Ορισμός
Ορισμός
Οι νευρώνες είναι τα κύρια κύτταρα του νευρικού συστήματος, των οποίων ο ρόλος είναι να μεταδίδουν και να επεξεργάζονται πληροφορίες σε όλο το σώμα. Δείτε νευρώνες και νευρογλοιακά κύτταρα.
Anatomie
Ο νευρώνας (βλ. την ανατομία ενός νευρώνα) αποτελείται από τρία κύρια μέρη:
- Un κυτταρικό σώμα καλείται επίσης soma.
- Προεκτάσεις δέντρων που ονομάζονται επίσης δενδριτών και πιθανόν να λάβει πληροφορίες.
- Un άξονας μοναδικό με την ικανότητα να μεταφέρει πληροφορίες σε άλλα κύτταρα.
Η επιφάνεια των δενδριτών αυξάνεται σημαντικά από την παρουσία πολυάριθμων δομών που ονομάζονται δενδριτικές άκανθες . Ένας άξονας έχει επίσης την ικανότητα να διαιρείται σε διαφορετικούς κλάδους: πλευρικούς νευράξονες , οι οποίοι με τη σειρά τους διακλαδίζονται περαιτέρω σε αξονικά τερματικά . Κάθε άκρο νευράξονα έχει ένα άκρο που ονομάζεται τελικό μπουτόν.
Κάθε νευρώνας οριοθετείται από μια κυτταρική μεμβράνη, η οποία τον προστατεύει και επιτρέπει τη ρύθμιση των εισερχόμενων και εξερχόμενων ροών ηλεκτρολυτών (νατρίου, καλίου, μεταξύ άλλων) και μορίων.
Η ηλεκτρική δραστηριότητα των νευρώνων είναι το αποτέλεσμα των κινήσεων των ηλεκτρικών σωματιδίων εκατέρωθεν της μεμβράνης. Αυτή η ηλεκτρική ροή είναι το αποτέλεσμα της εισόδου και εξόδου ιόντων κατά μήκος της κυτταρικής μεμβράνης.
Η κίνηση των ιόντων ακολουθεί μια βαθμίδα συγκέντρωσης, η οποία πηγαίνει από την πιο συγκεντρωμένη στη λιγότερο συγκεντρωμένη, και μια βαθμίδα δυναμικού που πηγαίνει από την πιο φορτισμένη στη λιγότερο φορτισμένη.
Η κατανομή των ιόντων είναι επίσης αποτέλεσμα του ανοίγματος και του κλεισίματος των διαύλων ιόντων, που βλέπουμε μέσα στη μεμβράνη του νευρώνα.
Όταν ένας νευρώνας βρίσκεται σε ηρεμία, η ενδοκυτταρική πλευρά , δηλαδή το εσωτερικό του νευρώνα, της μεμβράνης, έχει ηλεκτρικό φορτίο περίπου -70 mV σε σχέση με την εξωκυτταρική πλευρά, δηλαδή σε σχέση με την άλλη πλευρά της μεμβράνης του νευρώνα.
Αυτό το φορτίο ονομάζεται δυναμικό ηρεμίας . Είναι το αποτέλεσμα μιας άνισης κατανομής ιόντων στη μία πλευρά της μεμβράνης και στην άλλη πλευρά της μεμβράνης του νευρώνα.
Οι μεγάλες , αρνητικά φορτισμένες πρωτεΐνες είναι πολύ μεγάλες για να εγκαταλείψουν το κύτταρο. Ο νευρώνας, χρησιμοποιώντας μια αντλία, αποβάλλει θετικά φορτισμένα ιόντα νατρίου.
Από την άλλη πλευρά, μια ανομοιόμορφη κατανομή ιόντων καλίου και ιόντων χλωρίου συμβάλλει επίσης στο δυναμικό ηρεμίας.
Όταν ο νευρώνας διεγείρεται, τα κανάλια ιόντων στη μεμβράνη τροποποιούν την κατάστασή τους, γεγονός που οδηγεί σε αλλαγή στην κατανομή των ιόντων γύρω από τη μεμβράνη και η οποία ξαφνικά αυξάνει ή μειώνει την τάση σε όλη τη μεμβράνη, κατά μερικά χιλιοστόβολα.
