Передача сигналу у нейронах

Передача сигналу у нейронах

Нейрони передають електричні сигнали через хімічні та електричні синапсиси.

Біологія

Ключові слова

передача сигналу, стимуляція, стимул, сигнал, нейрон, рецептор, синапс, дендрит, аксон, гліальних клітин, telodendron, термінал Бутон, білковий канал, потенціал дії, потенціал спокою, основна нервова функція, збудливий, гальмуючий, медіатор, іонний канал, людина, біологія

Пов'язані об'єкти

Сцени

Анімація

  • дендрит - Коротка гілляста проекція нейрона, що передає сигнали до тіла клітини.
  • аксон - Вздовж всієї довжини аксона є велика кількість іонів натрію. Вони відповідають за виникнення та поширення біоелектричного потенціалу. Під час нервової діяльності стимулюється приймаючий нейрон, який відкриває Na⁺-канали своїй мембрані. Потік іонів спричиняє локальну зміну у мембранному потенціалі. Локальні зміни сумуються в аксонному горбику. Якщо мембранний потенціал досягає порогової величини, запускається біоелектричний потенціал, який потім поширюється вздовж аксона до кінцевої синаптичної бляшки, у якій ініціює стимуляцію наступної нервової клітини.
  • клітинна мембрана - Нейронна мембрана містить спеціальні іонні канали, які генерують електричні сигнали клітин. Стимуляція викликає локальні потенціали у мембрані тіла клітини і дендритах. Локальні зміни сумуються в аксонному горбику і якщо сума потенціалів досягає порогової величини, біоелектричний потенціал генерується в аксоні. Діапазон біоелектричного потенціалу залежить від сили подразника.
  • вузол Ранв'є - Аксон загорнутий у гліоцит. Ці клітини разом формують мієлінову оболонку аксона, яка є електрично-ізолюючим шаром. Оскільки мембрана відкрита до внутрішньоклітинного простору тільки на ділянці мієлінової оболонки, відомої як вузли Ранв'є, лише там може утворюватися імпульс. Він поширюється, "перестрибуючи" від вузла до вузла. Цей метод передачі є набагато швидшим, ніж у немієлінових аксонах, у яких імпульс переходить безперервно вниз по аксону як хвиля.
  • гліоцит - Аксон загорнутий у ці клітини, які формують мієлінову оболонку. Цей електрично-ізолюючий шар обгортає аксон. Біоелектричний потенціал утворюється у вузлах Ранв'є і поширюється, "перестрибуючи" від вузла до вузла.
  • кінцеве розгалуження дендрита
  • кінцева синаптична бляшка - Розширений кінець аксона. Він містить нейромедіатори. Коли біоелектричний потенціал доходить до синаптичної бляшки, нейромедіатори вивільняються у синаптичні щілини і стимулюють приймаючу нервову клітину.
  • збуджувальна нервова клітина
  • гальмівна нервова клітина
  • кінцева синаптична бляшка - Розширений кінець аксона. Він містить нейромедіатори. Коли біоелектричний потенціал доходить до синаптичної бляшки, нейромедіатори вивільняються у синаптичну щілину і стимулюють приймаючу нервову клітину.
  • мітохондрія - Він надає енергію (у формі АТФ) для енергозатратних процесів нейронів. Ці процеси включають вивільнення іонів через мембрану і вироблення та передачу нейромедіаторів.
  • мікроканальці - Вони є важливими компонентами цитоскелету. Вони відіграють надзвичайно важливу роль у транспортуванні нейромедіаторів до кінцевої синаптичної бляшки.
  • пресинаптична мембрана - Синаптичні пухирці проникають у мембрану, коли вивільняють нейромедіатори у синаптичну щілину за допомогою екзоцитозу.
  • постсинаптична мембрана - Нейромедіатори, вивільнені з кінцевої синаптичної бляшки, розсіюються через синаптичну щілину у цю мембрану. Вона містить велику кількість рецепторів іонного каналу, які відкриваються, коли нейромедіатори прикріплюються до них.
  • рецептор іонного каналу - Коли нейромедіатори прикріплюються до рецепторів, вони відкриваються, дозволяючи іонам увійти у нейрон. Збуджуючі нейромедіатори відкривають катіонні канали і таким чином деполяризують приймаючий нейрон, у той час як гальмуючі нейромедіатори відкривають аніонні канали і таким чином гіперполяризують приймаючий нейрон.
