Bir nöron veya bir sinir hücresi , sinir sisteminin temel işlevsel birimini oluşturan uyarılabilir bir hücredir .
Nöronlar , sinir impulsu adı verilen bir biyoelektrik sinyal iletir . İki fizyolojik özelliği vardır : uyarılabilirlik, yani uyaranlara yanıt verme ve bunları sinir uyarılarına dönüştürme yeteneği ve iletkenlik, yani dürtüleri iletme yeteneği.
İnsan beynindeki toplam nöron sayısının 86 ile 100 milyar (10 11 ) arasında olduğu tahmin edilmektedir . Bağırsak yaklaşık 500 milyon ve sahip kalbi yaklaşık 40,000.
Ancak nöronların sayısı gliyal hücrelerden daha azdır ( bir nöron için genellikle 3 glial hücre vardır ). Bunlar, nöronların desteklenmesi ve beslenmesi de dahil olmak üzere çeşitli işlevler sağlayan sinir dokusunun ikinci bileşenidir .
Nöron, perikaryon veya hücre gövdesi veya hatta soma adı verilen bir gövdeden ve iki tür uzantıdan oluşur: bir yayıcı olarak aksiyon potansiyelini merkezkaç bir şekilde harekete geçiren tek akson ve dendritler , nöron başına ortalama 7,000 ve bir nöron için aksiyon potansiyelinin reseptörleridir. Morfolojisi , yer ve sayısı , bu uzantıların, hem de soma şekli, değişiklik gösterebilir ve yardım nöronların farklı morfolojik aileleri tanımlar.
Dolayısıyla yapılarına göre üç tip nöron vardır: tek kutuplu nöronlar (tek bir akson; en hassas nöronlar söz konusu olduğunda - bu durumda, alma işlevi vücutta bulunan özelleşmiş dendrit türleri olan duyu alıcıları tarafından gerçekleştirilir. aksonun çevresel uzantısı), bipolar (tek bir akson ve bazı duyu organlarında bulunan tek bir dendrit) ve çok kutuplu (tek bir akson, birçok dendrit; ara nöronlar ve motor nöronlar durumu). Nöronlar ayrıca işlevlerine göre de sınıflandırılabilir: çevreden merkezi sinir sistemine bilgi (sinir uyarıları) ileten duyusal nöronlar; merkezi sinir sistemi içindeki diğer iki nöron arasında sinir uyarılarını ileten internöronlar ve son olarak merkezi sinir sisteminden kaslara ve bezlere bilgi ileten motor nöronlar.
Çapı nöronların gövdesinin 5 ile 120, tiplerine göre değişir um . İçerdiği çekirdeği de engellenir interfaz ve bölmek bu nedenle yapamaz ve sitoplazma . Sitoplazmada, sürekli olarak endoplazmik retikulum (oluşturulması Nissl organları histologists), Golgi cihazları , mitokondri ve nörofilamentlerin birlikte paket formu neurofibrils .
Akson (veya sinir lifi), 1 ve 15 arasında bir çapa sahip um , kendi uzunluğu fazla bir metre, bir milimetre arasında değişir. Çıkması koni , son derece zengin bir bölge mikrotübüller , teşkil kökeni akson. Aksiyon potansiyelinin oluşumuna katıldığı için tetik bölge olarak da adlandırılır . Az ya da çok uzun bir yolculuğu (bazen birkaç metre) tanımlar Dallanmayla bitmeden önce (bu terminal ağaçlandırmadır ). Her dal, bir nörotransmitter içeren sinaptik veziküllerin biriktiği bir çıkıntı, terminal düğmesi veya sinaptik düğme ile biter . Bununla birlikte, aynı akson segmentinde geçen sinapsları oluşturan sinaptik şişliklerin “sicimleri” de gözlenir . Plazma membranı akson veya axolemma (tr) çevreleyen axoplasm ile bir süreklilik içinde sitoplazma perikaryon arasında. Bu oluşur nörofilamentlerin ve mikrotübül varolmaktadırlar veziküller (bu tarafından üretilen kaba endoplazmik retikulum ve Golgi aygıtının). Bazı aksonlar ile kaplanmıştır kılıf arasında miyelin ile oluşturulan, glial hücreler , Schwann hücreleri içinde periferal sinir sistemi ve oligodendrositler içinde merkezi sinir sistemi . Yaklaşık her üç aksondan birinin miyelinle kaplı olduğu tahmin edilmektedir. Aksonların miyelin tarafından kaplanması aslında süreksizdir ve astrositler tarafından izole edilen Ranvier düğümleriyle ayrılır . Bu örtüşme , sinirsel bilginin daha hızlı geçişine izin verir .
