akson - Axon

akson
Blausen 0657 Çok KutupluNeuron.png
Çok kutuplu bir nöronun aksonu
tanımlayıcılar
D001369
FMA 67308
Anatomik terminoloji

Bir akson (Yunanca ἄξων áxōn , eksen) veya sinir lifi (veya sinir lifi : yazım farklılıklarına bakın ), omurgalılarda tipik olarak aksiyon potansiyeli olarak bilinen elektriksel uyarıları ileten bir sinir hücresinin veya nöronun uzun, ince bir izdüşümüdür. sinir hücresi gövdesinden uzaklaşır . Aksonun işlevi, bilgiyi farklı nöronlara, kaslara ve bezlere iletmektir. Dokunma ve sıcaklık için olanlar gibi bazı duyu nöronlarında ( psödounipolar nöronlar ), aksonlara afferent sinir lifleri denir ve elektriksel uyarı, bunlar boyunca periferden hücre gövdesine ve hücre gövdesinden omuriliğe başka bir dal boyunca hareket eder. aynı aksondan. Akson disfonksiyonu, hem periferik hem de merkezi nöronları etkileyebilen birçok kalıtsal ve edinsel nörolojik bozukluğa neden olmuştur. Sinir lifleri üç tipte sınıflandırılırA grubu sinir lifleri , B grubu sinir lifleri ve C grubu sinir lifleri . A ve B grupları miyelinli ve C grubu miyelinsizdir. Bu gruplar hem duyusal lifleri hem de motor lifleri içerir. Diğer bir sınıflandırma sadece duyusal lifleri Tip I, Tip II, Tip III ve Tip IV olarak gruplandırır.

Bir akson, bir nöronun hücre gövdesinden çıkan iki tip sitoplazmik çıkıntıdan biridir; diğer tip bir dendrittir . Aksonlar, şekil (aksonlar genellikle sabit bir yarıçapı korurken dendritler genellikle incelir), uzunluk (aksonlar çok daha uzun olabilirken dendritler hücre gövdesi çevresinde küçük bir bölgeyle sınırlıdır) ve işlev (dendritler sinyalleri, aksonlar ise onları iletir). Bazı nöron türlerinin aksonları yoktur ve dendritlerinden sinyal iletirler. Bazı türlerde aksonlar, akson taşıyan dendritler olarak bilinen dendritlerden çıkabilir. Hiçbir nöronun birden fazla aksonu yoktur; ancak böcekler veya sülükler gibi omurgasızlarda akson bazen birbirinden az çok bağımsız olarak işlev gören birkaç bölgeden oluşur.

Aksonlar, aksolemma olarak bilinen bir zarla kaplıdır ; aksonun sitoplazmasına aksoplazma denir . Çoğu akson, bazı durumlarda çok bol dallanır. Bir aksonun uç dallarına telodendria denir . Bir telodendron'un şişmiş ucu, sinaptik bir bağlantı oluşturan başka bir nöronun dendronunu veya hücre gövdesini birleştiren akson terminali olarak bilinir . Aksonlar, sinaps adı verilen kavşaklarda diğer hücrelerle (genellikle diğer nöronlar, ancak bazen kas veya bez hücreleri) temas kurar . Bazı durumlarda, bir nöronun aksonu, aynı nöronun dendritleri ile bir sinaps oluşturarak bir otoaps ile sonuçlanabilir . Bir sinaps da, membran akson yakından hedef hücrenin membran bitişik ve özel moleküler yapılar boşluk boyunca iletim elektriksel veya elektro-kimyasal sinyallere karşılık vermektedir. Bazı sinaptik bağlantılar, aksonun uzunluğu boyunca ortaya çıkar; bunlara en passant ("geçerken") sinaps denir ve bir akson boyunca yüzlerce hatta binlerce olabilir. Diğer sinapslar, aksonal dalların uçlarında terminaller olarak görünür.

Tüm dalları bir arada bulunan tek bir akson, beynin birçok bölümünü innerve edebilir ve binlerce sinaptik terminal oluşturabilir. Bir akson demeti , merkezi sinir sisteminde bir sinir yolu ve periferik sinir sisteminde bir fasikül oluşturur . Gelen plasental memelilerin büyük beyaz madde beyinde yolu olan korpus kallosum , yaklaşık 200 milyon aksonların oluşmuş, insan beyninin .