  • синаптичний пухирець - Пухирці з мембраною, які зберігають нейромедіатори. Коли біоелектричний потенціал досягає кінцевої синаптичної бляшки, пухирці вивільняють нейромедіатори за допомогою екзоцитозу. Нейромедіатори розсіюються через синаптичну щілину у мембрану приймаючого нейрону (постсинаптичну мембрану). Там вони прикріплюються до рецепторів та примушують іонні канали відкритися. У збуджуючих синапсисах збуджуючі нейромедіатори відкривають катіонні канали і таким чином деполяризують приймаючий нейрон, у той час як у гальмуючому синапсису гальмуючі нейромедіатори відкривають аніонні канали і гіперполяризують клітину.
  • іон - Входять у нейрон через іонні канали, відкриті нейромедіаторами. У збуджуючих синапсисах збуджуючі нейромедіатори відкривають катіонні канали і таким чином деполяризують приймаючий нейрон, у той час як у гальмуючому синапсису гальмуючі нейромедіатори відкривають аніонні канали і таким чином гіперполяризують приймаючий нейрон.
  • синаптична щілина - Зазвичай має у ширину 20-30 нанометрів (1 нанометр = 10 (-9) метра). Нейромедіатори розсіюються через щілину з пресинаптичної у постсинаптичну мембрану.
  • нейромедіатори - Зберігаються у синаптичних пухирцях у кінцевій синаптичній бляшці аксону. Коли біоелектричний потенціал досягає бляшки, пухирець вивільняє нейромедіатори за допомогою екзоцитозу. У збуджуючих синапсисах збуджуючі нейромедіатори відкривають катіонні канали і таким чином деполяризують приймаючий нейрон, у той час як у гальмуючому синапсису гальмуючі нейромедіатори відкривають аніонні канали і таким чином гіперполяризують клітину.
  • постсинаптична мембрана - Нейромедіатори, вивільнені з кінцевої синаптичної бляшки, розсіюються через синаптичну щілину у цю мембрану. Вона містить велику кількість рецепторів іонного каналу, який відкритий, коли нейромедіатори прикріплюються до них.
  • Na⁺- канал - Відкривається збуджуючими нейромедіаторами. Цей канал дозволяє іонам натрію проникнути у постсинаптичну клітину, яка у такий спосіб деполяризується. Якщо є достатня кількість нейромедіаторів, деполяризація перевищує пороговий потенціал постсинаптичної мембрани, яка виробляє біоелектричний потенціал.
  • K⁺-канал - Коли цей канал відкритий, іони калію вивільняються з постсинаптичної клітини.
  • синаптична щілина - Зазвичай має у ширину 20-30 нанометрів (1 нанометр = 10 (-9) метра). Нейромедіатори розсіюються через щілину з пресинаптичної у постсинаптичну мембрану.
  • збуджувальний нейромедіатор - Найбільш часто це є ацетилхолінова або глутамінова кислота. Збуджуючі нейромедіатори відкривають іонні канали натрію і калію у мембрані приймаючого нейрона (тобто, постсинаптичній мембрані). Результатом цього є деполяризація мембрани. Якщо є достатня кількість нейромедіаторів, деполяризація перевищує пороговий потенціал постсинаптичної мембрани, яка виробляє біоелектричний потенціал.
  • Збуджувальний синапсис
  • постсинаптична мембрана - Нейромедіатори, вивільнені з кінцевої синаптичної бляшки, розсіюються через синаптичну щілину у цю мембрану. Вона містить велику кількість рецепторів іонного каналу, який відкритий, коли нейромедіатори прикріплюються до них.
  • гальмівний нейромедіатор - Найбільш часто це є гамма-аміномасляна (ГАМК) або гліцинова кислота. Гальмуючі нейромедіатори відкривають іонні канали хлору і калію у мембрані приймаючого нейрона (постсинаптичній мембрані). Результатом цього є гіперполяризація мембрани.
  • K⁺-канал - Коли цей канал відкритий, іони калію вивільняються з постсинаптичної клітини.
  • Na⁺-канал - Іони хлору проникають у приймаючий нейрон через цей канал.
  • синаптична щілина - Зазвичай має у ширину 20-30 нанометрів (1 нанометр = 10 (-9) метра). Нейромедіатори розсіюються через щілину з пресинаптичної у постсинаптичну мембрану.
  • Гальмівний синапсис
  • мілівольт, мВ
  • порогова величина
  • -70
  • час
  • постсинаптична мембрана
  • пресинаптична мембрана
  • коннексон - Також відомий як конексинний напівканал. Це - спеціальний канал, який поєднує мембрану пресинаптичних і постсинаптичних клітин. Це найбільш деполяризовані сигнали, які поширюються через цей канал.
  • синаптична щілина - Зазвичай має у ширину 20-30 нанометрів (1 нанометр = 10 (-9) метра). Нейромедіатори розсіюються через щілину з пресинаптичної у постсинаптичну мембрану.
  • Електричний синапсис

