Какие химические элементы содержатся в нейронах
В теле человека бессчетное количество клеток, каждая из которых имеет собственную функцию. Среди них самые загадочные – нейроны, отвечающие за любое совершаемое нами действие. Попробуем разобраться как работают нейроны и в чем их предназначение.
Что такое нейрон (нейронные связи)
В переводе с греческого нейрон, или как его еще называют неврон, означает «волокно», «нерв». Нейрон – это специфическая структура в нашем организме, которая отвечает за передачу внутри него любой информации, в быту называемая нервной клеткой.
Нейроны работают при помощи электрических сигналов и способствуют обработке мозгом поступающей информации для дальнейшей координации производимых телом действий.
Эти клетки являются составляющей частью нервной системы человека, предназначение которой состоит в том, чтобы собрать все сигналы, поступающие из вне или от собственного организма и принять решение о необходимости того или иного действия. Именно нейроны помогают справиться с такой задачей.
Каждый из нейронов имеет связь с огромным количеством таких же клеток, создаётся своеобразная «паутина», которая называется нейронной сетью. Посредством данной связи в организме передаются электрические и химические импульсы, приводящие всю нервную систему в состояние покоя либо, наоборот, возбуждения.
К примеру, человек столкнулся с неким значимым событием. Возникает электрохимический толчок (импульс) нейронов, приводящий к возбуждению неровной системы. У человека начинает чаще биться сердце, потеют руки или возникают другие физиологические реакции.
Мы рождаемся с заданным количеством нейронов, но связи между ними еще не сформированы. Нейронная сеть строится постепенно в результате поступающих из вне импульсов. Новые толчки формируют новые нейронные пути, именно по ним в течение жизни побежит аналогичная информация. Мозг воспринимает индивидуальный опыт каждого человека и реагирует на него. К примеру, ребенок, схватился за горячий утюг и отдернул руку. Так у него появилась новая нейронная связь.
Стабильная нейронная сеть выстраивается у ребенка уже к двум годам. Удивительно, но уже с этого возраста те клетки, которые не используются, начинают ослабевать. Но это никак не мешает развитию интеллекта. Наоборот, ребенок познает мир через уже устоявшиеся нейронные связи, а не анализирует бесцельно все вокруг.
Даже у такого малыша есть практический опыт, позволяющий отсекать ненужные действия и стремиться к полезным. Поэтому, например, так сложно отучить ребенка от груди – у него сформировалась крепкая нейронная связь между приложением к материнскому молоку и удовольствию, безопасности, спокойствию.
Познание нового опыта на протяжении всей жизни приводит к отмиранию ненужных нейронных связей и формированию новых и полезных. Этот процесс оптимизирует головной мозг наиболее эффективным для нас образом. Например, люди, проживающие в жарких странах, учатся жить в определенном климате, а северянам нужен совсем другой опыт для выживания.
Сколько нейронов в мозге
Нервные клетки в составе головного мозга занимают порядка 10 процентов, остальные 90 процентов это астроциты и глиальные клетки, но их задача заключается лишь в обслуживании нейронов.
Подсчитать «вручную» численность клеток в головном мозге также сложно, как узнать количество звезд на небе.
Тем не менее ученые придумали сразу несколько способов для определения количества нейронов у человека:
- Рассчитывается число нервных клеток на небольшой части мозга, а затем, количество умножается пропорционально полному объему. Исследователи исходят из постулата о том, что нейроны равномерно распределены в нашем мозге.
- Происходит растворение всех мозговых клеток. В результате получается жидкость, в составе которой можно увидеть клеточные ядра. Их можно посчитать. При этом служебные клетки, о которых мы сказали выше, не учитываются.
В результате описанных экспериментов установлено, что число нейронов в головном мозге человека – 85 миллиардов единиц. Ранее, на протяжении многих веков считалось, что нервных клеток больше, порядка 100 миллиардов.
Строение нейрона
На рисунке приведено строение нейрона. Он состоит из основного тела и ядра. От клеточного тела идет ответвление многочисленных волокон, которые именуются дендритами.
Мощные и длинные дендриты называются аксонами, которые в действительности намного длиннее, чем на картинке. Их протяженность варьируется от нескольких миллиметров до более метра.
