Det menneskelige nervesystemet fungerer som en slags koordinator i kroppen vår. Den overfører kommandoer fra hjernen til muskler, organer, vev og behandler signalene som kommer fra dem. En nerveimpuls brukes som en slags databærer. Hva representerer han? I hvilken hastighet fungerer det? Disse og en rekke andre spørsmål kan besvares i denne artikkelen.
Hva er en nerveimpuls?
Dette er navnet på bølgen av eksitasjon som sprer seg gjennom fibrene som en respons på stimulering av nevroner. Takket være denne mekanismen overføres informasjon fra ulike reseptorer til sentralnervesystemet. Og fra det i sin tur til forskjellige organer (muskler og kjertler). Men hva er denne prosessen på det fysiologiske nivået? Mekanismen for overføring av en nerveimpuls er at membranene til nevroner kan endre deres elektrokjemiske potensial. Og prosessen av interesse for oss finner sted i området synapser. Hastigheten til en nerveimpuls kan variere fra 3 til 12 meter per sekund. Vi vil snakke mer om det, samt om faktorene som påvirker det.
Forskning av struktur og arbeid
For første gang ble passasjen av en nerveimpuls demonstrert av tyskforskerne E. Göring og G. Helmholtz om eksemplet med en frosk. Samtidig ble det funnet at det bioelektriske signalet forplanter seg med den tidligere angitte hastigheten. Generelt er dette mulig på grunn av den spesielle konstruksjonen av nervefibre. På noen måter ligner de en elektrisk kabel. Så hvis vi trekker paralleller med det, så er lederne aksonene, og isolatorene er myelinkappene deres (de er membranen til Schwann-cellen, som er viklet i flere lag). Dessuten avhenger hastigheten på nerveimpulsen først og fremst av fibrenes diameter. Den nest viktigste er kvaliteten på elektrisk isolasjon. Forresten bruker kroppen myelinlipoprotein, som har egenskapene til et dielektrikum, som materiale. Ceteris paribus, jo større laget er, desto raskere vil nerveimpulsene passere. Selv for øyeblikket kan det ikke sies at dette systemet er fullstendig undersøkt. Mye som relaterer seg til nerver og impulser er fortsatt et mysterium og et gjenstand for forskning.
Funksjoner ved strukturen og funksjonen
Hvis vi snakker om banen til en nerveimpuls, bør det bemerkes at myelinskjeden ikke dekker fiberen i hele lengden. Designegenskapene er slik at dagens situasjon best kan sammenlignes med å lage isolerende keramiske hylser som er strammet fast på stangen til en elektrisk kabel (men i dette tilfellet på aksonet). Som et resultat er det små uisolerte elektriske områder som ionestrømmen lett kan strømme ut avakson til miljøet (eller omvendt). Dette irriterer membranen. Som et resultat forårsakes generering av et handlingspotensial i områder som ikke er isolert. Denne prosessen kalles avskjæringen av Ranvier. Tilstedeværelsen av en slik mekanisme gjør det mulig å få nerveimpulsen til å forplante seg mye raskere. La oss snakke om dette med eksempler. Dermed er hastigheten på nerveimpulsledning i en tykk myelinisert fiber, hvis diameter svinger innen 10-20 mikron, 70-120 meter per sekund. Mens for de som har en suboptimal struktur, er dette tallet 60 ganger mindre!
Hvor er de laget?
Nerveimpulser har sitt opphav i nevroner. Muligheten til å lage slike "meldinger" er en av hovedegenskapene deres. Nerveimpulsen sørger for rask forplantning av samme type signaler langs aksonene over en lang avstand. Derfor er det kroppens viktigste middel for utveksling av informasjon i den. Data om irritasjon overføres ved å endre frekvensen av deres repetisjon. Her fungerer et komplekst system av tidsskrifter, som kan telle hundrevis av nerveimpulser i løpet av ett sekund. Etter et noe lignende prinsipp, men mye mer komplisert, fungerer dataelektronikk. Så når nerveimpulser oppstår i nevroner, blir de kodet på en bestemt måte, og først da blir de overført. I dette tilfellet er informasjonen gruppert i spesielle "pakker", som har et annet nummer og karakter av sekvensen. Alt dette, til sammen, er grunnlaget for den rytmiske elektriske aktiviteten til hjernen vår, som kan registreres takket væreelektroencefalogram.
Celletyper
Når vi snakker om sekvensen av passasjen av en nerveimpuls, kan man ikke ignorere nervecellene (nevronene) som overføringen av elektriske signaler skjer gjennom. Så takket være dem utveksler forskjellige deler av kroppen vår informasjon. Avhengig av deres struktur og funksjonalitet skilles tre typer ut:
- Reseptor (sensitiv). De koder og blir til nerveimpulser av alle temperatur-, kjemiske-, lyd-, mekaniske og lysstimuli.
- Innsetting (også k alt dirigent eller lukking). De tjener til å behandle og bytte impulser. Det største antallet av dem er i menneskets hjerne og ryggmarg.
- Effektiv (motor). De mottar kommandoer fra sentralnervesystemet om å utføre visse handlinger (i den sterke solen, lukk øynene med hånden og så videre).
Hver nevron har en cellekropp og en prosess. Banen til en nerveimpuls gjennom kroppen begynner nettopp med sistnevnte. Prosessene er av to typer:
- Dendritter. De er betrodd funksjonen til å oppfatte irritasjon av reseptorene på dem.
- Axons. Takket være dem overføres nerveimpulser fra celler til arbeidsorganet.
Interessant aspekt ved aktivitet
Når vi snakker om ledning av en nerveimpuls av celler, er det vanskelig å ikke fortelle om ett interessant øyeblikk. Så når de er i ro, la oss si detdermed er natrium-kalium-pumpen engasjert i bevegelsen av ioner på en slik måte at den oppnår effekten av ferskvann inne og s alt ute. På grunn av den resulterende ubalansen i potensialforskjellen over membranen, kan opptil 70 millivolt observeres. Til sammenligning er dette 5 % av vanlige AA-batterier. Men så snart tilstanden til cellen endres, blir den resulterende likevekten forstyrret, og ionene begynner å bytte plass. Dette skjer når banen til en nerveimpuls passerer gjennom den. På grunn av den aktive virkningen av ioner, kalles denne handlingen også aksjonspotensialet. Når den når en viss verdi, begynner omvendte prosesser, og cellen når en hviletilstand.
Om handlingspotensial
Apropos nerveimpulskonvertering og -utbredelse, bør det bemerkes at det kan være en elendig millimeter per sekund. Da ville signalene fra hånden til hjernen nådd på minutter, noe som tydeligvis ikke er bra. Det er her den tidligere omt alte myelinskjeden spiller sin rolle i å styrke aksjonspotensialet. Og alle dens "pass" er plassert på en slik måte at de bare har en positiv effekt på hastigheten på signaloverføringen. Så når en impuls når enden av hoveddelen av en aksonkropp, overføres den enten til neste celle, eller (hvis vi snakker om hjernen) til mange grener av nevroner. I de sistnevnte tilfellene fungerer et litt annet prinsipp.
Hvordan fungerer alt i hjernen?
La oss snakke om hvilken nerveimpulsoverføringssekvens som fungerer i de viktigste delene av sentralnervesystemet vårt. Her er nevroner atskilt fra naboene med små hull, som kalles synapser. Aksjonspotensialet kan ikke krysse dem, så det ser etter en annen måte å komme til neste nervecelle. På slutten av hver prosess er små sekker k alt presynaptiske vesikler. Hver av dem inneholder spesielle forbindelser - nevrotransmittere. Når et aksjonspotensial kommer til dem, frigjøres molekyler fra sekkene. De krysser synapsen og fester seg til spesielle molekylære reseptorer som er plassert på membranen. I dette tilfellet blir balansen forstyrret, og sannsynligvis dukker det opp et nytt handlingspotensial. Dette er ennå ikke kjent med sikkerhet, nevrofysiologer studerer problemet til i dag.
The work of neurotransmitters
Når de overfører nerveimpulser, er det flere alternativer for hva som vil skje med dem:
- De vil spre seg.
- Vil gjennomgå kjemisk sammenbrudd.
- Kom tilbake til boblene deres (dette kalles en gjenfangst).
Et oppsiktsvekkende funn ble gjort på slutten av 1900-tallet. Forskere har lært at medikamenter som påvirker nevrotransmittere (så vel som deres frigjøring og gjenopptak) kan endre en persons mentale tilstand på en grunnleggende måte. Så for eksempel blokkerer en rekke antidepressiva som Prozac gjenopptaket av serotonin. Det er noen grunner til å tro at en mangel på nevrotransmitteren dopamin i hjernen er skyld i Parkinsons sykdom.
Nå prøver forskere som studerer grensetilstandene til den menneskelige psyken å finne ut hvordan detAlt påvirker sinnet til en person. I mellomtiden har vi ikke svar på et så grunnleggende spørsmål: hva får et nevron til å skape et handlingspotensial? Så langt er mekanismen for å "lansere" denne cellen en hemmelighet for oss. Spesielt interessant fra synspunktet til denne gåten er arbeidet til nevroner i hovedhjernen.
Kort sagt, de kan jobbe med tusenvis av nevrotransmittere som sendes av naboene. Detaljer om bearbeiding og integrering av denne typen impulser er nesten ukjent for oss. Selv om mange forskergrupper jobber med dette. For øyeblikket viste det seg å finne ut at alle mottatte impulser er integrert, og nevronet tar en beslutning - om det er nødvendig å opprettholde handlingspotensialet og overføre dem videre. Den menneskelige hjernens funksjon er basert på denne grunnleggende prosessen. Da er det ikke rart at vi ikke vet svaret på denne gåten.
Noen teoretiske funksjoner
I artikkelen ble «nerveimpuls» og «handlingspotensial» brukt som synonymer. Teoretisk sett er dette sant, selv om det i noen tilfeller er nødvendig å ta hensyn til noen funksjoner. Så hvis du går inn i detaljer, så er aksjonspotensialet bare en del av nerveimpulsen. Med en detaljert undersøkelse av vitenskapelige bøker kan du finne ut at dette bare er endringen i ladningen til membranen fra positiv til negativ, og omvendt. Mens en nerveimpuls forstås som en kompleks strukturell og elektrokjemisk prosess. Det sprer seg over nevronmembranen som en reisende bølge av endringer. Potensiellhandlinger er bare en elektrisk komponent i sammensetningen av en nerveimpuls. Den karakteriserer endringene som oppstår med ladningen til en lokal del av membranen.
Hvor genereres nerveimpulser?
Hvor starter de reisen? Svaret på dette spørsmålet kan gis av enhver student som flittig studerte fysiologien til opphisselse. Det er fire alternativer:
- Reseptorenden av dendritten. Hvis det eksisterer (som ikke er et faktum), er tilstedeværelsen av en tilstrekkelig stimulans mulig, som først vil skape et generatorpotensial, og deretter en nerveimpuls. Smertereseptorer fungerer på lignende måte.
- Membranen til den eksitatoriske synapsen. Som regel er dette bare mulig hvis det er en sterk irritasjon eller summering av dem.
- Dentrid trigger zone. I dette tilfellet dannes lokale eksitatoriske postsynaptiske potensialer som en respons på en stimulus. Hvis den første noden til Ranvier er myelinisert, blir de oppsummert på den. På grunn av tilstedeværelsen av en del av membranen der, som har økt følsomhet, oppstår en nerveimpuls her.
- Axon hillock. Dette er navnet på stedet der aksonet begynner. Haugen er den vanligste for å skape impulser på en nevron. På alle andre steder som ble vurdert tidligere, er deres forekomst mye mindre sannsynlig. Dette skyldes at her har membranen en økt følsomhet, samt et lavere kritisk nivå av depolarisering. Derfor, når summeringen av mange eksitatoriske postsynaptiske potensialer begynner, reagerer fjellet først og fremst på dem.
Eksempel på å spre spenning
Å fortelle i medisinske termer kan føre til misforståelser av visse punkter. For å eliminere dette er det verdt å kort gå gjennom den oppgitte kunnskapen. La oss ta en brann som et eksempel.
Husk forrige sommers nyhetsoppslag (også snart igjen). Brannen sprer seg! Samtidig forblir trær og busker som brenner på plass. Men forsiden av bålet går lenger og lenger fra stedet hvor brannen var. Nervesystemet fungerer på lignende måte.
Det er ofte nødvendig å roe nervesystemet som har begynt å begeistre. Men dette er ikke så lett å gjøre, som i tilfelle brann. For å gjøre dette gjør de en kunstig intervensjon i arbeidet til en nevron (for medisinske formål) eller bruker forskjellige fysiologiske midler. Det kan sammenlignes med å helle vann på bål.