Сигнал збудження

  • дендрит - Коротка гілляста проекція нейрона, що передає сигнали до тіла клітини.
  • аксон - Вздовж всієї довжини аксона є велика кількість іонів натрію. Вони відповідають за виникнення та поширення біоелектричного потенціалу. Під час нервової діяльності стимулюється приймаючий нейрон, який відкриває Na⁺-канали своїй мембрані. Потік іонів спричиняє локальну зміну у мембранному потенціалі. Локальні зміни сумуються в аксонному горбику. Якщо мембранний потенціал досягає порогової величини, запускається біоелектричний потенціал, який потім поширюється вздовж аксона до кінцевої синаптичної бляшки, у якій ініціює стимуляцію наступної нервової клітини.
  • клітинна мембрана - Нейронна мембрана містить спеціальні іонні канали, які генерують електричні сигнали клітин. Стимуляція викликає локальні потенціали у мембрані тіла клітини і дендритах. Локальні зміни сумуються в аксонному горбику і якщо сума потенціалів досягає порогової величини, біоелектричний потенціал генерується в аксоні. Діапазон біоелектричного потенціалу залежить від сили подразника.
  • вузол Ранв'є - Аксон загорнутий у гліоцит. Ці клітини разом формують мієлінову оболонку аксона, яка є електрично-ізолюючим шаром. Оскільки мембрана відкрита до внутрішньоклітинного простору тільки на ділянці мієлінової оболонки, відомої як вузли Ранв'є, лише там може утворюватися імпульс. Він поширюється, "перестрибуючи" від вузла до вузла. Цей метод передачі є набагато швидшим, ніж у немієлінових аксонах, у яких імпульс переходить безперервно вниз по аксону як хвиля.
  • гліоцит - Аксон загорнутий у ці клітини, які формують мієлінову оболонку. Цей електрично-ізолюючий шар обгортає аксон. Біоелектричний потенціал утворюється у вузлах Ранв'є і поширюється, "перестрибуючи" від вузла до вузла.
  • кінцеве розгалуження дендрита
  • кінцева синаптична бляшка - Розширений кінець аксона. Він містить нейромедіатори. Коли біоелектричний потенціал доходить до синаптичної бляшки, нейромедіатори вивільняються у синаптичні щілини і стимулюють приймаючу нервову клітину.
  • збуджувальна нервова клітина

Електричні сигнали, що формуються у нейронах, поширюються вздовж аксона до кінцевої синаптичної бляшки. Далі вони поширюються до сусідніх нейронів через синаптичні щілини.

Збуджувальні нейрони збільшують електричну діяльність сусідніх нейронів і можуть генерувати у них біоелектричний потенціал.

