Kemampuan sel untuk merespons rangsangan dari dunia luar adalah kriteria utama organisme hidup. Elemen struktural jaringan saraf - neuron mamalia dan manusia - mampu mengubah rangsangan (cahaya, bau, gelombang suara) menjadi proses eksitasi. Hasil akhirnya adalah reaksi tubuh yang memadai dalam menanggapi berbagai pengaruh lingkungan. Pada artikel ini, kita akan mempelajari fungsi neuron otak dan bagian perifer sistem saraf, serta mempertimbangkan klasifikasi neuron sehubungan dengan kekhasan fungsinya dalam organisme hidup.
Pembentukan jaringan saraf
Sebelum mempelajari fungsi neuron, mari kita lihat bagaimana sel-sel neurosit terbentuk. Pada tahap neurula, tabung saraf diletakkan di dalam embrio. Ini terbentuk dari ektodermaldaun dengan penebalan - pelat saraf. Ujung tabung yang melebar nantinya akan membentuk lima bagian berupa gelembung otak. Mereka membentuk bagian dari otak. Bagian utama dari tabung saraf dalam proses perkembangan embrio membentuk sumsum tulang belakang, dari mana 31 pasang saraf berangkat.
Neuron otak bergabung membentuk inti. 12 pasang saraf kranial muncul dari mereka. Dalam tubuh manusia, sistem saraf dibedakan menjadi bagian tengah - otak dan sumsum tulang belakang, yang terdiri dari sel-sel neurosit, dan jaringan pendukung - neuroglia. Bagian perifer terdiri dari bagian somatik dan vegetatif. Ujung saraf mereka mempersarafi semua organ dan jaringan tubuh.
Neuron adalah unit struktural sistem saraf
Mereka memiliki ukuran, bentuk, dan sifat yang berbeda. Fungsi neuron beragam: partisipasi dalam pembentukan busur refleks, persepsi iritasi dari lingkungan eksternal, transmisi eksitasi yang dihasilkan ke sel lain. Sebuah neuron memiliki beberapa cabang. Yang panjang adalah akson, yang pendek bercabang dan disebut dendrit.
Studi sitologi telah mengungkapkan dalam tubuh sel saraf sebuah nukleus dengan satu atau dua nukleolus, retikulum endoplasma yang terbentuk dengan baik, banyak mitokondria dan aparatus sintesis protein yang kuat. Ini diwakili oleh ribosom dan molekul RNA dan mRNA. Zat-zat ini membentuk struktur spesifik neurosit - zat Nissl. Keunikan sel saraf - sejumlah besar proses berkontribusi pada fakta bahwa fungsi utama neuron adalah transmisi sarafimpuls. Ini disediakan oleh dendrit dan akson. Yang pertama merasakan sinyal dan mengirimkannya ke tubuh neurosit, dan akson, satu-satunya proses yang sangat panjang, melakukan eksitasi ke sel saraf lain. Terus mencari jawaban atas pertanyaan: fungsi apa yang dilakukan neuron, mari kita beralih ke struktur zat seperti neuroglia.
Struktur jaringan saraf
Neurosit dikelilingi oleh zat khusus yang memiliki sifat pendukung dan pelindung. Ia juga memiliki kemampuan khas untuk membelah. Hubungan ini disebut neuroglia.
Struktur ini berhubungan erat dengan sel saraf. Karena fungsi utama neuron adalah pembangkitan dan konduksi impuls saraf, sel glial dipengaruhi oleh proses eksitasi dan mengubah karakteristik listriknya. Selain fungsi trofik dan protektif, glia menyediakan reaksi metabolisme dalam neurosit dan berkontribusi pada plastisitas jaringan saraf.
Mekanisme melakukan eksitasi di neuron
Setiap sel saraf membentuk beberapa ribu kontak dengan neurosit lainnya. Impuls listrik, yang merupakan dasar dari proses eksitasi, ditransmisikan dari tubuh neuron di sepanjang akson, dan ia menghubungi elemen struktural lain dari jaringan saraf atau masuk langsung ke organ kerja, misalnya, ke dalam otot. Untuk menetapkan fungsi apa yang dilakukan neuron, perlu dipelajari mekanisme transmisi eksitasi. Ini dilakukan oleh akson. Pada saraf motorik, mereka ditutupi dengan selubung mielin dan disebut pulpy. Secara vegetatifsistem saraf adalah proses yang tidak bermielin. Melalui mereka, eksitasi harus memasuki neurosit tetangga.
