Det menneskelige nervesystem fungerer som en slags koordinator i vores krop. Den sender kommandoer fra hjernen til muskler, organer, væv og behandler de signaler, der kommer fra dem. En nerveimpuls bruges som en slags databærer. Hvad repræsenterer han? Med hvilken hastighed virker det? Disse og en række andre spørgsmål kan besvares i denne artikel.
Hvad er en nerveimpuls?
Dette er navnet på den excitationsbølge, der spreder sig gennem fibrene som en reaktion på stimulering af neuroner. Takket være denne mekanisme overføres information fra forskellige receptorer til centralnervesystemet. Og fra det til gengæld til forskellige organer (muskler og kirtler). Men hvad er denne proces på det fysiologiske niveau? Mekanismen for transmission af en nerveimpuls er, at neuronernes membraner kan ændre deres elektrokemiske potentiale. Og processen af interesse for os finder sted i området synapser. Hastigheden af en nerveimpuls kan variere fra 3 til 12 meter i sekundet. Vi vil tale mere om det, såvel som om de faktorer, der påvirker det.
Forskning af struktur og arbejde
For første gang blev passagen af en nerveimpuls demonstreret af tyskvidenskabsmænd E. Göring og G. Helmholtz om eksemplet med en frø. Samtidig blev det konstateret, at det bioelektriske signal forplanter sig med den tidligere angivne hastighed. Generelt er dette muligt på grund af den særlige konstruktion af nervefibre. På nogle måder ligner de et elektrisk kabel. Så hvis vi trækker paralleller med det, så er lederne axonerne, og isolatorerne er deres myelinskeder (de er membranen i Schwann-cellen, som er viklet i flere lag). Desuden afhænger nerveimpulsens hastighed primært af fibrenes diameter. Den næstvigtigste er kvaliteten af elektrisk isolering. Kroppen bruger i øvrigt myelinlipoprotein, som har egenskaberne som et dielektrikum, som materiale. Ceteris paribus, jo større dets lag, jo hurtigere vil nerveimpulserne passere. Selv i øjeblikket kan det ikke siges, at dette system er blevet fuldt ud undersøgt. Meget, der vedrører nerver og impulser, er stadig et mysterium og et genstand for forskning.
Funktioner ved struktur og funktion
Hvis vi taler om banen for en nerveimpuls, skal det bemærkes, at myelinskeden ikke dækker fiberen i hele dens længde. Designegenskaberne er sådan, at den nuværende situation bedst kan sammenlignes med skabelsen af isolerende keramiske ærmer, der er stramt spændt på stangen af et elektrisk kabel (dog i dette tilfælde på axonen). Som følge heraf er der små uisolerede elektriske områder, hvorfra ionstrømmen let kan strømme ud afaxon til miljøet (eller omvendt). Dette irriterer membranen. Som følge heraf forårsages generering af et aktionspotentiale i områder, der ikke er isolerede. Denne proces kaldes opsnapningen af Ranvier. Tilstedeværelsen af en sådan mekanisme gør det muligt at få nerveimpulsen til at forplante sig meget hurtigere. Lad os tale om dette med eksempler. Således er hastigheden af nerveimpulsledning i en tyk myeliniseret fiber, hvis diameter svinger inden for 10-20 mikron, 70-120 meter i sekundet. Hvorimod for dem, der har en suboptimal struktur, er dette tal 60 gange mindre!
Hvor er de lavet?
Nerveimpulser stammer fra neuroner. Evnen til at oprette sådanne "beskeder" er en af deres vigtigste egenskaber. Nerveimpulsen sikrer den hurtige udbredelse af den samme type signaler langs axonerne over en lang afstand. Derfor er det organets vigtigste middel til udveksling af oplysninger i det. Data om irritation overføres ved at ændre hyppigheden af deres gentagelse. Her fungerer et komplekst system af tidsskrifter, som kan tælle hundredvis af nerveimpulser på et sekund. Efter et noget lignende princip, selvom det er meget mere kompliceret, fungerer computerelektronik. Så når nerveimpulser opstår i neuroner, kodes de på en bestemt måde, og først derefter overføres de. I dette tilfælde er oplysningerne grupperet i specielle "pakker", som har et andet nummer og karakter af sekvensen. Alt dette er tilsammen grundlaget for den rytmiske elektriske aktivitet i vores hjerne, som kan registreres takket væreelektroencefalogram.
