Neuropil - Neuropil - Wikipedia

Neuropil
Detaily
SystémNervový systém
Identifikátory
latinskýneuropilus
PletivoD019581
THH2.00.06.2.02005
Anatomické termíny mikroanatomie

Neuropil (nebo „neuropile") je jakákoli oblast v nervový systém složený z převážně nemyelinizované axony, dendrity a gliová buňka procesy, které tvoří synapticky hustou oblast obsahující relativně nízký počet těl buněk. Nejrozšířenější anatomickou oblastí neuropilu je mozek který, i když není zcela složen z neuropilu, má největší a nejvyšší synapticky koncentrované oblasti neuropilu v těle. Například neokortex a čichová žárovka oba obsahují neuropil.[1]

bílá hmota, který je většinou složen z myelinovaných axonů (tedy jeho bílá barva) a gliových buněk, se obecně nepovažuje za součást neuropilu.[Citace je zapotřebí ]

Šedá881.png

Neuropil (pl. Neuropils) pochází z řečtiny: neuro, což znamená "šlacha, šlacha; nerv" a pilos, což znamená „cítil“.[2] Původ termínu lze vysledovat až do konce 19. století.[3]

Umístění

Neuropil byl nalezen v následujících oblastech: vnější vrstva neokortexu, mozková kůra, vnitřní plexiformní vrstva a vnější plexiformní vrstva, zadní hypofýza a glomeruli z mozeček. To vše se vyskytuje u lidí, s výjimkou mozkové kůry, ale mnoho druhů má protějšky podobné našim vlastním oblastem neuropilu. Míra podobnosti však závisí na srovnávaném složení neuropilu. Koncentrace neuropilu v určitých oblastech je důležité určit, protože pouhé použití proporcí různých postsynaptických prvků neověřuje potřebné přesvědčivé důkazy. Porovnáním koncentrací lze určit, zda proporce různých postsynaptických prvků kontaktovaly konkrétní axonální dráhu či nikoli. Relativní koncentrace by mohly znamenat odraz různých postsynaptických prvků v neuropilu nebo ukázat, že axony vyhledávaly a vytvářely synapse pouze se specifickými postsynaptickými prvky.[4]

Funkce

Vzhledem k tomu, že neuropily mají v nervovém systému různorodou roli, je obtížné definovat určitou zastřešující funkci pro všechny neuropily. Například čichové glomeruly fungují jako jakési zastávky pro informace plynoucí z čichové receptorové neurony do čichové kůry. Vnitřní plexiformní vrstva sítnice je trochu složitější. The bipolární buňky postsynaptické buď na tyče, nebo kužele jsou buď depolarizované nebo hyperpolarizované v závislosti na tom, zda mají bipolární buňky synapse invertující znaménka nebo synapsy šetřící znaménko.[1]

Účinnost v mozku

Neurony jsou nezbytné pro všechna spojení v mozku, a lze je tedy považovat za „dráty“ mozku. Stejně jako ve výpočtech je entita nejúčinnější, když jsou optimalizovány její vodiče; proto by se dalo očekávat, že mozek, který prošel miliony let přirozeného výběru, bude mít optimalizované nervové obvody. Aby měl optimalizovaný neurální systém, musí vyvažovat čtyři proměnné - musí „minimalizovat zpoždění vedení v axonech, pasivní zeslabení kabelu v dendritech a délku„ drátu “použitého ke konstrukci obvodů“ a také „maximalizovat hustotu synapsí“,[5] v podstatě optimalizace neuropilu. Vědci z Cold Spring Harbor Laboratory formulovali optimální rovnováhu čtyř proměnných a vypočítali optimální poměr objemu axonu a dendritu (tj. Objemu „drátu“ nebo objemu neuropilu) k celkovému objemu šedé hmoty. Vzorec předpovídal optimální mozek s 3/5 (60%) jeho objemu obsazeného neuropilem. S tímto výsledkem souhlasí experimentální důkazy získané ze tří mozků myší. „Frakce drátu je 0,59 ± 0,036 pro vrstvu IV zrakové kůry, 0,62 ± 0,055 pro vrstvu Ib piriformní kůry a 0,54 ± 0,035 pro stratum radiatum hipokampálního pole CA1. Celkový průměr je 0,585 ± 0,043; tyto hodnoty jsou statisticky se neliší od optimální 3/5. “[5]

