Електрически импулс в нервната клетка. Нервен импулс - електрически импулс или не? Химия на импулса

Нервен импулс - електрически импулс или не?

Има различни гледни точки: химически и електрически. Резултатите от гуминността.

Дмитрий. Защо нервите не са проводници, а нервен импулс не е актуален. (4.09.2013)

Физическа енциклопедия:

Нервен импулс - вълнообразно възбуждане, K-парадиум се разпространява през нервната фибри и служи за прехвърляне на информация от перифер. Рецептор (чувствителни) окончания на нервните центрове, вътре в центъра. Нервната система и от нея до изпълнителния апарат - мускули и жлези. Проход N. и. придружени от преходно електричество. Процесите, до ръжта могат да бъдат регистрирани както извънклетъчни, така и вътреклетъчни електроди ... по протежение на нервните влакна, нервният импесис се разпространява под формата на електрическа вълна. потенциал. В синапс се променя механизмът за разпространение. Когато N. и. достига до пресинаптиката. Край, в Синаптих. Разликата е подчертана активна химикалка. Вещество - m e d и a t o r. Медиаторът се разпространява чрез синаптично. Разликата променя пропускливостта на постсинаптика. Мембраните, в резултат на които потенциалът отново генерира посадъчен импулс. Така че действайте Chem. Синапи. Оборудван електрически. Синапи, когато пътеката. Неврор е развълнуван от електрически ... състоянието на почивка на нервната фибри ... неподвижна поради действието йонни помпи и мембранният потенциал в условията на отворена верига се определя от равенството нула пълно Електрически. Текущ ...
Процесът на нервно възбуждане се развива както следва (виж също Биофизика). Ако пропуснете слаб импулс на импулса през аксона, водещ до деполяризацията на мембраната, след това след изваждане външно. Ефекти Потенциалът е монотонно върнат на първоначалното ниво. При тези условия аксон се държи като пасивен електрически. Верига, състояща се от кондензатор и пост. Съпротива.
Ако импулсен ток Повече от някаква прагова величина, потенциалът продължава да се променя и след изключване на смущенията ...

Мембраната на нервните влакна е нелинейна йон проводник , Свойствата на K-Pogo са значително зависими от електрическия. Полета.

Йонните помпи молекулни структури, вградени в биол. Мембрани и упражнения Прехвърляне на йони По посока на по-високо електрическо. Потенциал

Семенов с.н. Върху природата на Фронъна на нервния импулс от гледна точка на динамиката на еволюцията. (29.05.2013)
Семенов с.н. Phonon е квантова биологична (клетъчна) мембрана.

Молекулен механичен модел на структурата и функционирането на биологичните мембрани
Въведение в квантова фонон биология на мембраните.
S.N. Семенов, Дата на публикуване: 8 септември 2003 година.
Контакт с автора: [Защитен имейл]

Николаев Л.А. "Метали в живите организми" - Москва: Просвещение, 1986 - стр.127
В популярна научна форма, авторът говори за ролята на металите в биохимичните процеси, настъпили в живите организми. Книгата ще допринесе за разширяването на хоризонта на учениците.
И двете йони (натрий и калий) участват в разпространението на нерви на електрически импулси.

