Language
Country/Area
No result found
Cấu trúc cây bí ẩn: Các sợi nhánh thần kinh hoạt động như thế nào?
Từ dendrite (tiếng Anh: dendrite) bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp có nghĩa là "cây". Nó là một quá trình tế bào chất phân nhánh của các tế bào thần kinh. Chức năng chính của nó là truyền các kích thích điện hóa từ các tế bào thần kinh khác và truyền các tín hiệu này đến cơ thể tế bào. được truyền đến tế bào thần kinh còn được gọi là “thân tế bào”. Những kích thích điện đó thường được truyền đến các sợi nhánh thông qua các khớp thần kinh, được phân bổ khắp toàn bộ cấu trúc dạng cây của sợi nhánh. Các sợi nhánh đóng vai trò quan trọng trong việc tích hợp các đầu vào khớp thần kinh này và xác định mức độ mà tế bào thần kinh tạo ra điện thế hoạt động.
Dendrite không chỉ đơn giản là bộ phận thu tín hiệu. Cấu trúc và chức năng của chúng khiến chúng trở thành cốt lõi của quá trình xử lý thông điệp thần kinh.
Cấu trúc và chức năng của đuôi gai
Dendrite là một trong hai quá trình tế bào chất nhô ra ngoài từ thân tế bào của tế bào thần kinh. Quá trình còn lại là sợi trục. Sợi nhánh được phân biệt với sợi trục bởi một số đặc điểm bao gồm hình dạng, chiều dài và chức năng. Thông thường, đuôi gai có hình dạng thon và ngắn hơn, trong khi sợi trục duy trì đường kính không đổi và có thể rất dài. Chức năng chính của đuôi gai là nhận tín hiệu từ các đầu sợi trục của các nơ-ron khác và cung cấp diện tích bề mặt lớn hơn để nhận các tín hiệu này.
Người ta ước tính rằng các sợi nhánh của một tế bào hình nón lớn có thể nhận tín hiệu từ khoảng 30.000 tế bào thần kinh tiền synap. Các khớp thần kinh kích thích kết thúc ở các gai đuôi gai, là những hình chiếu nhỏ của đuôi gai chứa mật độ cao các thụ thể dẫn truyền thần kinh. Hầu hết các khớp thần kinh ức chế đều tiếp xúc trực tiếp với thân chính của dendrite. Hoạt động của khớp thần kinh gây ra những thay đổi cục bộ về điện thế màng đuôi gai và dần dần suy giảm theo khoảng cách.
Để tạo ra điện thế hoạt động, nhiều khớp thần kinh kích thích phải hoạt động đồng thời, gây ra sự khử cực mạnh ở đuôi gai và thân tế bào của chúng.
Lịch sử phát triển của đuôi gai
Thuật ngữ dendrite được Wilhelm His sử dụng lần đầu tiên vào năm 1889 để mô tả nhiều "quá trình nguyên sinh chất" nhỏ hơn kết nối các tế bào thần kinh. Nhà giải phẫu học người Đức Otto Deiters thường được coi là người phát hiện ra sợi trục bằng cách phân biệt chúng với sợi nhánh.
Bản ghi nội bào đầu tiên trong hệ thần kinh được thực hiện vào những năm 1930 bởi Kenneth S. Cole và Howard J. Curtis. Rüdolf Albert von Kölliker ở Thụy Sĩ và Robert Remak ở Đức là những người đầu tiên xác định và mô tả đoạn ban đầu của sợi trục. Sau đó, Alan Hodgkin và Andrew Huxley đã sử dụng các sợi trục khổng lồ của con mực để đưa ra mô tả định lượng đầy đủ về điện thế hoạt động, điều này cũng mang lại cho họ giải thưởng Nobel năm 1963.
Sự phát triển của đuôi gai
Trong quá trình phát triển của sợi nhánh, nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến sự biệt hóa của chúng, bao gồm sự điều biến đầu vào cảm giác, chất ô nhiễm môi trường, nhiệt độ cơ thể và việc sử dụng thuốc. Ví dụ, người ta từng phát hiện ra rằng số lượng tế bào hình nón trong vỏ não thị giác sơ cấp của những con chuột được nuôi trong môi trường tối đã giảm đáng kể về số lượng các đường vân đuôi gai và sự phân bố các nhánh đuôi gai của các tế bào hình sao cũng thay đổi đáng kể.
Cấu trúc đuôi gai phức tạp giống như cây được hình thành do sự tương tác của nhiều tín hiệu bên ngoài và bên trong.
Sự đa dạng của đuôi gai
Dendrite hình thành nhiều kiểu hình thái khác nhau ở các sinh vật khác nhau và hình thái của các nhánh này (chẳng hạn như mật độ nhánh và kiểu phân bố) có liên quan chặt chẽ đến chức năng của tế bào thần kinh. Các sợi nhánh có thể rất khác nhau về số lượng, đôi khi có thể nhận tới 100.000 đầu vào khác nhau. Các lỗi hình thái dendrite có liên quan chặt chẽ đến sự suy giảm chức năng hệ thần kinh.
Hình thái của đuôi gai có thể là cấu trúc không phân nhánh hoặc cấu trúc tỏa ra giống như một cái cây. Các kiểu phân nhánh đuôi gai này có thể có hình trục chính, hình cầu hoặc có hình dạng đa mặt phẳng, chẳng hạn như trong các tế bào Purkinje của tiểu não.
Tính chất điện và độ dẻo của đuôi gai
Những thay đổi trong cấu trúc đuôi gai, các nhánh và độ dẫn ion phụ thuộc vào điện áp của tế bào thần kinh sẽ ảnh hưởng sâu sắc đến cách tế bào thần kinh tích hợp đầu vào từ các tế bào thần kinh khác. Các sợi nhánh được cho là không chỉ có tác dụng truyền kích thích điện thụ động mà còn có khả năng điều chỉnh cấu trúc dẻo trong cuộc sống trưởng thành. Các bộ phận được tạo thành từ các sợi nhánh được gọi là các đơn vị chức năng và chúng có thể tính toán và xử lý các kích thích đến.
Các quan sát thử nghiệm gần đây cho thấy sự thích nghi của đuôi gai có thể xảy ra trong vòng vài giây và tác động của những thay đổi cấu trúc đó lên chức năng thần kinh có thể rất đáng kể. Thành phần của dendrite cũng có thể thay đổi đáng kể khi có sự thay đổi của môi trường bên ngoài. Ví dụ, dưới ảnh hưởng của thai kỳ hoặc chu kỳ nội tiết tố, cấu trúc dendrite có thể thay đổi tới 30%.
Tất cả những điều này khiến chúng tôi tự hỏi, liệu có mối liên hệ sâu sắc hơn giữa sự tiến hóa của sợi nhánh và khả năng học tập không?