Anatomi

Tipik bir miyelinli akson
gri madde ve beyaz madde gösteren bir disseke insan beyni

Aksonlar sinir sisteminin birincil iletim hatlarıdır ve demetler halinde sinirleri oluştururlar . Bazı aksonlar bir metre veya daha fazla uzayabilirken, diğerleri bir milimetre kadar az uzayabilir. İnsan vücudundaki en uzun aksonlar , omuriliğin tabanından ayak başparmağına kadar uzanan siyatik sinirin aksonlarıdır . Aksonların çapı da değişkendir. Bireysel aksonların çoğu mikroskobik çaptadır (tipik olarak yaklaşık bir mikrometre (µm) çapındadır). En büyük memeli aksonları 20 µm'ye kadar çapa ulaşabilir. Kalamar dev akson çok hızlı bir şekilde yürütülmesi sinyallerine uzmanlaşmış, 1 civarındadır milimetre çapında küçük bir kurşun kalem büyüklüğü. Aksonal telodendria (aksonun sonundaki dallanma yapıları) sayıları da bir sinir lifinden diğerine farklılık gösterebilir. Merkezi sinir sistemindeki (CNS) aksonlar tipik olarak birçok sinaptik uç noktası olan çoklu telodendria gösterir. Karşılaştırıldığında, serebellar granül hücre aksonu, iki paralel lifin uzandığı tek bir T-şekilli dal düğümü ile karakterize edilir . Ayrıntılı dallanma, mesajların beynin tek bir bölgesindeki çok sayıda hedef nörona aynı anda iletilmesine izin verir.

Sinir sisteminde iki tip akson vardır : miyelinli ve miyelinsiz aksonlar. Miyelin , iki tip glial hücre tarafından oluşturulan yağlı bir yalıtkan madde tabakasıdır : Schwann hücreleri ve oligodendrositler . Olarak periferal sinir sisteminin Schwann hücrelerinin bir miyelinli akson miyelin kılıfını oluşturur. Olarak , merkezi sinir sistemi , oligodendrositlerin yalıtım miyelin oluşturur. Miyelinli sinir lifleri boyunca, miyelin kılıfında Ranvier düğümleri olarak bilinen boşluklar eşit aralıklarla meydana gelir. Miyelinizasyon, saltatory iletim adı verilen özellikle hızlı bir elektriksel dürtü yayılımı modu sağlar .

Kortikal nöronlardan gelen miyelinli aksonlar , beyindeki beyaz madde adı verilen nöral dokunun büyük kısmını oluşturur . Miyelin , nöronal hücre gövdelerini içeren serebral korteksin gri maddesinin aksine dokuya beyaz bir görünüm verir . Benzer bir düzenleme beyincikte görülür . Miyelinli akson demetleri , CNS'deki sinir yollarını oluşturur . Bu yolların beynin orta çizgisini geçerek karşıt bölgeleri birbirine bağladığı yerlere komissür adı verilir . Bunların en büyüğü , iki serebral yarım küreyi birbirine bağlayan korpus kallozumdur ve bunun yaklaşık 20 milyon aksonu vardır.

Bir nöronun yapısının iki ayrı fonksiyonel bölgeden veya bölümden oluştuğu görülür - bir bölge olarak dendritlerle birlikte hücre gövdesi ve diğeri olarak aksonal bölge.

aksonal bölge

Aksonal bölge veya bölme, akson tepeciği, ilk segment, aksonun geri kalanı ve akson telodendria ve akson terminallerini içerir. Aynı zamanda miyelin kılıfı da içerir. Nissl organları nöronal proteinlerin üretilmesi aksonal bölgesinde bulunmaz. Aksonun büyümesi ve atık maddelerin uzaklaştırılması için gerekli proteinler, taşıma için bir çerçeveye ihtiyaç duyar. Bu aksonal taşıma , aksoplazmada , nörofilamentler olarak bilinen mikrotübüllerin ve ara filamentlerin düzenlemeleri ile sağlanır .

akson tepeciği

Akson tepe noktasında ve ilk segmentte mikrotübülleri gösteren detay.

Akson tepecik akson olmak için uzanır nöronun hücre gövdesi oluşan alandır. İlk segmentten önce gelir. Nöronda toplanan alınan aksiyon potansiyelleri , ilk segmentten bir aksiyon potansiyelinin üretilmesi için akson tepeciğine iletilir.

İlk segment

Aksonal ilk parçasının (AIS) akson yapısal olarak ve fonksiyonel olarak ayrı bir mikro bölge, bir. Başlangıç ​​bölümünün bir işlevi, bir aksonun ana bölümünü nöronun geri kalanından ayırmaktır; başka bir işlev, aksiyon potansiyellerinin başlatılmasına yardımcı olmaktır . Bu işlevlerin her ikisi de, bir nöronun dendritlerinin (ve bazı durumlarda soma ) bazal bölgede giriş sinyallerini aldığı ve apikal bölgede nöronun aksonunun çıkış sinyalleri sağladığı nöron hücre polaritesini destekler .

