Neuronid ehk närvirakud — struktuur, funktsioon ja sünapsid

Avastage neuronid ehk närvirakud: struktuur, funktsioon ja sünapsid. Kuidas ~86 miljardit neuroni ajus edastavad impulsse, loovad ühendusi ja toetavad mõtlemist.

Neuron (või neuron) on närvirakk, mis genereerib ja kannab elektrilisi impulsse ning osaleb informatsiooni töötlemises ja edastamises organismis. Neuronid on meie närvisüsteemi põhiüksused ja moodustavad keeruka närvivõrgu, mis juhib liigutusi, tajusid, mõtlemist ja emotsioone.

Struktuur

Neuroni põhiosad on rakukeha (soma või tsüton), dendriidid ja akson. Dendriidid ja aksonid on närvikiud, mille kaudu neuron vastu võtab ja saadab signaale:

• Rakukeha (soma) sisaldab rakutuuma ja organelle; siin toimub raku ainevahetus ja sünteesitakse näiteks neurotransmittereid.
• Dendriidid on hargnevad vastuvõtvad harud, mis saavad signaale teistelt rakkudelt.
• Akson kannab elektriimpulsse (aktiivseid potentsiaale) rakukehast eemale kuni sünapsini; akson võib olla väga pikk (mõnel inimesel mitu kümneid sentimeetreid).
• Aksonitüvi (axon hillock) on koht, kus liidetakse kokku dendriitidelt ja kehalt tulevad signaalid ning kus sageli tekib aktsioonipotentsiaal.
• Paljudel aksonitel on myeliinkest — rasvane isolatsioonikiht, mida kesknärvisüsteemis moodustavad gliarakud (eriti oligodendrotsüüdid) ja ääre- ehk perifeerses närvisüsteemis Schwanni rakud. Myeliin võimaldab kiiret ja energiasäästlikku signaaliedastust (saltatorne juhtimine) vahel olevatehtud Ranvier’ sõlmedes.

Arvud ja jaotus

Uuringute järgi on inimesel ajus ligikaudu 86 miljardit neuroni. Neuroneid toetavad ja koos töötavad ka eri tüüpi gliarakud, nagu astrotsüüdid, oligodendrotsüüdid ja mikroglia. Korteksis (ajukoores) on hinnanguliselt umbes 16 miljardit neuroni. Neuroneid võib liigitada ka funktsiooni järgi: sensoorseid (tundlikkuselt), motoorseid (liigutuste juhtimine) ja interneurone (seovad ja töötlevad informatsiooni kohaliku võrgustiku sees).

Elektriline aktiivsus ja aktsioonipotentsiaal

Neuroni membraanil on erinev laeng sise- ja väliskülje vahel (restingumembraanipotentsiaal, tavaliselt umbes −60…−80 mV). Kui dendriitide ja soma kogutud signaalid jõuavad aksonitüveni ja ületavad läve, avanevad Na+ kanalid ning tekib aktsioonipotentsiaal — kiire laengu muutus, mis liigub mööda aksonit edasi. Seejärel avanevad K+ kanalid, mis aitavad membraani tagasi viia puhkepotentsiaali juurde. Aktiivsus sõltub ionikanalitest ja Na+/K+ pumpadest.

Sünapsid — ühendused neuronite vahel

Neuronid ei puutu tavaliselt otseselt kokku; nende vahel on kitsad lüngad, mida nimetatakse sünapsideks. Sünapsid võivad olla:

• Keemilised sünapsid — kõige levinum tüüp; presünaptiline akson vabastab neurotransmittereid vesiklitest sünaptilisse lõheossa (sünaptiline mõrade suurus tavaliselt ~20–40 nm). Neurotransmitterid seonduvad postsünaptiliste retseptoritega (ionotroopsed või metabotroopsed) ning tekitavad eksitatiivseid või inhibeerivaid post-sünaptilisi potentsiaale. Neurotransmittereid on palju, nt glutamaat (peamine eksitatoorne), GABA (peamine inhibitoorne), atsetüülkoliin, dopamiin, serotoniin, noradrenaliin jpt. Sünaptiline signaal lõpetatakse neurotransmitteri lagundamise või taasesinemise (reuptake) kaudu.
• Elektrilised sünapsid — moodustuvad gap junction’itega ja võimaldavad ioonide otsest voolu ühest rakust teise; neid esineb kiire koordineeritud aktiivsuse korral (nt mõnel juhtudel südame- või teatud ajuvõrkudes).

Sünaptiline plastilisus ja õppimine

Sünapside tugevus ei ole muutumatu: need võivad tugevneda või nõrgeneda vastavalt aktiivsusele — seda nimetatakse sünaptiliseks plastilisuseks. Pikaajaline tugevnemine (LTP) ja nõrgenemine (LTD) on keskse tähtsusega õppimisel ja mälu kujunemisel. Plastilisus hõlmab nii neurotransmitteri vabanemise muutusi kui ka postsünaptiliste retseptorite arvu ja paiknemise muutusi.

Gliarakud ja toetus

Neuroneid toetavad mitmed gliaalrakud: astrotsüüdid aitavad reguleerida ioonide ja neurotransmitterite tasakaalu ning toetavad vere-aju barjääri ja ainevahetust; oligodendrotsüüdid myeliniseerivad neuronite aksonid kesknärvisüsteemis; Schwanni rakud täidavad sarnast rolli ääreelundkonnas; mikroglia on aju immuunrakud, mis puhastavad kahjustunud kudesid ja osalevad põletikulistes protsessides.

Arendus, taastumine ja haigused

Neuroneid tekib peamiselt embrüonaalse arengu ajal, kuid täiskasvanud ajus toimub piiratud neurogenees hippocampuses ja olfaktorilises süsteemis. Närvikahjustused ja haigused võivad mõjutada neuronite tööd:

• Demyeliniseerivad haigused (nt sclerosis multiplex) vähendavad juhtimiskiirust ja põhjustavad funktsioone häireid.
• Neurodegeneratiivsed haigused (nt Alzheimeri, Parkinsoni) põhjustavad spetsiifiliste neuronipopulatsioonide kadumist ja kognitiivseid või motoorseid häireid.
• Epilepsia on seotud kontrollimatu ja liigselt sünkroniseerunud närvijõnnesagedusega.
• Trauma ja isheemiatunnused võivad neuronid kahjustada või tapp a, mistõttu taastumine on tihti piiratud.

Lõpetuseks

Neuronid on keerukad ja mitmekülgsed rakud, mille struktuur ja ühendused võimaldavad kiiret ja täpset informatsiooni töötlemist. Nende töö sõltub tihedalt gliaalrakkude toetusest, sünaptilisest suhtlusest ja ionikanalite täpsest reguleerimisest. Uuringud neurobioloogia valdkonnas aitavad paremini mõista, kuidas aju töötab ning kuidas ravida närvisüsteemi haigusi.

Otsing