Для чего нужен дендрит
Дендриты и их роль в нейронных процессах
Передача информации от нейрона к нейрону, от головного мозга к иннервируемым структурам (внутренним органам) осуществляется посредством проведения электрических импульсов.
Особые отростки, отходящие от тела нервных клеток, дендриты и аксоны, являются непосредственными участниками процесса циркуляции нейронных сигналов.
Что такое дендрит — функции и морфология
Дендриты (dendrite) — многочисленные тонкие трубчатые или округлые выпячивания клеточного тела (перикариона) нервной клетки. Сам термин говорит о чрезвычайной разветвленности этих участков нейронов (от греч. δένδρον (dendron) — дерево).
В поверхностной структуре нейроцитов могут насчитываться от нуля до множества дендритов. Аксон чаще всего единственный. Поверхность дендритов не имеет миелиновой оболочки в отличие от аксонных отростков.
Цитоплазма содержит те же клеточные компоненты, что и само тело нервной клетки:
Строение дендритных окончаний напрямую связано с их физиологическими функциями — получением информации от аксонов, дендритов, перикариона соседних нервных клеток посредством многочисленных межнейронных контактов на основе избирательной чувствительности к определенным сигналам.
Структура и типы
Внешняя поверхность дендритов покрыта тонкими выпячиваниями в виде мельчайших шипиков размером 2-3 мкм. Количество таких формирований на поверхности может варьировать от нуля до десятка тысяч. Формы самих микрошипиков многообразны, но самой часто встречаемой формой считается грибовидный шипик.
Количество шипиков на поверхности и их размеры могут быстро меняться. От этого зависит реакция нейрона на сигналы от других клеток.
На образование выпячиваний-шипиков, их форму и развитие влияют внутренние и внешние обстоятельства: возраст организма, активность синаптических связей, информационная загруженность нейронных цепей, образ жизни организма и многое другое.
Целостность и стабильность структуры шипиков могут подвергаться влиянию негативных факторов:
Под воздействием этих негативных факторов во внутреннем строении микрошипиков происходят серьезные деструктивные превращения: разрушение цистерн шипикового аппарата, накопление мультивезикулярных тел (пропорционально степени разрушительных влияний).
После серии испытаний, проведенной с подопытными мышами, было доказано, что не столько сами дендриты, сколько дендритные шипики являются элементарными единицами хранения памяти и формирования синаптической пластичности.
Ветвление
Дендритные структуры образуются вследствие древовидного разветвления отростков нейронов. Этот процесс называется арборизацией. Количество точек (или узлов) ветвления обуславливает степень разветвленности и сложность окончаний дендрита.
В цитоплазме узлов ветвления обычно сконцентрированы митохондрии, так как ветвление – энергозатратный физиологический процесс.
Структура дендритного дерева обуславливает физическую восприимчивую площадь, то есть количество входных импульсов, которые суммарно сможет принять и провести нейроцит.
Одно из главных предназначений дендритов состоит в наращивании контактной поверхности для синапсов (увеличении рецепторного поля).
Это позволяет клетке принимать и перенаправлять больший объем информации, которая поступает к телу нейрона. Степень разветвленности определяет то, как нейрон в итоге суммирует электрические сигналы, полученные от других клеток: чем больше и сложнее ветвление, тем более плотно нейроны прилегают друг к другу.
За счет разветвленного строения поверхность рецепторной мембраны нервной клетки увеличивается в 1000 и более раз.
Диаметр и длина
Дендритные окончания имеют разные размеры, но всегда характеризуются постепенным уменьшением диаметра претерминальных веточек. Длина обычно от нескольких мкм до 1 мм. Но, например, у некоторых чувствительных нейронов спинномозговых ганглиев дендриты очень длинные – до метра и более.
Проведение нервного импульса
Рецепторная мембрана поверхности дендритов (как и тела нервной клетки) покрыта многочисленными синаптическими бляшками, которые передают возбуждение на восприимчивый участок поверхностной мембраны нейрона, где генерируется биоэлектрический потенциал.
