульс достигает конца одного нейрона, высвобождается химическое вещество-нейротрансмиттер. Он диффундирует от этого нейрона через соединение и возбуждает следующий нейрон.

Защитные клетки

Более половины всех нервных клеток в вашей нервной системе не передают никаких импульсов. Эти поддерживающие нервные клетки расположены между нейронами и вокруг них, чтобы изолировать, защищать и питать их.

Вернуться к началу

Недавно идентифицированная клетка Кампана может играть роль в обработке зрительных сигналов — ScienceDaily

Ученые из Глазного центра Джона А. Морана при Университете Юты открыли новый тип нервной клетки, или нейрон, в сетчатке.

В центральной нервной системе сложная схема нейронов взаимодействует друг с другом для передачи сенсорной и моторной информации; так называемые интернейроны служат посредниками в цепи связи. В публикации Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America исследовательская группа во главе с доктором наук Нин Тианом идентифицирует ранее неизвестный тип интернейронов в сетчатке млекопитающих.

Открытие знаменует собой заметное развитие в этой области, поскольку ученые работают над тем, чтобы лучше понять центральную нервную систему, идентифицируя все классы нейронов и их связи.

«Основываясь на своей морфологии, физиологии и генетических свойствах, эта клетка не вписывается в пять классов нейронов сетчатки, впервые идентифицированных более 100 лет назад», — сказал Тиан. «Мы предполагаем, что они могут принадлежать к новому классу нейронов сетчатки сами по себе».

Исследовательская группа назвала свое открытие ячейкой Кампана в честь ее формы, напоминающей колокольчик. Клетки Кампана передают визуальные сигналы от обоих типов светочувствительных фоторецепторов палочек и колбочек в сетчатке, но их точное назначение является предметом продолжающихся исследований.Эксперименты показали, что клетки Кампаны остаются активными в течение необычно долгого времени — до 30 секунд — в ответ на 10-миллисекундную стимуляцию световой вспышкой.

«Считается, что клетки головного мозга с постоянным возбуждением участвуют в процессах памяти и обучения», — сказал Тиан. «Поскольку клетки Кампаны имеют похожее поведение, мы предполагаем, что они могут играть роль в пробуждении временной «памяти» о недавней стимуляции».

Опубликованное исследование: «Необычный класс нейронов передает визуальные сигналы от палочек и колбочек к ганглиозным клеткам сетчатки.Авторы: Брент К. Янг, Чару Рамакришнан, Тушар Ганджавала, Пинг Ван, Карл Дейссерот и Нин Тиан.

Финансирование исследования поступило из грантов Национального института здравоохранения R01EY012345, R01EY031699, T32EY024234, HHMI. Эта работа была поддержана основным грантом NIH (EY014800) и неограниченным грантом от Исследования по предотвращению слепоты, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, Департаменту офтальмологии и визуальных наук Университета Юты и Департаменту офтальмологии Школы государственного университета Уэйна. медицины.Работа также была поддержана Исследовательским центром зрения Лигона, Институтом глаза Кресге и Фондом Драйера.

Источник истории:

Материалы предоставлены University of Utah Health . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Что такое нервные клетки? — Функция, типы и структура — Видео и стенограмма урока

Что такое нервные клетки?

Нейроны — это нервные клетки или клетки нервной системы.Это специализированные клетки, предназначенные для стимуляции других клеток в организме для общения. Нейроны возбудимы , что означает, что они функционируют с помощью электрической стимуляции. Благодаря этому электрическому сигналу, известному как потенциал действия , нейроны способны инициировать действие в клетках, на которые они нацелены.

Классы нейронов

Нейроны делятся на три функциональных класса. Эти классы получены из количества расширений клеток, которые находятся на теле клетки, или сомы . Униполярные нейроны представляют собой нервные клетки, которые имеют одно расширение, связанное с сомой. Эти клетки часто используются в афферентной функции нервной системы, а это означает, что она включает органы чувств. Биполярные нейроны представляют собой нервные клетки, которые имеют две проекции и используются для специализированного обнаружения органов чувств, таких как обоняние и зрение. Мультиполярные нейроны представляют собой нервные клетки, которые имеют множество клеточных отростков, включая дендриты , которые являются принимающими путями, и, как правило, один аксон , который является путями доставки.

Пример: части мультиполярного нейрона

В целях демонстрации мы обсудим части мультиполярного нейрона, так как это типичный пример, используемый при обсуждении нервных клеток. Важно понимать, что эти части есть и у других типов, но они расположены в других местах.

Сома представляет собой тело нейрона и отвечает за синтез белка и основные клеточные процессы, которые мы связываем с клеткой тела. В отличие от других клеток в организме, нейроны не подвергаются клеточному делению, поэтому сома обычно имеет решающее значение для здоровья клетки.Без деления клеток нервы не могут производить больше нервов, и поэтому при повреждении сомы нервная ткань теряется.

Как мы уже отмечали, сома мультиполярного нейрона имеет дендритов , которые получают электрические сообщения от других клеток. Эти сообщения посылаются дендритами в сому и стимулируют область сомы, известную как аксонный холмик. Аксонный холмик генерирует электрическое сообщение при активации, и это сообщение доставляется клеткой через аксон. Аксон способен деполяризовать или стать положительно заряженным и передать этот положительный заряд к клетке-мишени. Этот процесс известен как генерация потенциала действия и, по сути, является доставкой сообщения для сотовой связи.

Как только потенциал действия достигает конца аксона, он стимулирует высвобождение нейротрансмиттеров или химических мессенджеров. Эти мессенджеры связываются с клетками-мишенями, и это этап коммуникации, который вызывает запуск функции в клетках, контролируемых нейронами.В качестве примечания, скорость этого процесса будет увеличена, если аксон изолирован миелином , и это помогает в процессе передачи потенциала действия.

Итоги урока

Давайте повторим. Нервные клетки, также известные как нейроны , передают сообщения от нервной системы для координации других системных действий. Различают три класса нейронов: униполярные , афферентные и мультиполярные . Через процесс электрической стимуляции, называемый потенциалом действия , нейроны способны генерировать функциональные ответы от клеток-мишеней, тканей и органов.