Nervimpuls, dess omvandlings- och överföringsmekanism

Det mänskliga nervsystemet fungerar som en slags samordnare i vår kropp. Det överför kommandon från hjärnan till muskulaturen, organen, vävnaderna och processerna signaler som kommer från dem. Som en slags databärare används en nervimpuls. Hur är han Hur fort fungerar det? På dessa, liksom på ett antal andra problem, kan man hitta svaret i den här artikeln.

Vad är en nervimpuls?

Detta är namnet på exciteringsvågen som sprids genom fibrerna som ett svar på neuronal stimulering. Tack vare denna mekanism överförs information från olika receptorer till centrala nervsystemet. Och från det i sin tur till olika organ (muskler och körtlar). Och vad betyder denna process på den fysiologiska nivån? Mekanismen för nervimpulsöverföring är att membranerna i neuroner kan förändra sin elektrokemiska potential. Och processen som intresserar oss uppnås inom synapsesområdet. Hastigheten hos nervimpulsen kan variera inom intervallet 3 till 12 meter per sekund. Mer detaljer om det, liksom de faktorer som påverkar det, vi pratar mer.

Studie av struktur och arbete

För första gången påvisades en tyngdimpuls av de tyska forskarna E. Goering och H. Helmholtz på exemplet på en groda. Samtidigt fastställdes att den bioelektriska signalen sprider sig med den angivna hastigheten ovan. I allmänhet är detta möjligt på grund av den speciella konstruktionen av nervfibrer. På vissa sätt liknar de en elektrisk kabel. Så, om du drar paralleller med det, är ledarna axonerna, och isolatorerna är deras myelinmantlar (de är ett membran i Schwann-cellen som såras i flera lager). Och hastigheten på nervimpulsen beror huvudsakligen på fibrerna. Den andra viktiga är kvaliteten på elektrisk isolering. För övrigt används lipoproteinmyelin som ett material av kroppen, som har dielektriska egenskaper. Andra saker är lika stora, ju större skiktet desto snabbare kommer nervimpulserna att passera. Även för tillfället kan det inte sägas att detta system har blivit fullständigt undersökt. Mycket som hänför sig till nerver och impulser förblir ett mysterium och ämnesområde för studier.

Funktioner av strukturen och funktionen

Om vi pratar om nervimpulsens väg, bör det noteras att myelinskeden inte täcker fibern över hela längden. Funktionerna i konstruktionen är sådana att läget är bäst jämfört med skapandet av isolerande keramiska kopplingar, vilka är tätt trådade på stången i den elektriska kabeln (även om det i detta fall är axonen). Som ett resultat är det små, icke-isolerade elektriska sektioner från vilka jonströmmen säkert kan strömma från axonen till miljön (eller vice versa). Detta irriterar membranet. Som ett resultat genereras åtgärdspotentialen i områden som inte är isolerade. Denna process kallas Ranvieravlyssning. Förekomsten av en sådan mekanism gör det möjligt att göra nervimpulsspridningen mycket snabbare. Låt oss prata om detta med exempel. Sålunda är hastigheten hos nervimpulsen i en tjock myelinerad fiber, vars diameter varierar inom 10-20 mikron, 70-120 meter per sekund. Medan de som har en icke-optimal struktur, är den här siffran mindre än 60 gånger!

Var skapas de?

Nervimpulser uppstår i neuroner. Möjligheten att skapa sådana "budskap" är en av deras huvudegenskaper. Nerveimpulsen säkerställer snabb utbredning av samma typ av signaler längs axoner för långa avstånd. Därför är detta det viktigaste sättet för kroppen att utbyta information i den. Data om irritation överförs genom att ändra frekvensen av deras förekomst. Här finns ett komplicerat system av tidskrifter som kan räkna hundratals nervimpulser på en sekund. Med en något liknande princip, även om det är betydligt mer komplicerat, fungerar datanelektronik. Så, när nervimpulser uppstår i neuroner, kodas de på ett visst sätt, och endast då överförs redan. Således grupperas informationen i speciella "packs", som har ett annat antal och karaktär av följande. Allt detta, i kombination, utgör grunden för vår hjärns rytmiska elektriska aktivitet, som kan registreras tack vare ett elektroencefalogram.