Klinický význam

Schizofrenie

Bylo prokázáno, že určitý protein[který? ] se ztrácí u lidí s schizofrenie což způsobuje zhoršení dendritů a trnů v dorsolaterální prefrontální kůra, součást neokortexu, který hraje klíčovou roli při zpracování informací, pozornosti, paměti, řádném myšlení a plánování, což jsou všechny funkce, které se zhoršují u lidí se schizofrenií. Zhoršení neuropilu v této kůře bylo navrženo jako příčina schizofrenie.[6]

Alzheimerova choroba

Alzheimerova choroba je neuropatologické onemocnění, u kterého existuje hypotéza, že je výsledkem ztráty dendritických trnů a / nebo deformace těchto trnů v čelních a časných kortikách pacienta. Vědci spojili toto onemocnění se snížením exprese drebrin, o kterém se předpokládá, že v něm hraje roli protein dlouhodobé potenciace, což znamená, že neurony ztratí plasticitu a budou mít potíže s vytvářením nových spojení. Tato porucha se projevuje ve formě spirálovitých vláken, která se v neuropilu zamotávají. Zdá se, že stejný jev se vyskytuje iu starších osob.[7][8]

Ostatní zvířata

Ostatní savci

Významnou nelidskou oblastí neuropilu je mozková kůra nalezený u savců s vousy (např. kočky, psi a hlodavci); každá „hlaveň“ v kůře je oblastí neuropilu, kde vstup z jednoho vousu končí.[9]

Význam rozdílu neuropilů u šimpanzů a lidí

Neuropil má hypotézu, že je klíčovým faktorem při odlišení lidské kognitivní kapacity od schopnosti jiných zvířat. V jedné studii porovnávající šimpanze a člověka frontopolární kůra a neuropil frontoinsulární kůry, bylo zjištěno, že lidé vykazují významně vyšší frakci neuropilů než ostatní oblasti jejich mozku. To naznačuje, že při vývoji naší prefrontální kůry se vyvinul hustší neuropil, který se promítá do více neurálních spojení. U šimpanzů tyto prefrontální oblasti nevykazovaly významně více neuropilu.[6]

Členovci

The optický lalok z členovci a ganglia z mozek členovce stejně jako ganglia v ventrální nervový kabel jsou nemyelinizované, a proto patří do třídy neuropilů.

Výzkum

Výzkum se zaměřil na to, kde se neuropil nachází v mnoha různých druzích, aby odhalil rozsah jeho významnosti a možné funkce.

Nedávné studie

U šimpanzů a lidí poskytuje neuropil zástupnou míru celkové konektivity v místní oblasti, protože je složena převážně z dendritů, axonů a synapsí.[10]

U hmyzu hraje centrální komplex důležitou roli ve funkci mozku vyššího řádu. Neuropil v Drosophila Elipsoid se skládá ze čtyř spodních konstrukcí. Každá část byla pozorována u několika druhů hmyzu, stejně jako vliv, na který má chování, nicméně přesná funkce tohoto neuropilu se ukázala jako nepolapitelná. Abnormální chování při chůzi a chování při letu jsou řízeny primárně centrálním komplexem a geneticky mutace které narušují strukturu podporují hypotézu, že centrální komplexní neuropil je místem kontroly chování. Genetickými mutacemi však byly ovlivněny pouze specifické složky chování. Například základní koordinace nohou při chůzi byla normální, zatímco rychlost, aktivita a zatáčení byly ovlivněny. Tato pozorování naznačují, že centrální komplex hraje nejen roli v pohybovém chování, ale také jemné doladění. Existují také další důkazy, že neuropil může fungovat čichový asociativní učení a Paměť.[11]

U lidí může být schizofrenie způsobena zhoršením neuropilu, přičemž mnoho důkazů konkrétně poukazuje na dysfunkci v dorsolaterální prefrontální kůře (DLPFC).[6] Výzkum ukázal snížený neuropil v oblasti 9 schizofreniků,[12] stejně jako důsledné nálezy snížené hustoty páteře ve vrstvě III pyramidové neurony spánkové a čelní kůry. Vzhledem k tomu, že neuropil je místem většiny kortikálních synapsí, je pravděpodobné, že zhoršení velmi ovlivňuje zpracování a vyvolává příznaky, které schizofrenici vykazují.[6]