Сигнал гальмування

  • дендрит - Коротка гілляста проекція нейрона, що передає сигнали до тіла клітини.
  • аксон - Вздовж всієї довжини аксона є велика кількість іонів натрію. Вони відповідають за виникнення та поширення біоелектричного потенціалу. Під час нервової діяльності стимулюється приймаючий нейрон, який відкриває Na⁺-канали своїй мембрані. Потік іонів спричиняє локальну зміну у мембранному потенціалі. Локальні зміни сумуються в аксонному горбику. Якщо мембранний потенціал досягає порогової величини, запускається біоелектричний потенціал, який потім поширюється вздовж аксона до кінцевої синаптичної бляшки, у якій ініціює стимуляцію наступної нервової клітини.
  • клітинна мембрана - Нейронна мембрана містить спеціальні іонні канали, які генерують електричні сигнали клітин. Стимуляція викликає локальні потенціали у мембрані тіла клітини і дендритах. Локальні зміни сумуються в аксонному горбику і якщо сума потенціалів досягає порогової величини, біоелектричний потенціал генерується в аксоні. Діапазон біоелектричного потенціалу залежить від сили подразника.
  • вузол Ранв'є - Аксон загорнутий у гліоцит. Ці клітини разом формують мієлінову оболонку аксона, яка є електрично-ізолюючим шаром. Оскільки мембрана відкрита до внутрішньоклітинного простору тільки на ділянці мієлінової оболонки, відомої як вузли Ранв'є, лише там може утворюватися імпульс. Він поширюється, "перестрибуючи" від вузла до вузла. Цей метод передачі є набагато швидшим, ніж у немієлінових аксонах, у яких імпульс переходить безперервно вниз по аксону як хвиля.
  • гліоцит - Аксон загорнутий у ці клітини, які формують мієлінову оболонку. Цей електрично-ізолюючий шар обгортає аксон. Біоелектричний потенціал утворюється у вузлах Ранв'є і поширюється, "перестрибуючи" від вузла до вузла.
  • кінцеве розгалуження дендрита
  • кінцева синаптична бляшка - Розширений кінець аксона. Він містить нейромедіатори. Коли біоелектричний потенціал доходить до синаптичної бляшки, нейромедіатори вивільняються у синаптичні щілини і стимулюють приймаючу нервову клітину.
  • збуджувальна нервова клітина
  • гальмівна нервова клітина

Гальмівні нейрони знижують електричну діяльність сусідніх нейронів і таким чином запобігають формуванню в них біоелектричного потенціалу.

