Нейрон (неврон, нервова клітка) - (від греч. neuron — нерв) - це основна функціональна й структурна одиниця нервової системи. Він приймає сигнали, які надходять від рецепторів і нервових закінчень. Розмаїтість і складність функцій нервової системи залежать від числа складових її нейронів (близько 10 ² у коловертки й більш ніж 10 ¹⁰ у людини). Нейрон перетворить отримані сигнали в нервові імпульси й передає їх до еффекторним нервових закінчень, які у свою чергу контролюють діяльність виконавчих органів (м’яза, клітки залози або ін.). Дендрити мають виборчу чутливість до певних сигналів. Вони використовуються для сприйняття інформації. На поверхні дендритів розташована так звана рецепторна мембрана.

На рецепторну мембрану впливають процеси місцевого порушення й гальмування. Ці процеси, підсумовуючись, впливають на найбільш збудливу ділянку поверхневої мембрани нейрона - триггерную (пускову) область.

Триггерная область служить місцем виникнення (генерації) біоелектричних потенціалів, що поширюються. Для їхньої передачі використовується інший відросток нейрона - аксон, або осьовий циліндр.

У безхребетних найпоширеніший уніполярний нейрон. Його особливістю є наявність єдиний, так званого вставного відростка, що з’єднує його з аксоном. У цих нейронів, можуть отсутствовать теперішні дендрити. Тому дуже часто рецепцію синаптических сигналів здійснюють спеціалізовані ділянки на поверхні аксона.

Біполярні нейрони – це нейрони із двома відростками. Найчастіше це периферійно чутливі нейрони, у яких один дендрит, спрямований назовні, і один аксон. По хімічній специфічності, тобто по природі фізіологічно активної речовини, що виділяється нервовими закінченнями даного нейрона, нейрони підрозділяються на: холинергический нейрон (секретирует ацетилхолін), пептидергический ( та або інша речовина пептидной природи) і т.д.

Синапси - це спеціальні міжклітинні з’єднання, використовувані для переходу сигналу з однієї клітки в іншу.

Контактуючі ділянки нейронів дуже тісно прилягають друг до друга. Але все-таки між ними, найчастіше, залишається поділяюча їх синаптическая щілина. Ширина синаптической щілини становить порядку декількох десятків нанометрів. Щоб нейтрони успішно функціонували необхідно забезпечити їхню відособленість друг від друга, а взаємодія між ними забезпечують синапси.

Добре відомо, що електричний імпульс не може перебороти без істотних втрат енергії будь-яку, навіть саму коротку міжклітинну дистанцію. Тому в більшості випадків необхідно здійснювати перетворення інформації з однієї форми в іншу, наприклад, з електричної форми в хімічну, а потім - знову в електричну. Розглянемо цей механізм детальніше.

Синапси виконують функцію підсилювачів нервових сигналів на шляху їхнього проходження. Ефект досягається тим, що один відносно малопотужний електричний імпульс звільняє сотні тисяч молекул медіатора, ув’язнених до того в багатьох синаптических пухирцях. Залп молекул медіатора синхронно діє на невелику ділянку керованого нейрона, де зосереджені постсинаптические рецептори - спеціалізовані білки, які перетворять сигнал тепер уже з хімічної форми в електричну.

У цей час гарно відомі основні етапи процесу звільнення медіатора. Нервовий імпульс, тобто електричний сигнал, виникає в нейроні, поширюється по його відростках і досягає нервових закінчень. Його перетворення в хімічну форму починається з відкривання в пресинаптической мембрані кальцієвих іонних каналів, стан яких управляється електричним полем мембрани. Тепер роль носіїв сигналу беруть на себе іони кальцію. Вони входять через канали, що відкрилися, усередину нервового закінчення. Різко зросла на короткий час примембранная концентрація іонів кальцію активізує молекулярну машину звільнення медіатора: синаптические пухирці направляються до місць їхній наступного злиття із зовнішньою мембраною й, нарешті, викидають свій уміст у простір синаптической щілини.