Μια μικρή αύξηση της τάσης κατά μήκος της μεμβράνης ονομάζεται υπερπόλωση , ενώ μια μικρή μείωση αυτής της τάσης ονομάζεται εκπόλωση . Αυτή η αλλαγή αναφέρεται ως διαβαθμισμένα δυναμικά. Ένα δυναμικό δράσης είναι ένα συμβάν που αντιστοιχεί σε μια ταχεία και μεγάλη αλλαγή στην πολικότητα της μεμβράνης ενός νευράξονα. Το δυναμικό δράσης ενεργοποιείται όταν το δυναμικό της μεμβράνης φτάσει στο όριο εκπόλωσης περίπου -50 mV.
Η διαμεμβρανική τάση θα αντιστραφεί απότομα, πράγμα που σημαίνει ότι η ενδοκυτταρική πλευρά θα γίνει θετική σε σχέση με την εξωκυτταρική πλευρά και στη συνέχεια θα αντιστραφεί ξανά εξίσου απότομα. Μετά από αυτό, το δυναμικό ηρεμίας θα αποκατασταθεί. Αυτές οι αντιστροφές τάσης προκύπτουν από τη συμπεριφορά των διαύλων νατρίου και καλίου . Αυτά τα κανάλια είναι ευαίσθητα στην τάση της μεμβράνης, γι' αυτό και ονομάζονται κανάλια που ελέγχονται από τάση.
Όταν ένα δυναμικό δράσης ενεργοποιείται στον άξονα, μπορεί να διαδοθεί κατά μήκος του. Η κίνηση ενός δυναμικού δράσης κατά μήκος του άξονα ονομάζεται νευρική ώθηση . Οι νευρικές ώσεις διαδίδονται ταχύτερα όταν ο άξονας είναι εμμύελος . Αυτό συμβαίνει επειδή μεταπηδούν από τον έναν κόμβο του Ranvier στον επόμενο. Οι κόμβοι του Ranvier είναι μικροί χώροι που διαχωρίζουν τα νευρογλοιακά κύτταρα που παράγουν τη γλοία που περιβάλλει τον άξονα.
συμπτώματα
Φυσιολογία
Οι νευρώνες είναι τα βασικά συστατικά του νευρικού συστήματος . Είναι εξαιρετικά εξειδικευμένα κύτταρα των οποίων ο ρόλος είναι να μεταδίδουν μηνύματα μεταξύ διαφορετικών περιοχών του σώματος με τη μορφή νευρικών ερεθισμάτων.
Άλλα χαρακτηριστικά των νευρώνων είναι:
- Μια σημαντική μακροζωία (ένας νευρώνας μπορεί να ζήσει περισσότερα από 100 χρόνια, με την προϋπόθεση ότι έχει σωστή διατροφή).
- Η δραστηριότητα ενός νευρώνα (νευρωνικός μεταβολισμός) είναι πολύ υψηλή. Αυτή η ποικιλία κυττάρων απαιτεί πολύ μεγάλη ποσότητα οξυγόνο και της γλυκόζη (ζάχαρη). Ελλείψει οξυγόνου, μπορεί να επιβιώσει μόνο για λίγα λεπτά.
- Οι νευρώνες είναι ανίκανοι να αναπαραχθούν και επομένως δεν αντικαθίστανται όταν καταστρέφονται.
Ένα νευρικό κύτταρο αποτελείται από ένα κυτταρικό σώμα ( περικάρυο ) που αποτελείται από έναν μεγάλο πυρήνα, νευρωνικές αποφύσεις που ξεκινούν από το κυτταρικό σώμα, τον ίδιο τον νευρώνα και περιλαμβάνει:
- Τα δενδριτών (πλοκάμιο προέκταση του κυττάρου).
- Ο άξονας που είναι η κυλινδρική προέκταση (μερικές φορές απουσιάζει σε ορισμένους νευρώνες) που οδηγεί τη νευρική ώθηση (παραγγελίες) προς μια συνάψεων (η σύναψη είναι το σημείο σύνδεσης μεταξύ του άξονα ενός νευρώνα και των δενδριτών ενός άλλου νευρώνα, όπου θα πραγματοποιηθεί η διέλευση του νευρικού παλμού). Οι άξονες πολλών νευρώνων, και πιο συγκεκριμένα αυτών που έχουν μεγάλη διάμετρο, καλύπτονται με ένα υπόλευκο περίβλημα λιπιδικής (λιπαρής) φύσης: θήκη μυελίνης που χρησιμεύει ως ηλεκτρικός μονωτήρας. Οι μυελινωμένοι άξονες (τυλιγμένοι σε ένα περίβλημα μυελίνης) έχουν την ικανότητα να μεταφέρουν τα νευρικά ερεθίσματα πιο γρήγορα από τους μη μυελινωμένους άξονες (χωρίς θήκη μυελίνης), οι οποίοι μεταφέρουν τα νευρικά ερεθίσματα πιο αργά.
Η ταχύτητα με την οποία ταξιδεύουν τα νευρικά ερεθίσματα κυμαίνεται από 150 μέτρα ανά δευτερόλεπτο έως λιγότερο από 1 μέτρο ανά δευτερόλεπτο. Οι περιοχές του εγκεφάλου και του νωτιαίου μυελού που περιέχουν μόνο συστάδες εμμύελινωμένων αξόνων αποτελούν τη λευκή ουσία . Οι περιοχές του νευρικού συστήματος που αποτελούνται από φαιά ουσία περιέχουν μόνο κυτταρικά σώματα ή μη εμμύελινωμένους άξονες.
Μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού ενός νευρώνα, υπάρχουν διαφορές στο ηλεκτρικό φορτίο (πόλωση) που ονομάζεται δυναμικό ηρεμίας . Το εξωτερικό του κυττάρου είναι θετικό σε σύγκριση με το εσωτερικό, το οποίο είναι αρνητικό.
Τα νευρικά κύτταρα διαφέρουν από τα άλλα κύτταρα του σώματος ως προς την ικανότητά τους να διεγείρονται, δηλαδή να δημιουργούν ένα ηλεκτρικό φαινόμενο που ονομάζεται δυναμικό δράσης ή νευρική ώθηση.
Σε διάστημα λίγων χιλιοστών του δευτερολέπτου και σε πολύ μικρή απόσταση, άτομα νατρίου που έχουν χάσει ηλεκτρόνια (θετικά ιόντα) εισέρχονται στο κύτταρο, αποπολώνοντας έτσι τη μεμβράνη του νευρώνα. Αυτό παράγει μια νευρική ώθηση, η οποία διαδίδεται κατά μήκος του νευρώνα. Έτσι, δημιουργείται ένα νευρικό μήνυμα. Αυτό το μήνυμα αποτελεί την πληροφορία που επιτρέπει στο άτομο να λαμβάνει πληροφορίες από έξω (πόνο, για παράδειγμα) ή να δίνει μια εντολή (κίνηση ενός μυός, για παράδειγμα). Αυτό το μήνυμα φτάνει σε έναν νευρώνα, μέσω των δενδριτών του, όπου αναλύεται. Ένα νέο μήνυμα θα ταξιδέψει στη συνέχεια κατά μήκος του άξονα, σε έναν άλλο νευρώνα, μέχρι να έρθει σε επαφή με έναν άλλο τύπο κυττάρου (μυ, αδένα), όπου η εντολή θα οδηγήσει σε μια απόκριση (έκκριση από έναν αδένα, κίνηση κ.λπ.).
Η παθοφυσιολογία
Το γλουταμινικό οξύ είναι ένα συστατικό ενός από τους πιο σημαντικούς νευροδιαβιβαστές για τη λειτουργία του εγκεφάλου. Ορισμένα πειράματα έχουν δείξει ότι εάν εφαρμοστεί γλουταμινικό οξύ σε έναν νευρώνα, αυτός τελικά πεθαίνει μέσα σε λίγα λεπτά. Αυτό παρουσιάζει ένα παράξενο φαινόμενο: το γλουταμινικό οξύ είναι τόσο ένας σημαντικός νευροδιαβιβαστής όσο και μια τοξική ουσία για τους νευρώνες.
Σε ορισμένες εγκεφαλικές διαταραχές, λόγω διακοπής της κυκλοφορίας του αίματος ή ανεπαρκούς οξυγόνωσης του εγκεφάλου, όπως μπορεί να παρατηρηθεί για παράδειγμα στο έμφραγμα του μυοκαρδίου , στην καρδιακή ανακοπή, σε ορισμένες επιληψίες , σε κρανιοεγκεφαλικές κακώσεις κ.λπ., ο νευρώνας βρίσκεται σε ιδιαίτερα επιβλαβείς καταστάσεις, οι οποίες προκαλούν την απελευθέρωση γλουταμινικού οξέος, το οποίο περιέχεται στο σώμα του νευρώνα.