Dendritler , çok sayıda kısa ve çok kendi köklerinden dallıdır. Bazen dendritik dikenlerle (postsinaptik eleman) kaplıdırlar . Dendrit, ucunda uyarılan sinir impulsunu hücre gövdesine yönlendirir: afferent bir uzantıdır . Veziküller ayrıca mikrotübül demetleri boyunca orada dolaşabilirler.
Aksonlar , yolları ve sinirleri oluşturan bağ dokusu ( endonöryum ve perinöryum ) ile birbirine bağlanan demetler halinde toplanır .
Nöronların DNA'sı, diğer herhangi bir hücre tipinde olduğu gibi, değişikliklere ( kromozomların silinmesi , dizilerin kopyalanması , transpozisyon olayları , nokta mutasyonları , vb.) karşı hassastır . Bununla birlikte, aynı beyin içindeki nöronları sıralayan deneyler, nöronların bu olaylara aynı organizmadaki diğer hücrelere göre daha yatkın olduğunu göstermiştir. Bu olgu mozaisizm beyin ( Beyin mozaisizmi ) olarak adlandırılır ve çeşitli türlerde gözlenir.
Diğer organların hücrelerine kıyasla beyin hücrelerinin bu daha büyük somatik mozaisizminin altında yatan mekanizmalar hala çok az bilinmektedir, bu mozaisizmin nöronal plastisitede ve hatta çeşitli patolojilerde sahip olabileceği olası fizyolojik etki gibi sonuçları yoğun araştırmaların konusudur ve finansman.
Nöronlar, nöronların potansiyellerini değiştirmelerine, iyonik akımlara sahip olmalarına ve ayrıca aksiyon potansiyelleri (veya sinir uyarıları , sonraki bölüme bakınız) yaratmalarına izin veren iyonlara sahiptir .
Bu konsantrasyonlar, türlere bağlı olarak değiştiği için evrensel değildir. Örneğin, bir memeli, bir kalamar ile aynı iyonik konsantrasyonlara sahip olmayacaktır.
Her an nöronlarımız , iyonların uyguladığı elektrokimyasal gradyanlar sayesinde var olan zar potansiyellerine sahiptir . En yaygın örnek, sinirbilim dinlenme potansiyeli ve aksiyon potansiyeli örneğidir . Gerçekten de, dinlenme potansiyeli , hücre içi yüzden hücre dışı yüze doğru potasyum iyonlarının (K + ) sürekli kaybından kaynaklanır, çünkü bazı potasyum kanalları bu potansiyelde açıktır (~ -60mv veya daha nadiren ~ -90mv). Bu nedenle, zar potansiyeli (Vm) , yaklaşık olarak -90mV olan K + iyonlarının denge potansiyeline doğru yönelir. Ancak çok az sayıda sodyum kanalı (Na + ) da bu potansiyele açık olduğundan ( geçirgen olarak adlandırılır ) , zarın dinlenme potansiyeli K + iyonlarının (EK + ) denge potansiyeli ile Na + ( ENa + ). Bu mantıksal daha yakın EK olacak + ENA daha + böylece gün sonunda, sodyum kanallarının çok daha fazla potasyum kanallarını açan olduğundan dinlenme potansiyeli çok sık -60mV civarında olacaktır. İçin eylem potansiyelinin , aşağıda diğer bölümlerde açıklanmıştır.
