les cellules du système nerveux sont
Neurones
Il existe deux grandes classes de cellules dans le système nerveux: les neurones, qui traitent l'information, et de la glie, qui fournissent les neurones avec support mécanique et métabolique.
Trois catégories générales de neurones sont généralement reconnus (Peters, Palay, & Webster, 1976). Récepteurs sont très neurones spécialisés qui agissent pour coder l'information sensorielle. Par exemple, les photorécepteurs de l'œil transforment variations d'intensité lumineuse en signaux électriques et chimiques qui peuvent être lus par d'autres cellules nerveuses. Ce sont les cellules réceptrices qui commencent le processus de la sensation et de la perception. Les interneurones forment la deuxième catégorie de cellules nerveuses. Ces cellules reçoivent des signaux en provenance et envoyer des signaux à d'autres cellules nerveuses. Les inter neurones servent à traiter les données de nombreuses manières différentes et constituent la majeure partie du système nerveux humain. Effecteurs ou neurones moteurs sont la troisième classe de neurones. Ces cellules envoient des signaux aux muscles et des glandes du corps, ce qui régit directement le comportement de l'organisme.
Dans tous les neurones, la membrane cellulaire sépare l'intérieur de la cellule à partir des fluides environnants. Cette membrane externe est fondamentale pour les fonctions de traitement de l'information du neurone. Une fois considéré comme relativement simple et uniforme dans sa structure, la membrane cellulaire est maintenant connu pour être machine moléculaire très complexe et spécialisé qui effectue une grande variété de rôles dans la fonction cellulaire. En outre, la membrane possède des propriétés différentes dans différentes régions fonctionnelles spécialisées du neurone
Un neurone typique peut être divisé en trois parties distinctes: le corps de la cellule, dendrites et axone. Le corps de la cellule, ou soma, contient le noyau de la cellule et de ses structures intracellulaires associés. Les dendrites sont des prolongements spécialisées du corps cellulaire. Ils fonctionnent pour obtenir des informations à partir d'autres cellules et que les informations à transporter le corps de la cellule. De nombreux neurones ont également un axone qui porte les informations du soma à d'autres cellules, mais beaucoup de petites cellules non. Les axones se terminent dans endfeet ou boutons terminaux (boutons), qui transmettent des informations à la cellule de réception. Les dendrites et des axones, les deux prolongements du corps de la cellule, sont également appelés procédés.
Le point de communication entre un neurone et une autre est appelé une synapse. Les synapses sont généralement directionnel en fonction, avec une activité au pied de la cellule (cellule présynaptique) l'envoi d'extrémité affecte le comportement de la cellule de réception (cellule postsynaptique). Dans la plupart des neurones, la membrane post-synaptique est habituellement sur le corps de la cellule ou dendrites, mais synapses entre les axones se produit également.
La plupart des neurones ont plusieurs dendrites et un axone. En raison de leurs multiples processus, ceux-ci sont appelés neurones multipolaires. Simple unipolaire (un processus) et bipolaires (deux processus) neurones sont beaucoup moins fréquents chez les vertébrés que dans les systèmes nerveux des invertébrés.
Une fonction primaire de neurones consiste à traiter l'information et à intégrer les influences des cellules à partir desquelles elles reçoivent entrée. Dans le cerveau humain, il n’est pas inhabituel pour un seul neurone pour recevoir entrée à 20 000 ou 30 000 synapses, Ainsi, les fonctions de traitement de l'information les neurones du cerveau peuvent être assez complexes.
Il est souvent utile de faire la distinction entre les types de cellules sur la base de leur apparence, que la forme peut fournir des indices sur la fonction. Peut-être la distinction la plus importante est entre les neurones et les neurones avec sans longs axones.
Les cellules long axones, appelés neurones principaux, de transmettre des informations sur de longues distances d'une région du cerveau à une autre (Sheperd, 1979). Principaux neurones fournissent les voies de communication dans le système nerveux.
Dans les neurones des circuits locaux de contraste, qui manquent de longs axones, doivent déployer tous leurs effets dans la région locale de leurs corps cellulaires et les dendrites. Ils sont situés dans les zones du cerveau desservies par les neurones principaux à long axones et agissent d'affecter l'activité dans ces voies. Les neurones de circuits locaux exécutent des fonctions de modulation et d'intégration dans des régions cérébrales locales.
