Neuron là gì?

 Neuron là đơn vị cấu trúc và chức năng quan trọng nhất của hệ thần kinh, đóng vai trò trung tâm trong việc tiếp nhận, xử lý và truyền tải thông tin. Mỗi neuron gồm ba phần chính: thân tế bào, sợi nhánh (dendrite) và sợi trục (axon), giúp kết nối và tạo thành mạng lưới phức tạp, điều khiển mọi hoạt động của cơ thể từ phản xạ đơn giản đến tư duy phức tạp. Nhờ sự truyền tín hiệu điện – hóa đặc trưng, neuron trở thành “cầu nối” giữa các cơ quan cảm giác, não bộ và cơ bắp.

Neuron là gì?

Neuron thần kinh, còn được gọi là tế bào thần kinh, gửi và nhận tín hiệu từ não của bạn. Mặc dù các tế bào thần kinh có rất nhiều điểm chung với các loại tế bào khác, nhưng chúng có cấu trúc và chức năng riêng biệt.

Các sợi nhánh chuyên biệt được gọi là sợi trục cho phép tế bào thần kinh truyền tín hiệu điện và hóa học đến các tế bào khác. Các tế bào thần kinh cũng có thể nhận những tín hiệu này thông qua các phần mở rộng giống gốc được gọi là đuôi gai.

• Khi mới sinh, não người bao gồm ước tính khoảng 100 tỷ tế bào thần kinh. Không giống như các tế bào khác, tế bào thần kinh không sinh sản hoặc tái tạo. Chúng không được thay thế khi chúng chết.
• Việc tạo ra các tế bào thần kinh mới được gọi là sự hình thành thần kinh. Mặc dù quá trình này chưa được hiểu rõ, nhưng nó có thể xảy ra ở một số bộ phận của não sau khi sinh.

Các bộ phận của tế bào thần kinh

Các tế bào thần kinh khác nhau về kích thước, hình dạng và cấu trúc tùy thuộc vào vai trò và vị trí của chúng. Tuy nhiên, gần như tất cả các tế bào thần kinh đều có ba phần thiết yếu: Thân tế bào, sợi trục và đuôi gai.

Thân tế bào

Soma( thân tế bào)  là lõi của tế bào thần kinh. Cơ thể tế bào mang thông tin di truyền, duy trì cấu trúc của tế bào thần kinh và cung cấp năng lượng để thúc đẩy các hoạt động.

• Giống như các cơ thể tế bào khác, tế bào thần kinh soma chứa nhân và các bào quan chuyên biệt.
• Nó được bao bọc bởi một lớp màng vừa bảo vệ nó vừa cho phép nó tương tác với môi trường xung quanh.

Sợi trục

Sợi trục là một cấu trúc dài, giống như đuôi, kết hợp với cơ thể tế bào tại một điểm nối chuyên biệt được gọi là đồi sợi trục.

• Nhiều sợi trục được cách ly bằng một chất béo gọi là myelin. Myelin giúp sợi trục dẫn tín hiệu điện.
• Các tế bào thần kinh nói chung có một sợi trục chính.

Sợi nhánh

Sợi nhánh là những rễ sợi phân nhánh ra khỏi thân tế bào.

• Giống như râu, đuôi gai nhận và xử lý tín hiệu từ sợi trục của các tế bào thần kinh khác.
• Tế bào thần kinh có thể có nhiều hơn một bộ đuôi gai, được gọi là cây đuôi gai. Nhìn chung chúng có bao nhiêu tùy thuộc vào vai trò của chúng.

Ví dụ:

Tế bào Purkinje là một loại tế bào thần kinh đặc biệt được tìm thấy trong tiểu não. Những tế bào này có những cây đuôi gai rất phát triển cho phép chúng nhận hàng nghìn tín hiệu.

Các loại tế bào thần kinh

Tế bào thần kinh khác nhau về cấu trúc, chức năng và cấu tạo di truyền. Với số lượng tế bào thần kinh tuyệt đối, có hàng nghìn loại khác nhau, giống như có hàng nghìn loài sinh vật sống trên Trái đất.

Về mặt chức năng, các nhà khoa học phân loại tế bào thần kinh thành ba loại lớn: tế bào cảm giác, vận động và tế bào thần kinh giữa.

Tế bào thần kinh cảm giác

Tế bào thần kinh cảm giác giúp bạn:

• Nếm
• Ngửi
• Nghe
• Nhìn

Cảm nhận mọi thứ xung quanh bạn

Các tế bào thần kinh cảm giác được kích hoạt bởi các yếu tố đầu vào vật lý và hóa học từ môi trường của bạn.

• Âm thanh, cảm ứng, nhiệt và ánh sáng là các yếu tố đầu vào vật lý.
• Mùi và vị là hóa chất đầu vào.

Ví dụ:

Bước trên cát nóng sẽ kích hoạt các tế bào thần kinh cảm giác ở lòng bàn chân của bạn. Những tế bào thần kinh đó gửi một thông điệp đến não của bạn, giúp bạn nhận biết được sức nóng.

Tế bào thần kinh vận động

Tế bào thần kinh vận động có vai trò vận động, bao gồm cả vận động tự nguyện và không tự nguyện.

• Những tế bào thần kinh này cho phép não và tủy sống liên lạc với các cơ, các cơ quan và các tuyến trên toàn cơ thể.
• Có hai loại tế bào thần kinh vận động: dưới và trên.
  • Tế bào thần kinh vận động dưới mang tín hiệu từ tủy sống đến cơ trơn và cơ xương.
  • Tế bào thần kinh vận động trên mang tín hiệu giữa não và tủy sống của bạn.

Ví dụ:

Khi bạn ăn, các tế bào thần kinh vận động thấp hơn trong tủy sống của bạn sẽ gửi tín hiệu đến các cơ trơn trong thực quản, dạ dày và ruột của bạn. Các cơ này co lại, cho phép thức ăn di chuyển qua đường tiêu hóa của bạn.

Tế bào thần kinh trung gian (Interneurons)

Interneurons là trung gian thần kinh được tìm thấy trong não và tủy sống của bạn. Chúng là loại nơron phổ biến nhất.

• Chúng truyền tín hiệu từ các tế bào thần kinh cảm giác và các tế bào thần kinh trung gian khác đến các tế bào thần kinh vận động và các tế bào thần kinh trung gian khác.
• Thông thường, chúng tạo thành các mạch phức tạp giúp bạn phản ứng với các kích thích bên ngoài.

Cơ chế hoạt động chất dẫn truyền thần kinh

Tín hiệu thần kinh từ não bộ sẽ hình thành xung thần kinh chính là điện thế hoạt động lan truyền dọc theo sợi trục của nơron. Điện thế hoạt động gây ra bởi sự trao đổi ion Na+ và K+ qua màng sợi trục. Tốc độ dẫn truyền xung thần kinh nhanh hơn trên các nơ-ron có bao myelin.

Nơ-ron thần kinh sinh ra các enzyme giúp tổng hợp chất dẫn truyền thần kinh. Các chất này được dự trữ trong các túi ở cúc synap nằm ở tận cùng sợi thần kinh.

• Điện thế hoạt động được lan truyền đến cuối sợi nơron thần kinh sẽ mở các kênh Canxi tại đó.
• Canxi được giải phóng làm hoà màng các túi dự trữ vào màng tế bào tận cùng sợi trục.

Sự hòa màng tạo thành một lỗ thông, giúp các chất dẫn truyền thần kinh được giải phóng vào khe synap.

Sau khi khuếch tán qua khe synap, các chất dẫn truyền thần kinh gắn vào thụ thể đặc hiệu nằm trên màng tế bào ở nơ-ron thần kinh liền kề hoặc tế bào đích.

• Thụ thể và chất dẫn truyền thần kinh hoạt động theo cơ chế ổ khoá – chìa khoá.
• Một chất dẫn truyền thần kinh đặc hiệu sẽ chỉ gắn vào một loại thụ thể tương ứng, kích hoạt những thay đổi trong tế bào tiếp nhận. Các chất dẫn truyền có thể gây đáp ứng kích thích, tiếp tục truyền tín hiệu đến tế bào ở sau.
• Hoặc cũng có thể chặn tín hiệu, ngăn không cho xung động được truyền đi (đáp ứng ức chế).