Apa itu sinapsis
Tempat pertemuan dua sel disebut sinapsis. Transfer eksitasi di dalamnya terjadi baik dengan bantuan zat kimia - mediator, atau dengan melewatkan ion dari satu neuron ke neuron lain, yaitu dengan impuls listrik.
Karena pembentukan sinapsis, neuron membuat struktur mesh dari bagian batang otak dan sumsum tulang belakang. Ini disebut formasi reticular, dimulai dari bagian bawah medula oblongata dan menangkap inti batang otak, atau neuron otak. Struktur jala mempertahankan keadaan aktif korteks serebral dan mengarahkan tindakan refleks sumsum tulang belakang.
Kecerdasan Buatan
Gagasan koneksi sinaptik antara neuron sistem saraf pusat dan studi tentang fungsi informasi retikuler saat ini diwujudkan oleh sains dalam bentuk jaringan saraf tiruan. Di dalamnya, output dari satu sel saraf buatan dihubungkan ke input yang lain dengan koneksi khusus yang menduplikasi sinapsis nyata dalam fungsinya. Fungsi aktivasi neuron dari neurokomputer buatan adalah penjumlahan dari semua sinyal input yang masuk ke sel saraf buatan, diubah menjadi fungsi nonlinier dari komponen linier. Ini juga disebut fungsi aktuasi (transfer). Saat membuat kecerdasan buatan, yang paling banyak digunakan adalah fungsi aktivasi linier, semi-linear, dan bertahap.neuron.
neurosit aferen
Mereka juga disebut sensitif dan memiliki proses pendek yang masuk ke sel-sel kulit dan semua organ dalam (reseptor). Merasakan iritasi lingkungan eksternal, reseptor mengubahnya menjadi proses eksitasi. Tergantung pada jenis stimulus, ujung saraf dibagi menjadi: termoreseptor, mekanoreseptor, nosiseptor. Dengan demikian, fungsi neuron sensitif adalah persepsi rangsangan, diskriminasinya, pembangkitan eksitasi dan transmisinya ke sistem saraf pusat. Neuron sensorik memasuki kornu dorsalis medula spinalis. Tubuh mereka terletak di simpul (ganglia) yang terletak di luar sistem saraf pusat. Ini adalah bagaimana ganglia saraf kranial dan tulang belakang terbentuk. Neuron aferen memiliki sejumlah besar dendrit; bersama dengan akson dan badan, mereka merupakan komponen penting dari semua lengkung refleks. Oleh karena itu, fungsi neuron sensitif terdiri dari transfer proses eksitasi ke otak dan sumsum tulang belakang, dan partisipasi dalam pembentukan refleks.
Fitur interneuron
Terus mempelajari sifat-sifat elemen struktural jaringan saraf, mari kita cari tahu fungsi apa yang dilakukan interneuron. Jenis sel saraf ini menerima impuls bioelektrik dari neurosit sensorik dan mentransmisikannya:
a) interneuron lain;
b) neurosit motorik.
Kebanyakan interneuron memiliki akson, bagian ujungnya adalah terminal, terhubung dengan neurosit dari satu pusat.
Neuron interkalar, yang fungsinya merupakan integrasi eksitasi dan distribusinya lebih lanjut ke bagian-bagian sistem saraf pusat, merupakan komponen penting dari sebagian besar refleks tak terkondisi dan lengkung saraf refleks terkondisi. Interneuron rangsang mempromosikan transmisi sinyal antara kelompok fungsional neurosit. Sel saraf interkalar inhibisi menerima eksitasi dari pusatnya sendiri melalui umpan balik. Ini berkontribusi pada fakta bahwa neuron interkalar, yang berfungsi sebagai transmisi dan pelestarian impuls saraf jangka panjang, memastikan aktivasi saraf tulang belakang sensorik.
Fungsi neuron motorik
Motoneuron adalah unit struktural terakhir dari lengkung refleks. Ia memiliki tubuh besar yang tertutup di tanduk anterior sumsum tulang belakang. Sel-sel saraf yang mempersarafi otot rangka memiliki nama elemen motorik ini. Neurosit eferen lainnya memasuki sel-sel yang mensekresi kelenjar dan menyebabkan pelepasan zat yang sesuai: rahasia, hormon. Secara tidak sadar, yaitu tindakan refleks tanpa syarat (menelan, air liur, buang air besar), neuron eferen berangkat dari sumsum tulang belakang atau dari batang otak. Untuk melakukan tindakan dan gerakan yang kompleks, tubuh menggunakan dua jenis neurosit sentrifugal: motor pusat dan motor perifer. Badan neuron motorik pusat terletak di korteks serebral, dekat sulkus Roland.