La taille et la forme des neurones sont souvent liées. Neurones principaux, avec leurs longs axones, ont généralement des organismes grands cellulaires. En partie, ceci est parce que l'axone dépend du corps cellulaire et métabolique de l'énergie pour les protéines dont il a besoin pour fonctionner et maintenir lui-même. En outre, les cellules dendritiques avec de grands arbres, comme la cellule de Purkinje, ont également tendance à avoir des corps à grandes cellules. En revanche, les neurones formant circuit local, avec leurs courtes dendrites et les axones petites (lorsqu'il est présent), ont généralement de petits corps compacts de cellules.
Dendrites
Les dendrites peuvent être considérés comme des prolongements de la membrane du corps de la cellule, dépenser cette surface réceptive sensibles dans le tissu nerveux entourant. Il n’est pas surprenant de constater que le modèle de ramification dendritique diffère largement entre les cellules et reflète les fonctions que la cellule effectue. Dans certains cas, les propriétés fonctionnelles d'un neurone peuvent être complètement prédites à partir de son diagramme de propagation dendritique. Les dendrites, avec leurs fines ramifiées, les formes arborescentes, augmentent considérablement la possibilité pour les connexions synaptiques dans le tissu cérébral.
La microscopie électronique confirme le concept de dendrites comme des prolongements du corps de cellule. Les mêmes types de structures intracellulaires qui caractérisent le corps cellulaire d'un neurone sont également présents dans les dendrites.
De nombreux types de neurones ont dendrites avec une forme particulière de connexion synaptique, épines dendritiques. Ce sont de petits (1-2 um), thornlike protubérances de la dendrite qui forment l'élément postsynaptique de la plupart des synapses dans le cerveau.Les épines dendritiques semblent atteindre de prendre contact avec les axones à proximité.
Le motif de la modification épines dendritiques sur la longueur de la dendrite. Près du corps cellulaire, les épines sont généralement petites et relativement simples élargissements faisant saillie légèrement à partir du côté de la dendrite. À de plus grandes distances, les épines deviennent plus grandes et plus élaborées. Épines émergent de la dendrite et se développer, diviser parfois en double colonne vertébrale avec plusieurs synapses. À tout le moins, épines augmentent la surface synaptique de la dendrite, ce qui permet un maximum de contenu synaptique avec un minimum du volume dendritique.
Environ 80 pour cent de toutes les synapses excitateurs (ceux qui agissent pour évoquer l'activité dans la cellule post-synaptique) sont sur les épines dendritiques; le reste impliquant d'autres parties des dendrites. En revanche, moins d'un tiers de toutes les synapses inhibitrices implique épines, et quand ils le font, ils sont couplés avec une synapse excitatrice sur la même colonne vertébrale. Les raisons précises de cet arrangement sont une question d'un intérêt croissant.
Il a également été suggéré que les épines dendritiques sont des structures modifiables qui peuvent changer avec l'apprentissage et d'autres facteurs. Quel que soit leur rôle fonctionnel peut être, épines dendritiques sont une caractéristique anatomique majeur de nombreuses classes de neurones dans le système nerveux humain.
Le corps cellulaire
Le corps de la cellule synaptique et intègre entrée détermine le message à transmettre à d'autres cellules par l'axone, mais ce n’est pas sa seule fonction. Le corps de cellule est également responsable de divers processus biochimiques complexes. Par exemple, le corps de la cellule contenant la machinerie métabolique nécessaire pour transformer le glucose en composés à haute énergie qui alimentent les besoins énergétiques des autres parties du neurone. En outre, les protéines hautement actifs qui servent de messagers chimiques entre les cellules sont fabriquées et conditionnés dans le corps de la cellule. Le corps de la cellule contient un certain nombre de petites structures, spécialisées, appelées organelles, ou de petits organes, qui effectuent la plupart des fonctions de la cellule. Les mitochondries
La fourniture d'énergie métabolique pour la cellule sous forme qui peut être facilement utilisé est un rôle primordial des mitochondries. Ces organites ont leur propre membrane extérieure enveloppant, une membrane interne pliée. La principale source d'énergie pour le système nerveux est le sucre de glucose, qui est dérivé de produits alimentaires hydrate de carbone. Les mitochondries contiennent les enzymes nécessaires pour transformer le glucose en composés à haute énergie, principalement l'adénosine triphosphate (ATP). Molécules d'ATP peuvent ensuite être transportées vers d'autres régions de la cellule où leur énergie est utilisée.
Noyau
La fabrication des composés actifs de neurones et d'autres grandes molécules de protéines dans le corps de la cellule est plus complexe. La synthèse des protéines de processus commence dans le noyau de la cellule. Le noyau d'un neurone est séparé de l'autre organite intracellulaire et le fluide de la cellule, contenant l'information génétique qui guide la fonction cellulaire. Le modèle génétique est stocké sous forme de chaînes codées d'acide désoxyribonucléique (ADN). Chaque molécule d'ADN contient les codes génétiques de toutes les cellules de l'organisme; seulement une partie sélectionnée de cette empreinte génétique est utilisée par les cellules nerveuses. Le noyau commence le processus de construction des molécules de protéines en transcrivant la partie pertinente du code de l'ADN sur une molécule complémentaire d'acide ribonucléique (ARN). Les molécules d'ARN sont ensuite libérées par le noyau dans le liquide intracellulaire qui l'entoure, où le processus de synthèse des protéines a effectivement lieu.
Le nucléole est une structure séparée à l'intérieur du noyau, qui est également impliquée dans le processus de synthèse des protéines. Cependant le nucléole ne fabrique pas de protéines directement. Au lieu de cela, il se appuie complexes moléculaires, appelés ribosomes, qui sont impliqués dans la synthèse des protéines. Les ribosomes sont des complexes d'ARN et de protéines qui sont éjectés du nucléole et le noyau dans le corps de la cellule, où ils font leur travail.
Réticulum endoplasmique et l'appareil de Golgi
Deux autres organites sont principalement responsables de la production cellulaire de protéines, le réticulum endoplasmique et l'appareil de Golgi. Ensemble, ils forment une usine de fabrication et de conditionnement miniature. Le réticulum endoplasmique est un système de tubes, des vésicules, des sacs et construits à partir de membranes similaires à celles entourant le neurone. Le réticulum endoplasmique est le segment initial de la structure qui commence à construire des molécules de protéines; il gagne son aspect rugueux de la présence d'un grand nombre de ribosomes liés à sa surface. Les ribosomes du réticulum endoplasmique rugueux construisent de grands segments de molécules de protéines dans la séquence d'étapes prévues par l'ARN libéré par le noyau de la cellule. Ces segments de la molécule de protéine sont déplacés à travers réticulum endoplasmique un peu comme un produit en cours d'assemblage sur une ligne d'assemblage industriel. Une fois terminé, les segments sont libérés dans le réticulum endoplasmique lisse, qui manque de ribosomes, et sont transportés par elle à l'appareil de Golgi.
Le Golgi apparatus- nommé en l'honneur de Camillo Golgi- est un complexe de membranes qui complète l'assemblage de la protéine et renferme les molécules résultant dans leur propre membrane de libération dans la cellule. Il est important que les protéines soient emballées de cette manière car ils ont une forte incidence sur la fonction neuronale. Lorsqu’il est enfermé dans une sphère bâti de membrane, une vésicule, les protéines peuvent être déplacées en toute sécurité à la partie de la cellule dans laquelle ils seront finalement utilisés. Par exemple, les neurotransmetteurs qui sont libérés par une cellule dans une synapse sont fabriqués par le réticulum endoplasmique et l'appareil de Golgi dans le corps de la cellule, encastrées dans une vésicule, puis transportée vers le bas le long de l'axone de la synapse où ils seront finalement utilisés.
Axon
L'axone d'un neurone provient du corps de la cellule et s’étend jusqu'à la ou les régions de contact synaptique. Les axones sont des processus spécialisés qui sont caractérisés par une membrane excitable, une membrane qui est capable de générer ou de propager un potentiel d'action (Hille, 1984; Katz, 1966). Un potentiel d'action est une longueur caractéristique de l'axone.
Habituellement, les cellules ne ont qu'un seul axone, mais il peut dégager des collatéraux, ou branches, de porter le potentiel d'action à plus d'une région du cerveau. Figure 3.6 montre une tache de Golgi d'un seul neurone situé dans la tige du cerveau qui dégage de nombreux collatéraux et affecte ainsi l'activité dans de nombreuses zones du cerveau. Ce degré de ramification est loin d'être typique, cependant. La plupart des cellules avec axones éminents ont beaucoup moins, le cas échéant, collatéraux.
Axon Tertre
L'axone émerge du corps de la cellule dans un cône se rétrécissant de la membrane qui forme le cône d'implantation. Cette structure est très différente du reste du corps de la cellule quand on l'examine au microscope; il est totalement dépourvu de ribosomes et de réticulum endoplasmique qui caractérise le reste du corps de la cellule et les portions voisines des dendrites. Au lieu de cela, il y a de nombreux microtubules et microfilaments, qui forment la base d'un système de transport pour l'axone, aident à la circulation des substances dans le corps de la cellule à l'endfeet.
