Le cerveau humain contient des milliards de neurones qui remplissent diverses fonctions.
Le système nerveux est le système de communication interne du corps. Il existe de nombreuses cellules nerveuses dans ce système. Les informations sont reçues par les cellules nerveuses à travers les sens du corps : le toucher, le goût, l’odorat, la vue et l’ouïe. Ces signaux sensoriels sont interprétés par le cerveau pour déterminer ce qui se passe à l’intérieur et à l’extérieur du corps.
Dans tout votre corps, les cellules nerveuses transmettent et reçoivent des signaux électriques à leurs cellules cibles par le biais d’un vaste réseau de nerfs. Les fonctions contrôlées par le système nerveux comprennent :
- Tension artérielle et fréquence cardiaque
- respiration
- Mouvements des muscles
- Émotions, souvenirs et apprentissage
- Sommeil, récupération et vieillissement
- réponse au stress
- Régulation hormonale
- Digestion, faim et soif
- les sens
Il y a deux parties dans le système nerveux humain. Le système nerveux central (SNC) et le système nerveux périphérique (SNP) se distinguent par leurs emplacements dans le corps. Dans le crâne et le canal rachidien, se trouve le système nerveux central. Il y a des nerfs dans le cerveau et la moelle épinière qui composent ce système. Les nerfs périphériques constituent le reste des nerfs du corps.
Chaque corps humain possède un SNC et un SNP, ainsi qu’un système nerveux volontaire et involontaire. Un système nerveux volontaire contrôle les actions dont une personne est consciente et peut contrôler consciemment, comme bouger la tête, les mains, les pieds et d’autres parties de son corps. Un système nerveux involontaire contrôle des processus qui ne sont pas contrôlés consciemment par l’individu. La fréquence cardiaque, la respiration, le métabolisme et d’autres fonctions vitales du corps sont constamment régulées par ce système.
Il existe des parties volontaires et involontaires des systèmes nerveux central et périphérique. Le système nerveux central relie ces parties. Les systèmes nerveux sympathique, parasympathique et entérique constituent la partie involontaire du SNP.
Le système nerveux sympathique signale au corps de se préparer à une activité physique et mentale. Grâce à ce système, le cœur bat plus fort et plus vite et les voies respiratoires sont ouvertes pour faciliter la respiration. De plus, le système arrête temporairement la digestion pour permettre au corps de se concentrer sur une action rapide. Lorsqu’une personne est au repos, le système nerveux parasympathique contrôle les fonctions corporelles. Il stimule la digestion, active le métabolisme et détend le corps, entre autres.
Seuls les intestins sont contrôlés par le système nerveux du corps. Pendant la digestion, le système nerveux entérique régule automatiquement les selles.
Pour contrôler les cellules cérébrales avec la lumière, les scientifiques développent des moyens de pirater le système nerveux. La lumière peut être génétiquement programmée dans les cellules. Les scientifiques peuvent en savoir plus sur le fonctionnement des différents neurones en piratant le système nerveux. Plusieurs cellules cérébrales peuvent être activées simultanément et leurs effets observés.
Neurones : qu’est-ce que c’est ?
Le cerveau envoie et reçoit des signaux à travers les neurones. Les neurones présentent de nombreuses similitudes avec d’autres types de cellules, mais leur structure et leur fonction sont uniques.
Le corps humain contient des milliards de cellules nerveuses (neurones). Il y a environ 86 milliards de neurones dans le cerveau et 13,5 millions dans la moelle épinière. Les neurones reçoivent des signaux électriques et chimiques et les transmettent à d’autres neurones. Environ 10% du cerveau est composé de neurones. Les neurones sont soutenus et nourris par les cellules gliales et les astrocytes.
La neurogenèse est le processus de production de nouvelles cellules nerveuses. Bien que la neurogenèse soit encore mal connue, on sait qu’elle est beaucoup plus active au cours de l’embryogenèse. Malgré cela, une étude de 2013 a révélé qu’une certaine neurogenèse se produit également dans le cerveau adulte.
Les neurones transmettent des signaux électriques et chimiques à d’autres cellules par le biais de projections spéciales appelées axones. Les dendrites, qui ressemblent à des racines, peuvent également recevoir ces signaux.
Comment fonctionne un neurone ?
Selon leur rôle et leur emplacement, les neurones ont des formes, des tailles et des structures différentes. Presque tous les neurones ont trois parties de base : un corps cellulaire, un axone et une dendrite.
Corps cellulaire du neurone : Le corps cellulaire du neurone est la partie centrale du neurone, qui contient des informations génétiques, maintient la structure du neurone et fournit de l’énergie pour ses activités. Le corps cellulaire d’un neurone contient un noyau et des organites spécialisés. Une membrane entoure le corps cellulaire et lui permet d’interagir avec son environnement tout en le protégeant.
Les axones sont de longues structures en forme de queue qui sont connectées au corps cellulaire à une jonction appelée «pile d’axones». La myéline est une substance grasse qui isole de nombreux axones. Les axones conduisent des signaux électriques à l’aide de la myéline. Il y a généralement un axone principal par neurone. Un mètre est la longueur maximale d’un axone.
Une dendrite est une structure semblable à une racine qui se ramifie à partir du corps cellulaire. Les dendrites reçoivent et traitent les signaux des axones des autres neurones. Il est possible que les neurones aient plus d’un ensemble de dendrites, appelé «arbre dendritique».
Le rôle d’un neurone détermine le nombre d’arbres dendritiques. Le cervelet, par exemple, contient des cellules de Purkinje, un type particulier de neurone. Des milliers de signaux peuvent être reçus par ces cellules grâce à leurs arbres dendritiques très développés.
Structures des neurones
Il existe des milliers de types différents de neurones, chacun ayant sa propre structure, fonction et constitution génétique. Il existe cinq principaux types de neurones :
L’axone et les dendrites des neurones multipolaires sont symétriques. Dans le système nerveux central, ce type de neurone est le plus abondant.
Les invertébrés ont des neurones unipolaires, qui ont un seul axone.
Dans les neurones bipolaires, deux séquences s’étendent du corps cellulaire. Les axones sont d’un côté et les dendrites sont de l’autre. Les neurones de ce type se trouvent principalement dans la rétine, mais ils sont également présents dans les parties du système nerveux qui fonctionnent le nez et les oreilles.
Les neurones de forme pyramidale possèdent un axone et plusieurs dendrites. Situés principalement dans le cortex cérébral, les neurones pyramidaux sont les plus grandes cellules nerveuses. Les pensées conscientes sont traitées dans le cortex du cerveau.
Les dendrites sortent du corps cellulaire des neurones de Purkinje. Les neurones inhibiteurs libèrent des neurotransmetteurs qui empêchent les autres neurones de se déclencher.
Fonctions des différents types de neurones
Les scientifiques divisent les neurones en trois types généraux en fonction de leur fonction : les neurones sensoriels, les motoneurones et les interneurones.
Vous pouvez goûter, sentir, entendre, voir et ressentir votre environnement à travers vos neurones sensoriels.
Les apports physiques et chimiques de l’environnement stimulent les neurones sensoriels. Les intrants physiques comprennent le son, le toucher, la chaleur et la lumière, tandis que les intrants chimiques comprennent l’odeur et le goût. Par exemple, lorsque vous marchez sur du sable chaud, les neurones sensoriels de la plante de vos pieds s’activent et envoient un message au cerveau.
Les mouvements volontaires et involontaires sont contrôlés par les motoneurones. Le cerveau et la moelle épinière communiquent avec les muscles, les organes et les glandes par l’intermédiaire de ces neurones.
Les motoneurones inférieurs et les motoneurones supérieurs sont deux types de motoneurones. Les signaux sont transportés de la moelle épinière aux muscles lisses et aux muscles squelettiques par les motoneurones inférieurs. Les signaux sont transmis entre le cerveau et la moelle épinière par les motoneurones supérieurs. Les motoneurones inférieurs de la moelle épinière envoient des signaux aux muscles lisses de l’œsophage, de l’estomac et des intestins lorsque vous mangez. Au fur et à mesure que les aliments traversent le tube digestif, ces muscles se contractent.
Les neurones interstitiels sont des médiateurs nerveux présents dans le cerveau et la moelle épinière. Les neurones de ce type sont les plus courants. Les neurones sensoriels et autres interneurones transmettent des signaux aux motoneurones et autres interneurones par l’intermédiaire d’interneurones. En conséquence, ils forment des circuits complexes qui vous aident à répondre aux stimuli externes.
Si vous touchez un objet pointu, comme un cactus, les neurones sensoriels du bout de vos doigts envoient un signal aux interneurones de votre moelle épinière. Les interneurones envoient des signaux aux motoneurones de votre main qui vous permettent de bouger votre main. Vous ressentez de la douleur lorsque d’autres interneurones envoient un signal au centre de la douleur du cerveau.
Cellules de Schwann : qu’est-ce que c’est ?
Dans le système nerveux périphérique, les cellules de Schwann sont dérivées de la crête neurale et jouent un rôle vital dans le maintien et la reproduction des neurones sensoriels et moteurs. Les axones des neurones du système nerveux périphérique en ont besoin principalement pour leur isolation (production de gaines de myéline) et leur alimentation.
La vitesse de conduction axonale augmente en raison de la myéline, ce qui facilite la transmission des signaux électriques dans tout le système nerveux. Pour que les neurones du système nerveux périphérique se reproduisent, les cellules de Schwann sont nécessaires. En plus de la myélinisation, les cellules de Schwann fournissent des nutriments et protègent les axones dépourvus de myéline.
Comment fonctionne le nœud Rannoye ?
Certains neurones présentent des lacunes périodiques dans leur gaine isolante (myéline), qui facilitent la conduction rapide de l’influx nerveux.
La gaine de myéline est composée de couches concentriques de lipides, notamment de cholestérol, de cérébrosides et de phospholipides, séparées par de fines couches de protéines. En raison de cette disposition structurelle, l’isolation a une résistance élevée et une faible capacité électrique. Malgré cela, les nœuds du nœud ne sont pas isolés à intervalles, ce qui permet aux impulsions de sauter d’un nœud à l’autre.
Les nœuds de Rannoye mesurent environ un micromètre de large et exposent la membrane neuronale au monde extérieur. Lors de la génération d’un potentiel d’action, ces lacunes sont remplies de canaux ioniques qui échangent des ions sodium et chlorure. Le potentiel d’action d’un neurone se produit lorsque la polarisation électrique de la membrane s’inverse, provoquant le déplacement d’une onde d’excitation le long de l’axone. Lorsqu’un potentiel d’action se propage d’un nœud nerveux à l’autre, il se répète le long de l’axone, provoquant un déplacement rapide du potentiel d’action.
Quelle est la fonction des neurones ?
Les potentiels d’action sont utilisés par les neurones pour envoyer des signaux. Lorsque les particules chargées entrent et sortent de la membrane neuronale, le potentiel d’action modifie l’énergie potentielle électrique du neurone. Un terminal présynaptique reçoit un potentiel d’action qui se déplace le long de l’axone.
Les synapses chimiques et électriques peuvent être déclenchées par des potentiels d’action. Les neurones transmettent des messages électriques et chimiques à travers les synapses. Une synapse se compose de trois parties : une terminaison présynaptique, une fente synaptique et une terminaison postsynaptique.
Les neurotransmetteurs sont des messagers chimiques libérés par les neurones au niveau des synapses chimiques. Les récepteurs moléculaires sur le terminal post-synaptique d’une dendrite se lient à ces molécules à travers la fente synaptique.
Un potentiel d’action peut être généré par un neurone postsynaptique lorsque les neurotransmetteurs provoquent une réponse. Les neurones postsynaptiques peuvent également être empêchés de se déclencher. Un potentiel d’action ne sera pas généré par le neurone postsynaptique dans ce cas.
Les synapses électriques ne sont qu’excitables. Les jonctions lacunaires relient deux neurones pour former ces synapses. Le signal électrique est transmis à travers cet espace, qui est beaucoup plus petit que la synapse chimique. En raison de la façon dont ces signaux se propagent, les synapses électriques transmettent des signaux beaucoup plus rapidement que les synapses chimiques. Malgré le fait que ces signaux peuvent être atténués d’un neurone à l’autre. En conséquence, ils sont moins efficaces pour transmettre des signaux fréquents.
Les neurotransmetteurs
Votre corps ne peut pas fonctionner sans neurotransmetteurs. Leur travail consiste à transmettre des signaux chimiques (messages) d’une cellule nerveuse à une autre. Une cellule nerveuse, une cellule musculaire ou une glande peut être la cellule cible.
Les terminaux axones contiennent des neurotransmetteurs. Les vésicules synaptiques sont des sacs à paroi mince qui stockent les peptides synaptiques. Les molécules de neurotransmetteurs peuvent être trouvées par milliers dans chaque vésicule.
La charge électrique d’un signal se déplace le long d’une cellule nerveuse, provoquant la fusion de vésicules contenant des neurotransmetteurs avec la membrane neuronale. Une fois que les neurotransmetteurs transmettent le message, ils sont libérés du terminal axonal dans l’espace rempli de liquide entre les neurones. Les connexions synaptiques sont des espaces où les neurotransmetteurs transmettent des messages sur moins de 40 nanomètres (à titre de comparaison, un cheveu humain mesure 75 000 nanomètres de large).
Les neurotransmetteurs se lient à des récepteurs spécifiques sur les cellules cibles. En se liant à une cellule cible, le neurotransmetteur provoque une action ou un changement, comme générer un signal électrique dans une autre cellule nerveuse, contracter des muscles ou libérer des hormones.
Types de neurotransmetteurs
Il existe au moins 100 neurotransmetteurs connus des scientifiques, et de nombreux autres sont susceptibles d’être découverts à l’avenir. Chimiquement, les neurotransmetteurs peuvent être classés en différents types. Parmi les types les plus connus, citons :
- Le corps produit des monoamines telles que l’épinéphrine, la noradrénaline, la dopamine, la sérotonine et l’histamine.
- Les acides aminés acide gamma aminobutyrique (GABA), glycine et glutamate
- Les endorphines sont des peptides
- L’adénosine et l’adénosine triphosphate (ATP) sont des purines
- Choline acétylcholine
Dysfonctionnement des neurotransmetteurs : qu’est-ce qui le cause ?
- Un ou plusieurs neurotransmetteurs sont produits ou libérés en quantités excessives ou insuffisantes.
- Il y a un problème avec le récepteur sur la cellule.
- L’inflammation et les lésions de la fente synaptique empêchent les récepteurs cellulaires d’absorber suffisamment de neurotransmetteurs.
- Il y a une résorption rapide des neurotransmetteurs.
- Les neurotransmetteurs ne peuvent pas atteindre les cellules cibles lorsque des enzymes sont présentes.
La recherche en neurosciences ces dernières années
La recherche au cours du siècle dernier a amélioré notre compréhension des neurones, mais il reste encore beaucoup à apprendre. Jusqu’à récemment, les chercheurs pensaient que les neurones étaient produits dans l’hippocampe du cerveau chez les adultes. L’apprentissage et la mémoire sont facilités par l’hippocampe. Cependant, une étude de 2018 a révélé que l’hippocampe produit moins de neurones après la naissance, et à l’âge adulte, presque aucun n’est produit. La neurogenèse était considérée comme un obstacle au traitement de maladies telles que la maladie d’Alzheimer et la maladie de Parkinson en raison de cette découverte. C’est à la fois le résultat de dommages aux neurones et le résultat de leur mort qui provoque ces maladies.
est toujours possible, cependant, de générer de nouveaux neurones à l’aide de cellules souches neurales. De nouveaux neurones peuvent être produits par les cellules souches neurales. Les scientifiques tentent toujours de trouver un moyen d’utiliser ces cellules souches pour créer des types spécifiques de neurones en laboratoire. En régénérant les cellules nerveuses, nous pouvons remplacer celles qui ont été détruites par le vieillissement, les blessures et les maladies.
Des essais cliniques sont en cours
Des cellules nerveuses fraîches sont testées dans de nombreux essais cliniques. Parmi ces essais, l’un cible les personnes ayant subi un AVC ischémique. De plus, des sondes fluorescentes ont été utilisées pour observer l’activité des cellules nerveuses chez la souris en temps réel dans une étude de 2019. Grâce à cette technologie, nous pourrions cartographier l’activité cérébrale, découvrir les problèmes qui conduisent à des troubles neurologiques et faire progresser l’intelligence artificielle.
En conclusion
Les neurones sont les cellules du système nerveux. Il y a trois parties distinctes dans une cellule : son corps, son axone et ses dendrites. Ils utilisent ces pièces pour envoyer et recevoir des signaux chimiques et électriques. Il existe des milliards de neurones et des milliers de types différents, mais ils peuvent être divisés en trois groupes principaux en fonction de leur fonction : les motoneurones, les neurones sensoriels et les interneurones.
Les neurones et leur rôle dans certaines maladies du cerveau restent largement méconnus. Il existe cependant un certain nombre de projets de recherche et d’essais cliniques en cours pour trouver des réponses à ces questions.
