Как се създава нервен импулс в мозъка. Нервен импулс, неговата трансформация и механизъм на предаване

ИЗСЛЕДОВАТЕЛСКА РАБОТА

Електрическа природа на нервния импулс

Въведение 3

Експерименти на Л. Галвани и А. Волта 3

Биотокове в живите организми 4

Ефектът на раздразнителност. 5

Предаване на нервни клетки и нервни импулси 6

Действие на нервен импулс върху различни части на тялото 8

Излагане на електрическа активност за медицински цели 9

Скорост на реакция 10

Заключение 11

Литература 11

Приложение

Въведение

„Колкото и прекрасни да са законите и явленията

електричество,

появявайки ни се в света

неорганични или

мъртва материя, интерес,

които те

представете си, едва ли може

сравни с това

което е присъщо на същата сила

във връзка с нервната

система и живот"

М. Фарадей

Цел на работата: Да се определят факторите, влияещи върху разпространението на нервния импулс.

Тази работа имаше следните задачи:

1. Проучете историята на развитието на науката за биоелектричеството.

2. Разгледайте електрическите явления в живата природа.

3. Изследвайте предаването на нервните импулси.

4. Проверете на практика какво влияе върху скоростта на предаване на нервния импулс.

Експерименти на Л. Галвани и А. Волта

Още през 18 век. Италианският лекар Луиджи Галвани (1737-1787) открива, че ако се приложи електрическо напрежение върху обезглавеното тяло на жаба, се наблюдават контракции на краката ѝ. Така той показа ефекта на електрическия ток върху мускулите, така че с право се нарича баща на електрофизиологията. В други експерименти той окачи крака на разчленена жаба на месингова кука. В момента, в който, замахвайки, лапата докосна желязната решетка на балкона, където се провеждаха опитите, отново се наблюдава свиване на лапата. Галвани предполага съществуването на потенциална разлика между нерва и лапата - "животински електричество". Той обясни свиването на мускула с действието на електрически ток, възникващ в тъканите на жабата, когато веригата е затворена през метала.

Сънародникът на Галвани, Алесандро Волта (1745-1827), внимателно изучава използваната от Галвани електрическа верига и доказва, че тя съдържа два различни метала, които се затварят чрез солен разтвор, т.е. изглежда като химически източник на ток. Нервно-мускулният препарат, твърди той, в този експеримент служи само като чувствителен галванометър.

Галвани не можеше да признае поражението си. Той хвърли нерв върху мускула при различни условия, за да докаже, че дори без метал е възможно да се получи мускулна контракция с помощта на електричество от „животински произход“. Един от последователите му най-накрая успя. Оказа се, че електрически ток възниква в случаите, когато нервът е хвърлен върху увреден мускул. Ето как са открити електрически токове между здрава и увредена тъкан. Така се казваха -повреди токове. По-късно беше показано, че всяка дейност на нервите, мускулите и други тъкани е придружена от генериране на електрически ток.

Така е доказано наличието на биотокове в живите организми. В наши дни те се записват и изследват с чувствителни инструменти - осцилоскопи.

Биотокове в живите организми

Интересни са първите сведения за изучаване на електрическите явления в живата природа. Обект на наблюдение бяха електрически риби. Чрез експерименти с електрически скат Фарадей установява, че електричеството, създадено от специален орган на тази риба, е напълно идентично с електричеството, получено от химически или друг източник, въпреки че е продукт на дейността на жива клетка. Последвалите наблюдения показват, че много риби имат специални електрически органи, нещо като „батерия“, която генерира високо напрежение. Така гигантският скат създава разрядно напрежение от 50-60 V, нилският електрически сом 350 V, а електрофорната змиорка - над 500 V. Това високо напрежение обаче не оказва никакво влияние върху тялото на самата риба!

Електрическите органи на тези риби се състоят от мускули, които са загубили способността си да се свиват: мускулната тъкан служи като проводник, а съединителната тъкан като изолатор. Нервите от гръбначния мозък отиват към органа и като цяло той представлява фина пластинчата структура от редуващи се елементи. Например змиорката има от 6 000 до 10 000 елемента, свързани последователно, за да образуват колона, и около 70 колони във всеки орган, разположен по дължината на тялото. При възрастни този орган представлява около 40% от общото телесно тегло. Ролята на електрическите органи е голяма, те служат за защита и нападение, а също така са част от много чувствителна система за навигация и местоположение.

Ефектът на раздразнителност.

Една от най-важните функции на тялото, т.нарраздразнителност, - способност за реагиране на промените в околната среда. Най-висока раздразнителност имат животните и хората, които имат специализирани клетки, които образуват нервна тъкан. Нервните клетки - невроните - са приспособени за бърз и специфичен отговор на различни стимули, идващи от външната среда и тъканите на самия организъм. Приемането и предаването на дразнения става с помощта на електрически импулси, разпространяващи се по определени пътища.

Нервни клетки и предаване на нервни импулси

Нервната клетка, невронът, е тяло с форма на звезда и се състои от тънки процеси - аксони и дендрити. Краят на аксона преминава в тънки влакна, които завършват с мускул или синапси. При възрастен човек дължината на аксона може да достигне 1-1,5 m с дебелина около 0,01 mm. Клетъчната мембрана играе специална роля в образуването и предаването на нервните импулси.

Фактът, че нервният импулс е импулс на електрически ток, е само доказандо средата на 20 век, главно от работата на групата на А. Ходжкин. През 1963 г. А. Ходжкин, Е. Хъксли и Дж. Екълс са удостоени с Нобелова награда за физиология или медицина „за техните открития относно йонните механизми, участващи във възбуждането и инхибирането в периферните и централните области на мембраната на нервните клетки“. Експериментите са проведени върху гигантски неврони (диаметър 0,5 мм) - аксони на калмари.

Определени части от мембраната имат полупроводникови и йон-селективни свойства – пропускат йони с един знак или един елемент. На тази селективна способност се основава появата на мембранен потенциал, от който зависи работата на информационните и енергопреобразуващите системи на тялото. Във външния разтвор повече от 90% от заредените частици са натриеви и хлорни йони. В разтвора вътре в клетката по-голямата част от положителните йони са калиеви йони, а отрицателните са големи органични йони. Концентрацията на натриеви йони отвън е 10 пъти по-висока, отколкото вътре, а калиеви йони вътре е 30 пъти по-висока, отколкото отвън. Поради това върху клетъчната стена се появява двоен електрически слой. Тъй като мембраната в покой е силно пропусклива, между вътрешната част и външната среда възниква потенциална разлика от 60-100 mV, а вътрешната част е отрицателно заредена. Тази потенциална разлика се наричапотенциал за почивка.

