Neuron

See artikkel räägib bioloogilisest neuronist; tehisneuroni kohta vaata artiklit Tehisneuron

Neuron ehk närvirakk ehk neurotsüüt (kreeka sõnast νεῦρον neuron 'kõõlus; närv')^[1] on enamikul loomadel rakk, mis moodustab närvisüsteemi anatoomilis-funktsionaalse põhiüksuse.^[2] Neuronid on närvikoes paiknevate närviahelate põhikomponendid. Neil on võime tekitada membraanipotentsiaali muutusi ja edastada informatsiooni kaugele (elektriline signalisatsioon).

Gliia rakud, mis moodustavad närvikoes teise suure rakupopulatsiooni, ei ole võimelised kiireks elektriliseks signalisatsiooniks, kuid osalevad olulisel määral närvisüsteemi talitluses. Looma kõigi neuronite kogum koos gliiarakkudega moodustab närvisüsteemi.

Neuron on tsütoloogiliselt sarnane teiste rakkudega, kuid tal eristatakse iseloomulikult rakukeha ja kahte tüüpi jätkeid – dendriite ja aksonit.^[3]

Rakukeha sisaldab rakutuuma, Nissli substantsi (koosneb ribosoomidest ja karedast endoplasmaretiikulumist) ning Golgi aparaati. Rakukehast lähtuvad kõik jätked.

Dendriidid on suhteliselt lühikesed (tavaliselt alla 700 μm, kuigi näiteks Purkinje rakkude dendriidid võivad olla pikemad), sageli hargnevad jätked, mis sisaldavad mikrotorukesi ja neurofilamente. Nad võtavad vastu erutust teistelt rakkudelt. Neil võivad esineda dendriidiogad, mis on olulised neuronitevahelise kommunikatsiooni kohad. Dendriidioga moodustab kontakti teise neuroni sünaptilise lõpmega.

Akson on tavaliselt dendriitidest pikem (inimesel võib ulatuda kuni umbes 1 meetrini, näiteks istmikunärvis)^[4] ning juhib erutuse edasi teiste rakkudeni. See algab aksoni kingust ning sisaldab tsütoplasmat, mikrotorukesi, neurofilamente ja transportvesiikuleid. Sageli ümbritseb aksonit katkendlik müeliintupp, mis kiirendab närviimpulsi levikut.

Neuron võtab dendriitide ja rakukeha kaudu vastu keemilisi signaale, mis summeeruvad aksoni kingul. Läve ületamisel tekib aktsioonipotentsiaal, mis levib mööda aksonit ja muundatakse aksonilõpmes taas keemiliseks signaaliks. Neuronid sünteesivad muu hulgas virgatsaineid, neuromodulaatoreid, troofilisi faktoreid ja neurohormoone.

**Tüüpilise neuroni ehk närviraku ehitus**
Dendriit Rakukeha (sooma) Akson Rakutuum Ranvier' kitsend Aksoni lõpe Schwanni rakk Müeliintupp

Neuronitevahelise suhtluse peamised kohad on sünapsid, kus signaal edastatakse sünaptilise ülekande teel. Ehituse alusel eristatakse kahte tüüpi sünapse:

elektrilised sünapsid – levinud eriti selgrootutel; närviimpulss liigub otse rakust rakku aukliiduste kaudu (konneksoonid ühendavad rakkude tsütoplasmad);
keemilised sünapsid – domineerivad selgroogsetel; elektriline signaal muundatakse presünapsis keemiliseks (virgatsaine), mis vabaneb sünapsipilusse ja seondub postsünaptilise membraani retseptoritega.

Keemilised sünapsid koosnevad presünapsist (kus paiknevad sünapsipõiekesed ja aktiivtsoon) ja postsünapsist (kus paiknevad retseptorid). Närviimpulsi saabumine põhjustab kaltsiumioonide (Ca²⁺) sissevoolu presünapsi, mis käivitab virgatsaine eksotsütoosi. Virgatsaine difundeerub läbi sünapsipilu ja seondub postsünaptiliste retseptoritega, mis võivad olla kas ioonkanalid (kiire vastus) või metabotroopsed retseptorid (rakusisesed signaalirajad).

Aksonite otsad on sünapside kaudu kontaktis teiste neuronite, lihasrakkude (neuromuskulaarne lõppplaat) või näärmerakkudega. Mõned neuronid võivad eritada signaalaineid ka otse verre, näiteks modifitseerunud neuronid neerupealise säsis või hüpotalamuses, kus nad nõristavad neurohormoone.

Neuronid hakkavad kujunema juba looteeas; embrüogeneesis arenevad nad ektodermist pärinevatest neuroblastidest.

Enamik neuroneid ei jagune pärast diferentseerumist enam mitoosi teel. Siiski esineb mõnes ajupiirkonnas piiratud neurogeneesi, mida nimetatakse täiskasvanu neurogeneesiks.^[5]

Piirdenärvisüsteemis võivad müeliniseeritud närvikiud osaliselt regenereeruda tänu Schwanni rakkudele, mis moodustavad neurolemmi. Närvirakkude võrgustiku talitlust, uuenemist ja patoloogilisi seisundeid reguleerib suurel määral neurohumoraalne regulatsioon.

Hinnangute kohaselt koosneb inimese peaaju, mille mass on umbes 1,5 kg, ligikaudu 86 miljardist neuronist ja umbes sama paljudest gliiarakkudest.^[6]

Neuron on närvisüsteemi ehituslik ja funktsionaalne põhiühik. Nimetuse neuron võttis kasutusele Heinrich Wilhelm Waldeyer 1881. aastal.

Ehitus

Tüüpilise neuroni moodustavad rakukeha, mis sisaldab suurt rakutuuma ja kõigile päristuumsetele rakkudele omaseid organelle, ning rakukehast lähtuvaid närvijätkeid (tavaliselt ühte aksonit ja mitut dendriiti).

Rakukeha

Pikemalt artiklis Rakukeha

Neuroni rakutuum paikneb tavaliselt rakukeha keskel ja on hästi nähtav, eriti väikestes neuronites. See sisaldab ühte või kahte silmapaistvat tuumakest ning hajusat kromatiini, mis viitab raku suurele transkriptsiooniaktiivsusele. Tuumaümbrises, milles leidub hulgaliselt tuumapoore, on hästi arenenud laamina. Tuuma piirkonnas võivad esineda Cajali kehakesed – ligikaudu 1 μm läbimõõduga kerajad struktuurid, mis sisaldavad peamiselt RNA töötlemisega seotud valke.

Tuuma ümbritsevat tsütoplasmat (neuroplasmat) täidavad mitmesugused organellid. Rakukeha sisaldab lisaks rakutuumale karedat endoplasmaretiikulumi ja siledat endoplasmaretiikulumi, mitokondreid, Golgi aparaati ning teisi rakustruktuure. Rakukeha läbimõõt varieerub sõltuvalt neuroni tüübist ligikaudu 5-st kuni üle 100 µm-ni.

Kõige silmapaistvamad on Nissli kehakesed, sest rakukeha on rikas vabade ribosoomide ja kareda endoplasmaretiikulumiga seotud ribosoomide poolest; valgusmikroskoobis on need nähtavad basofiilsete kogumikena, elektronmikroskoobis aga endoplasmaretiikulumi tsisternide võrgustikuna. Valgusünteesiga seotud organellide rohkus tuleneb rakukeha suurest biosünteetilisest aktiivsusest. Nissli kehakesed on eriti silmapaistvad somaatilistes motoorsetes neuronites, näiteks seljaaju eessarve ja teatud kraniaalnärvide motoorsete tuumade neuronites. Nissli kehakesed ei esine mitte ainult rakukehas, vaid ka dendriitides, kuid mitte aksonis – see on tunnus, mis võimaldab neuropiilis dendriite aksonitest eristada.

Golgi kompleks, mis avastati algselt neuronites, on organellide arenenud süsteem, mis koosneb lamenenud tsisternidest ja väikestest vesiikulitest. See on piirkond, kus Nissli kehakestes sünteesitud valke täiendavalt töödeldakse ja pakendatakse.

Tsütoplasmas leidub primaarseid ja sekundaarseid lüsosoome (viimased on rikkad lipofustsiini poolest ning võivad vananedes koguneda ja rakutuuma keskmest eemale nihutada).^[7] Mitokondrid on väikesed ja ümarad ning neil on tavaliselt pikisuunalised kristad. Tsütoskeleti osas on rakukeha rikas mikrotorukeste (neid on neuronites traditsiooniliselt nimetatud neurotorukesteks, kuigi need ei erine teist tüüpi rakkude mikrotorukestest) ja vahefilamentide (samal põhjusel nimetatud neurofilamentideks) poolest.^[8] Neurotorukesed osalevad rakukehas sünteesitud valgumolekulide kiires transpordis dendriitidesse ja aksonisse.^[9]

Neuronis sünteesitakse rakukehas kõik valgud ja muud talitluseks vajalikud ained. Teistelt rakkudelt pärinevad signaalid jõuavad neuronisse peamiselt dendriitide kaudu ning levivad mööda rakumembraani pingemuutustena, nõrgenedes kauguse kasvades. Need signaalid koonduvad rakukehas, kus neid integreeritakse membraanipotentsiaali muutuste ruumilise ja ajalise summatsiooni teel. Summatsiooni tulemus aksoni kingu piirkonnas määrab, kas ületatakse lävipotentsiaal ja kas tekib aktsioonipotentsiaal (vt kõik-või-mitte-midagi seadus). Tekkinud aktsioonipotentsiaal levib mööda aksonit edasi (erutusjuhtivus) ning jõuab presünaptilistesse lõpmetesse, kus erutus kantakse üle teistele rakkudele erutusülekande teel.

Dendriidid

Pikemalt artiklis Dendriit

Närviraku rakukehast lähtuvad, nagu Ross Granville Harrison esmakordselt 1907. aasta paiku koekultuuris täheldas,^[10] mitmesugused tsütoplasmajätked.

Dendriidid (kreeka sõnast δένδρον dendron 'puu') on neuronite rakukehast lähtuvad peenelt hargnevad jätked, mis moodustavad kontaktkohti teiste rakkudega ja mille kaudu nende erutus kandub neuronile edasi. Sünapside kaudu on neuron ühenduses teiste rakkudega ning võtab vastu signaale dendriidi lokaalse postsünaptilise membraanipiirkonna kaudu.

Dendriidid koosnevad tsütoplasmast, mida ümbritseb rakumembraan. Neil puudub müeliintupp. Nende kontuur on sageli ebakorrapärane ja paljude neuronite dendriitidel on ogad, mis on olulised sünaptiliste kontaktide kohad.

Dendriitidele on iseloomulik rohke mikrotorukeste sisaldus ja suhteliselt vähene neurofilamentide hulk; viimased paiknevad paralleelsete kimpudena. Lisaks leidub neis rohkesti mitokondreid ja Nissli kehakesi, mida on rohkem rakukehale lähemal. Esineb ka sile endoplasmaretiikulum, mis toodab membraanivesiikuleid valkude ja lipiidide rakusiseseks transpordiks.

Ühe neuroni dendriidipuul võib olla mitu tuhat sünaptilist kontakti. Nende kaudu saab neuron teistelt rakkudelt signaale, mis avalduvad väikeste muutustena neuroni membraanipotentsiaalis dendriidi või rakukeha pinnal. Neid muutusi nimetatakse postsünaptilisteks potentsiaalideks. Postsünaptilised potentsiaalid tekivad siis, kui virgatsaine vabaneb presünapsist ja seondub postsünaptilise membraani retseptoritega. Selle tulemusel avanevad või sulguvad ioonkanalid, mis võimaldavad ioonide (nt Na⁺, K⁺, Cl⁻) liikumist läbi membraani ja põhjustavad lokaalse muutuse membraani elektrilises pinges.

Eristatakse kahte põhilist tüüpi postsünaptilisi potentsiaale:

erutavad postsünaptilised potentsiaalid, mis muudavad membraani vähem negatiivseks (lähemale lävele);
pidurdavad postsünaptilised potentsiaalid, mis muudavad membraani negatiivsemaks (kaugemale lävest).

Postsünaptilised potentsiaalid on lokaalsed ja astmelised signaalid. Need tekivad ainult aktiivse sünapsi piirkonnas (tavaliselt dendriidil või rakukehal) ega levi aktiivselt mööda neuronit nagu aktsioonipotentsiaal, kuigi võivad passiivselt nõrgenedes levida. Nende suurus sõltub sisendsignaali tugevusest: mida rohkem virgatsainet vabaneb, mida rohkem retseptoreid aktiveerub ja mida rohkem ioonkanaleid avaneb, seda suurem on membraanipotentsiaali muutus.

Erinevalt aktsioonipotentsiaalist (mis järgib "kõik-või-mitte-midagi" põhimõtet) võivad postsünaptilised potentsiaalid olla erineva tugevusega ning neid saab omavahel liita. Kõik postsünaptilised potentsiaalid integreeritakse aksoni kingul. Kui nende summa ületab lävipotentsiaali, tekib aktsioonipotentsiaal, mis levib mööda aksonit edasi. Seega ei saa neuron sisendsignaale mitte otseselt impulssidena, vaid väikeste pingemuutustena, mis tuleb kokku liita ja tõlgendada.

Juba üksiku dendriidi sünaptiline aktivatsioon võib esile kutsuda pikaajalisi muutusi (vt sünaptiline plastilisus).

Aksoni kink

Pikemalt artiklis Aksoni kink

Aksoni kink ehk aksoni lähtekoonus on Nissli substantsita piirkond rakukehas, millest lähtub akson. Selles piirkonnas on membraanis väga tihe pingesõltuvate Na⁺-kanalite (naatriumkanalite) kontsentratsioon. Need kanalid avanevad aktsioonipotentsiaali alguses, võimaldades Na⁺-ioonide kiiret sisenemist rakku. Aksoni kingus integreeritakse dendriitidelt ja rakukehalt saabuvad postsünaptilised potentsiaalid. Et Na⁺-kanaleid on seal rohkem kui neuroni teistes osades, piisab aktsioonipotentsiaali käivitamiseks väiksemast esialgsest membraanipotentsiaali muutusest ning väiksemast postsünaptiliste potentsiaalide summaarsetest mõjudest. Seda kriitilist käivitumistaset nimetatakse lävipotentsiaaliks. Kui postsünaptilised potentsiaalid aksoni kingus summeeruvad ja ületavad selle läve, tekib aktsioonipotentsiaal, mis algab aksoni algussegmendis ja levib edasi mööda aksonit. Sellepärast on aksoni kink neuroni kõige tundlikum "otsustamiskoht": seal muundatakse dendriitidelt ja rakukehalt saabuvad analoogsed sisendsignaalid "digitaalseks" väljundiks – aktsioonipotentsiaalide jadaks. Madalama läve tõttu algab närviimpulss just seal ja suunatakse edasi mööda aksonit.