Електричеството на нервните импулси и възбудимостта на нервната клетка.
Галвани дори в навечерието на XIX век експериментално доказа, че има определена връзка между електричеството и функционирането на мускулите и нервите.
Създаването на електрическото естество на възбуждането на скелетния мускул доведе до практическо приложение Този имот в медицината. В много отношения холандският физиолог Уилтер Ейнтховен допринесе. През 1903 г. той създава особено чувствителен галванометър, толкова чувствителен, че с помощта му може да бъде записан промени в електрическия потенциал на изрязания сърдечен мускул. В три следващите години Ейнтховенс записва промени в потенциала на сърцето, когато е намален (този запис се нарича електрокардиограма) и сравнява характеристиките на върховете и депресиите с различни видове сърдечни патологии.
Електрическото естество на нервния импулс е по-трудно да се открие, отначало се смята, че появата на електрически ток и разпространението му върху нервната фибри се дължи на химически промени в нервната клетка. Причината за такова чисто спекулативна преценка е резултатите от експериментите на германския физиолог от XIX век Емила Д. Боуа-римън, който с помощта на силно чувствителен галванометър успя да се регистрира в нервите по време на нейното стимулиране слаб електрически ток.
Както се развива техниката, изследването на електрическата природа на нервния импулс става все по-елегантно. Поставянето на малките електроди (микроелектроди) към различни части на нервната фибри, изследователите с помощта на осцилоскопа се научиха да регистрират не само величината на електрическия потенциал, който се случва по време на възбуждането на нерва, но и неговата продължителност, скоростта на разпределение и други електрофизиологични параметри. За работата, извършена в тази област, американските физиолози Джоузеф Ерлангер и Хърбър Спенсър Хесен през 1944 г. бяха наградени със заглавието на лауреатите на Нобелова награда в областта на медицината и физиологията.
Ако електрическите импулси на нарастваща сила са снабдени към нервната клетка, след това в началото, импулсната сила не достига определено количество, клетката няма да реагира на тези импулси. Но веднага след като импулсната сила достигне определена стойност, клетката внезапно ще бъде развълнувана и веднага вълнението ще започне да се разпространява през нервните фибри. Нервната клетка има определен праг на възбуждане и на всеки стимул над този праг, той съответства на възбуждането само на определена интензивност. Така възбудимостта на нервната клетка се подчинява на закона "всичко или нищо", и във всички нервни клетки на тялото, естеството на възбуждането е същото.

http: //med-000.ru/kak-funkcioniruet-nerv/elektrich ...

Йонната теория на нервните импулси, ролята на калий и натриеви йони в нервно вълнение.

Извеждането на самата нервна клетка се дължи Движението на йони през клетъчната мембрана. Обикновено в клетката съдържа излишък от калиеви йони, докато се установява, че те съществуват с натриеви йони отвън. Клежът не произвежда калиеви йони и не се възхищава на натриеви йони, без да позволява концентрациите на тези йони от двете страни на мембраната. Градиентът на клетката поддържа натриевата помпа, използвайки натриеви йони навън, когато пристигат в клетката през мембраната. Различна концентрация на натриеви йони от двете страни клетъчната мембрана Създава потенциална разлика в приблизително 1/10 волта върху нея. Когато клетъчната стимулация, потенциалната разлика пада, това означава възбуждане на клетката. Клетката не може да реагира на следващия стимул, докато потенциалната разлика между външните и вътрешните страни на мембраната ще се възстанови отново. Този период на "почивка" заема няколко хилядни от секундата и се нарича огнеупорен период.
След възбуждане, пулсът започва да се разпространява през нервните влакна. Импулсно разпространение е поредица от последователни възбуда на нервните фрагменти, когато възбуждането на предишния фрагмент причинява възбуждането на следното, и така до края на влакното. Пролиферацията на импулса се случва само в една посока, тъй като предишния фрагмент, който току-що е бил развълнуван, не може да се повтори веднага, тъй като е в етапа "почивка".
Фактът, че появата и разпределението на нервния импулс се дължи на промяната в йонната пропускливост на нервната клетъчна мембрана, британските неврофизиолози Алън Лойд Холодин и Андрю Филдинг Хъксли също са доказали и Андрюл Хъксли, както и като австралийски изследовател Джон Корая IKCLES.

В резултат на развитието на нервната система на човека и други животни възникнаха сложни информационни мрежи, процесите, в които се основават химична реакция. Най-важният елемент на нервната система са специализирани клетки. неврони. Невроните се състоят от компактно клетъчно тяло, съдържащо ядро \u200b\u200bи други органели. Няколко разклонени процеси се отклоняват от това тяло. Повечето от тези процеси се наричат дендритритслужи като точки за контакт за получаване на сигнали от други неврони. Един процес обикновено е най-дълъг, наречен акзон и предава сигнали към други неврони. Краят на аксоса може да бъде многократно разклонена и всеки от тези по-малки клони може да се свърже със следния неврон.

В открития аксонов слой е сложна структураОбразува се от много молекули, изпъкнали в ролята на каналите, върху които йони могат да дойдат - както вътре, така и извън клетките. Единият край на тези молекули, отклонение, се присъединява към целевия атом. След това енергията на други части на клетката се използва за натискане на този атом извън клетката, докато процесът, действащ в обратна посока, въвежда друга молекула вътре в клетката. Най-голямата стойност Разполага с молекулна помпа, която произлиза натриевите йони от клетката и въвежда калиеви йони в него (натрий-калиева помпа).

