Нервният импулс, неговият трансформационен и трансмисионен механизъм

Човешката нервна система действа като един вид координатор в нашето тяло. Той предава команди от мозъка до мускулатурата, органите, тъканите и процесите, които идват от тях. Като вид носител на данни се използва нервен импулс. Какво е той? Колко бързо работи? На тези, както и на редица други въпроси, може да се намери отговора в тази статия.

Какво е нервен импулс?

Това е името на възбуждащата вълна, която се разпространява чрез влакната като отговор на невроналната стимулация. Благодарение на този механизъм информацията се предава от различни рецептори към централната нервна система. И от него, от своя страна, до различни органи (мускули и жлези). И какво означава този процес на физиологично ниво? Механизмът на предаване на нервните импулси е, че мембраните на невроните могат да променят своя електрохимичен потенциал. И процесът, който ни интересува, се осъществява в областта на синапсите. Скоростта на нервния импулс може да варира в диапазона от 3 до 12 метра в секунда. Повече подробности за него, както и факторите, които го засягат, ще говорим повече.

Проучване на структурата и работата

За първи път проникването на нервен импулс бе демонстрирано от германските учени Е. Гьоринг и Х. Helmholtz на примера на жаба. Същевременно беше установено, че биоелектрическият сигнал се разпространява със скоростта, посочена по-горе. По принцип това е възможно поради специалната конструкция на нервните влакна. В някои отношения те приличат на електрически кабел. Така че, ако нарисувате паралели с него, проводниците са аксоните, а изолаторите са техните миелинови обвивки (те са мембрана на Schwann клетката, която е навита на няколко слоя). И скоростта на нервните импулси зависи преди всичко от диаметъра на влакната. Вторият по важност е качеството на електрическата изолация. Между другото, липопротеин миелин се използва като материал от тялото, което притежава диелектрични свойства. При равни други неща, колкото по-голям е слоят, толкова по-бързо ще минат нервните импулси. Дори и в момента не може да се каже, че тази система е напълно проучена. Много, което се отнася до нервите и импулсите, остава загадка и предмет на изследване.

Характеристики на структурата и функционирането

Ако говорим за пътя на нервния импулс, трябва да отбележим, че обвивката на миелина не покрива влакното по цялата му дължина. Характеристиките на конструкцията са такива, че ситуацията е най-добра в сравнение с създаването на изолационни керамични съединения, които са гъсто навити върху пръта на електрическия кабел (въпреки че в този случай аксон). В резултат на това има малки неизолирани електрически секции, от които йонният ток може безопасно да тече от аксона в околната среда (или обратно). Това дразни мембраната. В резултат на това потенциала за действие се генерира в райони, които не са изолирани. Този процес се нарича подслушване Ranvier. Наличието на такъв механизъм прави възможно нервният импулс да се разпространи много по-бързо. Нека да говорим за това с примери. По този начин скоростта на нервния импулс в дебело миелинизирано влакно, чийто диаметър варира в рамките на 10-20 микрона, е 70-120 метра в секунда. Докато тези, които имат не-оптимална структура, тази цифра е по-малко от 60 пъти!

Къде са създадени?

Невронните импулси възникват в невроните. Възможността за създаване на такива "съобщения" е един от основните им свойства. Нервният импулс осигурява бързо разпространение на същия тип сигнали по дължината на аксоните за голямо разстояние. Ето защо това е най-важното средство на органа за обмен на информация в него. Данните за раздразнението се предават чрез промяна на честотата на тяхното възникване. Тук има една сложна система от периодични издания, които могат да отчитат стотици нервни импулси за една секунда. По някакъв подобен принцип, макар и значително по-сложен, компютърната електроника работи. Така че, когато в невроните възникнат нервни импулси, те се кодират по определен начин и едва тогава се предават. По този начин информацията се групира в специални "пакети", които имат различен брой и характер на следното. Всичко това, заедно, е основата за ритмичната електрическа активност на нашия мозък, която може да се регистрира благодарение на електроенцефалограма.

