Nói tóm lại, hệ thống thần kinh phát hiện những gì đang diễn ra xung quanh và bên trong chúng ta; chúng quyết định cách bản thân hành động, thay đổi trạng thái của các cơ quan nội tạng (ví dụ như thay đổi nhịp tim), và cho phép chúng ta suy nghĩ và ghi nhớ những gì đang diễn ra. Để làm được điều này, nó dựa vào một mạng lưới phức tạp - các tế bào thần kinh.
Người ta ước tính rằng có khoảng 86 tỷ tế bào thần kinh trong não; để đạt được mục tiêu khổng lồ này, một bào thai đang phát triển phải tạo ra xung quanh 250.000 tế bào thần kinh mỗi phút.
Mỗi nơ-ron được kết nối với 1.000 nơ-ron khác, tạo ra một mạng lưới giao tiếp vô cùng phức tạp. Tế bào thần kinh được coi là đơn vị cơ bản của hệ thần kinh.
Nơ-ron, đôi khi được gọi là tế bào thần kinh, chiếm khoảng 10% não bộ; phần còn lại gồm các tế bào thần kinh đệm và tế bào hình sao hỗ trợ, nuôi dưỡng các nơ-ron.
Tế bào thần kinh trông như thế nào?
Hình ảnh nơ-ron (nguồn: https://www.medicalnewstoday.com)Tế bào thần kinh chỉ có thể được nhìn thấy bằng kính hiển vi và có thể được chia thành ba phần:
Soma (thân tế bào) - phần này của tế bào thần kinh nhận thông tin, có chứa nhân của tế bào.
Sợi nhánh - những sợi mảnh này mang thông tin từ các tế bào thần kinh khác đến soma. Chúng là phần "đầu vào" của tế bào.
Sợi trục – sợi dài này mang thông tin từ thân và gửi thông tin đến các tế bào khác. Đây là phần "đầu ra" của nơ-ron. Nó thường kết thúc bằng một số synapse thần kinh kết nối với đuôi gai của các tế bào thần kinh khác.
Cả đuôi gai và sợi trục đôi khi được gọi là sợi thần kinh.
Các sợi trục có độ dài khác nhau rất nhiều. Một số có thể rất nhỏ, trong khi những con khác có thể dài hơn 1 mét. Sợi trục dài nhất được gọi là hạch rễ lưng (một cụm cơ quan tế bào thần kinh mang thông tin từ da dẫn truyền đến não). Một số sợi trục trong DRG đi từ ngón chân đến thân não - lên đến 2m ở người cao lớn.
Các loại tế bào thần kinh
Các tế bào thần kinh có thể được chia thành nhiều loại theo nhiều cách khác nhau, chẳng hạn như theo kết nối hoặc chức năng.
Sự kết nối
Thần kinh ly tâm - những tế bào này nhận thông tin từ hệ thống thần kinh trung ương (não và tủy sống) và gửi chúng đến các tế bào ở các bộ phận khác của cơ thể.
Thần kinh hướng tâm - nhận thông tin từ phần còn lại của cơ thể và gửi chúng đến hệ thống thần kinh trung ương (CNS).
Trung gian thần kinh - những thông tin chuyển tiếp giữa các neuron trong thần kinh trung ương.
Chức năng
Cảm giác - mang tín hiệu từ các giác quan đến thần kinh trung ương.
Dẫn truyền - mang tín hiệu từ nơi này đến nơi khác trong thần kinh trung ương.
Động cơ - mang tín hiệu từ thần kinh trung ương đến cơ.
Cách tế bào thần kinh dẫn truyền thông tin?
Dẫn truyền thông tin giữa các nơ-ron (nguồn: https://www.medicalnewstoday.com)Nếu một tế bào thần kinh nhận được một số lượng lớn tín hiệu từ các tế bào thần kinh khác, những tín hiệu này sẽ cộng lại cho đến khi chúng vượt quá một ngưỡng cụ thể.
Khi vượt quá ngưỡng này, tế bào thần kinh được kích hoạt để gửi một xung động dọc theo sợi trục của nó - đây được gọi là điện thế hoạt động.
Điện thế hoạt động được tạo ra bởi sự chuyển động của các nguyên tử (ion) mang điện qua màng của sợi trục.
Tế bào thần kinh ở trạng thái nghỉ tích điện âm nhiều hơn chất lỏng bao quanh chúng (điện thế màng). Nó thường là -70 milivôn (mV).
Khi thân tế bào của dây thần kinh nhận đủ tín hiệu để kích hoạt nó, một phần của sợi trục gần cơ thể tế bào nhất sẽ khử cực - điện thế màng nhanh chóng tăng lên rồi giảm xuống (trong khoảng 1 giây). Sự thay đổi này gây ra sự khử cực trong phần của sợi trục bên cạnh nó, và cứ tiếp tục như vậy, cho đến khi sự tăng và giảm điện tích đã trôi qua dọc theo toàn bộ chiều dài của sợi trục.
Sau khi mỗi phần được kích hoạt, nó đi vào một trạng thái ưu phân cực ngắn, nơi ngưỡng của nó được hạ xuống, có nghĩa là nó ít có khả năng được kích hoạt lại ngay lập tức.
Thông thường, chính các ion kali (K + ) và natri (Na + ) tạo ra điện thế hoạt động. Các ion di chuyển vào và ra khỏi sợi trục thông qua các kênh và bơm ion được đo điện áp.
