Човешката нервна система действа като един вид координатор в нашето тяло. Той предава команди от мозъка към мускулите, органите, тъканите и обработва сигналите, идващи от тях. Нервният импулс се използва като вид носител на данни. Какво представлява той? С каква скорост работи? На тези и редица други въпроси може да се отговори в тази статия.
Какво е нервен импулс?
Това е името на вълната на възбуждане, която се разпространява през влакната като отговор на стимулация на неврони. Благодарение на този механизъм информацията се предава от различни рецептори към централната нервна система. И от него, от своя страна, към различни органи (мускули и жлези). Но какъв е този процес на физиологично ниво? Механизмът на предаване на нервния импулс е, че мембраните на невроните могат да променят своя електрохимичен потенциал. И процесът, който ни интересува, се извършва в областта на синапсите. Скоростта на нервния импулс може да варира от 3 до 12 метра в секунда. Ще говорим повече за него, както и за факторите, които го влияят.
Изследване на структурата и работата
За първи път преминаването на нервен импулс беше демонстрирано от немскиучените Е. Гьоринг и Г. Хелмхолц на примера на жаба. В същото време беше установено, че биоелектричният сигнал се разпространява с предварително посочената скорост. Като цяло това е възможно благодарение на специалната конструкция на нервните влакна. В известен смисъл те приличат на електрически кабел. И така, ако направим паралели с него, тогава проводниците са аксоните, а изолаторите са техните миелинови обвивки (те са мембраната на швановата клетка, която е навита в няколко слоя). Освен това скоростта на нервния импулс зависи преди всичко от диаметъра на влакната. Вторият по важност е качеството на електрическата изолация. Между другото, тялото използва като материал миелинов липопротеин, който има свойствата на диелектрик. При Ceteris paribus, колкото по-голям е неговият слой, толкова по-бързо ще преминат нервните импулси. Дори в момента не може да се каже, че тази система е напълно проучена. Много, което е свързано с нервите и импулсите, все още е мистерия и обект на изследване.
Характеристики на структурата и функционирането
Ако говорим за пътя на нервния импулс, трябва да се отбележи, че миелиновата обвивка не покрива влакното по цялата му дължина. Характеристиките на дизайна са такива, че сегашната ситуация може най-добре да се сравни със създаването на изолационни керамични ръкави, които са плътно нанизани върху пръта на електрически кабел (въпреки че в този случай върху аксона). В резултат на това има малки неизолирани електрически зони, от които йонният ток може лесно да изтичааксон към околната среда (или обратно). Това дразни мембраната. В резултат на това се предизвиква генериране на потенциал за действие в области, които не са изолирани. Този процес се нарича прихващане на Ранвие. Наличието на такъв механизъм прави възможно разпространението на нервния импулс много по-бързо. Нека поговорим за това с примери. По този начин скоростта на провеждане на нервните импулси в дебело миелинизирано влакно, чийто диаметър се колебае в рамките на 10-20 микрона, е 70-120 метра в секунда. Докато за тези, които имат неоптимална структура, тази цифра е 60 пъти по-малка!
Къде са направени?
Нервните импулси произхождат от невроните. Възможността за създаване на такива "съобщения" е едно от основните им свойства. Нервният импулс осигурява бързото разпространение на същия тип сигнали по аксоните на голямо разстояние. Следователно той е най-важното средство на тялото за обмен на информация в него. Данните за дразненето се предават чрез промяна на честотата на тяхното повторение. Тук работи сложна система от периодични издания, която може да преброи стотици нервни импулси за една секунда. По донякъде подобен принцип, макар и много по-сложен, работи компютърната електроника. Така че, когато нервните импулси възникват в невроните, те се кодират по определен начин и едва след това се предават. В този случай информацията се групира в специални "опаковки", които имат различен брой и естество на последователността. Всичко това, взето заедно, е в основата на ритмичната електрическа активност на нашия мозък, която може да се регистрира благодарение наелектроенцефалограма.
Типове клетки
Говорейки за последователността на преминаване на нервен импулс, не може да се игнорират нервните клетки (невроните), през които се осъществява предаването на електрически сигнали. Така благодарение на тях различните части на тялото ни обменят информация. В зависимост от тяхната структура и функционалност се разграничават три типа:
- Рецептор (чувствителен). Те кодират и превръщат в нервни импулси всички температурни, химически, звукови, механични и светлинни стимули.
- Вмъкване (наричано още проводник или затваряне). Те служат за обработка и превключване на импулси. Най-голям брой от тях са в човешкия мозък и гръбначния мозък.
- Ефективна (мотор). Те получават команди от централната нервна система за извършване на определени действия (при яркото слънце затворете очите си с ръка и т.н.).
Всеки неврон има клетъчно тяло и процес. Пътят на нервния импулс през тялото започва именно с последния. Процесите са два вида:
- Дендрити. На тях е поверена функцията да възприемат дразнене на рецепторите, разположени върху тях.
- Аксони. Благодарение на тях нервните импулси се предават от клетките към работния орган.
Интересен аспект на дейността
Говорейки за провеждането на нервен импулс от клетките, е трудно да не се каже за един интересен момент. Така че, когато са в покой, тогава, да речемпо този начин натриево-калиевата помпа се включва в движението на йони по такъв начин, че да се постигне ефектът на прясна вода вътре и солена отвън. Поради получения дисбаланс на потенциалната разлика през мембраната, могат да се наблюдават до 70 миливолта. За сравнение, това е 5% от конвенционалните AA батерии. Но веднага щом състоянието на клетката се промени, полученото равновесие се нарушава и йоните започват да сменят местата си. Това се случва, когато пътят на нервния импулс преминава през него. Поради активното действие на йони това действие се нарича още потенциал на действие. Когато достигне определена стойност, тогава започват обратни процеси и клетката достига състояние на покой.
