Inimese närvisüsteem toimib meie kehas omamoodi koordinaatorina. See edastab ajust käsklusi lihastesse, organitesse, kudedesse ja töötleb neist tulevaid signaale. Omamoodi andmekandjana kasutatakse närviimpulssi. Mida ta esindab? Mis kiirusega see töötab? Nendele ja paljudele teistele küsimustele saate vastused sellest artiklist.
Mis on närviimpulss?
See on erutuslaine nimi, mis levib vastusena neuronite stimulatsioonile läbi kiudude. Tänu sellele mehhanismile edastatakse teave erinevatelt retseptoritelt kesknärvisüsteemi. Ja se alt omakorda erinevatesse organitesse (lihastesse ja näärmetesse). Aga mis on see protsess füsioloogilisel tasandil? Närviimpulsi ülekandemehhanism seisneb selles, et neuronite membraanid võivad muuta oma elektrokeemilist potentsiaali. Ja meile huvitav protsess toimub sünapside valdkonnas. Närviimpulsi kiirus võib varieeruda 3–12 meetrit sekundis. Räägime sellest lähem alt ja ka seda mõjutavatest teguritest.
Struktuuri ja töö uurimine
Esimest korda demonstreeris närviimpulsi läbimist Germanteadlased E. Goering ja G. Helmholtz konna näitel. Samas leiti, et bioelektriline signaal levib eelnev alt näidatud kiirusega. Üldiselt on see võimalik tänu närvikiudude erilisele ehitusele. Mõnes mõttes meenutavad need elektrikaablit. Seega, kui sellega paralleele tõmmata, siis juhid on aksonid ja isolaatorid nende müeliinkestad (need on mitmesse kihti keritud Schwanni raku membraan). Pealegi sõltub närviimpulsi kiirus eelkõige kiudude läbimõõdust. Tähtsuselt teine on elektriisolatsiooni kvaliteet. Muide, organism kasutab materjalina müeliini lipoproteiini, millel on dielektriku omadused. Ceteris paribus, mida suurem on selle kiht, seda kiiremini närviimpulsid läbivad. Isegi hetkel ei saa öelda, et seda süsteemi oleks täielikult uuritud. Suur osa närvide ja impulssidega seonduvast on endiselt mõistatus ja uurimisobjekt.
Struktuuri ja toimimise omadused
Kui räägime närviimpulsi teekonnast, siis tuleb tähele panna, et müeliinkesta ei kata kiudu kogu pikkuses. Disainifunktsioonid on sellised, et praegust olukorda saab kõige paremini võrrelda isoleerivate keraamiliste hülsside loomisega, mis on tihed alt kinnitatud elektrikaabli vardale (kuigi antud juhul aksoni külge). Selle tulemusena on väikesed isoleerimata elektrialad, kust ioonvool saab kergesti välja voolataakson keskkonda (või vastupidi). See ärritab membraani. Selle tulemusena tekib tegevuspotentsiaal piirkondades, mis ei ole isoleeritud. Seda protsessi nimetatakse Ranvieri pe altkuulamiseks. Sellise mehhanismi olemasolu võimaldab panna närviimpulsi palju kiiremini levima. Räägime sellest näidete varal. Seega on närviimpulsside juhtivuse kiirus paksus müeliniseerunud kius, mille läbimõõt kõigub 10-20 mikroni piires, 70-120 meetrit sekundis. Kui nende jaoks, kellel on ebaoptimaalne struktuur, on see arv 60 korda väiksem!
Kus neid tehakse?
Närviimpulsid pärinevad neuronitest. Võimalus luua selliseid "sõnumeid" on üks nende peamisi omadusi. Närviimpulss tagab sama tüüpi signaalide kiire levimise mööda aksoneid pika vahemaa tagant. Seetõttu on see keha kõige olulisem vahend selles teabevahetuseks. Andmed ärrituse kohta edastatakse nende kordamise sagedust muutes. Siin töötab keeruline perioodikasüsteem, mis suudab lugeda sadu närviimpulsse ühes sekundis. Mõnevõrra sarnase põhimõtte järgi, kuigi palju keerulisem, töötab arvutielektroonika. Niisiis, kui neuronites tekivad närviimpulsid, kodeeritakse need teatud viisil ja alles siis edastatakse. Sel juhul koondatakse teave spetsiaalsetesse "pakkidesse", millel on erinev järjestuse number ja olemus. Kõik see kokku on aluseks meie aju rütmilisele elektrilisele aktiivsusele, mida saab registreerida tänuelektroentsefalogramm.