Akson

Pikemalt artiklites Akson ja Närvikiud

Akson (kreeka sõnast ἄξων axōn 'telg') on rakukehast lähtuv peen pikk jätke, mida ümbritseb selle membraan – aksolemm. Aksolemmi võivad selgroogsetel piirdenärvisüsteemis ümbritseda Schwanni rakud, millega võib, aga ei pruugi kaasneda müeliini teke. Aksoni võib rakukehast lähtudes jaotada kolmeks osaks: aksoni kink, aksoni algussegment ja aksoni ülejäänud osa.^[11]

Aksoni kink paikneb vahetult rakukeha kõrval ja on suurtes neuronites hästi nähtav. Selles piirkonnas on näha Nissli kehakeste järkjärgulist kadumist ning mikrotorukeste ja neurofilamentide rohkust. Viimased paiknevad paralleelsete kimpudena. Aksoni kink on üleminekupiirkond rakukeha ja aksoni vahel.

Aksoni algussegment on piirkond, kus tavaliselt algab aktsioonipotentsiaali teke. Selles esineb elektronitiheda materjali rikas ala, mis on seotud rakumembraaniga ning sisaldab tsütoskeleti valke. Mikrotorukesed on siin polariseeritud ning sisaldavad τ-valku,^[12] kuid mitte valku MAP-2.^[13] See piirkond on signaalide integratsiooni ja aktsioonipotentsiaali käivitamise peamine koht.

Aksoni ülejäänud osas kulgeb närviimpulss mööda aksonit ja selle harusid (kollateraale) kuni lõppharudeni, kus moodustuvad enamasti presünaptilised lõpmed. Müeliniseeritud aksonites esinevad siin ka Ranvier' kitsendid, mis on olulised kiire saltatoorse erutusjuhtivuse tagamiseks: aktsioonipotentsiaal "hüppab" ühest kitsendist järgmisse, kuna aga müeliinita piirkondades levib signaal pidevalt ja aeglasemalt.

Aksoni kulgemise vältel on see ümbritsetud gliiarakkudega – piirdenärvisüsteemis Schwanni rakkude ja kesknärvisüsteemis oligodendrotsüütidega. Kui gliiarakud keerduvad ümber aksoni, moodustub isoleeriv müeliintupp, mis koosneb rakumembraani lamellidest. Müeliintupp koos aksoniga moodustab närvikiu.

Aksoni tsütoplasmas (aksoplasmas) paikneb tsütoskelett, mis koosneb mikrotorukestest ja neurofibrillidest. Need moodustavad aluse aksonaalsele transpordile, mille abil liiguvad rakukehast sünteesitud valgud ja membraanikomponendid aksoni lõppossa (anterograadne transport) ning vastassuunas signaalmolekulid rakukeha suunas (retrograadne transport).

Aktsioonipotentsiaalid tekivad aksoni algussegmendis ja levivad mööda aksonit kuni lõpp-piirkondadeni, kus moodustuvad sünapsid teiste neuronite, lihasrakkude või näärmerakkudega.

Aksonite pikkus ja läbimõõt varieeruvad sõltuvalt neuroni tüübist ja asukohast: imetajatel jääb läbimõõt ligikaudu vahemikku 0,05–20 µm ning pikkus võib ulatuda mõnest mikromeetrist kuni ligikaudu 1 meetrini.

Müeliintupp

Pikemalt artiklis Müeliintupp

Müeliintupp on aksonit ümbritsev isoleeriv struktuur, mis moodustub gliiarakkude mitmekordse membraankeerdumise tulemusena. See suurendab oluliselt närviimpulsi leviku kiirust: müeliniseeritud närvikiud juhivad signaale ligikaudu kümme korda kiiremini kui müeliinita kiud.

Kesknärvisüsteemis moodustavad müeliintupe oligodendrotsüüdid, piirdenärvisüsteemis aga Schwanni rakud. Üks Schwanni rakk katab tavaliselt umbes 1 mm pikkuse aksonilõigu. Müeliinitupp jaguneb internoodideks (sõlmevahe), mida eraldavad Ranvier' kitsendid.

Ranvier' kitsendites toimub aktsioonipotentsiaali taastumine, mis võimaldab saltatoorset juhtivust. Aksoni algus- ja lõpposa on tavaliselt müeliniseerimata.

Lõpe

Pikemalt artiklis Presünaptiline lõpe

Akson ja selle harud lõpevad presünaptilistes lõpmetes ehk aksonilõpmetes, mis moodustavad sünapsi presünaptilise osa. Presünaptiline lõpe sisaldab sünapsipõiekesi, milles paiknevad virgatsaine molekulid. Kui aktsioonipotentsiaal jõuab lõpmesse, avanevad pingesõltuvad kaltsiumkanalid ning Ca²⁺-ioonide sissevool käivitab põiekeste liitumise rakumembraaniga. Selle tulemusel vabanevad virgatsained eksotsütoosi teel sünapsipilusse.

Virgatsained difundeeruvad läbi umbes 30 nm laiuse sünaptilise pilu ja seonduvad postsünaptilise membraani retseptoritega. See põhjustab ioonkanalite avanemise ja lokaalselt vastuvõtjarakus leviva postsünaptilise potentsiaali tekke.

Sünapsid võimaldavad närvirakkude vahelist suhtlust ning närvisüsteemi signaalide täpset ja suunatud ülekannet.

Neuroni rakumembraan

Neuroni rakumembraanid toimivad suhtluskeskustena: nende kaudu neuronid suhtlevad ning need kontrollivad toitainete sisenemist ja jääkainete väljutamist.

Membraanides etendavad olulist rolli kaks molekulide rühma: lipiidid ja valgud. Lipiidide fraktsioon koosneb peamiselt fosfolipiididest, glükolipiididest ja kolesteroolist.

Membraanivalgud moodustavad molekulaarseid üksusi, mis talitlevad membraaniretseptorite (nt opioidretseptorid), membraanikanalite ja ensüümidena.^[14]

Talitlus

Neuronitel on võime teiste rakkudega (sh teiste neuronite, lihasrakkude ja näärmerakkudega) suhelda kiiresti, täpselt ja ka pikkade vahemaade tagant. Seda võimaldavad elektrilised signaalid ehk närviimpulsid (aktsioonipotentsiaalid).

Närvisüsteemis saab eristada sensoorseid, integratiivseid ja motoorseid komponente. Sensoorsetest retseptoritest pärinev info jõuab neuronite kaudu integratiivsetesse keskustesse, kus see töödeldakse. Seejärel edastatakse vastus motoorsete neuronite kaudu efektoritele, näiteks lihaskontraktsiooniks või näärmete sekretsiooniks.

Neuronid on omavahel ja teiste rakkudega ühendatud sünapside kaudu.

Signaali vastuvõtt toimub siis, kui virgatsained seonduvad postsünaptilise membraani retseptoritega dendriitidel või rakukehal. See põhjustab lokaalseid muutusi membraanipotentsiaalis, mis levivad passiivselt dendriitidest rakukehasse. Eri sünapsidest saabuvad signaalid koonduvad rakukehas ja liiguvad edasi aksoni kingule, kus toimub nende ruumiline ja ajaline summatsioon. Mida lähemal sünaps rakukehale paikneb, seda tugevam on selle mõju; kaugemal paiknevate sünapside mõju nõrgeneb. Aksoni kingul otsustatakse kõik-või-mitte-midagi põhimõtte järgi, kas lävipotentsiaal on saavutatud. Kui lävi ületatakse, käivitub aktsioonipotentsiaal aksoni algussegmendis ning levib mööda aksonit.

Aksoni membraan (aksolemm) eraldab rakusisese ja rakuvälise keskkonna. Puhkeseisundis on raku sisemus negatiivsem kui väliskeskkond – see on puhkepotentsiaal, mida tekitavad ioonide kontsentratsioonierinevused ning mida säilitab naatrium-kaaliumpump aktiivse transpordi abil. Aktsioonipotentsiaali levik mööda aksonit toimub ioonkanalite järjestikuse avanemise teel, mitte ioonide difusioonina raku sisemuses. See tagab signaali kiire edasikandumise mööda membraani. Pärast aktsioonipotentsiaali tekib repolarisatsioon ning sellele järgnev refraktaarperiood, mille jooksul uut aktsioonipotentsiaali ei saa tekkida. See tagab signaali ühesuunalise leviku mööda aksonit. Aktsioonipotentsiaal jõuab lõpuks aksoni lõpposasse ning kandub sünapsi kaudu edasi järgmisele rakule.

Aktsioonipotentsiaalide sagedus kodeerib stiimuli tugevust: mida sagedamini neuron "tuliskleb", seda tugevam on sisendsignaal. Erutusjuhtivus on teatud tingimustel teoreetiliselt võimalik mõlemas suunas, kuid ioonkanalite inaktivatsioon muudab selle füsioloogiliselt eelistatult ühesuunaliseks.

Seega põhineb neuroni talitlus elektrilisel erutuvusel, signaalide integreerimisel, aktsioonipotentsiaali tekkimisel ja selle juhitud levikul mööda aksonit ning signaali ülekandel sünapsides.

Närviimpulss

Pikemalt artiklites Aktsioonipotentsiaal ja Närviimpulss

Neuronid edastavad elektrilise iseloomuga signaale, mis tekivad rakumembraani läbilaskvuse mööduvate muutuste tagajärjel. Nende levimine põhineb raku sise- ja väliskülje vahelisel pingel (ehk potentsiaalide vahel) ehk membraanipotentsiaalil, mis tekib ioonide erineva kontsentratsiooni tõttu membraani kummalgi küljel; seda seost kirjeldab Nernsti potentsiaal.^[15] Membraanipotentsiaal on puhkeolekus tavaliselt ligikaudu −70 mV. Puhkeolekus oleva raku sisekülg on rakuvälise keskkonnaga võrreldes negatiivsem ning membraanipotentsiaal kõigub kitsastes piirides. Kui erutuva raku membraanipotentsiaal depolariseerub üle teatud läviväärtuse (ligikaudu −65 kuni −55 mV), tekib aktsioonipotentsiaal. See on membraani polaarsuse väga kiire muutus, mille käigus membraanipotentsiaal tõuseb negatiivsest positiivseks ja langeb seejärel tagasi negatiivseks; see tsükkel kestab mõne millisekundi.^[16]

Ioonilised alused

Esimest korda registreerisid aktsioonipotentsiaali üksikasjalikult Alan Lloyd Hodgkin ja Andrew Fielding Huxley, kes 1939. aastal mõõtsid aktsioonipotentsiaali käigus asetleidvaid ioonvoole kalmaaride aksonites.^[17]

Aktsioonipotentsiaal koosneb mitmest faasist:

Puhkepotentsiaal – membraanipotentsiaal on stabiilne ning K⁺-ioonide läbilaskvus on suhteliselt suur, Na⁺-ioonide oma väike.
Depolarisatsioon – membraani läbilaskvus Na⁺-ioonidele suureneb järsult, mis põhjustab membraanipotentsiaali kiire tõusu.
Repolarisatsioon – Na⁺-kanalid inaktiveeruvad ja K⁺-kanalid avanevad, mille tulemusel membraanipotentsiaal langeb tagasi negatiivseks.
Hüperpolarisatsioon – K⁺-kanalite aeglase sulgumise tõttu langeb membraanipotentsiaal ajutiselt puhketasemest negatiivsemaks.

Aktsioonipotentsiaali käigus muutub eeskätt Na⁺- ja K⁺-ioonide juhtivus, mida saab eksperimentaalselt mõõta.

Membraanipotentsiaal sõltub raku sise- ja väliskülje vahelisest potentsiaalide vahest, mis tuleneb ioonide – peamiselt K⁺, Na⁺, Cl⁻ ja Ca²⁺ – ebaühtlasest jaotusest ning membraani selektiivsest läbilaskvusest. Ioonid liiguvad läbi ioonkanalite vastavalt oma elektrokeemilisele gradiendile, mis sõltub nii kontsentratsioonigradiendist kui ka elektrilisest potentsiaalist.

Näiteks GABA-retseptorite aktivatsioon avab sageli kloorioonkanaleid. Kui postsünaptilise raku sisekülg on puhkeolekus negatiivsem kui väliskülg ja Cl⁻-ioonide tasakaalupotentsiaal on sellest veelgi negatiivsem, liiguvad Cl⁻-ioonid rakku, põhjustades membraanipotentsiaali edasist negatiivsemaks muutumist (hüperpolarisatsiooni).

Selline ioonide liikumine toimub passiivselt läbi ioonkanalite. Ioonpumbad, nagu naatriumpump, transpordivad ioone aktiivselt elektrokeemilise gradiendi vastu (3 Na⁺ rakust välja ja 2 K⁺ rakku sisse) ning aitavad säilitada puhkeoleku ioonigradiente, kuid ei ole aktsioonipotentsiaali otsene tekitaja.

Aktsioonipotentsiaali ajal ja vahetult pärast seda esineb refraktaarperiood, mille jooksul neuroni erutuvus on vähenenud või ajutiselt puudub. Eristatakse:

absoluutset refraktaarperioodi – uut aktsioonipotentsiaali ei saa tekitada, sest Na⁺-kanalid on inaktiveeritud;
relatiivset refraktaarperioodi – aktsioonipotentsiaal on võimalik ainult tugevama stiimuli korral, sest membraan on hüperpolariseerunud.

Saltatoorne juhtivus

Müeliniseeritud aksonites ei levi aktsioonipotentsiaal pidevalt kogu membraani ulatuses, vaid leiab aset saltatoorne juhtivus.

Ranvier' kitsendid on müeliintuppede vahele jäävad katkestuskohad, kus aksoni membraan on paljastatud. Nendes piirkondades on ioonkanalite tihedus väga suur ning seal tekib aktsioonipotentsiaal.

Aktsioonipotentsiaal "hüppab" ühest Ranvier' kitsendist teise, sest müeliintupp isoleerib aksoni vahepealsed lõigud ja takistab ioonide liikumist läbi membraani. Selle tulemusel suureneb signaali levimiskiirus ja väheneb energiakulu, sest ioonivahetus toimub peamiselt ainult kitsendites.