Η απελευθέρωση γλουταμινικού οδηγεί στην καταστροφή του ίδιου του νευρώνα, σε μια διαδικασία που ονομάζεται διεγερτοτοξικότητα . Το φαινόμενο της διεγερτοτοξικότητας έχει ως εξής:
Σε μια φυσιολογική κατάσταση, ένας νευρώνας έχει διαφορετικά ηλεκτρικά φορτία στο εξωτερικό και στο εσωτερικό του. Το ATP διατηρεί τη λειτουργία των αντλιών ιόντων. Εάν δεν υπάρχει αρκετό ATP για να διατηρηθούν οι αντλίες ιόντων σε λειτουργία, οι μεμβράνες αποπολώνονται και ιόντα ασβεστίου εισέρχονται στο κύτταρο. Αυτή η μεγάλη ποσότητα ιόντων ασβεστίου διεγείρει την απελευθέρωση γλουταμινικού στη σύναψη. Το γλουταμινικό στη συνέχεια αποπολώνει τους νευρώνες, αυξάνοντας τη συγκέντρωση ιόντων ασβεστίου, η οποία με τη σειρά της οδηγεί σε πολύ μεγάλη απελευθέρωση γλουταμινικού . Μόλις η συγκέντρωση γλουταμινικού γίνει πολύ υψηλή, οι νευρώνες καταστρέφονται λόγω υπερβολικής διέγερσης. Στη συνέχεια, μια σημαντική ποσότητα νερού εισέρχεται στον νευρώνα λόγω της διέγερσης από ασβέστιο. Τα ένζυμα στο εσωτερικό του νευρώνα αρχίζουν να διασπούν τις πρωτεΐνες του, καθώς και τα λιπίδια και τα νουκλεϊκά οξέα (τα δομικά στοιχεία των πρωτεϊνών). Κατά κάποιο τρόπο, ο νευρώνας αρχίζει να χωνεύει τον εαυτό του.
Σύμφωνα με ορισμένες έρευνες, η διεγερτική τοξικότητα μπορεί να είναι η πηγή ορισμένων νευρολογικών, και πιο συγκεκριμένα νευροεκφυλιστικών, ασθενειών που αναπτύσσονται προοδευτικά. Σε αυτές περιλαμβάνεται η αμυοτροφική πλευρική σκλήρυνση (ALS), γνωστή και ως νόσος του Lou Gehrig. Αυτή η πάθηση χαρακτηρίζεται από τον αργό θάνατο των κινητικών νευρώνων στον νωτιαίο μυελό - των νευρώνων που στέλνουν νευρικά ερεθίσματα στους μύες, προκαλώντας τους να κινηθούν. Μια παρόμοια διαδικασία πιστεύεται ότι εμπλέκεται στη νόσο Αλτσχάιμερ, με μια προοδευτική και προτιμησιακή καταστροφή των νευρώνων στον εγκεφαλικό φλοιό.
Ασθένειες παρόμοιες με αυτές που μόλις περιγράφηκαν μπορούν να εμφανιστούν μετά την κατανάλωση τροφών που περιέχουν ορισμένες τοξίνες. Μία τέτοια ασθένεια είναι ο λαθυρισμός , μια εκφύλιση των κινητικών νευρώνων που προκαλείται από μια ουσία που βρίσκεται στα μπιζέλια: μια διεγερτική τοξίνη που ονομάζεται βήτα-οξαλυλαμινοαλανίνη . Αυτή η ουσία ενεργοποιεί τους υποδοχείς γλουταμινικού.
Άλλες τοξικές ουσίες όπωςδομοϊκό οξύ βρίσκονται σε ορισμένα μύδια που έχουν μολυνθεί. Είναι επίσης ένας αγωνιστής, δηλαδή μια ισοδύναμη ουσία των υποδοχέων γλουταμινικού που βρίσκονται στους νευρώνες. Η κατάποση μικρών ποσοτήτων δομοϊκού οξέος οδηγεί στην εμφάνιση επιληπτικές κρίσεις, Και βλάβες το επίπεδο του εγκέφαλος.
Μια άλλη διεγερτική τοξίνη που προέρχεται από ένα φυτό στο νησί Γκουάμ ανακαλύφθηκε επίσης: βήτα-μεθυλαμινοαλανίνη. Αυτή η επιβλαβής ουσία είναι πιθανό να προκαλέσει την εμφάνιση εκφυλισμού του κεντρικού νευρικού συστήματος, όπως η συσχέτιση αμυοτροφική πλευρική σκλήρυνση, τη Η ασθένεια Αλτσχάϊμερ και της Της νόσου του Parkinson.