Impulsul nervos, mecanismul său de transformare și transmisie

Sistemul nervos uman acționează ca un fel de coordonator în corpul nostru. Transmite comenzi din creier către semnalele musculare, organe, țesuturi și procese care provin de la ei. Ca un fel de suport de date, este folosit un impuls nervos. Ce este? Cât de repede funcționează? Aceste întrebări, precum și o serie de alte întrebări, pot fi găsite în acest articol.

Care este impulsul nervos?

Acesta este numele valului de excitație care se propagă prin fibre ca răspuns la stimularea neuronală. Datorită acestui mecanism, informațiile sunt transmise de la diferiți receptori la sistemul nervos central. Și din ea, la rândul său, la diferite organe (mușchi și glande). Și ce este acest proces la nivel fiziologic? Mecanismul transmiterii impulsurilor nervoase este că membranele neuronilor își pot schimba potențialul electrochimic. Și procesul care ne interesează se realizează în domeniul sinapselor. Viteza impulsului nervos poate varia în intervalul de la 3 la 12 metri pe secundă. Mai multe detalii despre aceasta, precum și factorii care o afectează, vom vorbi mai mult.

Studiul structurii și muncii

Pentru prima dată, trecerea unui impuls nervos a fost demonstrată de către oamenii de știință germani E. Goering și H. Helmholtz pe exemplul unei broaște. În același timp, sa stabilit că semnalul bioelectric se propagă cu viteza indicată mai sus. În general, acest lucru este posibil datorită construcției speciale fibrele nervoase. În unele privințe seamănă cu un cablu electric. Astfel, dacă există paralele cu ea, axonii sunt conductori si izolatori - teaca mielina lor (reprezinta o membrana celulelor Schwann, care este înfășurat în mai multe straturi). Iar viteza impulsului nervos depinde în primul rând de diametrul fibrelor. Al doilea în importanță este calitatea izolației electrice. Apropo, mielina lipoproteinei este folosită ca material de către organism, care are proprietățile unui dielectric. Alte condiții fiind egale, cu atât mai mare va fi stratul său, impulsurile nervoase vor fi mai rapide. Chiar și în acest moment nu se poate spune că acest sistem a fost complet investigat. O mare parte din care se referă la nervii și impulsuri, rămâne încă un mister și subiectul cercetării.

Caracteristicile structurii și funcționării

Dacă vorbim despre calea unui impuls nervos, trebuie menționat acest lucru mielină fibra nu acoperă toată lungimea sa. Caracteristicile de construcție este de așa natură încât situația actuală este cel mai bine să fie comparat cu crearea de manșoane de izolare din ceramică, care strâns înșirate pe tija unui cablu electric (deși în acest caz, Axon). Ca rezultat, există mici secțiuni electrice neizolate, din care curentul de ioni poate curge în siguranță din axon în mediul înconjurător (sau invers). Aceasta irită membrana. Aceasta provoacă generarea potențial de acțiune în zone care nu sunt izolate. Acest proces se numește interceptare Ranvier. Prezența unui astfel de mecanism face posibilă împrăștierea impulsului nervos mult mai rapid. Să vorbim despre asta cu exemple. Astfel, viteza impulsului nervos într-o fibră groasă mielinizată, diametrul căruia variază în intervalul de 10-20 microni, este de 70-120 de metri pe secundă. În timp ce cei care au o structură non-optimă, această cifră este mai mică de 60 de ori!

Unde sunt create?

Impulsurile nervoase apar în neuroni. Posibilitatea de a crea astfel de "mesaje" este una dintre proprietățile lor principale. Impulsul nervos asigură propagarea rapidă a aceluiași tip de semnale de-a lungul axonilor pe o distanță lungă. Prin urmare, acesta este cel mai important mijloc al organismului pentru schimbul de informații în acesta. Datele privind iritarea sunt transmise prin schimbarea frecvenței apariției lor. Aici există un sistem complex de periodice care poate conta sute de impulsuri nervoase într-o secundă. Printr-un principiu relativ similar, deși este mult mai complicat, funcționează electronica computerelor. Deci, atunci când impulsurile nervoase apar în neuroni, ele sunt codificate într-un anumit mod și numai atunci ele sunt transmise. Astfel, informațiile sunt grupate în "pachete" speciale, care au un număr și un caracter diferit de următoarele. Toate acestea, combinate împreună, reprezintă baza activității electrice ritmice a creierului nostru, care poate fi înregistrată grație unei electroencefalograme.

