Nervový impuls, jeho transformační a přenosový mechanismus

Lidský nervový systém působí jako druh koordinátora v našem těle. Přenáší příkazy z mozku na signály svalů, orgánů, tkání a procesů. Jako druh datového nosiče se používá nervový impuls. Co to je? Jak rychle to funguje? Tyto otázky, stejně jako řada dalších otázek, naleznete v tomto článku.

Jaký je nervový impuls?

Toto je název excitační vlny, která se šíří vlákny jako odpověď na stimulaci neuronů. Díky tomuto mechanismu jsou informace přenášeny z různých receptorů do centrálního nervového systému. A z toho naopak do různých orgánů (svalů a žláz). A jaký je tento proces na fyziologické úrovni? Mechanismem přenosu nervových impulzů je to, že membrány neuronů mohou změnit svůj elektrochemický potenciál. A proces, který nás zajímá, se uskutečňuje v oblasti synapse. Rychlost nervového impulsu se může pohybovat v rozmezí od 3 do 12 metrů za sekundu. Více podrobností o tom, stejně jako faktory, které ji ovlivňují, budeme hovořit více.

Studium struktury a práce

První příchod nervového impulsu demonstrovali němečtí vědci E. Goering a H. Helmholtz na příkladu žáby. Současně bylo zjištěno, že bioelektrický signál se šíří rychlostí uvedenou výše. Obecně platí, že je to možné díky speciální konstrukci nervových vláken. V některých ohledech připomínají elektrický kabel. Tedy, v případě, že jsou paralely s ním, axony jsou vodiče a izolátory - jejich myelinové pochvy (představují buněčné membrány a Schwannových, která je navinuta v několika vrstvách). A rychlost nervového impulsu závisí především na průměru vláken. Druhou důležitostí je kvalita elektrické izolace. Mimochodem, lipoproteinový myelin se používá jako materiál tělem, který má vlastnosti dielektrika. Když jsou jiné věci stejné, čím je vrstva větší, tím rychleji procházejí nervové impulsy. Dokonce ani momentálně nelze říci, že tento systém byl plně prozkoumán. To, co se týká nervů a podnětů, stále zůstává hádankou a předmětem výzkumu.

Vlastnosti struktury a fungování

Pokud mluvíme o cestě nervového impulsu, mělo by to být poznamenáno myelinový plášť vlákno nepokrývá celou jeho délku. Konstrukční vlastnosti jsou takové, že situace je nejlepší ve srovnání s vytvořením izolačních keramických spojů, které jsou hustě zašroubovány na tyči elektrického kabelu (ačkoli v tomto případě axon). V důsledku toho existují malé neizolované elektrické části, z nichž iontový proud může bezpečně proudit z axonu do prostředí (nebo naopak). To dráždí membránu. To způsobuje generování akční potenciál v oblastech, které nejsou izolované. Tento proces se nazývá Ranvier zachycení. Přítomnost takového mechanismu umožňuje, aby se nervový impuls rozšířil mnohem rychleji. Promluvme si o tom s příklady. To znamená, že rychlost nervového impulsu ve velkém myelinovaných vlákna, jejichž průměr se pohybuje v 10-20 mikronů 70-120 metrů za sekundu. Zatímco ti, kteří mají neoptimální strukturu, je toto číslo méně než 60krát!

Kde jsou vytvořeny?

Nervové impulsy vznikají v neuronech. Možnost vytvoření takových "zpráv" je jedním z jejich hlavních vlastností. Nervový impuls zajišťuje rychlé šíření stejného typu signálů podél axonů na dlouhé vzdálenosti. Proto je to nejdůležitější prostředek orgánu pro výměnu informací v něm. Údaje o podrážděnosti jsou přenášeny změnou frekvence jejich výskytu. Zde je komplexní systém periodik, který může za jednu sekundu počítat stovky nervových impulzů. Podle poněkud podobného principu funguje počítačová elektronika, i když je to mnohem komplikovanější. Takže, když nervové impulsy vznikají v neuronech, jsou kódovány určitým způsobem a teprve potom jsou přenášeny. Informace jsou proto seskupeny do zvláštních "balíčků", které mají různý počet a charakter následujícího. To vše, dohromady, je základem pro rytmickou elektrickou aktivitu našeho mozku, kterou lze zaregistrovat díky elektroencefalogramu.

