Neurony ciekawostki

Historia i budowa neuronu

1. Termin "neuron" po raz pierwszy wprowadził niemiecki anatom Heinrich Wilhelm Waldeyer w 1891 roku. Jednak to hiszpański lekarz Santiago Ramón y Cajal, uznawany za ojca współczesnej neurobiologii, wykorzystując metodę barwienia opracowaną przez Camillo Golgiego, jako pierwszy opisał neurony jako indywidualne, dyskretne komórki, co dało początek tak zwanej "doktrynie neuronowej".
2. Chociaż neurony mogą przybierać niesamowicie zróżnicowane kształty, większość z nich składa się z czterech podstawowych części. Są to ciało komórki (soma), które zawiera jądro i utrzymuje komórkę przy życiu, dendryty odbierające sygnały od innych neuronów, akson przewodzący impuls elektryczny oraz zakończenia aksonu uwalniające neuroprzekaźniki. Ta uniwersalna budowa pozwala na tworzenie miliardów połącień.
3. Podstawowym nośnikiem informacji w neuronie jest różnica potencjałów elektrycznych, znana jako potencjał błonowy.
4. Neurony są jednymi z najdłużej żyjących komórek w naszym ciele. Wiele z nich, zwłaszcza w korze mózgowej, towarzyszy nam przez całe życie, od okresu płodowego aż do starości.

Komunikacja i przewodzenie

1. Komunikacja między neuronami odbywa się głównie poprzez synapsy, czyli mikroskopijne szczeliny. Kiedy impuls elektryczny dociera do zakończenia aksonu, uwalniane są tam chemiczne posłańce, czyli neuroprzekaźniki. Cząsteczki te pokonują synapsę i wiążą się z receptorami na drugim neuronie, co może wygenerować w nim nowy impuls elektryczny.
2. Prędkość przekazywania informacji w neuronie nie jest stała. Cienkie, nieizolowane aksony przewodzą impulsy stosunkowo wolno. Jednak w wielu neuronach aksony są otoczone specjalną osłonką mielinową, która działa jak izolacja elektryczna na kablach. Dzięki tej osłonce impuls "skacze" pomiędzy odsłoniętymi odcinkami aksonu, zwanymi przewężeniami Ranviera, co pozwala osiągnąć prędkość nawet 120 metrów na sekundę.
3. Nie wszystkie neurony komunikują się za pomocą klasycznych, wolno działających synaps chemicznych. Część z nich wykorzystuje tak zwane synapsy elektryczne, gdzie specjalne kanały białkowe zwane połączeniami szczelinowymi bezpośrednio łączą cytoplazmę sąsiednich komórek, pozwalając na niemal natychmiastowy przepływ jonów i małych cząsteczek. Ten typ komunikacji jest kluczowy dla synchronizacji aktywności dużych grup neuronów, na przykład w przypadku szybkich, stereotypowych odruchów.
4. Najszybsze neurony w naszym ciele mogą przewodzić impulsy z prędkością do 120 metrów na sekundę, co odpowiada około 432 kilometrom na godzinę. Są to grube, zmielinizowane aksony neuronów ruchowych, które kontrolują reakcje wymagające natychmiastowej odpowiedzi, takie jak cofnięcie ręki spod gorącego piecyka. Z kolei najwolniejsze, niezmielinizowane neurony czuciowe przewodzą informacje z prędkością zaledwie 0,5 metra na sekundę.

Liczby i specjalizacja

1. Nasz mózg zawiera szacunkowo 86 miliardów neuronów. Dla porównania, mózg słonia ma około 257 miliardów neuronów, podczas gdy mysz zaledwie około 71 milionów. Co ciekawe, gęstość i organizacja połączeń między neuronami, a nie sama ich liczba, wydaje się być kluczowa dla złożonych zdolności poznawczych.

