Neuronul

Neuronul

in ultima analiza, sistemul nervos e alcatuit din neuroni (corpul celulei nervoase, inclusiv prelungirile sale -axonii si dentritele), celule de sustinere de diferite tipuri (celule gliale) si din vase de singe (ramuri arteriale si venoase, capilare). Neuronii sint grupati in centri nervosi cu functii precise, iar axonii si dentritele, inmanunchiati in fascicule de fibre nervoase, leaga centrii intre ei sau cu perife­ria organismului (muschi, organe de simt, glande etc). Ca o consecinta a dezvoltarii filogenetice, in cadrul S.N.C. s-a realizat o ierarhizare a centrilor si functiilor lor o suprapunere in etaje subordonate unul altuia, coordo-

Fig. 1. Neuron si celule gliale.

A. Neuronul: 1 - nucleul; 2 - corpul neuronului; 3 - dendrite; 4 - axon; 5 _ teaca de mielina; C - teaca celulara Schwann. B, C, D,. - Celule gliale. (dupa Taylor)

natorul suprem al intregii activitati fiind reprezentat de scoarta cerebrala.

Prin urmare, imensul edificiu al gindirii, care situeaza omul deasupra tuturor vietuitoarelor, se sprijina pe minus­cula unitate a sistemului nervos: NEURONUI,. Importanta lui este amplificata si de faptul ca, o data distrus, neuro­nul nu poate fi inlocuit ea alte celule din organism.

Corpul neuronului este alcatuit din citoplasma. Delimi­tata de o membrana, celula contine un nucleu si numeroase dispozitive cu rol biochimic important: organitele celulare. Aprofundarea cercetarilor cu ajutorul microscopului elec­tronic a permis sa se constate ca citoplasma este formata dintr-un burete de fosfolipoproteine, in ochiurile caruia se gaseste apa lichida "libera'. lia reprezinta mediul intra-celular, in care se desfasoara toate reactiile biochimice, continind printre altele: acid adenozintrifosforic (ATP), principalul generator de energie calorica si element de baza in metabolismul glucidelor, enzime, ioni, lipide, glucide etc. Proteinele care intra in alcatuirea buretelui citoplasmic au proprietati contractile si formeaza, impreuna cu ionul de potasiu (kaliu) un complex denumit proteinat de kaliu. Acest complex este invelit intr-un strat subtire de apa cristalizata (o stare fizica speciala a apei - solida), care are un rol protector deosebit de important. Neuronul mai contine - atit in nucleu, cit si in citoplasma - acid ribonucleic (ARN) si acid dezoxiribonucleic (ADN) - sub­strat al ereditatii si memoriei.

Proprietatea fundamentala a celulei nervoase este excita-bilitatea. Ea consta in capacitatea de a raspunde, la o excitatie fizica sau chimica prin modificari celulare, fiind o insusire comuna a oricarei celule vii. Excitatia declanseaza o serie de reactii, care conduc, in final, la transformarea energiei chimice din celula (acumulata prin procesele metabo­lice) in feluritele forme de energie fizica ale raspunsului celular (calorica, electrica etc). Rezulta ca, in absenta excitatiei, metabolismul nu se mai poate desfasura. Tot in lantul de reactii fizico-chimice amintite trebuie cau­tata explicatia faptului ca un stimul de minima intensitate, actionind asupra neuronului, poate determina eliberarea unor cantitati uriase de energie.

Prin urmare, celula nervoasa poate fi privita ea un labo­rator foarte complex, cu aparatura concentrata intr-un spa­tiu extrem de mic si lucrind cu un randament exceptional. Gratie unei judicioase cuplari a reactiilor (in sensul utilizarii caldurii rezultate dintr-o reactie exoterma de catre reactia

imediat urmatoare etc), avind la dispozitie reactivii (enzi-mele) si catalizatorii necesari (vitaminele), neuronul poate sa acumuleze energia chimica si, la nevoie, sa o transforme in formele de energie fizica prin care raspunde la excitatie. Materia prima este adusa de singe prin artere, pina la nivelul celor mai mici vase capilare, de unde trece, o data cu oxigenul, in spatiul dintre celule. Acest spatiu constituie mediul intercelular si, prin apa pe care o contine, reprezinta

D

Fig. 2. Reprezentarea schematica a procesului de excitatie celulara.

A. - Un fragment celular in stare de repaus (este cuprinsa si portiunea de unde porneste
axonul).

a, un fragment din buretele de fosfolipidoproteine din care este alcatuita citoplasma: 1 - atom de potasiu, legat de 2 - proteina; 3 - molecula de ATP; 4 - apa de constitutie (crista-lizata in jurul complexului de proteinat de K⁺); 5 - ion de calciu; 6 - ion de natriu; 7 -

ion de magneziu; 8 - apa lichida (mediul intra-celular); 9 - apa lichida (mediul extra-
celular); 10 - membrana celulei; 11 - molecule tangentiale de proteine care alcatuiesc mem-
brana; 12 - molecule perpendiculare de HpideTce participa la formarea membranei.