Аксоны играют ведущую роль в передаче информации между нейронами и обеспечивают работу всей нервной системы.
Место соединения дендрита (аксона) с другим нейроном называется синапсом. Дендриты при наличии раздражителей могут разрастись настолько сильно, что станут улавливать импульсы от других клеток, что приводит к образованию новых синаптических связей.
Синаптические связи играют существенную роль в формировании личности человека. Так, личность с устоявшимся позитивным опытом будет смотреть на жизнь с любовью и надеждой, человек, у которого нейронные связи с негативным зарядом, станет со временем пессимистом.
Виды нейронов и нейронных связей
Нейроны можно обнаружить в различных органах человека, а не исключительно в головном мозге. Большое их количество расположено в рецепторах (глаза, уши, язык, пальцы рук – органы чувств). Совокупность нервных клеток, которые пронизывают наш организм составляет основу периферической нервной системы. Выделим основные виды нейронов.
Вид нейронной клетки | За что отвечает |
---|---|
Аффекторные | Являются переносчиками информации от органов чувств в головной мозг. У этого вида нейронов самые длинные аксоны. Импульс из вне поступает по аксонам строго в определенный участок головного мозга, звук – в слуховой «отсек», запах – в «обонятельный» и т.д. |
Промежуточные | Промежуточные нервные клетки обрабатывают сведения, поступившие от аффекторных нейронов и передают ее периферическим органам и мышцам. |
Эффекторные | На заключительном этапе в дело вступают эфференты, которые доводят команду промежуточных нейронов до мышц и других органов тела. |
Слаженная работа нейронов трех типов выглядит так: человек «слышит» запах шашлыка, нейрон передает информацию в соответствующий раздел мозга, мозг передает сигнал желудку, который выделяет желудочный сок, человек принимает решение «хочу есть» и бежит покупать шашлык. Упрощенно так это действует.
Самыми загадочными являются промежуточные нейроны. С одной стороны, их работа обуславливает наличие рефлекса: дотронулся до электричества – отдернул руку, полетела пыль –зажмурился. Однако, пока не объяснимо как обмен между волокнами рождает идеи, образы, мысли?
Единственное, что установили ученые, это тот факт, что любой вид мыслительной деятельности (чтение книг, рисование, решение математических задач) сопровождается особой активностью (вспышкой) нервных клеток определенного участка головного мозга.
Есть особая разновидность нейронов, которые именуются зеркальными. Их особенность заключается в том, что они не только приходят в возбуждение от внешних сигналов, но и начинают «шевелиться», наблюдая за действиями своих собратьев – других нейронов.
Функции нейронов
Без нейронов невозможна работа организма человека. Мы увидели, что эти наноклетки отвечают буквально за каждое наше движение, любой поступок. Выполняемые ими функции до настоящего времени в полной мере не изучены и не определены.
Существует несколько классификаций функций нейронов. Мы остановимся на общепринятой в научном мире.
Функция распространения информации
Данная функция:
- является основной;
- изучена лучше остальных.
Суть ее в том, что нейронами обрабатываются и переносятся в головной мозг все импульсы, которые поступают из окружающего мира или собственного тела. Далее происходит их обработка, подобно тому, как работает поисковик в браузере.
По результатам сканирования сведений из вне, головной мозг в форме обратной связи передает обработанную информацию к органам чувств или мышцам.
Мы не подозреваем, что в нашем теле происходит ежесекундная доставка и переработка информации, не только в голове и на уровне периферической нервной системы.
До настоящего времени создать искусственный интеллект, который бы приблизился к работе нейронных сетей человека, не удалось. У каждого из 85 миллиардов нейронов имеется, как минимум, 10 тысяч обусловленных опытом связей, и все они работают на передачу и обработку информации.
Функция аккумуляции знаний (сохранения опыта)
Человек обладает памятью, возможностью понимать суть вещей, явлений и действий, которые он единожды или многократно повторял. За формирование памяти отвечают именно нейронные клетки, точнее нейротрансмиттеры, связующие звенья между соседними нейронами.
Таким образом, за память отвечает не какая-то отдельная часть мозга, а маленькие белковые мостики между клетками. Человек может потерять память, когда произошло крушение этих нервных связей.