Когато клетката е сама и не води нервни импулси, натриевата калиева помпа се движи калиеви йони вътре в клетката и произтича от натриевите йони навън (представете си клетка, съдържаща прясна вода и заобиколен от солена вода). Поради такъв дисбаланс, потенциалната разлика на аксонната мембрана достига 70 millivolt (приблизително 5% от напрежението на конвенционалната батерия на AA).

Въпреки това, с промяна в състоянието на клетката и стимулиране на аксона с електрически импулс, равновесието върху мембраната е счупено и натриевата калиева помпа започва да работи в обратна посока за кратко време. Положително заредени натриеви йони проникват вътре и калиевите йони изпомпват. За момент вътрешната среда на аксон придобива положителен заряд. В същото време, канали на натриевите калиеви помпа се деформират чрез блокиране на по-нататъшния приток на натрий и калиевите йони продължават да излизат и първоначалната разлика в потенциала е възстановена. Междувременно натриевите йони се разпространяват вътре в аксон, като променят мембраната в долната част на аксона. В този случай състоянието на помпите, разположени под промени, допринася за по-нататъшното разпространение на импулса. Нарича се рязко промяната на напрежението, причинена от бързото движение на натрий и калиеви йони потенциал на действие. Когато потенциалът преминава през определена точка на аксона, помпите се включват и възстановяват останалото състояние.

Потенциалът на действие се простира доста бавно - не повече от дял от несвързана в секунда. За да се увеличи скоростта на прехвърляне на импулса (тъй като в крайна сметка не е подходящо сигналът, изпратен от мозъка, достигайки ръката си само след минута), аксоните са заобиколени от мембрана от миелин, който пречи на притока и изтичането калий и натрий. Мелините не са непрекъснати - след определени интервали има пропуски в него, а нервният импулс скача от един "прозорец" на друг, поради това, скоростта на предаване на импулс се увеличава.

Когато импулсът достигне до края на основната част на тялото на аксон, той трябва да бъде прехвърлен или на следващия основен неврон, или, ако говорим за невроните на мозъка, от многобройни клони до много други неврони. За такова предаване се използва абсолютно различен процес, отколкото да се предаде импулс по оста. Всеки неврон е отделен от съседа си малък прорез, наречен синапи. Потенциалът за действие не може да прескача през този процеп, така че трябва да намерите друг начин да прехвърлите пулса до следния неврон. В края на всеки процес има малки торбички ( prespenitive) мехурчета, всеки от които има специални връзки - невромедиатори. Когато потенциалът за действие на тези мехурчета се освобождава от невротрансмитерните молекули, пресичащи синя и свързване към специфични молекулни рецептори върху основната мембрана на невроните. Когато невротрансмирът е свързан, равновесието върху невронната мембрана е счупено. Сега ще разгледаме дали има нов потенциал на действие в такова нарушение на равновесието (неврофизиолозите продължават да търсят отговор на това важен въпрос все още).

След като невротрансмитерите прехвърлят нервния импулс от един неврон до следващия, те могат просто да се дифузират или подлагат на химическо разделяне или да се върнат обратно към техните мехурчета (този процес е несравнимо наречен обратно захващане). В края на 20-ти век е направен невероятно научно откритие - отказва се, че лекарствата, засягащи освобождаването и обратното припадък на невротрансмитери могат радикално да се променят психическо състояние човек. Прозак (Prozac *) и антидепресанти, подобен на него, блокират обратното припадъци на серотонин невротрансмитер. Изглежда, че болестта на Паркинсон е свързана с дефицит на допаминов невротрансмитер в мозъка. Изследователите, изучаващи граничните държави в психиатрията, се опитват да разберат как тези съединения влияят на човешкия ум.

