Нейрони головного мозку: функції і будова нервових клітин

Людський мозок – це центральна частина нервової системи. Тут здійснюється управління всіма процесами, що відбуваються в організмі, на основі інформації, що надходить від зовнішнього світу.

Нейрони головного мозку – це структурні функціональні одиниці нервової тканини, що забезпечують здатність живих організмів пристосовуватися до змін зовнішнього середовища. Людський мозок складається з нейронів.

Функції нейронів головного мозку:

  • передача інформації про зміни зовнішнього середовища;
  • запам’ятовування інформації на тривалий термін;
  • створення образу зовнішнього світу на основі отриманих відомостей;
  • організація раціональної поведінки людини.

Всі ці завдання підпорядковані одній меті – забезпеченню живому організму успіху в боротьбі за існування.

У цій статті будуть розглянуті наступні особливості нейронів:

  • будова;
  • взаємозв’язок між собою;
  • види;
  • розвиток в різні періоди життя людини.

Також в кінці статті вас чекають рекомендації, як підтримувати нервові тканини в здоровому стані.

Будова нервової клітини

Нейрони в мозку мають неправильну форму, вони можуть бути схожі на листочок або квітку, володіти різними борознами і звивинами. Колірна палітра також різноманітна. Вчені вважають, що існує взаємозв’язок між кольором і формою клітини і її призначенням.

Наприклад, рецептивні поля клітин проекційної області зорової кори мають витягнуту форму, це допомагає їм вибірково реагувати на окремі фрагменти ліній з різною орієнтацією в просторі.

Кожна клітина має тіло і відростки. У мозковій тканині прийнято виділяти сіра і біла речовина. Тіла нейронів разом з гліальними клітинами, що забезпечують захист, ізоляцію і збереження структури нервової тканини, складають сіру речовину. Відростки, організовані в пучки відповідно до функціонального призначення, – це біла речовина.

Види відростків:

  • аксони – мають подовжений вид, на кінці розгалужуються на терміналі – нервові закінчення, які необхідні для передачі імпульсу до інших клітин;
  • дендрити – коротші, ніж аксони, також мають розгалужену структуру; через них нейрон отримує інформацію.

Завдяки такій будові нейрони в головному мозку «спілкуються» між собою і об’єднуються в нейронні мережі, які і утворюють мозкову тканину. І дендрити, і аксони постійно зростають. Ця пластичність нервової системи лежить в основі розвитку інтелекту.

синаптичні зв’язки

В основі формування нейронних мереж лежить електричне збудження, яке складається з двох процесів:

  • запуск електричного збудження від енергії зовнішніх впливів – відбувається за рахунок особливої ??чутливості мембран, розташованих на дендритах;
  • запуск клітинної активності на підставі отриманого сигналу і вплив на інші структурні одиниці нервової системи.

Нейрони пов’язані між собою за допомогою спеціальних структур – синапсів. Вони складаються з пресинаптичної і постсинаптичної мембран, між якими знаходиться синаптична щілину, заповнена рідиною.

За характером дії синапси можуть бути збудливими і гальмівними. Передача сигналів може бути хімічної та електричної.

У першому випадку на пресинаптичної мембрани синтезуються нейромедіатори, які надходять на рецептори постсинаптичної мембрани інший клітини зі спеціальних бульбашок – везикул. Після їх впливу в сусідній нейрон можуть масовано надходити іони певного виду. Це відбувається через калійні і натрієві канали. У звичайному стані вони закриті, всередині клітини знаходяться негативно заряджені іони, а зовні – позитивно. Отже, на оболонці утворюється різниця напруг. Це потенціал спокою. Після потрапляння позитивно заряджених іонів всередину виникає потенціал дії – нервовий імпульс.

Баланс клітини відновлюється за допомогою спеціалізованих білків – калієво-натрієвих насосів.

Властивості хімічних синапсів:

  • збудження здійснюється тільки в одному напрямку;
  • наявність затримки від 0,5 до 2 мс при передачі сигналу, пов’язаної з тривалістю процесів виділення медіатора, його передачі, взаємодії з рецептором і освіти потенціалу дії;
  • може виникати стомлення, викликане виснаженням запасу медіатора або появою стійкої деполяризації мембрани;
  • висока чутливість до отрути, лікарських препаратів та інших біологічно активних речовин.

Для електричної передачі характерна вузька синаптична щілину і знижений опір між мембранами. В такому випадку потенціал, створений на пресинаптичної мембрани, викликає поширення збудження на постсинаптичні мембрані.

Властивості електричних синапсів:

  • швидкість передачі інформації вище, ніж в хімічних синапсах;
  • можлива як одностороння, так і двостороння передача сигналу (у зворотний бік).

