Pe scurt
Neuronul este unitatea structurală și funcțională de bază a sistemului nervos, adaptată pentru recepționarea, transmiterea și procesarea semnalelor electrice și chimice. Structura sa include soma, dendritele, axonul și terminațiile axonale, iar fiziologic funcționează prin potențiale de acțiune și transmitere sinaptică. Integrarea informației la nivel sinaptic, prin sumare spațială și temporală, stă la baza plasticității sinaptice, esențială pentru învățare și memorie.
Structura neuronului
- Corpul celular (soma) conține nucleul și majoritatea organitelor celulare, fiind centrul metabolic al neuronului.
- Dendritele sunt prelungiri scurte, ramificate, care recepționează impulsurile nervoase de la alți neuroni sau de la receptori și le conduc către soma.
- Axonul este o prelungire lungă, adesea mielinizată, care transmite impulsul nervos de la soma către alte celule.
- Mielina, formată de celulele Schwann (în sistemul nervos periferic) sau de oligodendrocite (în sistemul nervos central), acționează ca un izolator electric, accelerând conducerea impulsului prin conducere saltatorie.
- Terminațiile axonale (butonii sinaptici) eliberează neurotransmițători în fanta sinaptică.
Fiziologia neuronului: potențialul de repaus și potențialul de acțiune
- Potențialul de repaus (aproximativ -70 mV) este menținut de pompa Na+/K+ și de canale ionice pasive.
- De exemplu, un neuron are o concentrație de ioni K+ intracelular de 140 mM și extracelular de 5 mM, iar Na+ intracelular 15 mM și extracelular 150 mM.
- Pompa, consumând ATP, scoate 3 ioni Na+ și bagă 2 ioni K+, contribuind la potențialul negativ interior de -70 mV.
- La bacalaureat se cere adesea să explicați rolul pompei și al canalelor de scurgere (K+) pentru potențialul de repaus.
- Un stimul suficient de puternic determină deschiderea canalelor de sodiu voltaj-dependente, cauzând o depolarizare rapidă (până la +30 mV).
- Urmează repolarizarea prin deschiderea canalelor de potasiu, apoi hiperpolarizarea ușoară și revenirea la potențialul de repaus.
- Conducerea saltatorie pe un axon mielinizat: odată cu deschiderea canalelor de Na+ la nodul Ranvier, potențialul de acțiune sare de la un nod la altul, crescând viteza de conducere (până la 120 m/s).
- De exemplu, un axon mielinizat de diametru 10 μm conduce un impuls de 100 de ori mai rapid decât unul nemielinizat de același diametru.
- La bac, se poate întreba: "Explicați de ce mielinizarea crește viteza de conducere a influxului nervos."
Transmiterea sinaptică
- Transmiterea sinaptică are loc la nivelul sinapselor, fie electrice (prin joncțiuni gap, rapide), fie chimice (prin neurotransmițători, modulabile).
- La sinapsa chimică, potențialul de acțiune deschide canale de calciu, determinând fuziunea veziculelor sinaptice cu membrana presinaptică și eliberarea de neurotransmițători (ex.: acetilcolină, dopamină, serotonină, GABA).
- Aceștia difuzează și se leagă de receptorii postsinaptici, generând fie un potențial postsinaptic excitator (EPSP, prin canale de Na+), fie inhibitor (IPSP, prin canale de Cl- sau K+).
- Sumarea spațială și temporală a acestor potențiale determină dacă neuronul postsinaptic va genera sau nu un nou potențial de acțiune.
- Acest proces stă la baza integrării informației și a plasticității sinaptice, fundamentală pentru învățare și memorie.
- Exemplu: Transmiterea sinaptică a acetilcolinei la joncțiunea neuromusculară. Când un potențial de acțiune ajunge la terminația axonului, se deschid canale de Ca²⁺, care favorizează exocitoza veziculelor cu acetilcolină. Aceasta se leagă de receptorii nicotinici pe placa motorie, deschizând canale de Na+ ce generează potențialul de placă terminală (EPT), care aplică contracția musculară. Bac-ul pune probleme cu etapele transmiterii sinaptice sau cu efectele substanțelor care blochează receptorii (ex. curare).
Verifică-te!
- Care sunt cele patru componente principale ale unui neuron tipic și care este rolul fiecăreia?
- Explică pe scurt cum este menținut potențialul de repaus al unui neuron și care este valoarea sa aproximativă.
- Ce se întâmplă la nivelul sinapsei chimice atunci când un potențial de acțiune ajunge la terminația axonului?