Akson başlangıç ​​segmenti miyelinsizdir ve özel bir protein kompleksi içerir. Yaklaşık 20 ila 60 µm uzunluğundadır ve aksiyon potansiyelinin başlama yeri olarak işlev görür. Hem akson üzerindeki konum hem de AIS'nin uzunluğu, nöronal çıktıya ince ayar yapabilen bir plastisite derecesi göstererek değişebilir. Daha uzun bir AIS, daha büyük bir uyarılabilirlik ile ilişkilidir. Plastisite, AIS'nin dağılımını değiştirme ve sinir devrelerinin aktivitesini sabit bir seviyede tutma yeteneğinde de görülür.

AIS, sinir uyarılarının hızlı iletimi için son derece uzmanlaşmıştır . Bu, aksiyon potansiyelinin başlatıldığı ilk segmentte yüksek konsantrasyonda voltaj kapılı sodyum kanalları ile sağlanır. İyon kanallarına çok sayıda hücre adezyon molekülü ve onları hücre iskeletine bağlayan yapı iskele proteinleri eşlik eder . AIS'deki ana düzenleyici olduğu için ankirin G ile etkileşimler önemlidir.

aksonal taşıma

Axoplasm eşdeğerdir sitoplazma içinde hücre . Mikrotübüller akson tepecik de axoplasm formu. Aksonun uzunluğu boyunca, üst üste binen bölümlerde düzenlenirler ve hepsi aynı yönü gösterir - akson terminallerine doğru. Bu, mikrotübüllerin pozitif uçlarıyla not edilir. Bu örtüşen düzenleme, hücre gövdesinden farklı malzemelerin taşınması için yollar sağlar. Aksoplazma üzerinde yapılan çalışmalar, hücre iskeleti filamentleri (mikrotübüller ve nörofilamentler) boyunca , akson ve terminalleri ile hücre gövdesi arasında her iki yönde görülebilecek her boyutta çok sayıda vezikülün hareketini göstermiştir .

Akson boyunca hücre gövdesinden giden anterograd taşıma , büyüme için gerekli olan mitokondri ve membran proteinlerini akson terminaline taşır. Gelen retrograd taşıma , hücre atık maddelerini akson terminalinden hücre gövdesine taşır. Giden ve giden yollar, farklı motor proteinleri setleri kullanır . Giden ulaşım kinesin tarafından , gidiş dönüş trafiği ise dynein tarafından sağlanmaktadır . Dynein eksi uçludur. Kinesin ve dinein motor proteinlerinin birçok formu vardır ve her birinin farklı bir yük taşıdığı düşünülmektedir. Aksonda taşınma üzerine yapılan çalışmalar kinesinin isimlendirilmesine yol açmıştır.

miyelinasyon

TEM enine kesitte bir miyelinli akson.
Bir aksonun kesiti: (1) Akson (2) Çekirdek (3) Schwann hücresi (4) Miyelin kılıfı (5) Neurilemma

Sinir sisteminde aksonlar miyelinli veya miyelinsiz olabilir. Bu, miyelin kılıfı adı verilen yalıtkan bir tabakanın sağlanmasıdır. Miyelin zarı, nispeten yüksek lipid/protein oranı bakımından benzersizdir.

Periferik sinir sisteminde aksonlar, Schwann hücreleri olarak bilinen glial hücreler tarafından miyelinlenir . Merkezi sinir sisteminde miyelin kılıfı, başka bir glial hücre türü olan oligodendrosit tarafından sağlanır . Schwann hücreleri tek bir aksonu miyelinleştirir. Bir oligodendrosit, 50 aksona kadar miyelin oluşturabilir.

Miyelinin bileşimi iki tipte farklıdır. CNS'de majör miyelin proteini proteolipid proteindir ve PNS'de miyelin bazik proteindir .

Ranvier düğümleri

Ranvier düğümleri ( miyelin kılıf boşlukları olarak da bilinir), miyelin kılıfının bölümleri arasında periyodik olarak serpiştirilmiş bulunan miyelinli bir aksonun kısa miyelinsiz bölümleridir . Bu nedenle, Ranvier düğümü noktasında aksonun çapı küçülür. Bu düğümler, aksiyon potansiyellerinin üretilebileceği alanlardır. Olarak aniden değişen iletim , Ranvier her düğüm üretilen elektrik akımları başka bir eylem potansiyeli üretmek üzere yeterince güçlü kalır doğrultusunda sonraki düğüm, çok az zayıflama ile yürütülmektedir. Böylece miyelinli bir aksonda, aksiyon potansiyelleri etkin bir şekilde düğümden düğüme "atlar", aradaki miyelinli uzantıları atlayarak, en hızlı miyelinsiz aksonun bile sürdürebileceğinden çok daha hızlı bir yayılma hızı ile sonuçlanır.

akson terminalleri

Bir akson, telodendria (Yunanca ağacın sonu) adı verilen birçok dala bölünebilir. Her telodendron'un sonunda bir akson terminali bulunur (sinaptik yaka çiçeği veya terminal yaka çiçeği olarak da adlandırılır). Akson terminalleri içeren sinaptik kesecikler depolamak nörotransmitter olarak serbest bırakılması için sinaps . Bu, diğer nöronlarla çoklu sinaptik bağlantıları mümkün kılar. Bazen bir nöronun aksonu, otoaps olarak bilindiğinde, aynı nöronun dendritleriyle sinaps yapabilir .