Також існують змішані синапси, в них збудження може передаватися як за допомогою нейромедіаторів, так і за допомогою електричних імпульсів.

Пам’ять включає в себе зберігання і відтворення отриманої інформації. В результаті навчання залишаються так звані сліди пам’яті, а їх набори утворюють енграми – «записи». Нейронний механізм полягає в наступному: по ланцюгу багато разів проходять певні імпульси, формуються структурні і біохімічні зміни в синапсах. Цей процес називається консолідацією. Багаторазове використання одних і тих же контактів створює специфічні білки – це і є сліди пам’яті.

Особливості розвитку мозкової тканини

Структури мозку продовжують формуватися до 3 років. Маса мозку подвоюється до кінця першого року життя дитини.

Зрілість нервової тканини визначається ступенем розвитку двох процесів:

  • миелинизация – освіту ізолюючих оболонок;
  • сінаптогенез – формування синаптичних зв’язків.

Мієлінізація починається на 4 місяці внутрішньоутробного життя з еволюційно більш «старих» структур мозку, що відповідають за сенсорні і моторні функції. У системах, які контролюють кісткову мускулатуру, – незадовго до появи на світ немовляти, і активно триває протягом першого року життя. А в областях, пов’язаних з вищими психічними функціями, такими як навчання, мова, мислення, миелинизация починається лише після народження.

Саме тому в цей період особливо небезпечні інфекції та віруси, що роблять шкідливий вплив на мозок. Це можна порівняти з автомобільною аварією: зіткнення на маленькій швидкості принесе меншої шкоди, ніж на великий. Так і тут – втручання в активний процес дозрівання може завдати величезної шкоди і привести до сумних наслідків – ДЦП, олігофренії або затримки психічного розвитку.

Стабілізація психофізіологічних характеристик індивіда відбувається в 20 – 25 років.

Процес розвитку окремої нервової клітини починається з освіти, який має специфічну електричну активність. Його відростки, витягаючи, проникають у навколишні тканини і встановлюють синаптичні контакти. Таким чином відбувається іннервація (управління) всіма органами і системами організму. Даний процес контролюється більш ніж половиною генів людини.

Клітини об’єднуються в особливі пов’язані структури – нейромережі, які виконують конкретні функції.

Розвиток нейронів, їх спеціалізація, триває протягом усього життя людини. У дорослого і дитини число нейронів приблизно збігається, але довжина відростків і їх кількість відрізняється в багато разів. Це пов’язано з навчанням і формуванням нових зв’язків.

Тривалість існування нервових клітин і їх господаря найчастіше збігається.

Види нервових клітин

Кожен елемент в нейронної системі мозку виконує певну функцію. Розглянемо, за що відповідають певні види нейронів.

рецептори

Велика частина рецепторних нейронів розташовується в спинному мозку, їх функція – передавати сигнал від рецепторів органів чуття в центральну нервову систему.

командні нейрони

Тут сходяться шляху від клітин-детекторів, короткочасної і довготривалої пам’яті і здійснюється прийняття рішення у відповідь на вхідний сигнал. Далі надходить команда в премоторні зони, і формується реакція.

ефектори

Вони транслюють сигнал до органів і тканин. Ці нейрони мають довгі аксони. Мотонейрони – це ефекторні клітини, аксони яких утворюють нервові волокна, що ведуть до м’язам. Ефекторні нейрони, що регулюють діяльність вегетативної нервової системи (до неї відносяться обмін речовин, управління внутрішніми органами, дихання, серцебиття – все, що відбувається без свідомого контролю), знаходяться за межами головного мозку.

проміжні

Ще їх називають контактними або вставними – ці клітини є сполучною ланкою між рецепторами і ефекторами.

дзеркальні нейрони

Дані нейрони виявлені в різних ділянках центральної нервової системи. Вважається, що еволюційно вони з’явилися для того, щоб дитинчата краще і швидше влаштовувалися в навколишньому світі.

Клітини були виявлені в результаті досвіду з мавпами. Тварина діставало їжу з годівниці спеціальними інструментами. Коли вчений робив те ж саме, було виявлено, що у піддослідної особини активуються певні ділянки кори, як ніби-то це робила вона сама.

На роботі дзеркальних нейронів базуються емпатія, соціальні навички, навчання, повторення, імітація. Здатність прогнозувати теж відноситься до цих клітин.

Вчені встановили: чітко уявляти і робити – майже одне й те саме. Такий метод психотерапії як візуалізація побудований на цьому постулаті.