Müeliintupe moodustumine toimub närvisüsteemis erinevate rakkude abil. Piirdenärvisüsteemis moodustavad müeliini Schwanni rakud, kus iga Schwanni rakk ümbritseb müeliiniga üht aksoni lõiku. Kesknärvisüsteemis moodustavad müeliini oligodendrotsüüdid. Üks rakk võib müeliniseerida mitut aksonilõiku.

Müeliin koosneb peamiselt lipiididest ja valkudest ning toimib elektrilise isolaatorina, mis vähendab membraani läbilaskvust ioonidele. See võimaldab depolarisatsiooni kiiret passiivset levikut järgmise Ranvier' kitsendini, kus tekib uus aktsioonipotentsiaal.

Elektriline signaal levib seega piki aksonit järjestikuste depolarisatsioonide kaudu. Refraktaarperiood tagab seejuures signaali ühesuunalise leviku.

Sisemised elektrofüsioloogilised omadused

Kuni 1980. aastate lõpuni valitses neuroteaduses seisukoht, mille kohaselt määravad neuroni talitluse peamiselt selle sünaptilised ühendused ja neuronite poolt vabastatavad virgatsained. Rodolfo Llinási ja tema töörühma selgroogsete uurimistöö 1980. aastatel näitas, et see arusaam on puudulik. 1988. aastal esitas Llinás neuroni funktsiooni kohta uue vaatenurga artiklis "The Intrinsic Electrophysiological Properties of Mammalian Neurons: Insights into Central Nervous System Function",^[18] mida peetakse neuroteaduse mõttemuutust tähistavaks manifestiks. Uus arusaam rõhutab, et lisaks sünaptilisele sisendile määravad neuroni aktiivsuse ka selle sisemised elektrofüsioloogilised omadused, sealhulgas ioonkanalite ja membraanipotentsiaali dünaamika. Seda vaadet seostatakse tänapäeval sageli Llinási seadusega.

Klassikaline näide on talamuse ja ajutüve neuronid, millel esineb sisemine rütmilisus. Näiteks talamuse releeneuronid võivad membraanipotentsiaali teatud tasemetel hakata genereerima rütmilisi purskeid (burst firing), mis ei sõltu otseselt sünaptilisest sisendist, vaid tulenevad ioonkanalite sisemistest omadustest, eriti T-tüüpi kaltsiumkanalite aktivatsioonist. Sarnast sisemist rütmilisust leidub ka ajutüve neuronites, näiteks hingamisrütmi genereerivas pre-Bötzingeri kompleksis, kus neuronite võrgustik suudab tekitada autonoomset, regulaarset aktiivsust ka minimaalsete väliste sisendite korral.

Neurosekretsioon

Pikemalt artiklis Neuroendokriinne rakk

Neuroendokriinsed rakud on neuronid, mis on spetsialiseerunud bioloogiliselt aktiivsete ainete nõristamisele. Erinevalt tavalistest neuronitest ei vabasta nad oma saadusi sünapsipilusse, vaid kapillaaridesse, mistõttu nende nõristatud ained kanduvad vere kaudu sihtelunditesse. Seega toimivad need rakud endokriinse signalisatsioonitee kaudu.^[19] Selline neurosekretoorne aktiivsus on loomariigis laialt levinud. Seda leidub näiteks vähilaadsetel,^[20] putukatel,^[21] okasnahksetel,^[22] ja selgroogsetel.^[19]

Klassikaline näide selgroogsetel on hüpotalamuse magnotsellulaarsed neuroendokriinsed neuronid, mis sünteesivad oksütotsiini ja vasopressiini. Need neuronid asuvad hüpotalamuse supraoptilises ja paraventrikulaarses tuumas ning nende aksonid ulatuvad neurohüpofüüsi, kus hormoonid vabastatakse otse verre. Sealt kanduvad need vereringe kaudu sihtelunditesse, reguleerides näiteks vee tasakaalu (vasopressiin) ja emaka kontraktsioone ning piima väljutamist (oksütotsiin).

Sünaps

Pikemalt artiklis Sünaps

Talitlus

Sünaps on koht, kus erutus kandub ühelt rakult teisele. Selleks kasutatakse enamasti virgatsaineid, mis ületavad kahe raku vahelise kitsa vahe – sünapsipilu. Sünapse võib käsitada rakkudevaheliste kontaktkohtadena, mille kaudu neuronid suhtlevad teiste rakkudega.

Üksik neuron võib nii sisend- kui ka väljundsignaalide osas olla teiste rakkudega seotud väga suure arvu sünapside kaudu. Näiteks väikeaju Purkinje rakk saab sisendsignaale ligikaudu 100 000 dendriitse sünapsi kaudu. Väikeaju granulaarrakk annab väljundsignaale mitmesaja sünapsi kaudu, sealhulgas Purkinje rakkudele. Inimese peaajus on sünapside koguarv hinnanguliselt veidi alla kvadriljoni.

Närvisüsteemis on neuronid enamasti ühendatud keemiliste sünapside kaudu, harvem elektriliste sünapside abil. Keemiline ülekanne võimaldab signaali mitmesugust modulatsiooni, mida vahendavad neuromodulaatorid ja erinevad retseptorisüsteemid. Seetõttu ei ole signaali ülekanne täielikult jäik, vaid teatud piirides muudetav – seda nimetatakse sünaptiliseks plastilisuseks. Selliste muutuste tulemusel kujunevad ja muutuvad närvivõrgustikud.

Infotehnoloogiliselt on neuronite võrgustumise põhimõtteid võimalik lihtsustatud kujul modelleerida tehisnärvivõrkudes, mida treenitakse seoste (kaalude) ja läviväärtuste kohandamise kaudu.

Virgatsained

Pikemalt artiklis Virgatsaine

Virgatsained vahendavad keemilistes sünapsides signaaliülekannet (transmissioon). Need vabanevad presünapsist neuroni erutumisel, difundeeruvad läbi sünapsipilu ja seonduvad postsünaptilise membraani retseptoritega.

Retseptorid tunnevad virgatsainemolekule ära nende ruumilise kuju ja laengujaotuse alusel ning seondumine kutsub esile retseptori konformatsioonimuutuse. See võib otseselt (ionotroopselt) avada ioonkanaleid või kaudselt (metabotroopselt) käivitada rakusiseseid signaaliradasid, mis mõjutavad ioonkanaleid. Selle tulemusel tekib lokaalne postsünaptiline potentsiaal, mis võib olla kas ergastav postsünaptiline potentsiaal (depolariseeriv) või pidurdav postsünaptiline potentsiaal (hüperpolariseeriv). Postsünaptiline mõju sõltub retseptorite tüübist ja aktiveeritud ioonkanalitest. Eri postsünaptilised potentsiaalid summeeruvad ja määravad neuroni edasise aktiivsuse.

Neuromuskulaarsetes sünapsides kantakse närviimpulss üle motoorse lõpp-plaadi kaudu, kus virgatsaineks on enamasti atsetüülkoliin. See põhjustab lihasrakus depolarisatsiooni, mis võib vallandada aktsioonipotentsiaali ning viia lihaskontraktsioonini. Virgatsaine toime lõpetatakse sünapsipilus ensümaatilise lagundamise teel, peamiselt atsetüülkoliinesteraasi toimel.

Keemiline sünaps

Närviimpulsi keemiline ülekanne neuronilt teisele neuronile või efektorrakule toimub sünapsipõiekestes sisalduvate virgatsainete vabastamise kaudu. Pärast neurotransmissiooni avastamist on selle protsessi molekulaarsete mehhanismide selgitamine kujunenud keskseks uurimisvaldkonnaks. Sünapsipõiekestega seotud valkude ja regulatoorsete mehhanismide süstemaatiline uurimine sai võimalikuks alles 1990. aastatel, kui biokeemia, molekulaarbioloogia, geneetika ja morfoloogia meetodid arenesid ja integreerusid.

Kiiretoimelisi virgatsaineid sisaldavad sünapsipõiekesed on ligikaudu 50 nm läbimõõduga organellid, mille põhifunktsioonid on virgatsaine akumuleerimine ja selle vabastamine närviimpulsi saabumisel. Nende toimimine eeldab nii virgatsaine transportervalke kui ka valke, mis reguleerivad põiekeste liikumist ja membraanidega liitumist.

Virgatsained akumuleeritakse sünapsipõiekestesse aktiivse transpordi teel. Selleks vajalik energia pärineb vakuolaarse prootonpumba loodud elektrokeemilisest gradiendist. Tegu on multivalgukompleksiga, mis ATP hüdrolüüsi abil transpordib H⁺-ioone põiekese valendikku. Tekkinud gradiendi arvelt viiakse virgatsaine põiekesse spetsiifiliste transportervalkude kaudu, mis tagavad molekulide selektiivse läbipääsu.

Sünapsipõiekeste liikumist ja membraanide liitumist vahendab keerukas valguliste ja lipiidsete faktorite süsteem, millest kõige paremini uuritud mehhanism põhineb SNARE-valkudel (ehk SNAP-retseptoritel), mis paiknevad liituvates membraanides. Need valgud sisaldavad umbes 70 aminohappe pikkusi SNARE-motiive, assotsieeruvad spontaanselt ning moodustavad nelja motiiviga kompleksi, mis on membraanide liitumiseks vajalik. Sünaptilises eksotsütoosis osalevad kolm peamist SNARE-valku: sünaptobreviin (VAMP) sünapsipõiekese membraanil ning süntaksiin-1 ja SNAP-25 presünaptilisel membraanil, kusjuures SNAP-25 annab kaks SNARE-motiivi. SNARE-kompleksi ruumiline struktuur on kirjeldatud aatomitasemel.

Sünapsipõiekesed ei liitu presünaptilise membraaniga spontaanselt, vaid vajavad kaltsiumiooni (Ca²⁺) signaali. Kaltsium siseneb presünapsi pingesõltuvate Ca²⁺-kanalite kaudu. Need on eeskätt P/Q-tüüpi (CaV2.1) ja N-tüüpi (CaV2.2) kanalid. Ca²⁺ kontsentratsioon tõuseb lühiajaliselt (alla millisekundi) umbes 5–10 µM tasemele, mis on piisav eksotsütoosi käivitamiseks.

Virgatsaine vabastamist vahendab Ca²⁺-sensor sünaptotagmiin, mis seondub SNARE-kompleksiga ja sisaldab kahte tsütoplasmaatilist domeeni. See valk saab siduda kuni viis Ca²⁺ iooni ning kuigi selle afiinsus on madal (mM vahemikus), muutub toime tänu kooperatiivsele seondumisele Ca²⁺ kontsentratsiooni tõustes järsult tugevaks. SNARE-kompleks moodustub ja stabiliseeritakse esmalt teiste valkude abil ning sünaptotagmiin seondub sellega Ca²⁺-sõltumatult. Ca²⁺ saabumisel nihkub sünaptotagmiin membraani lipiidide suunas, mis põhjustab SNARE-kompleksi mehaanilise kollapsi ja membraanide liitumise.

Lisaks sellele süsteemile osalevad eksotsütoosi regulatsioonis SM-valgud (nt Munc18-1, Munc18-2 ja Munc18-3), mis toimivad šaperonidena, ning aktiivtsooni valgud, mis mõjutavad SNARE-valkude vastastikmõju.

Enne eksotsütoosi läbivad sünapsipõiekesed ettevalmistava etapi (priming), mille käigus nad muutuvad vabastamiseks kompetentseks. Põiekesed jaotuvad funktsionaalselt mitmeks kogumiks: membraanile dokitud vabastamiseks valmis kogum (readily releasable pool), stimulatsiooni korral mobiliseeritav reservkogum ning raskesti mobiliseeritav puhkekogum. Kaltsiumioonid osalevad nii virgatsaine vabastamises kui ka nende kogumite dünaamilise tasakaalu reguleerimises, mõjutades sünaptilist plastilisust. Põiekeste organiseerimises osalevad muu hulgas sünapsiinid.

Sünaptilise ülekande jätkumiseks tuleb sünapsipõiekesed kiiresti taaskasutada. Selleks on kirjeldatud kahte peamist mehhanismi. Kiire endotsütoosi (kiss-and-run või kiss-and-stay) korral moodustab põieke membraaniga ajutise poori, mille kaudu virgatsaine vabaneb, kuid täielikku membraanide liitumist ei toimu; põieke taastub samas piirkonnas ning selline mehhanism esineb ligikaudu 5–20% juhtudest. Klatriin-vahendatud endotsütoosi korral liitub põieke täielikult membraaniga ning seejärel internaliseeritakse periaktiivses tsoonis uuesti, protsessiga, mille ajakonstant on kümneid sekundeid. Need mehhanismid ei ole teineteist välistavad, vaid võivad esineda samas sünapsis paralleelselt.

Klatriin-vahendatud endotsütoosi käigus seondub membraanile AP2 adapterkompleks, mille värbamist vahendavate signaalide seas on sünaptotagmiin ja fosfoinositiidid. Seejärel värvatakse klatriin, mis moodustab klatriinvõre, põhjustades membraani invaginatsiooni. Tekkinud vesiikuli lõikumine membraanist sõltub dünamiinist (GTPaasist). Seejärel eemaldatakse Hsc70 ja auksiliini abil klatriinkate ning põieke täidetakse uuesti virgatsainega. Endotsütoosi reguleerivad täiendavad valgulised ja lipiidsed faktorid ning sünapsispetsiifilised abivalgud, mis võimaldavad selle protsessi erakordselt suurt kiirust võrreldes teiste rakkude endotsütoosiga.

Astrotsüütide roll

Lisaks neuronitele mängivad olulist rolli astrotsüüdid, mis moodustavad ulatusliku võrgustiku, katavad neuroneid ja veresooni ning struktureerivad sünaptilist keskkonda. Neil on väga negatiivne membraanipotentsiaal, nad omastavad virgatsaineid ning on omavahel ühendatud aukliiduste kaudu. Astrotsüüdid moodustavad heterogeense rakupopulatsiooni ning osalevad sünapside modulatsioonis, virgatsainete regulatsioonis ja veresoonte talitluse juhtimises.

Neuronaalne aktiivsus põhjustab astrotsüütides Ca²⁺ kontsentratsiooni tõusu, mis levib astrotsüütide võrgustikus (nn funktsionaalne süntsüütium) ja käivitab gliotransmitterite vabanemise. See protsess, mida nimetatakse gliotransmissiooniks, mõjutab nii neuroneid kui ka teisi gliiarakke. Gliotransmissioon moduleerib neuronite erutuvust, mõjutab sünaptilist plastilisust, võib sünkroniseerida neuronipopulatsioone ning reguleerib veresoonte toonust (nt lämmastikoksiidi ja eikosanoidide vahendusel põhjustatud vasodilatatsiooni).