Информация, закодированная в виде электрических импульсов, передается на электровозбудимую проводящую мембрану аксона. Таким образом формируются нейронные сети организма.
Роль в нейронных процессах
Человек рождается с генетически определенным числом отростков-дендритов на каждом нейроне. Постепенное увеличение и усложнение мозговых структур и построение нервной системы, которые происходят при постнатальном развитии, реализуется за счет разветвления, увеличения массы дендритов.
Согласно данным многочисленных исследований, в пике развития нервной системы дендриты занимают порядка 60-75 % от всей массы нервных клеток.
Согласно фундаментальным теориям, описывающим принципы работы нервной системы, дендриты всегда считались отделом нейрона, принимающим импульс и проводящим его на тело нервной клетки.
Однако современные исследования нейробиологов с использованием новейших технологий таких, как микроэлектроды, выявило большую электрическую активность дендритов по сравнению с телом клетки.
Данные исследования подтвердили тот факт, что дендритные окончания способны сами генерировать электрические импульсы – локальные потенциалы действия.
Дендрит
От сложности и разветвлённости дендритного дерева зависит то, сколько входных импульсов может получить нейрон. Поэтому одно из главных назначений дендритов заключается в увеличении поверхности для синапсов (увеличении рецептивного поля), что позволяет им интегрировать большое количество информации, которая поступает к нейрону.
Огромное многообразие дендритных форм и разветвлений, как и открытые недавно различные виды дендритных нейромедиаторных рецепторов и потенциалзависимых ионных каналов (активных проводников), является свидетельством богатого разнообразия вычислительных и биологических функций, которые дендрит может выполнять в ходе обработки синаптической информации по всему мозгу.
С накоплением новых эмпирических данных становится все более очевидным, что дендриты играют ключевую роль в интеграции и обработке информации, а также способны генерировать потенциалы действия и влиять на возникновение потенциалов действия в аксонах, представая как пластичные, активные механизмы со сложными вычислительными свойствами. Исследование того, как дендриты обрабатывают тысячи синаптических импульсов, которые к ним поступают, является необходимым как для того чтобы понять, насколько в действительности сложным является один нейрон, его роль в обработке информации в ЦНС, так и для выявления причин многих психоневрологических заболеваний.
Связанные понятия
Пирамидальные нейроны, или пирамидные нейроны, — основные возбудительные нейроны мозга млекопитающих. Также обнаруживаются у рыб, птиц, рептилий. Напоминают по форме пирамиду, из которой вверх ведёт большой апикальный дендрит; имеют один аксон, идущий вниз, и множество базальных дендритов. Впервые были исследованы Рамон-и-Кахалем. Отмечены в таких структурах, как кора мозга, гиппокамп, миндалевидное тело (амигдала), но отсутствуют в обонятельной луковице, стриатуме, среднем мозге, ромбовидном мозге.
Упоминания в литературе
Связанные понятия (продолжение)
Гранулярные клетки — несколько разновидностей мелких нейронов мозга. Название «гранулярная клетка» («зернистая клетка», «клетка-зерно») используется анатомами для нескольких разных типов нейронов, единственной общей особенностью которых является крайне малый размер тел этих клеток.
Хотя долгое время считалось, что потенциал действия (ПД) может генерироваться преимущественно на начальном сегменте низкопорогового нейронного аксона (AIS), в течение последних десятилетий было накоплено много данных в пользу того, что потенциалы действия также возникают в дендритах. Такой дендритный ПД, для того чтобы отличить его от аксонного потенциала действия, часто называют «дендритный спайк».
Что такое дендриты и дендритные шипики
Дендрит нейрона (дендра — ветвь) — отросток тела нейрона, по которому к нему поступает сигнал от других клеток. Дендрит получает сигнал от аксона другого нейрона или белка-рецептора, реагирующего на среду.
Отвечая на вопрос, что такое дендриты, можно сказать, что традиционно дендриты рассматриваются как антенны нейрона. Обмен информацией происходит в одну сторону: от аксона к дендриту. Чем больше дендритов у нейрона, тем больше информационных каналов, тем более сложные решения принимает нейрон.