Endfeet
Comme un axone se rapproche de ses objectifs synaptiques, il est souvent branches dans un certain nombre de petits processus, chacun se terminant par une endfoot. Au sein de chaque endfoot sont tous deux des mitochondries et des vésicules synaptiques. Les vésicules synaptiques contiennent des neurotransmetteurs, substances qui sont libérées dans l'espace entre la membrane présynaptique duendfoot et la membrane postsynaptique de la cellule de réception. L'espace entre la membrane présynaptique et postsynaptique est appelée la fente synaptique.
La membrane cellulaire
La membrane qui sépare le neurone et d'autres cellules à partir du fluide extracellulaire est d'une importance extrême dans la compréhension de la fonction neuronale. Toutes les informations reçues par un neurone doit entrer à travers cette membrane; tous les messages d'un neurone peut envoyer à d'autres cellules doivent sortir par elle ainsi. On a beaucoup appris sur la membrane cellulaire, en particulier les membranes neuronales, dans les deux dernières décennies. La membrane neuronale est une machine complexe moléculaire avec un certain nombre d'adaptations importantes qui exécutent des fonctions spécifiques de traitement d'informations pour la cellule.
La membrane neuronale est une invention très ancienne dans l'évolution, qui était un tel succès qu'il est resté inchangé dans les deux systèmes nerveux invertébrés et de vertébrés. Ses principaux composants structuraux sont des phospholipides ou des acides gras. Ces longues molécules minces ont lu c’est hydrophile, ou «aimant l'eau», et une queue qui est hydrophobe, ou «haïr de l'eau." Lorsque phospholipides sont dissous dans un agent approprié (tel que le benzène) et quelques gouttes sont placés sur une surface de l'eau, un effet d'auto-organisation biochimique remarquable se produit; chaque molécule se oriente avec sa tête hydrophile sur la surface de l'eau et c’est queue hydrophobe étendu loin de l'eau dans l'air. Étant donné que les fluides extracellulaires et intracellulaires sont des solutions d'eau et de sels, on peut imaginer une membrane cellulaire constituée de deux couches de phospholipides, Dans ce modèle à deux couches, à la fois les surfaces interne et externe de la membrane sont composées de têtes hydrophiles des molécules de phospholipides; la partie interne de la membrane se compose des queues hydrophobes entrelacées des acides gras. Il y a amplement de preuves à l'appui ce point de vue de la membrane. Par exemple, si un morceau de membrane d'un espace connu est décomposé en ses molécules de phospholipides constituants et ces molécules sont ensuite flotter sur l'eau, la surface résultante des molécules reconnues est exactement le double de celle de la pièce originale de membrane. Les couches interne et externe de la membrane biologique sont devenues une sur la surface de l'eau.
La deuxième caractéristique importante de la membrane est les molécules de protéines qui sont incorporés en son sein. Les protéines sont des molécules organiques complexes formés à partir des chaînes d'acides aminés. Les molécules de protéines dans la membrane sont appelées protéines intégrales, qui fonctionnent machines biochimiques spécialisées au sein de la membrane. Les protéines intégrales offrent un certain nombre de mécanismes qui lient l'environnement intérieur de la cellule avec son environnement extérieur. L'une des fonctions de ces protéines est le transport, le déplacement sélectif de molécules particulières telles que le glucose à travers la membrane. Les protéines intégrales sont particulièrement importantes au niveau des synapses, où une variété de fonctions spécialisées est effectuée. Les aspects fonctionnels de protéines membranaires sont discutés dans les chapitres suivants.
En plus des protéines membranaires intégrales, il existe également des protéines périphériques importantes. Ces grosses molécules adhèrent à la surface de la membrane interne ou externe, où ils servent un certain nombre de rôles spécialisés.
Glie et autres cellules de soutien
Le centre de l'attention dans l'étude de la base biologique de comportement est sur les neurones et de leurs activités, mais les neurones ne sont pas les seules cellules dans le système nerveux central. Ils sont pris en charge par les cellules gliales, qui semblent effectuer une variété de fonctions d'entretien ménager dans le cerveau (Fawcett, 1981). Le terme glie signifie «colle», un reflet du fait que les cellules gliales font vraiment tenir le cerveau ensemble, occupant l'espace entre les neurones. Glie sont généralement très petites cellules, mais il y a un grand nombre d'entre eux. Ainsi, bien qu'un peu plus de la moitié du poids du cerveau soient apporté par les cellules gliales, elles sont plus nombreuses que les neurones par un facteur compris entre 10 et 50.