Когато клетката се стимулира, двойният електрически слой се разрежда частично. Когато потенциалът на покой намалява до 15-20 mV, пропускливостта на мембраната се увеличава и натриевите йони се втурват в клетката. След като се достигне положителна потенциална разлика между двете повърхности на мембраната, потокът от натриеви йони пресъхва. В същия момент се отварят канали за калиеви йони и потенциалът се измества към отрицателната страна. Това от своя страна намалява доставката на натриеви йони и потенциалът се връща в състояние на покой.

Сигналът, възникващ в клетката, се разпространява по аксона поради проводимостта на електролита, разположен вътре в него. Ако аксонът има специална изолация - миелинова обвивка - тогава електрическият импулс преминава през тези области по-бързо и общата скорост се определя от размера и броя на неизолираните области. Скоростта на импулса в аксона е 100 m/s.

Как се предава сигналът през празнината? Оказа се, че мембраната на синапса е разнородна по структура - в централните области има "прозорци" с ниско съпротивление, а по ръба съпротивлението е високо. Хетерогенността на мембраната се създава по специален начин: с помощта на специален протеин - коппектин. Молекулите на този протеин образуват специална структура - копнексон, която от своя страна се състои от шест молекули и има канал вътре. Така синапсът свързва две клетки с множество малки тръбички, преминаващи вътре в протеиновите молекули. Празнината между мембраните е запълнена с изолатор. При птиците протеинът миелин действа като изолатор.

Когато промяната в потенциалите в мускулното влакно достигне прага на възбуждане на електрически възбудимата мембрана, в него възниква потенциал за действие и мускулното влакно се свива.

Действие на нервните импулси върху различни части на тялото

Повече от едно хилядолетие човечеството озадачава какво се случва в мозъка на всеки човек. Сега е известно, че в мозъка мислисе зараждат под въздействието на електрически ток, но механизмът не е проучен. Размишлявайки върху взаимодействието на химическите и физическите явления, Фарадей каза: „Колкото и чудесни да са законите и феномените на електричеството, които сме наблюдавали в света на неорганичната материя и неживата природа, интересът, който те представляват, трудно може да се сравни с този, който е причинени от същата сила в комбинация с живота."

При хората също е открито електромагнитно поле, генерирано от биоелектрични потенциали на повърхността на клетките. Съветският изобретател С. Д. Кирлиан успя да направи това явление визуално в буквалния смисъл на думата. Той предлага да се фотографира човешкото тяло, като се постави между две големи метални стени, към които се прилага променливо електрическо напрежение. В среда с повишено електромагнитно поле върху човешката кожа се появяват микрозаряди, а местата, където излизат нервните окончания, са най-активни. На снимки, направени по метода на Кирлиан, те се виждат под формата на малки, ярко светещи точки. Тези точки, както се оказа, се намират точно в онези места на тялото, в които се препоръчва да се потапят сребърни игли по време на акупунктурно лечение.

По този начин, използвайки записа на мозъчните биотокове като обратна връзка, е възможно да се оцени степента на молитвено потапяне на пациента.

Вече е известно, че определени области на мозъка са отговорни за емоциите и творческата дейност. Възможно е да се определи дали дадена област на мозъка е във възбудено състояние, но е невъзможно да се дешифрират тези сигнали, така че можем да кажем с увереност, че човечеството няма скоро да се научи да чете мисли.

Мисълта на човека е продукт на мозъка, свързан с биоелектрични явления в него и в други части на тялото. Това са биотокове, които възникват в мускулите на човек, който мисли да стисне пръстите си в юмрук, уловени и усилени от подходящо оборудване, които компресират пръстите на механичната ръка.

Академичен психиатърВладимир Михайлович Бехтерев и биофизикПьотър Петрович Лазарев признава, че при някои специални условия, които все още не са точно известни на науката, електрическата енергия на един мозък може да повлияе на мозъка на друг човек от разстояние. Ако този мозък е „настроен“ по съответния начин, предположиха те, в него е възможно да се предизвикат „резонансни“ биоелектрични явления и, като продукт от тях, съответните идеи.

Изследването на електрическите явления в тялото донесе значителни ползи. Нека изброим най-известните.

Излагане на електрическа активност за медицински цели

O Електрохимията се използва широко в медицината и физиологията. Потенциалната разлика между две точки на клетката се определя с помощта на микроелектроди. С тяхна помощ можете да измерите съдържанието на кислород в кръвта: в кръвта се вкарва катетър, основата на който е платинен електрод, поставен заедно с референтния електрод в електролитен разтвор, който се отделя от анализираната кръв чрез порест хидрофобен тефлонов филм; кислородът, разтворен в кръвта, дифундира през порите на тефлоновия филм към платиновия електрод и там се редуцира.

O В процеса на живот състоянието на органа и следователно неговата електрическа активност се променя с времето. Метод за изследване на тяхната работа, основан на записване на потенциали на електрическо поле върху повърхността на тялото, се нарича електрография. Името на електрограмата показва органите или тъканите, които се изследват: сърце - електрокардиограма, мозък - електроенцефалограма, мускули - електромиограма, кожа - кожна галванична реакция и др.

O В медицинската практика електрофорезата се използва широко за разделяне на протеини, аминокиселини, антибиотици и ензими, за да се наблюдава развитието на заболяването. Йонофорезата е също толкова разпространена.

O Добре познатото устройство „изкуствен бъбрек“, към което пациентът се свързва в случай на остра бъбречна недостатъчност, се основава на феномена на електродиализата. Кръвта тече в тесен процеп между две мембрани, измити с физиологичен разтвор, докато отпадъчните продукти - продукти от метаболизма и разпадането на тъканите - се отстраняват от него.

O Изследователи от САЩ предложиха лечение на епилепсия с електрическа стимулация. За да направите това, под кожата в горната част на гръдния кош се зашива малко устройство, програмирано да стимулира блуждаещия нерв в продължение на 30 часа на интервали от 5-15 минути. Ефектът му е тестван в САЩ, Канада и Германия. При пациенти, които не са били подпомогнати от лекарства, след 3 месеца броят на припадъците е намалял с 25%, след 1,5 години - с 50%.

Бърза реакция

Една от характеристиките, които характеризират мозъка, е неговата скорост на реакция. Определя се от времето, през което първият импулс се движи от рецепторите на органа, получил дразненето, към органа, който произвежда реакцията на тялото. От анкетата, която проведох, следва, че скоростта на реакция и вниманието се влияят от много фактори. По-специално, той може да намалее поради следните причини: безинтересен и (или) учебен материал, представен монотонно от учителя; лоша дисциплина в класната стая; неясна цел и план на урока; застоял въздух в помещенията; температурата в класната стая е твърде гореща или твърде студена; външен шум; наличието на нови ненужни ползи, умора в края на деня.

Има и индивидуални причини за невнимание: усвояването на материала е твърде лесно или твърде трудно; неприятни семейни събития; болест, преумора; гледане на голям брой филми; късно заспиване.

