Нервният импулс, неговият трансформационен и трансмисионен механизъм

Човешката нервна система действа като един вид координатор в нашето тяло. Тя предава команди от мозъка до мускулатурата, органите, тъканите и процесите, идващи от тях. Като вид носител на данни се използва нервен импулс. Какво е това? Колко бързо работи? Тези въпроси, както и редица други въпроси, могат да бъдат намерени в тази статия.

Какъв е нервният 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 какъв е 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 преминаването на нервен импулс бе демонстрирано от германските учени Е. Гьоринг и Х. Helmholtz на примера на жаба. Същевременно се установи, че биоелектрическият сигнал се разпространява със скоростта, посочена по-горе. По принцип това е възможно поради специалната конструкция нервни влакна. В някои отношения те приличат на електрически кабел. Така че, ако нарисуваме паралели с него, проводниците са аксони, а изолаторите са техните миелинови обвивки (те са мембрана на Швановата клетка, която се навива на няколко слоя). А 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 има свойствата на диелектрик. При равни други неща, колкото по-голям е слоят, толкова по-бързо ще преминат 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, все още е загадка и предмет на изследване.

Характеристики на структурата и функционирането

Ако говорим за пътя на нервен импулс, трябва да се отбележи това миелинова обвивка влакното не покрива цялата си дължина. Дизайнните особености са такива, че ситуацията е най-добра в сравнение с създаването на изолационни керамични съединения, които са гъсто навити на 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 към околната среда (или обратно). Това дразни мембраната. Това причинява генерирането потенциала за действие в зони, които не са изолирани. Този процес се нарича подслушване Ranvier. Наличието на такъв механизъм прави възможно да се увеличи нервният импулс 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 диапазона от 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?

Невронни 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 аксоните на голямо разстояние. Ето защо това е най-важното средство на органа за обмен на информация в него. Данните за дразненето се предават чрез промяна на честотата на тяхното възникване. Тук има 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 нервните импулси възникват в невроните, 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 нервен импулс, човек не може да пренебрегне 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 разграничават три вида:

1. Рецептор (чувствителен). Те са кодирани и трансформирани в нервни импулси на всички температурни, химични, звукови, механични и светлинни стимули.
2. Вмъкване (наричано още проводник или затваряне). Те служат за обработка и превключване на импулси. Най-много от тях са в човешкия мозък и гръбначния мозък.
3. Ефекторен (двигател). Те получават команди от централната нервна система, за да гарантират 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 два вида:

1. Дендрити. Те имат функцията да възприемат дразненето 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, на мембраната могат да се наблюдават до 70 миливолта. За сравнение това е 5% от обичайното AA 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. Поради активното действие на йоните, това действие се нарича също така и потенциала за действие. Когато достигне определен индекс, обратните процеси започват и клетката достига състояние на покой.

Относно 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 минат от ръката до мозъка за минути, което очевидно не е добро. Тук играе роля в усилването на потенциала на действието, считано преди това за черупката на миелина. И всичките "пропуски" са поставени по такъв начин, че да 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) на 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 друг 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 саксите. Те пресичат синапса и се присъединяват към специалните молекулни рецептори, които се намират върху мембраната. В същото време 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 случват:

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

В края на 20-ти век е направено удивително откритие. Учените са научили, че лекарствата, които засягат невротрансмитери (както и тяхното изхвърляне и повторно придобиване) могат да променят психическото състояние на човека по фундаментален начин. Така например, редица антидепресанти като "Prozac" блокират повторното заразяване със 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 относно обработката и интегрирането на този тип импулси са почти неизвестни за нас. Въпреки че в тази област има 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. При този фундаментален процес функционирането на човешкия мозък се основава. Е, тогава не е чудно, че ние 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 предвид някои характеристики. Така че, ако отидем в детайли, тогава потенциалът за действие е само част от нервния импулс. При подробно изследване на учебните книги може да се знае, че това се нарича само промяна в мембраната от положителна към отрицателна и обратно. Докато нервен импулс се разбира като сложен структурно-електрохимичен процес. Той се разпространява по протежение на мембраната на невроните като вълна от промени. Потенциалът на действие е само електрически компонент в състава на нервен 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. Рецепторният край 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 сумиране.
3. Задействаща зона на дентида. В този случай се формират местни възбуждащи постсинаптични потенциали като отговор на стимула. Ако първото прихващане на Ранвир е миелинизирано, тогава се обобщават върху него. Поради наличието на мембранно място, което има висока чувствителност, тук се появява нервен импулс.
4. Амонската могила. Това е мястото, където започва аксонът. Най-често срещаният хълм е да се създават импулси на неврон. На всички останали места, които са били разгледани по-рано, тяхното появяване е много по-малко вероятно. Това се дължи на факта, че тук мембраната има повишена чувствителност, а също и понижена критично ниво на деполяризация. Следователно, когато започва сумирането на многобройни възбуждащи постсинаптични потенциали, могилата реагира преди всичко на тях.

Пример за размножаване на възбуждане

Разказът с медицински термини може да доведе до неразбиране на някои моменти. За да се премахне това, струва си да прегледате за кратко горното знание. Като пример, да вземем огън.

Спомнете си резюметата на новините от миналото лято (също така скоро ще се чуе отново). Огънят се разпространява! В този случай дърветата и храстите, 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 това не е толкова лесно да се направи, както в случай на пожар. За тази цел те извършват изкуствена намеса в работата на неврон (за терапевтични цели) или използват различни физиологични средства. Това може да бъде сравнено с наводняването на огън с вода.