Функция интеграции
Данная функция позволяет взаимодействовать между собой отдельным долям головного мозга. Как мы уже сказали, сигналы от разных органов чувств поступают в разные отделы мозга.
Нейроны посредством «вспышек» активности передают и принимают импульсы в разных частях мозга. Так происходит процесс появления мыслей, эмоций и чувств. Чем больше таких разноплановых связей, тем эффективнее человек мыслит. Если человек способен к размышлениям и аналитике в определенном направлении, то он будет хорошо соображать и в другом вопросе.
Функция производства белков
Нейроны – настолько полезные клетки, что не ограничиваются только передаточными функциями. Нервные клетки вырабатывают необходимые для жизни человека белки. Опять же ключевую роль в производстве белков имеют нейротрансмиттеры, которые отвечают за память.
Всего в невронах индуцируется порядка 80 белков, вот основные из них, влияющие на самочувствие человека:
- Серотонин – вещество, вызывающее радость и удовольствие.
- Допамин – ведущий источник бодрости и счастья для человека. Активизирует физическую активность, помогает проснуться, переизбыток может привести к состоянию эйфории.
- Норадреналин – это «плохой» гормон, вызывающий приступы ярости и гнева. Наряду с кортизолом его называют гормоном стресса.
- Глутамат – вещество, отвечающие за хранение памяти.
Прекращение выработки белков или их выпуск в недостаточном количестве способны привести к тяжелым заболеваниям.
Восстанавливаются ли нервные клетки
При нормальном состоянии организма нейроны могут жить и функционировать очень долго. К сожалению, случается так, что они начинают массово погибать. Причин разрушения нервных волокон может быть много, но до конца механизм их деструкции не изучен.
Установлено, что нервные клетки погибают из-за гипоксии (кислородное голодание). Нейронные сети рушатся при отдельных травмах головного мозга, человек теряет память или утрачивает способность к хранению информации. В этом случае сами нейроны сохранены, но теряется их передаточная функция.
Отсутствие допамина ведет к развитию болезни Паркинсона, а его переизбыток является причиной шизофрении. Почему прекращается выработка белка не известно, спусковой механизм не выявлен.
Гибель нервных клеток происходит при алкоголизации личности. Алкоголик со временем может совершенно деградировать и утратить вкус к жизни.
Формирование нервных клеток происходит при рождении. Долгое время ученые полагали, что со временем нейроны отмирают. Поэтому с возрастом человек утрачивает способность накапливать информацию, хуже соображает. Нарушение функции по выработке допамина и серотонина связывается с наличием практически у всех пожилых людей депрессивных состояний.
Гибель нейронов, действительно неизбежна, в год исчезает примерно 1 процент от их количества. Но есть и хорошие новости. Последние исследования показали, что в коре головного мозга есть особенный участок, именуемый гипокаммом. Именно в нем генерируются новые чистые нейроны. Подсчитано примерное количество генерируемых ежедневно нервных клеток – 1400.
В науке обозначилось новое понятие «нейропластичность», обозначающее возможность мозга регенерироваться и перестраиваться. Но есть одна тонкость: новые нейроны еще не имеют никакого опыта и наработанных связей. Поэтому с возрастом или после заболевания мозг нужно тренировать, как и все иные мышцы тела: получать новые знания, анализировать происходящие события и явления.
Подобно тому, как мы усиливаем бицепс при помощи гантели, активизировать процесс включения новых нервных клеток можно следующими способами:
- изучение новых сфер знаний, которые ранее были не нужны или не интересны. К примеру, математику можно начать изучать живопись, а юристу – основы физики.
- через постановку сложных задач и поиск их решения;
- составлением планов деятельности, которые включают в себя множество исходных данных.
Механизм возрождения прост. У нас имеются совершенно не задействованные новые клетки, которые нужно заставить работать, а сделать это можно лишь путем постановки новых задач и изучения неизвестных предметных сфер.
Сейчас перечислим, что не нужно делать во избежание ускоренной гибели нейронов и связей между ними.
Вот список главных убийц нервных клеток:
- Стресс. При часто повторяющихся всплесках кортизола и норадреналина происходит ускоренное нарушение нейронных связей и смерть самих невронов. Следует научиться властвовать над своими негативными эмоциями.
- Алкоголь, о чем уже сказано. Этиловый спирт напрямую уничтожает нейроны.