Typ av celler

När vi talar om sekvensen av nervimpulsens passage, kan vi inte ignorera nervcellerna (neuroner), genom vilka överföringen av elektriska signaler uppstår. Så, tack vare dem, utbyter olika delar av vår kropp information. Beroende på deras struktur och funktion utmärks tre typer:

1. Receptor (känslig). De kodas och omvandlas till nervimpulser av all temperatur, kemisk, ljud, mekanisk och ljusstimulans.
2. Sätt in (kallas även ledare eller stängning). De tjänar till att bearbeta och byta impulser. Det största antalet är i människans hjärna och ryggrad.
3. Effectoral (motor). De tar emot kommandon från centrala nervsystemet för att säkerställa att vissa åtgärder utförs (i den soliga solen, stäng ögonen och så vidare).

Varje neuron har en cellkropp och en utväxt. Vägen till nervimpulsen längs kroppen börjar exakt med den senare. Processerna är av två typer:

1. Dendriter. De har funktionen att uppleva irritationen hos receptorerna som ligger på dem.
2. Axoner. Tack vare dem överförs nervimpulser från celler till arbetsorganet.

Intressant aspekt av verksamheten

Det är svårt att inte berätta om ett intressant ögonblick om att utföra en nervös impuls av burar. Så, när de vilar, låt oss säga att natrium-kaliumpumpen flyttar joner på ett sådant sätt att effekten av färskt vatten inuti och salt utåt. På grund av den resulterande obalansen i potentialskillnaden kan upp till 70 millivolter observeras på membranet. För jämförelse är detta 5% av de vanliga AA-batterierna. Men så fort cellens tillstånd förändras, är den resulterande jämvikten bruten, och jonerna börjar byta platser. Detta händer när vägen för en nervimpuls passerar genom den. På grund av den aktiva funktionen av joner kallas denna åtgärd också åtgärdspotentialen. När det når ett visst index börjar de omvända processerna, och cellen når ett viloläge.

På åtgärdspotentialen

När man talar om omvandlingen av nervimpulsen och dess spridning, bör det noteras att det kan uppgå till en eländig millimeter per sekund. Då skulle signalerna gå från handen till hjärnan i minuter, vilket tydligen inte är bra. Här, och spelat en roll för att stärka potentialen i den handling som tidigare ansågs myelinskalet. Och alla dess "luckor" är placerade på ett sådant sätt att de bara har en positiv effekt på signalöverföringens hastighet. Så, när slutet av huvuddelen av en axonkropp nås av impulsen, sänds den antingen till nästa cell eller (om man talar om hjärnan) till neuronernas många grenar. I de senare fallen fungerar en något annorlunda princip.

Hur fungerar det i hjärnan?

Låt oss prata, vilken överföringsföljd av nervimpulsen fungerar i de viktigaste delarna av vårt CNS. Här separeras neuroner från sina grannar av små slitsar, som kallas synapser. Verkningspotentialen kan inte passera genom dem, så det söker ett annat sätt att komma till nästa nervcell. I slutet av varje process finns det små säckar, som kallas presynaptiska vesiklar. I var och en av dem finns det speciella föreningar - neurotransmittorer. När åtgärdspotentialen kommer till dem, frigörs molekylerna från säckarna. De korsar synaps och förenar de speciella molekylreceptorer som finns på membranet. Samtidigt störs jämvikten och sannolikt uppträder en ny åtgärdspotential. Det är inte säkert ännu, neurofysiologer är engagerade i att studera frågan till denna dag.

Neurotransmittor fungerar

När de överför nervimpulser, så finns det flera alternativ som kommer att hända med dem:

1. De kommer att diffusa.
2. Undergå kemisk klyvning.
3. Gå tillbaka till sina bubblor (detta kallas omvänd infångning).

I slutet av 1900-talet gjordes en slående upptäckt. Forskare har lärt sig att droger som påverkar neurotransmittorer (såväl som deras utstötning och återköp) kan förändra en persons mentala tillstånd på ett grundläggande sätt. Så, till exempel, blockerar ett antal antidepressiva medel som "Prozac" det omvända fångandet av serotonin. Det finns några skäl att tro att Parkinsons sjukdom är ansvarig för bristen i neurotransmittorns dopaminbrist.

