Neuronul

Neuronul

Obiective: Prezentarea notiunilor fundamentale structural-functionale ale neuronului: structura functionala a neuronului, proprietatile functionale ale neuronului (excitabilitatea, legile generale ale excitabilitatii, potentialul membranar de repaus

Structura functionala a neuronului

Neuronul este unitatea structurala si functionala a sistemului nervos, fiind o celula specializata in receptionarea si transmiterea rapida a informatiilor, datorita capacitatii pe care o are de a conduce impulsurile electrice, precum si de a secreta si elibera neurotransmitatori.

Aceste proprietati ale neuronului permit sistemului nervos sa coordoneze activitatea aparatelor si sistemelor organismului.

Din punct de vedere structural prezinta un corp celular (numit si pericarion) si doua tipuri de prelungiri: unele scurte, subtiri, ramificate numite dendrite, si o prelungire unica, mai lunga si mai groasa, divizata in portiunea ei terminala numita axon.

Din punct de vedere functional aceste parti componente se grupeaza in trei zone:

o regiune receptoare, reprezentata de dendrite si corpul celular

o regiune conducatoare, reprezentata de prelungirea axonica

o regiune efectoare, reprezentata de butonii terminali ai axonului

Zona receptoare este specializata in receptionarea si procesarea informatiilor. Aceasta zona se afla in legatura cu sinapsa, membrana plasmatica a dendritelor si somei reprezentand componenta postsinaptica. Zona conducatoare este o structura specializata in conducerea potentialului de actiune. Membrana plasmatica a axonului este adaptata structural pentru indeplinirea acestei functii. Zona efectoare intra in alcatuirea sinapsei, reprezentand componenta presinaptica a acesteia.

Dendritele si corpul celular sunt acoperite de o membrana plasmatica (numita neurilema). Aceasta membrana are o structura lipoproteica, permitand trecerea cu usurinta a substantelor liposolubile prin intreaga sa suprafata, iar a substantelor hidrosolubile doar prin porii sai. Membrana plasmatica este selectiv permeabila pentru ioni, fiind polarizata electric.

Corpul celular contine un nucleu cu unu sau doi nucleoli, organite celulare comune tuturor celulelor si organite celulare specifice. Neuronul nu poseda centriol, deoarece nu se divide. Organitele celulare comune sunt reticulul endoplasmic, aparatul Golgi. Organitele celulare specifice sunt corpusculii Nissl si neurofibrilele. Corpusculii Nissl sunt ribozomi, alcatuiti din ARN, cu rol in sinteza proteinelor. Neurofibrilele detin un rol structural, dar se pare ca sunt implicate si in transportul proteinelor, al veziculelor cu mediator si al unor substante care asigura integritatea structurala si functionala a celulei.

Axonul este numit si fibra nervoasa, avand in vedere faptul ca este prelungirea unica, lunga. Axonii neuronilor formeaza caile de conducere ascendente si descendente din sistemul nervos central si periferic. La capatul distal axonii sunt ramificati, formand arborizatia terminala, structura implicata in transmiterea sinaptica a impulsului nervos de la un neuron la altul. Membrana plasmatica neuronala de la nivelul axonului este numita axolema si este invelita de trei teci: teaca de mielina, teaca lui Schwann si teaca lui Henle. Teaca de mielina este situata cel mai la interior, avand structura lipoproteica si rol de izolator electric. Ea este produsa de celulele Schwann. Fibrele nervoase care detin teaca de mielina se numesc fibre mielinizate (sau fibre mielinice) si au o viteza mare de conducere a impulsului nervos. Peste teaca de mielina se gaseste teaca lui Schwann, fiind formata din celule Schwann, care sunt celule gliale. Celulele Schwann invecinate nu se ating, intre ele existand un spatiu numit strangulatie Ranvier. La nivelul strangulatiei sau nodului Ranvier mielina lipseste. Rolul strangulatiilor Ranvier este de a permite conducerea saltatorie a impulsului nervos, posibila in consecinta la nivelul fibrelor mielinice. Teaca lui Henle se afla la exterior, este de natura conjunctiva si este implicata in nutritia si protectia neuronului.

Din punct de vedere al numarului de prelungiri, neuronii pot fi unipolari (care au o singura prelungire axonica), pseudounipolari, bipolari (avand dendrita si axonul iesind din corpul celular la poli opusi), multipolari (cu un singur axon si mai multe dendrite).

O alta clasificare a neuronilor este in neuroni aferenti (senzitivi), neuroni eferenti (motori) si neuroni intercalari. Neuronii aferenti, se afla la capatul lor distal in legatura cu receptorii, transmitand informatia de la acestia la s.n.c. Neuronii eferenti transmit informatia de la s.n.c. la structurile efectoare de tip motric sau glandular. Neuronii intercalari, reprezentand 99% din totalitatea neuronilor se gasesc integral in s.n.c. Cu cat activitatea indeplinita este mai complexa, cu atat numarul de neuroni intercalari este mai mare. Activitatile reflexe simple pot chiar sa nu necesite prezenta unui neuron intercalar, in timp ce procese psihice mai complexe, ca de exemplu memoria implica milioane de neuroni intercalari.

Proprietatile functionale ale neuronilor

Neuronii prezinta trei proprietati fundamentale: excitabilitatea, conductibilitatea, degenerescenta si regenerarea.

Aceste trei proprietati functionale conditioneaza functionarea sistemului nervos.

Excitabilitatea

Excitabilitatea este proprietatea pe care o au toate celulele vii de a reactiona la actiunea unui stimul prin modificari la nivelul membranei plasmatice celulare, consecinta acestor modificari fiind generarea unui potential electric.

