Нейрон вставочный. Где находятся вставочные нейроны, их функция в работе головного и спинного мозга Вставочные нейроны локализованы

автора Турчин Валентин Фёдорович 1.7. Нейрон Внешний вид нервной клетки (нейрона) показан схематически на рис. 1.6. Нейрон состоит из довольно крупного (до 0,1 мм) тела, от которого отходят несколько отростков — дендритов, дающих начало все более и более тонким отросткам, подобно ветвям дерева. Кроме дендритов,

Вставочные нейроны (также интернейроны, кондукторные или промежуточные, interneuron) – тип , которые обычно расположены в интегральных частях , чьи (выходные элементы) и (отростки) ограничены одной областью мозга.

Эта особенность отличает их от иных , которые часто имеют аксональные проекции вне области мозга, где расположены их клеточные тела и дендриты.

В то время, как на основные сети нейронов возложены функции обработки и хранения информации, а также образование основных источников вывода информации с любой области мозга, то кондукторные нейроны по определению имеют местные аксоны, управляющие активностью.

В качестве нейротрансмиттера сенсорные и моторные нейроны используют глютамат, а кондукторные чаще используют гамма-аминомасляную кислоту () для ингибирования.

Интернейроны работают посредством гиперполяризации больших групп основных клеток. Промежуточные нейроны спинного мозга могут использовать глицин или ГАМК и глицин для ингибирования основных клеток, тогда как вставочные нейроны кортикальных областей или базальных ганглиев могут выделять различные пептиды (холецистокинин, соматостатин, вазоактивный кишечный полипептид, энкефалины, нейпопептид Y, галанин и др.) и ГАМК.

Их разнообразие, как по структуре, так и по функциональности, возрастает со сложностью локальных сетей в обусловленной области мозга, что, вероятно, коррелируется со сложностью функций, выполняемых областью мозга. Соответственно, шестислойный (новая кора больших полушарий), как центр высших психических функций, таких как сознательное восприятие или познание, имеет наибольшее количество типов вставочных нейронов.

Видео о принципе строения и работы interneuron (на английском языке):

Из чего состоит сегмент спинного мозга?

Анатомия спинного мозга.

Сегмент СМ — участок спинного мозга, включающий серое вещество, узкую кайму белого вещества и одну пару спинномозговых нервов.

Внешне связан со спинномозговыми нервами — это участок, который соответствует паре спинномозговых нервов. Поэтому, количество пар спинномозговых нервов равна количеству сегментов – 31 пара СМ нервов и 31 сегмент.

Обратите внимание! После узкой каймы, остальная часть белого вещества не входит в состав сегмента.

Строение сегмента:

Серое вещество имеет выступы – рога:

• Передние рога (короткие и широкие)
• Задние (узкие и длинные)
• Боковые (8 шейных, все грудные и верхние 2-3 поясничные сегменты).

Серое вещество неоднородно по функции. Образует ядра – компактные участки, однородные по функции:

а) Чувствительные ядра – тела вставочных нейронов. Их аксоны передают чувствительную информацию к головному мозгу (лежат в заднем роге и в центральной части бокового рога).

б) Двигательные ядра – тела двигательных нейронов. Их аксоны направляются к мышцам (лежат в переднем роге).

в) Вегетативные ядра – тела вставочных вегетативных нейронов (лежат по периферии боковых рогов, в сегментах, где есть боковые рога).

Интегративная деятельность нейрона

Каждый нейрон получает огромное количество сигналов через многочисленные синапсы, расположенные на его дендритах и теле, а также через молекулярные рецепторы плазматических мембран, цитоплазмы и ядра. В передаче сигналов используется множество различных типов нейромедиаторов, нейромодуляторов и других сигнальных молекул. Очевидно, что для формирования ответной реакции на одновременное поступление множества сигналов, нейрон должен обладать способностью их интегрировать.

Совокупность процессов, обеспечивающих обработку поступающих сигналов и формирование на них ответной реакции нейрона, входит в понятие интегративной деятельности нейрона.