Nu forskare som studerar gränsstaterna för den mänskliga psyken försöker lista ut hur allt detta påverkar människans sinne. Under tiden har vi inte ett svar på en sådan grundläggande fråga: Vad får en neuron att skapa potential för åtgärd? Medan mekanismen att "lansera" den här cellen för oss är en hemlighet. Särskilt intressant ur denna pussels synvinkel är arbetet med hjärnans neuroner.

Kort sagt kan de arbeta med tusentals neurotransmittorer som skickas av sina grannar. Detaljer om bearbetning och integration av denna typ av impuls är nästan okända för oss. Även om detta arbetar på många forskningsgrupper. För närvarande har det visat sig att alla impulser mottagna är integrerade, och neuron bestämmer om det är nödvändigt att behålla åtgärdspotentialen och överföra dem vidare. På denna grundläggande process är den mänskliga hjärnans funktion baserad. Tja, då är det inte konstigt att vi inte vet svaret på denna gåta.

Några teoretiska drag

Artikeln "nervös impuls" och "aktionspotential" användes som synonymer. Teoretiskt är detta sant, även om det i vissa fall är nödvändigt att ta hänsyn till vissa funktioner. Så, om vi går in i detaljer, så är handlingspotentialen bara en del av nervimpulsen. Med en detaljerad granskning av vetenskapliga böcker kan man lära sig att detta bara kallas en förändring i membranladdningen från positiv till negativ och vice versa. Medan en nervös impuls förstås som en komplex strukturell elektrokemisk process. Det förökar genom neuronens membran som en rörlig våg av förändringar. Handlingspotentialen är bara en elektrisk komponent i nervimpulsen. Det kännetecknar de förändringar som uppstår med laddningen av membranets lokala del.

Var skapas nervimpulserna?

Var börjar de sin resa? Svaret på denna fråga kan ges av någon elev som flitigt studerade spänningen fysiologi. Det finns fyra alternativ:

1. Receptoränden av dendrit. Om det är (vilket inte är ett faktum) är det möjligt att ha en tillräcklig stimulans, som först skapar en generatorpotential, och sedan en nervimpuls. Smärta receptorer fungerar på ett liknande sätt.
2. Membran av excitatorisk synaps. I regel är detta endast möjligt om det finns stark irritation eller deras summering.
3. Triggerzon av dentrida. I detta fall bildas lokala excitatoriska postsynaptiska potentialer som ett svar på stimulansen. Om den första avlyssningen av Ranvier myelineras, summeras de på den. På grund av förekomsten av en membranplats, som har ökad känslighet, visas en nervimpuls här.
4. Axon hov. Detta är den plats där axonen börjar. En kulle är den vanligaste för att skapa impulser på en neuron. På alla andra ställen som ansågs tidigare är deras förekomst mycket mindre sannolikt. Detta beror på det faktum att membranet har ökad känslighet, liksom en lägre kritisk nivå av depolarisering. Därför, när summeringen av många excitatoriska postsynaptiska potentialer börjar, reagerar högen framför allt för dem.

Exempel på propagatorisk excitation

Story medicinska termer kan orsaka missförstånd av vissa ögonblick. För att eliminera detta är det värt att kort gå över ovanstående kunskaper. Till exempel, låt oss ta eld.

Kom ihåg sammanfattningarna av senaste sommarens nyheter (det kommer snart att höras igen). Elden sprider sig! I detta fall förblir träd och buskar som brinner, kvar på sina ställen. Men eldens framsida går längre från den plats där elden var. Nervsystemet fungerar på ett liknande sätt.

Ofta är det nödvändigt att lugna uppkomsten av excitering av nervsystemet. Men det är inte så lätt att göra, som vid brand. För att göra detta utför de artificiell inblandning i neurons arbete (för terapeutiska ändamål) eller använder olika fysiologiska medel. Detta kan jämföras med att översvämma en eld med vatten.