Aksiyon potansiyalleri

Tipik bir kimyasal sinapsın yapısı

Çoğu akson, hücre gövdesinde başlayan ve aksonun hedef hücrelerle sinaptik temas kurduğu noktalarda sona eren, bir akson boyunca hızla ilerleyen ayrı elektrokimyasal dürtüler olan aksiyon potansiyelleri biçiminde sinyaller taşır . Bir aksiyon potansiyelinin tanımlayıcı özelliği, "ya hep ya hiç" olmasıdır - bir aksonun ürettiği her aksiyon potansiyeli temelde aynı boyut ve şekle sahiptir. Bu ya hep ya hiç özelliği, aksiyon potansiyellerinin uzun bir aksonun bir ucundan diğerine boyutta herhangi bir azalma olmaksızın iletilmesine izin verir. Bununla birlikte, değişken genlikte dereceli elektrokimyasal sinyaller taşıyan kısa aksonları olan bazı nöron türleri vardır.

Bir aksiyon potansiyeli presinaptik bir terminale ulaştığında, sinaptik iletim sürecini aktive eder. İlk adım, aksonun zarındaki kalsiyum iyon kanallarının hızlı bir şekilde açılması ve kalsiyum iyonlarının zardan içeriye doğru akmasına izin vermektir. Hücre içi kalsiyum konsantrasyonunda ortaya çıkan artış, bir nörotransmitter kimyasal ile dolu sinaptik veziküllerin (bir lipid zarla çevrili küçük kaplar) akson zarı ile kaynaşmasına ve içeriklerini hücre dışı boşluğa boşaltmasına neden olur. Nörotransmitter, presinaptik sinirden ekzositoz yoluyla salınır . Nörotransmitter kimyasal daha sonra hedef hücrenin zarında bulunan reseptörlere yayılır. Nörotransmitter bu reseptörlere bağlanır ve onları aktive eder. Aktive edilen reseptörlerin tipine bağlı olarak, hedef hücre üzerindeki etki, hedef hücreyi uyarmak, inhibe etmek veya bir şekilde metabolizmasını değiştirmek olabilir. Tüm bu olaylar dizisi genellikle saniyenin binde birinden daha kısa bir sürede gerçekleşir. Daha sonra, presinaptik terminalin içinde, bir sonraki aksiyon potansiyeli geldiğinde serbest bırakılmaya hazır olan yeni bir vezikül seti zarın yanındaki pozisyona taşınır. Aksiyon potansiyeli, nöron ölçeğinde sinaptik mesajların entegrasyonundaki son elektriksel adımdır.

(A) piramidal hücre, internöron ve kısa süreli dalga biçimi (Axon), üç ortalama dalga biçiminin örtüşmesi;
(B) Piramidal hücre internöronları ve varsayılan aksonlar için tepe-dip süresinin ortalama ve standart hatası;
(C) Aksonlar, piramidal hücreler (PYR) ve internöronlar (INT) için ayrı birimler için sinyal-gürültü oranlarının dağılma grafiği.

Aksonlarda aksiyon potansiyeli yayılımının hücre dışı kayıtları, serbestçe hareket eden hayvanlarda gösterilmiştir. Hücre dışı somatik aksiyon potansiyelleri gibi serbestçe hareket hayvanlarda hücresel aktiviteyi incelemek için kullanılmış olsa da yer hücrelerinde , hem de aksonal aktivite beyaz ve gri madde de kaydedilebilir. Akson aksiyon potansiyeli yayılımının hücre dışı kayıtları, somatik aksiyon potansiyellerinden üç şekilde farklıdır: 1. Sinyal, piramidal hücrelere (~500μs) veya internöronlara (~250μs) göre daha kısa bir tepe-dip süresine (~150μs) sahiptir. 2. Voltaj değişimi trifaziktir. 3. Bir tetrode kaydedilen aktivite, dört kayıt telinden sadece birinde görülür. Serbest hareket eden sıçanlardan alınan kayıtlarda, alveus ve korpus kallozumun yanı sıra hipokampal gri madde de dahil olmak üzere beyaz madde yollarında aksonal sinyaller izole edilmiştir.