   zobacz: 54 ciekawostki o mózgu

2. Neurony w różnych częściach mózgu specjalizują się w przetwarzaniu różnych rodzajów informacji. Na przykład neurony czuciowe w skórze reagują na dotyk czy temperaturę, neurony ruchowe w rdzeniu kręgowym kontrolują skurcze mięśni, a neurony w hipokampie są kluczowe dla formowania się wspomnień. Ta specjalizacja pozwala na równoległe przetwarzanie wielu zadań jednocześnie.
3. Pojedynczy neuron w korze mózgowej może tworzyć nawet 10 000 synaps, czyli połączeń z innymi neuronami. Biorąc pod uwagę szacunkowe 86 miliardów neuronów, całkowita liczba połączeń synaptycznych w ludzkim mózgu przekracza prawdopodobnie 100 bilionów. Gdybyśmy chcieli je zmapować, przy obecnej technologii zajęłoby to około 3 milionów lat przy założeniu, że obrazujemy jeden synaps na sekundę.
4. Gęstość neuronów w móżdżku, strukturze odpowiedzialnej głównie za koordynację ruchową i równowagę, jest oszałamiająca. Szacuje się, że zawiera on aż 80% wszystkich neuronów w mózgu, pomimo że stanowi zaledwie 10% jego objętości. Ten ogromny zbiór komórek, głównie drobnych neuronów ziarnistych, pozwala na precyzyjne kalibrowanie ruchów i płynne wykonywanie wyuczonych sekwencji motorycznych, takich jak gra na pianinie.

Plastyczność i ciekawostki

1. Chociaż neurony są komórkami o wysokim metabolizmie, nie magazynują prawie żadnych zapasów tlenu ani glukozy. Są one całkowicie zależne od stałego dopływu tych substancji przez krwiobieg. Zaledwie kilka minut przerwy w dostawie tlenu może prowadzić do nieodwracalnego uszkodzenia neuronów.
2. Przez dziesięciolecia panowało przekonanie, że dorosły mózg nie wytwarza nowych neuronów. Jednak w latach 90. XX wieku odkryto neurogenezę, czyli proces powstawania nowych komórek nerwowych, w co najmniej dwóch regionach dorosłego mózgu ssaków: w hipokampie, strukturze kluczowej dla uczenia się i pamięci, oraz w strefie podkomorowej.
3. Neurony lustrzane to szczególny typ komórek nerwowych, które uaktywniają się nie tylko gdy wykonujemy daną czynność, ale także gdy obserwujemy jej wykonanie przez kogoś innego. Odkryte pierwotnie w korze ruchowej małp, uważa się, że odgrywają one fundamentalną rolę w uczeniu się przez naśladownictwo, rozumieniu intencji innych osób, a nawet w rozwoju empatii. To tak, jakby nasz mózg wewnętrznie symulował działania i emocje ludzi wokół nas.
4. Plastyczność neuronalna, czyli zdolność mózgu do reorganizacji swoich połącień w odpowiedzi na doświadczenie, uczenie się lub uszkodzenie, jest jednym z najbardziej niezwykłych aspektów działania neuronów. Kiedy uczysz się nowej umiejętności, na przykład gry na gitarze, sieci neuronalne odpowiedzialne za ruchy palców i przetwarzanie dźwięków fizycznie się wzmacniają, tworząc nowe synapsy i utrwalając ślady pamięciowe.

Inne układy nerwowe

1. W naszym jelitach znajduje się rozległa sieć około 100 do 500 milionów neuronów, tworząca tak zwany jelitowy układ nerwowy. Często nazywany jest "drugim mózgiem" i jest w stanie funkcjonować w dużej mierze autonomicznie, kontrolując procesy trawienne. Co więcej, komunikuje się on z centralnym układem nerwowym za pomocą nerwu błędnego, co stanowi fizjologiczną podstawę powiedzenia, że emocje odczuwamy "w trzewiach".

   zobacz: 18 ciekawostek o jelitach

2. Neurony mogą się "wypalać". Zjawisko to, nazywane habituacją, występuje, gdy neuron jest wielokrotnie stymulowany w sposób powtarzalny i niegroźny. W odpowiedzi komórka nerwowa stopniowo zmniejsza swoją reakcję, aż w końcu przestaje generować potencjały czynnościowe. Jest to prosty, ale fundamentalny mechanizm uczenia się, który pozwala nam filtrować nieistotne informacje ze środowiska i ignorować ciągłe, przewidywalne bodźce, takie jak tykanie zegara czy uczucie ubrania na skórze.
3. Najdłuższy pojedynczy neuron w ludzkim ciele rozciąga się od podstawy kręgosłupa aż do palucha stopy. Jest to akson neuronu czuciowego, którego długość u przeciętnego dorosłego człowieka może przekraczać jeden metr. Dla porównania, najmniejsze neurony w korze mózgowej mają aksony długości zaledwie kilku dziesiątych milimetra.
4. Chociaż neurony stanowią tylko około 10-15% wszystkich komórek w naszym mózgu, są one niezwykle "żarłoczne". Pomimo tego, że mózg stanowi zaledwie 2% masy ciała, zużywa około 20% całkowitej energii i tlenu organizmu. Większość tej energii jest wykorzystywana przez neurony do utrzymania potencjału błonowego i przywracania go po każdym wygenerowanym impulsie nerwowym.