Все още няма отговор на фундаменталния въпрос, който причинява неврони да инициират потенциала на действие - изразяване професионален език Неврофизиолозите, не е ясно за стартиращия механизъм на неврон. В това отношение невроните на мозъка, които могат да приемат невротрансмитери, изпратени от хиляди съседи, са особено интересни. Почти не е известно за обработката и интегрирането на тези импулси, въпреки че много изследователски екипи работят по този проблем. Знаем само, че невронът се прилага в интеграцията на входящите импулси и се прави решението, необходимо е или да не се инициира потенциалът на действието и да предаде импулса. Този фундаментален процес управлява функционирането на целия мозък. Не е изненадващо, че тази най-голяма мистерия на природата остава най-малко днес, мистерия и за науката!

Нервен импулс - това е движеща се вълна от промени в мембранното състояние. Тя включва структурни промени (отваряне и затваряне на мембранни йонни канали), химически (променящи се трансмембранни йонни потоци) и електрически (промени в електрическия потенциал на мембраната: деполяризация, положителна поляризация и реполяризация). © 2012-2019 Сазонов v.f.

Можете да кажете накратко:

Но във физиологичната литература, като синоним на нервен импулс, той се използва и за използване на термина "потенциал на действие". Въпреки че потенциалът на действие е само електрически компонент нервен импулс.

Потенциал за действие - Това е остър скок с промяната на мембранния потенциал с отрицателен върху положителен и обратно.

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

Нервният импулс е сложен структурен електрохимичен процес, който се разпространява в неврон мембрана под формата на течаща вълна от промяна.

Потенциал за действие - Това е само електрическият компонент на нервния импулс, характеризиращ се с промените в електрическия заряд (потенциал) върху локалната площ на мембраната по време на преминаването на нервния импулс (от -70 до +30 mV и обратно). (Кликнете върху изображението вляво, за да видите анимацията.)

Сравнете двете фигури по-горе (изкопани около тях) и, както казват, чувстват разликата!

Къде са родени нервните импулси?

Колкото и да не всички ученици, които са изучавали физиологията на вълнението, могат да отговорят на този въпрос. (

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

1) Akson Kholmik (това е преходът на невронното тяло в Akson),

2) рецептор край на дендрита,

3) първото прихващане на Ranvier на Dendriti (задействаща зона на Дендрита),

4) Постсинаптична мембрана вълнуващ синапс.

Места на появата на нервни импулси:

1. Akson Kholmik е основният телесл на нервните импулси.

Auson Kholmik е самото начало на аксоса, където започва на тялото на неврон. Това е аксонният Холмик, който е основният генератор (генератор) на нервните импулси върху неврон. На всички останали места вероятността за нервен импулс е много по-малка. Факт е, че аксовата хълмиста мембрана е увеличила чувствителността към възбуждане и критичното ниво на деполяризация (KUD) се намалява в сравнение с останалата част от мембраната. Ето защо, когато множество постсинаптични потенциали (VSP) започват да се сумират на невронната мембрана (VSP), които се срещат на различни места на постсинаптични мембрани на всичките му синаптични контакти, след това по-рано от цялата куда се постига на аксоновия Холи. Там това е суперфорна деполяризация за хълмист.

Така че, Axonny Holmik е интегратна зона на мембраната, тя интегрира всички локални потенциали (вълнуващи и спирачки), възникнали на неврон - и първият се задейства за постигане на бордюра, генериращ нервен импулс.

Важно е също да се вземе предвид следният факт. От Axon Holly, нервният импулс минава през цялата мембрана на своя неврон: както от аксо до пресинаптичните окончания, така и в дендрити, за да следсинаптични "начинания". Всички местни потенциали се отстраняват от невронната мембрана и от всичките му синапси, защото Те са "прекъснати от" потенциала на действие от нервен импулс, който работи в мембраната.

2. Рецептор завършва чувствителен (аферентен) неврон.

Ако невронът има рецептор, тогава адекватният стимул може да го повлияе и генерира генераторския потенциал в този край първо, а след това и нервния импулс. Когато потенциалът на генератора достигне KUD, тогава в този край се ражда потенциални зависими от натриевите йонни канали и се ражда потенциалът на действие и нервния импулс. Нервният импулс протича според Дендриту към тялото на неврон, а след това според актона си към пресинаптичните окончания за предаване на вълнение към следващия неврон. Така че работата, например, рецептори на болката (ноцицептори), които са дендритни край на болковите неврони. Нервните импулси в болковите неврони се повдигат при рецепторните крайници на дендритите.

