Thân tế bào thần kinh, sợi trục và sợi nhánh

Tế bào thần kinh là một tế bào phân cực có cấu trúc phản ánh chức năng truyền tín hiệu của nó. Sợi nhánh và thân tế bào (soma) tiếp nhận và tích hợp các đầu vào synap; đoạn đầu sợi trục quyết định xem một điện thế hoạt động có được tạo ra hay không; và sợi trục dẫn truyền tín hiệu đó, thường là trên những khoảng cách dài, đến các tận cùng của nó. Tổ chức phân vùng này là cơ sở cấu trúc của dòng thông tin định hướng trong hệ thần kinh.

Definition

Tế bào thần kinh là một tế bào có khả năng kích thích điện của hệ thần kinh, được chia về mặt cấu trúc thành thân tế bào (soma) chứa nhân, các sợi nhánh phân nhánh tiếp nhận đầu vào, và một sợi trục duy nhất dẫn truyền tín hiệu đầu ra đến các tế bào khác.

Scope

Mục này mô tả hình thái và các ngăn cấu trúc của tế bào thần kinh — thân tế bào, sợi nhánh, sợi trục, đoạn đầu sợi trục và các tận cùng — và cách mỗi ngăn liên quan đến việc tiếp nhận, tích hợp và dẫn truyền tín hiệu. Đây là giải phẫu và mô học tham khảo mô tả, không phải hướng dẫn lâm sàng.

Core questions

• Các ngăn cấu trúc của tế bào thần kinh là gì và mỗi ngăn làm gì?
• Hình dạng của sợi nhánh định hình sự tích hợp các đầu vào như thế nào?
• Điện thế hoạt động được khởi tạo ở đâu trong tế bào thần kinh?
• Cấu trúc sợi trục, bao gồm cả quá trình myelin hóa, hỗ trợ dẫn truyền tín hiệu như thế nào?

Key concepts

• Thân tế bào (perikaryon)
• Sợi nhánh và gai sợi nhánh
• Sợi trục và đồi sợi trục
• Đoạn đầu sợi trục
• Tận cùng sợi trục (bouton)
• Myelin hóa và các nút Ranvier
• Vận chuyển sợi trục
• Phân cực chức năng — tế bào thần kinh hướng tín hiệu từ sợi nhánh đến sợi trục
• Học thuyết tế bào thần kinh — tế bào thần kinh là các đơn vị tế bào riêng biệt

Mechanisms

Tế bào thần kinh được phân cực về mặt chức năng. Sợi nhánh và thân tế bào thu thập các đầu vào synap trên bề mặt màng của chúng; mô hình phân nhánh và các gai của cây sợi nhánh xác định cách các đầu vào đó được trọng số hóa và tổng hợp. Các điện thế tích hợp hội tụ tại đoạn đầu sợi trục, một vùng chuyên biệt giàu kênh natri cổng điện áp nơi ngưỡng điện thế hoạt động thấp nhất, vì vậy đây thường là nơi điện thế hoạt động được khởi tạo (Bean, 2007). Sợi trục sau đó dẫn truyền xung thần kinh đến các tận cùng của nó; trong các sợi trục có myelin, sự dẫn truyền nhanh hơn và nhảy cóc giữa các nút Ranvier. Myelin không đồng nhất: tái tạo độ phân giải cao của các sợi trục hình tháp vỏ não đơn lẻ cho thấy các cấu hình phân bố myelin riêng biệt, đôi khi không liên tục, dọc theo sợi trục (Tomassy et al., 2014). Các vật liệu được di chuyển giữa thân tế bào và các tận cùng xa bằng vận chuyển sợi trục chủ động.

Clinical relevance

Các ngăn cấu trúc của tế bào thần kinh bị ảnh hưởng khác nhau trong bệnh tật — ví dụ, tổn thương sợi trục và mất myelin làm suy giảm dẫn truyền, trong khi những thay đổi ở sợi nhánh và synap đi kèm với một số rối loạn. Hiểu biết về cấu trúc tế bào thần kinh bình thường là nền tảng để giải thích những thay đổi đó. Mục này là tài liệu tham khảo mô tả và không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc điều trị.

History

Tổ chức bên trong của tế bào thần kinh trở nên rõ ràng với phương pháp nhuộm tẩm bạc của Golgi, mà Ramón y Cajal đã sử dụng để mô tả các sợi nhánh, thân tế bào và sợi trục như các phần của một tế bào riêng biệt duy nhất và đề xuất rằng tín hiệu chảy theo một hướng xác định qua chúng. Điện sinh lý học và kính hiển vi điện tử thế kỷ XX đã tinh chỉnh bức tranh này, xác định đoạn đầu sợi trục là vùng kích hoạt và tiết lộ cấu trúc siêu vi của myelin và bộ xương tế bào hỗ trợ vận chuyển sợi trục.

Key figures

• Santiago Ramón y Cajal
• Camillo Golgi

Seminal works

• bean-2007
• tomassy-2014
• kandel-2021

Frequently asked questions

Sự khác biệt giữa sợi trục và sợi nhánh là gì?

Sợi nhánh thường là các nhánh ngắn, phân nhánh tiếp nhận tín hiệu đến, trong khi một tế bào thần kinh thường có một sợi trục duy nhất dẫn truyền tín hiệu đi ra khỏi thân tế bào đến các tế bào khác.

Điện thế hoạt động được khởi tạo ở đâu trong tế bào thần kinh?

Nó thường được khởi tạo tại đoạn đầu sợi trục, một vùng ngay sau thân tế bào có mật độ kênh natri cổng điện áp cao và ngưỡng kích hoạt thấp nhất.