Синаптическая щель
Вам будет интересно: Семантические барьеры и пути их устранения
Сигнал от других клеток поступает к телу нейрона по одному из его дендритов. Дендрит в нервной системе человека получает обычно химический сигнал (нейромедиатор) от аксона. Место соединения дендрита и аксона называется синапсом.
Синапсы позволяют передавать точные сообщения от нейрона к нейрону. Благодаря синапсам существует нейропластичность и возможность тонкой настройки функций и поведения организма.
Дендритные шипики
Количество дендритных шипиков колеблется от 20 до 50 на 10 мкм длины дендрита. Шипики очень изменчивы по форме и объему.
В мозге 86 миллиардов нейронов. Аксоны, дендриты и тела нейронов образуют огромные нейронные сети.
Дендриты отвечают за обучение и память, а также контролируют равновесие в системе. Когда происходит локальное усиление связей между определенными нейронами, именно в дендритах возрастает производство белка, регулирующего снижение активности других синапсов.
Обучение и шипики
Дендритные шипики отвечают за возможность обучения и формирования памяти. Благодаря шипикам и их пластичности, нейрон легко может подключаться к тем или другим соседям и быстро от них отсоединяться, контролируя возможность получения сигнала.
Логично было бы предположить, что если синаптические связи ответственны за воспоминания, то их пластичность — проблема для сохранения памяти о прошлом. В 2009 году в Nature вышла публикация, в которой авторы исследовали, как опыт обучения влияет на синаптические связи мышей.
В работе показано, что большое количество новых шипиков, образующихся от нового опыта, исчезало со временем, если опыт не повторялся периодически. Но те, что сохранялись, скорее всего, и отвечали за приобретенные навыки.
При этом если тренировка повторялась в течение длительного времени, происходило удаление шипиков, по-видимому, удаленные отвечали за неверные действия. Обучение и ежедневный сенсорный опыт оставляют постоянные пометы в виде немногочисленной группы шипиков, сформированных на разных этапах обучения.
Что такое дендриты, если не огромная библиотека воспоминаний? Но основная проблема дендритных шипиков в том, что они очень чувствительны к любым механическим и химическим воздействиям. Поэтому травмы мозга, даже если и локализованы в одном месте, обычно оказывают влияние на всю нейронную сеть.
Сон и обучение
В исследовании (Z.G. Yang) 2014 года было показано, как после обучения и сна, спустя 24 часа, появляются новые дендритные шипики у мышей, а некоторые из существующих исчезают. Авторы отмечают, что скорость образования новых шипиков у мышей, прошедших обучение новому поведению, была значительно выше в течение 6 часов после обучения по сравнению с нетренированными мышами.
Кроме того, авторы показали, что шипики при лишении мышей сна формируются намного медленнее. И ситуацию не может исправить ни новая тренировка навыка, ни поздний сон.
Дендрит как самостоятельная единица
Что такое дендриты, выясняют до сих пор. Дело в том, что сложно изучать поведение и функции дендритов на живых объектах.
Если размер нейрона около десяти микрон, то длина дендрита может доходить до тысячи. Обычно под дендритами понимают не очень активных участников процесса.
В 2017 году в журнале Science было опубликовано исследование, которое позволяет пересмотреть классический взгляд на дендриты. Оказалось, дендриты генерируют сигналы в несколько раз чаще, чем это делает тело нейрона, что наводит на предположение о кодировании информации и на уровне дендритов.
Ранее уже было обнаружено, что если во время переживания опыта тела нейронов активировались, а дендриты молчали, то долговременная память не формировалась относительно этого опыта. Было высказано предположение, что активность нейронов связана в большей степени с реальным временем, с актуальными переживаниями, а дендритов — с тем, что от этого останется в памяти.
Что такое дендриты, учитывая новые данные? Это удивительные конструкции, которые составляя 90% нервной ткани и, возможно, берут на себя большую часть работы по сохранению и преобразованию опыта.
