Neuroni

Neuroni eli hermosolu on hermokudoksen solu, jonka päätehtävänä on käsitellä ja välittää informaatiota  sähköisen hermoimpulssin avulla.
Selkärankaisilla on neuroneja aivoissa, selkäytimessä sekä ääreishermoston hermoissa ja ganglioissa eli neuroniryppäissä. Vaikka neuroneita kutsutaan usein hermosoluiksi, eivät kaikki neuronit osallistu hermojen muodostamiseen.

Neuronien liitokset

Kahden neuronin välillä olevaa yhteyttä kutsutaan synapsiksi. Jos neuroni liittyy lihassoluun, kutsutaan niiden yhtymäkohtaa hermo-lihasliitokseksi. Yhden neuronin yhteydet kasvavat ihmisellä aivoissa vastasyntyneen noin 2500 yhteydestä per neuroni 20-vuotiaan noin 15 000 yhteyteen per neuroni.

Neuronin toiminta

Neuroni lähettää aksoniaan pitkin kulkevia sähköisiä hermoimpulsseja eli hermosolun kalvoa pitkin kulkevia sähköisen latauksen aaltoja.  
Hermosolut poikkeavat muista soluista siten, että ne pystyvät  muuttamaan hetkellisesti solun sisä- ja ulkopuolen sähköistä varausta solukalvolle huokosia muodostavien proteiinirakenteiden ansiosta, joita kutsutaan ionikanaviksi ja -pumpuiksi. Ionipumput  ja -kanavat säätelevät sähköisesti varautuneiden ionien kulkua siten, että solukalvon pinnalla olevat huokoset avautuvat ja sulkeutuvat. Kun hermosolu on lepotilassa, ionipumput pitävät ionit solukalvon sisä-
tai ulkopuolella, jolloin ionit ovat jakautuneet epätasaisesti. Esimerkiksi positiivisesti varautuneet natrium-ionit pidetään silloin solun ulkopuolella, mikä aiheuttaa solun ulkopuolelle positiivisen ja    sisäpuolelle negatiivisen varauksen.
Kun sähköinen tasapaino hermosolussa muuttuu, solu stimuloituu. Kun solun  jännite  on  pudonnut tarpeeksi,  natriumkanavat  aukeavat  ja positiivisesti varautuneet natrium-ionit virtaavat solun sisään, jolloin tapahtuu depolarsaatio eli solun  sisäpuoli tulee positiivisemmin varautuneeksi kuin ulkopuoli. Tämän jälkeen viereiset natriumkanavat  reagoivat  jännitteen  putoamiseen  avaten omat  kanavansa, mikä johtaa depolarisaatioiden 
sarjaan eli hermoimpulssin etenemiseen aksonilla.
Depolarisaation jälkeen natium-ionikanavat sulkeutuvat, minkä jälkeen 
kalium-ionikanavat  aukeavat  päästäen postitiivisesti varautuneet kalium-ionit solun ulkopuolelle, jolloin solunsiäinen jännite kasvaa 90 millivolttiin, mitä kutsutaan hyperpolarisaatioksi. Sen jälkeen ionipumput  palauttavat  ionien  jakautumisen hermosolun 
lepotilatasolle, jolloin solun sisäinen jännite laskee takaisin 70 millivolttiin.
Hermoimpulssin nopeus riippuu aksonin paksuudesta ja siitä, onko aksonin ympärillä myeliinivaippaa tai -tuppea,joka voi jopa satakertaistaa hermoimpulssi nopeuden .
Hermoimpulssin voimakkuus  on aina samansuuruinen ja lähettää signaalin jokaiseen aksonin haaraan. Hermoimpulssien taajuus sen sijaan voi vaihdella. Lepotilassa neuroni lähettää impulssin suuruusluokkaa 10 kertaa sekunnissa. Nopeimmillaan neuroni pystyy noin 100 impulssin sekuntivauhtiin ja hitaimmillaan impulssit voivat lakata kokonaan. 
Neuroneja on sekä sensorisia että motorisia, ja tiedonvälitys hermostossa voi olla joko sähköistä (hermoimpulssit) tai kemiallista. Tuovat hermosyyt tuovat aistinelimistä (sensorista, aisteihin perustuvaa) informaatiota keskushermostoon ja vievät hermosyyt vievät käskyjä esimerkiksi keskushermostosta luustolihaksiin sekä autonomiseen hermostoon.
Neuronin toimintaan vaikuttavat siihen tulevien ärsykkeiden voimakkuus ja laatu. Osa ärsykkeistä on eksitoivia eli neuronin toimintaa kiihdyttäviä, toiset taas inhiboivia eli toimintaa ehkäiseviä. Muualta tulevat impulssit välittyvät synapsiraon läpi dendriittiin, joka vaikuttaa neuronissa vallitsevaan potentiaaliin eli jännite-eroon – eksitoivat dendriitit kasvattavat potentiaalia, inhiboivat taas vähentävät sitä.
Neuronin solukalvolla on ionipumppuja ja muita soluelimiä, jotka pumppaavat toisia ioneja ulos solusta ja toisia soluun sisään. Näiden pumppujen toiminta kasvattaa jännite-eroa solukalvon eri puolilla siten, että potentiaali kasvaa ennen pitkää riittävän suureksi ja aiheuttaa sen purkautumisen hermoimpulssina, joka kulkee soomasta kohti aksonin kärkiä. Dendriittien toiminta edesauttaa tai hidastaa tätä potentiaalin kasvua ja siten neuronin syketahtia.
Neuronin toiminta muuttuu ajan kuluessa tilanteisiin reagoiden. Pitkään kiihdytetty solu alkaa väsyä jo energian puutteesta eikä jaksa enää sykkiä normaalilla nopeudella. Samoin synapsissa olevat välittäjäaineet kuluvat jatkuvassa käytössä nopeammin kuin niitä ehditään tuottaa ja palauttaa, jolloin synapsin kautta tulevan signaalin vahvuus alkaa heikentyä.
Yksi neuroni tuhoutuu 0,5 Br vahvuisesta iskusta ihmisen pääkalloon. Sen takia mm. nyrkkeilijöillä on normaalia vähemmän neuroneja. Neuronien jatkuva tuhoutuminen on usein haitaksi aivojen toiminnolle ja terveydelle.