Rakkude tüübid
Närviimpulsi läbimise järjestusest rääkides ei saa eirata närvirakke (neuroneid), mille kaudu toimub elektrisignaalide ülekanne. Nii et tänu neile vahetavad meie keha erinevad osad teavet. Sõltuv alt nende struktuurist ja funktsionaalsusest eristatakse kolme tüüpi:
- Retseptor (tundlik). Need kodeerivad ja muudavad närviimpulssideks kõik temperatuuri-, keemilised, heli-, mehaanilised ja valgusstiimulid.
- Sisestamine (nimetatakse ka juhiks või sulgemiseks). Need on mõeldud impulsside töötlemiseks ja vahetamiseks. Kõige rohkem on neid inimese ajus ja seljaajus.
- Tõhus (mootor). Nad saavad kesknärvisüsteemilt käsklusi teatud toimingute tegemiseks (ere päikese käes sulgege käega silmad ja nii edasi).
Igal neuronil on rakukeha ja protsess. Närviimpulsi tee läbi keha algab just viimasest. Protsesse on kahte tüüpi:
- Dendriidid. Neile on usaldatud funktsioon tajuda neil paiknevate retseptorite ärritust.
- Aksonid. Tänu neile kanduvad närviimpulsid rakkudest tööorganisse.
Tegevuse huvitav aspekt
Rääkides närviimpulsi juhtimisest rakkude poolt, on raske jätta rääkimata ühest huvitavast hetkest. Ütleme siis, kui nad on puhkamasseega tegeleb naatrium-kaaliumpump ioonide liikumisega nii, et saavutatakse sees magevee ja väljast soolase vee efekt. Membraanil tekkiva potentsiaalide erinevuse tasakaalustamatuse tõttu võib täheldada kuni 70 millivolti. Võrdluseks, see on 5% tavalistest AA patareidest. Kuid niipea, kui raku olek muutub, on tekkinud tasakaal häiritud ja ioonid hakkavad kohti vahetama. See juhtub siis, kui närviimpulsi rada läbib seda. Ioonide aktiivse toime tõttu nimetatakse seda tegevust ka aktsioonipotentsiaaliks. Kui see jõuab teatud väärtuseni, algavad pöördprotsessid ja rakk jõuab puhkeolekusse.
Tegevuspotentsiaali kohta
Närviimpulsside muundamisest ja levimisest rääkides tuleb märkida, et see võib olla armetu millimeetri sekundis. Siis jõuaksid signaalid käest ajju minutitega, mis pole ilmselgelt hea. Siin mängib oma rolli aktsioonipotentsiaali tugevdamisel varem käsitletud müeliinkesta. Ja kõik selle "pääsmed" on paigutatud nii, et neil on ainult positiivne mõju signaali edastamise kiirusele. Niisiis, kui impulss jõuab ühe aksoni keha põhiosa lõppu, edastatakse see kas järgmisse rakku või (kui me räägime ajust) arvukatesse neuronite harudesse. Viimastel juhtudel töötab veidi erinev põhimõte.
Kuidas kõik ajus töötab?
Räägime sellest, milline närviimpulsside edastamise järjestus töötab meie kesknärvisüsteemi kõige olulisemates osades. Siin on neuronid naabritest eraldatud väikeste vahedega, mida nimetatakse sünapsideks. Aktsioonipotentsiaal ei saa neid ületada, seega otsib ta teist võimalust järgmise närvirakuni jõudmiseks. Iga protsessi lõpus on väikesed kotikesed, mida nimetatakse presünaptilisteks vesiikuliteks. Igaüks neist sisaldab spetsiaalseid ühendeid - neurotransmittereid. Kui nendeni jõuab aktsioonipotentsiaal, vabanevad molekulid kottidest. Nad läbivad sünapsi ja kinnituvad spetsiaalsete molekulaarsete retseptoritega, mis asuvad membraanil. Sel juhul on tasakaal häiritud ja tõenäoliselt ilmneb uus tegevuspotentsiaal. See pole veel kindl alt teada, neurofüsioloogid uurivad seda probleemi tänaseni.
Neurotransmitterite töö
Kui nad edastavad närviimpulsse, on nendega juhtumiseks mitu võimalust:
- Nad hajuvad.
- Läbib keemilise lagunemise.
- Saage tagasi nende mullidesse (seda nimetatakse tagasivõtmiseks).
20. sajandi lõpus tehti jahmatav avastus. Teadlased on õppinud, et ravimid, mis mõjutavad neurotransmittereid (samuti nende vabanemist ja tagasihaaret), võivad muuta inimese vaimset seisundit põhimõtteliselt. Nii näiteks blokeerivad mitmed antidepressandid, nagu Prozac, serotoniini tagasihaaret. On mõningaid põhjusi arvata, et Parkinsoni tõve põhjuseks on aju neurotransmitteri dopamiini puudus.