Cea mai excitabila celula este neuronul. Excitabilitatea maxima pe care neuronul o prezinta este unul din factorii care garanteaza capacitatea sistemului nervos de a integra si coordona functiile organismului, precum si de a stabili o relatie adecvata a organismului cu mediul.

Prin excitant sau stimul se intelege orice factor de mediu a carui energie variaza, aceasta variatie de energie fiind investita la nivel celular cu valoare informationala. Stimulii pot fi mecanici, termici, chimici, electrici.

Exista cateva conditii pe care un stimul trebuie sa le indeplineasca pentru a determina aceasta reactie din partea unei celule vii. Aceste conditii sunt cunoscute sub numele de legile generale ale excitabilitatii:

Pentru a produce excitatia stimulul trebuie sa aiba o anumita valoare minima. Valoarea minima a stimulului care produce aceasta reactie este denumita intensitate prag sau liminara. Stimulii cu valoare sub valoarea prag sunt numiti subliminari, iar cei cu valoare peste valoarea prag sunt numiti stimuli supraliminari.

Stimulii subliminari determina doar reactii locale la nivel membranar, ei nu genereaza un potential de actiune. In cazul in care actiunea stimulilor subliminari este repetata si cu frecventa de o anumita valoare ei pot genera un potential de actiune.

Stimulii supraliminari vor determina aceeasi reactie din partea celulei ca si cei liminari, situatie cunoscuta sub numele de legea tot sau nimic.

O alta lege se refera la fenomenul de acomodare, care consta in faptul ca o celula care este stimulata cu un stimul a carui intensitate creste lent se va acomoda (datorita cresterii pragului de excitabilitate a tesutului). Prin urmare pentru a evita adaptarea, stimulul trebuie sa actioneze cu a anumita bruschete.

Stimularea repetata cu un stimul de aceeasi natura determina modificarea temporara a pragului de excitabilitate al celulei in raport cu acel stimul.

Excitarea unui tesut nu este posibila decat daca stimulul actioneaza un anumit interval de timp, necesar desfasurarii proceselor fizico-chimice care stau la baza generarii potentialului electric

Potentialul membranar de repaus

In conditii de repaus (in absenta stimularii) o celula se caracterizeaza prin prezenta unei diferente de potential intre fata externa si cea interna a membranei sale, in sensul ca fata externa este incarcata pozitiv iar cea interna este incarcata negativ. Acesta este potentialul membranar de repaus (PMR), valoarea sa fiind in cazul neuronului de aproximativ -70 mV. Sub actiunea unui stimul care indeplineste conditiile precizate in legile generale ale sensibilitatii, valoarea PMR se poate modifica, in aceste conditii fiind produs potentialul de actiune (PA). In cadrul sistemului nervos informatia circula la distanta sub forma PA.

PMR se caracterizeaza printr-un exces de ioni negativi in interiorul celulei si un exces de ioni pozitivi in exterior. Acesti ioni in exces se distribuie de o parte si de cealalta a membranei plasmatice, mai exact pe fata externa, respectiv pe cea interna a membranei. La producerea PMR contribuie mai multi factori:

-transportul activ de Na+ si K+ prin membrana;

-difuziunea ionilor;

-echilibrul de membrana Donnan.

Transportul activ de Na+ si K+ este realizat de pompa de Na+ si K+, care expulzeaza la fiecare interventie a sa trei ioni de Na+ si introduce doi ioni de K+. Avand in vedere ca se elimina din celula mai multe sarcini pozitive decat se introduc, interiorul celulei se negativizeaza din punct de vedere electric. Acest mecanism determina instalarea unor gradiente de concentratie de o parte si alta a membranei neuronale.

Difuziunea ionilor prin membrana este posibila datorita inegalitatii de distributie a ionilor de Na+ si K+ de o parte si de cealalta a membranei. Mecanismele de transport pasiv si activ sunt astfel coordonate in celula incat interiorul celulei nu se echilibreaza cu mediul extracelular. Starile celor doua medii, intracelular si extracelular sunt stationar diferite. Datorita acestui fapt concentratia intracelulara a Na+ este mentinuta la un nivel scazut constant, iar concentratia intracelulara a K+ este mentinuta la un nivel constant ridicat, desi atat Na+ cat si K+ intra si ies in permanenta din celula. In concluzie, gradientele de concentratie ale celor doi ioni sunt metinute constante, prin interventia mecanismelor de transport pasiv (difuziunea ionilor de Na+ si K+) si activ (pompa de Na+ si K+). La o valoare a PMR de -70 mV, nici Na+ si nici K+ nu se afla la potentialul de echilibru, existand un continuu eflux de K+ si un continuu influx de Na+. Na+ patruns in permanenta in celula, respectiv K+ expulzat permanent la exterior nu vor creste concentratiile ionilor in mediile respective, deoarece Na+ patruns in permanenta in celula, respectiv K+ expulzat permanent la exterior vor fi trimisi permanent inapoi in compartimentele lor prin interventia activa a pompei de Na+ si K+.

Al treilea factor care contribuie la realizarea si mentinerea PMR (starea electrica a celulei aflate in repaus) este echilibrul de membrana Donnan. Aceasta consta in faptul ca macromoleculele proteice incarcate negativ nu pot parasi celula, accentuand incarcarea electrica negativa a fetei interne a membranei celulare.

Toti acesti trei factori contribuie la realizarea PMR.

Teme

Care este structura functionala a neuronului?

Cine produce teaca de mielina?

Care este rolul strangulatiilor Ranvier?

Ce se intelege prin fenomenul de acomodare?

Care sunt factorii care contribuie la producerea PMR?

Cum actioneaza pompa de Na+ si K+?