Neurogeneesi

Tutkijat uskoivat aina vuoteen 1998, ettei uusia neuroneita syntyisi enää aikuisiällä. Tutkimus on kuitenkin osoittanut, että hajukäämissä ja hippokampuksessa syntyy uusia neuroneita, joita tarvitaan ainakin suunnistukseen liittyvän paikkatiedon oppimisessa ja muistamisessa, tapahtumien ajankohdan muistamiseen sekä työmuistin sisältämien tietojen siirtämiseen säilömuistiin.

Plastisiteetti

Neuronien väliset yhteydet muuttuvat ja kehittyvät ihmisen sisäisen ajattelun ja kokemusten, ulkoisen ympäristön kautta. Voidaan siis sanoa, että 20-vuotiaana ihmisen "rakenteellinen", neuronikytkentöihin perustuva tapa ajatella on pääosin muodostunut. Sen päälle tuleva oppimiseen perustuva tapa ajatella voi vielä muuttua koko ihmisen eliniän ajan.
Neuroni oppii pidemmällä aikavälillä sopeuttamaan toimintaansa. Sen dendriitit voivat kasvaa tehokkaammiksi tai surkastua pienemmiksi käytön mukaan. Samoin sen aksonikärjet voivat haarautua ja levitä muualle sopivien kasvuaineiden ollessa läsnä. Esimerkiksi jos synapsin toisella puolella oleva neuroni kuolee, aksoni lähtee etsimään uutta neuronia, johon yhdistyä. Solun aksoni itse asiassa kasvaa jatkuvasti, mutta synapsin löytäessään aksonin kärki alkaa tuhota itseään kasvuvauhdilla, jolloin aksoni näyttää pysähtyvän.
Jos neuronin dendriitit eivät enää saa impulsseja jotka saisivat hermosolun toimimaan (liipaistuksi), dendriitit (vastaanottimet) alkavat surkastua ja ennen pitkää koko solu tuhoutuu. Tämä on lapsen aivojen kehityksessä normaalia turhien yhteyksien karsimista – merkittävä osa vauvan aivojen neuroneista tuhoutuu murrosikään mennessä. Neuroneita voi kuitenkin tuhoutua myös hapenpuutteen, kasvaimen, aivoverenvuodon aiheuttaman paineen tai fyysisen iskun seurauksena.
Neuronin sisällä on myös lukuisia soluelimiä, joiden tarkka merkitys neuronin impulssien lähettämiselle on vielä epäselvä. Onkin mahdollista, että neuroni tallentaa jotain tietoa toiminnastaan näihin elimiinsä ja tavallaan voi "muistaa" historiaansa.