3. Първото прихващане на Ranvier на Dendriti (задейства зона на Дендрит).

Местни вълнуващи постсинаптични потенциали (VSP) в края на дендрита, които се формират в отговор на възбуждането, идващо в дендрити чрез синапси, се сумират за първото прихващане на RANVIER на този денрдрит, ако е, разбира се, е минимизирани. Налице е част от мембрана с повишена чувствителност към възбуждането (намален праг), така че в тази област е, че критичното ниво на деполяризация (KUD) е по-лесно преодоляване, след което се отварят потенциалните йонни канали за натрий за натрий - и се появява потенциалът на действие (нервен импулс).

4. Постсинаптична мембрана вълнуващ синапс.

В редки случаи, VSPS на синапса на възбуждане може да бъде толкова силен, че също така достига до бордюра и генерира нервен импулс. Но по-често е възможно само в резултат на сумирането на няколко VSPS: или от няколко съседни синапси, които са работили едновременно (пространственообщение), или поради факта, че дойде няколко в ред (временно сумиране) към тези синали.

Видео:Провеждане на нервен пулс от нервни влакна

Потенциала на действие като нервен импулс

По-долу е даден материал, взет от образователния и методически ръководство на автора, което е напълно възможно да се обърне в литературния си списък:

Сазонов v.f. Концепцията и видовете спиране във физиологията на централната нервна система: Наръчник за преподаване. Част 1. Ryazan: RGPU, 2004. 80 s.

Всички процеси на промените в мембраната, които се случват по време на удължаващото възбуждане, са добре разбрани и описани в научни и образователна литература. Но не винаги това описание е лесно да се разбере, защото в този процес участват твърде много компоненти (от гледна точка на обикновен ученик, а не на товарач, разбира се).

За да се улесни разбирането, ние предлагаме да се разгледа един електрохимичен процес на разпространение на динамично възбуждане от три страни, на три нива:

Електрически феномени - Разработване на потенциал за действие.

Химически явления - движението на йонни потоци.

Структурни явления - поведението на йонните канали.

Три страни на процеса разширяване на възбуждането

1. Потенциал за действие (PD)

Потенциал за действие - Това е промяната на скобата в постоянната мембранна потенциал с отрицателна поляризация до положителна и обратно.

Обикновено, мембранният потенциал в невроните на ЦНС варира от -70 mV до +30 mV, след което се връща отново към първоначалното състояние, т.е. до -70 mV. Както виждате, концепцията за потенциала за действие се характеризира чрез електрически явления върху мембраната.

На електрическо ниво Промените започват да променят поляризираното състояние на мембраната върху деполяризацията. Първо, деполяризацията е под формата на местен вълнуващ потенциал. До критичното ниво на деполяризация (приблизително -50 mV) е относително прост линейно намаляване на електрическатагустност, пропорционална на силата на засягане на дразнителите. Но тогава най-готините започватsophue. деполяризация, тя не се развива с постоянна скорост, нос ускорение . Говорейки образно, деполяризацията се ускорява, която скача през нулевата марка, без да забелязва това и дори влиза в положителна поляризация. След достигане на пика (обикновено +30 mV), започва обратният процес -реполяризация . Възстановяване на отрицателната поляризация на мембраната.

Накратко опишете електрическите явления по време на потенциала за действие:

Нагряване на клон график:

потенциалът на хората е първоначалното конвенционално поляризирано електрическо състояние на мембраната (-70 mV);

увеличаване на местния потенциал - пропорционален на деполяризацията на стимулите;

критичното ниво на деполяризация (-50 mV) е рязко ускорение на деполяризацията (поради саморазпръскване на натриеви канали), скок започва от тази точка - започва високомплитутността на потенциала за действие;

самосъзнателна нарастваща деполяризация;

преходни нулеви марки (0 mV) - промяна на полярността на мембраната;

"Превишаване" е положителна поляризация (инверсия или връщане, мембранна такса);

връх (+30 mV) е върхът на процеса на промяна на полярността на мембраната, пика на потенциала за действие.