Восприятие и обработка сигналов, поступающих к нейрону, осуществляется при участии дендритов, тела клетки и аксонного холмика нейрона (рис. 4).

Рис. 4. Интеграция сигналов нейроном.

Одним из вариантов их обработки и интеграции (суммирования) является преобразование в синапсах и суммирование постсинаптических потенциалов на мембране тела и отростков нейрона. Воспринятые сигналы преобразуются в синапсах в колебание разности потенциалов постсинаптической мембраны (постсинаптические потенциалы). В зависимости от типа синапса полученный сигнал может быть преобразован в небольшое (0,5-1,0 мВ) деполяризующее изменение разности потенциалов (ВПСП — синапсы на схеме изображены в виде светлых кружков) либо гиперполяризующее (ТПСП — синапсы на схеме изображены в виде черных кружков). К разным точкам нейрона могут поступать одновременно множество сигналов, часть из которых трансформируется в ВПСП, а другие — в ТПСП.

Эти колебания разности потенциалов распространяются с помощью локальных круговых токов по мембране нейрона в направлении аксонного холмика в виде волн деполяризации (на схеме белого цвета) и гиперполяризации (на схеме черного цвета), накладывающихся друг на друга (на схеме участки серого цвета). При этом наложении амплитуды волны одного направления суммируются, а противоположных — уменьшаются (сглаживаются). Такое алгебраическое суммирование разности потенциалов на мембране получило название пространственного суммирования

(рис. 4 и 5). Результатом этого суммирования может быть либо деполяризация мембраны аксонного холмика и генерация нервного импульса (случаи 1 и 2 на рис. 4), либо ее гиперполяризация и предотвращение возникновения нервного импульса (случаи 3 и 4 на рис. 4).

Для того чтобы сместить разность потенциалов мембраны аксонного холмика (около 30 мВ) до Е к, ее надо деполяризовать на 10-20 мВ. Это приведет к открытию имеющихся в ней потенциалзависимых натриевых каналов и генерации нервного импульса. Поскольку при поступлении одного ПД и его преобразовании в ВПСП деполяризация мембраны может достигать до 1 мВ, а се распространение к аксонному холмику идет с затуханием, то для генерации нервного импульса требуетсяодновременное поступление к нейрону через возбуждающие синапсы 40-80 нервных импульсов от других нейронов и суммирование такого же количества ВПСП.

Рис. 5. Пространственная и временная суммация ВПСП нейроном; а — BПСП на одиночный стимул; и — ВПСП на множественную стимуляцию от разных афферентов; в — ВПСП на частую стимуляцию через одиночное нервное волокно

Если в это время к нейрону поступит некоторое количество нервных импульсов через тормозные синапсы, то его активация и генерация ответного нервного импульса будет возможной при одновременном увеличении поступления сигналов через возбуждающие синапсы. В условиях, когда сигналы, поступающие через тормозные синапсы вызовут гиперполяризацию мембраны нейрона, равную или превышающую по величине деполяризацию, вызванную сигналами, поступающими через возбуждающие синапсы, деполяризация мембраны аксонного холмика будет невозможна, нейрон не будет генерировать нервные импульсы и станет неактивным.

Нейрон осуществляет также временное суммирование

сигналов ВПСП и ТПСП, поступающих к нему почти одновременно (см. рис. 5). Вызываемые ими изменения разности потенциалов в околосинаптических областях также могут алгебраически суммироваться, что и получило название временного суммирования.

Таким образом, каждый генерируемый нейроном нервный импульс, равно как и период молчания нейрона, заключает информацию, поступившую от множества других нервных клеток. Обычно чем выше частота поступающих к нейрону сигналов от других клеток, тем с большей частотой он генерирует ответные нервные импульсы, посылаемые им по аксону к другим нервным или эффекторным клеткам.