Aslında, in vivo aksiyon potansiyellerinin üretimi, doğası gereği sıralıdır ve bu sıralı artışlar , nöronlardaki dijital kodları oluşturur . Önceki çalışmalar, kısa süreli darbeler tarafından uyarılan tek bir ani yükselişin aksonal kökenini gösterse de, in vivo fizyolojik sinyaller, nöronların hücre gövdelerinde sıralı ani yükselmelerin başlamasını tetikler.

Aksiyon potansiyellerini aksonal terminallere yaymaya ek olarak, akson aksiyon potansiyellerini yükseltebilir, bu da sıralı aksiyon potansiyellerinin aksonal terminale doğru güvenli bir şekilde yayılmasını sağlar. Moleküler mekanizmalar açısından , aksonlardaki voltaj kapılı sodyum kanalları , kısa süreli darbelere yanıt olarak daha düşük eşik ve daha kısa refrakter periyoda sahiptir.

Gelişim ve büyüme

Gelişim

Aksonun hedefine gelişimi, sinir sisteminin genel gelişimindeki altı ana aşamadan biridir . Kültürlenmiş hipokampal nöronlar üzerinde yapılan araştırmalar, nöronların başlangıçta eşdeğer olan çok sayıda nörit ürettiğini , ancak bu nöritlerden sadece birinin akson olmaya mahkum olduğunu ileri sürüyor . Akson spesifikasyonunun akson uzamasından önce mi yoksa tam tersi mi olduğu açık değildir, ancak son kanıtlar ikincisine işaret etmektedir. Tam olarak gelişmemiş bir akson kesilirse, polarite değişebilir ve diğer nöritler potansiyel olarak akson haline gelebilir. Bu polarite değişikliği, yalnızca akson diğer nöritlerden en az 10 μm daha kısa kesildiğinde meydana gelir. Kesi yapıldıktan sonra en uzun nörit gelecekteki akson olacak ve orijinal akson dahil diğer tüm nöritler dendritlere dönüşecektir. Bir nörite harici bir kuvvet uygulamak, uzamasına neden olmak, onu bir akson haline getirecektir. Bununla birlikte, aksonal gelişim, hücre dışı sinyalleşme, hücre içi sinyalleşme ve hücre iskeleti dinamikleri arasındaki karmaşık bir etkileşim yoluyla elde edilir .

hücre dışı sinyal

Nöronları çevreleyen hücre dışı matris boyunca yayılan hücre dışı sinyaller, aksonal gelişimde önemli bir rol oynar. Bu sinyal molekülleri, proteinleri, nörotrofik faktörleri ve hücre dışı matrisi ve yapışma moleküllerini içerir. Netrin (UNC-6 olarak da bilinir) salgılanan bir proteindir, akson oluşumunda işlev görür. Tüm unc-5 netrin reseptör mutasyona uğratılır, çeşitli nörit düzensiz nöronların üzerinden öngörülen ve son olarak tek bir akson öne uzatılır. Nörotrofik faktörler – sinir büyüme faktörü (NGF), beyin kaynaklı nörotrofik faktör (BDNF) ve nörotrofin-3 (NTF3) de akson gelişiminde rol oynar ve Trk reseptörlerine bağlanır .

Gangliosid -converting enzim plazma membranı gangliosid sialidaz aktivasyonunda yer almaktadır (tümünde daimi mıknatıslı jeneratörler), TrkA neutrites ucunda, aksonların uzaması için gereklidir. PMGS, gelecekteki akson olacak nöritin ucuna asimetrik olarak dağılır.

hücre içi sinyal

Aksonal gelişim sırasında , hedeflenen aksonun ucunda PI3K'nın aktivitesi artar. PI3K aktivitesini bozmak aksonal gelişimi engeller. PI3K'nın aktivasyonu, bir nöritin önemli ölçüde uzamasına neden olarak onu bir aksona dönüştürebilen fosfatidilinositol (3,4,5)-trifosfat ( PtdIns) üretimi ile sonuçlanır . Bu nedenle, PtdIn'leri fosforile eden fosfatazların aşırı ekspresyonu , polarizasyon başarısızlığına yol açar.

hücre iskeleti dinamiği

En düşük aktin filament içeriğine sahip nörit akson olacaktır. PGMS konsantrasyonu ve f-aktin içeriği ters orantılıdır; PGMS bir nöritin ucunda zenginleştiğinde, f-aktin içeriği önemli ölçüde azalır. Ek olarak, aktin depolimerize edici ilaçlara ve ( Rho sinyalini inaktive eden) toksin B'ye maruz kalma , çoklu akson oluşumuna neden olur. Sonuç olarak, bir büyüme konisindeki aktin ağının kesintiye uğraması, nöritinin akson olmasını teşvik edecektir.

