Dendriidid — neuronite harud ja signaalide vastuvõtjad

Dendriidid: neuronite harud, mis võtavad vastu signaale; sünapsid, neurotransmitterid ja aktsioonipotentsiaalid — ülevaade dendriitide rollist ja neuronite taastumisest.

Dendriidid on neuronite harud, mis võtavad vastu signaale teistelt neuronitelt. Signaalid suunduvad rakukehasse (ehk soma).

Rakul võib olla sadu dendriite, kuid ainult üks akson. Dendriidid kannavad teiste neuronite signaale somaali ja akson kannab ühe signaali somaalist järgmisele neuronile või lihaskiududele.

Ühe neuroni dendriit ja teise neuroni akson kohtuvad sünapsis, mis on väga kitsas vahe kahe raku vahel. Kui elektrilised impulsid jõuavad aksoni otsa, vallandavad nad kemikaalide, nn neurotransmitterite vabanemise. Need kemikaalid liiguvad sünapsi kaudu dendriiti, kus nad käivitavad ioonide voolu rakku või rakust välja.

Laetud ioonide liikumine dendriitides põhjustab elektrivoolu, mis levib lühiajaliselt somaale, enne kui see taastub normaalseks.

Kui dendriidid saavad telgedelt palju signaale, siis käivitub ahelreaktsioon. See ahelreaktsioon on tugev elektrivool, mida nimetatakse aktsioonipotentsiaaliks ja mis voolab mööda aksonit järgmise sünapsini.

Täielikult diferentseerunud neuronid ei jagune. Täiskasvanud aju tüvirakud võivad aga kogu organismi eluea jooksul funktsionaalseid neuroneid taastada. Üldiselt, kui neuronid on kord sündinud, ei jagune nad. Paljud neist elavad kogu looma eluea jooksul.

Struktuur ja eripärad

Dendriidid ei ole lihtsad passiivsed torud: neil on keerukas oksastik (dendriitiline arbor), millel võib olla sadade kuni tuhandete sünapsite vastuvõtukohti. Dendriitide pinnal on sageli väikesed väljaulatuvad vormid, nn dendriitilised selgrookesed (spines), kus paiknevad enamik glutamaatergilisi (eksitatoorseid) sünapse. Spine'ide kuju ja suurus mõjutavad sünapse tugevust ja on plastilised — nad muutuvad õppimise ja kogemuste käigus.

Kuidas dendriidid signaale töötlevad

Dendriitides tekkivad muutused membraanipotentsiaalis võivad olla eksitatoorsed (EPSP) või inhibitoorsed (IPSP). Need väiksemad potentsiaalimuutused liituvad soma poole suunduvas ruumis ja ajas — seda protsessi nimetatakse spatiaal- ja temporaalne summatsioon. Kui soma ja algne aksoni segment kogub piisavalt eksitatoorseid signaale (või inhibeerivad signaalid ei blokeeri neid), võib tekkida aktsioonipotentsiaal, mis kandub edasi mööda aksonit.

Dendriitidel leidub ka voltazist sõltuvaid ioonikanaleid (näiteks K+, Na+, Ca2+), mis annavad neile aktiivsed omadused: nad suudavad signaali tugevdada, modifitseerida või tekitada lokaalseid dendriitilisi impulssi-laadseid sündmusi. Lisaks võivad aktsioonipotentsiaalid tagasi aksonist soma kaudu levida dendriitidesse (backpropagation), mis on tähtis sünaptilise plastilisuse ja õppimise mehhanismides.

Funktsioonid närvivõrgus

• Signaalide vastuvõtt ja integreerimine: dendriidid koguvad informatsiooni paljudest allikatest ja otsustavad, kas neuron "päästab" edasi signaali.
• Sünaptiline plastilisus: dendriitide spine'ide struktuur ja keemiline koostis muutuvad pikaajalise tugevdamise (LTP) või nõrgenemise (LTD) käigus — see on oluline mälu ja õppimise jaoks.
• Ruumi- ja ajalise töötlemise võime: erinevad dendriidi harud võivad erineda sünaptiliste sisendite poolest ning võimaldada keerukat arvutuslikku töötlemist ühes neuronis.
• Seotud haigused: dendriitide ja spine'ide muutused on seotud mitmete neuroloogiliste ja psühhiaatriliste haigustega, näiteks Alzheimeri tõvega, autismi spektriga ja skisofreeniaga.

Struktuurne koosseis ja areng

Dendriitide sisemine skelet on peamiselt ehitatud mikro­toru­le (microtubules) ja aktiini filamentidest, mis annavad tuge ja võimaldavad sünaptiliste komponentide transporti. Dendriitide oksastumine kujuneb arengu käigus juhitud geenide ja kogemuste koosmõjul. Mõned ajupiirkonnad, näiteks hippokampus, säilitavad kogu elu jooksul teatud määral plastilisust ja uute ühenduste loomise võimekust.

Regeneratsioon ja uurimismeetodid

Nagu algtekst mainib, ei jagune enamik täiskasvanud neuroneid korrapäraselt, kuid teatud piirkondades aitavad tüvirakud uute neuronite tekkimist. Dendriitide taastumine pärast kahjustust on piiratud, kuid dépendab koe tüübist, vanusest ja kahjustuse ulatusest. Uurimisel kasutatakse mikroskoopiat (konfokaal-, kahefotoni- ja elektronmikroskoopiat), elektrofüsioloogiat (patch-clamp) ning nüüdisaegseid kujutustehnikaid ja genoomika meetodeid.

Peamised võtmepunktid

• Dendriidid on neuronite harud, mis võtavad vastu ja töötlevad sünaptilisi signaale.
• Neurotransmitterid vabanevad aksoni otsast sünapsi ja mõjutavad dendriitide ioonikanaleid.
• Dendriidid võivad olla nii passiivsed kui ka aktiivsed struktuurid, osaledes signaali võimendamises ja sünaptilises plastilisuses.
• Spine'ide muutused dendriitidel on otseselt seotud õppimise, mälestuste ja mitmete haigustega.

See laiendatud ülevaade annab parema pildi dendriitide bioloogilisest rollist närvivõrkudes, nende mehhanismidest ja tähtsusest nii normaalse funktsiooni kui ka haiguste kontekstis.

Küsimused ja vastused

K: Mis on dendriidid?

K: Kuhu lähevad signaalid pärast dendriitidesse sisenemist?

K: Mitu aksonit võib ühel rakul olla?

K: Mida kannavad dendriidid teistest neuronitest soma sisse?

K: Mis on sünaps?

K: Mis vallandab neurotransmitterite vabanemise?

K: Mis juhtub, kui dendriidid saavad aksonitelt palju signaale?

Otsing