Viz také

Reference

  1. ^ A b Dale Purves; George J. Augustine; David Fitzpatrick; William C. Hall; Anthony-Samuel LaMantia; Leonard E. White, eds. (2012). „1“. Neurovědy (Páté vydání). Sunderland, Massachusetts: Sinauer Associates, Inc. ISBN  978-0-87893-695-3.
  2. ^ Freeman, Walter J. Jak si mozky tvoří svou mysl , 2000, s. 47
  3. ^ Pearsall, Judy. "Neuropil". Oxfordské slovníky online. Oxford University Press. Citováno 20. dubna 2012.
  4. ^ White, Edward L .; Keller, Asaf; Úvod Thomase A. Woolseyho (1989). Kortikální obvody Synaptická organizace struktury, funkce a teorie mozkové kůry. Boston: Birkhäuser Boston. ISBN  978-0-8176-3402-5.
  5. ^ A b Chklovskii, Dmitri B .; Schikorski, Thomas; Stevens, Charles F. (25. dubna 2002). "Optimalizace zapojení v kortikálních obvodech". Neuron. 34 (3): 341–347. doi:10.1016 / s0896-6273 (02) 00679-7. PMID  11988166. S2CID  1501543.
  6. ^ A b C d Somenarian, Latchman (11. února 2012). „Neuropatologie prefrontální kůry neuropilu u schizofrenie“. Psychiatrické poruchy (trendy a vývoj): 1–17. Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc)
  7. ^ Braak, Heiko a Eva (1986). „Výskyt vláken neuropilu v senilním lidském mozku a při Alzheimerově chorobě: Třetí místo spárovaných spirálových vláken mimo neurofibrilární spletence a neuritické plaky“. Neurovědy Dopisy. 65 (3): 351–355. doi:10.1016/0304-3940(86)90288-0. PMID  2423928. S2CID  38340590.
  8. ^ Smythies, John (2004). Poruchy synaptické plasticity a schizofrenie. San Diego, Kalifornie: Elsevier Academic Press. str.6 –7. ISBN  978-0-12-366860-8.
  9. ^ Wollsey, Thomas. "Barrel Cortex" (PDF). Citováno 21. dubna 2012.[trvalý mrtvý odkaz ]
  10. ^ Spocter, Muhammad A; Hopkins, William D .; Barks, Sarah K .; Bianchi, Serena; Hehmeyer, Abigail E .; Anderson, Sarah M .; Stimpson, Cheryl D .; Fobbs, Archibald J .; Hof, Patrick R .; Sherwood, Chet C. (2012). „Distribuce neuropilu v mozkové kůře se u lidí a šimpanzů liší“. The Journal of Comparative Neurology. 520 (13): 2917–2929. doi:10,1002 / cne.23074. ISSN  1096-9861. PMC  3556724. PMID  22350926.
  11. ^ Renn, Susan C. P .; Armstrong, J. Douglas; Yang, Mingyao; Wang, Zongsheng; An, Xin; Kaiser, Kim; Taghert, Paul H. (5. listopadu 1999). „Genetická analýza neuropilu elipsoidního těla Drosophila: Organizace a vývoj centrálního komplexu“. Journal of Neurobiology. 41 (2): 189–207. CiteSeerX  10.1.1.458.8098. doi:10.1002 / (sici) 1097-4695 (19991105) 41: 2 <189 :: aid-neu3> 3.3.co; 2-h. ISSN  0022-3034. PMID  10512977.
  12. ^ Buxhoeveden D, Ror E, Switala A (2000). "Zmenšený interneuronální prostor u schizofrenie". Biologická psychiatrie. 47 (7): 681–682. doi:10.1016 / s0006-3223 (99) 00275-9. PMID  10809534. S2CID  33719925.
  • Neuropil: Roche Encyclopedia of Medicine, Slovník Barn.
  • Gazzaniga, Richard B. Ivry; Mangun, George R .; Steven, Megan S. (2009). Kognitivní neurovědy: biologie mysli (3. vyd.). New York: W. W. Norton. ISBN  978-0-393-92795-5.
  • Eric R. Kandel; James H. Schwartz; Thomas M. Jessell, vyd. (2000). Principy neurální vědy (4. vydání). New York: McGraw-Hill, divize zdravotnických profesí. ISBN  978-0-8385-7701-1.
  • Larry R. Squire; Stephen M. Kosslyn, eds. (1998). Zjištění a současný názor v kognitivní neurovědě. Aktuální názor v neurobiologii. Cambridge, Massachusetts: MIT Press. ISBN  978-0-262-69204-5.

externí odkazy