Not :
K + iyonlarının hücre dışı ile karşılaştırıldığında çoğunlukla hücre içi olması nedeniyle (aşağıdaki tabloya bakınız), açık potasyum kanalları yaklaşık -90mV olan denge potansiyeli EK +' ya ulaşabilmek için bir dışa akış oluşturacaktır .
Tersine, sodyum kanalları, burada da ENa + (83 mV ) denge potansiyeline ulaşabilmek için Na + iyonlarının içeri akışını ( dışarı akışının tersi ) yaratacaktır .
iyonlar | hücre içi | hücre dışı |
---|---|---|
Potasyum (K + ) | 140 mm | 5 mm |
Sodyum (Na + ) | 5-15 mm | 145 mm |
Klorür (Cl - ) | 4-30 mm | 110 mm |
Kalsiyum (Ca 2+ ) | 0.0001 mm | 1-2 mm |
Hidron (H + ) | 10 −4 - 2 × 10 3 mM | 10 −4 - 4 × 10 3 mM |
Bilgi: Bu tablo kitaptan doğrudan alınır Nörobilim 5 inci Beck tarafından yayınlanan baskı basit bir şekilde göstermektedir ve değerler bu tür başka gerçek tabloya benzer çünkü. Ancak konsantrasyonları Hydron gelmeye Hücre Biyolojisi ve Moleküler Karp 4 th edition .
Bu tabloda, mM burada eski bir birimdir, yani mili Molar ( mol L -1 veya mol / L ).
Not :
Sodyum iyonları için hücre içi değerler, 5-15 mM, söz konusu memeliye bağlıdır. Aynı şey klorür, hidron ve kalsiyum iyonları için de geçerlidir.
Sinir impulsu, aynı nöron içinde, hücre gövdesinden akson yoluyla terminal veya sinaptik düğmeye iletilen elektriksel bir mesajdır.
Dinlenme durumunda, nöron zarının hücre içi yüzü ile hücre dışı yüzü arasında (-60 mV ila -90 mV mertebesinde , bu dinlenme potansiyelidir ) negatif bir potansiyel farkı vardır . Bu potansiyel fark , plazma zarının seçici geçirgenliğine ve diğer yandan transmembran aktif iyon akımlarına (örneğin, sodyum pompası -potasyum ATP-asic) ikincil olarak nöronun içi ve dışı arasındaki iyon konsantrasyonundaki bir farktan kaynaklanır. ). Ayrıca (yerel elektrokimyasal dalgalanmalar nedeniyle) geçici olarak açık olan belirli iyon kanalları yoluyla hücre dışı ortama potasyum iyonlarının kaçak akımları da vardır .
Sinir impulsu, nöron zarının geçirgenliğinde ani ve lokalize bir değişiklik ile karakterize edilir: sodyum iyonları (Na + ) , sodyuma seçici olarak geçirgen iyon kanallarından geçerek hücreye girer . Membran potansiyeli daha sonra elektrokimyasal denge sodyum potansiyeline (ENA) yakın bir pozitif değer (yaklaşık +35 mV ) alır. Bu fenomene depolarizasyon denir . Daha sonra potasyum iyonları (K + ) potasyum geçirgen diğer iyon kanallarından geçerek hücreyi çok hızlı bir şekilde terk eder . Membran potansiyeli , dinlenme potansiyelinin değerinden daha düşük bir değere ulaşmak için azalır : biri repolarizasyondan sonra hiperpolarizasyondan bahseder. Ardından, ATP-asik sodyum-potasyum bağımlı iyon pompasının hareketi sayesinde normale dönüş aşaması vardır. Depolarizasyon ve repolarizasyon dahil olmak üzere aksonun transmembran potansiyelindeki lokal, geçici ve stereotipik varyasyona aksiyon potansiyeli denir . Sadece birkaç milisaniye sürer. Aksiyon potansiyeli veya sinir impulsu, nöronun aksonu boyunca adım adım veya bir Ranvier düğümünden diğerine ( saltatory iletim ) yayılır .