Astrotsüüte nimetatakse sageli metaboolselt erutuvateks rakkudeks, sest nende aktiivsus põhineb Ca²⁺-signalisatsioonil. Erinevalt neuronitest ei genereeri nad siiski aktsioonipotentsiaale, sest neil puuduvad pingesõltuvad Na⁺-kanalid, ning nende signalisatsioon on aeglasem ja ruumiliselt hajusam. Sellest hoolimata moodustab gliotransmissioon olulise modulatoorse süsteemi, mis mõjutab närvivõrkude aktiivsust, sünaptilist ülekannet ja aju verevarustuse kohanemist neuronite aktiivsusega.

Neuronite vastastikmõju

Närvisüsteem töötleb informatsiooni üldjoontes järjestikuste ahelate kaudu. Signaal saab alguse, kui sensoorne neuron võtab vastu välise ärrituse. Selle neuroni aksonit nimetatakse aferentseks kiuks. Sensoorne neuron edastab signaali järgmistele neuronitele, kuni see jõuab närvisüsteemi integratsioonikeskustesse, kus vaheneuronid töötlevad informatsiooni ja vahendavad selle edasikandumist sünapside kaudu.

Kui tekib vastusreaktsioon, aktiveeruvad eferentsed neuronid, mis edastavad signaali lihasrakkudele, näärmerakk udele või teistele sihtrakkudele. Aferentsed, eferentsed ja vaheneuronid moodustavad koos närviahelaid.^[23]

Elektrilised signaalid (aktsioonipotentsiaalid) ei kanna informatsiooni isoleeritult, vaid peegeldavad neuroni aktiivsusseisundit ja selle muutusi ajas. Informatsioon kodeeritakse neuronite populatsioonide aktiivsusmustrites ning sünaptiliste ühenduste tugevuses. Neuronid on omavahel ühendatud keerukateks võrgustikeks, milles ühe neuroni aktiivsus mõjutab paljusid teisi neuroneid.

Neuroni olek närviahelas sõltub mitmest tegurist: erutavatest sisenditest, pidurdavatest sisenditest ja sensoorsetest sisenditest pärinevast välisest mõjutusest.

Teatud neuronirühmad võivad kujuneda konkreetsete ärritajate äratundmiseks. Näiteks värvitaju puhul võivad eri neuronipopulatsioonid reageerida selektiivselt eri värvustele (nt punane ja roheline). Selliseid aktiivsusmustreid võib käsitada süsteemi stabiilsete seisunditena ehk atraktoritena neuronaalses dünaamikas.

1990. aastate uurimused (nt Walter Freemani tööd) näitasid, et neuronivõrgustike aktiivsus võib enne stabiilsesse olekusse jõudmist kulgeda kaootilise dünaamika kaudu.^[24] Stabiilne olek vastab sel juhul mustri äratundmisele, kusjuures mikrotasandil tähendab see teatud kindlat neuronaalse aktivatsiooni mustrit.

Närviahela võime erinevaid mustreid ära tunda sõltub selle struktuurist ja neuronite arvust. Seda seost on kirjeldatud näiteks Hopfieldi võrkude ja Hebbi reegli abil. Need seovad neuronite arvu N ja salvestatavate mustrite arvu p äratundmise tõenäosusega P_e:^[25]

P_{e}\approx {\frac {1}{2}}(1-\mathrm {erf} ({\sqrt {2p/N}}))

,

kus $\mathrm {erf}$ on veafunktsioon, mis on seotud Gaussi jaotusega.

Õppimine seisneb neuronaalsete ühenduste ümberkujundamises korduva aktivatsiooni tulemusena: osa sünapse tugevneb (sünaptiline plastilisus), teised nõrgenevad. Teadmised peegelduvad nende ühenduste mustris.

Unustamine ja võimekuse vähenemine on seotud harva kasutatavate sünaptiliste ühenduste nõrgenemise või kadumisega, mille tagajärjel väheneb vastavate mustrite äratundmise võime.

Närviimpulsi levimiskiirus

Närviimpulss levib neuronis peamiselt mööda aksonit. Dendriidid võtavad vastu teistelt neuronitelt saabuvaid signaale.

Närviimpulsi levimiskiirus sõltub eelkõige aksoni juhtimiskiirusest, mis omakorda sõltub aksoni läbimõõdust ja selle müeliniseeritusest. Suurema läbimõõduga ja müeliniseeritud aksonid juhivad impulsse kiiremini kui peened ja müeliinita aksonid.

Aksonis levib impulss funktsionaalselt ühes suunas – rakukehast aksonilõpmete poole. Neuronitevaheline signaaliülekanne toimub sünapsis; aksoni ja teise neuroni (sageli dendriidi) vahelist ruumi nimetatakse sünapsipiluks või sünaptiliseks piluks.

Suurtes motoorsetes neuronites, näiteks seljaaju eesmiste sarvede alfamotoneuronites, võib juhtimiskiirus ulatuda umbes 120 m/s-ni. Teoreetiliselt võiks sellisel kiirusel impulss läbida umbes 2,25 m vahemaa ligikaudu 18–20 millisekundiga, kuid tegelikus organismis pikeneb aeg sünapsite ja keerukamate närviteede tõttu.

Saltatoorne juhtivus

Müeliniseeritud aksonites toimub impulsi levik saltatoorse juhtivuse teel. Sel juhul ei levi aktsioonipotentsiaal pidevalt kogu aksoni ulatuses, vaid "hüppab" ühelt Ranvier' kitsendilt teisele.

Ranvier' kitsendites paikneb suur hulk ioonkanaleid, kus aktsioonipotentsiaal uuesti genereeritakse. Müeliintupp isoleerib aksoni vahepealsed lõigud, vähendades ioonide lekkimist ja suurendades juhtivuse kiirust.

Saltatoorne juhtivus suurendab märkimisväärselt impulsi levimiskiirust, vähendab energiakulu (vähem ioonpumpade tööd) ning võimaldab kiiret ja tõhusat signaaliülekannet pikkade vahemaade tagant.

Pidev juhtivus müeliniseerimata aksonites

Müeliniseerimata aksonites toimub impulsi levik pideva juhtivuse teel. Sel juhul levib aktsioonipotentsiaal järjestikku kogu aksoni membraani ulatuses, ilma "hüppamiseta".

Igas membraanilõigus depolariseerub rakumembraan järjestikku, kuna eelnev piirkond kutsub esile järgmise piirkonna depolarisatsiooni. See muudab juhtivuse aeglasemaks, sest iga aksoni osa peab eraldi läbima kogu aktsioonipotentsiaali tsükli.

Pidevat juhtivust iseloomustab väiksem levimiskiirus võrreldes müeliniseeritud aksonitega, suurem energiakulu (rohkem ioonpumpade tööd membraanipotentsiaali taastamiseks), suurem sõltuvus aksoni läbimõõdust (jämedamad aksonid juhivad kiiremini).

Närvivõrgustikud

Pikemalt artiklis Närvivõrgustik

Närvivõrgustik on omavahel ühendatud neuronite populatsioon, mis võtab vastu, töötleb ja edastab informatsiooni. Sellised võrgud võivad olla väga lihtsad või äärmiselt keerukad ning nende struktuur ja ühenduste muster määravad suurel määral närvisüsteemi talitluse.

Neuronite vaheline kommunikatsioon on elektrokeemiline protsess,^[15] mille käigus neuron üle lävipotentsiaali erutatud depolariseerub ning edastab signaali mööda aksonit teistele neuronitele. See signaal kandub edasi sünapside kaudu, kus see võib järgmisi neuroneid kas erutada või pidurdada.

Närvisüsteemi talitlus põhineb selliste võrgustike dünaamilisel aktiivsusel. Informatsioon kodeeritakse neuronite aktiivsusmustrites ja sünaptiliste ühenduste tugevuses.

Närviahela all mõistetakse tavaliselt konkreetsemat ja funktsionaalselt määratletud neuronite ühenduste jada, mis täidab kindlat ülesannet (nt refleksikaar). Ahelad võivad sisaldada ka tagasisidemehhanisme, kuid tagasiside ei ole ahela ainus tunnus.

Näited

Närviahela lihtne näide on refleksikaar. Näiteks põlverefleksi puhul edastab sensoorne neuron lihase venitusest tuleneva signaali seljaajusse, kus see võib ühe või mitme vaheneuroni vahendusel aktiveerida motoorse neuroni. Motoorne neuron juhib signaali tagasi lihasesse, põhjustades selle kokkutõmbe. Selline ahel on suhteliselt lühike, kiire ja funktsionaalselt selgelt määratletud.

Keerukama närvivõrgustiku näide on ajukoore võrgustikud, mis osalevad näiteks nägemises, mälus ja otsustamises. Nendes võrgustikes on neuronid ühendatud väga tihedalt ja mitmetasandiliselt rööpühenduste ja tagasisideahelatena. Informatsiooni töötlemine ei toimu lineaarse ahelana, vaid hajusates aktiivsusmustrites, milles üheaegselt osaleb palju neuroneid.

Sellised keerukad võrgustikud võimaldavad mustrite äratundmist, õppimist ja sünaptilist plastilisust, paindlikku ja kontekstist sõltuvat käitumist.

Peaaju neuronid

Aju rakutüüpide uurimiseks kasutatakse mitmesuguseid multimodaalseid meetodeid. Rakutüüpide ruumilise jaotuse ja konnektiivsuse kaardistamiseks kasutatakse sageli ühist koordinaatsüsteemi (CCF). Peamiste lähenemiste seas on:

(A) transkriptoomilised ja üksikraku/üksiktuuma meetodid (sc/snRNA-seq) ning epigenoomilised meetodid (ATAC-seq, snmC-seq),
(B) retrotranskriptoomika lähenemised (retro-seq),
(C) üksikraku morfoloogia ja konnektiivsuse analüüs (nt fMOST, BAR-seq),
(D) ruumiline transkriptoomika (nt MERFISH),
(E) anterograadsed ja retrograadsed märgistamismeetodeid neuronite jälgimiseks,
(F) multimodaalsed meetodid, mis ühendavad transkriptoomi, elektrofüsioloogia ja morfoloogia (nt Patch-seq),
(G) rakutüüpide klassifikatsioon taksonoomiatena, mis kajastavad hierarhilisi seoseid ja multimodaalset vastavust,
(H) transgeensed hiireliine, mida kasutatakse kindlate rakutüüpide selektiivseks uurimiseks.

Neuronite arv peaajus varieerub liigiti märkimisväärselt.^[26]

Inimese peaaju neuronite arvuks hinnati pikka aega ligikaudu 100 miljardit, kuid uuemad uurimused näitavad, et see arv on tegelikult 85 miljardit.^[27]^[28]

Liigitus

Närvirakke saab eristada mitmete tunnuste alusel, sealhulgas geeniekspressiooni, morfoloogia, virgatsainete profiili, membraani biofüüsikaliste omaduste ja erutuvuse põhjal.^[29]

Rakukeha suuruse alusel

Rakukeha läbimõõt jääb tavaliselt vahemikku 5–135 mikromeetrit (μm).

Rakukeha läbimõõdu ja raku funktsionaalsete omaduste alusel saab neuronid liigitada parvotsellulaarseteks ja magnotsellulaarseteks.

Rakukeha kuju alusel

Rakukeha kuju alusel saab neuroneid liigitada järgmiselt:^[11]

polüeedrilised – näiteks seljaaju eessarve motoneuronid;
käävjad – esinevad ajukoores, sealhulgas double-bouquet-rakud (DBC);
Tähekujulised – näiteks ajukoore tähekujulised neuronid, samuti väikeaju tähekujulised rakud;
korvrakud ja Golgi tüüpi neuronid;
sfäärilised – esinevad seljaaju ganglionides, sümpaatilistes ja parasümpaatilistes ganglionides;
püramidaalneuronid ehk püramiidneuronid – tüüpilised ajukoore neuronid.

Polaarsuse alusel

Jätkete arvu ja nende anatoomia alusel liigitatakse neuronid järgmiselt.^[11]^[30]

Unipolaarsed neuronid on neuronid, mille rakukehast lähtub üksainus jätke, mis funktsionaalselt vastab aksonile. Klassikalised unipolaarsed neuronid on iseloomulikud eelkõige selgrootutele. Selgroogsetel esinevad need peamiselt embrüonaalse arengu varajases staadiumis. Selgroogsetel esinevad nende asemel sagedamini pseudounipolaarsed neuronid. Võrkkestas leiduvad primaarsed meelerakud (fotoretseptorid) on küll ühe jätkega, kuid neid käsitatakse pigem spetsialiseerunud retseptorrakkudena kui tüüpiliste unipolaarsete neuronitena.

Bipolaarsed neuronid on neuronid, mille rakukehast lähtub kaks tavaliselt vastassuunas paiknevat jätket: üks dendriit ja üks akson. Need vahendavad sensoorset informatsiooni ja kuuluvad mitmete meeleelundite signaalitöötluse süsteemidesse. Neid leidub eeskätt võrkkestas, kus võrkkesta bipolaarrakud toimivad vaheneuronitena, edastades signaale fotoretseptoritelt (kepikestelt ja kolvikestelt) võrkkesta ganglionirakkudele. Lisaks esinevad bipolaarsed neuronid haistmisepiteelis ja esiku-teonärvi (VIII kraniaalnärvi) ganglionides, kus nad osalevad vastavalt haistmis-, ja tasakaaluaistingute ülekandes. Erinevalt enamikust piirdenärvisüsteemi sensoorsetest neuronitest, mis on morfoloogiliselt pseudounipolaarsed, säilitavad bipolaarsed neuronid oma kaheharulise ehituse. Kui kontekst ei täpsusta teisiti, peetakse bipolaarsete neuronite all sageli silmas võrkkesta bipolaarrakke.

Multipolaarsed neuronid on neuronid, mille rakukehast lähtub palju dendriite ja üks akson. See on kõige levinum neuronitüüp selgroogsetel, sealhulgas inimesel. Multipolaarsete neuronite hulka kuuluvad nii projektsioonineuronid (Golgi I tüüpi, pika aksoniga) kui ka lokaalsed neuronid ehk vaheneuronid (Golgi II tüüpi, lühikese aksoniga). Seda rakutüüpi leidub näiteks seljaajus motoorsete neuronitena.