Tipuri de celule

Vorbind despre secvența trecerii unui impuls nervos, nu putem ignora celulele nervoase (neuroni), prin care se produce transmiterea semnalelor electrice. Deci, datorită lor, diferite părți ale corpului nostru schimbă informații. În funcție de structura și funcționalitatea lor, se disting trei tipuri:

1. Receptor (sensibil). Ele sunt codificate și transformate în impulsuri nervoase de orice temperatură, stimuli chimici, sunet, mecanici și lumina.
2. Inserție (numită și conductor sau închidere). Ele servesc la procesarea și comutarea impulsurilor. Cel mai mare număr este în creierul uman și măduva spinării.
3. Efecționare (motor). Ei primesc comenzi de la sistemul nervos central pentru a se asigura că anumite acțiuni au fost efectuate (în soarele strălucitor, închideți ochii și așa mai departe).

Fiecare neuron are un corp celular și o creștere. Calea impulsului nervos de-a lungul corpului începe exact cu cea din urmă. Procesele sunt de două tipuri:

1. Dendritele. Ei au funcția de a percepe iritarea receptorilor aflați pe ele.
2. Axonii. Datorită lor, impulsurile nervoase sunt transmise din celule către organul de lucru.

Un aspect interesant al activității

Vorbind despre realizarea unui impuls nervos prin cuști, este dificil să nu spui despre un moment interesant. Deci, atunci când sunt în repaus, să zicem, pompa de sodiu-potasiu deplasează ionii astfel încât să se obțină efectul apei proaspete în interior și sărată în exterior. Datorită dezechilibrului potențial al diferenței de potențial, pot fi observate până la 70 milivolți pe membrană. Pentru comparație, aceasta este de 5% din cele obișnuite Baterii AA. Dar, de îndată ce starea celulei se schimbă, echilibrul rezultat este rupt, iar ionii încep să schimbe locurile. Acest lucru se întâmplă atunci când calea unui impuls nervos trece prin el. Datorită acțiunii active a ionilor, această acțiune este numită și potențialul de acțiune. Când atinge un anumit indice, atunci procesele inverse încep și celula atinge o stare de repaus.

Cu privire la potențialul de acțiune

Vorbind despre transformarea impulsului nervos și propagarea acesteia, trebuie remarcat faptul că ar fi o milimetri amărâte pe secundă. Apoi semnalele trec de la mână la creier în câteva minute, ceea ce nu este în mod clar bun. Aici și joacă un rol în îmbunătățirea potențialului acțiunii considerate anterior coajă de mielină. Și toate "golurile" sale sunt plasate astfel încât să aibă doar un efect pozitiv asupra vitezei de transmitere a semnalelor. Deci, atunci când sfârșitul părții principale a unui corp axon este atins de impuls, este transmis fie celulei următoare, fie (dacă vorbim de creier) către numeroasele ramuri ale neuronilor. În ultimele cazuri, funcționează un principiu ușor diferit.

Cum funcționează în creier?

Să vorbim, care transferă secvența de impulsuri nervoase în cele mai importante părți ale SNC. Aici neuronii de la vecinii lor sunt separați de mici fante, numite sinapse. Eficacitatea acțiunii nu poate trece prin ele, așa că caută un mod diferit de a ajunge la următoarea celulă nervoasă. La sfârșitul fiecărui proces există mici saculete, care se numesc vezicule presinaptice. În fiecare dintre ele există compuși speciali - neurotransmițători. Atunci când potențialul de acțiune ajunge la ele, atunci moleculele sunt eliberate din saculete. Ei traversează sinapsei și se alătură receptorilor moleculari specifici care se află pe membrană. În același timp, echilibrul este perturbat și, probabil, apare un nou potențial de acțiune. Nu este încă sigur, neurofiziologii sunt implicați în studierea problemei până în ziua de azi.

Neurotransmitatorul funcționează

Când transmit impulsuri nervoase, atunci există câteva opțiuni care le vor avea loc:

1. Vor difuza.
2. Subtotal scindarea chimică.
3. Reveniți la bulele lor (acest lucru se numește o captură inversă).

La sfârșitul secolului al XX-lea, a fost făcută o descoperire izbitoare. Oamenii de știință au descoperit ca medicamente care afecteaza neurotransmitatori (precum și emisiile lor, și preluarea inversă) poate modifica starea mentală a unei persoane în mod drastic. Deci, de exemplu, un număr de antidepresive, cum ar fi „Prozac“ bloc recaptării serotoninei. Există câteva motive să credem că boala Parkinson este responsabilă pentru deficiența în creier a neurotransmitatorului dopamină.