Notlar:
Sinir uyarılarının iletilmesini sağlayan röle sinapstır . Nöron başına 1 ila 100.000'den fazla (ortalama 10.000) vardır.
İki tür sinaps vardır:
Sinaps, bir presinaptik eleman, bir sinaptik yarık ve bir postsinaptik elemandan oluşur.
Genellikle, ilk depolarizasyon bölgesi postsinaptik membrandır. Sinir impulsu daha sonra dendrit membran ve daha sonra perikaryon boyunca yayılır ve yavaş yavaş azalır. Çıkış konisi seviyesinde , potansiyel yeterliyse ( ya hep ya hiç yasası ), akson boyunca kayıpsız yayılacak aksiyon potansiyelleri üretilir. Terminal düğme zarına vardıklarında , postsinaptik zardaki reseptörler tarafından alınmadan önce sinaptik aralığa yayılacak olan nörotransmiterleri içeren mikroveziküllerin salınımını tetikleyeceklerdir .
Sinir impulsunun yayılması, zarın iyonlara yeniden geçirgenleştirilmesinden (iyonik kanalların kapanması) sonra, özellikle iyonik dengeyi yeniden sağlayan pompaları harekete geçirmek için enerji tüketen bir olgudur. Bu enerji, adenozin trifosfatın (ATP) adenozin difosfata (ADP) parçalanmasıyla sağlanır . ATP daha sonra mitokondri tarafından yeniden üretilecektir .
Farklı sinaps türleri, hücrenin başlangıç ve varış yeri olarak hizmet eden kısmına göre topografik olarak sınıflandırılabilir. Böylece sinapslarımız olacak:
Nöron sayısındaki en belirgin artış, embriyonik yaşamın ilk dört ayında gözlemlenebilir; dakikada yaklaşık 500.000 nöron oluşacaktır.
Yetişkin yaşamı boyunca, kendiliğinden veya patolojik dejenerasyondan ( Parkinson hastalığı veya Alzheimer hastalığında olduğu gibi ) veya merkezi sinir sistemine travma nedeniyle oluşan nöronal kayıplar kalıcıdır: nöron aslında bölünemez bir hücredir ve kayıp nöronların değiştirilmesini önler. Ancak araştırmalar, ister olgun bir beyinden isterse olgunlaşan bir beyinden gelen kök hücreler olsun, glial hücrelere eşdeğer belirli kök hücrelerin yeni glial hücreler ve yeni nöronlar üretebileceğini gösterme eğilimindedir [bkz. sayfa 7 ve 8]. Bununla birlikte, doğumdan sonra nörojenezin yokluğu dogması 1970'lerden beri çürütülmüştür.Yetişkin yaşamı boyunca memeli beyninin iki çok küçük alanında, hipokampus ve ampulde yeni nöronlar üretilmeye devam etmektedir . Nörogenez, 2018'de otopsiyi bulamayan bir Amerikan çalışması tarafından tartışıldı. Ancak bu çalışmaya itiraz etmek için ikinci bir Amerikan araştırması geldi.
Nörolizis içeren bir sinir hücresinin, yok edilmesi apoptoz ya göre lökositler ya da glial hücreleri istila edildi ve yutulup . Aynı zamanda, bir sinirin patolojik bir yapışma ile sıkıştırıldığı zaman bir sinirin serbest bırakılmasından oluşan cerrahi operasyonu belirtir .
Işık mikroskobu ve boyamanın gelişimi sayesinde , Santiago Ramon y Cajal sinir sisteminin ayrıntılı histolojik tanımlarını yapan ilk kişi oldu . Merkezi sinir sistemini dendritik ve aksonal uzantılara sahip farklı hücre tiplerinden oluşan bir sistem olarak tanımlar . Bu nöronlar arasında , 1897'de Charles Scott Sherrington'ın " sinaps " olarak adlandırdığı bir süreksizlik tespit etti .