Typy buněk

Když mluvíme o posloupnosti průchodu nervového impulsu, nelze to ignorovat nervových buněk (neurony), kterými dochází k přenosu elektrických signálů. Takže díky němu si různé části našeho těla vyměňují informace. V závislosti na jejich struktuře a funkčnosti se rozlišují tři typy:

1. Receptor (citlivý). Jsou zakódovány a transformovány do nervových impulsů všech teplotních, chemických, zvukových, mechanických a světelných podnětů.
2. Vložte (také volal vodič nebo zavírání). Slouží k zpracování a přepínání impulzů. Největší počet je v lidském mozku a míchu.
3. Effectoral (motor). Obdrží příkazy z centrálního nervového systému, aby zajistily, že byly provedeny určité akce (na jasném slunci, zavřete oči a tak dále).

Každý neuron má buněčné tělo a výrůst. Cesta nervového impulsu podél těla začíná právě touto cestou. Procesy jsou dva typy:

1. Dendriti. Mají funkci vnímání podráždění receptorů umístěných na nich.
2. Axons. Díky nim se nervy přenášejí z buněk do pracovního orgánu.

Zajímavý aspekt činnosti

Mluvíme-li o provádění nervového impulsu v klecích, je obtížné neřeknout o zajímavém okamžiku. Takže když jsou v klidu, řekněme, čerpadlo sodíku a draslíku přesune ionty tak, aby se dosáhlo působení čerstvé vody uvnitř a slané ven. Vzhledem k výsledné nerovnováze potenciálního rozdílu lze na membráně pozorovat až 70 milivoltů. Pro srovnání je to 5% obvyklého AA baterie. Ale jakmile se změní stav buňky, výsledná rovnováha se přeruší a ionty začnou měnit místa. K tomu dochází, když prochází cestou nervového impulsu. Díky aktivnímu působení iontů se tato akce nazývá akční potenciál. Když dosáhne určitého indexu, začnou se obrátit procesy a buňka dosáhne klidového stavu.

Akční potenciál

Když mluvíme o transformaci nervového impulsu a jeho rozšíření, je třeba poznamenat, že by to mohlo činit nešťastný milimetr za sekundu. Pak by signály procházely z ruky do mozku během několika minut, což zjevně není dobré. Zde a hraje roli v posílení potenciálu akce dříve zvažoval shell myelin. A všechny "mezery" jsou umístěny tak, aby měly pouze pozitivní vliv na rychlost přenosu signálu. Takže, když impuls dosáhne konce hlavní části axonu jednoho těla, je přenesen do další buňky, nebo (pokud mluvíme o mozku) četnými odnožemi neuronů. V ostatních případech funguje mírně odlišný princip.

Jak to funguje v mozku?

Pojďme si promluvit, což přenáší posloupnost nervového impulsu v nejdůležitějších částech našeho CNS. Zde jsou neurony od sousedů odděleny malými štěrbinami, které se nazývají synapse. Účinnost akce nemůže projít skrze ně, takže hledá jiný způsob, jak se dostat k dalšímu nervovému článku. Na konci každého procesu jsou malé vaky, které se nazývají presynaptické vezikuly. V každé z nich existují speciální sloučeniny - neurotransmitery. Když k nim přichází akční potenciál, pak jsou molekuly uvolněny z vaků. Procházejí synapsí a spojují speciální molekulární receptory, které se nacházejí na membráně. Současně je narušena rovnováha a pravděpodobně se objeví nový akční potenciál. Není to zatím jisté, neurofyziologové se zabývají studiem tohoto problému dodnes.

Neurotransmiter pracuje

Když přenášejí nervové impulsy, existuje několik možností, které se jim stane:

1. Rozptýlí se.
2. Podstupte chemické štěpení.
3. Vraťte se zpět do bublin (to se nazývá zpětné zachycení).

Na konci 20. století došlo k nápadnému objevu. Vědci zjistili, že léky, které mají vliv na neurotransmitery (jakož i jejich emise a zpětného převzetí) se může měnit duševní stav člověka, drasticky. Například řada antidepresiv, jako je "Prozac", zabraňuje opětovnému záchytu serotoninu. Existují důvody, proč se domníváme, že Parkinsonova choroba je zodpovědná za nedostatek mozku dopaminového neurotransmiteru.

Nyní vědci, kteří studují hraniční stavy lidské psychie, se snaží zjistit, jak to vše ovlivňuje lidskou mysl. Mezitím nemůžeme odpovědět na tak zásadní otázku: co způsobuje, že neuron vytváří potenciál pro akci? Zatímco mechanismus "spouštění" této buňky pro nás je tajemstvím. Zvláště zajímavé z pohledu tohoto puzzle jsou práce neuronů mozku.

Stručně řečeno, mohou pracovat s tisíci neurotransmiterů, které vysílají jejich sousedé. Podrobnosti týkající se zpracování a integrace tohoto typu impulsu jsou pro nás téměř neznámé. I když na tom pracuje mnoho výzkumných skupin. V tuto chvíli se ukázalo, že všechny přijaté impulzy jsou integrovány a neuron rozhodne, zda je nezbytné zachovat akční potenciál a přenést je dál. Na tomto základním procesu je fungování lidského mozku založeno. No, pak není divu, že na tu hádanku neznáme odpověď.

Některé teoretické rysy

Článek "nervový impuls" a "akční potenciál" byly použity jako synonyma. Teoreticky je to pravda, i když v některých případech je třeba vzít v úvahu některé funkce. Takže pokud se dostaneme do detailů, akční potenciál je jen součástí nervového impulsu. Při podrobném zkoumání vědeckých knih lze vědět, že se toto nazývá jen změna membránové nálože z pozitivních na negativní a naopak. Zatímco nervový impuls je chápán jako komplexní strukturálně-elektrochemický proces. Propaguje se podél neuronové membrány jako vlna změn. Akční potenciál je jen elektrická složka složení nervového impulsu. Charakterizuje změny, ke kterým dochází při nabití lokální části membrány.

Kde jsou vytvořeny nervové impulzy?

Kde začínají svou cestu? Odpověď na tuto otázku může dát každý student, který usilovně zkoumal fyziologii vzrušení. Existují čtyři možnosti:

1. Dendritový konec receptoru. Je-li to (což není fakt), pak je možné mít dostatečný podnět, který nejprve vytvoří potenciál generátoru a pak nervový impuls. Receptory bolesti pracují podobným způsobem.
2. Membrána excitační synapsie. To je zpravidla možné pouze v případě silného podráždění nebo jejich součtu.
3. Spouštěcí zóna dentridy. V tomto případě jsou lokální excitační postsynaptické potenciály vytvořeny jako odpověď na stimul. Pokud je první zachycení přípravku Ranvier myelinováno, jsou na něm shrnuty. Vzhledem k přítomnosti membránového místa, které má vysokou citlivost, se zde objevuje nervový impuls.
4. Axon hrom. Toto je místo, kde začíná axon. Nejvyšší výskyt impulzů na neuronu je nejvhodnější. Ve všech ostatních místech, která byla dříve zvažována, je jejich výskyt mnohem méně pravděpodobné. To je způsobeno tím, že zde membrána má zvýšenou citlivost a také sníženou kritickou úroveň depolarizace. Proto, když začne součet četných excitačních postsynaptických potenciálů, reakce na ně v první řadě reaguje.

Příklad šíření excitace

Příběh s lékařskými pojmy může způsobit nepochopení určitých momentů. Chcete-li toto odstranit, stojí za to zkrátka přejít výše uvedené znalosti. Jako příklad, pojďme oheň.

Zapamatujte si souhrny zpravodajství z loňského léta (také se brzy ozve znovu). Oheň se rozšiřuje! V tomto případě zůstávají stromy a keře, které hoří, na jejich místech. Ale přední část ohně jde dále od místa, kde byl oheň. Nervový systém pracuje podobným způsobem.

Často je potřeba uklidnit nával excitace nervového systému. Ale není to tak snadné, jako v případě požáru. Za tímto účelem provádějí umělé zasahování do práce neuronu (pro léčebné účely) nebo používají různé fyziologické prostředky. To lze porovnat s zaplavováním ohně vodou.