Các chất dẫn truyền thần kinh sau khi đã tương tác với thụ thể, sẽ diễn biến theo các trường hợp sau:

• Thoái hoá: bị enzyme thay đổi cấu trúc để trở nên bất hoạt, không thể gắn vào thụ thể tương ứng.
• Khuếch tán: các chất dẫn truyền đi vào các mô xung quanh và được loại bỏ.
• Tái hấp thu: chất dẫn truyền được bơm trở lại túi dự trữ ở tận cùng sợi trục trước synap để tái sử dụng.

Chức năng của tế bào thần kinh

Tế bào thần kinh gửi tín hiệu bằng cách sử dụng điện thế hoạt động. Điện thế hoạt động là sự thay đổi điện thế của tế bào thần kinh gây ra bởi dòng ion vào và ra khỏi màng thần kinh.

Điện thế hoạt động có thể kích hoạt cả synap thần kinh hóa học và điện học.

Synap thần kinh hóa học

Trong synap thần kinh hóa học, điện thế hoạt động ảnh hưởng đến các tế bào thần kinh khác thông qua một khoảng trống giữa các tế bào thần kinh được gọi là synap thần kinh. Các synap thần kinh bao gồm một kết thúc trước synap, một khe hở tiếp hợp và một kết thúc sau synap.

Khi một điện thế hoạt động được tạo ra, nó sẽ được mang theo sợi trục đến một điểm kết thúc trước synap.

• Điều này kích hoạt việc giải phóng các sứ giả hóa học được gọi là chất dẫn truyền thần kinh.
• Các phân tử này vượt qua khe hở synap và liên kết với các thụ thể ở phần cuối sau synap của một dendrite.

Các chất dẫn truyền thần kinh có thể kích thích tế bào thần kinh sau synap, khiến nó tự tạo ra một điện thế hoạt động. Ngoài ra, chúng có thể ức chế tế bào thần kinh sau synap, trong trường hợp đó, nó không tạo ra điện thế hoạt động.

Synap thần kinh điện học (Electrical synapse)

Đây là loại synap mà tại đó tín hiệu thần kinh được truyền trực tiếp từ tế bào này sang tế bào khác thông qua các liên kết khe (gap junctions). Khác với synap hóa học, synap điện học không sử dụng chất dẫn truyền thần kinh mà truyền tín hiệu thông qua dòng ion, tạo nên sự dẫn truyền nhanh chóng và gần như tức thời.

Nó bao gồm các kênh kết nối (connexon), được tạo thành từ các protein connexin, cho phép ion và phân tử nhỏ đi qua.

• Truyền tín hiệu: Dòng điện (ion) di chuyển trực tiếp từ tế bào trước synap sang tế bào sau synap.
• Tính hai chiều: Xung điện có thể truyền theo cả hai hướng.
• Tốc độ nhanh: Gần như tức thời, không có độ trễ (delay) như ở synap hóa học.

Bệnh lý rối loạn dẫn truyền thần kinh

Bất cứ một bất thường nào trên cơ chế hoạt động của chất dẫn truyền thần kinh đều dẫn đến các tình trạng bệnh lý như:

• Sự mất cân bằng các chất dẫn truyền thần kinh: bệnh Alzheimer, tự kỷ, trầm cảm, động kinh, bệnh Huntington, bệnh Parkinson, bệnh tâm thần phân liệt.
• Các thụ thể không hoạt động: bệnh nhược cơ.
• Giảm hấp thu chất dẫn truyền tại nơron: bệnh xơ cứng cột bên teo cơ.
• Khiếm khuyết các kênh ion: thất điều chu kỳ, liệt chu kỳ tăng/giảm Kali máu, rối loạn trương lực cơ bẩm sinh.
• Ngộ độc: nhiễm độc tính của các loại vi sinh vật như vi khuẩn độc thịt Clostridium botulinum, nấm Amanita muscaria.

Kết luận

Tế bào thần kinh là nền tảng cốt lõi trong hệ thần kinh, đảm nhận vai trò truyền tải và xử lý thông tin, giúp cơ thể thực hiện mọi hoạt động từ đơn giản đến phức tạp. Sự phối hợp nhịp nhàng giữa các neuron tạo nên mạng lưới thần kinh rộng lớn, điều khiển suy nghĩ, cảm xúc, hành động và phản xạ. Nghiên cứu về tế bào thần kinh không chỉ giúp con người hiểu rõ hơn về cách bộ não hoạt động mà còn mở ra nhiều hướng đi trong y học để điều trị các bệnh lý thần kinh.