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神经元及其在神经系统中的作用

神经元是一种神经细胞,它是中枢神经系统和周围神经系统的基本组成部分。神经元在人体内与其他细胞有许多相似之处,但有一个关键区别:神经元专门负责传递信息以供我们行走、说话和处理信息。

概述

这些高度特化的神经细胞负责通过化学和电信号方式传递信息。人体内还有多种不同类型的神经元,分别负责不同的任务,包括感觉神经元、运动神经元和中间神经元。它们根据其特定位置和功能具有不同的形状和大小。

在这篇文章中,您将了解到更多关于神经元的结构和功能,它们如何相互交流,以及它们与我们身体中其他细胞的异同。

神经元的结构

神经元有三个基本部分:细胞体(或称为胞体)、树突和轴突。然而,所有神经元在大小、形状和特性上都有所不同,这取决于神经元的功能和角色。

细胞体(或胞体)包含细胞核,可以将其比作一个小型工厂,生产所有使神经元健康并正常运作所需的蛋白质。树突和轴突从细胞体延伸出来。

树突是从细胞体分支出来的延伸部分,接收来自其他神经元的信号。一些神经元只有少量树突分支,而另一些则高度分支以接收大量信息。例如,大脑中的单个神经元可以通过其树突创建数千个与其他神经元的连接。

轴突从细胞体延伸出来,我们通常称之为神经纤维。轴突将信息从细胞体传递到神经末梢。大多数神经元只有一个轴突,并且该轴突常常覆盖着一层名为髓鞘的脂肪物质,髓鞘绝缘神经纤维并帮助传递信号。根据身体的不同部位,有些神经元的轴突非常短,而有些则可能很长。

人体中最长的轴突从脊柱底部一直延伸到大脚趾,平均长度约为三英尺!

神经元的功能

神经系统由感觉神经元、运动神经元和中间神经元组成,每种神经元都有独特的功能。它们还共同协作来执行人体中的复杂功能。

感觉神经元(或称传入神经元)将位于身体各处的感觉受体细胞(如眼睛、耳朵和皮肤)的信息传递到大脑进行处理。感觉神经元帮助您品尝、看到、听到和闻到气味。我们还可以感觉到触碰、压力和温度。

运动神经元(或传出神经元)将信息从大脑传递到身体的肌肉和腺体以采取行动。有两种类型:上运动神经元和下运动神经元。上运动神经元起源于大脑的主要运动皮层,并延伸至脊髓。下运动神经元继续传递信号,从脊髓延伸到目标肌肉和腺体。例如,通过激活肌肉纤维的运动神经元,您可以拍打苍蝇、踢球和咀嚼食物。

中间神经元负责通过脊髓和大脑在感觉神经元和运动神经元之间传递信息。像走路和说话这样复杂的动作需要许多肌肉的协调。这涉及到感觉-运动反馈回路,允许实时微调手势。中间神经元还协助反射性动作,例如迅速将手从热炉子上移开。

神经元如何通信

神经元如何传递和接收信息?为了使神经元能够通信,它们不仅需要在神经元内部传递信息,还需要从一个神经元传递到另一个神经元。这一过程利用了电信号和化学信使。

电信号

电信号通信始于当一个神经元的树突接收到另一个神经元轴突的刺激时。这会触发细胞膜电荷的变化,称为去极化,并继续向细胞体传播。一旦信号到达轴突的起点(轴丘),如果脉冲足够强,它将以一种被称为动作电位的电信号形式沿轴突全长传播。

神经元是如何发射的?

化学信使

一旦电信号到达轴突的末端(轴突终端或神经末梢),信息必须跨越突触间隙,即一个神经元的轴突终端与相邻神经元的树突之间的空间。发送信号的神经元称为突触前神经元。接收信号的神经元称为突触后神经元。

由于动作电位引起的轴突终端电压变化允许神经递质释放到突触间隙中,即突触前神经元和突触后神经元之间的空间。

在某些情况下,突触允许通过两个神经元之间的简单离子流动进行电信号通信。然而,绝大多数突触需要化学信使(神经递质)被释放到突触间隙中,然后由下一个神经元的受体拾取。

为了停止神经元之间的通信,有三种过程可以发生。在一种称为重摄取的过程中,神经递质被突触前神经元重新吸收以重复使用。在降解的情况下,神经递质在间隙中被酶分解。其他神经递质会简单地扩散离开突触间隙。

什么是神经递质?

神经递质

神经递质是我们日常生活中不可或缺的一部分。虽然还不知道确切有多少神经递质存在,但科学家已经识别出超过100种这种化学信使。

神经递质是在轴突终端释放,穿过突触间隙,到达其他神经元的受体位点的化学信使。当神经递质附着在其特定的受体位点上时,就像一把锁和钥匙一样,它们会根据接收到的是哪种类型的神经递质来激发、抑制或修改突触后神经元的动作。

兴奋性神经递质刺激神经系统活动,而抑制性神经递质则相反,减弱神经系统活动。调节性神经递质会协调其他化学信使的活动。

兴奋性神经递质可能会引发肌肉收缩、激素从腺体释放,或者只是激发下一个神经元的动作电位。

以下是几种主要的神经递质、它们已知的作用以及与之相关的疾病:

乙酰胆碱:与记忆、学习和肌肉收缩有关。大脑中缺乏乙酰胆碱与阿尔茨海默病有关。

内啡肽:被称为我们的“天然止痛剂”,这些化学信使类似于吗啡等阿片类药物,但效果更强。身体在受伤、恐惧或创伤时会释放内啡肽。内啡肽与情绪、疼痛感知、性反应和母性行为有关。

多巴胺:被称为“快乐化学物质”,多巴胺与愉悦感、动机、情绪、注意力和运动有关。帕金森病与大脑某些区域死亡的多巴胺产生细胞有关,而研究者发现与精神分裂症有关联的是大脑其他部分过量的多巴胺。

血清素:参与情绪稳定、学习和记忆、血液凝固、消化、骨骼健康和睡眠。血清素 与抑郁症、焦虑症和强迫症等多种精神障碍有关。一些相关的身体健康问题包括胃肠道障碍、高血压、心律失常和一种危及生命的状况——血清素综合征

抑郁的化学:神经递质及其他

神经元与其他细胞相比如何

神经元在人体内与其他细胞有许多相似之处,但也有一些非常独特的差异。

相似之处

  • 所有人体细胞都被一层保护细胞的膜包围。
  • 人体内所有细胞的胞体都含有包含遗传信息的细胞核。
  • 人体内所有细胞的胞体都含有支持细胞生命的相同类型的细胞器,包括线粒体、高尔基体和细胞质。

差异

  • 神经元具有称为树突和轴突的特殊结构,用于接收和传递信息。
  • 神经元向突触(或神经元之间的空间)释放称为神经递质的化学信使,以彼此通信。
  • 一般来说,当神经元死亡时,它们不会像体内其他细胞那样被替换。尽管研究人员发现神经发生,即新神经元的形成,在大脑的一个部分(海马体)确实会发生。
  • 研究表明,随着我们经历和学习新事物,整个生命过程中新的神经元连接会不断形成。
  • 如果受伤,神经元可以重组并形成新的连接,这一过程称为大脑可塑性
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