Pseudounipolaarsed neuronid on neuronid, mille rakukehast lähtub üksainus jätke, mis hargneb T-kujuliselt kaheks haruks. Perifeerne haru sisaldab sensoorseid retseptoreid, mõlemad edastavad aksoni kombel signaali kesknärvisüsteemi). Närviimpulss liigub sageli rakukeha läbimata. Sellised neuronid on iseloomulikud seljaajuganglionidele.^[31]

Aksoniteta neuronid on väikesed neuronid, millel puudub morfoloogiliselt selgelt eristatav akson. Kõik jätked on sarnase ehitusega ja meenutavad dendriite. Need esinevad peamiselt kesknärvisüsteemis, sealhulgas võrkkestas.

Morfoloogilised neuronitüübid:
1. Unipolaarne neuron
2. Bipolaarne neuron
3. Multipolaarne neuron
4. Pseudounipolaarne neuron

Dendriitide ja aksoni tunnuste alusel

Neuroneid liigitatakse dendriitide ja aksoni morfoloogiliste tunnuste alusel järgmiselt:^[11]

Golgi I tüüpi neuronid – väga pika aksoniga neuronid, mille akson hargneb sageli kaugel rakukehast; akson võib ulatuda väga suure pikkuseni (kuni umbes 1 m);
Golgi II tüüpi neuronid – lühikese aksoniga neuronid, mille akson hargneb rakukeha lähedal või jääb väga lühikeseks;
anaksonaalsed neuronid – neuronid, millel ei ole morfoloogiliselt selgelt eristatavat aksonit; näiteks võrkkesta amakriinrakud;
isodendriitilised neuronid – dendriidid on suhteliselt lihtsa ehitusega ja hargnevad ligikaudu võrdse pikkusega harudeks;
idiodendriitilised neuronid – dendriidid on tugevalt spetsialiseerunud ja tüüpiliselt keeruka, liigispetsiifilise ehitusega; näiteks väikeaju Purkinje rakud;
allodendriitilised neuronid – dendriitide ehitus on isodendriitiliste ja idiodendriitiliste vahepeal.

Funktsiooni alusel

Neuronid on osa närviahelatest ning neid saab funktsiooni järgi jagada mitmeks põhirühmaks.

Sensoorsed neuronid, mida nimetatakse ka aferentseteks neuroniteks, edastavad infot meeleelundite retseptoritest ning mitmesugustest elunditest peaajusse ja seljaajusse või enteersesse närvisüsteemi. Nende kaudu jõuab kesknärvisüsteemi info välis- ja sisekeskkonnast ning see on aluseks tajule ja sensomotoorsele koordinatsioonile.

Motoorsed neuronid ehk motoneuronid viivad signaale peaajust ja seljaajust lihastesse ja näärmetesse, põhjustades näiteks lihaskontraktsiooni või sekretsiooni (sh hormoonide eritumise).

Vaheneuronid ehk interneuronid on närvisüsteemi kõige arvukam neuronirühm. Need ei ole otseselt sensoorsed ega motoorsed, vaid vahendavad ja töötlevad infot närvivõrgustikes, kas lokaalselt või eri kesknärvisüsteemi piirkondade vahel. Vaheneuroneid võib jaotada lokaalseteks, regionaalseteks, segmentaalseteks ja intersegmentaalseteks neuroniteks. Neil on peamiselt integratiivne ja vahendav funktsioon. Lokaalsed neuronid ehk lokaalsed interneuronid on kesknärvisüsteemi neuronid, mis loovad ühendusi sama struktuuri piires. Need vastavad Cajali kirjeldatud lühikese aksoniga neuronitele.

Projektsioonineuronid on kesknärvisüsteemi neuronid, mille pikad aksonid ühendavad peaaju ja seljaaju eri piirkondi. Need vastavad suuresti Cajali kirjeldatud pika aksoniga neuronitele.

Projektsioonineuronid ja lokaalsed neuronid moodustavad kesknärvisüsteemi kõige arvukama neuronipopulatsiooni.^[32]

Virgatsainete alusel

Neuroneid saab klassifitseerida vastavalt nende peamisele virgatsaineile järgmiselt:^[33]

kolinergilised neuronid – kasutavad virgatsainena atsetüülkoliini; olulised nii piirdenärvisüsteemis (nt neuromuskulaarne sünaps, sealhulgas alfamotoneuronid, mis kontrollivad lihasrakkude tegevust) kui ka kesknärvisüsteemis;
noradrenergilised neuronid – kasutavad noradrenaliini; seotud erutuse, tähelepanu ja stressireaktsioonidega;
dopaminergilised neuronid – kasutavad dopamiini; seotud liikumise, motivatsiooni ja tasusüsteemiga, sealhulgas mustaine neuronid, mis Parkinsoni tõve korral degenereeruvad;
serotonergilised neuronid – kasutavad serotoniini; osalevad meeleolu, une ja autonoomse regulatsiooni kontrollis;
GABAergilised neuronid – kasutavad pidurdusvirgatsainet γ-aminovõihapet (GABA); see on peamine pidurdav virgatsaine kesknärvisüsteemis;
glutamatergilised neuronid – kasutavad erutusvirgatsainet glutamaati; see on peamine erutav virgatsaine kesknärvisüsteemis;^[viide?]
histaminergilised neuronid – kasutavad histamiini; seotud ärkveloleku ja tähelepanu regulatsiooniga;^[viide?]
peptidergilised neuronid – sünteesivad ja vabastavad neuropeptiide (nt neuropeptiid Y, oksütotsiin, oreksiin), mis moduleerivad teiste neuronite aktiivsust aeglasemalt ja pikaajalisemalt.^[viide?]

Üks neuron võib kasutada ka mitut virgatsainet või neuropeptiidi. Näiteks toitumiskäitumist reguleerivad hüpotalamuse neuropeptiid Y-positiivsed neuronid vabastavad lisaks ka pidurdusvirgatsainet GABA.^[34]

Müeliniseerituse alusel

Närvikiude saab liigitada müeliintupe olemasolu ja paksuse alusel aksoni ümber.

Spetsialiseerunud närvirakutüüpide näiteid

Pilt	Nimetus	Paiknemiskoht
	Ganglionirakud	võrkkest
	motoneuronid	seljaaju, lihased
	Püramidaalrakud	suurajukoor, hipokampus
	Sõmerrakud	suurajukoor, hipokampus, väikeaju, haistmissibul
	Purkinje rakk	väikeaju
	Haistmisrakud	haistmisepiteel

Neurogenees

Pikemalt artiklis Neurogenees

Neurogeneesi käigus tekivad diferentseerumata rakkudest uued neuronid. Eristatakse arenguaegset neurogeneesi, mille käigus kujuneb neuraaltoru ja närvisüsteemi põhistruktuur, ning täiskasvanu neurogeneesi, mille tähtsus on seotud närvisüsteemi teatud piirkondade funktsionaalse plastilisusega.

Arenguaegne neurogenees

Arenguaegse neurogeneesi eesmärk on moodustada närviahelad, mille kaudu närviinformatsioon liigub ja seda töödeldakse, ulatudes lihtsatest refleksikaartest kuni keerukate kognitiivsete ja emotsionaalsete protsessideni. Neuronite areng kulgeb järjestikuste etappidena: neuronaalne induktsioon, neuronaalne spetsifikatsioon, aksoni kasv ja sihtmärgi äratundmine, sünaptogenees ning neuronite ellujäämine.

Närvikude pärineb ektodermist, millest arenevad ka epidermis ja selle derivaadid. Neuronaalne induktsioon on protsess, mille käigus ektodermirakud suunatakse neuronaalsele arenguteele ning neist saavad neuronaalsed tüvirakud või eellasrakud. See toimub naaberrakkude poolt vabastatud signaalmolekulide (sh tsütokiinide) toimel, mille mõjul rakud lakkavad reageerimast alternatiivsetele diferentseerumissignaalidele ja omandavad neuronaalse saatuse.

Neuronaalse induktsiooni avastamine põhineb 1920. aastate kahepaiksete embrüote siirdamiskatsetel, kus blastopoori dorsaalne huul (nn organisaator) indutseeris uue närvisüsteemi tekke teises embrüos. Sellest järeldati, et organisaator toodab proneuraalseid signaale. Molekulaarsel tasandil põhineb klassikaline mudel valgu BMP (Bone Morphogenetic Protein) signalisatsioonil: BMP soodustab ektodermirakkude diferentseerumist epiteelirakkudeks ja pärsib neuronaalset arenguprogrammi. Organisaator eritab BMP antagoniste, mis võimaldavad ektodermirakkudel aktiveerida oma sisemise neuronaalse programmi. Amniootidel (sh imetajatel) on neuronaalne induktsioon keerukam ning hõlmab nii BMP-sõltuvaid kui ka BMP-sõltumatuid signaaliradasid; protsess võib alata juba enne organisaatori kujunemist.

Pärast induktsiooni toimub neuronaalne spetsifikatsioon, mille käigus määratakse, mis tüüpi neuroniks rakk diferentseerub (nt sensoorne neuron, motoorne neuron või vaheneuron) ning millise positsiooni ta närvisüsteemis saab. Seda protsessi reguleerivad signaaligradiendid piki neuraaltoru dorsoventraalset ja rostrokaudaalset telge. Rakkude positsioon nendes gradientides määrab nende saatuse, kuna nad puutuvad kokku erinevate signaalide kontsentratsioonidega. Dorsaalse diferentseerumise määravad ektodermist pärinevad signaalid, ventraalse diferentseerumise aga aksiaalsest mesodermist (sh notokordist) pärinevad signaalid. Olulised morfogeenid on SHH (Sonic Hedgehog), mis määrab ventraalseid neuronitüüpe (nt motoneuronid), ja BMP, mis kujundab dorsaalseid vaheneuroneid.

Aksoni kasvu käigus moodustub aksonijätke, mis otsib sihtmärkrakke sünaptiliste kontaktide loomiseks. Seda protsessi juhib aksoni otsas paiknev kasvukoonus, dünaamiline struktuur, mis uurib keskkonda filopoodide abil. Kasvukoonuse liikumine põhineb aktiini tsütoskeleti dünaamikal (polümerisatsioon ja depolümerisatsioon). Suunavad signaalid võivad olla kemotaktilised või kemorepulsiivsed ning toimida nii lähi- kui kaugmõjuga. Peamised aksonit juhivad faktorid on netriinid, semaforiinid, efriinid ja Slit-valgud, lisaks osalevad neurotrofiinid ja morfogeenid nagu SHH, Wnt ja BMP. Samad signaalid osalevad ka veresoonte arengu juhtimises, mis selgitab närvide ja veresoonte paralleelset kulgemist organismis.

Sünapside moodustumine ehk sünaptogenees algab embrüonaalselt ja jätkub varases postnataalses arengus; mõnes kesknärvisüsteemi piirkonnas kestab see ka täiskasvanueas. Sünaptogenees on seotud sihtmärgi äratundmisega, kuid viimane ei ole selleks piisav tingimus. Pärast sihtmärgini jõudmist võivad sünapsid jääda mittefunktsionaalseteks päevadeks või nädalateks ning suur osa neist elimineeritakse hiljem.

Sünaptogenees hõlmab mitut etappi: lahustuvad faktorid soodustavad aksoni ja dendriidi küpsemist; kadheriinid stabiliseerivad rakkudevahelisi kontakte; pre- ja postsünaptilised komponendid transporditakse kohale vesiikulites. Pre- ja postsünaps küpsevad koordineeritult ning nende struktuursed omadused (nt aktiivtsooni suurus, sünapsipõiekeste arv) on omavahel korrelatsioonis, mis viitab pidevale vastastikusele signaalivahetusele.

Arengu käigus moodustub rohkem sünapse, kui täiskasvanul säilib; liigsed sünapsid eemaldatakse. Sünaptiline aktiivsus ei ole vajalik sünapside tekkeks, kuid on kriitiline nende stabiliseerimiseks: ilma virgatsainete vabastamiseta sünapsid degenereeruvad.

Närvisüsteemi arengus tekib ka rohkem neuroneid, kui lõplikult säilib. Ülearused neuronid elimineeritakse apoptoosi teel. Neuronite ellujäämine sõltub troofilistest faktoritest, mida vabastavad naaberrakud. Varases arengus on need seotud induktsiooni ja spetsifikatsiooni signaalidega; hiljem muutuvad oluliseks gliiarakkude ja sihtrakkude vabastatud neurotrofiinid.

Aksoni sihtmärgini jõudmisel transporditakse sihtrakkude vabastatud faktorid retrogaadselt rakukehasse, kus need pärsivad apoptoosi. Klassikaline näide on NGF (Nerve Growth Factor), mis on vajalik sümpaatiliste neuronite ellujäämiseks. Kui neuron integreerub närviahelasse, muutub tema ellujäämine sõltuvaks funktsionaalsest elektrilisest aktiivsusest. Apoptoos toimib kogu neurogeneesi vältel kvaliteedikontrollina, eemaldades valesti diferentseerunud rakud, sihtmärgini mittejõudnud neuronid ja funktsionaalselt mitteintegreerunud neuronid.

Täiskasvanu neurogenees

Pikemalt artiklis Täiskasvanu neurogenees

Pikka aega, alates Santiago Ramón y Cajali töödest, arvati, et neuronid ei jagune pärast sündi. Hilisemad uuringud on siiski näidanud, et täiskasvanul toimub piiratud neurogenees kahes piirkonnas: lateraalvatsakeste subventrikulaarne tsoonis ja hipokampuse hammaskääru subgranulaarses tsoonis.

Nendes piirkondades toetavad uute neuronite teket ja integratsiooni astrotsüütid ja endoteelirakud, mis varustavad vajalike troofiliste faktoritega. Muudes kesknärvisüsteemi piirkondades on neurogenees väga piiratud, kuid võib aktiveeruda patoloogiliste seisundite korral (nt isheemia, epilepsia, neurodegeneratiivsed haigused). Sel juhul ei integreeru uued neuronid tavaliselt täielikult ning võivad isegi süvendada olemasolevat patoloogiat.

Täiskasvanu neurogeneesi funktsionaalne tähtsus ei ole täielikult selge, kuid on näidatud, et hipokampuse neurogeneesi pärssimine halvendab õppimis- ja mäluprotsesse, samas kui füüsiline aktiivsus suurendab neurogeneesi. Sarnased mehhanismid on seotud ka haistmissüsteemi plastilisusega, mistõttu peetakse täiskasvanu neurogeneesi oluliseks mehhanismiks teatud ajupiirkondade funktsionaalse plastilisuse säilitamisel.

Erinevalt enamikust rakkudest ei jagune neuronid tavaliselt pärast diferentseerumist. Neid võivad osaliselt asendada närvi-tüvirakkud, mis paiknevad muu hulgas hipokampuses ja haistmissibulas ning võivad diferentseeruda uuteks neuroniteks või gliiarakkudeks (nt astrotsüütideks, oligodendrotsüütideks ja Schwanni rakkudeks).