Il existe deux types de cellules gliales dans le système nerveux: les grands-bodied macroglie et les petites microglies. Il y a deux classes de macroglie dans le système nerveux central: les astrocytes et oligodendrocytes. Si l'on examine au plus fort grossissement, ces petites cellules montrent une absence de caractéristiques organites au sein de leurs corps cellulaires. Apparemment, les astrocytes ne sont pas largement engagées dans des fonctions de synthèse, comme la construction de protéines. On pensait autrefois que les astrocytes forment une partie importante de la barrière hémato-encéphalique qui protège le cerveau d'une variété de substances dans la circulation générale, mais des données récentes suggèrent que ce n’est pas vrai. Les astrocytes sont maintenant censés fournir un soutien structurel pour les neurones du cerveau et de l'aide dans la réparation des neurones suivants des dommages au cerveau. Ils ont également régulés le flux d'ions et des molécules plus grandes dans la région des synapses, un fait de signification inconnue.
Un second type de cellules macroglie sont les oligodendrocytes. Ce sont de petites cellules qui n’ont pas les processus d’araignée des astrocytes. Les oligendrocytes diffèrent des astrocytes dans les corps cellulaires contiennent un grand nombre d'organites. Ils contiennent également de nombreux microtubules qui sont agencés en rangées parallèles. Les oligodendrocytes peuvent servir un certain nombre de rôles fonctionnels dans le système nerveux central, mais un seul est connu avec certitude. Les oligendrocytes produisent la myéline, qui entoure les axones de nombreux neurones. Ce revêtement isolant est appelé une gaine de myéline.
En dehors du système nerveux central. Le long des nerfs périphériques qui se connectent le cerveau et la moelle épinière avec les muscles, les glandes et les organes sensoriels du corps, il y a un autre type de soutien cellule qui est semblable à bien des égards aux oligendrocytes. C’est la cellule SHWANN. Dans le système nerveux en développement, la cellule SHWANN encercle d'abord un axone, puis s’enroule autour du neurone, la construction d'une gaine de myéline. En se déplaçant, le cytoplasme est poussé vers l'avant, ne laissant que la membrane de la cellule SHWANN enroulé une fois autour de l'axone-nu. La myélinisation augmente considérablement la vitesse à laquelle les potentiels d'action sont effectués le long d'un axone.
En revanche, la microglie effectuer "entretien" fonctions au sein du système nerveux central. Parmi leurs fonctions est l'élimination des cellules mortes dans le cerveau. (Quelque chose comme 100 000 des 100 milliards de neurones du cerveau sont estimés à mourir chaque jour, ce qui explique la légère diminution du cerveau au cours du vieillissement.)
Résumé
Les neurones sont des cellules de traitement de l'information du système nerveux. Ils sont classés en tant que récepteurs, les interneurones ou effecteurs, selon leur fonction. Les dendrites d'un neurone fournissent une surface réceptrice élargie pour la cellule, ce qui augmente considérablement le nombre d'entrées synaptiques. Beaucoup de dendrites ont des épines dendritiques à leurs synapses plus éloignés.
Le corps de la cellule intègre les informations de dendrites et les autres entrées synaptiques pour déterminer les messages à transmettre à d'autres cellules par le biais de son axone. Le corps cellulaire contient également un certain nombre de structures spécialisées: son noyau, les mitochondries, les ribosomes, réticulum endoplasmique et l'appareil de Golgi. Ces structures servent soit fonctions métaboliques ou de construire des molécules complexes pour utilisation dans d'autres régions de la cellule.
L'axone transporte des messages sous forme de potentiels d'action du corps cellulaire à son endfeet, qui synapse sur d'autres neurones ou des organes effecteurs. Cellules avec de longs axones sont appelés neurones principaux. Ces cellules établissent le motif de la connectivité dans le système nerveux. Les cellules avec seulement à court ou pas axones sont appelés neurones des circuits locaux; ils affectent l'activité dans leur propre voisinage immédiat.
La membrane cellulaire, en séparant complètement la cellule de son environnement externe, est composée d'une bicouche phospholipidique, dans lequel de grosses molécules protéiques peuvent être incorporés. Les protéines ne servent que les machines moléculaires qui sont responsables de toutes les transactions entre le neurone et son environnement.
La glie est de l'autre type de cellules dans le système nerveux central. Il y a un grand nombre de cellules gliales, mais on en sait peu sur leurs fonctions. Ils sont présumés pour servir principalement les rôles de soutien pour les neurones. Un type de cellules gliales, les oligodendrocytes, produire les gaines de myéline qui isolent les axones de nombreux neurones du système nerveux central.