За потенциала за действие
Говорейки за преобразуване и разпространение на нервните импулси, трябва да се отбележи, че това може да бъде мизерни милиметри в секунда. Тогава сигналите от ръката към мозъка биха стигнали за минути, което очевидно не е добре. Това е мястото, където обсъжданата по-рано миелинова обвивка играе своята роля за укрепване на потенциала за действие. И всичките му "пропуски" са поставени по такъв начин, че да влияят само положително върху скоростта на предаване на сигнала. И така, когато импулсът достигне края на основната част на тялото на един аксон, той се предава или на следващата клетка, или (ако говорим за мозъка) на множество клонове на неврони. В последните случаи работи малко по-различен принцип.
Как работи всичко в мозъка?
Нека поговорим за това каква последователност на предаване на нервните импулси работи в най-важните части на нашата централна нервна система. Тук невроните са отделени от съседите си с малки пролуки, които се наричат синапси. Потенциалът за действие не може да ги пресече, затова търси друг начин да стигне до следващата нервна клетка. В края на всеки процес има малки торбички, наречени пресинаптични везикули. Всеки от тях съдържа специални съединения - невротрансмитери. Когато при тях пристигне потенциал за действие, молекулите се освобождават от торбичките. Те преминават през синапса и се прикрепят към специални молекулярни рецептори, които са разположени върху мембраната. В този случай балансът се нарушава и вероятно се появява нов потенциал за действие. Това все още не е известно със сигурност, неврофизиолозите изучават проблема и до днес.
Работа на невротрансмитерите
Когато предават нервни импулси, има няколко опции за това какво ще им се случи:
- Те ще се разпръснат.
- Ще претърпи химическо разграждане.
- Върнете се в техните мехурчета (това се нарича повторно улавяне).
Изумително откритие е направено в края на 20-ти век. Учените са научили, че лекарствата, които влияят на невротрансмитерите (както и тяхното освобождаване и обратно захващане), могат да променят психическото състояние на човек по фундаментален начин. Така, например, редица антидепресанти като прозак блокират обратното захващане на серотонин. Има някои причини да се смята, че дефицитът на мозъчния невротрансмитер допамин е виновен за болестта на Паркинсон.
Сега изследователи, които изучават граничните състояния на човешката психика, се опитват да разберат какВсичко влияе на ума на човек. Междувременно нямаме отговор на толкова фундаментален въпрос: какво кара неврона да създава потенциал за действие? Засега механизмът на „изстрелване“на тази клетка е тайна за нас. Особено интересна от гледна точка на тази загадка е работата на невроните в главния мозък.
Накратко, те могат да работят с хиляди невротрансмитери, които се изпращат от техните съседи. Подробности относно обработката и интегрирането на този тип импулси са почти неизвестни за нас. Въпреки че много изследователски групи работят върху това. В момента се оказа, че всички получени импулси са интегрирани и невронът взема решение - дали е необходимо да поддържа потенциала на действие и да ги предава по-нататък. Функционирането на човешкия мозък се основава на този фундаментален процес. Е, тогава не е чудно, че не знаем отговора на тази гатанка.
Някои теоретични характеристики
В статията "нервен импулс" и "потенциал за 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 отидете в подробности, тогава потенциалът за действие е само част от нервния импулс. С подробен преглед на научни книги можете да разберете, че това е само промяната в заряда на мембраната от положителен към отрицателен и обратно. Докато нервният импулс се разбира като сложен структурен и електрохимичен процес. Той се разпространява през невронната мембрана като пътуваща вълна от промени. Потенциалдействията са просто електрически компонент в състава на нервния импулс. Характеризира промените, които настъпват със заряда на локален участък от мембраната.
Къде се генерират нервните импулси?
Откъде започват своето пътуване? Отговор на този въпрос може да даде всеки ученик, който прилежно е изучавал физиологията на възбудата. Има четири опции:
- Рецепторен край на дендрита. Ако съществува (което не е факт), тогава е възможно наличието на адекватен стимул, който първо ще създаде генераторен потенциал, а след това и нервен импулс. Рецепторите за болка работят по подобен начин.
- Мембраната на възбуждащия синапс. По правило това е възможно само ако има силно дразнене или тяхното сумиране.
- Зъбна тригерна зона. В този случай се образуват локални възбуждащи постсинаптични потенциали като отговор на стимул. Ако първият възел на Ранвие е миелинизиран, тогава те се сумират върху него. Поради наличието на участък от мембраната там, който е с повишена чувствителност, тук възниква нервен импулс.
- Axon Hilllock. Това е името на мястото, където започва аксонът. Могилата е най-често срещаната за създаване на импулси върху неврон. На всички останали места, които бяха разгледани по-рано, тяхната поява 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 започне сумирането на множество възбуждащи постсинаптични потенциали, хълмът реагира на тях преди всичко.
Пример за разпространение на възбуждане
Разказването с медицински термини може да причини неразбиране на определени точки. За да премахнете това, си струва накратко да преминете през посочените знания. Нека вземем огън за пример.
Помнете бюлетините с новини от миналото лято (също ще бъдат чути отново скоро). Огънят се разпространява! В същото време на местата си остават дървета и храсти, които горят. Но предната част на огъня отива все по-далеч от мястото, където е бил огънят. Нервната система работи по подобен начин.
Често е необходимо да се успокои нервната система, която е започнала да се вълнува. Но това не е толкова лесно да се направи, както в случай на пожар. За да направят това, те правят изкуствена намеса в работата на неврон (за медицински цели) или използват различни физиологични средства. Може да се сравни с изливането на вода в огън.