Дзеркальний нейрони – основа передачі культурного пласта від покоління до покоління і його нарощування. Наприклад, навчаючись живопису, спочатку ми повторюємо вже існуючі способи, тобто імітуємо. А потім, на основі цього досвіду, створюються оригінальні роботи.

Нейрони новизни і тотожності

Нейрони новизни вперше були виявлені при дослідженні жаб, згодом були знайдені і у людини. Ці клітини перестають відповідати на повторюваний стимул. Зміна ж сигналу, навпаки, провокує їх активацію.

Клітини тотожності визначають повторюється сигнал, що дозволяє видати раніше використовувалася реакцію, іноді навіть випереджаючи стимул – екстраполярний відповідь.

Їх спільна дія підкреслює новизну, послаблює вплив звичних стимулів і оптимізує час формування відповідного поведінки.

Захворювання, пов’язані з дефектами нервової тканини

В основі багатьох розладів здоров’я людини можуть лежати різні порушення нейронних зв’язків головного мозку.

аутизм

Вчені вважають, що аутизм пов’язаний з нерозвиненістю або дисфункцією дзеркальних нейронів. Малюк, дивлячись на дорослого, не може зрозуміти поведінку і емоції іншої людини і спрогнозувати його дії. Зароджується страх. Захисна реакція – замикання в собі.

Хвороба Паркінсона

Причина порушення рухових функцій при даному недугу – пошкодження і загибель нейронів, які продукують дофамін.

Хвороба Альцгеймера

Однією з можливих причин є зниження виробництва нейромедіатора ацетилхоліну. Другий варіант – накопичення в нервовій тканині амілоїдних бляшок – патологічного білкового нальоту.

шизофренія

Одна з теорій свідчить, що між клітинами мозку шизофреніка є порушення контактів. Дослідження показали, що у таких людей неправильно працюють гени, що відповідають за виділення нейромедіаторів в синапсах. Ще одна версія – зайва вироблення дофаміну. Третя теорія походження захворювання – зниження швидкості проходження нервових імпульсів внаслідок пошкодження мієлінових оболонок.

Нейродегератівние захворювання (пов’язані із загибеллю нейронів) дають про себе знати тоді, коли велика частина клітин загинула, тому лікування починається на пізніх стадіях. Людина виглядає здоровим, ознак хвороби немає, а небезпечний процес уже запущений. Це відбувається від того, що людський мозок дуже пластичний і має потужні компенсаторні механізми. Приклад: коли вмирають нейрони-виробники дофаміну при хворобі Паркінсона, що залишилися клітини продукують більшу кількість речовини. Також збільшується чутливість до нейромедіатора клітин, які беруть сигнал. Якийсь час ці процеси не дають проявлятися симптомами хвороби.

При недугах, викликаних аномаліями хромосом (синдром Дауна, синдром Вільямса), виявляються патологічні види нервових клітин.

Як зберегти нервові клітини здоровими

Збереження нейронів в здоровому стані – запорука щасливого життя і можливості вести активний спосіб життя в літньому віці. Наші рекомендації допоможуть вам в цьому.

  1. Інтелектуальна діяльність протягом життя сприяє збереженню працездатності до старості. Необхідно давати нервовим клітинам навантаження, створювати нові нейронні зв’язки і зміцнювати старі, тренувати мозок.
  2. Харчуватися потрібно корисними продуктами, що містять жири, так як оболонка нейронів складається, по суті, з жирів – ліпідів.
  3. Пити більше рідини – мозок складається на 75% з води. З цієї ж причини не слід зловживати алкоголем, так як він зневоднює організм.
  4. Щоб допомогти нейронам головного мозку прокинутися з ранку, добре дати їм невелику розминку, наприклад, розгадати кросворд, згадати кілька слів іноземної мови, вирішити задачку.
  5. Дихати свіжим повітрям – 20% від вдихуваного кисню споживає головний мозок.
  6. Фізичні вправи поліпшують кровообіг у всьому організмі, а кров постачає мозок киснем.
  7. Сон не менше 7-9 годин на добу. Коли ми спимо, отримана за день інформація систематизується: всім відомо, що Менделєєв побачив періодичну систему хімічних елементів уві сні. Якщо людина відпочиває недостатньо, ресурси мозку будуть виснажуватися.

висновок

Пластичність нейронів головного мозку дозволяє не тільки виконувати генетично задані програми, а й вибудовувати нові. За образом і подобою людської нервової системи ведуться роботи в області створення штучного інтелекту. Існує безліч наукових суперечок про етичність, можливості і небезпеки даних розробок. В даний час дослідники розглядають нові концепції освіти нервових зв’язків, застосовуючи складні математичні методи. Людський мозок досі таїть в собі безліч загадок, які ще належить розкрити вченим.