Acum, cercetătorii care studiază stările limită ale psihicului uman încearcă să-și dea seama cum toate acestea afectează mintea umană. Între timp, nu avem un răspuns la o astfel de întrebare fundamentală: ceea ce face ca un neuron să creeze potențialul de acțiune? În timp ce mecanismul de "lansare" a acestei celule pentru noi este un secret. Deosebit de interesant din punctul de vedere al acestui puzzle este lucrarea neuronilor creierului.

Pe scurt, ei pot lucra cu mii de neurotransmițători care sunt trimise de vecinii lor. Detalii despre prelucrarea și integrarea acestui tip de impuls sunt aproape necunoscute pentru noi. Deși există multe grupuri de cercetare care lucrează în acest sens. În momentul de față sa dovedit că toate impulsurile primite sunt integrate, iar neuronul decide dacă este necesar să mențină potențialul de acțiune și să-l transfere mai departe. În acest proces fundamental, funcționarea creierului uman se bazează. Ei bine, atunci nu e de mirare că nu știm răspunsul la această ghicitoare.

Unele caracteristici teoretice

Articolul "impuls nervos" și "potențial de acțiune" au fost folosite ca sinonime. Teoretic, acest lucru este adevărat, deși în unele cazuri este necesar să se ia în considerare anumite caracteristici. Deci, dacă intrăm în detalii, atunci potențialul de acțiune este doar o parte a impulsului nervos. Cu o examinare detaliată a cărților științifice, se poate ști că aceasta se numește doar o schimbare a încărcăturii membranei de la pozitiv la negativ și invers. În timp ce un impuls nervos este înțeles ca un proces structural-electrochimic complex. Se propagă de-a lungul membranei neuronului ca un val de schimbări. Potențialul de acțiune este doar o componentă electrică în compoziția unui impuls nervos. Caracterizează schimbările care apar cu încărcarea porțiunii locale a membranei.

Unde sunt create impulsurile nervoase?

Unde își încep drumul? Răspunsul la această întrebare poate fi dat de orice student care a studiat cu diligență fiziologia excitării. Există patru opțiuni:

1. Terminarea receptorului de dendrit. Dacă este (care nu este un fapt), atunci este posibil să existe un stimulent adecvat, care va crea mai întâi un potențial generator și apoi un impuls nervos. Receptorii de durere lucrează în mod similar.
2. Membrană de sinapse excitatorii. De regulă, acest lucru este posibil numai dacă există o iritare puternică sau o sumare a acestora.
3. Zona de declanșare a denturii. În acest caz, potențialul postsynaptic excitator local se formează ca răspuns la stimul. Dacă prima interceptare a Ranvier este mielinizată, atunci acestea sunt rezumate pe ea. Datorită prezenței unui situs al membranei, care are o sensibilitate ridicată, apare aici un impuls nervos.
4. Mound Axon. Acesta este locul unde începe axonul. Un colț este cel mai frecvent pentru a crea impulsuri pe un neuron. În toate celelalte locuri considerate mai devreme, apariția lor este mult mai puțin probabilă. Acest lucru se datorează faptului că aici membrana are o sensibilitate crescută și, de asemenea, o coborâre nivelul critic al depolarizării. De aceea, atunci când începe însumarea numeroaselor potențiale postsynaptice excitatorii, mounda reacționează mai întâi la ele.

Exemplu de excitație propagatoare

Narațiunea cu termeni medicali poate provoca neînțelegerea anumitor momente. Pentru a elimina acest lucru, merită să trecem peste cunoștințele de mai sus. Ca exemplu, să facem un foc.

Amintiți-vă de rezumatele știrilor din vara trecută (și în curând vor fi auzite din nou). Focul se răspândește! În acest caz, copacii și arborii care ard, rămân în locurile lor. Dar partea din față a focului se duce mai departe de locul unde era focul. Sistemul nervos funcționează într-un mod similar.

Adesea, este necesar să se calmeze debutul excitației sistemului nervos. Dar acest lucru nu este atât de ușor de făcut, ca în caz de incendiu. În acest scop, ei efectuează intervenția artificială în activitatea unui neuron (în scopuri terapeutice) sau folosesc diverse mijloace fiziologice. Acest lucru poate fi comparat cu inundarea unui incendiu cu apă.