В силу того что в мембране тела нейрона и даже его дендритов имеются (хотя и в небольшом числе) натриевые каналы, потенциал действия, возникший на мембране аксонного холмика, может распространяться на тело и некоторую часть дендритов нейрона. Значение этого явления недостаточно ясно, но предполагается, что распространяющийся потенциал действия на мгновение сглаживает все имевшиеся на мембране локальные токи, обнуляет потенциалы и способствует более эффективному восприятию нейроном новой информации.

В преобразовании и интеграции сигналов, поступающих к нейрону, принимают участие молекулярные рецепторы. При этом их стимуляция сигнальными молекулами может вести через инициированные (G-белками, вторыми посредниками) изменения состояния ионных каналов, трансформации воспринятых сигналов в колебание разности потенциалов мембраны нейрона, суммированию и формированию ответной реакции нейрона в виде генерации нервного импульса или его торможению.

Преобразование сигналов метаботропными молекулярными рецепторами нейрона сопровождается его ответом в виде запуска каскада внутриклеточных превращений. Ответной реакцией нейрона в этом случае может быть ускорение общего метаболизма, увеличение образования АТФ, без которых невозможно повышение его функциональной активности. С использованием этих механизмов нейрон интегрирует полученные сигналы для улучшения эффективности своей собственной деятельности.

Внутриклеточные превращения в нейроне, инициированные полученными сигналами, часто ведут к усилению синтеза белковых молекул, выполняющих в нейроне функции рецепторов, ионных каналов, переносчиков. Увеличивая их количество, нейрон приспосабливается к характеру поступающих сигналов, усиливая чувствительность к более значимым из них и ослабляя — к менее значимым.

Получение нейроном ряда сигналов может сопровождаться экспрессией или репрессией некоторых генов, например контролирующих синтез нейромодуляторов пептидной природы. Поскольку они доставляются в аксонные терминали нейрона и используются в них для усиления или ослабления действия его нейромедиаторов на другие нейроны, то нейрон в ответ на полученные им сигналы может в зависимости от получаемой информации оказывать более сильное или более слабое влияние на контролируемые им другие нервные клетки. С учетом того что модулирующее действие нейропептидов способно продолжаться в течение длительного времени, влияние нейрона на другие нервные клетки также может продолжаться долго.

Таким образом, благодаря способности интегрировать различные сигналы нейрон может тонко реагировать на них широким спектром ответных реакций, позволяющих эффективно приспосабливаться к характеру поступающих сигналов и использовать их для регуляции функций других клеток.

Количество сегментов спинного мозга. Их скелетотопия.

Анатомия спинного мозга, количество сегментов:

a) Шейный – 8 сегментов.

b) Грудной – 12 сегментов.

c) Поясничный – 5 сегментов.

d) Крестцовый – 5 сегментов.

e) Копчиковый – 1 сегмент.

Скелетотопия сегментов спинного мозга по правилу Шипо:

• Сегменты С1-С4 проецируются на уровень своего позвонка.
• Сегменты С5-С8 проецируются на 1 позвонок выше.
• Верхние грудные сегменты на 2 позвонка выше. Нижние грудные на 3 позвонка выше.
• Поясничные сегменты на уровне Т11-Т12 позвонков.
• Крестцовые и 1 копчиковый сегмент на уровне — L1.

Вывод

Биология человеческого организма очень продумана и совершенна. Благодаря деятельности множества чувствительных нейронов мы можем взаимодействовать с этим удивительным миром, реагировать на него. Наш организм очень восприимчивый, развитие его рецепторов и чувствительных нервных клеток достигло высочайшего уровня. Благодаря такой продуманной организации ЦНС наши органы чувств могут воспринимать и передавать мельчайшие оттенки вкуса, запаха, тактильных ощущений, звука, цвета.

Нередко мы считаем, что главное в нашем сознании и деятельности организма – это кора и полушария мозга. При этом мы забываем, какие колоссальные возможности обеспечивает мозг спинной. Именно функционирование спинного мозга обеспечивает получение сигналов от всех рецепторов.