Patoloogia

Neuronitega seostatakse mitmesuguseid haiguslikke seisundeid.

Inimese herpesviirus 1 (HSV-1) võib püsida närvirakkudes kogu elu. Viiruse aktiveerumisel liiguvad viiruseosakesed mööda närvikiudu nahale ja võivad põhjustada huuleohatise teket.^[35]

Neurodegeneratsioon

Pikemalt artiklis Neurodegeneratsioon

Neurodegeneratsioon on protsess, mille käigus neuronid progresseeruvalt kahjustuvad ja/või hukkuvad. See võib teatud määral olla osa normaalsest vananemisest, kuid hõlmab peamiselt närvikoe rakkude struktuurset ja funktsionaalset taandarengut, mis halvendab närviimpulsside edastamist ning võib põhjustada kognitiivsete funktsioonide langust.

Normaalse vananemise korral toimub neuronite funktsiooni järkjärguline nõrgenemine ning aju kompensatoorsed mehhanismid aitavad säilitada üldist talitlust. Kui aga degeneratsioon ületab teatud piiri, võivad tekkida neurodegeneratiivsed haigused, mis põhjustavad närvisüsteemi funktsiooni progresseeruvat kadu.^[36]^[37]^[38]

Peamised neurodegeneratiivsed haigused on:

Alzheimeri tõbi – kõige sagedasem dementsuse põhjus. Seda iseloomustab APP-valgu ebanormaalne lõhustumine, mille tulemusel tekib β-amüloid, mis koondub oligomeerideks ja seejärel amüloidnaastudeks väljaspool rakke. Need kahjustavad sünapse, häirivad neuronitevahelist suhtlust ja aktiveerivad mikrogliia vahendatud põletikulise reaktsiooni, mis süvendab närvikoe kahjustust.

Samal ajal kaotab tau-valk patoloogilise fosforüülumise tõttu võime mikrotorukesi stabiliseerida. Seetõttu mikrotorukesed destabiliseeruvad ja rakusisene transpordisüsteem laguneb, tau-valk ise aga kuhjub neurofibrillaarseteks puntrateks. Nende protsesside koosmõjul tekib sünaptiline kadu ja neuronite progresseeruv hukkumine, mis avaldub eriti tugevalt hipokampuses ja ajukoores.

Parkinsoni tõbi^[39] – seotud dopaminergiliste neuronite degeneratsiooniga mustaine piirkonnas. Peamine mehhanism on dopamiini puudus basaalganglionide ringes, samuti Lewy kehakede (α-sünukleiini agregaatide) teke neuronites.
Amüotroofne lateraalskleroos (ALS) – kahjustab nii ülemisi kui ka alumisi motoorseid neuroneid. Tagajärg on progresseeruv lihasnõrkus ja halvatus. Mehhanismide seas on glutamaadi eksitotoksilisus, valkude agregatsioon (nt TDP-43) ja aksonaalse transpordi häired.

Pigmendiladestused

Kesknärvisüsteemi teatud tuumades täheldatakse normaalse seisundi korral pigmentide ladestumist neuronites. Eriti iseloomulik on neuromelaniin mustaines ja sinavas kohas, mis annab neuronitele iseloomuliku pruunikasmusta värvuse ning võimaldab neid tuumapiirkondi juba palja silmaga eristada.

Kollaka lipofustsiini hulk suureneb vanusega ning seda leidub eriti väikeaju hammastuumas ja alumises oliivituumas. Teatud dementsust põhjustavate haiguste, näiteks Alzheimeri tõve korral, esinevad neuronites iseloomulikud eosinofiilsed inklusioonkehakesed.

Mürkide toime

Närvimürgid mõjuvad tavaliselt raku valkstruktuuridele, häirides signaaliülekannet neuronite vahel. Selliseid mürke on palju, üks neist on diisopropüülfluorofosfaat (DFP). Organismi sattudes seondub DFP pöördumatult ensüüm atsetüülkoliinesteraasiga, mis vastutab atsetüülkoliini lagundamise eest sünapsis, näiteks motoneuronide ühenduskohtades. Selle tagajärjel suureneb virgatsaine atsetüülkoliini kontsentratsioon sünapsipilus ning tekib innerveeritud lihaskiu pidev erutus. Järgnev üleerutus võib põhjustada organismis raskeid krampe ja lõppeda surmaga.

Tetrodotoksiin (TTX, kerakala mürk) blokeerib naatriumkanaleid. Tetraetüülammoonium (TEA) blokeerib kaaliumkanaleid.

Mõned tuntud mürgid

Mürk	Esinemine
Alküülfosfaadid	Taimemürgid, närvigaasid
Metaanhape	Nõges
Hüosküamiin (atropiin)	must belladonna
Botuliin	riknenud toiduained
Kuraare	Taimemürk
Nikotiin	Tubakas
Muskariin	Seenemürgid

Evolutsioon

Neuronite fülogeneetilise päritolu kohta on esitatud kaks peamist hüpoteesi. Monofüleetilise hüpoteesi järgi tekkisid neuronid ühel korral ühisel esivanemal (ühes hõimkonnas) ja levisid seejärel kõigisse närvisüsteemiga loomarühmadesse. Polüfüleetilise hüpoteesi järgi võisid neuronid või neuronitaolised signaalrakud tekkida sõltumatult mitmes loomarühmas, eelkõige käsnade, ainuõõssete ja kammloomade liinis, mis viitab võimalikule konvergentsele evolutsioonile.^[32]

Mõlemat hüpoteesi toetavad genoomibioloogia ja arengubioloogia võrdlevad andmed.

Monofüleetilise hüpoteesi kasuks räägib see, et käsnadel on geene, mis on homoloogsed kahekülgsete loomade närvisüsteemi ja sünapsi moodustumisega seotud geenidega. Kuigi käsnadel puudub närvisüsteem, viitab nende geenide olemasolu võimalusele, et närvisüsteemi geneetiline eelstruktuur oli olemas juba varajastel loomadel.

Polüfüleetilise hüpoteesi kasuks räägib kammloomade närvisüsteemi eripära. See erineb mitmes suhtes ainuõõssete ja kahekülgsete närvisüsteemist, sealhulgas virgatsainete kasutamise ja närvivõrgustike organisatsiooni poolest.

Hilisemad fülogeneetilised analüüsid on näidanud, et kammloomad võivad olla varane eraldiseisev haru loomariigi evolutsioonipuus. Et neil esineb närvisüsteem, samas kui käsnadel ja naastloomadel see puudub, on see tekitanud kahtlusi närvisüsteemi ühekordses päritolus.^[40]

Kõige lihtsamatel ainuõõssetel, näiteks hüdraloomadel, esineb hajus närvivõrk, kuid lisaks on kirjeldatud ka epiteelirakkude elektrilisi ja keemilisi signaale, mis meenutavad närvitalitlust. Signaal võib levida nii närvivõrgu kaudu kui ka otse epiteelirakkude vahel (epiteelijuhtivus), sageli kindlas suunas (nt rostrokaudaalselt), võimaldades koordineeritud motoorset aktiivsust.

Käsnadel puudub tõeline närvisüsteem, kuid nende epiteelilaadses kattekoes ja sisemistes rakukihtides leidub rakke, mis reageerivad keskkonnastiimulitele, näiteks vee koostise või mehaaniliste ärritajate muutustele. Need reaktsioonid võivad avalduda koordineeritud kokkutõmmete ja signaalide levikuna. Mõned neist rakkudest on kontraktiilsed ning osalevad organismi kuju ja veevoolu reguleerimises, mistõttu neid on funktsionaalselt käsitletud sensoorsete ja motoorsete rollide kandjatena. Selliseid neuronilaadseid signaalrakke nimetatakse mõnikord neuroidideks.

Selgroogsetel tekivad neuronid embrüonaalselt neurulatsiooni käigus neuroektodermist, nii et neil on epiteelkoeline päritolu. See toetab seisukohta, et närvirakud on evolutsiooniliselt tekkinud epiteelirakkude spetsialiseerumise kaudu, mille tulemusel kujunesid välja neuroepiteelirakud. Need olid võimelised muundama mehaanilisi, keemilisi ja võimalusel ka elektrilisi ärritusi elektrilisteks ja keemilisteks signaalideks, võimaldades kiiremat ja koordineeritumat vastust keskkonnale.^[32]

Närvikoe varaseim organisatsioon oli hajus närvivõrk, nagu hüdradel ja korallidel, kus signaalid levivad mitmes suunas ilma keskse integratsioonita.

Hiljem tekkis rõngussidel ganglioniline närvisüsteem. Neuronite koondumine ganglionidesse võimaldas suuremat integratsiooni ja suunatumat signaaliülekannet.

Ganglionid jaotuvad metameeride kaupa, kusjuures suurema tähtsuse omandavad need, mis töötlevad sensoorset infot ja juhivad motoorseid vastusreaktsioone. Suu piirkonna ganglionid muutuvad sageli domineerivamaks, sest suu on liikumise ajal peamine kokkupuutepunkt väliskeskkonnaga. Aktiivsemad ganglionid suurenevad järk-järgult vastavalt nende kasvavale rollile närvisüsteemi integratsioonis. Sellistes süsteemides kujuneb välja kaugretseptsioon, mille puhul ärrituste töötlemine ei piirdu vahetu kokkupuutega, vaid võimaldab info integreerimist ka kaugemalt tulevate signaalide põhjal. Paralleelselt tekivad ja spetsialiseeruvad vaheneuronid, mis integreerivad ja moduleerivad teiste neuronite signaale lokaalsetes närviahelates.

Rostraalsete ganglionide funktsionaalse tähtsuse suurenemine viib närvisüsteemi keskse integratsiooni tugevnemiseni, mille tulemusel kujunevad need ganglionid teiste ganglionide aktiivsuse koordineerivateks keskusteks. Seda protsessi nimetatakse entsefalisatsiooniks. See on selgelt väljendunud nii lülijalgsetel kui ka limustel. See on seotud meeleelundite ja liikumisaparaadi arenguga ning võimaldab tõhusamat liikumist. Keskse närvikoe koondumisega kaasneb käitumise suurem integratsioon ja paindlikkus, sealhulgas õppimise ja mälu võime kujunemine ning keerukamate käitumismustrite teke.^[32]

Eri loomade neuronite arv

Pikemalt artiklis Neuronite arv

Eri loomadel on väga erinev arv neuroneid. Näiteks varbussil, umbes 1 mm pikkusel ümarussil, on ainult 302 neuronit;^[41] seevastu äädikakärbsel on neid ligikaudu 300 000, mis võimaldab tal suhteliselt keerukalt käituda.^[42]

Nende liikide suhteliselt lihtsa ehituse, lühikese elutsükli ja kasvatamise vähenõudlikkuse tõttu on need olulised mudelorganismid, keda kasutatakse neuronite talitluse uurimisel.^[16]

Uurimislugu

Neuroniteooria kohaselt koosneb närvisüsteem eraldiseisvatest rakkudest (neuronitest), mis suhtlevad omavahel spetsiaalsete ühenduste kaudu, mitte ei moodusta pidevat võrku. See vastandub Camillo Golgi retikulaarteooriale, mille järgi närvisüsteem on ühtse tsütoplasmaga pidev võrgustik. Santiago Ramón y Cajal rajas neuroniteooria, näidates histoloogiliste uuringute abil, et neuronid on närvisüsteemi iseseisvad funktsionaalsed elemendid.^[43] Neid hakkas neuroniteks nimetama Wilhelm Waldeyer 1891. aastal.^[44] Närvisüsteemi histoloogia uurimiseks kasutas Cajal Golgi väljatöötatud ja enda täiustatud hõbevärvimise meetodit histoloogilistel lõigetel, mis võimaldas väga täpset rakutasandi analüüsi isegi nii tiheda koe puhul nagu ajukude.^[45] Neuroniteooria on üks tänapäeva neuroteaduse nurgakive.

Dünaamilise polarisatsiooni seadus

Pikemalt artiklis Dünaamilise polarisatsiooni seadus

Neuroniteooria, mille rajas Santiago Ramón y Cajal 19. sajandi lõpus, on tänapäeva neurofüsioloogias üldtunnustatud mudel. Selle kohaselt põhineb närvitalitlus neuronitel kui eraldiseisvatel üksustel, mille sünapside vahendusel toimuv vastastikune mõju kutsub esile keerukaid vastusreaktsioone.

Cajal formuleeris ka "dünaamilise polarisatsiooni seaduse", mille kohaselt liigub informatsioon neuronis ühes suunas – dendriitide poolt aksoni suunas.^[46] See seadus ei kehti siiski alati. Näiteks osalevad informatsiooni töötlemises ka gliiarakud, mistõttu informatsiooni edastamine ja töötlus on märksa keerukam,^[47] ning elektrilised sünapsid, mida esineb sagedamini kui varem arvati,^[48] võimaldavad informatsiooni otsest (virgatsainete vahenduseta) ülekannet tsütoplasmast tsütoplasmasse kahes suunas. Lisaks võivad dendriidid teatud tingimustel täita aksoni rolli^[49] nii et informatsioon liigub neuronis vastupidises suunas.

Tehisnärvivõrk

Pikemalt artiklis Tehisnärvivõrk

Bioloogiliste närvivõrgustike uurimine on inspireerinud tehisintellektis kasutatavate tehisnärvivõrkude arendamist. Nendes mudelites võtab iga neuron teistelt neuronitelt kaalutud ühenduste kaudu vastu sisendeid ja arvutab nende põhjal väljundi.

Neuroni väljund saadakse tavaliselt kolmes etapis:

levifunktsioon (aggregation function) – sisendsignaalid korrutatakse vastavate kaaludega ja summeeritakse (tavaliselt kaalutud summa);
aktivatsioonifunktsioon – mittelineaarne funktsioon, mis rakendatakse levifunktsiooni väljundile ja määrab neuroni aktiivsuse (nt sigmoid, ReLU); mõnes lihtsamas mudelis võib see olla samasusfunktsioon;
väljund (või ülekandeprotsess) – aktivatsioonifunktsiooni tulemus antakse edasi järgmistele neuronitele; seda ei käsitleta tavaliselt eraldi funktsioonina, vaid neuroni väljundina.

