Loading AI tools
З Вікіпедії, вільної енциклопедії
Клітинна нейронаука — це розділ нейронауки, що займається вивченням нейронів на клітинному рівні — морфологію та фізіологічні властивості окремих нейронів.
В клітинній нейронауці використовуються для вивчення активності на клітинному рівні такі техніки та методи: внутрішньоклітинний запис напруги, patch-clamp та методика фіксації напруги, фармакологія, конфокальна візуалізація, молекулярна біологія, двофотонна лазерна скануюча мікроскопія, Ca 2+ візуалізація.
Клітинна нейронаука це галузь нейронауки, яка вивчає нервову систему на клітинному рівні. Клітинна нейронаука тісно пов'язана з молекулярноб нейронаукою, що вивчає нервову систему на рівні молекул, та системною нейронаукою, що вивчає нервову систему на рівні нейронних мереж та систем. Клітинна нейронаука також дружня з близькими дисциплінами, такими як нейрохімія, нейроінформатика, нейрогенетика, нейроінженерія та інженерія нервової тканини, а також з такими науками, як біофізика, біохімія, генетика й епігенетика, біоінженерія (генна, клітинна, тканинна),та молекулярна, клітинна й системна біологія.
Клітинна нейронаука вивчає:
Нейрони — це клітини, які спеціалізуються на прийомі, поширенні та передачі електрохімічних імпульсів. Тільки в людському мозку налічується понад вісімдесят мільярдів нейронів. Нейрони різноманітні за морфологією та функціями. Типовий мотонейрон має тіло нейрона з довгими мієліновими відростками аксонами та з багатьма короткими вхідними відростками дендритами, які утворюють синапси, проводять потенціали дії та формують нейронні ланцюги і мережі мозку. Деякі нейрони, такі як фоторецепторні клітини, наприклад, не мають мієлінізованих аксонів, які проводять потенціали дії. Інші уніполярні нейрони, знайдені у безхребетних, навіть не мають дендритів.
Іншим основним класом клітин нервової системи та мозку є гліальні клітини. Ці клітини беруть участь не лише в живленні та підтримці нейронів, а й у модулюванні синапсів. Наприклад, клітини Шванна, які є типом гліальних клітин периферичної нервової системи, модулюють синаптичні зв’язки між пресинаптичними закінченнями кінцевих пластин рухових нейронів і м’язовими волокнами в нервово-м’язових з’єднаннях.
Однією з визначних характеристик багатьох нейронів є збудливість. Нейрони генерують електричні імпульси або зміни напруги двох типів: градуйовані потенціали та потенціали дії.
Значна частина сучасних знань про потенціали дії походить від експериментів сера Алана Ллойда Ходжкіна та сера Ендрю Хакслі з аксонами кальмарів.
Модель Ходжкіна-Хакслі потенціалу дії в гігантському аксоні кальмара була основою для більшої частини поточного розуміння іонних основ потенціалів дії. Коротко, модель стверджує, що генерація потенціалу дії визначається двома іонами: Na+ і K+. Після кількох локальних ступінчастих деполяризацій мембранного потенціалу досягається поріг збудження, активуються потенціалзалежні натрієві канали, що призводить до припливу іонів Na+. Коли іони Na+ потрапляють у клітину, мембранний потенціал ще більше деполяризується, і активується більше напругозалежних натрієвих каналів. Такий процес також відомий як петля позитивного зворотного зв'язку. Коли наростаюча фаза досягає свого піку, напругозалежні канали Na+ інактивуються, тоді як напругозалежні K+ канали активуються, що призводить до чистого руху іонів K+ назовні, що повторно поляризує мембранний потенціал до потенціалу спокою мембрани. Реполяризація мембранного потенціалу продовжується, що призводить до фази проміжку або абсолютного рефрактерного періоду. У міру дезактивації більшої кількості керованих напругою K+ каналів мембранний потенціал відновлюється до нормального стаціонарного стану спокою.
Потенціал дії можна розділити на кілька послідовних фаз[1]:
Нейрони спілкуються один з одним через синапси. Синапси — це спеціалізовані з’єднання двох клітин, розташованих близько одна до одної. У синапсі нейрон, який посилає сигнал, є пресинаптичним нейроном, а клітина-мішень отримує цей сигнал — постсинаптичний нейрон (або м'яз, клітина залози тощо).
Синапси можуть бути електричними або хімічними:
Хоча хімічні синапси вважаються структурно складнішими та функціонально динамічнішими, ніж електричні синапси, нові докази вказують на те, що електричні синапси можуть бути так само складними, функціонально різноманітними та легко модифікованими.[2]
Нейромедіатор — це хімічний месенджер (див. Нейрохімія), який синтезується в самих нейронах і вивільняється цими самими нейронами для зв’язку зі своїми постсинаптичними клітинами-мішенями. Рецептор — це трансмембранна білкова молекула, яку зв’язує нейромедіатор або лікарський засіб.
Після синтезу нейромедіатори упаковуються і зберігаються у везикулах — синаптичний пухирцях. Ці везикули об’єднані в кінцеві бутони пресинаптичного нейрона. Коли відбувається зміна напруги в кінцевому бутоні, активуються напругозалежні кальцієві канали, вбудовані в мембрани цих бутонів. Вони дозволяють іонам Ca2+ дифундувати через ці канали та зв’язуватися із синаптичними везикулами в кінцевих бутонах. Після зв’язування з Ca2+ везикули приєднуються до пресинаптичної мембрани та зливаються з нею, вивільняючи нейромедіатори в синаптичну щілину за допомогою процесу, відомого як екзоцитоз.
Потім нейротрансмітери дифундують через синаптичну щілину і зв’язуються з постсинаптичними рецепторами, вбудованими в постсинаптичну мембрану іншого нейрона. Існує два сімейства рецепторів: іонотропні та метаботропні рецептори.
Постсинаптичні деполяризації можуть передавати збудливі або гальмівні нейромедіатори. Ті, які вивільняють збуджуючі везикули, називають збуджуючим постсинаптичним потенціалом (ЗПСП). Крім того, гальмівні везикули стимулюють постсинаптичні рецептори, щоб дозволити іонам Cl- увійти в клітину або іонам K+ залишити клітину, що призводить до гальмівного постсинаптичного потенціалу (ГПСП). Якщо ЗПСП є домінуючим, поріг збудження в постсинаптичному нейроні може бути досягнутий, що призведе до генерації потенціалу дії в нейроні (нейронах) та у постсинаптичного до нього нейронах, поширюючи сигнал.
Синаптична пластичність — це процес, за якого сила синаптичних зв'язків змінюється. Він лежить в основі нейропластичності — здатності мозкових ланцюгів та мереж змінюватись протягом життя.[3][4][5][6]
| Клітинна нейронаука | |
 Клітинна нейронаука у Вікісховищі |
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