- Отсутствие физических упражнений. Мозг нуждается в стабильных поставках глюкозы и кислорода. При занятиях физкультурой и то, и другое вещество поступает в организм в больших количествах. Полчаса в день – та норма занятий спортом, которая усиливает познавательные функции серого вещества.
Помогают в регенерации нейронов и некоторые продукты. В их числе гинко билоба и куркума. Известно, что рост нейронов стимулирует такое вещество, как сульфоран. Он содержится в больших количествах в капусте (особенно, брокколи), репе, кресс-салате и хрене.
Смотреть видео
Источник
Нервная
ткань имеет общие черты, которые присущи
клеткам любой ткани, а
также специфические особенности,
определяемые характером функций,
выполняемых
нервной системой в целостном организме.
Эти особенности проявляются
как в химическом составе, так и в характере
метаболизма нервной
ткани.
Нервная
ткань состоит из трех клеточных элементов:
нейронов (нервные клетки);
нейроглии-системы клеток, непосредственно
окружающих нервные
клетки в головном и спинном мозге;
мезенхимных элементов, включающих
микроглию-глиальные макрофаги (клетки
Ортеги).
Основная
масса головного мозга представлена
первыми двумя типами клеточных элементов.
Нейроны сосредоточены в сером веществе
(60-65% от
вещества головного мозга), тогда как
белое вещество ЦНС и периферические
нервы состоят главным образом из
элементов нейроглии и их производного
миелина.
Структура нейрона
Нейрон
имеет тело, многочисленные ветвящиеся
короткие отростки-дендриты
и один длинный отросток-аксон, длина
которого может достигать нескольких
десятков сантиметров.
Объем
цитоплазмы, содержащейся в отростках
нервной клетки, может в
несколько раз превышать ее количество
в теле клетки. Тело нейрона окружено
плазматической мембраной – плазмалеммой
(рис. 19.2). В тесной связи с плазмолеммой
* в теле нейрона и проксимальных отрезках
дендритов
находится так называемая подповерхностная
мембранная структура. Это
цистерны, которые расположены параллельно
поверхности плазмолеммы
и отделены от нее очень узкой светлой
зоной. Предполагают, что цистерны
играют важную роль в метаболизме нейрона.
Основной ультраструктурой цитоплазмы
нейрона является эндоплазматическая
сетьсистема ограниченных мембраной
пузырьков, трубочек и уплощенных
мешочков, или цистерн. Мембраны
эндоплазматической сети связаны
определенным
образом с плазмолеммой и оболочкой ядра
нейрона.
Гранулы,
локализованные на мембранах
эндоплазматической сети, а
также свободно расположенные в цитоплазме,
являются рибосомами.
Характерной
структурной основой нервной клетки
является базофильное вещество (субстанция
Ниссля), состоящее из рибонуклеиновых
кислот и
белков. В цитоплазме также выявляется
сеть тонких нитейнейрофибрилл,
которые в совокупности образуют густую
сеть. Нейрофибриллы-этоструктурное
выражение правильной линейной ориентации
белковых молекул.
Важный
компонент цитоплазмы нейрона-пластинчатый
комплекс (аппарат
Гольджи), где сосредоточены главным
образом липидные компоненты
клетки. Одной из особенностей митохондрий,
изолированных из нервных
клеток, является то, что они содержат
меньше ферментов, участвующих в процессах
окисления жирных кислот и аминокислот,
чем митохондрии
из других тканей.
В
ЦНС лизосомы обнаруживаются постоянно
и выполняют те же функции,
что и лизосомы других органов тканей.
Размер
ядра нейрона колеблется от 3 до 18 мкм,
достигая в крупных нейронах
1/4величины
их тела.
Строение миелина
Нервные
волокна, образующиеся из аксонов нервных
клеток, по своему строению могут быть
разделены на 2 типа: миелиновые (мякотные)
и без-миелиновые (бедные миелином).
Проводниковая система соматической
нервной системы, а также ЦНС относятся
к первому типу, функционально более
совершенному, обладающему способностью
с высокой скоростью передавать
нервные импульсы.