Neuroni aktivatsioon piirab ja kujundab signaali ulatust ning annab võrgule mittelineaarsuse, mis on oluline keerukate mustrite õppimiseks.^[50]

Vaata ka

Viited

↑ νεῦρον. – Henry George Liddell, Robert Scott. A Greek-English Lexicon.
↑ Meeli Roosalu. "Inimese anatoomia", Kirjastus Koolibri, lk 181, 2010, ISBN 978-9985-0-2606-9.
↑ Paniagua, R.; Nistal, M.; Sesma, P.; Álvarez-Uría, M.; Fraile, B.; Anadón, R. y José Sáez, F. Citología e histología vegetal y animal, McGraw-Hill Interamericana de España, S.A.U. 2002, ISBN 84-486-0436-9.
↑ Inimkehas on pikimad aksonid seljaaju eessarve motoneuronitel, mis juhivad sealt impulsse jala distaalse osa lihastele, näiteks seljaaju segmendist S1 lühikese suurvarbapainutaja lihaskiududeni. Seda lihast innerveerivad närvikiud kulgevad piirdenärvisüsteemi närvides (sakraalsete seljaajunärvide kaudu nimme-ristluupõimikuni, edasi istmikunärvis, pärast selle hargnemist sääreluunärvis ja seejärel keskmises tallanärvis, mis innerveerivad lühikese suurvarba painutaja mediaalse pea lihaskiude). Ligilähedaselt sama pikad on Betsi rakkude aksonid ajukoores, mis kulgevad kesknärvisüsteemi radades alumistesse seljaajulõikudesse ja lõpevad näiteks vahetusrakkudel sakraalsegmendi S4 eessarves.
↑ Myriam Cayre, Jordane Malaterre, Sophie Scotto-Lomassese, Colette Strambi, Alain Strambi. The common properties of neurogenesis in the adult brain: from invertebrates to vertebrates. – Comparative Biochemistry and Physiology Part B: Biochemistry and Molecular Biology, 2002, kd 132, nr 1, lk 1–15.
↑ Azevedo ja kolleegide 2009. aasta tulemuste (PMID 19226510) põhjal hinnatakse täiskasvanud mehe ajus olevate närvirakkude arvuks ligikaudu 86 ± 8 miljardit ja gliiarakkude arvuks ligikaudu 85 ± 10 miljardit; kasutatud meetodi (immunohistokeemiliselt märgistatud NeuN(+)- ja NeuN(−)-rakkude loendamine fraktsioneeritud koeproovidest, isotroopne fraktsioneerija)) täpsust ei saa Lycki ja kolleegide 2009. aasta tulemuste põhjal (PMID 19520115) täielikult hinnata, kuid see näib Bahney ja von Barthfeldi 2014. aasta uurimuse järgi olevat vähemalt gliiarakkude puhul usaldusväärne.
↑ Keller, Jeffrey N., Edgardo Dimayugab, Qinghua Chena, Jeffrey Thorpea, Jillian Geeb ja Qunxing Ding. Autophagy, proteasomes, lipofuscin, and oxidative stress in the aging brain. – The International Journal of Biochemistry & Cell Biology, 2004, kd 36, nr 12, lk 2376–2391.
↑ Johnson, I. P. Morphological Peculiarities of the Neuron. Brain Damage and Repair (From Molecular Research to Clinical Therapy).
↑ Afifi, Adel K. Neuroanatomía Funcional. ISBN 970-10-5504-7.
↑ Paul Diepgen, Heinz Goerke. Aschoff/Diepgen/Goerke: Kurze Übersichtstabelle zur Geschichte der Medizin, 7., ümbertöötatud trükk, Springer: Berlin/Göttingen/Heidelberg 1960, lk 55.
1 2 3 4 Viitamistõrge: Vigane <ref>-silt. Viide nimega "paniagua" on ilma tekstita.
↑ Goedert, M., M. G. Spillantini, R. A. Crowther. Cloning of a big tau microtubule-associated protein characteristic of the peripheral nervous system. – Proc Natl Acad Sci USA, 1992, kd 89, nr 5, lk 1983–1987.
↑ Maarten HP Kole, Greg J Stuart. Signal processing in the axon initial segment. – Neuron, 2012, kd 73, nr 2, lk 235–247.
↑ Pivotal Role of Nerve Cell Membranes, You Can't Tango on a Crowded Dance Floor – Neither Can Molecules, Molecular Model of the Nerve Cell Membrane, veebiversioon (vaadatud 04.07.2014) (inglise keeles)
1 2 A. H. Cromer. Física para ciencias de la vida, 1996, ISBN 84-291-1808-X.
1 2 M. F. Bear, B. W. Connors, M. A. Paradiso. Neurociencia: explorando el cerebro, Barcelona: Masson 2002, ISBN 84-458-1259-9.
↑ A. L. Hodgkin, A. F. Huxley. Action Potentials Recorded from Inside a Nerve Fibre. – Nature, 1939, 144 (3651): 710–711.
↑ Rodolfo Llinás. The Intrinsic Electrophysiological Properties of Mammalian Neurons: Insights into Central Nervous System Function. – Science, 1988, 242: 1654–1664.
1 2 Kardong, K.V. Vertebrados. Anatomía comparada, función, evolución, McGraw-Hill Interamericana de España, 1999, ISBN 84-486-0261-7.
↑ Bliss, Dorothy E., James B. Durand. John H. Welsh. Neurosecretory systems in decapod Crustacea. – Cell and Tissue Research, 1954.
↑ Miller, T. A. Neurosecretion and the Control of Visceral Organs in Insects. – Annual Review of Entomology, 1975.
↑ Cobb J. L. S. Neurohumors and neurosecretion in echinoderms: a review. – Comparative Biochemistry and Physiology C.
↑ D. Randall, W. Burggren, K. French. Eckert Fisiología animal, 4. trükk, 1998, ISBN 84-486-0200-5.
↑ Ricard V. Solé, Susanna C. Manrubia. 15. Neurodinámica. – Orden y caos en sistemas complejos, 1996, lk 506.
↑ Solé, Manrubia 1996: 514.
↑ R. Williams, K. Herrup. The Control of Neuron Number. – The Annual Review of Neuroscience, 1988, 11: 423–453.
↑ Suzana Herculano-Houzel. The human brain in numbers: a linearly scaled-up primate brain. – Frontiers in Human Neuroscience, 2009. Täistekst. "Kui palju neuroneid on inimese peaajus ja kuidas on see võrdluses teiste liikidega? Paljud originaalartiklid, ülevaateartiklid ja õpikud väidavad, et meil on 100 miljardit neuronit ja 10 korda rohkem gliiarakke... tavaliselt ilma viidatud allikateta. Selle tegid kindlaks Azevedo jt (2009), kes leidsid, et täiskasvanud mehe aju, mille keskmine mass on 1,5 kg, sisaldab 86 miljardit neuronit ja 85 miljardit rakku, mis ei ole neuronid."
↑ von Bartheld, C. S., Bahney, J., Herculano-Houzel, S. The search for true numbers of neurons and glial cells in the human brain. – The Journal of Comparative Neurology, 2016.
↑ Fishell G., Heintz N. (2014). "The Neuron Identity Problem: Form Meets Function". Neuron. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.neuron.2013.10.035
↑ Meeli Roosalu, "Inimese anatoomia", lk 182, Kirjastus Koolibri, 2010, ISBN 978-9985-0-2606-9
↑ Welsch. Lehrbuch Histologie, 2. trükk, Elsevier: München 2006.
1 2 3 4 Abril Alonso, Á.; Ambrosio Flores, E.; Blas Calleja, M. del R.; Caminero Gómez, A.; García Lecumberri, C.; Higuera Matas, A.; Pablo González, J. M. Fundamentos de Psicobiología, Sanz y Torres 2017.
↑ William F. Ganong. Review of Medical Physiology, 22. trükk.
↑ Krashes M.J., Shah B.P., Koda S., Lowell B.B. (2014) "Rapid versus delayed stimulation of feeding by the endogenously released AgRP neuron mediators GABA, NPY, and AgRP." 2013 Oct 1;18(4):588-95. doi: 10.1016/j.cmet.2013.09.009
↑ Liis Velsker, Varajane ravi päästab huuleohatisest kiiremini priiks, 06. märts 2013, Veebiversioon (vaadatud 13.04.2014)
↑ Neurodegeneración y Envejecimiento, Instituto de Investigaciones Biomédicas de Barcelona, iibb.csic.es, vaadatud 15.6.2026.
↑ Asociación entre neuroinflamación, neurodegeneración y depresión, intramed.net, vaadatud 15.6.2026.
↑ Mónica Navarro Meza, Juan Luis Orozco Ceballos. Cuidado y alimentación en la neurodegeneración, Alzheimer y Parkinson: Información básica, Editorial Universitaria – Universidad de Guadalajara 2015, ISBN 978-607-742-180-1.
↑ George K. Tofaris, Pablo Garcia Reitböck, Trevor Humby, Sarah L. Lambourne, Mark O’Connell, Bernardino Ghetti, Helen Gossage, Piers C. Emson, Lawrence S. Wilkinson, Michel Goedert, ja Maria Grazia Spillantini, Pathological Changes in Dopaminergic Nerve Cells of the Substantia Nigra and Olfactory Bulb in Mice Transgenic for Truncated Human α-Synuclein(1–120): Implications for Lewy Body Disorders, veebiversioon (vaadatud 13.04.2014) (inglise keeles)
↑ Viitamistõrge: Vigane <ref>-silt. Viide nimega "VAFPbST" on ilma tekstita.
↑ Chris Li, Kyuhyung Kim, Laura S. Nelson. FMRFamide-related neuropeptide gene family in Caenorhabditis elegans. – Brain Research, 1999, kd 848, nr 1–2, lk 26–34.
↑ Gordon Bateson, Paul Patrick; Klopfer, Peter H.; Thompson, Nicholas S. Perspectives in Ethology, Springer 1993, ISBN 0-306-44398-8.
↑ F. López-Muñoz, J. Boya, C. Alamo. Neuron theory, the cornerstone of neuroscience, on the centenary of the Nobel Prize award to Santiago Ramón y Cajal. Brain Research Bulletin, 2006, kd 70, lk 391–405. Resümee.
↑ W. Waldeyer. Ueber einige neuere Forschungen im Gebiete der Anatomie des Centralnervensystems. – Deutsche Medizinische Wochenschrift, 1891, nr 17, lk 1213–1218, 1244–1246, 1267–1269, 1287–1289, 1331–1332, 1352–1356.
↑ Gunnar Grant. How the 1906 Nobel Prize in Physiology or Medicine was shared between Golgi and Cajal. – Brain Research Reviews, 2007, kd 55, lk 490. Resümee. Katkendid.
↑ Sabbatini, R. M. E. Neurons and Synapses: The History of Its Discovery. – Brain & Mind Magazine, 2003. Täistekst.
↑ Witcher, M., Kirov, S., Harris, K. Plasticity of perisynaptic astroglia during synaptogenesis in the mature rat hippocampus. – Glia, 2007, kd 55, nr 1, lk 13–23. Resümee.
↑ Connors B, Long M. Electrical synapses in the mammalian brain. – Annu Rev Neurosci, 2004, kd 27, lk 393–418. Resümee.
↑ Djurisic M, Antic S, Chen W, Zecevic D. Voltage imaging from dendrites of mitral cells: EPSP attenuation and spike trigger zones. – J Neurosci, 2004, kd 24, nr 30, lk 6703–6714. Resümee.
↑ Gurney, K. An Introduction to Neural Networks, London: Routledge 1997.
Squire L.R., Bloom F.E., McConnell S.K., Roberts J.L., Spitzer N.C., Zigmond M.J. "Chapter 7: Neurotransmitters". "Fundamental Neuroscience" 2nd Ed. ISBN 0126603030
J.O. Malva, Interaction between neurons and glia in aging and disease, Google'i raamatu veebiversioon (vaadatud 04.07.2014) (inglise keeles)

Viitamistõrge: <references>-siltide vahel olevat <ref>-silti nimega "dyIpL" ei kasutata eelnevas tekstis.
Viitamistõrge: <references>-siltide vahel olevat <ref>-silti nimega "LvwtC" ei kasutata eelnevas tekstis.

Kirjandus

A. L. Hodgkin, A. F. Huxley. Action Potentials Recorded from Inside a Nerve Fibre. – Nature, 1939, 144 (3651): 710–711.
Rodolfo Llinás. The Intrinsic Electrophysiological Properties of Mammalian Neurons: Insights into Central Nervous System Function. – Science, 1988, 242: 1654–1664.
M. Goedert, M. G. Spillantini, R. A. Crowther. Cloning of a big tau microtubule-associated protein characteristic of the peripheral nervous system. – Proc Natl Acad Sci USA, 1992, kd 89, nr 5, lk 1983–1987.
T. M. Jessell. Neuronal specification in the spinal cord: inductive signals and transcriptional codes. – Nature Reviews. Genetics, 2000, 1, 1: 20–29.
D. Nijhawan, N. Honarpour, X. Wang. Apoptosis in neural development and disease. – Annual review of neuroscience, 2000, 23: 73–87.
V. I. Slepnev, P. De Camilli. Accessory factors in clathrin-dependent synaptic vesicle endocytosis, in Nature reviews. – Neuroscience, 2000, 1, 3: 161–172.
S. I. Wilson, T. Edlund. Neural induction: toward a unifying mechanism. – Nature Neuroscience, 2001, 4° suppl.: 1161–1168.
N. Bertrand, D. S. Castro, F. Guillemot. Proneural genes and the specification of neural cell types. – Nature Reviews. Neuroscience, 2002, 3, 7: 517–530.
Myriam Cayre, Jordane Malaterre, Sophie Scotto-Lomassese, Colette Strambi, Alain Strambi. The common properties of neurogenesis in the adult brain: from invertebrates to vertebrates. – Comparative Biochemistry and Physiology Part B: Biochemistry and Molecular Biology, 2002, kd 132, nr 1, lk 1–15.Resümee.
M. F. Bear, B. W. Connors, M. A. Paradiso. Neurociencia: explorando el cerebro, Barcelona: Masson 2002, ISBN 84-458-1259-9.
R. Douglas Fields ja Beth Stevens-Graham, New Insights into Neuron-Glia Communication, Science. 18. oktoober 2002; 298(5593): 556–562.doi: 10.1126/science.298.5593.556, PMCID: PMC1226318, NIHMSID: NIHMS2843, veebiversioon (inglise keeles)
L. Bally-Cuif, M. Hammerschmidt. Induction and patterning of neuronal development, and its connection to cell cycle control. – Current Opinion in Neurobiology, 2003, 13, 1: 16–25.
G. Kempermann, L. Wiskott, F. H. Gage. Functional significance of adult neurogenesis. – Current Opinion in Neurobiology, 2004, 14, 2: 186–191.
T. C. Sudhof. The synaptic vesicle cycle. – Annual Review of Neuroscience, 2004, 27: 509–547.
A. Eichmann, F. Le Noble, M. Autiero jt. Guidance of vascular and neural network formation. – Current Opinion in Neurobiology, 2005, 15, 1: 108–115.
A. Volterra, J. Meldolesi. Astrocytes, from brain glue to communication elements: the revolution continues. – Nature Reviews. Neuroscience, 2005, 6, 8: lk 626–640.
C. L. Waites, A. M. Craig, C. C. Garner. Mechanisms of vertebrate synaptogenesis. – Annual Review of Neuroscience, 2005, 28: 251–274.
Maarten HP Kole, Greg J Stuart. Signal processing in the axon initial segment. – Neuron, 2012, kd 73, nr 2, lk 235–247. Täistekst.
Fishell G., Heintz N.The Neuron Identity Problem: Form Meets Function. – Neuron, 2014.
Leonid L. Moroz, Romanova, Daria Y. Alternative neural systems: What is a neuron? (Ctenophores, sponges and placozoans). – Frontiers in Cell and Developmental Biology, 2022, 10. Täistekst.

Välislingid

Sissekanne Terminologia Anatomicas, A14.0.00.002: Neuron. Neuron
Neurobioloog Urmas Arumäed intervjueeris Horisondi jaoks Indrek Rohtmets. Pealkiri: Programmeeritud surm äratab närvisüsteemi ellu. Horisont 1/2010 https://www.digar.ee/viewer/et/nlib-digar:63492/152005/page/16 (Horisondi lk 16–19, loetav Digaris)
YouTube'i video: Neuronite tüübid (inglise keeles)
Jaan Aru vastus neuronite eluea kohta ajalehe Õhtuleht rubriigis "Fakt teadust päevas".
Der Bau eines Neurons, eduvinet.de
Die Nervenzelle, argedon.de:80
Brain cells, enchantedlearning.com
Animal neuronal cell, swissbiopics.org
Katja Seefeldt. Wenn Neuronen kommunizieren, telepolis.de, 17.4.2006

[1] νεῦρον. – Henry George Liddell, Robert Scott. A Greek-English Lexicon.

[Dz1yt-2] Meeli Roosalu. "Inimese anatoomia", Kirjastus Koolibri, lk 181, 2010, ISBN 978-9985-0-2606-9.

[3] Paniagua, R.; Nistal, M.; Sesma, P.; Álvarez-Uría, M.; Fraile, B.; Anadón, R. y José Sáez, F. Citología e histología vegetal y animal, McGraw-Hill Interamericana de España, S.A.U. 2002, ISBN 84-486-0436-9.

[4] Inimkehas on pikimad aksonid seljaaju eessarve motoneuronitel, mis juhivad sealt impulsse jala distaalse osa lihastele, näiteks seljaaju segmendist S1 lühikese suurvarbapainutaja lihaskiududeni. Seda lihast innerveerivad närvikiud kulgevad piirdenärvisüsteemi närvides (sakraalsete seljaajunärvide kaudu nimme-ristluupõimikuni, edasi istmikunärvis, pärast selle hargnemist sääreluunärvis ja seejärel keskmises tallanärvis, mis innerveerivad lühikese suurvarba painutaja mediaalse pea lihaskiude). Ligilähedaselt sama pikad on Betsi rakkude aksonid ajukoores, mis kulgevad kesknärvisüsteemi radades alumistesse seljaajulõikudesse ja lõpevad näiteks vahetusrakkudel sakraalsegmendi S4 eessarves.

[5] Myriam Cayre, Jordane Malaterre, Sophie Scotto-Lomassese, Colette Strambi, Alain Strambi. The common properties of neurogenesis in the adult brain: from invertebrates to vertebrates. – Comparative Biochemistry and Physiology Part B: Biochemistry and Molecular Biology, 2002, kd 132, nr 1, lk 1–15.

[Anzahl_Neurone-6] Azevedo ja kolleegide 2009. aasta tulemuste (PMID 19226510) põhjal hinnatakse täiskasvanud mehe ajus olevate närvirakkude arvuks ligikaudu 86 ± 8 miljardit ja gliiarakkude arvuks ligikaudu 85 ± 10 miljardit; kasutatud meetodi (immunohistokeemiliselt märgistatud NeuN(+)- ja NeuN(−)-rakkude loendamine fraktsioneeritud koeproovidest, isotroopne fraktsioneerija)) täpsust ei saa Lycki ja kolleegide 2009. aasta tulemuste põhjal (PMID 19520115) täielikult hinnata, kuid see näib Bahney ja von Barthfeldi 2014. aasta uurimuse järgi olevat vähemalt gliiarakkude puhul usaldusväärne.

[7] Keller, Jeffrey N., Edgardo Dimayugab, Qinghua Chena, Jeffrey Thorpea, Jillian Geeb ja Qunxing Ding. Autophagy, proteasomes, lipofuscin, and oxidative stress in the aging brain. – The International Journal of Biochemistry & Cell Biology, 2004, kd 36, nr 12, lk 2376–2391.

[8] Johnson, I. P. Morphological Peculiarities of the Neuron. Brain Damage and Repair (From Molecular Research to Clinical Therapy).

[9] Afifi, Adel K. Neuroanatomía Funcional. ISBN 970-10-5504-7.

[10] Paul Diepgen, Heinz Goerke. Aschoff/Diepgen/Goerke: Kurze Übersichtstabelle zur Geschichte der Medizin, 7., ümbertöötatud trükk, Springer: Berlin/Göttingen/Heidelberg 1960, lk 55.

[paniagua-11] 1 2 3 4 Viitamistõrge: Vigane <ref>-silt. Viide nimega "paniagua" on ilma tekstita.

[12] Goedert, M., M. G. Spillantini, R. A. Crowther. Cloning of a big tau microtubule-associated protein characteristic of the peripheral nervous system. – Proc Natl Acad Sci USA, 1992, kd 89, nr 5, lk 1983–1987.

[Kole,2012-13] Maarten HP Kole, Greg J Stuart. Signal processing in the axon initial segment. – Neuron, 2012, kd 73, nr 2, lk 235–247.

[JwZaQ-14] Pivotal Role of Nerve Cell Membranes, You Can't Tango on a Crowded Dance Floor – Neither Can Molecules, Molecular Model of the Nerve Cell Membrane, veebiversioon (vaadatud 04.07.2014) (inglise keeles)

[cromer-15] 1 2 A. H. Cromer. Física para ciencias de la vida, 1996, ISBN 84-291-1808-X.

[bear-16] 1 2 M. F. Bear, B. W. Connors, M. A. Paradiso. Neurociencia: explorando el cerebro, Barcelona: Masson 2002, ISBN 84-458-1259-9.

[17] A. L. Hodgkin, A. F. Huxley. Action Potentials Recorded from Inside a Nerve Fibre. – Nature, 1939, 144 (3651): 710–711.

[18] Rodolfo Llinás. The Intrinsic Electrophysiological Properties of Mammalian Neurons: Insights into Central Nervous System Function. – Science, 1988, 242: 1654–1664.

[kardong-19] 1 2 Kardong, K.V. Vertebrados. Anatomía comparada, función, evolución, McGraw-Hill Interamericana de España, 1999, ISBN 84-486-0261-7.

[20] Bliss, Dorothy E., James B. Durand. John H. Welsh. Neurosecretory systems in decapod Crustacea. – Cell and Tissue Research, 1954.

[21] Miller, T. A. Neurosecretion and the Control of Visceral Organs in Insects. – Annual Review of Entomology, 1975.

[22] Cobb J. L. S. Neurohumors and neurosecretion in echinoderms: a review. – Comparative Biochemistry and Physiology C.

[eckert-23] D. Randall, W. Burggren, K. French. Eckert Fisiología animal, 4. trükk, 1998, ISBN 84-486-0200-5.

[24] Ricard V. Solé, Susanna C. Manrubia. 15. Neurodinámica. – Orden y caos en sistemas complejos, 1996, lk 506.

[25] Solé, Manrubia 1996: 514.

[nervenet-26] R. Williams, K. Herrup. The Control of Neuron Number. – The Annual Review of Neuroscience, 1988, 11: 423–453.

[Herculano,2009-27] Suzana Herculano-Houzel. The human brain in numbers: a linearly scaled-up primate brain. – Frontiers in Human Neuroscience, 2009. Täistekst. "Kui palju neuroneid on inimese peaajus ja kuidas on see võrdluses teiste liikidega? Paljud originaalartiklid, ülevaateartiklid ja õpikud väidavad, et meil on 100 miljardit neuronit ja 10 korda rohkem gliiarakke... tavaliselt ilma viidatud allikateta. Selle tegid kindlaks Azevedo jt (2009), kes leidsid, et täiskasvanud mehe aju, mille keskmine mass on 1,5 kg, sisaldab 86 miljardit neuronit ja 85 miljardit rakku, mis ei ole neuronid."

[Bartheld2016-28] von Bartheld, C. S., Bahney, J., Herculano-Houzel, S. The search for true numbers of neurons and glial cells in the human brain. – The Journal of Comparative Neurology, 2016.

[fw037-29] Fishell G., Heintz N. (2014). "The Neuron Identity Problem: Form Meets Function". Neuron. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.neuron.2013.10.035

[fT7Qt-30] Meeli Roosalu, "Inimese anatoomia", lk 182, Kirjastus Koolibri, 2010, ISBN 978-9985-0-2606-9

[Welsch-31] Welsch. Lehrbuch Histologie, 2. trükk, Elsevier: München 2006.

[FPbST-32] 1 2 3 4 Abril Alonso, Á.; Ambrosio Flores, E.; Blas Calleja, M. del R.; Caminero Gómez, A.; García Lecumberri, C.; Higuera Matas, A.; Pablo González, J. M. Fundamentos de Psicobiología, Sanz y Torres 2017.

[ganong-33] William F. Ganong. Review of Medical Physiology, 22. trükk.

[hQMkU-34] Krashes M.J., Shah B.P., Koda S., Lowell B.B. (2014) "Rapid versus delayed stimulation of feeding by the endogenously released AgRP neuron mediators GABA, NPY, and AgRP." 2013 Oct 1;18(4):588-95. doi: 10.1016/j.cmet.2013.09.009

[HK0YB-35] Liis Velsker, Varajane ravi päästab huuleohatisest kiiremini priiks, 06. märts 2013, Veebiversioon (vaadatud 13.04.2014)

[36] Neurodegeneración y Envejecimiento, Instituto de Investigaciones Biomédicas de Barcelona, iibb.csic.es, vaadatud 15.6.2026.

[37] Asociación entre neuroinflamación, neurodegeneración y depresión, intramed.net, vaadatud 15.6.2026.

[38] Mónica Navarro Meza, Juan Luis Orozco Ceballos. Cuidado y alimentación en la neurodegeneración, Alzheimer y Parkinson: Información básica, Editorial Universitaria – Universidad de Guadalajara 2015, ISBN 978-607-742-180-1.

[MtI1B-39] George K. Tofaris, Pablo Garcia Reitböck, Trevor Humby, Sarah L. Lambourne, Mark O’Connell, Bernardino Ghetti, Helen Gossage, Piers C. Emson, Lawrence S. Wilkinson, Michel Goedert, ja Maria Grazia Spillantini, Pathological Changes in Dopaminergic Nerve Cells of the Substantia Nigra and Olfactory Bulb in Mice Transgenic for Truncated Human α-Synuclein(1–120): Implications for Lewy Body Disorders, veebiversioon (vaadatud 13.04.2014) (inglise keeles)

[VAFPbST-40] Viitamistõrge: Vigane <ref>-silt. Viide nimega "VAFPbST" on ilma tekstita.

[41] Chris Li, Kyuhyung Kim, Laura S. Nelson. FMRFamide-related neuropeptide gene family in Caenorhabditis elegans. – Brain Research, 1999, kd 848, nr 1–2, lk 26–34.

[42] Gordon Bateson, Paul Patrick; Klopfer, Peter H.; Thompson, Nicholas S. Perspectives in Ethology, Springer 1993, ISBN 0-306-44398-8.

[López-Muñoz-43] F. López-Muñoz, J. Boya, C. Alamo. Neuron theory, the cornerstone of neuroscience, on the centenary of the Nobel Prize award to Santiago Ramón y Cajal. Brain Research Bulletin, 2006, kd 70, lk 391–405. Resümee.

[44] W. Waldeyer. Ueber einige neuere Forschungen im Gebiete der Anatomie des Centralnervensystems. – Deutsche Medizinische Wochenschrift, 1891, nr 17, lk 1213–1218, 1244–1246, 1267–1269, 1287–1289, 1331–1332, 1352–1356.

[Grant-45] Gunnar Grant. How the 1906 Nobel Prize in Physiology or Medicine was shared between Golgi and Cajal. – Brain Research Reviews, 2007, kd 55, lk 490. Resümee. Katkendid.

[sabb-46] Sabbatini, R. M. E. Neurons and Synapses: The History of Its Discovery. – Brain & Mind Magazine, 2003. Täistekst.

[47] Witcher, M., Kirov, S., Harris, K. Plasticity of perisynaptic astroglia during synaptogenesis in the mature rat hippocampus. – Glia, 2007, kd 55, nr 1, lk 13–23. Resümee.

[48] Connors B, Long M. Electrical synapses in the mammalian brain. – Annu Rev Neurosci, 2004, kd 27, lk 393–418. Resümee.

[49] Djurisic M, Antic S, Chen W, Zecevic D. Voltage imaging from dendrites of mitral cells: EPSP attenuation and spike trigger zones. – J Neurosci, 2004, kd 24, nr 30, lk 6703–6714. Resümee.

[50] Gurney, K. An Introduction to Neural Networks, London: Routledge 1997.

[dyIpL-51] Squire L.R., Bloom F.E., McConnell S.K., Roberts J.L., Spitzer N.C., Zigmond M.J. "Chapter 7: Neurotransmitters". "Fundamental Neuroscience" 2nd Ed. ISBN 0126603030

[LvwtC-52] J.O. Malva, Interaction between neurons and glia in aging and disease, Google'i raamatu veebiversioon (vaadatud 04.07.2014) (inglise keeles)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]

[26]

[27]

[28]

[29]

[30]

[31]

[32]

[33]

[34]

[35]

[36]

[37]

[38]

[39]

[40]

[41]

[42]

[43]

[44]

[45]

[46]

[47]

[48]

[49]

[50]