Celletyper
Når man taler om sekvensen af passagen af en nerveimpuls, kan man ikke ignorere de nerveceller (neuroner), hvorigennem transmissionen af elektriske signaler sker. Så takket være dem udveksler forskellige dele af vores krop information. Afhængigt af deres struktur og funktionalitet skelnes der mellem tre typer:
- Receptor (følsom). De koder og bliver til nerveimpulser alle temperatur-, kemiske, lyd-, mekaniske og lysstimuli.
- Indsættelse (også kaldet leder eller lukning). De tjener til at behandle og skifte impulser. Det største antal af dem er i den menneskelige hjerne og rygmarv.
- Effektiv (motor). De modtager kommandoer fra centralnervesystemet om at udføre bestemte handlinger (i den skarpe sol, luk øjnene med hånden, og så videre).
Hver neuron har en cellekrop og en proces. En nerveimpulss vej gennem kroppen begynder netop med sidstnævnte. Processerne er af to typer:
- Dendritter. De er betroet funktionen at opfatte irritation af receptorerne placeret på dem.
- Axons. Takket være dem overføres nerveimpulser fra celler til arbejdsorganet.
Interessant aspekt af aktivitet
Når vi taler om cellers ledning af en nerveimpuls, er det svært ikke at fortælle om et interessant øjeblik. Så når de er i ro, lad os sigesåledes er natrium-kalium-pumpen engageret i bevægelsen af ioner på en sådan måde, at den opnår effekten af ferskvand inde og s alt udenfor. På grund af den resulterende ubalance i potentialforskellen over membranen kan der observeres op til 70 millivolt. Til sammenligning er dette 5% af konventionelle AA-batterier. Men så snart cellens tilstand ændres, forstyrres den resulterende ligevægt, og ionerne begynder at skifte plads. Dette sker, når banen for en nerveimpuls passerer gennem den. På grund af ioners aktive virkning kaldes denne handling også for aktionspotentialet. Når den når en vis værdi, begynder omvendte processer, og cellen når en hviletilstand.
Om handlingspotentiale
Når vi taler om nerveimpulskonvertering og -udbredelse, skal det bemærkes, at det kan være en elendig millimeter i sekundet. Så ville signalerne fra hånden til hjernen nå på få minutter, hvilket tydeligvis ikke er godt. Det er her den tidligere omt alte myelinskede spiller sin rolle i at styrke handlingspotentialet. Og alle dens "pas" er placeret på en sådan måde, at de kun har en positiv effekt på sign altransmissionshastigheden. Så når en impuls når enden af hoveddelen af en axon krop, overføres den enten til den næste celle eller (hvis vi taler om hjernen) til adskillige grene af neuroner. I sidstnævnte tilfælde virker et lidt anderledes princip.
Hvordan fungerer alt i hjernen?
Lad os tale om, hvilken nerveimpulstransmissionssekvens, der virker i de vigtigste dele af vores centralnervesystem. Her er neuroner adskilt fra deres naboer af små huller, som kaldes synapser. Aktionspotentialet kan ikke krydse dem, så det leder efter en anden måde at komme til den næste nervecelle. I slutningen af hver proces er der små sække kaldet præsynaptiske vesikler. Hver af dem indeholder specielle forbindelser - neurotransmittere. Når et aktionspotentiale ankommer til dem, frigives molekyler fra sækkene. De krydser synapsen og binder sig til specielle molekylære receptorer, der er placeret på membranen. I dette tilfælde er balancen forstyrret, og sandsynligvis dukker et nyt handlingspotentiale op. Dette vides endnu ikke med sikkerhed, neurofysiologer studerer problemet den dag i dag.
Neurotransmitteres arbejde
Når de sender nerveimpulser, er der flere muligheder for, hvad der vil ske med dem:
- De vil sprede sig.
- Vil gennemgå kemisk nedbrydning.
- Kom tilbage til deres bobler (dette kaldes en genfangst).
En overraskende opdagelse blev gjort i slutningen af det 20. århundrede. Forskere har erfaret, at lægemidler, der påvirker neurotransmittere (såvel som deres frigivelse og genoptagelse) kan ændre en persons mentale tilstand på en fundamental måde. Så for eksempel blokerer en række antidepressiva som Prozac genoptagelsen af serotonin. Der er nogle grunde til at tro, at en mangel på neurotransmitteren dopamin i hjernen er skyld i Parkinsons sygdom.