Видове клетки

Говорейки за последователността на преминаването на нервните импулси, не можем да пренебрегнем нервните клетки (неврони), през които се осъществява предаването на електрически сигнали. Така че, благодарение на тях, различни части на тялото ни обменят информация. В зависимост от тяхната структура и функционалност се отличават три вида:

1. Рецептор (чувствителен). Те са кодирани и трансформирани в нервни импулси на всички температурни, химически, звукови, механични и светлинни стимули.
2. Вмъкване (наричано още проводник или затваряне). Те служат за обработка и превключване на импулси. Най-големият брой е в човешкия мозък и гръбначния мозък.
3. Ефекторен (двигател). Те получават команди от централната нервна система, за да осигурят извършването на определени действия (на яркото слънце, затваряйте очите и т.н.).

Всеки неврон има клетъчно тяло и израстване. Пътят на нервния импулс по тялото започва точно с него. Процесите са от два типа:

1. Дендрити. Те имат функцията да възприемат раздразнението на рецепторите, разположени върху тях.
2. Аксони. Благодарение на тях нервните импулси се предават от клетките към работния орган.

Интересен аспект от дейността

Говорейки за извършването на нервен импулс от клетките, е трудно да не се разкаже за един интересен момент. Така че, когато те са в покой, тогава, да речем, натриево-калиевата помпа движи йоните по такъв начин, че да постигне ефекта на прясна вода вътре и солена навън. Поради получения дисбаланс на потенциалната разлика, до мембраната може да се наблюдава до 70 миливолта. За сравнение, това е 5% от обичайните АА батерии. Но веднага щом се промени състоянието на клетката, полученото равновесие се счупи и йоните започват да променят местата си. Това се случва, когато пътят на нервен импулс минава през него. Благодарение на активното действие на йоните, това действие се нарича и потенциала за действие. Когато достигне определен индекс, то обратните процеси започват и клетката достига състояние на покой.

По отношение на потенциала за действие

Говорейки за трансформацията на нервния импулс и неговото разпространение, трябва да се отбележи, че той би могъл да достигне до мизерен милиметър в секунда. Тогава сигналите ще преминат от ръката до мозъка за минути, което очевидно не е добро. Тук, и играе роля в укрепване на потенциала на действието, считано преди това черупката на миелина. И всичките "пропуски" са поставени по такъв начин, че имат само положителен ефект върху скоростта на предаване на сигнала. Така че, когато края на основната част на едно тяло на аксон се достигне чрез импулса, то се предава или на следващата клетка, или (ако говорим за мозъка) към многобройните клони на невроните. В последните случаи работи леко различен принцип.

Как действа в мозъка?

Нека да поговорим, което прехвърля последователността на нервните импулси в най-важните части на ЦНС. Тук невроните от съседите им са разделени от малки процепи, които се наричат синапси. Силата на действието не може да премине през тях, затова търси различен начин да стигне до следващата нервна клетка. В края на всеки процес има малки торбички, които се наричат пресинаптични везикули. Във всяка от тях има специални съединения - невротрансмитери. Когато потенциала за действие дойде при тях, молекулите се освобождават от сактата. Те пресичат синапса и се присъединяват към специалните молекулни рецептори, които се намират върху мембраната. Същевременно равновесието се нарушава и вероятно се появява нов потенциал за действие. Все още не е сигурно, неврофизиолозите са ангажирани с изучаването на проблема до ден днешен.

Невротрансмитерите работят

Когато предават нервните импулси, има няколко варианта, които ще им се случат:

1. Те ще се разпръснат.
2. Подлежи на химическо разцепване.
3. Върнете се към техните мехурчета (това се нарича обратно улавяне).