Сумма фактов
1. Дендритная ветвь изменчива, особенно в молодом мозге.
2. На пластичность дендритов оказывает влияние обогащенная среда.
3. Длительное обучение связано с сохранением шипиков, связанных с приобретенными навыками.
4. Сон позволяет лучше запоминать опыт.
5. Алкоголь оказывает негативное влияние на рост дендритов.
6. С возрастом количество ветвей дендритов становится меньше.
Дендриты — удивительные конструкции мозга. У каждого типа клеток свой «вид» дендритов, к тому же дендриты чрезвычайно пластичны и могут изменяться за несколько минут. По всей видимости, дендриты выполняют сложную обработку информации, берут на себя задачи, связанные с долговременной памятью и обучением.
Дендрит
Определенные классы дендритов содержат небольшие выступы, называемые дендритными шипами, которые увеличивают рецептивные свойства дендритов, чтобы изолировать специфичность сигнала. Повышенная нервная активность и установление долгосрочной потенциации в дендритных шипах изменяют размеры, форму и проводимость. Считается, что эта способность к росту дендритов играет роль в обучении и формировании памяти. В каждой клетке может быть до 15000 шипов, каждый из которых служит постсинаптическим процессом для отдельных пресинаптических аксонов. [3] Дендритное ветвление может быть обширным, и в некоторых случаях его достаточно для получения до 100 000 входных сигналов в один нейрон. [4]
СОДЕРЖАНИЕ
История [ править ]
Развитие дендритов [ править ]
Во время развития дендритов на дифференциацию могут влиять несколько факторов. К ним относятся модуляция сенсорной информации, загрязняющих веществ в окружающей среде, температуры тела и употребления наркотиков. [12] Например, у крыс, выращенных в темноте, было обнаружено уменьшенное количество шипов в пирамидных клетках, расположенных в первичной зрительной коре, и заметное изменение в распределении ветвлений дендритов в звездчатых клетках слоя 4. [13] Эксперименты, проведенные in vitro и in vivo, показали, что присутствие афферентов и входная активность сами по себе могут модулировать паттерны, по которым дифференцируются дендриты. [2]
Электрические свойства [ править ]
Структура и разветвление дендритов нейрона, а также наличие и изменение потенциал- зависимой ионной проводимости сильно влияют на то, как нейрон интегрирует входные данные от других нейронов. Эта интеграция является как временной, включающей суммирование стимулов, которые поступают в быстрой последовательности, так и пространственной, что влечет за собой агрегацию возбуждающих и тормозных сигналов от отдельных ветвей. [16]
Электрохимические сигналы распространяются за счет потенциалов действия, которые используют межмембранные потенциалзависимые ионные каналы для переноса ионов натрия, кальция и калия. Каждому виду ионов соответствует свой собственный белковый канал, расположенный в липидном бислое клеточной мембраны. Клеточная мембрана нейронов покрывает аксоны, тело клетки, дендриты и т. Д. Белковые каналы могут различаться между химическими видами по величине необходимого напряжения активации и продолжительности активации. [4]
Потенциалы действия в клетках животных генерируются ионными каналами, управляемыми натрием или кальцием, в плазматической мембране. Эти каналы закрываются, когда мембранный потенциал близок к потенциалу покоя клетки или равен ему. Каналы начнут открываться, если мембранный потенциал возрастет, позволяя ионам натрия или кальция проникать в клетку. По мере того, как все больше ионов попадает в клетку, мембранный потенциал продолжает расти. Процесс продолжается до тех пор, пока не откроются все ионные каналы, вызывая быстрое увеличение мембранного потенциала, которое затем вызывает снижение мембранного потенциала. Деполяризация вызвана закрытием ионных каналов, которые препятствуют проникновению ионов натрия в нейрон, и затем они активно выводятся из клетки. Затем активируются калиевые каналы, и происходит выход ионов калия,возвращение электрохимического градиента к потенциалу покоя. После возникновения потенциала действия происходит переходный отрицательный сдвиг, называемый постгиперполяризацией или рефрактерным периодом, из-за дополнительных калиевых токов. Это механизм, который предотвращает возвращение потенциала действия в том виде, в каком он только что появился. [4] [19]