" Nöron " terimi tıp sözlüğüne Alman anatomist Heinrich Wilhelm Waldeyer tarafından 1881 yılında girmiştir .
Çeşitli türlerin organizmalarında düzenli olarak yeni nöron türleri keşfedilir. Daha nadiren, insanlarda hala keşfedilmektedir, örneğin 2018'de korteksin dış tabakasında bulunan yeni bir tür nöronal hücrenin tanımı , beynin birçok nöron türünü barındıran bir alanıdır. diğer nöronların aktivitesi. Anatomi ve genetiği birleştirerek her tür insan beyin hücresini tanımlamayı amaçlayan bir çalışmada bulundu . " Kuşburnu " adı verilen bu hücre, ampul şeklindeki büyük bir düğmenin etrafında yoğun, gür bir demet halinde organize edilen diğer nöronlardan daha küçük ve daha kompakttır. Nature Neurosciences'da yayınlanan araştırmaya göre, farelerde bu tip nöron ve genetik ifadesi eksik görünüyor.
Nöronları tespit etmek ve onları müstahzarlarda boyamak için 100 yılı aşkın bir süredir spesifik boyalar veya işaretleyiciler kullanılmaktadır. Son zamanlarda, onları öldürmeden floresanda bile gözlemleyebiliyoruz. Nörofilamentlere veya sadece nöronlarda bulunan tau proteinine karşı yönlendirilen antikorların kullanılması da mümkündür .
In 2008 , dönüşümü kök hücrelerin nöron içine kortekste ve fare beyninde başarılı transplantasyon gerçekleştirilir, (çoğu yeni nöronlar farelerin beyinlerinde birçok yerinde ile bağlantılıdır) Brüksel Free Üniversitesi , ciddi bir cadde oluşturmaktadır epilepsi , serebrovasküler kazalar , Alzheimer hastalığı veya şizofreni gibi çeşitli nörolojik ve psikiyatrik hastalıkların tedavisi .
Resmi bir nöron, biyolojik nöronun matematiksel ve hesaplamalı bir temsilidir. Belirli biyolojik özellikleri, özellikle dendritleri, aksonları ve sinapsları sayısal işlevler ve değerler aracılığıyla yeniden üretir. Resmi nöronlar, sinir ağları halinde gruplandırılmıştır . Makine öğrenimi algoritmalarını kullanarak , yapay zeka görevlerini gerçekleştirmek için bir sinir ağını ayarlayabiliriz .
Memelilerin beyni (insanlar dahil), gerektiğinde yeni nöronlar oluşturmak için harekete geçirdiği küçük kök hücre stoklarına sahiptir . Bu hücreler esas olarak dentat girusta ve subventriküler alanda bulunur .
Claire Magnon ve ekibi, prostat kanseri gibi kanserlerin , bu nöron progenitör hücrelerini kendi yararları için harekete geçirebildiğini (bunları kan-beyin bariyerini geçerek ) göstermiştir. Tümörün içine girdikten sonra , bu hücreler olgun nöronlar haline gelir ve vaskülariteye ve dolayısıyla tümör gelişimine katkıda bulunan bir nörotransmitter olan adrenalin üretir .
Daha fazla ayrıntı için şu makaleye bakın: Nöron sayısına göre hayvanların listesi .
Süngerler ve placozoa hariç tüm hayvanlarda nöronlar bulunur . Oluşumlarıyla ilgili iki ana hipotez vardır:
Gelen cnidarians ve ctenaries , nöronlar, sinir sinyali her iki yönde de geçer, polarize değildir. Bu nedenle dendritler veya aksonlardan değil, nöritlerden bahsediyoruz.
Gelen bilaterians , bir, bir yayıcı (nöritlerin uzmanlık görünümü vardır akson ) veya reseptör ( dendrit ) uzantısı .