Кіріспе
Нервтік дендриттер биологияда Дендрит (грекше δένδρον déndron, "ағаш") немесе дендрон – басқа нейрондық жасушалардан алынған электрохимиялық ынталандыруды дендриттер шығатын нейронның жасушалық денесіне немесе сомасына жеткізетін жүйке клеткасының тармақталған протоплазмалық ұзартуы. Электрлік стимуляция дендриттерге дендриттік ағаштың әртүрлі нүктелерінде орналасқан синапстар арқылы жоғары ағыстағы нейрондар (әдетте олардың аксондары арқылы) арқылы беріледі. Дендриттер осы синаптық кірісті интеграциялауда және нейронның қандай деңгейде әрекет потенциалын шығаратынын анықтауда маңызды рөл атқарады. Дендриттер – нейронның жасушалық денесінен шығатын протоплазмалық шығыңқылардың екі түрінің бірі, екіншісі – аксон. Аксондарды дендриттерден пішіні, ұзындығы және қызметі сияқты бірнеше ерекшеліктерімен ажыратуға болады. Дендриттер көбінесе пішіндемесі бойынша қысқарады, ал аксондар радиусы тұрақты болып, өте ұзын болуы мүмкін. Әдетте аксондар электрохимиялық сигналдарды береді, ал дендриттер электрохимиялық сигналдарды қабылдайды, бірақ кейбір түрлердегі нейрондардың кейбір түрлеріне арнайы аксондар жетіспейді және олардың дендриттері арқылы сигналдарды береді. Үлкен пирамидалық жасушаның дендриті шамамен 30 000-ға жуық пресинаптикалық нейрондардан сигнал алады. Оқыс синапстар дендриттік тікендермен аяқталады, бұл дендриттен шыққан, нейротрансмиттер рецепторларының тығыздығы жоғары ұсақ шығыршықтар. Тежегіш синапстардың көпшілігі дендриттік білікпен тікелей байланысады. Синаптикалық белсенділік дендриттің плазмалық мембранасы арқылы электрлік потенциалдың жергілікті өзгерістерін тудырады. Мембраналық потенциалдың өзгеруі дендрит бойымен пассивті таралады, бірақ әрекет потенциалы болмаған жағдайда қашықтықпен әлсірейді. Әрекеттік потенциалды қалыптастыру үшін көптеген оқыс синапстар бір уақытта белсенді болуы керек, бұл дендрит пен жасуша денесінің (соманың) күшті деполяризациясына әкеледі. Аутапс – бір нейронның аксоны өз дендритіне сигнал беретін синапс. Дендриттің жалпы құрылымы нейрондарды көпполярлы, биполярлы және бірполярлы типтерге жіктеу үшін қолданылады. Көпполярлы нейрондар бір аксоннан және көптеген дендриттік ағаштардан тұрады. Пирамидалық жасушалар – пирамида пішінді жасуша денелері мен қабыршақтың бетіне қарай созылатын ірі дендриттер (апикальді дендрит) бар көпполярлы қабықтық нейрондар. Биполярлы нейрондарда жасуша денесінің қарама-қарсы шеттерінде екі негізгі дендрит бар. Көптеген тежегіш нейрондарда осы морфология бар. Бірполярлы нейрондар, жәндіктерге тән, жасуша денесіне қарай созылып, екі тармаққа бөлінеді. Омыртқалы жануарларда сенсорлық нейрондар бірполярлы болып, тиіс немесе температураны анықтайды. Дендриттік тармақтану кең болуы мүмкін және кейбір жағдайларда бір нейронға 100 000-ға дейін кіріс алу жеткілікті. Неміс анатомы Отто Фридрих Карл Дайтерс аксондарды дендриттерден ажырату арқылы ашты. Жүйке жүйесіндегі алғашқы жасушааралық жазбалардың кейбіреулерін 1930-шы жылдардың аяғында Кеннет С. Коул мен Говард Дж. Кертис жасаған. Швейцариялық Рудольф Альберт фон Кёлликер және неміс Роберт Ремак аксондардың бастапқы сегментін алғаш рет анықтап, сипаттады. Алан Ходжкин мен Эндрю Хаксли де семіздіктің алып аксонын (1939) қолданды, ал 1952 жылы олар иондық потенциалдың иондық негізін толық сандық сипаттауға ие болды, бұл Ходжкин-Хаксли моделінің қалыптасуына әкелді. Ходжкин мен Хаксли осы еңбегі үшін 1963 жылы Нобель сыйлығын алды. Аксондардың өткізгіштігін анықтайтын формулалар Франкенхаузер–Хаксли теңдеулерінде омыртқалы жануарларға да қолданылды. Луи Антуан Ранвье аксондарда кездесетін саңылаулар немесе түйіндерді алғаш рет сипаттады және осы үлес үшін бұл аксондар ерекшеліктері қазір Ранвье түйіндері деп аталады. Сантьяго Рамон и Кахал испан анатомы аксондар нейронның шығыс компоненттері деп ұсынды. Ол сондай-ақ нейрондар – бұл арнайы түйісулер немесе жасушалар арасындағы кеңістік арқылы бір-бірімен қарым-қатынас жасайтын дискретті жасушалар екенін, қазір бұл жасушалар синапс деп аталады деп ұсынды. Рамон и Кахал күмісті бояу әдісін жетілдірді, оны Голджи әдісі деп атады, оны оның бәсекелесі Камильо Голджи әзірлеген болатын.
neuronal dendrites in biology
A dendrite (from Greek δένδρον déndron, "tree") or dendron is a branched protoplasmic extension of a nerve cell that propagates the electrochemical stimulation received from other neural cells to the cell body, or soma, of the neuron from which the dendrites project. Electrical stimulation is transmitted onto dendrites by upstream neurons (usually via their axons) via synapses which are located at various points throughout the dendritic tree. Dendrites play a critical role in integrating these synaptic inputs and in determining the extent to which action potentials are produced by the neuron.]] Dendrites are one of two types of protoplasmic protrusions that extrude from the cell body of a neuron, the other type being an axon. Axons can be distinguished from dendrites by several features including shape, length, and function. Dendrites often taper off in shape and are shorter, while axons tend to maintain a constant radius and can be very long. Typically, axons transmit electrochemical signals and dendrites receive the electrochemical signals, although some types of neurons in certain species lack specialized axons and transmit signals via their dendrites. The dendrite of a large pyramidal cell receives signals from about 30,000 presynaptic neurons. Excitatory synapses terminate on dendritic spines, tiny protrusions from the dendrite with a high density of neurotransmitter receptors. Most inhibitory synapses directly contact the dendritic shaft. Synaptic activity causes local changes in the electrical potential across the plasma membrane of the dendrite. This change in membrane potential will passively spread along the dendrite, but becomes weaker with distance without an action potential. To generate an action potential, many excitatory synapses have to be active at the same time, leading to strong depolarization of the dendrite and the cell body (soma). The action potential, which typically starts at the axon hillock, propagates down the length of the axon to the axon terminals where it triggers the release of neurotransmitters, but also backwards into the dendrite (retrograde propagation), providing an important signal for spike timing dependent plasticity (STDP). An autapse is a synapse in which the axon of one neuron transmits signals to its own dendrite. The general structure of the dendrite is used to classify neurons into multipolar, bipolar and unipolar types. Multipolar neurons are composed of one axon and many dendritic trees. Pyramidal cells are multipolar cortical neurons with pyramid shaped cell bodies and large dendrites that extend towards the surface of the cortex (apical dendrite). Bipolar neurons have two main dendrites at opposing ends of the cell body. Many inhibitory neurons have this morphology. Unipolar neurons, typical for insects, have a stalk that extends from the cell body that separates into two branches with one containing the dendrites and the other with the terminal buttons. In vertebrates, sensory neurons detecting touch or temperature are unipolar. Dendritic branching can be extensive and in some cases is sufficient to receive as many as 100,000 inputs to a single neuron. German anatomist Otto Friedrich Karl Deiters is generally credited with the discovery of the axon by distinguishing it from the dendrites. Some of the first intracellular recordings in a nervous system were made in the late 1930s by Kenneth S. Cole and Howard J. Curtis. Swiss Rüdolf Albert von Kölliker and German Robert Remak were the first to identify and characterize the axonal initial segment. Alan Hodgkin and Andrew Huxley also employed the squid giant axon (1939) and by 1952 they had obtained a full quantitative description of the ionic basis of the action potential, leading the formulation of the Hodgkin–Huxley model. Hodgkin and Huxley were awarded jointly the Nobel Prize for this work in 1963. The formulas detailing axonal conductance were extended to vertebrates in the Frankenhaeuser–Huxley equations. Louis Antoine Ranvier was the first to describe the gaps or nodes found on axons and for this contribution these axonal features are now commonly referred to as the Nodes of Ranvier. Santiago Ramón y Cajal, a Spanish anatomist, proposed that axons were the output components of neurons. He also proposed that neurons were discrete cells that communicated with each other via specialized junctions, or spaces, between cells, now known as a synapse. Ramón y Cajal improved a silver staining process known as Golgi's method, which had been developed by his rival, Camillo Golgi.
Дендриттердің дамуы
Дендриттердің дамуы кезінде дифференциацияға бірнеше фактор әсер етуі мүмкін. Бұған сенсорлық стимулдың модуляциясы, қоршаған ортаның ластанушы заттары, дене температурасы және есірткілерді қолдану жатады. Мысалы, қараңғы ортада өскен егешқұйрықтардың бастапқы көру қабығындағы пирамидалық жасушаларда тікендердің саны азайған және 4-ші қабаттағы жұлдыз тәрізді жасушаларда дендриттік тармақтанудың таралуында айқын өзгерістер байқалды. In vitro және in vivo жүргізілген эксперименттер афференттердің болуы және кіріс белсенділігінің өзі дендриттердің дифференциациялану үлгілерін модуляциялай алатынын көрсетті. Бұл синапс қалыптасуы жұмыс істейтін мидағы нейрондық құрылымның дамуы үшін қажет. Дендриттік кеңеюдің метаболикалық шығындары мен рецептивті алаңды қамту қажеттілігі арасындағы тепе-теңдік дендриттердің мөлшері мен пішінін анықтайды. Дендриттердің дамуын модуляциялайтын ұяшық сыртындағы және ұяшық ішіндегі сигналдардың күрделі жиынтығына транскрипция факторлары, рецептор лигандтарының өзара әрекеттесуі, әртүрлі сигналдық жолдар, жергілікті трансляциялық механизмдер, цитоскелет элементтері, Гольджи посттары және эндосомалар кіреді. Бұл жеке жасуша денелерінде дендриттердің ұйымдасуына және осы дендриттердің нейрондық тізбектерге орналасуына ықпал етеді. Мысалы, β-актиннің «түзіліс коды» байланыстырушы ақуызы 1 (ZBP1) дендриттік тармақтануға қатысады екені көрсетілді. Дендриттердің морфологиясына қатысы бар басқа маңызды транскрипциялық факторларға CUT, Abrupt, Collier, Spineless, ACJ6/drifter, CREST, NEUROD1, CREB, NEUROG2 және т.б. жатады. Секреттелген ақуыздар мен жасуша бетіндегі рецепторларға нейротрофиндер, тирозинкиназа рецепторлары, BMP7, Wnt/dishevelled, EPHB 1–3, Семафорин/плексин нейропилин, slit robo, netrin frazzled, reelin кіреді. Rac, CDC42 және RhoA цитоскелеттік реттеушілер ретінде қызмет етеді, ал моторлы ақуыздарға KIF5, динеин, LIS1 жатады. Дендриттік дамуды бақылайтын маңызды секреторлық және эндоциттік жолдарға DAR3/SAR1, DAR2/Sec23, DAR6/Rab1 және т.б. жатады. Бұл молекулалардың барлығы дендриттік морфогенезді басқару үшін бір-бірімен өзара әрекеттеседі, соның ішінде типтік дендриттік ағаштандыруды қалыптастыру, дендриттердің мөлшерін реттеу және әртүрлі нейрондардан шығатын дендриттердің ұйымдасуын қамтиды. Дендриттердің электрлік стимуляцияны тек пассивті түрде жеткізетіні бір кезде ойлаған. Бұл пассивті жеткізу, жасуша денесінде өлшенген кернеудің өзгеруі, кернеуге сезімтал иондық каналдардың көмегінсіз электр сигналын жасуша денесіне қарай тарататын алыс синапстардың белсендірілуінің нәтижесі болып табылады. Пассивті кабель теориясы дендриттегі белгілі бір жердегі кернеудің өзгеруі қалай электрлік сигналды әртүрлі диаметрлі, ұзындығы және электрлік қасиеттері бар дендрит сегменттерінің жиынтығы арқылы беретінін сипаттайды. Пассивті кабель теориясына сүйене отырып, нейронның дендриттік морфологиясындағы өзгерістердің жасуша денесіндегі мембраналық кернеуге қалай әсер ететінін және дендриттік архитектураның өзгеруінің нейронның жалпы шығыс сипаттамаларына қалай әсер ететінін бақылауға болады. Аксон дөңгешегінде басталатын әрекет потенциалы дендриттік ағашқа кері таралады. Бұл кері таралатын әрекет потенциалдары дендриттік мембрананы деполяризациялайды және синапсты модуляциялау мен ұзақ мерзімді күшейту үшін маңызды сигнал береді. Кері таралу толыққанды пассивті емес, дендриттік кернеуге сезімтал калий каналдарының болуымен модуляцияланады. Сонымен қатар, кейбір нейрондарда кері таралатын әрекет потенциалдарының тізбегі дендриттік басталу аймақтарында кальцийдің әрекет потенциалын (дендриттік шыңы) тудыруы мүмкін.
Пластикалық қасиет
Дендриттер жануарлардың, тіпті омыртқасыздардың ересек өмірінде де пластикалық өзгерістерге қабілетті болып көрінеді. Нейрон дендриттерінде кіріс стимулдарды өңдеуге қабілетті функционалдық бірліктер деп аталатын әртүрлі бөлімдер бар. Бұл функционалдық бірліктер кіріс ақпаратты өңдеуге қатысады және тікендер, тармақтар немесе тармақтардың топтары сияқты дендриттердің субдомендерінен құралады. Сондықтан, дендриттік құрылымдағы өзгерістерге әкелетін пластикалық өзгерістер жасушадағы байланыс пен ақпаратты өңдеуге әсер етеді. Даму кезінде дендриттердің морфологиясы жасушаның геномі ішіндегі ішкі бағдарламалармен және басқа жасушалардан келетін сигналдар сияқты сыртқы факторлармен қалыптасады. Бірақ ересек жаста сыртқы сигналдар даму кезіндегі ішкі сигналдарға қарағанда дендриттік құрылымда маңыздырақ өзгерістерге әкеліп, күштірек әсер етеді. Әйелдерде дендриттік құрылым жүктілік, лактация және эструс циклынан кейінгі кезеңдерде гормондардың әсерінен туындаған физиологиялық жағдайлардың нәтижесінде өзгеруі мүмкін. Бұл әсіресе гиппокамптың CA1 аймағындағы пирамидалық жасушаларда байқалады, онда дендриттердің тығыздығы 30%-ға дейін өзгеруі мүмкін. Дендриттік ағаштарға негізделген кейбір машиналық оқыту архитектуралары оқу алгоритмін өнімділікке әсер етпей оңайлатуға мүмкіндік береді.