Дендрити: строеж, функция и роля при предаване на нервни сигнали

Дендрити: строеж и функция при предаване на нервни сигнали — как приемат синаптични импулси, генерират йонни токове и влияят на потенциала на действие в невроните.

Дендритите са разклоненията на невроните, които получават сигнали от други неврони. Сигналите отиват в клетъчното тяло (или сома).

Една клетка може да има стотици дендрити, но да има само един аксон. Дендритите пренасят сигнали от други неврони към сомата, а аксонът пренася един-единствен сигнал от сомата към следващия неврон или към мускулно влакно.

Дендритът на един неврон и аксонът на друг неврон се срещат в синапс, който представлява много тесен участък между двете клетки. Когато електрическите импулси достигнат до края на аксона, те предизвикват отделянето на химически вещества, наречени невротрансмитери. Тези химикали преминават през синапса към дендрита, където предизвикват поток от йони в или извън клетката.

Движението на заредените йони в дендрита предизвиква електрически ток, който се разпространява до сомата за кратко, преди да се възстанови до нормалното си състояние.

Ако дендритите получават много сигнали от аксоните, това предизвиква верижна реакция. Верижната реакция представлява силен електрически ток, наречен потенциал на действие, който протича по аксона до следващия синапс.

Напълно диференцираните неврони не се делят. Въпреки това стволовите клетки в мозъка на възрастните могат да регенерират функционални неврони през целия живот на организма. Като цяло, веднъж родени, невроните не се делят. Много от тях ще живеят през целия живот на животното.

Структура и особености на дендритите

Дендритите са разклонени влакна, чиято повърхност е покрита с мембранни рецептори и синаптични връзки. На повърхността им често се откриват милиони малки изпъквания, наречени дендритни шипчета (spines). Шипчетата имат различни форми (mushroom, thin, stubby) и служат като сайтове за почти всички възбуждащи синапси при гръбначните животни. Те изолират синаптичния вход и позволяват локална промяна в концентрацията на йони и вторични посредници.

Електрофизиология и предаване на сигнали

• Постсинаптични потенциали: При постсинаптичните рецептори входящите невротрансмитери предизвикват екситаторни (EPSP) или инхибиторни (IPSP) потенциали. Тези потенциали са градуирани (не във вид на „всичко или нищо“), а амплитудата им зависи от количеството отделен невротрансмитер и чувствителността на рецепторите.
• Сумаризация: Дендритите интегрират входящите сигнали пространствено (сигнали от различни синапси едновременно) и временно (бързи последователни входове). Ако сумата от EPSP и IPSP надвиши праг в аксонния хълм, се задейства потенциал на действие по аксона.
• Пасивни и активни свойства: В допълнение към пасивното разпространение, много дендрити притежават активни, напрежение-зависими йонни канали (Na+, Ca2+, K+), които могат да генерират локални „дендритни спайкове“ или да подпомогнат обратно разпространение на акционния потенциал към дендрита. Това повишава сложността на обработката на информация.

Синапси, рецептори и сигнална трансдукция

Синапсите към дендритите могат да бъдат възбуждащи (често медиатори като глутамат) или инхибиращи (например GABA). Възбуждащите синапси често включват AMPA и NMDA рецептори; NMDA рецепторите са калциево-проводими и ключови за пластичността, тъй като позволяват вход на Ca2+, който служи като втора вестител за дълготрайни промени.

Пластичност, учене и памет

Дендритите и техните шипчета са централни за синаптичната пластичност — дълготрайно увеличаване (LTP) или намаляване (LTD) на синаптичната сила. Тези промени включват както бързи физиологични промени (регулация на рецепторите), така и структурни промени (образуване или изчезване на шипчета). Тези механизми се смятат за биологична основа на учене и памет.

Развитие, регенерация и клинично значение

Дендритите се развиват и оформят под влияние на генетични програми и опит/стимул. Възрастните нервни клетки в централната нервна система обикновено не се делят, но, както е посочено по-горе, стволовите клетки могат да дават нови неврони в определени области (напр. хипокампус). Способността за регенерация и възстановяване след увреждане е ограничена в централената нервна система, докато в периферната нервна система регенерацията е по-голяма при благоприятни условия.

Патологии, свързани с дендрити и шипчета: загуба или деформация на шипчета е свързана с болести като Алцхаймер, някои форми на интелектуална недостатъчност, шизофрения и аутизъм. Прекомерната или недостатъчната синаптична активност може да допринесе и за епилептичен процес.

Методи за изследване

За изучаване на дендритите се използват техники като patch-clamp електрофизиология (регистриране на постсинаптични потенциали и канална активност), двуфотонна микроскопия и калциево имиджинг за наблюдение на активността и морфологични промени в реално време. Молекулярни методи и генетични модели също дават информация за ролята на специфични протеини и рецептори.

Кратко обобщение

• Дендритите приемат и интегрират входяща информация от други неврони.
• Широкото разклонение и наличието на шипчета увеличават капацитета за формиране на множество синапси.
• Комбинацията от пасивни и активни свойства прави дендритите участници в сложни изчисления в нервната мрежа.
• Пластичността на дендритните синапси е основен механизъм за учене и памет, а нарушения в структурата или функцията им са свързани с неврологични и психични заболявания.

Въпроси и отговори

В: Какво представляват дендритите?

В: Къде отиват сигналите, след като навлязат в дендритите?

В: Колко аксона може да има една клетка?

В: Какво пренасят дендритите от други неврони в сомата?

В: Какво представлява синапсът?

В: Какво предизвиква освобождаването на невротрансмитери?

В: Какво се случва, ако дендритите получават много сигнали от аксоните?

Търсене по буква