Nüüd püüavad teadlased, kes uurivad inimpsüühika piirseisundeid, välja selgitada, kuidas seeKõik mõjutab inimese meelt. Vahepeal pole meil vastust sellisele põhimõttelisele küsimusele: mis põhjustab neuroni tegevuspotentsiaali loomist? Seni on selle raku "käivitamise" mehhanism meie jaoks saladus. Selle mõistatuse seisukoh alt on eriti huvitav peaaju neuronite töö.
Lühid alt öeldes võivad nad töötada tuhandete neurotransmitteritega, mida saadavad nende naabrid. Seda tüüpi impulsside töötlemise ja integreerimise üksikasjad on meile peaaegu tundmatud. Kuigi paljud uurimisrühmad tegelevad sellega. Hetkel selgus, et kõik vastuvõetud impulsid on integreeritud ning neuron teeb otsuse – kas on vaja aktsioonipotentsiaali säilitada ja neid edasi edastada. Inimese aju toimimine põhineb sellel fundamentaalsel protsessil. Pole siis ime, et me sellele mõistatusele vastust ei tea.
Mõned teoreetilised omadused
Artiklis kasutati sünonüümidena "närviimpulss" ja "tegevuspotentsiaal". Teoreetiliselt on see tõsi, kuigi mõnel juhul on vaja arvestada mõne funktsiooniga. Seega, kui minna detailidesse, siis on aktsioonipotentsiaal vaid osa närviimpulsist. Teadusraamatute üksikasjaliku uurimisega saate teada, et see on ainult membraani laengu muutus positiivsest negatiivseks ja vastupidi. Närviimpulsi all mõistetakse keerukat struktuurset ja elektrokeemilist protsessi. See levib üle neuronimembraani nagu liikuv muutuste laine. potentsia altoimingud on vaid elektriline komponent närviimpulsi koostises. See iseloomustab muutusi, mis tekivad membraani kohaliku lõigu laenguga.
Kus tekivad närviimpulsid?
Kust nad oma teekonda alustavad? Sellele küsimusele saab vastuse anda iga üliõpilane, kes on usin alt erutuse füsioloogiat uurinud. Valikuid on neli:
- Dendriidi retseptori lõpp. Kui see on olemas (mis pole fakt), siis on võimalik piisava stiimuli olemasolu, mis loob esm alt generaatoripotentsiaali ja seejärel närviimpulsi. Valuretseptorid töötavad sarnaselt.
- Ergastava sünapsi membraan. Reeglina on see võimalik ainult tugeva ärrituse või nende summeerimise korral.
- Dentridi päästikutsoon. Sel juhul moodustuvad vastusena stiimulile lokaalsed ergastavad postsünaptilised potentsiaalid. Kui Ranvieri esimene sõlm on müeliniseerunud, võetakse need selle põhjal kokku. Suurenenud tundlikkusega membraaniosa olemasolu tõttu tekib siin närviimpulss.
- Aksoni küngas. See on koha nimi, kust akson algab. Neuronile impulsside tekitamiseks on kõige levinum küngas. Kõigis teistes kohtades, mida varem käsitleti, on nende esinemine palju vähem tõenäoline. See on tingitud asjaolust, et siin on membraanil suurenenud tundlikkus ja madalam depolarisatsiooni kriitiline tase. Seetõttu, kui algab arvukate ergastavate postsünaptiliste potentsiaalide liitmine, reageerib küngas neile ennekõike.
Ergastuse levitamise näide
Meditsiinilistes terminites rääkimine võib põhjustada teatud punktide vääritimõistmist. Selle kõrvaldamiseks tasub öeldud teadmised põgus alt läbi käia. Võtame näiteks tulekahju.
Pidage meeles eelmise suve uudiseid (samuti kuuleme peagi uuesti). Tuli levib! Samal ajal jäävad põlevad puud ja põõsad oma kohale. Aga tule esiosa läheb põlengu kohast aina kaugemale. Närvisüsteem töötab sarnaselt.
Tihti on vaja rahustada erutama hakanud närvisüsteemi. Kuid seda pole nii lihtne teha, nagu tulekahju korral. Selleks sekkuvad nad kunstlikult neuroni töösse (meditsiinilistel eesmärkidel) või kasutavad erinevaid füsioloogilisi vahendeid. Seda võib võrrelda vee tulle valamisega.
