Language
Country/Area
No result found
Загадочная древовидная структура: как работают дендриты нейронов?
Слово дендрит (англ. dendrite) происходит от греческого слова, означающего «дерево». Это ветвящийся цитоплазматический отросток нейронов. Его основная функция — передача электрохимических стимулов от других нервных клеток и передача этих сигналов телу клетки. передаваемый в нервную клетку, также называется «телом клетки». Эти электрические стимулы обычно передаются дендритам через синапсы, которые распределены по всей древовидной структуре дендритов. Дендриты играют ключевую роль в интеграции этих синаптических входов и определении степени, в которой нейрон генерирует потенциалы действия.
Дендриты — это не просто приемники сигналов. Их структура и функции делают их ядром нейронной обработки сообщений.
Структура и функции дендритов
Дендриты — это один из двух цитоплазматических отростков, выходящих наружу из тела клетки нейрона. Другой — аксон. Дендриты отличаются от аксонов по нескольким характеристикам, включая форму, длину и функцию. Обычно дендриты имеют коническую форму и короче, тогда как аксоны сохраняют постоянный диаметр и могут быть очень длинными. Основная функция дендритов — принимать сигналы от окончаний аксонов других нейронов и обеспечивать большую площадь поверхности для приема этих сигналов.
Подсчитано, что дендриты большой колбочки могут принимать сигналы примерно от 30 000 пресинаптических нейронов. Возбуждающие синапсы оканчиваются на дендритных шипиках, которые представляют собой небольшие выступы дендритов, содержащие высокую плотность рецепторов нейромедиаторов. Большинство тормозных синапсов непосредственно контактируют с основным стволом дендрита. Синаптическая активность вызывает локальные изменения потенциала дендритной мембраны, которые постепенно ослабляются с расстоянием.
Чтобы генерировать потенциал действия, многие возбуждающие синапсы должны быть активны одновременно, вызывая сильную деполяризацию дендритов и их клеточных тел.
Историческая эволюция дендритов
Термин дендрит впервые был использован Вильгельмом Хисом в 1889 году для описания множества более мелких «протоплазматических процессов», соединяющих нервные клетки. Немецкого анатома Отто Дейтерса обычно считают первооткрывателем аксонов, отличившим их от дендритов.
Первые внутриклеточные записи в нервной системе были сделаны в 1930-х годах Кеннетом С. Коулом и Говардом Дж. Кертисом. Рюдольф Альберт фон Кёлликер в Швейцарии и Роберт Ремак в Германии были первыми, кто идентифицировал и описал начальный сегмент аксона. Позже Алан Ходжкин и Эндрю Хаксли использовали гигантские аксоны кальмара для полного количественного описания потенциалов действия, что также принесло им Нобелевскую премию 1963 года.
Развитие дендритов
Во время развития дендритов на их дифференцировку могут влиять многочисленные факторы, включая модуляцию сенсорной информации, загрязнители окружающей среды, температуру тела и употребление наркотиков. Например, однажды было обнаружено, что количество колбочек в первичной зрительной коре мышей, выращенных в темной среде, значительно уменьшилось в количестве дендритных гребней, а также существенно изменилось распределение дендритных ветвей звездчатых клеток.
Сложная древовидная структура дендритов формируется в результате взаимодействия множества внешних и внутренних сигналов.
Разнообразие дендритов
Дендриты образуют множество различных морфологических паттернов у разных организмов, и морфология этих ветвей (например, плотность ветвей и характер распределения) тесно связана с функцией нейронов. Дендриты могут сильно различаться по количеству, иногда они могут получать до 100 000 различных входных данных. Ошибки морфологии дендритов тесно связаны с нарушением функции нервной системы.
Морфология дендритов может представлять собой структуру без ветвей или лучистую структуру, подобную дереву. Эти структуры ветвления дендритов могут иметь веретенообразную, сферическую или многоплоскостную форму, как, например, в клетках Пуркинье мозжечка.
Электрические свойства и пластичность дендритов
Изменения в дендритной структуре, ветвях и зависимой от напряжения ионной проводимости нейронов будут глубоко влиять на то, как нейроны интегрируют входные данные от других нейронов. Считается, что дендриты — это нечто большее, чем просто пассивные передатчики электрической стимуляции: они способны к пластическим структурным изменениям во взрослой жизни. Отделения, состоящие из дендритов, называются функциональными единицами, и они способны рассчитывать и обрабатывать поступающие стимулы.
Недавние экспериментальные наблюдения показывают, что адаптация дендритов может произойти в течение нескольких секунд, и влияние таких структурных изменений на функции нейронов может быть значительным. Состав дендритов также может существенно меняться при изменении внешней среды. Например, под влиянием беременности или гормональных циклов структура дендритов может измениться до 30%.
Все это заставляет нас задуматься, существует ли более глубокая связь между эволюцией дендритов и способностью к обучению?
