Как нейроны передают сигналы?

За доли секунды мы способны вырабатывать мысли, испытывать ощущения и реагировать на постоянно меняющийся мир. Этими удивительными способностями мы обязаны нашим нейронам. Наш мозг содержит более 85 миллиардов нейронов, которые работают вместе, обеспечивая сложную работу нашего разума. Как эти клетки мозга общаются друг с другом?

Из чего состоят нейроны?

Каждый нейрон состоит из трех основных частей: тела клетки, аксона и дендрита. Тело клетки, известное также как сома, является центром управления нейроном. Именно здесь происходит интеграция полученных электрических сигналов и их преобразование в новый электрический сигнал. Аксон - это один длинный отросток нейрона, который проводит электрический сигнал по нейрону и передает его другим нейронам или другим клеткам организма. Наконец, дендриты - это короткие отростки нейрона, которые принимают сигналы от других нейронов.

Функциональное пространство между концом аксона одной нервной клетки и дендритом соседней нервной клетки называется синапсом. Именно в синапсе происходит коммуникация между нейронами.

Как происходит коммуникация?

Каждый раз, когда вы обращаете на что-то внимание, рецепторы органов чувств активируют нервные клетки, идущие к мозгу, вызывая активацию определенных нейронов. Затем эти клетки мозга посылают сигналы другим клеткам с помощью электрических и химических сигналов.

Для этого в мембранах нейронов открываются крошечные туннели, позволяющие положительно заряженным молекулам, или ионам, проникать внутрь клетки. Эти заряженные частицы движутся вдоль клеточной мембраны подобно тому, как электроны проходят по проводам электрооборудования. Этот электрический сигнал проходит от клеточной мембраны к аксону.

Когда этот электрический импульс достигает конца аксона, нейрон выделяет в синапс химические вещества, называемые нейротрансмиттерами. Затем химические вещества пересекают это пространство и связываются со специфическими рецепторами на следующем нейроне. При активации достаточного количества рецепторов принимающий нейрон может генерировать собственный потенциал действия и передавать сигналы другим нейронам сети.

Только клетки, соединенные синапсом, могут обмениваться нейротрансмиттерами. В результате передаваемые ими сигналы могут быть одновременно восприняты только двумя нейронами. Однако нейроны могут передавать и "публичные сигналы", выделяя через клеточные мембраны небольшие фрагменты белка, называемые нейропептидами.

В отличие от нейромедиаторов, которые перемещаются между нейронами на короткие расстояния и поэтому действуют локально, нейропептиды представляют собой более крупные молекулы, способные перемещаться на большие расстояния. После выработки нейронами они попадают в спинномозговую жидкость, которая окружает головной и спинной мозг. Оттуда они могут перемещаться и взаимодействовать с рецепторами, расположенными в отдаленных регионах.

Этот тип коммуникации, естественно, более медленный, чем синаптическая передача сигнала. Однако его влияние значительно. Благодаря своей способности воздействовать на большие участки мозга, нейропептиды играют важную роль в модуляции многих сложных функций мозга. Одним из наиболее известных нейропептидов является окситоцин, так называемый "социальный" гормон. Однако это лишь один из примеров, поскольку исследователи выявили более сотни таких гормонов у человека, и, вероятно, их гораздо больше.

Новые данные также свидетельствуют о том, что нейропептиды играют определенную роль в синаптической пластичности. Другими словами, они позволяют нейронам изменять силу своего возбуждения в ответ на различные переживания. В частности, синаптическая пластичность лежит в основе обучения. Например, чем больше вы готовитесь к экзамену, тем сильнее становятся задействованные в нем синапсы.

Одним словом, наши мысли и действия зависят не только от непосредственно связанных между собой нервных клеток, но и от чувствительности различных клеток мозга к крупномасштабным нейропептидам.