Büyüme

Görünür büyüme konisi olan dokuz günlük farenin aksonu

Büyüyen aksonlar , aksonun ucunda bulunan büyüme konisi aracılığıyla çevrelerinde hareket ederler . Büyüme konisi, filopodia adı verilen çıkıntılar içeren , lamellipodium adı verilen geniş bir tabaka benzeri uzantıya sahiptir . Filopodia, tüm sürecin yüzeylere yapışmasını ve çevredeki ortamı keşfetmesini sağlayan mekanizmadır. Aktin bu sistemin hareketliliğinde büyük rol oynar. Yüksek düzeyde hücre yapışma molekülleri (CAM'ler) içeren ortamlar, aksonal büyüme için ideal bir ortam yaratır. Bu, aksonların büyümesi için "yapışkan" bir yüzey sağlıyor gibi görünüyor. Sinir sistemleri CAM'in spesifik örnekleri arasında , N-CAM , TAG-1 -bir aksonal glikoprotein --ve MAG , bir parçası olan tüm olan immünoglobulin süper-familyası. Hücre dışı matris adı verilen başka bir molekül grubu - yapışma molekülleri ayrıca aksonların büyümesi için yapışkan bir substrat sağlar. Bu moleküllerin örnekleri arasında laminin , fibronektin , tenasin ve perlekan yer alır . Bunlardan bazıları hücrelere yüzeyden bağlıdır ve bu nedenle kısa menzilli cezbediciler veya kovucular olarak hareket ederler. Diğerleri dağılabilir ligandlardır ve bu nedenle uzun menzilli etkilere sahip olabilirler.

Kılavuz direği hücreleri adı verilen hücreler , nöronal akson büyümesinin yönlendirilmesine yardımcı olur . Akson rehberliğine yardımcı olan bu hücreler , tipik olarak bazen olgunlaşmamış olan diğer nöronlardır. Akson, hedefle bağlantısındaki büyümesini tamamladığında, gerekli iletim hızına bağlı olarak aksonun çapı beş kata kadar artabilir .

Ayrıca, bir nöronun aksonlarının hasar görmesi durumunda, soma (bir nöronun hücre gövdesi ) hasar görmediği sürece , aksonların rejenere olacağı ve kılavuz direği yardımıyla nöronlarla sinaptik bağlantıları yeniden kuracağı da araştırmalarla keşfedilmiştir . hücreler . Bu aynı zamanda nörorejenerasyon olarak da adlandırılır .

Nogo-A , merkezi sinir sistemi miyelin zarlarında (bir aksonda bulunur) bulunan bir tür nörit büyümesi önleyici bileşendir. Yetişkin memeli merkezi sinir sisteminde aksonal rejenerasyonu kısıtlamada çok önemli bir role sahiptir. Son çalışmalarda, Nogo-A bloke edilir ve nötralize edilirse, sıçanlarda ve fare omuriliğinde fonksiyonel iyileşmenin artmasına yol açan uzun mesafeli aksonal rejenerasyonu indüklemek mümkündür. Bu henüz insanlarda yapılmadı. Yakın zamanda yapılan bir çalışma, Dectin-1 reseptörü tarafından aktive edilen spesifik bir inflamatuar yolak yoluyla aktive edilen makrofajların , akson iyileşmesini teşvik edebildiğini, ancak bununla birlikte nöronda nörotoksisiteye neden olduğunu bulmuştur .

Uzunluk regülasyonu

Aksonların uzunlukları büyük ölçüde bazı hayvanlarda birkaç mikrometreden metreye kadar değişir. Bu, nöronların hem aksonlarının uzunluğunu algılamasına hem de büyümelerini buna göre kontrol etmesine izin veren bir hücresel uzunluk düzenleme mekanizmasının olması gerektiğini vurgular. Aksonların uzunluğunun düzenlenmesinde motor proteinlerin önemli bir rol oynadığı keşfedildi . Bu gözleme dayanarak, araştırmacılar aksonal büyüme için motor proteinlerin moleküler düzeyde akson uzunluğunu nasıl etkileyebileceğini açıklayan açık bir model geliştirdiler. Bu çalışmalar, motor proteinlerin sinyal moleküllerini somadan büyüme konisine taşıdığını ve bunun tersinin de konsantrasyonunun zaman içinde uzunluğa bağlı bir frekansla salındığını göstermektedir.

sınıflandırma

İnsan periferik sinir sistemindeki nöronların aksonları, fiziksel özelliklerine ve sinyal iletim özelliklerine göre sınıflandırılabilir. Aksonların farklı kalınlıklara sahip olduğu biliniyordu (0,1'den 20 µm'ye kadar) ve bu farklılıkların bir aksiyon potansiyelinin akson boyunca hareket etme hızıylailetkenlik hızıyla – ilgili olduğu düşünülüyordu . Erlanger ve Gasser bu hipotezi kanıtladılar ve bir aksonun çapı ile sinir iletim hızı arasında bir ilişki kurarak birkaç tip sinir lifi tanımladılar . Aksonların ilk sınıflandırmasını veren bulgularını 1941'de yayınladılar.

