ההישג הגדול ביותר של האבולוציה הוא המוח ומערכת העצבים המפותחת של אורגניזמים, עם רשת מידע מורכבת יותר ויותר המבוססת על תגובות כימיות. דחף עצבי העובר לאורך תהליכי הנוירונים הוא תמצית הפעילות האנושית המורכבת. מתעורר בהם דחף, הוא נע לאורכם, והנוירונים הם שמנתחים אותם. התהליכים של הנוירון הם החלק התפקודי העיקרי של תאים ספציפיים אלה של מערכת העצבים, ועליהם נדבר.
מקור הנוירונים
שאלת מקורם של תאים מיוחדים עדיין פתוחה היום. קיימות לפחות שלוש תיאוריות בנושא זה - קלייננברג (קלייננברג, 1872), האחים הרטוויג (הרטוויג, 1878) וזווארזין (זווארזין, 1950). כולם מסתכמים בעובדה שהנוירונים צמחו מתאי אקטודרמליים רגישים ראשוניים, וקודמיהם היו חלבונים כדוריים שהתאחדו לצרורות. חלבונים שקיבלו לאחר מכן סלולרקרום, התברר כמסוגל לתפוס גירוי, ליצור ולהוביל עירור.
רעיונות מודרניים לגבי מבנה הנוירון והתהליכים
תא מיוחד של רקמת העצבים מורכב מ:
- סומה או גוף של נוירון, המכיל אברונים, נוירופיברילים וגרעין.
- תהליכים קצרים רבים של נוירון הנקרא דנדריטים. תפקידם לתפוס עוררות.
- תהליך אחד ארוך של נוירון - אקסון, מכוסה כמו "מצמד" במעטפת מיאלין. תפקידו העיקרי של האקסון הוא לנהל עירור.
לכל המבנים של נוירון יש מבנה שונה של ממברנות וכולם שונים לחלוטין. בין הנוירונים הרבים (יש כ-25 מיליארד מהם במוח שלנו) אין תאומים מוחלטים הן במראה והן במבנה, והכי חשוב, בפרטי התפקוד.
תהליכים קצרים של נוירונים: מבנה ותפקודים
לגוף של נוירון יש הרבה תהליכים קצרים ומסועפים, הנקראים עץ דנדריטי או אזור דנדריטי. לכל הדנדריטים יש הרבה ענפים ונקודות מגע עם נוירונים אחרים. רשת תפיסה זו מגבירה את רמת איסוף המידע מהסביבה המקיפה את הנוירון. לכל הדנדריטים יש את התכונות הבאות:
- הם קצרים יחסית - עד מילימטר אחד.
- אין להם נדן מיאלין.
- תהליכי נוירונים אלה מאופיינים בנוכחות של ריבונוקלאוטידים, הרשת האנדופלזמית ורשת ענפה של מיקרו-צינוריות, שיש להייחודיות.
- יש להם תהליכים ספציפיים - קוצים.
קוצים דנדריטים
ניתן למצוא את הצמחים הללו של הממברנה הדנדרטית על כל פני השטח שלהם במספרים גדולים. אלו הן נקודות מגע נוספות (סינפסות) של הנוירון, המגדילות מאוד את שטח המגעים הבין-עצביים. בנוסף להרחבת המשטח הקולט, הם ממלאים תפקיד חשוב במצבים של תופעות קיצוניות פתאומיות (למשל במקרה של הרעלה או איסכמיה). מספרם במקרים כאלה משתנה באופן דרמטי בכיוון של עלייה או ירידה וממריץ את הגוף להגדיל או להקטין את קצב ומספר התהליכים המטבוליים.
תהליך ניהול
התהליך הארוך של נוירון נקרא אקסון (ἀξον - ציר, יוונית), הוא נקרא גם גליל צירי. באתר היווצרות האקסונים בגוף הנוירון, יש תלולית הממלאת תפקיד חשוב ביצירת דחף עצבי. כאן מסוכם פוטנציאל הפעולה המתקבל מכל הדנדריטים של הנוירון. מבנה האקסון מכיל מיקרוטובולים, אך כמעט ללא אברונים. התזונה והצמיחה של תהליך זה תלויות לחלוטין בגוף הנוירונים. כאשר האקסון ניזוק, החלק ההיקפי שלהם מת, בעוד הגוף והחלק הנותר נשארים ברי קיימא. ולפעמים נוירון יכול להצמיח אקסון חדש. קוטר האקסון הוא מיקרומטרים בודדים, אך אורכו יכול להגיע למטר אחד. כאלה, למשל, הם האקסונים של נוירונים של חוט השדרה המעצבבים את איברי האדם.