Заключение

Думите имат огромно влияние върху нервната дейност на човека. Колкото повече слушателите се доверяват на оратора, толкова по-ярка е емоционалната окраска на думите, които възприемат, и толкова по-силен е ефектът им. Пациентът вярва на лекаря, ученикът вярва на учителя, така че трябва да сте особено внимателни при избора на думи, които стимулират втората сигнална система. И така, кадет от летателно училище, който вече беше добър летец, изведнъж започна да изпитва непреодолим страх. Оказа се, че авторитетният за него пилот-инструктор му е оставил бележка на тръгване: „Надявам се да се видим скоро, но внимавайте с въртенето“.

С една дума можете както да предизвикате болест, така и успешно да я излекувате. Лечението със слово - логотерапията - е част от психотерапията. Следващият ми опит е пряко доказателство за това. Помолих двама души да направят следното: едновременно с едната ръка да поглаждат с кръгови движения корема, а с другата да докосват главата в права линия. Оказа се, че това е доста трудно изпълнимо - движенията са или едновременно кръгови, или линейни. Аз обаче въздействах на субектите по различни начини: на единия казвах, че ще успее, а на другия, че няма да успее. След известно време при първия всичко се получи, но при другия нищо не се получи.

Личните показатели трябва да се използват като ориентир при избора на професия. Ако скоростта на реакция е ниска, тогава е по-добре да не избирате професии, които изискват много внимание и бърз анализ на ситуацията (пилот, шофьор и др.).

Литература

Воронков Г.Я.Електричеството в света на химията. - М.: Знание, 1987.

Третякова С.В.Човешка нервна система. - Физика (“PS”), № 47.

Платонов К.Интересна психология. - М.: Литър, 1997.

Berkinblit M.B., Glagoleva E.G.Електричеството в живите организми. - М.: Наука, 1988.

Ефектът на умората върху нервните електрически импулси

Цел: да се провери ефектът от физическата активност върху скоростта на реакцията.

Напредък на изследването:Обичайното просто време за реакция е 100-200 ms за светлина, 120-150 ms за звук и 100-150 ms за електрокожен стимул. Проведох експеримент по метода на академик Платонов.В началото на урока по физическо възпитание записахме времето за реакция при хващане на топка, след което проверихме тази реакция след физическа активност.

Име, фамилия 11А клас СОУ №22

Време за реакция преди физическа активност

Време за реакция след физ Натоварвания

Кочарян Карен

0,13s

0,15s

Николаев Валери

0,15s

0,16s

Казаков Вадим

0,14s

0,16s

Кузмин Никита

0,8s

0,1s

Сафиулин Тимур

0,13s

0,15s

Тухватулин Ришат

0,9s

0,11s

Фарафонов Артур

0,9s

0,11s

Заключение: Записахме времето за реакция преди и след физическа активност. Заключихме, че умората забавя времето за реакция.Въз основа на това можем да посъветваме учителите, когато изготвят график, да поставят предмети, които изискват максимално внимание, в средата на учебния ден, когато учениците все още не са уморени и са способни на пълна умствена дейност.

Кандидат на биологичните науки Л. Чайлахян, изследовател в Института по биофизика на Академията на науките на СССР

Читателката на списанието Л. Горбунова (с. Цибино, Московска област) ни пише: „Интересувам се от механизма на предаване на сигнала през нервните клетки.“

Лауреати на Нобелова награда за 1963 г. (отляво надясно): А. Ходжкин, Е. Хъксли, Д. Екълс.

Представите на учените за механизма на предаване на нервните импулси наскоро претърпяха значителни промени. Доскоро възгледите на Бърнстейн доминираха в науката.

Човешкият мозък без съмнение е най-висшето постижение на природата. Един килограм нервна тъкан съдържа квинтесенцията на целия човек, като се започне от регулирането на жизнените функции - работата на сърцето, белите дробове, храносмилателния тракт, черния дроб - и се стигне до неговия духовен свят. Тук са нашите мисловни способности, цялото ни светоусещане, памет, разум, нашето самосъзнание, нашето „аз“. Познаването на механизмите на функциониране на мозъка е познаване на себе си.

Целта е голяма и примамлива, но обектът на изследване е невероятно сложен. Шегувам се, този килограм тъкан представлява сложна система за комуникация между десетки милиарди нервни клетки.

Първата значителна стъпка към разбирането на това как работи мозъкът обаче вече е направена. Може да е един от най-лесните, но е изключително важен за всичко, което следва.

Имам предвид изучаването на механизма на предаване на нервните импулси - сигнали, протичащи по нервите, сякаш през жици. Именно тези сигнали са азбуката на мозъка, с помощта на която сетивата изпращат информация-изпращания за събитията във външния свят до централната нервна система. Мозъкът кодира своите заповеди към мускулите и различните вътрешни органи с нервни импулси. И накрая, отделните нервни клетки и нервни центрове говорят на езика на тези сигнали.

Нервните клетки - основният елемент на мозъка - са разнообразни по размер и форма, но по принцип имат единна структура. Всяка нервна клетка се състои от три части: тяло, дълго нервно влакно - аксон (дължината му при хората варира от няколко милиметра до метър) и няколко къси разклонени процеси - дендрити. Нервните клетки са изолирани една от друга чрез мембрани. Но клетките все още взаимодействат една с друга. Това се случва на кръстовището на клетките; тази връзка се нарича "синапс". В синапса аксонът на една нервна клетка и тялото или дендритът на друга клетка се срещат. Освен това е интересно, че възбуждането може да се предава само в една посока: от аксона към тялото или дендрита, но в никакъв случай обратно. Синапсът е като кенотрон: той предава сигнали само в една посока.

В проблема за изучаване на механизма на нервния импулс и неговото разпространение могат да се разграничат два основни въпроса: естеството на провеждането на нервен импулс или възбуждане в рамките на една клетка - по протежение на влакното и механизмът на предаване на нервния импулс. от клетка на клетка – чрез синапси.

Каква е природата на сигналите, предавани от клетка на клетка по нервните влакна?

Хората се интересуват от този проблем от дълго време; Декарт приема, че разпространението на сигнала е свързано с преливането на течност през нервите, сякаш през тръби. Нютон смята, че това е чисто механичен процес. Когато се появи електромагнитната теория, учените решиха, че нервният импулс е аналогичен на движението на ток през проводник със скорост, близка до скоростта на разпространение на електромагнитните трептения. И накрая, с развитието на биохимията се появи гледна точка, че движението на нервния импулс е разпространението по нервно влакно на специална биохимична реакция.

Но нито една от тези идеи не се осъществи.

Понастоящем природата на нервния импулс е разкрита: това е изненадващо фин електрохимичен процес, който се основава на движението на йони през клетъчната мембрана.

Работата на трима учени има голям принос за откриването на тази природа: Алън Ходжкин, професор по биофизика в университета в Кеймбридж; Андрю Хъксли, професор по физиология в Лондонския университет и Джон Екълс, професор по физиология в университета в Канбера, Австралия. Те са носители на Нобелова награда за медицина за 1963 г.

Известният немски физиолог Бърнщайн пръв изказва предположението за електрохимичната природа на нервния импулс в началото на нашия век.

До началото на двадесети век се знае доста за нервната възбуда. Учените вече знаеха, че нервното влакно може да се възбуди от електрически ток и възбуждането винаги се случва под катода - под минуса. Известно е, че възбудената област на нерва е заредена отрицателно по отношение на невъзбудената област. Установено е, че нервният импулс във всяка точка продължава само 0,001-0,002 секунди, че силата на възбуждането не зависи от силата на дразненето, както силата на звънеца в нашия апартамент не зависи от това колко силно натискаме бутонът. И накрая, учените са установили, че носителите на електрически ток в живите тъкани са йони; Освен това вътре в клетката основният електролит са калиеви соли, а в тъканната течност - натриеви соли. В повечето клетки концентрацията на калиеви йони е 30-50 пъти по-висока, отколкото в кръвта и в междуклетъчната течност, която измива клетките.

И въз основа на всички тези данни Бърнстейн предположи, че мембраната на нервните и мускулните клетки е специална полупропусклива мембрана. Той е пропусклив само за K + йони; за всички други йони, включително отрицателно заредените аниони вътре в клетката, пътят е затворен. Ясно е, че калият, според законите на дифузията, ще се стреми да напусне клетката, в клетката се появява излишък от аниони и от двете страни на мембраната ще се появи потенциална разлика: отвън - плюс (излишни катиони), вътре - минус (излишък от аниони). Тази потенциална разлика се нарича потенциал на покой. По този начин, в покой, в невъзбудено състояние, вътрешността на клетката винаги е отрицателно заредена в сравнение с външния разтвор.

Бърнщайн предполага, че в момента на възбуждане на нервното влакно настъпват структурни промени в повърхностната мембрана, нейните пори изглежда се увеличават и тя става пропусклива за всички йони. В този случай, естествено, потенциалната разлика изчезва. Това предизвиква нервен сигнал.

Мембранната теория на Бърнстейн бързо получава признание и съществува повече от 40 години, до средата на нашия век.

Но още в края на 30-те години теорията на Бърнщайн се сблъсква с непреодолими противоречия. През 1939 г. беше нанесен голям удар от фините експерименти на Ходжкин и Хъксли. Тези учени са първите, които измерват абсолютните стойности на мембранния потенциал на нервно влакно в покой и по време на възбуждане. Оказа се, че при възбуждане мембранният потенциал не просто намалява до нула, а преминава нулата с няколко десетки миливолта. Тоест вътрешната част на влакното се промени от отрицателна на положителна.

Но не е достатъчно да отхвърлим една теория, трябва да я заменим с друга: науката не търпи вакуум. И Ходжкин, Хъксли, Кац през 1949-1953 г. предлагат нова теория. Нарича се натрий.

Тук читателят има право да бъде изненадан: досега не се е говорило за натрий. Това е целият смисъл. Учените са установили с помощта на белязани атоми, че в предаването на нервните импулси участват не само калиеви йони и аниони, но и натриеви и хлорни йони.

В тялото има достатъчно натриеви и хлорни йони; всеки знае, че кръвта има солен вкус. Освен това в междуклетъчната течност има 5-10 пъти повече натрий, отколкото в нервните влакна.

Какво би могло да означава това? Учените предполагат, че при възбуждане в първия момент рязко се увеличава пропускливостта на мембраната само за натрий. Пропускливостта става десетки пъти по-голяма, отколкото за калиевите йони. И тъй като има 5-10 пъти повече натрий отвън, отколкото вътре, той ще се стреми да навлезе в нервните влакна. И тогава вътрешността на влакното ще стане положителна.

И след известно време - след възбуждане - равновесието се възстановява: мембраната започва да пропуска калиевите йони. И излизат навън. По този начин те компенсират положителния заряд, който е въведен във влакното от натриевите йони.

Никак не беше лесно да се стигне до подобни идеи. И ето защо: диаметърът на натриевия йон в разтвора е един път и половина по-голям от диаметъра на калиевите и хлорните йони. И е напълно неясно как по-голям йон преминава там, където по-малък не може да мине.

Беше необходимо радикално да се промени възгледът за механизма на преминаване на йони през мембраните. Ясно е, че разсъжденията само за порите в мембраната тук не са достатъчни. И тогава се появи идеята, че йоните могат да преминат през мембраната по съвсем различен начин, с помощта на тайни съюзници за момента - специални органични молекули-носители, скрити в самата мембрана. С помощта на такава молекула йоните могат да преминават през мембраната навсякъде, не само през порите. Освен това, тези таксиметрови молекули различават добре своите пътници; те не бъркат натриевите йони с калиеви йони.

Тогава общата картина на разпространението на нервния импулс ще изглежда така. В покой молекулите носители, отрицателно заредени, се притискат към външната граница на мембраната от мембранния потенциал. Следователно пропускливостта за натрий е много малка: 10-20 пъти по-малка, отколкото за калиеви йони. Калият може да премине през мембраната през порите. С приближаването на вълната на възбуждане налягането на електрическото поле върху молекулите носители намалява; те изхвърлят своите електростатични „окови“ и започват да пренасят натриеви йони в клетката. Това допълнително намалява потенциала на мембраната. Има един вид верижен процес на презареждане на мембраната. И този процес непрекъснато се разпространява по нервните влакна.

Интересното е, че нервните влакна отделят само около 15 минути на ден за основната си работа - провеждане на нервни импулси. Влакната обаче са готови за това във всяка секунда: всички елементи на нервните влакна работят без прекъсване - 24 часа в денонощието. Нервните влакна в този смисъл са подобни на самолетите прехващачи, чиито двигатели непрекъснато работят за незабавно излитане, но самото излитане може да се извърши само веднъж на няколко месеца.

Вече се запознахме с първата половина на мистериозния акт на предаване на нервен импулс - по едно влакно. Как се предава възбуждането от клетка на клетка, чрез кръстовища - синапси? Този въпрос е изследван в брилянтните експерименти на третия Нобелов лауреат Джон Екълс.

Възбуждането не може директно да се прехвърли от нервните окончания на една клетка към тялото или дендритите на друга клетка. Почти целият ток протича през синаптичната цепнатина във външната течност и малка част от него навлиза в съседната клетка през синапса, без да може да предизвика възбуждане. По този начин в областта на синапсите се нарушава електрическата непрекъснатост на разпространението на нервния импулс. Тук, на кръстопътя на две клетки, влиза в сила съвсем различен механизъм.

Когато възбуждането се приближи до края на клетката, мястото на синапса, физиологично активни вещества - медиатори или посредници - се освобождават в междуклетъчната течност. Те стават връзка в преноса на информация от клетка на клетка. Медиаторът химически взаимодейства с втората нервна клетка, променя йонната пропускливост на нейната мембрана - сякаш пробива дупка, в която се втурват много йони, включително натриеви йони.

И така, благодарение на работата на Ходжкин, Хъксли и Екълс, най-важните състояния на нервната клетка - възбуждане и инхибиране - могат да бъдат описани от гледна точка на йонни процеси, от гледна точка на структурни и химични пренареждания на повърхностните мембрани. Въз основа на тези работи вече е възможно да се направят предположения за възможните механизми на краткосрочната и дългосрочната памет и за пластичните свойства на нервната тъкан. Това обаче е разговор за механизми в една или повече клетки. Това е само азбуката на мозъка. Очевидно следващият етап, може би много по-труден, е откриването на законите, по които се изгражда координиращата дейност на хиляди нервни клетки, разпознаването на езика, на който нервните центрове говорят помежду си.

В знанията си за това как работи мозъкът вече сме на нивото на дете, което е научило буквите от азбуката, но не знае как да ги свързва в думи. Но не е далеч времето, когато учените, използвайки кода - елементарни биохимични действия, протичащи в нервната клетка, ще разчетат най-увлекателния диалог между нервните центрове на мозъка.

Подробно описание на илюстрациите

Представите на учените за механизма на предаване на нервните импулси наскоро претърпяха значителни промени. Доскоро възгледите на Бърнстейн доминираха в науката. Според него в състояние на покой (1) нервното влакно е заредено положително отвън и отрицателно отвътре. Това се обяснява с факта, че само положително заредени калиеви йони (K +) могат да преминат през порите в стената на влакното; Големите отрицателно заредени аниони (A –) са принудени да останат вътре и да създадат излишък от отрицателни заряди. Възбуждането (3) според Бернщайн се свежда до изчезването на потенциалната разлика, което се дължи на факта, че размерът на порите се увеличава, анионите излизат и изравняват йонния баланс: броят на положителните йони става равен на броя на отрицателните нечий. Работата на носителите на Нобелова награда от 1963 г. А. Ходжкин, Е. Хъксли и Д. Екълс промени нашите предишни идеи. Доказано е, че положителните натриеви йони (Na +), отрицателните хлорни йони (Cl –) и отрицателно заредените молекули носители също участват в нервната възбуда. Състоянието на покой (3) се формира по принцип по същия начин, както се смяташе преди: излишъкът от положителни йони е извън нервното влакно, излишъкът от отрицателни е вътре. Установено е обаче, че по време на възбуждане (4) не се получава изравняване на зарядите, а презареждане: отвън се образува излишък от отрицателни йони, а вътре - излишък от положителни йони. Това се обяснява с факта, че когато са възбудени, молекулите носители започват да транспортират положителни натриеви йони през стената. По този начин нервният импулс (5) е презареждане на двойния електрически слой, движещ се по влакното. И от клетка на клетка, възбуждането се предава от един вид химически „таран“ (6) - молекула ацетилхолин, която помага на йони да пробият стената на съседното нервно влакно.

Потенциал за действие или нервен импулс, специфична реакция, която се проявява под формата на възбудителна вълна и протича по целия нервен път. Тази реакция е отговор на стимул. Основната задача е да предава данни от рецептора към нервната система, след което насочва тази информация към желаните мускули, жлези и тъкани. След преминаването на импулса повърхностната част на мембраната става отрицателно заредена, докато вътрешната й част остава положителна. По този начин нервният импулс е последователно предавана електрическа промяна.

Възбуждащият ефект и неговото разпространение са подчинени на физико-химичния характер. Енергията за този процес се генерира директно в самия нерв. Това се дължи на факта, че преминаването на импулс води до образуване на топлина. След като премине, започва затихването или референтното състояние. При което само за част от секундата нервът не може да проведе стимул. Скоростта, с която може да се достави импулсът, варира от 3 m/s до 120 m/s.

Влакната, през които преминава възбуждането, имат специфична обвивка. Грубо казано, тази система прилича на електрически кабел. Съставът на мембраната може да бъде миелинов или немиелинов. Най-важният компонент на миелиновата обвивка е миелинът, който играе ролята на диелектрик.

Скоростта на пулса зависи от няколко фактора, например от дебелината на влакната, толкова по-бързо се развива скоростта. Друг фактор за увеличаване на скоростта на проводимост е самият миелин. Но в същото време той не е разположен по цялата повърхност, а на части, сякаш нанизани заедно. Съответно между тези области има такива, които остават „голи“. Те причиняват изтичане на ток от аксона.

Аксонът е процес, който се използва за предаване на данни от една клетка към останалите. Този процес се регулира от синапс - директна връзка между неврони или неврон и клетка. Съществува и така нареченото синаптично пространство или цепнатина. Когато дразнещ импулс пристигне в неврона, по време на реакцията се освобождават невротрансмитери (молекули с химичен състав). Те преминават през синаптичния отвор, като в крайна сметка достигат до рецепторите на неврона или клетката, до които данните трябва да бъдат предадени. Калциевите йони са необходими за провеждането на нервен импулс, тъй като без това не се получава освобождаване на невротрансмитера.

Вегетативната система се осигурява главно от немиелинизирани тъкани. Вълнението се разпространява през тях постоянно и непрекъснато.

Принципът на предаване се основава на появата на електрическо поле, така че възниква потенциал, който дразни мембраната на съседната секция и така нататък през цялото влакно.

В този случай потенциалът за действие не се движи, а се появява и изчезва на едно място. Скоростта на предаване през такива влакна е 1-2 m/s.

Закони на поведение

В медицината има четири основни закона:

Анатомична и физиологична стойност. Възбуждането се извършва само ако няма нарушение на целостта на самото влакно. Ако единството не е осигурено, например поради нарушение, употреба на наркотици, тогава провеждането на нервен импулс е невъзможно.
Изолирано провеждане на дразнене. Възбуждането може да се предава по нервните влакна, без да се разпространява в съседните.
Двустранно провеждане. Пътят на провеждане на импулса може да бъде само два вида - центробежен и центростремителен. Но в действителност посоката се среща в една от опциите.
Недекрементно внедряване. Импулсите не стихват, с други думи, те се извършват без намаляване.

Химия на импулсната проводимост

Процесът на дразнене също се контролира от йони, главно калий, натрий и някои органични съединения. Концентрацията на тези вещества е различна, клетката е заредена отрицателно вътре в себе си и положително заредена на повърхността. Този процес ще се нарича потенциална разлика. Когато отрицателният заряд осцилира, например, когато намалява, се провокира потенциална разлика и този процес се нарича деполяризация.

Стимулирането на неврон води до отваряне на натриеви канали на мястото на стимулация. Това може да улесни навлизането на положително заредени частици в клетката. Съответно, отрицателният заряд намалява и възниква потенциал за действие или нервен импулс. След това натриевите канали отново се затварят.

Често се установява, че отслабването на поляризацията насърчава отварянето на калиеви канали, което провокира освобождаването на положително заредени калиеви йони. Това действие намалява отрицателния заряд на клетъчната повърхност.

Потенциалът на покой или електрохимичното състояние се възстановява, когато се активират калиево-натриевите помпи, с помощта на които натриевите йони напускат клетката, а калиевите йони влизат в нея.

В резултат на това можем да кажем, че когато електрохимичните процеси се възобновят, възникват импулси, които се движат по влакната.

Нервен импулс - това е движеща се вълна от промени в състоянието на мембраната. Включва структурни промени (отваряне и затваряне на мембранните йонни канали), химични (промяна на трансмембранните йонни потоци) и електрически (промени в електрическия потенциал на мембраната: деполяризация, положителна поляризация и реполяризация). © 2012-2019 Сазонов V.F.

Можем да кажем накратко:

Но във физиологичната литература е обичайно да се използва терминът "потенциал за действие" като синоним на нервен импулс. Въпреки че потенциалът за действие е само електрически компонентнервен импулс.

Потенциал за действие е рязка внезапна промяна на мембранния потенциал от отрицателен към положителен и обратно.

Потенциалът на действие е електрическата характеристика (електрически компонент) на нервния импулс.

Нервният импулс е сложен структурно-електрохимичен процес, който се разпространява през невронната мембрана под формата на пътуваща вълна от промени.

Потенциал за действие - това е само електрическият компонент на нервния импулс, характеризиращ промените в електрическия заряд (потенциал) на локален участък от мембраната по време на преминаването на нервен импулс през него (от -70 до +30 mV и обратно). (Щракнете върху изображението вляво, за да видите анимацията.)

Сравнете двете снимки по-горе (кликнете върху тях) и, както се казва, усетете разликата!

Къде се раждат нервните импулси?

Колкото и да е странно, не всички студенти, които са изучавали физиологията на възбудата, могат да отговорят на този въпрос. ((

Въпреки че отговорът не е сложен. Нервните импулси се раждат от невроните само на няколко места:

1) хълм на аксона (това е преходът на тялото на неврона в аксона),

2) рецепторен край на дендрита,

3) първият възел на Ранвие на дендрита (задействаща зона на дендрита),

4) постсинаптична мембрана на възбуждащия синапс.

Места на произход на нервните импулси:

1. Хълмът на аксона е основният генератор на нервни импулси.

Хълмът на аксона е самото начало на аксона, където той започва върху тялото на неврона. Това е хълмът на аксона, който е основният генератор (генератор) на нервни импулси върху неврон. На всички други места вероятността от раждането на нервен импулс е много по-малка. Факт е, че мембраната на хълма на аксона има повишена чувствителност към възбуждане и намалено критично ниво на деполяризация (CLD) в сравнение с други части на мембраната. Следователно, когато многобройни възбуждащи постсинаптични потенциали (EPSP), които възникват на различни места на постсинаптичните мембрани на всички негови синаптични контакти, започват да се сумират върху мембраната на неврон, тогава CUD се постига преди всичко върху аксонов хълм. Именно там тази надпрагова деполяризация за коликулуса отваря чувствителни на напрежение натриеви канали, в които навлиза поток от натриеви йони, генерирайки потенциал за действие и нервен импулс.

И така, хълмът на аксона е интегративна зона на мембраната; той интегрира всички локални потенциали (възбуждащи и инхибиторни), възникващи върху неврона - и първият се задейства за постигане на CUD, генерирайки нервен импулс.

Също така е важно да вземете предвид следния факт. От хълма на аксона нервният импулс се разпространява през мембраната на неговия неврон: както по протежение на аксона до пресинаптичните окончания, така и по протежение на дендритите до постсинаптичните „начала“. Всички локални потенциали се отстраняват от мембраната на неврона и от всички негови синапси, т.к те са "прекъснати" от потенциала на действие от нервен импулс, преминаващ през цялата мембрана.

2. Рецепторно окончание на чувствителен (аферентен) неврон.

Ако невронът има рецепторен край, тогава адекватен стимул може да въздейства върху него и да генерира в този край първо генераторен потенциал и след това нервен импулс. Когато потенциалът на генератора достигне CUD, в този край се отварят волтаж-зависими натриеви йонни канали и се раждат потенциал за действие и нервен импулс. Нервният импулс се движи по дендрита до тялото на неврона и след това по неговия аксон до пресинаптичните терминали, за да предаде възбуждане на следващия неврон. Така работят например болковите рецептори (ноцицептори), които са дендритните окончания на болковите неврони. Нервните импулси в болковите неврони произхождат точно от рецепторните окончания на дендритите.

3. Първи възел на Ранвие върху дендрита (задействаща зона на дендрита).

Локалните възбуждащи постсинаптични потенциали (EPSP) в краищата на дендрита, които се образуват в отговор на възбуждания, идващи към дендрита през синапсите, се сумират в първия възел на Ranvier на този дендрит, ако, разбира се, е миелинизиран. Има участък от мембраната с повишена чувствителност към възбуждане (понижен праг), така че в този участък най-лесно се преодолява критичното ниво на деполяризация (CLD), след което се отварят волтаж-зависими йонни канали за натрий - и възниква потенциал за действие (нервен импулс).

4. Постсинаптична мембрана на възбуден синапс.

В редки случаи EPSP при възбуждащ синапс може да бъде толкова силен, че да достигне CUD точно там и да генерира нервен импулс. Но по-често това е възможно само в резултат на сумирането на няколко EPSP: или от няколко съседни синапса, които са се задействали едновременно (пространствено сумиране), или поради факта, че няколко импулса подред са пристигнали в даден синапс (времево сумиране) .

Видео:Провеждане на нервен импулс по нервно влакно

Потенциал на действие като нервен импулс

По-долу е даден материал, взет от учебното ръководство на автора на този сайт, който може да бъде цитиран във вашата библиография:

Сазонов В.Ф.Концепцията и видовете инхибиране във физиологията на централната нервна система: Учебно ръководство. Част 1. Рязан: РГПУ, 2004. 80 с.

Всички процеси на мембранни промени, които възникват по време на разпространение на възбуждане, са доста добре проучени и описани в научната и образователна литература. Но това описание не винаги е лесно за разбиране, тъй като има твърде много компоненти, включени в този процес (от гледна точка на обикновен ученик, а не на дете чудо, разбира се).

За да улесним разбирането, предлагаме да разгледаме един електрохимичен процес на разпространение на динамично възбуждане от три страни, на три нива:

Електрически феномени - развитие на акционния потенциал.

Химични явления - движение на йонни потоци.

Структурни явления - поведение на йонните канали.

Трите страни на процеса разпространение на възбуда

1. Потенциал за действие (AP)

Потенциал за действие е рязка промяна в постоянния мембранен потенциал от отрицателна към положителна поляризация и обратно.

Обикновено мембранният потенциал в невроните на ЦНС се променя от –70 mV до +30 mV и след това се връща в първоначалното си състояние, т.е. до –70 mV. Както виждаме, концепцията за потенциал на действие се характеризира чрез електрически явления върху мембраната.

На електрическо ниво промените започват като промяна от поляризирано състояние на мембраната към деполяризация. Първо, деполяризацията се проявява под формата на локален възбуждащ потенциал. До критичното ниво на деполяризация (приблизително –50 mV) има сравнително просто линейно намаляване на електроотрицателността, пропорционално на силата на приложения стимул. Но след това започва по-хладносамоподсилващ се деполяризация, тя не се развива с постоянна скорост, ас ускорение . Образно казано, деполяризацията се ускорява толкова много, че незабелязано прескача нулата и дори преминава в положителна поляризация. След достигане на пика (обикновено +30 mV) започва обратният процес -реполяризация , т.е. възстановяване на отрицателната поляризация на мембраната.

Нека опишем накратко електрическите явления по време на действие на потенциала на действие:

Възходящ клон на графиката:

потенциал на покой – първоначалното нормално поляризирано електроотрицателно състояние на мембраната (–70 mV);

увеличаване на локалния потенциал – деполяризация, пропорционална на стимула;

критично ниво на деполяризация (–50 mV) – рязко ускоряване на деполяризацията (поради самоотваряне на натриевите канали), от тази точка започва пикът – високоамплитудната част на потенциала на действие;

самоподсилваща се рязко нарастваща деполяризация;

нулев преход (0 mV) – промяна на полярността на мембраната;

“overshoot” – положителна поляризация (инверсия, или реверсия, на заряда на мембраната);

пик (+30 mV) – пикът на процеса на промяна на полярността на мембраната, пикът на потенциала на действие.

Низходящ клон на графиката:

реполяризация - възстановяване на предишната електроотрицателност на мембраната;

преход на нулевата маркировка (0 mV) - обратна промяна на полярността на мембраната към предишната, отрицателна;

преход към критично ниво на деполяризация (–50 mV) – прекратяване на фазата на относителна рефрактерност (невъзбудимост) и връщане на възбудимостта;

следови процеси (следова деполяризация или следова хиперполяризация);

възстановяването на потенциала на покой е нормално (–70 mV).

И така, първо - деполяризация, след това - реполяризация. Първо - загуба на електроотрицателност, след това - възстановяване на електроотрицателността.

2. Йонни потоци

Образно можем да кажем, че заредените йони са създатели на електрически потенциали в нервните клетки. За много хора твърдението, че водата не провежда електричество, звучи странно. Но в действителност е така. Самата вода е диелектрик, а не проводник. Във водата електрическият ток се осигурява не от електрони, както в металните проводници, а от заредени йони: положителни катиони и отрицателни аниони. В живите клетки основната „електрическа работа“ се извършва от катиони, тъй като те са по-мобилни. Електрическите токове в клетките са потоци от йони.

Така че е важно да се разбере, че всички електрически токове, които преминават през мембраната, сайонни потоци . Токът, с който сме свикнали от физиката под формата на поток от електрони в клетките, както във водните системи, просто не съществува. Позоваванията на електронни потоци биха били грешка.

На химическо ниво При описанието на разпространяващото се възбуждане трябва да вземем предвид как се променят характеристиките на йонните потоци, преминаващи през мембраната. Основното в този процес е, че по време на деполяризацията потокът от натриеви йони в клетката рязко се увеличава и след това внезапно спира при пика на акционния потенциал. Входящият поток от натрий причинява деполяризация, тъй като натриевите йони внасят положителни заряди в клетката (което намалява електроотрицателността). След това, след пика, изходящият поток от калиеви йони се увеличава значително, което причинява реполяризация. В крайна сметка калият, както многократно сме казвали, носи положителни заряди със себе си от клетката. По-голямата част от отрицателните заряди остават вътре в клетката и поради това се увеличава електроотрицателността. Това е възстановяването на поляризацията поради изходящия поток от калиеви йони. Имайте предвид, че изходящият поток от калиеви йони се появява почти едновременно с появата на натриевия поток, но се увеличава бавно и продължава 10 пъти по-дълго. Въпреки продължителността на калиевия поток, самите йони се изразходват малко - само една милионна от запаса на калий в клетката (0,000001 част).

Нека да обобщим. Възходящият клон на графиката на акционния потенциал се образува поради навлизането на натриевите йони в клетката, а низходящият клон – поради излизането на калиеви йони от клетката.

3. Йонни канали

И трите аспекта на процеса на възбуждане - електрически, химичен и структурен - са необходими, за да се разбере неговата същност. Но все пак всичко започва с работата на йонните канали. Състоянието на йонните канали определя поведението на йоните, а поведението на йоните от своя страна е придружено от електрически явления. Започва процесът на възбужданенатриеви канали .

На молекулярно структурно ниво мембранните натриеви канали са отворени. Отначало този процес протича пропорционално на силата на външното въздействие, а след това става просто „неконтролируем“ и масов. Отварянето на каналите позволява на натрия да навлезе в клетката и причинява деполяризация. След това, след около 2-5 милисекунди, технитеавтоматично затваряне . Това затваряне на каналите внезапно прекъсва движението на натриевите йони в клетката и следователно прекъсва увеличаването на електрическия потенциал. Потенциалният растеж спира и виждаме скок на графиката. Това е горната част на кривата на графиката, тогава процесът ще върви в обратна посока. Разбира се, много е интересно да се разбере, че натриевите канали имат две врати и те се отварят с активиращи врати и се затварят с инактивиращи врати, но това трябва да бъде обсъдено по-рано, в темата „Възбуждане“. Няма да се спираме на това.

Успоредно с отварянето на натриевите канали, с леко забавяне във времето, се наблюдава нарастващо отваряне на калиеви канали. Те са бавни в сравнение с натриевите. Отварянето на допълнителни калиеви канали засилва освобождаването на положителни калиеви йони от клетката. Освобождаването на калий противодейства на "натриевата" деполяризация и предизвиква възстановяване на полярността (възстановяване на електроотрицателността). Но натриевите канали изпреварват калиевите канали и работят около 10 пъти по-бързо. Следователно входящият поток от положителни натриеви йони в клетката изпреварва компенсиращия изход на калиеви йони. И следователно деполяризацията се развива с по-бързи темпове от контраполяризацията, причинена от изтичането на калиеви йони. Ето защо, докато натриевите канали не се затворят, няма да започне възстановяване на поляризацията.

Огънят като метафора за разпространение на вълнение

За да се премине към разбиране на смисъладинамичен процес на възбуждане, т.е. За да разберем разпространението му по мембраната, трябва да си представим, че процесите, които описахме по-горе, първо улавят най-близките, а след това нови, все по-отдалечени участъци от мембраната, докато напълно преминат през цялата мембрана. Ако сте виждали „живата вълна“, която феновете създават на стадиона, като се изправят и клякат, тогава ще ви бъде лесно да си представите мембранна вълна на възбуждане, която се образува поради последователния поток от трансмембранни йонни токове в съседни области.

Когато търсихме фигуративен пример, аналогия или метафора, които ясно да предадат значението на разпространяващото се вълнение, се спряхме на образа на огън. Всъщност разпространението на възбуда е подобно на горски пожар, когато горящите дървета остават на място, а фронтът на пожара се разпространява и отива все по-далеч във всички посоки от източника на огъня.

Как ще изглежда феноменът на инхибирането в тази метафора?

Отговорът е очевиден - спирането ще изглежда като гасене на пожар, като намаляване на горенето и гасене на огъня. Но ако огънят се разпространи сам, тогава гасенето му изисква усилия. От зоната на гасене, процесът на гасене сам по себе си няма да върви във всички посоки.

Има три варианта за гасене на пожар: (1) трябва или да изчакате всичко да изгори и огънят да е изчерпал всички запалими резерви, (2) или да полеете с вода горящите участъци, за да изгаснат, ( 3) или трябва предварително да полеете най-близките места, незасегнати от огъня, за да не се запалят.

Възможно ли е да се „потуши“ вълната от разпространяващо се вълнение?

Малко вероятно е една нервна клетка да е в състояние да „загаси“ този „пожар“ от възбуда, който е започнал. Следователно първият метод е подходящ само за изкуствена намеса във функционирането на невроните (например за терапевтични цели). Но се оказва, че е напълно възможно да се „напълнят някои области с вода“ и да се блокира разпространението на възбудата.

АВТОВЪЛНИ В АКТИВНО ВЪЗБУДНИ СРЕДИ (AEC)

Когато вълната се разпространява в активно възбудима среда, не се извършва пренос на енергия. Енергията не се прехвърля, а се освобождава, когато възбуждането достигне мястото на ABC. Може да се направи аналогия с поредица от експлозии на заряди, поставени на известно разстояние един от друг (например при гасене на горски пожари, строителство, мелиорация), когато експлозията на един заряд предизвиква експлозия на близък и скоро. Горският пожар също е пример за разпространение на вълни в активно възбудима среда. Пламъкът се разпространява върху площ с разпределени енергийни резерви - дървета, мъртва дървесина, сух мъх.

Основни свойства на вълните, разпространяващи се в активно възбудими среди (AEM)

Вълната на възбуждане се разпространява в ABC без затихване; преминаването на вълна на възбуждане е свързано с рефрактерност - невъзбудимостта на околната среда за определен период от време (рефрактерен период).

Информацията се прехвърля между невроните като ток в проводници. Електрическите импулси се предават от клетка на клетка, от дендрита, в който произхождат, до аксона, през който преминават. Но има и разлика от електрическите мрежи - импулсите се предават не чрез електрони, а чрез йони.

Синапс

Въпреки големия си брой, невроните никога не се докосват. Но електрическите импулси не могат да се предават, освен ако няма физически контакт. Следователно съобщенията, предавани от неврон на неврон, трябва да бъдат преобразувани от електрическа в друга форма. Нервната система използва химикали за предаване на информация между невроните.

Синапсът е точка на контакт между два неврона или между неврон и клетка, получаваща сигнал.

Синаптичното пространство има формата на цепнатина. Когато електрически импулс пристигне в неврона, той освобождава от синапса химически молекули, наречени невротрансмитери. Чрез дифузия те преминават през синаптичната цепнатина и навлизат в рецепторите на друг неврон, специално предназначен за тях. В резултат на това възниква друг електрически импулс.

Два вида невротрансмитери

Мозъкът произвежда около петдесет вида невротрансмитери, които могат да бъдат разделени на два вида. Възбуждащите медиатори допринасят за генерирането на нервен импулс. Инхибиторните невротрансмитери, напротив, забавят появата му. В повечето случаи невронът освобождава само един вид невротрансмитер.

Граница на възбуждане

Всеки неврон е способен да получава стотици съобщения в секунда. Той преценява степента на неговата значимост и прави предварителен анализ за него. В неврона се добавят възбудителни импулси и се изваждат инхибиторни импулси. За да генерира неврон собствен импулс, получената сума трябва да е по-голяма от определена стойност.

Ролята на повторението

Подобни идеи, подобни спомени задействат едни и същи неврони и синапси. Често използваните синапси работят по-бързо. Затова бързо запомняме това, което сме видели или повторили няколко пъти. Тези връзки обаче могат да изчезнат, ако не се използват достатъчно, а на тяхно място да се появят нови.

Глиални клетки

Друг вид нервни клетки са глиалните клетки. Те са 10 пъти повече от самите неврони. Наричат ги „сестри на невроните“, защото допринасят за тяхното хранене, отстраняване на отпадъчните им продукти и защита от външни врагове. Но най-новите изследвания показват, че те са необходими за нещо повече от грижа за невроните. Очевидно те също участват в обработката на информацията, освен това са необходими за функцията на паметта!

Нервни влакна

Процесите на невроните са заобиколени от мембрани и комбинирани в снопове, наречени нервни влакна. Броят на нервните влакна в различните нерви варира от 10 2 до 10 5.

Обвивката на нервните влакна е изградена от глиални клетки и улеснява преминаването на нервните импулси в тялото. Нарича се миелинова обвивка.

Ролята на хормоните в мозъчната функция

За обмен на информация мозъкът използва специални химични съединения - хормони. Някои от тях се произвеждат от самия мозък, а други от жлезите с вътрешна секреция. Хормоните предизвикват различни физиологични реакции.

3. ЧОВЕШКИ МОЗЪК

Външният слой на мозъка се състои от две мозъчни полукълба, които крият по-дълбоки образувания. Повърхността на полусферите е покрита с бразди и извивки, които увеличават повърхността им.

Основни части на мозъка

Човешкият мозък може грубо да бъде разделен на три основни части:

преден мозък

мозъчен ствол

малък мозък

Сиво и бяло вещество

Мозъчната материя се състои от сиви и бели зони. Сивите зони са клъстери от неврони. Те са повече от 100 милиарда и те са тези, които обработват информацията. Бялото вещество на мозъка се състои от аксони. Чрез тях се предава информация, която се обработва от неврони. Вътрешната част на гръбначния мозък също съдържа сиво вещество.

Хранене на мозъка

Мозъкът се нуждае от хранене, за да функционира нормално. За разлика от други клетки в тялото, мозъчните клетки могат да обработват само глюкоза. Мозъкът също се нуждае от кислород. Без него митохондриите няма да могат да произвеждат достатъчно енергия. Но тъй като кръвта доставя глюкоза и кислород на мозъка, за да се поддържа здравето на мозъка, нищо не трябва да пречи на нормалния кръвен поток. Ако кръвта спре да тече към мозъка, в рамките на десет секунди човекът губи съзнание. Въпреки че мозъкът тежи само 2,5% от теглото на тялото, той непрекъснато получава 20% от кръвта, циркулираща в тялото, и съответното количество кислород, ден и нощ.