Хімічний синапсис

  • кінцева синаптична бляшка - Розширений кінець аксона. Він містить нейромедіатори. Коли біоелектричний потенціал доходить до синаптичної бляшки, нейромедіатори вивільняються у синаптичну щілину і стимулюють приймаючу нервову клітину.
  • мітохондрія - Він надає енергію (у формі АТФ) для енергозатратних процесів нейронів. Ці процеси включають вивільнення іонів через мембрану і вироблення та передачу нейромедіаторів.
  • мікроканальці - Вони є важливими компонентами цитоскелету. Вони відіграють надзвичайно важливу роль у транспортуванні нейромедіаторів до кінцевої синаптичної бляшки.
  • пресинаптична мембрана - Синаптичні пухирці проникають у мембрану, коли вивільняють нейромедіатори у синаптичну щілину за допомогою екзоцитозу.
  • постсинаптична мембрана - Нейромедіатори, вивільнені з кінцевої синаптичної бляшки, розсіюються через синаптичну щілину у цю мембрану. Вона містить велику кількість рецепторів іонного каналу, які відкриваються, коли нейромедіатори прикріплюються до них.
  • рецептор іонного каналу - Коли нейромедіатори прикріплюються до рецепторів, вони відкриваються, дозволяючи іонам увійти у нейрон. Збуджуючі нейромедіатори відкривають катіонні канали і таким чином деполяризують приймаючий нейрон, у той час як гальмуючі нейромедіатори відкривають аніонні канали і таким чином гіперполяризують приймаючий нейрон.
  • синаптичний пухирець - Пухирці з мембраною, які зберігають нейромедіатори. Коли біоелектричний потенціал досягає кінцевої синаптичної бляшки, пухирці вивільняють нейромедіатори за допомогою екзоцитозу. Нейромедіатори розсіюються через синаптичну щілину у мембрану приймаючого нейрону (постсинаптичну мембрану). Там вони прикріплюються до рецепторів та примушують іонні канали відкритися. У збуджуючих синапсисах збуджуючі нейромедіатори відкривають катіонні канали і таким чином деполяризують приймаючий нейрон, у той час як у гальмуючому синапсису гальмуючі нейромедіатори відкривають аніонні канали і гіперполяризують клітину.
  • іон - Входять у нейрон через іонні канали, відкриті нейромедіаторами. У збуджуючих синапсисах збуджуючі нейромедіатори відкривають катіонні канали і таким чином деполяризують приймаючий нейрон, у той час як у гальмуючому синапсису гальмуючі нейромедіатори відкривають аніонні канали і таким чином гіперполяризують приймаючий нейрон.
  • синаптична щілина - Зазвичай має у ширину 20-30 нанометрів (1 нанометр = 10 (-9) метра). Нейромедіатори розсіюються через щілину з пресинаптичної у постсинаптичну мембрану.
  • нейромедіатори - Зберігаються у синаптичних пухирцях у кінцевій синаптичній бляшці аксону. Коли біоелектричний потенціал досягає бляшки, пухирець вивільняє нейромедіатори за допомогою екзоцитозу. У збуджуючих синапсисах збуджуючі нейромедіатори відкривають катіонні канали і таким чином деполяризують приймаючий нейрон, у той час як у гальмуючому синапсису гальмуючі нейромедіатори відкривають аніонні канали і таким чином гіперполяризують клітину.

У більшості синапсисах хімічні речовини, відомі як нейромедіатори, передають сигнали між нейронами. Тому їх називають хімічним синапсисом. У хімічних синапсисах, коли біоелектричний потенціал доходить до кінцевої синаптичної бляшки, синаптичні пухирці вивільняють нейромедіатори у синаптичні щілини. Нейромедіатори поширюються через синаптичні щілини у мембрану приймаючого нейрона, тобто у постсинаптичну мембрану.

Нейромедіатори прикріплюються до рецепторів іонного каналу у постсинаптичній мембрані. Прикріплення нейромедіаторів відкриває іонні канали у мембрані, дозволяючи іонам пройти крізь них. Чим більше нейромедіаторів вивільняється, тим більше іонів проходять крізь іонні канали.

У збуджувальних хімічних синапсисах іони натрію проходять крізь постсинаптичну мембрану у клітину, у той час як іони калію виходять з неї. Притік та відтік іонів збільшує потенціал мембрани у порівнянні з потенціалом спокою, тобто деполяризує мембрану. Якщо вивільнилося достатньо збуджувальних нейромедіаторів для того, щоб потенціал мембрани досяг порогової величини, запускається біоелектричний потенціал.

Гальмівні нейромедіатори спричиняють притік іонів хлору та відтік іонів калію із постсинаптичної мембрани. Притік та відтік іонів призводить до зниження потенціалу мембрани, тобто вони перешкоджають їй досягти порогової величини і таким чином перешкоджають формування біоелектричного потенціалу. Це явище називається гіперполяризацією.

Електричний синапсис

  • постсинаптична мембрана
  • пресинаптична мембрана
  • коннексон - Також відомий як конексинний напівканал. Це - спеціальний канал, який поєднує мембрану пресинаптичних і постсинаптичних клітин. Це найбільш деполяризовані сигнали, які поширюються через цей канал.
  • синаптична щілина - Зазвичай має у ширину 20-30 нанометрів (1 нанометр = 10 (-9) метра). Нейромедіатори розсіюються через щілину з пресинаптичної у постсинаптичну мембрану.

У деяких випадках електричні синапсиси розташовуються між нейронами. У цьому випадку ширина синаптичної щілини становить лише 2-3 нанометри. У електричних синапсисах мембрани сусідніх нейронів поєднуються коннексонами. Коннексони складаються з коннексичних білків і функціонують так само, як іонні канали. Біоелектричний потенціал може поширюватися без жодної синаптичної затримки через електричні синапсиси.

Озвучування

Електричні сигнали, що формуються у нейронах, тобто біоелектричні потенціали, поширюються вздовж аксона до кінцевої синаптичної бляшки. Надалі вони поширюються до сусідніх нейронів через синаптичні щілини.

Збуджувальні нейрони збільшують електричну діяльність сусідніх нейронів і можуть генерувати у них біоелектричний потенціал.

Гальмівні нейрони знижують електричну діяльність сусідніх нейронів і таким чином запобігають формуванню в них біоелектричного потенціалу.

У більшості синапсисах хімічні речовини, відомі як нейромедіатори, передають сигнали між нейронами. Тому їх називають хімічним синапсисом. У хімічних синапсисах, коли біоелектричний потенціал доходить до кінцевої синаптичної бляшки, синаптичні пухирці вивільняють нейромедіатори у синаптичні щілини. Нейромедіатори поширюються через синаптичні щілини у мембрану приймаючого нейрона, тобто у постсинаптичну мембрану.

Нейромедіатори прикріплюються до рецепторів іонного каналу у постсинаптичній мембрані. Прикріплення нейромедіаторів відкриває іонні канали у мембрані, дозволяючи іонам пройти крізь них. Чим більше нейромедіаторів вивільняється, тим більше іонів проходять крізь іонні канали.

У збуджувальних хімічних синапсисах іони натрію проходять крізь постсинаптичну мембрану у клітину, у той час як іони калію виходять з неї. Притік та відтік іонів збільшує потенціал мембрани у порівнянні з потенціалом спокою, тобто деполяризує мембрану. Якщо вивільнилося достатньо збуджувальних нейромедіаторів для того, щоб потенціал мембрани досяг порогової величини, запускається біоелектричний потенціал.

Гальмівні нейромедіатори спричиняють притік іонів хлору та відтік іонів калію із постсинаптичної мембрани. Притік та відтік іонів призводить до зниження потенціалу мембрани, тобто вони перешкоджають їй досягти порогової величини і таким чином перешкоджають формуванню біоелектричного потенціалу. Це явище називається гіперполяризацією.

У деяких випадках електричні синапсиси розташовуються між нейронами. У цьому випадку ширина синаптичної щілини становить лише 2-3 нанометри. У електричних синапсисах мембрани сусідніх нейронів поєднуються коннексонами. Коннексони складаються з коннексичних білків і функціонують так само, як іонні канали. Біоелектричний потенціал може поширюватися без жодної синаптичної затримки через електричні синапсиси.

Пов'язані об'єкти

Нейрон, нервова тканина

Нейрони - це клітини, призначені для передачі електричних сигналів.

Колінний рефлекс

Рефлекс, що викликається скороченням розгинального м'яза, - це колінний рефлекс.

Больові рефлекси

Больові рефлекси - це рефлекси, центри яких знаходяться в спинному мозку. Вони забезпечують уникання від потенційно небезпечних подразників.

Частини мозку людини

Основними частинами мозку людини є стовбур мозку, мозочок, проміжний мозок і великий мозок, який ділиться на частини.

Центри мовлення

Мовлення вимагає синхронної роботи декількох центрів кори півкуль.

Анатомія спинного мозку

Спинний мозок - це частина центральної нервової системи, що проходить всередині хребта, від якої відходять спинномозкові нерви.

Нервова система

Центральна нервова система складається з головного і спинного мозку, а периферійна нервова система з нервів та ганглій.

Мозок людини

Головними частинами людського мозку є стовбур мозку, мозочок, проміжний мозок і великий мозок.

Дальтонізм - кольорова сліпота

Порушення розпізнавання певних відтінків кольорів називається дальтонізмом або кольоровою сліпотою.

Механізм транспорту речовин

Ця анімація пояснює активні та пасивні транспортні процеси, що відбуваються через клітинні мембрани.

Як працюють комп'ютерні мережі?

Інтернет дозволяє швидко передавати дані на великі відстані.

Added to your cart.