Dendrit
Obsah boxu
Dendrit (z řeckého δένδρον, déndron, "strom") je termín s dvěma hlavními významy, jedním v neurobiologii a druhým v krystalografii a metalurgii. V biologickém kontextu je to rozvětvený výběžek neuronu, který přijímá signály od jiných neuronů. V materiálových vědách označuje krystal s charakteristickou stromovitou strukturou.
Tento článek pojednává primárně o neurobiologickém významu.
🧠 Neurobiologie
V neurovědě jsou dendrity krátké, silně se větvící výběžky neuronů, které slouží jako hlavní příjemci signálů z jiných nervových buněk. Spolu s buněčným tělem (somou) tvoří receptivní (přijímací) část neuronu. Soubor všech dendritů jednoho neuronu se nazývá dendritický strom.
🔬 Struktura a složení
Dendrity se typicky větví do složitých struktur, které exponenciálně zvětšují povrch buňky, což jí umožňuje přijímat signály z velkého množství jiných neuronů (až stovek tisíc).
- Dendritické trny: Na povrchu dendritů se nacházejí malé výběžky zvané dendritické trny (anglicky dendritic spines). Jedná se o specializovaná místa, kde dochází k synaptickému spojení s axony jiných neuronů. Tvar a počet těchto trnů se může měnit, což je klíčový mechanismus neuroplasticity, spojený s učením a pamětí.
- Cytoplazma: Cytoplazma dendritů obsahuje podobné organely jako buněčné tělo, včetně mitochondrií pro dodávku energie, neurofilamenta a mikrotubuly tvořící cytoskelet, a také ribozomy. Přítomnost ribozomů umožňuje lokální syntézu proteinů přímo v dendritech, což je důležité pro rychlé změny v synaptických spojeních.
- Membrána: Membrána dendritu je bohatá na receptorové proteiny, které vážou neurotransmitery uvolněné na synapsi. Nacházejí se zde také různé typy iontových kanálů, které reagují na chemické signály a mění membránový potenciál buňky.
⚙️ Funkce
Hlavní funkcí dendritů je sběr a integrace informací. Signály přicházející z jiných neuronů na synapsích vedou ke vzniku postsynaptických potenciálů.
- Excitační postsynaptický potenciál (EPSP): Způsobuje lokální depolarizaci membrány (činí ji méně negativní), čímž zvyšuje pravděpodobnost, že neuron vyšle svůj vlastní signál (akční potenciál). Typickým excitačním neurotransmiterem je glutamát.
- Inhibiční postsynaptický potenciál (IPSP): Způsobuje lokální hyperpolarizaci membrány (činí ji více negativní), čímž snižuje pravděpodobnost, že neuron vyšle signál. Typickým inhibičním neurotransmiterem je GABA.
Tyto malé změny napětí (gradované potenciály) se šíří pasivně po dendritickém stromu směrem k buněčnému tělu a axonovému hrbolku. Zde dochází k jejich sčítání (sumaci). Pokud součet všech EPSP a IPSP v daném čase překročí prahovou hodnotu, na axonálním hrbolku se spustí akční potenciál, který se následně šíří po axonu k dalším buňkám.
Dendrity tedy nejsou jen pasivními "dráty", ale aktivně se podílejí na zpracování informací. Komplexita dendritického stromu přímo souvisí s výpočetní kapacitou neuronu. Například Purkyňovy buňky v mozečku mají jedny z nejsložitějších dendritických stromů v nervovém systému a integrují obrovské množství vstupů.
🧬 Vývoj a plasticita
Během vývoje nervového systému dendrity rostou, větví se a formují spojení s ostatními neurony. Tento proces je řízen genetickými programy i vnějšími signály. Po celý život pak dendrity, a zejména dendritické trny, podléhají neustálým změnám v závislosti na aktivitě neuronu. Tento jev, známý jako synaptická plasticita, je základem učení, paměti a adaptace mozku na nové zkušenosti. Například při učení se mohou vytvářet nové dendritické trny nebo se mohou stávající zvětšovat, což posiluje dané synaptické spojení.
💎 Krystalografie a metalurgie
V kontextu fyziky pevných látek a materiálových věd je dendrit krystal s charakteristickou stromovitou, víceramennou strukturou. Tento tvar není dán vnějšími podmínkami, ale vnitřní krystalovou strukturou látky.
❄️ Vznik a příklady
Dendritický růst nastává, když látka krystalizuje z podchlazené taveniny, páry nebo roztoku. Růst krystalu probíhá rychleji v určitých krystalografických směrech, což vede k tvorbě hlavních "kmenů", z nichž následně vyrůstají boční větve.
- Sněhové vločky: Jsou nejznámějším příkladem dendritů. Každá vločka je unikátní ledový krystal, jehož šesterečná symetrie odráží krystalovou strukturu vody.
- Kovy a slitiny: Při tuhnutí roztavených kovů, například oceli nebo hliníku, se často tvoří dendritické struktury. Velikost a tvar těchto dendritů významně ovlivňují mechanické vlastnosti výsledného materiálu, jako je pevnost a tažnost. Metalurgové se často snaží proces tuhnutí řídit tak, aby byla dendritická struktura co nejjemnější.
- Minerály: Některé minerály mohou krystalizovat v dendritické formě, například oxidy manganu, které tvoří černé kresby připomínající kapradí na povrchu hornin (tzv. dendritický chalcedon).
- Lichtenbergovy obrazce: Obrazce, které vznikají při průchodu silného elektrického výboje izolačním materiálem, mají také dendritickou strukturu.
💡 Pro laiky
Nervový dendrit
Představte si nervovou buňku (neuron) jako strom.
- Buněčné tělo je kmen stromu, kde se nachází "velín".
- Axon je dlouhý hlavní kořen, který posílá zprávu (signál) dál, k dalším stromům.
- Dendrity jsou rozvětvená koruna stromu s tisíci malých větviček. Jejich úkolem je chytat "dešťové kapky" (chemické signály) od ostatních neuronů. Čím hustší a větší je koruna, tím více informací může strom najednou přijmout. Všechny tyto informace se sečtou v kmeni, a pokud je signál dostatečně silný, strom pošle zprávu dál svým kořenem (axonem).
Krystalický dendrit
Představte si mráz na okně v zimě. Netvoří se jednolitá vrstva ledu, ale krásné, složité vzory připomínající větvičky nebo kapradí. To jsou dendrity. Vznikají, když voda mrzne tak rychle, že krystalky ledu "nestíhají" růst rovnoměrně a raději se větví do prostoru podél směrů, které jsou pro ně energeticky nejvýhodnější. Stejný princip platí i při tuhnutí roztavených kovů nebo při vzniku sněhových vloček.