Aksonlar iki sistemde sınıflandırılır. Erlanger ve Gasser getirdiği ilk, A, B ve C bu grupların, kullanarak, üç ana gruba lifleri gruplandırılmış grubu A , grup B , ve C grubu hem duyusal lifleri (içerir aferentleri ) ve motor lifler ( efferentler ). Birinci grup A, alfa, beta, gama ve delta liflerine bölünmüştür - Aα, Aβ, Aγ ve Aδ. Farklı motor liflerinin motor nöronları , alt motor nöronlardı - sırasıyla Aα, Aβ ve Aγ sinir liflerine sahip alfa motor nöron , beta motor nöron ve gama motor nöron .

Diğer araştırmacıların daha sonraki bulguları, duyusal lifler olan iki grup Aa lifi tanımladı. Bunlar daha sonra sadece duyusal lifleri içeren bir sisteme dahil edildi (bunlardan bazıları karışık sinirler ve aynı zamanda motor lifleriydi). Bu sistem, duyu gruplarını Tipler olarak ifade eder ve Romen rakamlarını kullanır: Tip Ia, Tip Ib, Tip II, Tip III ve Tip IV.

Motor

Alt motor nöronların iki tür lifi vardır:

Motor fiber türleri
Tip Erlanger-Gasser
Sınıflandırması
Çap
(µm)
miyelin İletim
hızı (m/s)
İlişkili kas lifleri
Alfa (α) motor nöron aa 13-20 Evet 80–120 Ekstrafuzal kas lifleri
Beta (β) motor nöron
Gama (γ) motor nöron y 5-8 Evet 4-24 İntrafusal kas lifleri

Duyusal

Farklı duyu reseptörleri, farklı tipteki sinir liflerini innerve eder. Proprioseptörler tip Ia, Ib ve II duyu lifleri tarafından innerve edilir, mekanoreseptörler tip II ve III duyu lifleri tarafından ve nosiseptörler ve termoreseptörler tip III ve IV duyu lifleri tarafından innerve edilir .

Duyusal lif türleri
Tip Erlanger-Gasser
Sınıflandırması
Çap
(µm)
miyelin İletim
hızı (m/s)
İlişkili duyu reseptörleri Konum alıcıları mekanoseptörler Nosiseptörler ve
termoreseptörler
la aa 13-20 Evet 80–120 Kas iğciğinin birincil reseptörleri (anülospiral sonlanma)
Ib aa 13-20 Evet 80–120 Golgi tendon organı
II 6-12 Evet 33–75 Kas iğciğinin ikincil reseptörleri (çiçek püskürtme ucu).
Tüm kutanöz mekanoreseptörler
III bir 1-5 İnce 3-30 Ücretsiz sinir uçları dokunma ve basınç ait
Nosiseptörlerin ait yanal spinotalamik
Soğuk thermoreceptors
IV C 0.2-1.5 Numara 0.5-2.0 Nosiseptörler ait ön spinotalamik
Sıcaklık reseptörleri

otonom

Otonom sinir sistemi , periferik her iki elyaf türü vardır:

lif türleri
Tip Erlanger-Gasser
Sınıflandırması
Çap
(µm)
miyelin İletim
hızı (m/s)
preganglionik lifler B 1-5 Evet 3-15
postganglionik lifler C 0,2–1,5 Numara 0,5–2,0

Klinik önemi

Ağırlık derecesinin amacıyla, bir sinir yaralanması olarak tanımlanabilir nöropraksi , aksonomezisde veya nöromezis . Sarsıntı , yaygın aksonal yaralanmanın hafif bir şekli olarak kabul edilir . Aksonal hasar da merkezi kromatolizise neden olabilir . Sinir sistemindeki aksonların işlev bozukluğu , hem periferik hem de merkezi nöronları etkileyen birçok kalıtsal nörolojik bozukluğun ana nedenlerinden biridir .

Bir akson ezildiğinde, aksonun hücre gövdesinden en uzak kısmında aktif bir aksonal dejenerasyon süreci gerçekleşir. Bu dejenerasyon, yaralanmayı takiben hızla gerçekleşir, aksonun bir kısmı membranlarda kapatılır ve makrofajlar tarafından parçalanır. Bu Wallerian dejenerasyonu olarak bilinir . Bir aksonun ölmesi, birçok nörodejeneratif hastalıkta da meydana gelebilir, özellikle aksonal taşıma bozulduğunda, bu Wallerian benzeri dejenerasyon olarak bilinir. Çalışmalar, dejenerasyonun, aksonal protein NMNAT2'nin tüm aksonlara ulaşmasının engellenmesinin bir sonucu olarak gerçekleştiğini göstermektedir .