Đây là quá trình ngắn gọn:
- Các kênh Na + mở ra cho phép Na + tràn vào tế bào, gây ưu cực.
- Khi tế bào đạt đến một mức tích điện nhất định, các kênh K + sẽ mở ra, cho phép K + đi ra khỏi tế bào.
- Các kênh Na + sau đó đóng lại nhưng các kênh K + vẫn mở cho phép điện tích dương rời khỏi tế bào. Điện thế màng giảm xuống.
- Khi điện thế màng trở lại trạng thái nghỉ, các kênh K + sẽ đóng lại.
- Cuối cùng, bơm natri / kali vận chuyển Na + ra khỏi tế bào và K + trở lại tế bào để sẵn sàng cho điện thế hoạt động tiếp theo.
Các điện thế hoạt động được mô tả là “tất cả hoặc không” bởi vì chúng luôn có cùng kích thước. Cường độ của một kích thích được truyền bằng cách sử dụng tần số. Ví dụ, nếu một kích thích yếu, tế bào thần kinh sẽ kích hoạt ít thường xuyên hơn, và đối với một tín hiệu mạnh, nó sẽ kích hoạt thường xuyên hơn.
Myelin
Myelin ở nơ-ron (nguồn: https://www.medicalnewstoday.com)Hầu hết các sợi trục được bao phủ bởi một chất màu trắng, như sáp gọi là myelin.
Lớp phủ này cách điện các dây thần kinh và tăng tốc độ truyền xung động.
Myelin được tạo ra bởi các tế bào Schwann trong hệ thần kinh ngoại vi và tế bào oligodendrocytes trong thần kinh trung ương.
Có những khoảng trống nhỏ trong lớp phủ myelin, được gọi là các nút của Ranvier. Điện thế hoạt động nhảy từ khoảng trống này sang khoảng trống khác, cho phép tín hiệu di chuyển nhanh hơn nhiều lần.
Bệnh đa xơ cứng là do sự phân hủy myelin chậm.
Cách hoạt động của synapse thần kinh
Các tế bào thần kinh được kết nối với nhau hoặc các mô để chúng có thể truyền đạt thông tin; tuy nhiên, chúng không tiếp xúc vật lý, luôn có một khoảng cách giữa các tế bào, được gọi là synapse thần kinh.
Synapse có thể là điện hoặc hóa học. Nói cách khác, tín hiệu được truyền từ sợi thần kinh đầu tiên (nơ-ron trước synap) đến sợi tiếp theo (nơ-ron sau synap) được truyền bằng tín hiệu điện hoặc tín hiệu hóa học.
Synapse hóa học
Một khi tín hiệu dẫn truyền đến synapse thần kinh, nó sẽ kích hoạt giải phóng các chất hóa học (chất dẫn truyền thần kinh) vào khoảng trống giữa hai tế bào thần kinh; khe hở này được gọi là khe tiếp hợp.
Chất dẫn truyền thần kinh khuếch tán qua khe tiếp hợp và gắn với các thụ thể trên màng của tế bào thần kinh sau synap, gây ra phản ứng.
Các synapse hóa học được phân loại tùy thuộc vào chất dẫn truyền thần kinh mà chúng tiết ra:
Glutamergic - giải phóng glutamine. Chúng thường dễ bị kích thích, có nghĩa là ccó nhiều khả năng kích hoạt điện thế hoạt động hơn.
GABAergic - giải phóng GABA (axit gamma-Aminobutyric). Chúng thường ức chế, có nghĩa là làm giảm khả năng kích hoạt tế bào thần kinh sau synap.
Cholinergic - giải phóng acetylcholine. Chúng được tìm thấy giữa tế bào thần kinh vận động và sợi cơ (điểm nối thần kinh cơ).
Adrenergic - giải phóng norepinephrine (adrenaline).
Synapse thần kinh điện
Synapse thần kinh điện ít phổ biến hơn nhưng được tìm thấy ở khắp hệ thần kinh trung ương. Các kênh được gọi là các liên kết khe gắn các màng trước synap và sau synap. Ở các điểm liên kết khe, màng sau và màng trước synapse gần nhau hơn nhiều so với các synapse hóa học, nghĩa là chúng có thể truyền trực tiếp dòng điện.
Các synapse thần kinh điện hoạt động nhanh hơn nhiều so với các synapse thần kinh hóa học, vì vậy chúng được tìm thấy ở những nơi cần hoạt động nhanh chóng, ví dụ như trong phản xạ phòng thủ.
Các synapse thần kinh hóa học có thể kích hoạt các phản ứng phức tạp, nhưng các synapse thần kinh điện chỉ có thể tạo ra các phản ứng đơn giản. Tuy nhiên, không giống như các synapse hóa học, chúng hoạt động hai chiều - thông tin có thể đi theo một trong hai hướng.
Tổng kết
Tế bào thần kinh là một trong những loại tế bào quan trọng nhất trong cơ thể con người. Chúng rất cần thiết cho mọi hành động mà cơ thể và bộ não của chúng ta thực hiện. Chính sự phức tạp của mạng lưới tế bào thần kinh đã tạo nên cho chúng ta tính cách và ý thức. Chúng chịu trách nhiệm về những việc cơ bản nhất và phức tạp nhất. Từ những hành động phản xạ tự động đến những suy nghĩ sâu sắc về vũ trụ, các tế bào thần kinh bao trùm tất cả.