Трудно назвать предел этих возможностей. Наш организм очень пластичен. Чем больше человек развивается, тем больше возможностей предоставляется в его распоряжение. Такой простой принцип позволяет нам быстро приспособиться к изменениям окружающего мира.

Чем отличаются передние корешки от задних по строению и функции?

Каждый нерв отходит от спинного мозга двумя корешками —параспинномозговыми нервами. Они разные по функции.

Задний корешок:

— Чувствительный

— Образуется отростками чувствительных нейронов (псевдоуниполярные)

— Тела — в спинномозговых узлах, связанные с задним корешком.

Передний корешок:

— Двигательный

— Образуется аксонами двигательных нейронов передних рогов спинного мозга.

Так же, в составе передних корешков — отростки нейронов вегетативных ядер.

Передние корешки объединяются перед выходом через межпозвоночное отверстие и образуют ствол спинномозговых нервов (смешанные нервы).

Такой ранимый, но очень важный

Этот мягкий орган прячется внутри позвоночного столба. Спинной мозг человека весит всего до 40 граммов, имеет длину до 45 сантиметров, а толщина его сравнима с мизинцем – всего 8 миллиметров в диаметре. И, тем не менее, это управляющий центр сложной сети нервных волокон, которая раскинулась по всему нашему телу. Без него не сможет выполнять свои функции опорно-двигательный аппарат и все жизненные органы нашего организма. Кроме позвонков спинной мозг защищают его оболочки. Наружная оболочка твердая, образована плотной соединительной тканью. В этой оболочке расположены кровеносные сосуды и нервы. А, кроме того, именно в ней наблюдается наивысшая концентрация болевых рецепторов в организме человека. А вот в самом мозге таких рецепторов нет. Вторая оболочка – паутинная, заполнена ликвором (спинномозговой жидкостью). Последняя оболочка – мягкая – плотно прилегает к мозгу, пронизана кровеносными и лимфатическими сосудами.

Классификация проводящих путей спинного мозга; закономерности их расположения в спинном мозге.

Проводящие пути — двусторонняя связь между СМ и ГМ. Проводниковая функция возникает после образования головного мозга.

Закономерности расположения:

1) Восходящие проводящие пути:

— Чувствительные.

— Занимают задние канатики, а также находятся по периферии боковых канатиков СМ.

— Передают чувствительную информацию от рецепторов.

2) Нисходящие проводящие пути:

— Двигательные.

— Занимают передние канатики, а также центральную часть боковых канатиков СМ.

— Передают двигательный импульс к мышцам.

Классификация проводящих путей по функции:

— Чувствительный

— Двигательный.

Подводим итог

Все наши автоматические и рефлекторные действия происходят под надзором именно спинного мозга. Исключение составляют лишь те, которые контролирует сам головной мозг. Например, воспринимая увиденное с использованием глазного нерва, который идет прямо в головной мозг, мы меняем угол зрения при помощи мышц глазного яблока, которые уже контролируются спинным мозгом. Плачем мы, кстати, тоже по приказу спинного мозга – слезными железами «командует» именно он. Сознательные наши действия начинаются в головном мозге, но как только они становятся автоматическим, их контроль переходит к спинному мозгу. Можно сказать, что нашему пытливому головному мозгу нравится учиться. А когда он уже научился, ему становится скучно и он отдает «бразды правления» своему более древнему в эволюционном плане собрату.

На какие делятся рецепторы по локализации и по восприятию ими раздражения? Их локализация.

Рецептор – анатомическая структура, преобразующая внешние или внутренние раздражения в нервный импульс.

Классификация рецепторов по восприятию ими раздражения:

1. Дистантные – зрение, слух, вкус;

2. Контактные.

По локализации:

• Экстрарецепторы – поверхность кожи туловища (тактильное, температурное).
• Интрарецепторы – внутренние органы (боль, желание поесть).
• Проприорецепторы – ОДА (сухожилия мышц, капсулы суставов).