Aksonların demiyelinizasyonu, multipl skleroz hastalığında bulunan çok sayıda nörolojik semptomlara neden olur .

Dismiyelinizasyon , miyelin kılıfının anormal oluşumudur. Bu, birkaç lökodistrofide ve ayrıca şizofrenide rol oynar .

Şiddetli bir travmatik beyin hasarı , yaygın aksonal yaralanma olarak bilinen bir durumda, aksonlara zarar veren sinir yollarında yaygın lezyonlara neden olabilir . Bu kalıcı bir bitkisel duruma yol açabilir . Sıçanlarda yapılan çalışmalarda, tek bir hafif travmatik beyin hasarından kaynaklanan aksonal hasarın, tekrarlayan hafif travmatik beyin yaralanmalarından sonra daha fazla hasara yatkınlık bırakabileceği gösterilmiştir.

Bir sinir yönlendirme kanalı , nörorejenerasyonu sağlamak için akson büyümesini yönlendirmenin yapay bir yoludur ve farklı sinir yaralanmaları için kullanılan birçok tedaviden biridir .

Tarih

Alman anatomist Otto Friedrich Karl Deiters genellikle aksonu dendritlerden ayırarak keşfetmesiyle tanınır . Akson başlangıç ​​segmentini ilk tanımlayan ve karakterize eden İsviçreli Rüdolf Albert von Kölliker ve Alman Robert Remak idi. Kölliker 1896'da aksonu adlandırdı. Aksonlarda bulunan boşlukları veya düğümleri ilk tanımlayan Louis-Antoine Ranvier'di ve bu katkı için bu aksonal özellikler artık yaygın olarak Ranvier düğümleri olarak adlandırılıyor . İspanyol bir anatomist olan Santiago Ramón y Cajal , aksonların nöronların işlevselliklerini tanımlayan çıktı bileşenleri olduğunu öne sürdü. Joseph Erlanger ve Herbert Gasser daha önce aksonal iletim hızı, miyelinasyon , lif boyutu vb. bazında periferik sinir lifleri için sınıflandırma sistemini geliştirdiler . Alan Hodgkin ve Andrew Huxley de kalamar dev aksonunu (1939) kullandılar ve 1952'de tam kantitatif bir sonuç elde ettiler. Hodgkin-Huxley modelinin formülasyonuna yol açan aksiyon potansiyelinin iyonik temelinin tanımı . Hodgkin ve Huxley, 1963'te bu çalışma için ortaklaşa Nobel Ödülü'ne layık görüldü . Aksonal iletkenliği detaylandıran formüller, Frankenhaeuser-Huxley denklemlerinde omurgalılara kadar genişletildi. Aksiyon potansiyeli yayılımının biyokimyasal temelinin anlaşılması daha da ilerlemiştir ve bireysel iyon kanalları hakkında birçok ayrıntı içermektedir .

Diğer hayvanlar

Omurgasızlardaki aksonlar kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Longfin kıyı kalamar , genellikle olarak kullanılan model organizma bilinen en uzun akson sahiptir. Dev kalamar vardır büyük aksonu da bilinir. Boyutu yarım (tipik olarak) ile bir milimetre arasında değişir ve jet tahrik sisteminin kontrolünde kullanılır . 210 m hızlı kaydedilen iletim hızı / bazı açık deniz arasında ensheathed aksonlarda bulunmaktadır s penaeid karides ve normal aralığı m, 90 ile 200 / s olan ( cf 100-120 m / en miyelinli omurgalı için akson s).

Sıçan çalışmalarında görüldüğü gibi diğer durumlarda, bir akson bir dendritten kaynaklanır; bu tür aksonların "dendritik kökenli" olduğu söylenir. Dendritik orijinli bazı aksonlar benzer şekilde doğrudan akson orijininde başlayan "proksimal" bir başlangıç ​​segmentine sahipken, diğerleri akson orijininden fark edilir şekilde ayrılmış "distal" bir başlangıç ​​segmentine sahiptir. Birçok türde bazı nöronların hücre gövdesinden değil dendritten çıkan aksonları vardır ve bunlar akson taşıyan dendritler olarak bilinir. Çoğu durumda, bir akson, soma üzerindeki bir akson tepeciğinden kaynaklanır; bu tür aksonların "somatik kökenli" olduğu söylenir. Somatik orijinli bazı aksonlar, akson tepeciğine bitişik "proksimal" bir başlangıç ​​segmentine sahipken, diğerleri, somadan uzatılmış bir akson tepeciği ile ayrılmış "distal" bir başlangıç ​​segmentine sahiptir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar