Nơron sinh học thu nhận, xử lý thông tin và kết nối với các bộ phận của cơ thể.
Hình 2.1: Sơ đồ liên kết các nơron
Mỗi nơron nhận các tín hiệu đầu vào qua các khớp thần kinh và tạo ra một tín hiệu ra truyền đến các nơron khác.
Khớp thần kinh Dây thần
kinh vào Các đầu vào
song song
Nơron Dây thần kinh ra Dây thần kinh ra
Hình 2.2: Cấu trúc một nơron sinh học
Mỗi nơron nhận nhiều tín hiệu đầu vào thông qua các khớp thần kinh và tạo ra một tín hiệu đầu ra truyền dọc theo dây thần kinh ra.
Thân nơron (soma) có đường kính khoảng 30µm. Trong thân nơron là nhân tế bào thần kinh. Mỗi tế bào thần kinh nhận nhiều đầu vào (khoảng 104) qua các dây thần kinh vào (dendrite) và sau vài quá trình xử lý tạo ra một tín hiệu đầu ra truyền dọc theo dây thần kinh ra (axon). Điểm nối giữa dây thần kinh ra của nơron này với dây thần kinh vào của nơron khác được gọi là khớp thần kinh (synapse). Dây thần kinh vào có độ dài khoảng 200-300µm. Thông tin tạo ra bởi tế bào thần kinh được truyền dọc theo dây thần kinh ra. Dây thần kinh ra có độ dài từ 50µm cho đến vài mét. Trung bình có 10.000 khớp thần kinh nối với mỗi dây thần kinh ra. Nơron được bao quanh bởi dung dịch các ion hóa học hòa tan, chủ yếu là Na+, Ca2+, K+ và Cl-. Các ion Na+ và K+ góp phần quan trọng để tạo ra các đáp ứng của nơron, những đáp ứng này gọi là điện thế hoạt động hay xung thần kinh. Ion K+ tập trung chủ yếu bên trong nhân của nơron và Na+ được tập trung chủ yếu bên ngoài của màng tế bào thần kinh. Ở trạng thái nghỉ thì điện thế nghỉ của nơron vào khoảng -70mV được cung cấp bởi sự hoạt động của màng tế bào.
Các khớp thần kinh Các đầu vào từ nơron khác Các dây thần kinh vào Hướng truyền thông tin Các nhánh đầu ra Thân nơron
Hình 2.3: Cấu trúc hóa học của nơron
Hình 2.4: Cấu trúc đơn giản của khớp thần kinh
Hình 2.5: Xung thần kinh Dung dịch Na+ Nhân nơron K+ Màng tế bào thần kinh -70mV Xung thần kinh Khớp kích thích Khớp ức chế Điện thế kích thích Điện thế ức chế Dây thần kinh vào
Màng trước khớp thần kinh
Thời gian hồi phục Thời gian hoạt động
Thời gian tăng
Đỉnh xung Suy giảm điện thế hoạt động 0 1 2 -70 +30 0 Điện thế màng (mV) Điện thế nghỉ (mV) t (ms) t (ms) 0 1 2 Kích thích