Tubuh neurosit motorik perifer yang mempersarafi otot-otot tungkai, badan, leher,terletak di tanduk anterior sumsum tulang belakang, dan proses panjangnya - akson - keluar dari akar anterior. Mereka membentuk serat motorik dari 31 pasang saraf tulang belakang. Neurosit motorik perifer yang mempersarafi otot-otot wajah, faring, laring, dan lidah terletak di nukleus nervus kranialis vagus, hipoglosus, dan glosofaringeal. Oleh karena itu, fungsi utama neuron motorik adalah konduksi eksitasi tanpa hambatan ke otot, mensekresi sel dan organ kerja lainnya.
Metabolisme di neurosit
Fungsi utama neuron - pembentukan potensial aksi bioelektrik dan transmisinya ke sel saraf lain, otot, sel yang mensekresi - disebabkan oleh fitur struktural neurosit, serta reaksi metabolisme spesifik. Studi sitologi telah menunjukkan bahwa neuron mengandung sejumlah besar mitokondria yang mensintesis molekul ATP, retikulum granular yang dikembangkan dengan banyak partikel ribosom. Mereka secara aktif mensintesis protein seluler. Membran sel saraf dan prosesnya - akson dan dendrit - melakukan fungsi transportasi selektif molekul dan ion. Reaksi metabolisme dalam neurosit berlangsung dengan partisipasi berbagai enzim dan ditandai dengan intensitas tinggi.
Transmisi eksitasi di sinapsis
Mempertimbangkan mekanisme melakukan eksitasi pada neuron, kami berkenalan dengan sinapsis - formasi yang terjadi pada titik kontak dua neurosit. Eksitasi pada sel saraf pertama menyebabkan pembentukan molekul zat kimia - mediator - di kolateral aksonnya. Ini termasukasam amino, asetilkolin, norepinefrin. Dilepaskan dari vesikel ujung sinoptik di celah sinoptik, ia dapat mempengaruhi membran postsinaptiknya sendiri dan mempengaruhi cangkang neuron tetangga.
Molekul neurotransmiter berfungsi sebagai iritan untuk sel saraf lain, menyebabkan perubahan muatan pada membrannya - potensial aksi. Dengan demikian, eksitasi dengan cepat menyebar di sepanjang serabut saraf dan mencapai bagian-bagian sistem saraf pusat atau memasuki otot dan kelenjar, menyebabkan tindakan yang memadai.
Plastisitas neuron
Para ilmuwan telah menemukan bahwa dalam proses embriogenesis, yaitu pada tahap neurulasi, sejumlah besar neuron primer berkembang dari ektoderm. Sekitar 65% dari mereka meninggal sebelum kelahiran seseorang. Selama ontogenesis, beberapa sel otak terus dihilangkan. Ini adalah proses terprogram alami. Neurosit, tidak seperti sel epitel atau ikat, tidak mampu membelah dan beregenerasi, karena gen yang bertanggung jawab untuk proses ini tidak aktif dalam kromosom manusia. Meskipun demikian, kinerja otak dan mental dapat dipertahankan selama bertahun-tahun tanpa menurun secara signifikan. Ini dijelaskan oleh fakta bahwa fungsi neuron, yang hilang dalam proses ontogenesis, diambil alih oleh sel saraf lain. Mereka harus meningkatkan metabolisme mereka dan membuat koneksi saraf tambahan baru yang mengkompensasi fungsi yang hilang. Fenomena ini disebut plastisitas neurosit.
Apatercermin dalam neuron
Pada akhir abad ke-20, sekelompok ahli neurofisiologi Italia menemukan fakta menarik: refleksi cermin kesadaran dimungkinkan dalam sel saraf. Ini berarti bahwa bayangan kesadaran orang-orang yang berkomunikasi dengan kita sedang terbentuk di korteks serebral. Neuron yang termasuk dalam sistem cermin bertindak sebagai resonator untuk aktivitas mental orang-orang di sekitarnya. Karena itu, seseorang dapat memprediksi niat lawan bicaranya. Struktur neurosit tersebut juga memberikan fenomena psikologis khusus yang disebut empati. Hal ini ditandai dengan kemampuan untuk menembus dunia emosi orang lain dan berempati dengan perasaan mereka.