Синаптическая передача здійснюється послідовністю двох просторово роз’єднаних процесів: пресинаптического по одну сторону синаптической щілини й постсинаптического по іншуу (мал.3). Закінчення відростків керуючого нейрона, корячись електричним сигналам, що прийшли в них, вивільняють у простір синаптической щілини спеціальна речовина-посередник (медіатор). Молекули медіатора досить швидко дифундують через синаптическую щілина й збуджують у керованій клітці (іншому нейроні, м’язовому волокні, деяких клітках внутрішніх органів) відповідний електричний сигнал. У ролі медіатора виступає біля десятка різних низькомолекулярних речовин: ацетилхолін (ефір аміноспирту холіну й оцтової кислоти), глутамат (аніон глутаминовой кислоти), ГАМК (гамма-аминомасляная кислота), серотонин (похідне амінокислоти триптофану), аденозин і ін. Вони попередньо синтезуються пресинаптическим нейроном з доступного й щодо дешевої сировини й зберігаються аж до використання в синаптических пухирцях, де, немов у контейнерах, укладені однакові порції медіатора (по кілька тисяч молекул в одному пухирці).

Схема синапса. Угорі - ділянка нервового закінчення, обмежена пресинаптической мембраною, у яку убудовані пресинаптические рецептори; синаптические пухирці усередині нервового закінчення наповнені медіатором і перебувають у різному ступені готовності до його звільнення; мембрани пухирців і пресинаптическая мембрана містять пресинаптические білки. Унизу - ділянка керованої клітки, у постсинаптическую мембрану якої убудовані постсинаптические рецептори

Синапси - зручний об’єкт регулювання потоків інформації. Рівень посилення сигналу при його передачі через синапс можна легко збільшити або зменшити, змінюючи кількість медіатора, що звільняється, аж до повної заборони на передачу інформації. Теоретично це можна здійснити шляхом спрямованого впливу на кожній з етапів вивільнення медіатора.

Саме на з’ясування механізмів керування синаптической передачею й були спрямовані зусилля дослідників у лабораторії биофизики Інституту еволюційної фізіології й біохімії ім. И. М. Сєченова РАН (Санкт-Петербург). Їхньому ефективному проведенню сприяла підтримка Міжнародного наукового фонду, дозволивши, зокрема, оперативно придбати сучасні прилади й різноманітні хімічні реактиви.

Як підходящий об’єкт дослідження вибрали м’яз жаби, ізольовану разом з керуючим нервом, такий препарат має головні достоїнства: однотипністю синапсов, зручністю проведення різноманітних і досить тонких експериментів, здатністю ізольованих тканин тривалий час зберігати свою життєздатність. Оскільки основні властивості синапсов у різних тканинах досить подібні, отримані відомості можна використовувати для аналізу синаптической передачі в мозку.

Властивості нервово-м’язових синапсов диктували й методи реєстрації. Одиночний акт передачі сигналу через синапс триває всього трохи тисячних часток секунди (миллисекунд), тому для його реєстрації можливі тільки електричні виміри. Із цією метою ізольований препарат поміщають у ванночку із сольовим розчином, з тією же концентрацією іонів, як у плазмі крові жаби. Нерв укладають на дратівні електроди, а в м’язове волокно, у безпосередній близькості із синапсом, уводять внутрішньоклітинні мікроелектроди. Останні являють собою тонкі скляні трубки, діаметр витягнутого кінчика яких не перевищує одного-двох мікрометрів. Мікроелектрод, заповнений концентрованим розчином хлористого калію, може служити для виміру різниці потенціалів між внутрішністю м’язового волокна і його поверхнею. Спеціальна система підсилювачів біоелектричних сигналів дозволяє одночасно реєструвати й швидкі зміни електричного струму, викликані дією медіатора, і втримувати потенціал на мембрані м’язового волокна на заданому рівні. Електричні синаптические відповіді потім можна вивести на екран осцилографа (мал.4), записати на магнітну стрічку або після перетворення в цифрову форму проаналізувати на комп’ютері. Така система дозволяє експериментаторові оцінювати зміни синаптической передачі в ході досвіду.

Pages: 1 2