Ca o leech inot, "baterii" de neuroni - motoneuron, structura si functiile sale

Am inventat modelul comportamentului fluturilor de către noi înșine: nu se știe cum își administrează aripile. Există cazuri în care era posibil să înțelegem conexiunile unor circuite neuronale existente și să înțelegem cum funcționează? Trebuie să spun sincer că, în cazul vertebratelor, astfel de succese sunt modeste: există prea mulți neuroni. Dar, în cazul nevertebratelor, în care ganglionii sunt adesea doar câteva sute de neuroni, succesele sunt mai impresionante.







Vă vom spune, de exemplu, cum este aranjată rețeaua neuronală care asigură înotarea leechului.

Atunci când leechul plutește, în fiecare segment al corpului său, mușchii longitudinali dorsali și apoi abdominali se contractă alternativ, astfel încât segmentul se îndoaie în sus și în jos. Reducerea fiecărui segment are loc puțin mai târziu decât în ​​segmentul anterior. Ca urmare, un val trece prin corpul leechului, corpul se îndoaie periodic și leechul înoată. Cum este aranjat ca mușchii din spate și abdomen să fie contractați alternativ?

Luați în considerare doar un segment. Fiecare segment de leechie are propriul ganglion, iar în el - aproximativ 200 de neuroni. Unii dintre ei sunt MH, controlând mușchii longitudinali. - ca multe alte nevertebrate - există MN excitant și inhibitor, iar MN inhibitor inhibă nu numai mușchiul, ci și MN incitant.

Ca o leech inot,

În ganglion există un așa-zis generator de înot, format din patru neuroni. Când înotul pe toți acești neuroni are un semnal interesant.

Cum funcționează acest sistem?

Circuitul din Fig. 53, b este complet simetric, dar este adevărat atunci când se pregătește pentru navigație că unii neuroni încep să fie excitați puțin mai devreme decât alții. Să presupunem, de exemplu, că primul neuron 1 a fost excitat, imediat oprește neuronii 3 și 4, și ei "vor rămâne tăcuți". Neuron 2 nimeni nu decelerat și a devenit excitat sub efectul semnalului total de următorul neuron 1. Atunci când se întâmplă acest lucru, neuronii se va bloca 1 și 4. Acum neuron 3 nimeni nu a inhibat și după un timp este de lucru, frânată neuronii 1 și 2. Astfel, neuronii 1 - 4 vor fi activate la rândul lor. Cand neuron este excitat de 71, acesta va încetini frâna MH spate mușchii în timp ce stimularea MN face acesti muschi se contracta, iar acest segment se va indoi umflatura jos. Atunci când neuronul 3 este excitat, segmentul se va îndoi în direcția opusă.

Pentru prima dată, un astfel de "inel de frână" a fost inventat de omul de știință sovietic VL. Dunin-Barkovskii. Și în aproximativ zece ani, un astfel de inel a fost descoperit de angajații G. Stent, un genetician renumit, care a fost dus de rețele neuronale de nevertebrate în ultimii ani.







Am putea spune că multe din aceste circuite relativ simple de neuroni, explicând modul în care trase afară de atingere și târăște în râmă gaura ca pluteste monkfish, fluturand aripile lor, cum ar fi guma de melc alimente și așa mai departe. D.

Cu toate acestea, hai să mergem la vertebrate. Faptul că, după cum sa menționat deja, în sistemul nervos vertebrat, de regulă, sunt angajate în efectuarea oricărei funcții sau unitate nu este zeci, ci mii și zeci de mii de celule. În schemele noastre, au existat neuroni unici și receptori unici - fiecare reprezentând mai multe celule similare care sunt prezente în nevertebrate. Și chiar sistem de vertebrate care controlează mușchii individuale, este mai complexă: pentru fiecare pisica majore musculare sau persoana care controlează propriul grup de neuroni cu motor - așa-numita piscina neuronului motor. MH-pool-ul include mii de celule nervoase, numeroase ramuri ale axonilor terminând pe fibrele musculare. Prin piscina motoneuronică, mușchiul este controlat, care în sine este și un mecanism destul de complex. De exemplu, prin studierea activității pisicilor musculare gastrocnemian, cercetatorii au descoperit ca, atunci cand pisica standuri, excitate doar acele fibre musculare, care asigură o tensiune musculara relativ slabă, dar se poate lucra pentru o lungă perioadă de timp, fără a obosit; Când pisica este trotting, se adaugă alte fibre "mai puternice"; Atunci cand o pisica incepe sa calce, sa fuga sau sa sara pentru prada, sunt conectate fibre musculare speciale, care pot functiona relativ scurt, dar fac eforturi mari.

Cum gestionează sistemul nervos o economie atât de complexă? Se pare că acest lucru nu are nevoie să „comanda“ fiecare fibră musculare în izolare: este suficient doar pentru a schimba puterea semnalului care vine la piscina, iar ordinea dorită de includere a fibrelor musculare este asigurată de „geometria“ motoneuronilor piscină - dimensiunea lor și „topografie“, adică. localizarea axonilor în mușchi.

Se pare că MH-pool-urile diferă în funcție de mărime și, cu cât este mai mare neuronul, cu atât mai multe terminații axonale și cu atât mai mult numărul de fibre musculare pe care le excită. MN-urile cele mai mari au terminații asupra acelor fibre musculare care sunt necesare pentru munca "de urgență" - pe termen scurt, dar cu dezvoltarea de eforturi mari.

Echipele de control din partea superioară a creierului vin prin fibre, care sunt distribuite uniform în întreaga bazin MN. Dacă un număr mic de fibre de control este crescut, numai cel mai mic MH va fi excitat, iar mușchiul va dezvolta o forță mică. Cele mai multe fibre de control sunt excitate, cu atât mai mult va fi activat numărul de sinapse pe MN și vor fi incluse mai mult MH în lucrare. Astfel, prin controlul unui singur parametru - numărul de fibre descendente excitate, creierul activează acele fibre musculare necesare pentru a efectua mișcarea necesară.

Pentru prima dată, ipoteza potrivit căreia natura folosește diferențele geometrice în mărimea corpurilor celulelor nervoase pentru controlul piscinei musculare MN, a fost exprimată în 1965 de către omul de știință american Hennemann. Mai târziu această ipoteză a fost confirmată de diverse experimente și a fost numită "principiul de mărime".

Această metodă de control MH-piscina, există un semnal de defect este necesar pentru a activa activitatea marelui MN, este prea mare pentru MN mici - el le-ar fi forțat să lucreze cu o frecvență foarte mare, ceea ce poate duce la moartea acestor celule.

Pentru a preveni acest lucru, există un dispozitiv special de protecție în MN - așa-numitele celule Renshaw. La aceste celule există creșteri speciale ale axonilor MH și, în principal, din MH mare. Celulele Renshaw sunt neuroni inhibitori, axonii lor terminând în MH și mai ales pe cei mici. Când semnalul care ajunge la piscină de sus este mare, semnale mici ajung pe micul MN, pe de o parte, acest semnal este prea mare pentru ei, iar pe de altă parte semnalul de frânare din celulele Renshaw; aceste semnale având semne diferite sunt adăugate împreună, iar MN-urile mici funcționează în modul lor normal,







Articole similare

Trimiteți-le prietenilor: