神经科学/细胞神经生物学/脑细胞
神经系统的细胞基础在于两种细胞类型:神经元和神经胶质细胞。神经元细胞充当信息处理和传递细胞,而神经胶质细胞通常被认为是支持细胞(尽管这不是一个严格的陈述)。
神经元有一个细胞体和从细胞体伸出的突起,类似于从地面长出的树。
细胞膜是磷脂双分子层,它标志着细胞与细胞外溶液之间的界限。它负责调节细胞内外物质的流动,双分子层上有许多执行各种功能的蛋白质。特定的蛋白质允许小溶解分子通过膜,使其具有选择性渗透性。
神经元的细胞体(胞体)包含所有细胞功能所需的细胞器:核、内质网(光面和粗面)、核糖体、高尔基体和线粒体都位于神经元的胞体内。
轴突是从胞体生长出来的突起。它是专门设计用于神经元之间信息传递的细胞的一部分。轴突始于轴突起始段,它通向轴突的起始部位,并一直延伸到突触(两个细胞之间的通讯部位)。轴突的胞质与细胞体的胞质不同,因为轴突中不进行蛋白质合成,因此所有将在突触中使用的蛋白质将被运输到突触。轴突的长度(<1mm 到 >1m)和直径各不相同,当轴突分支时,分支称为轴突侧支。
这种运输解释了维持轴突和提供突触中神经递质的物质的移动。运输类型有三种:快速轴浆运输、慢速运输和逆向运输。由于慢速运输的速度为每天 1-10 毫米,因此它不适合轴突末梢的活性突触,而是用于移动受体和其他膜蛋白。神经递质通过快速运输被带到末梢,快速运输以每天近 1000 毫米的速度将蛋白质沿轴突向下移动。这些速度是通过蛋白质驱动蛋白实现的,驱动蛋白是一种双足动物,它以 ATP 为燃料,沿着轴突的微管轨道移动。本质上,携带含有神经递质的囊泡的驱动蛋白例如会“行走”到微管的正端,从而到达轴突末梢。
轴突(及其侧支)最终将在突触处以轴突末梢的形式终止。在突触处,轴突末梢与另一个细胞的树突(或胞体)连接。终止于其他细胞的轴突被称为“支配”这些细胞。位于轴突末梢突触中的细胞膜区域具有更高的蛋白质浓度。
稍后将详细介绍突触,但突触是细胞之间信息传递的部位,以神经递质(蛋白质)的形式,神经递质从突触的一个细胞(突触是两个细胞之间的连接)中释放出来,并被另一个细胞识别。信息的传递方向决定了赋予侧面的标签。释放 ntr(神经递质)的突触侧被称为突触前,接收 ntr 的侧被称为突触后。
神经元会伸出树突,树突从胞体分支出来,形状类似于树。与轴突一样,树突的功能是传递信息,但它们不是传递信息,而是接收信息。树突膜通常具有许多(数千个)突触,表明它从许多其他细胞接收信息。轴突在突触中是突触前的,而树突膜被称为突触后的。在这个突触后膜上,有许多蛋白质充当神经递质的受体(将门上的锁视为受体,将神经递质视为钥匙)。
细胞通常根据与所讨论主题最相关的特征进行分类。
细胞可以根据突起的数量来区分:单极细胞和双极细胞分别具有一个和两个突起,多极细胞具有许多突起。极性可以通过观察高尔基染色来确定(对大脑切片进行染色,使单个细胞突出显示)。
在大脑皮层中,大多数细胞可以被归类为星形或锥体形,因为它们的树突结构让人联想到星星(星形)或金字塔(锥体形)。
神经元还可以根据它们在神经系统中建立的连接来进行分类。将感觉信息从身体其他部位传递到大脑的神经元是初级感觉神经元,与肌肉突触的神经元是运动神经元。中间神经元将一个神经元连接到另一个神经元。
另一个重要的分类是基于特定神经元或神经元系统使用的神经递质。例如,运动神经元使用乙酰胆碱传递运动冲动,这些神经元被称为胆碱能神经元。
神经胶质细胞被认为是为神经元提供功能环境的细胞。存在多种类型的神经胶质细胞,每种都在神经系统中发挥高度专业化的作用。
星形胶质细胞:这种星形细胞占据了大脑中除血管或神经元以外的大部分体积。星形胶质细胞的重要功能是调节细胞外各种离子的浓度。
施万细胞:施万细胞是为周围神经系统神经元轴突提供髓鞘的细胞。它们的中央神经系统等同物是少突胶质细胞。施万细胞覆盖髓鞘,就像棉花糖放在棍子上一样,直接分泌螺旋形的髓鞘层到轴突表面。施万细胞有一个薄的、保护性的外层覆盖物,称为神经膜。髓鞘和覆盖它们的施万细胞之间的空间称为郎飞结。施万细胞只存在于周围神经系统。
少突胶质细胞:少突胶质细胞是为中央神经系统神经元轴突提供髓鞘的细胞。它们的周围神经系统等同物是施万细胞。施万细胞和少突胶质细胞的主要区别在于,一个施万细胞只能为轴突的一小部分提供髓鞘,而一个少突胶质细胞可以为轴突的许多部分,甚至多个轴突提供髓鞘。
室管膜细胞:室管膜细胞是小的、有纤毛的上皮细胞,排列在中央神经系统神经器官的空腔内,并通过纤毛的运动帮助移动脑脊液。
小胶质细胞:中央神经系统中小的、带有尖刺的细胞,像星形胶质细胞一样支持神经元,但可以转化为吞噬细胞,帮助清除中央神经系统,因为免疫系统细胞不被允许进入中央神经系统。
卫星细胞:非常小的细胞,为神经元胞体提供外部覆盖。它们的功能尚不清楚。