Nu forsøger forskere, der studerer grænsetilstandene i den menneskelige psyke at finde ud af, hvordan detAlt påvirker en persons sind. I mellemtiden har vi ikke et svar på et så grundlæggende spørgsmål: hvad får en neuron til at skabe et handlingspotentiale? Indtil videre er mekanismen til at "lancere" denne celle en hemmelighed for os. Særligt interessant set fra denne gådes synspunkt er neuronernes arbejde i hovedhjernen.
Kort sagt, de kan arbejde med tusindvis af neurotransmittere, som sendes af deres naboer. Detaljer vedrørende bearbejdning og integration af denne type impulser er næsten ukendte for os. Selvom mange forskergrupper arbejder på dette. I øjeblikket viste det sig at finde ud af, at alle modtagne impulser er integreret, og neuronen træffer en beslutning - om det er nødvendigt at opretholde handlingspotentialet og overføre dem yderligere. Den menneskelige hjernes funktion er baseret på denne grundlæggende proces. Så er det ikke underligt, at vi ikke kender svaret på denne gåde.
Nogle teoretiske funktioner
I artiklen blev "nerveimpuls" og "handlingspotentiale" brugt som synonymer. Teoretisk set er dette sandt, selvom det i nogle tilfælde er nødvendigt at tage højde for nogle funktioner. Så hvis du går i detaljer, så er aktionspotentialet kun en del af nerveimpulsen. Med en detaljeret undersøgelse af videnskabelige bøger kan du finde ud af, at dette kun er ændringen i membranens ladning fra positiv til negativ og omvendt. Hvorimod en nerveimpuls forstås som en kompleks strukturel og elektrokemisk proces. Det spreder sig over neuronmembranen som en omrejsende bølge af forandringer. Potentielhandlinger er blot en elektrisk komponent i sammensætningen af en nerveimpuls. Det karakteriserer de ændringer, der opstår med ladningen af en lokal del af membranen.
Hvor genereres nerveimpulser?
Hvor starter de deres rejse? Svaret på dette spørgsmål kan gives af enhver studerende, der flittigt studerede ophidselsesfysiologien. Der er fire muligheder:
- Receptorafslutning af dendritten. Hvis det eksisterer (hvilket ikke er et faktum), så er tilstedeværelsen af en passende stimulus mulig, som først vil skabe et generatorpotentiale og derefter en nerveimpuls. Smertereceptorer virker på samme måde.
- Membranen i den excitatoriske synapse. Som regel er dette kun muligt, hvis der er en stærk irritation eller deres summering.
- Dentrid-udløserzone. I dette tilfælde dannes lokale excitatoriske postsynaptiske potentialer som et svar på en stimulus. Hvis den første knude af Ranvier er myeliniseret, så opsummeres de på den. På grund af tilstedeværelsen af et afsnit af membranen der, som har øget følsomhed, opstår der en nerveimpuls her.
- Axon bakke. Dette er navnet på det sted, hvor axonet begynder. Højen er den mest almindelige til at skabe impulser på en neuron. På alle andre steder, der blev overvejet tidligere, er deres forekomst meget mindre sandsynlig. Dette skyldes, at her har membranen en øget følsomhed, samt et lavere kritisk niveau af depolarisering. Derfor, når summeringen af adskillige excitatoriske postsynaptiske potentialer begynder, reagerer bakken først og fremmest på dem.
Eksempel på spredning af excitation
At fortælle i medicinske termer kan forårsage misforståelser af visse punkter. For at eliminere dette er det værd kort at gennemgå den angivne viden. Lad os tage en ild som eksempel.
Husk sidste sommers nyhedsbulletiner (hviler også snart høres igen). Ilden breder sig! Samtidig forbliver træer og buske, der brænder, på deres pladser. Men forsiden af ilden går længere og længere fra stedet, hvor ilden var. Nervesystemet fungerer på samme måde.
Det er ofte nødvendigt at berolige nervesystemet, der er begyndt at ophidse. Men det er ikke så let at gøre, som i tilfælde af brand. For at gøre dette foretager de en kunstig indgriben i en neurons arbejde (til medicinske formål) eller bruger forskellige fysiologiske midler. Det kan sammenlignes med at hælde vand på et bål.