Графики на клоновете надолу:

реполяризация - възстановяване на предишната електрическа загуба на мембраната;

преходът на нулевата марка (0 mV) е обратното изместване на полярността на мембраната към първия, отрицателен;

преминаване на критичното ниво на деполяризация (-50 mV) - прекратяване на фазата на относителна огнеупорна (необуздана) и връщане на възбудимост;

проследяващи процеси (проследяване деполяризация или проследяване на хиперполаризацията);

възстановяването на потенциала за грижа е норма (-70 mV).

Така че, първо - деполяризация, след това - реполяризация. Първо - загубата на електричество, тогава - възстановяването на електрическата активност.

2. Йонни нишки

Може да се каже, че заредените йони са създателите на електрически потенциали в нервните клетки. За много хора изявлението звучи странно, че водата не извършва електрически ток. Но всъщност това е така. Сама по себе си водата е диелектрик, а не диригент. Във вода електрическият ток не се осигурява от електрони, както в метални проводници и зареждащи йони: положителни катиони и отрицателни аниони. В живите клетки основната "електрическа работа" се извършва от катиони, тъй като те са по-мобилни. Електрическите течения в клетките са йонни потоци.

Така че е важно да осъзнаете, че всички електрически течения, които минават през мембраната сайонни потоци . Ние сме запознати от текущата физика под формата на поток от електрони в клетките, както във водните системи, просто не. Връзките към потоците на електрон ще бъдат грешка.

На химичното ниво Ние описваме размножителното възбуждане, трябва да обмислим как характеристиките на йонните потоци преминават през мембранната промяна. Основното нещо в този процес е, че когато деполяризацията е рязко повишена от потока на натриевите йони в клетката, и след това внезапно спира на шип на потенциала за действие. Входящият поток на натрий просто причинява деполяризация, тъй като натриевите йони носят с тях положителни заряди в клетка (от и намаляват електрическата активност). След това, след Spike, потокът от калиеви йони е значително увеличаващ се, което причинява регистрация. В края на краищата, калий, както многократно говорим, поставя положителни заряди от клетката. Отрицателните такси остават вътре в клетката в повечето и поради това, електрическатагустност се увеличава. Това е възстановяването на поляризацията поради течния поток от калиеви йони. Имайте предвид, че нововъзникващият поток от калиеви йони се среща почти едновременно с появата на натриев поток, но се увеличава бавно и продължава 10 пъти по-дълго. Въпреки продължителността на самия калиев поток на йони, малко се консумира - само един милионни дял от калиев резерв в клетка (0.000001 част).

Да обобщим. Възходящ клон на точността на потенциала на действие се формира чрез влизане в клетката на натриевите йони и низходящ - поради изхода от клетката на калиевите йони.

3. Йонни канали

И трите страни на процеса на възбуждане са електрически, химически и структурни - необходими за разбиране на нейната същност. Но все пак всичко започва с работата на йонните канали. Това е състоянието на йонните канали, които предопределят поведението на йони, и поведението на йони на свой ред е придружено от електрически явления. Започнете процеса на вълнениенатриеви канали .

На молекулярно структурно ниво Настъпва откриването на мембранни натриеви канали. Първо, този процес е пропорционален на силата на външното влияние и след това става просто "неудържима" и маса. Отварянето на канала осигурява натриев вход към клетката и причинява деполяризация. След това, около 2-5 милисекунди, те се срещатавтоматично затваряне . Това затваряне на каналите рязко прекъсва движението на натриевите йони в клетката и следователно прекъсва повишаването на електрическия потенциал. Потенциалният растеж се прекратява и виждаме шип върху графиката. Това е върхът на кривата в графика, процесът ще продължи в обратна посока. Разбира се, е много интересно да се разбере, че натриевите канали имат две порта и те се отварят чрез гол за активиране и да се затварят иначват, но трябва да бъдат обсъдени по-рано в темата "възбуждане". Няма да спрем в това.