Axon myelination
הקליפה של התהליכים הארוכים של הנוירון נוצרת על ידי תאי שוואן. תאים אלה עוטפים חלקים של האקסון, והעגלה שלהם עוטפת אותו. הציטופלזמה של תאי שוואן אובדת כמעט לחלוטין ונשארת רק קרום של ליפופרוטאינים (מיאלין). מטרת מעטפת המיאלין של התהליכים הארוכים של גופי הנוירונים היא לספק בידוד חשמלי, מה שמוביל לעלייה במהירות הדחף העצבי (מ-2 מ"ש ל-120 מ"ש). בקליפה יש קרעים - התכווצויות של Ranvier. במקומות אלה, הדחף, כמו זרם בעל אופי גלווני, נכנס בחופשיות למדיום ונכנס חזרה. ובמגבלות של Ranvier מתרחש פוטנציאל הפעולה. כך, הדחף נע לאורך האקסון בקפיצות - מהיצרות לכיווץ. המיאלין הוא לבן, זה מה ששימש קריטריון לחלוקת החומר העצבי לאפור (גופי נוירונים) ולבן (מסלולים).
שיחי אקסון
בקצהו, האקסון מסתעף פעמים רבות ויוצר שיח. בקצה כל ענף יש סינפסה - מקום המגע של אקסון עם אקסון אחר, דנדריט, גוף נוירונים או תאים סומטיים. הסתעפות מרובה זו מאפשרת עצבוב מרובה ושכפול של העברת דחפים.
הסינפסה היא האתר של העברת דחפים עצביים
סינפסות הן תצורות ייחודיות של נוירונים שבהן האות מועבר דרך חומרים הנקראים מתווכים. פוטנציאל הפעולה (הדחף העצבי) מגיע לסוף התהליך – עיבוי האקסון, הנקרא האזור הפרה-סינפטי.ישנן שלפוחיות מרובות עם מתווכים (שלפוחיות). נוירוטרנסמיטורים הם מולקולות פעילות ביולוגית המיועדות להעביר דחף עצבי (לדוגמה, אצטילכולין בסינפסות שרירים). כאשר זרם טרנסממברני בצורת פוטנציאל פעולה מגיע לסינפסה, הוא מגרה את משאבות הממברנה, ויוני סידן נכנסים לתא. הם מתחילים את הקרע של שלפוחיות, המתווך נכנס למרווח הסינפטי ונקשר לקולטנים של הממברנה הפוסט-סינפטית של מקבל הדחפים. אינטראקציה זו מפעילה את משאבות הנתרן-אשלגן של הממברנה, ומתעורר פוטנציאל פעולה חדש, זהה לזה הקודם.
Axon ותא יעד
בתהליך העובר והפוסט-עובר של הגוף, נוירונים מגדלים אקסונים לאותם תאים שצריכים להיות עצבבים על ידם. והצמיחה הזו מכוונת בקפדנות. מנגנוני הצמיחה הנוירונים התגלו לפני זמן לא רב, ולעתים קרובות משווים אותם לבעלים המוביל כלב ברצועה. במקרה שלנו, המארח הוא גוף הנוירון, הרצועה היא האקסון, והכלב הוא נקודת הצמיחה של האקסון עם פסאודופודיה (פסאודופודיה). הכיוון והכיוון של צמיחת האקסון תלויים בגורמים רבים. מנגנון זה מורכב ובמידה רבה עדיין לא מובן במלואו. אבל העובדה נשארת בעינה - האקסון מגיע בדיוק לתא המטרה שלו, והתהליכים של הנוירון המוטורי, שאחראי על הזרת, יצמחו לתוך שרירי הזרת.
חוקי אקסון
כאשר מעבירים דחף עצבי לאורך אקסונים, ארבעה חוקים עיקריים פועלים:
- חוק השלמות האנטומית והפיזיולוגית.הולכה אפשרית רק לאורך תהליכים שלמים של נוירונים. נזק שנגרם כתוצאה משינויים בחדירות הממברנה (בהשפעת תרופות או רעלים) חל גם על כלל זה.
- חוק הבידוד של עירור. אקסון אחד - הולכה של עירור אחד. האקסונים אינם חולקים דחפים עצביים זה עם זה.
- חוק ההחזקה החד-צדדית. האקסון מוליך דחף בצנטריפוגלי או צנטריפטלי.
- חוק אי-ההפסד. זהו המאפיין של אי-הפחתה - כאשר מנהלים דחף, הוא אינו מפסיק ואינו משתנה.
זנים של נוירונים
נוירונים הם כוכביים, פירמידליים, גרגירים, בצורת סל - הם יכולים להיות כאלה בצורת הגוף. לפי מספר התהליכים, הנוירונים הם: דו קוטבי (דנדריט ואקסון אחד כל אחד) ורב קוטבי (אקסון אחד ודנדריטים רבים). לפי פונקציונליות, נוירונים הם תחושתיים, פלאג-אין ומבצעים (מוטורי ומוטורי). נבדלים נוירונים מסוג גולגי 1 וסוג גולגי 2. סיווג זה מבוסס על אורך תהליך הנוירון האקסון. הסוג הראשון הוא כאשר האקסון משתרע הרבה מעבר למיקום הגוף (נוירונים פירמידליים של קליפת המוח). הסוג השני - האקסון ממוקם באותו אזור כמו הגוף (נוירונים מוחיים).