В края на 20-ти век е направено поразително откритие. Учените са научили, че лекарствата, които засягат невротрансмитерите (както и тяхното изхвърляне и повторно придобиване) могат да променят психическото състояние на човека по фундаментален начин. Така например, редица антидепресанти като "Prozac" блокират обратното улавяне на серотонин. Има няколко причини да се смята, че болестта на Паркинсон е отговорна за дефицита на мозъка на невротрансмитера допамин.

Сега изследователите, които изучават граничните състояния на човешката психика, се опитват да разберат как всичко това засяга човешкия ум. Междувременно нямаме отговор на такъв фундаментален въпрос: какво прави невронът да създаде потенциал за действие? Докато механизмът за "стартиране" на тази клетка за нас е тайна. Особено интересно от гледна точка на този пъзел е работата на невроните на мозъка.

Накратко, те могат да работят с хиляди невротрансмитери, изпратени от техните съседи. Подробности за обработката и интегрирането на този тип импулси са почти неизвестни за нас. Въпреки че това работи на много изследователски групи. В момента се оказа, че всички получени импулси са интегрирани и невронът решава дали е необходимо да се запази потенциалът за действие и да се прехвърлят допълнително. На този фундаментален процес функционира човешкият мозък. Е, тогава не е чудно, че не знаем отговора на тази загадка.

Някои теоретични характеристики

Статията "нервен импулс" и "потенциал на действие" са използвани като синоними. Теоретично това е вярно, въпреки че в някои случаи е необходимо да се вземат под внимание някои характеристики. Така че, ако отидем в детайли, тогава потенциалът за действие е само част от нервния импулс. С подробно изследване на учебните книги може да се научи, че това се нарича само промяна в мембраната от положителна до отрицателна и обратно. Докато нервен импулс се разбира като сложен структурно-електрохимичен процес. То се разпространява чрез мембраната на невроните като вълна от промени. Потенциалът на действие е само електрически компонент в нервния импулс. Той характеризира промените, които настъпват при зареждането на локалната част на мембраната.

Къде са създадени нервните импулси?

Откъде започват пътуването си? Отговорът на този въпрос може да бъде даден от всеки студент, който усърдно изучава физиологията на възбудата. Има четири варианта:

1. Край на рецептора на дендрита. Ако това е (което не е факт), тогава е възможно да има адекватен стимул, който първо ще създаде потенциала на генератора, а след това и нервен импулс. Болните рецептори работят по подобен начин.
2. Мембрана от възбуждащ синапс. По правило това е възможно само ако има силно раздразнение или неговото сумиране.
3. Задействаща зона на дентида. В този случай локалните възбуждащи постсинаптични потенциали се формират като отговор на стимула. Ако първото прихващане на Ранвир е миелинизирано, тогава се обобщават върху него. Поради наличието на мембранно място, което има повишена чувствителност, тук се появява нервен импулс.
4. Аксонската могила. Това е мястото, където започва аксонът. Хълмът е най-честият да създава импулси на неврон. На всички останали места, които бяха разгледани по-рано, тяхното появяване е много по-малко вероятно. Това се дължи на факта, че тук мембраната има повишена чувствителност, както и по-ниско критично ниво на деполяризация. Следователно, когато започва сумирането на множество възбуждащи постсинаптични потенциали, могилата реагира преди всичко на тях.

Пример за размножаване на възбуждането

Историческите медицински термини могат да причинят недоразумение за някои моменти. За да премахнете това, струва си да прегледате за кратко горното знание. Като пример, да вземем огън.

Спомнете си обобщенията на новините от миналото лято (също така скоро ще се чуе отново). Огънят се разпространява! В този случай дървета и храсти, които горят, остават на местата си. Но предната част на огъня отива по-далече от мястото, където е бил огънят. Нервната система работи по подобен начин.

Често е необходимо да се успокои възникването на възбуда на нервната система. Но не е толкова лесно да се направи, както в случай на пожар. За да направите това, те извършват изкуствена намеса в работата на неврона (за терапевтични цели) или използват различни физиологични средства. Това може да се сравни с наводняването на огън с вода.