Миелиновое
вещество-понятие морфологическое. По
сути миелин-это
система, образованная многократно
наслаивающимися мембранами
клеток нейроглии* вокруг нервных
отростков (в периферических нервных
стволах нейроглия представлена
леммоцитами, или шванновскими клетками,
а в белом веществе ЦНС-астроцитами).
По
химическому составу миелиновое вещество
является сложным белково-липидным
комплексом.
На
долю липидов приходится до 80% плотного
осадка; 90% всех липидов
миелина представлено холестерином,
фосфолипидами и церебро-зидами.
Считают, что в липоидных слоях миелиновых
оболочек молекулы различных
липидов имеют строго определенное
расположение ХИМИЧЕСКИЙ
СОСТАВ МОЗГА
Серое вещество
головного мозга представлено в основном
телами нейронов, а белое вещество
аксонами. В связи с этим указанные отделы
мозга значительно различаются по своему
химическому составу. Эти различия носят
прежде всего количественный характер.
Содержание воды в сером веществе
головного мозга заметно больше, чем в
белом. В сером веществе белки составляют
половину плотных веществ, а в белом
веществе- одну треть *. На долю липидов
в белом веществе приходится более
половины сухого остатка, в сером
веществе-лишь около 30%.
На долю белков
приходится примерно 40% от сухой массы
головного мозга. Мозговая ткань является
трудным объектом для изучения белкового
состава вследствие большого содержания
липидов и наличия белково-ли-пидных
комплексов.
А. Я. Данилевский
впервые разделил белки мозговой ткани
на растворимые в воде и солевых растворах
белки и нерастворимые белки. Обширные
исследования в этой области были
проведены также А. В. Палладиным
и сотр., которые
разделили белки нервной ткани на 4
фракции: извлекаемые водой, 4,5% раствором
КС1, 0,1% раствором NaOH
и нерастворимый остаток. Установлено,
что серое вещество богаче белками,
растворимыми в воде, чем белое
вещество,-соответственно 30 и 19%. Белое
вещество, напротив, содержит гораздо
больше (22%) нерастворимого белкового
остатка, чем серое вещество (5%).
В дальнейшем было
выделено 5-10 фракций растворимых белков
мозга, различающихся по своей
электрофоретической подвижности.
В настоящее время,
сочетая методы экстракции буферными
растворами, хроматографии на колонках
с ДЭАЭ-целлюлозой и диск-электрофореза
в полиакриламидном геле, удалось выделить
из ткани мозга около 100 различных
растворимых белковых фракций.
В нервной ткани
содержатся как простые, так и сложные
белки. Простые белки-это альбумины
(нейроальбумины), глобулины (нейроглобулины),
катионные белки (гистоны и др.) и опорные
белки (нейросклеропротеины).
Альбумины и глобулины
по своим физико-химическим свойствам
несколько отличаются от аналогичных
белков сыворотки крови, поэтому их
называют нейроальбуминами
и нейроглобулинами. Количество
нейроглобулинов в головном мозге
относительно велико-в среднем 5% по
отношению ко всем растворимым белкам.
Нейроальбумины являются основным
белковым компонентом фосфопротеинов
нервной ткани, на их долю приходится
основная масса растворимых белков
(89-90%). В свободном состоянии нейроальбумины
встречаются редко. В частности, они
легко соединяются с липидами, нуклеиновыми
кислотами, углеводами и другими
небелковыми компонентами.
Белки, которые в
процессе электрофоретического разделения
при рН 10,5-12,0 движутся к катоду, получили
название катионных. Главнейшими
представителями этой группы белков в
нервной ткани являются гистоны, которые
делятся на пять основных фракций в
зависимости от содержания в их
полипептидных цепях остатков лизина,
аргинина и глицина.
Нейросклеропротеины
можно
охарактеризовать как структурно-опорные
белки. Основные представители этих
белков – нейроколлагены, нейроэлас-тины,
нейростромины и др. Они составляют
примерно 8-10% от общего количества простых
белков нервной ткани и локализованы в
основном в белом веществе головного
мозга и в периферической нервной системе.
Сложные белки
нервной ткани представлены нуклеопротеинами,
липопротеинами, протеолипидами,
фосфопротеинами, гликопротеинами и
т.д. В мозговой ткани содержатся в
значительном количестве еще более
сложные надмолекулярные образования,
такие, как липонуклеопротеины,
липогликопротеины и, возможно,
липогликонуклеопротеиновые комплексы.
Нуклеопротеины-
белки, которые
принадлежат либо к дезоксирибонуклеопротеинам,
либо к рибонуклеопротеинам. Часть этих
белков из мозговой ткани извлекается
водой, другая часть-солевыми средами,
а третья0,1 М раствором щелочи.
Липопротеины
составляют
значительную часть водорастворимых
белков мозговой ткани. Их липидный
компонент- это в основном фосфоглицериды
и холестерин.
Протеолипиды-это
белково-липидные
соединения, экстрагируемые органическими
растворителями из ткани мозга. Отличаются
от водорастворимых липопротеинов тем,
что они нерастворимы в воде, но растворимы
в смеси хлороформ-метано л. Белки,
освобожденные от липидов, раство-римы
в воде, а также (благодаря высокому
содержанию гидрофобных аминокислот) в
смеси хлороформ-метанол. Наибольшее
количество протеолипидов
сосредоточено в миелине, в небольших
количествах они входят в
состав синаптических мембран и
синаптических пузырьков.
Фосфопротеины
в
головном мозге содержатся в большем
количестве, чем
в других органах и тканях,- около 2% от
общего количества всех сложных
белков мозга. Фосфопротеины обнаружены
в мембранах различных
морфологических структур нервной ткани.
Гликопротеины
представляют
собой чрезвычайно гетерогенную группу
белков.
По количеству белка и углеводов, входящих
в состав гликопро-теинов,
их можно разделить на две основные
группы. Первая группа-это гликопротеины,
содержащие от 5 до 40% углеводов и их
производных; белковая
часть состоит преимущественно из
альбуминов и глобулинов. В
гликопротеинах, составляющих вторую
группу, содержится 40-85% углеводов,
часто обнаруживается липидный компонент;
по своему составу они
могут быть отнесены к гликолипопротеинам.
В
нервной ткани обнаружен ряд специфических
белков, в частности белок S-100
и
белок 14-3-2. Белок S-100,
или белок Мура, называют также кислым
белком, так как
он содержит большое количество остатков
глутаминовой и аспарагиновой кислот.
Этот белок сосредоточен в основном в
нейроглии (85-90%), в нейронах его не более
10-15% от общего количества белка в головном
мозге. Установлено, что концентрация
белка S-100
возрастает при обучении (тренировках)
животных. Пока нет оснований считать,
что белок S-100
непосредственно участвует в формировании
и
хранении памяти. Не исключено, что его
участие в этих процессах опосредованно.
Белок
14-3-2 также относится к кислым белкам. В
отличие от белка S-100
он локализован
в основном в нейронах; в нейроглиальных
клетках его содержание невелико.
Пока неясна роль белка 14-3-2 в выполнении
специфических функций нервной ткани.
Ферменты.
В
мозговой ткани содержится большое
количество ферментов,
катализирующих обмен углеводов, липидов
и белков. До сих пор в
кристаллическом виде из ЦНС млекопитающих
выделены лишь некоторые ферменты, в
частности ацетилхолинэстераза и
креатинкиназа.
Значительное
количество ферментов в мозговой ткани
находится в нескольких молекулярных
формах (изоферменты): ЛДГ, альдолаза,
креатинкиназа,
гексокиназа, малатдегидрогеназа,
глутаматдегидрогеназа, холинэстераза,
кислая фосфатаза, моноаминоксидаза и
др.
Липиды
Среди
химических компонентов головного мозга
особое место занимают липиды,
высокое содержание и специфическая
природа которых придают мозговой
ткани характерные особенности. В группу
липидов головного мозга
входят фосфоглицериды, холестерин,
сфингомиелины, цереброзиды, ганглиозиды
и очень небольшое количество нейтрального
жира (табл. 19.2). Многие
липиды нервной ткани находятся в тесной
взаимосвязи с белками, образуя
сложные системы типа протеолипидов.
В
сером веществе головного мозга
фосфоглицериды составляют более 60%
от всех липидов, а в белом веществе-около
40%. Напротив, в белом веществе
содержание холестерина, сфингомиелинов
и особенно цереброзидов
больше, чем в сером веществе.
Соседние файлы в папке Модуль ЦНС
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Источник