Что нужно знать про нейрон?

Строение нейрона

Схема строения нейрона — **Нервная ткань обладает двумя основными свойствами:** она способна возбуждаться и передавать возбуждение. Нейрон — это основная структурная единица нервной ткани, отвечающая за передачу и обработку информации. Каждый нейрон состоит из тела (сомы) и отростков.

**Сома** - содержит ядро и органеллы, необходимые для жизнедеятельности клетки. От него отходят короткие отростки (дендриты) и, как правило, один длинный отросток (аксон).

**Дендриты** — разветвленные отростки, которые принимают сигналы от других нейронов. Они играют ключевую роль в интеграции информации.

**Аксоны** — длинные отростки (могут быть более 1 метра). Миелин - вещество, состоящее из протеинов и жидкостей, формирует оболочку аксонов, что позволяет их защитить, изолировать и сделать до 100 раз более эффективной передачу потенциала действия по нервным волокнам. Перехват Ранвье - это промежуток между миелиновыми оболочками аксона для оптимизации передачи импульсов и избежания их потери. Нейроны обладают сальтаторной проводимостью (то есть скачкообразно) нервного импульса. Основная функция Перехвата Ранвье заключается в облегчении направления импульсов и оптимизации энергопотребления.

**Функция аксонов** заключается в передаче электрических импульсов (спайков), генерируемых в теле данной клетки, к другим нейронам или мышечным клеткам. Эта передача осуществляется через синапсы - область контакта нейронов друг с другом и с мышечныыми клетками или железистыми.

Как работает синапс?

Схема работы синапса — Возбуждение достигает аксона пресинаптического нейрона. В результате в синаптическую щель выбрасывается медиатор из синаптических пузырьков (медиатор — химический сигнал, который передает нервный импульс от клетки к клетке). Медиатор связывается с рецептором на постсинаптической мембране, вызывая возбуждение постсинаптического нейрона.

Микроокружение

Кроме нейронов в нервной системе имеются глиальные клетки и элементы соединительной ткани.

Основные типы глиальных клеток:

Астроциты - обеспечивают нейроны питательными веществами, регулируют уровень ионов и нейромедиаторов в межклеточном пространстве, а также участвуют в формировании гематоэнцефалического барьера, который защищает мозг от токсинов и патогенов. Также они играют роль в синаптической пластичности, что важно для обучения и памяти.

Олигодендроциты – вырабатывают миелин в ЦНС, что позволяет увеличить скорость передачи нервных импульсов. Также выполняют поддерживающие и соединяющие функции.

Микроглия – отвечает за иммунный ответ в ЦНС, удаляет мертвые клетки и отходы, участвует в поддержании гомеостаза. Может также участвовать в нейропластичности и восстановлении после травм (реабилитация после повреждений мозга).

Шванновские клетки - вырабатывают миелин в периферической нервной системе (ПНС). Обеспечивают передачу сигнала по нейронам.

Эпендимоциты - выстилают желудочки головного мозга и центральный канал спинного мозга, участвуя в производстве и циркуляции спинномозговой жидкости.

Все эти клетки являются непосредственными спутниками нейронов. Они буквально помогают нейронам выживать. Взаимодействие между нейронами и глиальными клетками является ключевым для нормального функционирования нервной системы. Например, астроциты могут модулировать активность нейронов, а микроглия может реагировать на изменения в нейронной активности.

Изменения в функции глиальных клеток могут быть связаны с различными патологиями (рассеянный склероз, болезнь Альцгеймера), которые активно изучаются в настоящий момент.

СТАТЬИ

Нейроны, астроциты и ядра — 1. Нейроны (зеленые)
2. Астроциты (оранжевые)
3. Ядра (синие)

Автор фото: Марасанова Екатерина

Биологические нейросети

Благодаря отросткам нейроны контактируют друг с другом и образуют нейронные сети, по которым циркулируют нервные импульсы.

Биологические нейросети представляют собой сложные системы, состоящие из множества нейронов, взаимодействующих друг с другом. Они способны обрабатывать огромные объемы информации и адаптироваться к изменениям в окружающей среде. В отличие от искусственных нейросетей, которые часто требуют больших объемов данных для обучения, биологические нейросети могут учиться на основе ограниченного опыта, используя механизмы, такие как пластичность синапсов.

Спайки — это кратковременные электрические импульсы, которые нейрон генерирует в ответ на стимулы. Они являются основным способом передачи информации между нейронами.

Берсты — это группы спайков, которые происходят в короткие промежутки времени. Берсты могут быть связаны с определенными паттернами поведения или реакциями на внешние стимулы. Они играют важную роль в кодировании информации и могут влиять на процессы обучения и памяти.

Принципы работы биологических нейросетей:

Спайковая кодировка — информация передается через последовательности спайков. Частота и временные интервалы спайков могут нести смысловую нагрузку.

Синаптическая пластичность — способность синапсов изменять свою силу в зависимости от активности. Это позволяет нейросетям адаптироваться и обучаться.

Параллельная обработка — нейроны работают одновременно, что позволяет обрабатывать информацию быстрее и эффективнее.

Нейроны и астроциты — 1. Нейроны (зеленые)
2. Ядра (синие)

Автор фото: Марасанова Екатерина