Пластичность [ править ]
Сами дендриты, по-видимому, способны к пластическим изменениямво время взрослой жизни животных, в том числе беспозвоночных. Дендриты нейронов имеют различные отделы, известные как функциональные единицы, которые способны вычислять поступающие стимулы. Эти функциональные единицы участвуют в обработке входных данных и состоят из субдоменов дендритов, таких как шипы, ветви или группы ветвей. Следовательно, пластичность, которая приводит к изменениям в структуре дендритов, будет влиять на коммуникацию и обработку в клетке. Во время развития морфология дендритов формируется внутренними программами в геноме клетки и внешними факторами, такими как сигналы от других клеток. Но во взрослой жизни внешние сигналы становятся более влиятельными и вызывают более значительные изменения в структуре дендритов по сравнению с внутренними сигналами во время развития. У женщиндендритная структура может измениться в результате физиологических условий, вызванных гормонами во время таких периодов, как беременность, лактация и следование эстральному циклу. Это особенно заметно в пирамидных клетках области СА1 гиппокампа, где плотность дендритов может варьироваться до 30%. [2]
Значение слова «дендрит»
1. Анат. Ветвящийся отросток нервной клетки.
2. Минер., тех. Кристаллическое образование древовидной формы.
[От греч. δένδρον — дерево]
Источник (печатная версия): Словарь русского языка: В 4-х т. / РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А. П. Евгеньевой. — 4-е изд., стер. — М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999; (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека
От сложности и разветвлённости дендритного дерева зависит то, сколько входных импульсов может получить нейрон. Поэтому одно из главных назначений дендритов заключается в увеличении поверхности для синапсов (увеличении рецептивного поля), что позволяет им интегрировать большое количество информации, которая поступает к нейрону.
Огромное многообразие дендритных форм и разветвлений, как и открытые недавно различные виды дендритных нейромедиаторных рецепторов и потенциалзависимых ионных каналов (активных проводников), является свидетельством богатого разнообразия вычислительных и биологических функций, которые дендрит может выполнять в ходе обработки синаптической информации по всему мозгу.
С накоплением новых эмпирических данных становится все более очевидным, что дендриты играют ключевую роль в интеграции и обработке информации, а также способны генерировать потенциалы действия и влиять на возникновение потенциалов действия в аксонах, представая как пластичные, активные механизмы со сложными вычислительными свойствами. Исследование того, как дендриты обрабатывают тысячи синаптических импульсов, которые к ним поступают, является необходимым как для того чтобы понять, насколько в действительности сложным является один нейрон, его роль в обработке информации в ЦНС, так и для выявления причин многих психоневрологических заболеваний.
ДЕНДРИ’Т [дэ], а, м. [от греч. dendron — дерево]. 1. Разветвляющийся отросток нервной клетки (анат.). 2. Кристаллическое образование древовидной формы (мин.).
Источник: «Толковый словарь русского языка» под редакцией Д. Н. Ушакова (1935-1940); (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека
дендри́т
1. анат. древовидно разветвляющийся отросток нервной клетки, воспринимающий импульсы от других нервных клеток ◆ Количество дендритов у нейрона колеблется от одного до нескольких в зависимости от типа нейронов.
2. физ. хим. минер. кристаллическое образование, имеющее древовидную ветвящуюся структуру ◆ Встречаются все виды сферолитовых дендритов — от колоний тончайших расщепляющихся веток до массивных гнезд, где сферолитовое строение выявляется лишь травлением. Д.Я. Суражский, «Месторождения урана», 1970 г.
Фразеологизмы и устойчивые сочетания
Делаем Карту слов лучше вместе
Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!
Спасибо! Я стал чуточку лучше понимать мир эмоций.
Вопрос: бурятский — это что-то нейтральное, положительное или отрицательное?