B. - Momentul in care excitatia ajunge la nivelul celulei. (Se rup moleculele de ATP din
apa lichida intracelulara, caldura degajata de ele topeste apa cristalizata, dezvelind moleculele
complexe de proteinat de K⁺. Aceste molecule complexe se rup, punind in libertate ioni de
K⁺, iar sub influenta caldurii proteinele se scurteaza). C. - Momentul urmator.
(in celula patrund substantele nutritive, oxigenul, vitaminele, ioni de Na⁺, Ca⁺⁺ si Mg⁺⁺»
din mediul extracelular; in schimb trec in mediul extracelular - din interiorul celulei

catabolitii, bioxidul de carbon, ionii de K*. Aceste schimburi se produc sub actiunea pom-
pelor de proteina - care se scurteaza - ce formeaza si curentii de amestec in apa lichida
intracelulara. Ca⁺⁺ si Mg⁺⁺ patrunsi in celula scindeaza noi molecule de ATP ce au fost eli­
berate prin topirea apei cristalizate). *

D. - Celula a devenit electronegativa, excitatia se propaga in lungul axonului; a luatnastere influxul nervos. K. - Modificarile din cadml revenirii celulei la starea de repaus. (K⁺ formeaza din nou complexul de proteinat de potasiu, moleculele de ATP se refac, apa lichida cristalizeaza pe moleculele complexe, din celula ies Na⁺, Ca⁺* si Mg⁺⁺ etc). P. - Celula a revenit la starea de repaus (ea in fig.A).

singura cale pe care sint vehiculate substantele nutritive, sarurile, ionii, vitaminele si oxigenul de la capilare spre celula, iar in sens invers produsii reziduali ai metabolismului (catabolitii, bioxidul de carbon). Pentru ea activitatea celu­lei sa se poata desfasura in conditii optime, membrana celulara (granita dintre mediul intra- si extracelular) lasa sa treaca, intr-o directie sau alta, numai unele substante,

si aceasta in momente bine stabilite. Permeabilitatea selectiva a membranei este explicata de permanenta reinno-ire a moleculelor de proteine si lipide care intra in alcatu­irea ei.

Desi sumare, aceste notiuni sint suficiente pentru ea sa poata fi inteles modul in care excitatia amorseaza lantul de reactii fizico-chimice (fig. 2).

Primul fenomen care are loc in momentul excitarii neuro-nului consta in ruperea moleculelor de ATP din apa libera, reactie insotita de eliberarea unei uriase cantitati de caldura. Apa cristalizata se topeste, marind, pe de o parte, simtitor volumul mediului intracelular, loc de des­fasurare a reactiilor chimice, si dezvelind, pe de alta parte, molecula complexa de proteinat de potasiu de stratul de apa cristalizata care o proteja. Proteinatul de K se rupe imediat, punind in libertate ionul K⁺, iar proteinele se contracta, actionind ea o pompa. Gratie pompei proteinice, K+ este aruncat in afara celulei, impreuna cu catabolitii si CO₂, fiind absorbit in schimb, din mediul extracelular, materialul nutritiv (vitamine, oxigen, ioni de Na, CI, Ca, Mg). Ionii Ca⁺⁺ si Mg⁺⁺, o data patrunsi in celula, determina scindarea altor molecule de ATP, degajindu-se noi cantitati de caldura.

Momentul in care K⁺ paraseste celula este crucial, pentru ca echilibrul electric se strica, interiorul celulei devine electronegativ; celula este depolarizata si ia nastere o dife­renta de potential intre ea si mediul extracelular. Acesta este momentul in care energia chimica se transforma in energie electrica, forma a raspunsului la excitatie.

Faptul ca nu toate moleculele de ATP sint scindate dintr-o data (degajarile de caldura urmate de eliminari de K⁺ se fac in reprize) explica raspunsul electric oscilator (pulsatii) al neuronului la o singura excitatie, fapt de mare insemnatate neurofiziologica. Dupa ce actiunea excitatiei a incetat, fenomenele se desfasoara in sens invers: K⁺ se reintoarce in celula, reface molecula complexa de proteinat de potasiu, apa lichida recristalizeaza la suprafata acesteia si moleculele de ATP sint reconstituite.

Axonii si dendritele formeaza impreuna cu corpul celular, un tot anatomic si functional inseparabil: neuronul. Ele sint alcatuite dintr-o axoplasma, asemenea citoplasmei,

invelita de o membrana fina. I_va exteriorul fibrei nervoase se pot gasi una sau mai multe teci, cu rol important in transmiterea influxului nervos: teaca de mielina (substanta lipoidica), cu functia de izolator, teaca celulara, alcatuita dintr-un tip special de celule.

Influxul nervos care calatoreste in lungul axonilor si dendritelor nu reprezinta altceva decit propagarea excitatiei, exprimind a doua proprietate fundamentala a neuronului -conductibilitatea. Vehiculul propagarii excitatiei este K+, care, trecut dincolo de membrana neuronului, declanseaza, din aproape in aproape, lantul reactiilor fizio-chimice ale excitatiei ea flacara ce se propaga in lungul unui fitil. Tocmai aci intervine teaca de mielina, care impiedica difuza-rea K+ in toate directiile, obligindu-1 sa alerge numai in lun­gul fibrei nervoase, iar celulele tecii Schwann furnizeaza un plus de ATP si K+, marind astfel viteza de circulatie a excitatiei, deci a influxului nervos, ceea ce permite organis­mului sa raspunda in timp util la o excitatie.

Sinapsa este un dispozitiv special, situat la nivelul jonctiunii a doi neuroni. Ea permite trecerea influxului nervos dintrunul in celalalt. Transmiterea transsinaptica se face cu ajutorul unor substante denumite mediatori chimici, care reprezinta substratul fiziologic al cailor nervoase.