Успоредно с това, при отварянето на натриеви канали с малко закъснение във времето има нарастващо откритие на калиеви канали. Те са бавни в сравнение с натрий. Отварянето на допълнителни калиеви канали повишава изхода на положителните калиеви йони от клетката. Изходът на калий се противопоставя на деполяризацията на натрий и причинява възстановяване на полярността (възстановяване на електрона). Но натриевите канали са пред калий, те работят около 10 пъти по-бързо. Следователно входящият поток от положителни натриеви йони в клетката е пред компенсаторната продукция на калиевите йони. И следователно деполяризацията развива водещ темп в сравнение с поляризацията, която се противопоставя на него, причинена от изтичането на калиеви йони. Ето защо, докато натриевите канали се затворят, възстановяването на поляризацията няма да започне.

Огън като метафора на размножителното възбуждане

За да се разберем смисълдинамичен Процеса на възбуждане, т.е. За да разберем разпространението си по мембраната, е необходимо да си представим, че описаните от нас процеси са заловени най-близки и след това всички нови, все по-отдалечени райони на мембраната, докато не се движат напълно по цялата мембрана. Ако сте видели "жива вълна", която е доволна от феновете на стадиона, като стана и клякам, след това лесно ще си представите мембранна възбуждаща вълна, която се оформя от постоянния поток в съседни секции на трансмембранни йонни токове.

Когато търсихме фигуративен пример, аналогия или метафора, която ясно може да предаде значението на размножителното възбуждане, след това спря на образа на пожар. Наистина, размножителното възбуждане прилича на горски пожар, когато горящите дървета остават на място, и предната част на огъня се разпространява и оставя по-нататък и по-нататък във всички посоки от фокуса на огъня.

Как ще изглеждат спирачните явления в тази метафора?

Отговорът е очевиден - спирането ще изглежда като пожарогасене, като намаление на изгарянето и затихването на огъня. Но ако огънят се прилага сама по себе си, тогава гасителят изисква усилия. От погасения район, самото пожарогасене няма да отиде във всички посоки.

Има три опции за борба с пожар: (1) или трябва да изчакате, когато всичко изгаря и огънят ще изтрие всички запалими резерви, (2) или трябва да напоявате горещите участъци, така че да излязат, (3) или трябва Водата е най-близките ненужни пожари, така че те не светят.

Възможно ли е да "изплати" вълна от размножително възбуждане?

Малко вероятно е нервната клетка да може да "погаси" това начало "огън" на вълнението. Следователно, първият метод е подходящ само за изкуствени смущения в невроните (например за терапевтични цели). Но "налейте шофьора" някои сайтове и поставете възбуждащата единица, тя се оказва, е напълно възможно.

Automalna в активно възбудими среди (ABC)

Когато вълната се разпространява в активна възбудима среда, не се случва трансфер на енергия. Енергията не се прехвърля, но се освобождава, когато възбуждането идва на сайта на ABC. Възможно е да се направи аналогия с поредица от експлозии на такси, вградени на известно разстояние един от друг (например при гасене на горски пожари, строителство, алеологична работа), когато взрив на едно обвинение води до експлозия наблизо и така нататък. Горският пожар също е пример за разпространението на вълната в активна възбудима среда. Пламъкът се прилага за района с разпределени енергийни резервати - дървета, дървета, сух мъх.

Основните свойства на вълните, разпространяващи се в активно възбудими среди (ABC)

Вълната на възбуждане се прилага за ABC без затихване; Проходът на възбуждащата вълна е свързан с огнеупорна - неактуализацията на средата за определен период от време (рефрактор).

Кандидат на биологични науки L. Chaylakhyan, изследовател Институт по биофизична академия на науките на СССР

Четецът на списанието Л. Горбунова (село Тебибино, Московска област) пише за нас: "Интересувам се от механизма, предаването на сигнали върху нервни, клетки."

Лауреати на Нобелова награда от 1963 г. (отляво надясно): А. Кьоджкин, Е. Хъксли, Д. Еклюлки.

Презентации на учени за механизма на предаване на нервния импулс са претърпели напоследък Значителна промяна. Доскоро гледките на Бърнстейн бяха доминирани в науката.

Мозъкът на човека, без съмнение, най-високото постижение на природата. В килограм от нервната тъкан, квинтесенцията на целия човек е приключила, варираща от регулирането на жизнените функции - работата на сърцето, белите дробове, храносмилателния тракт, черния дроб - и завършва с неговия духовен свят. Тук - нашите умствени способности, целия ни светоглед, памет, ум, нашето самосъзнание, нашите "аз". Знанието за механизмите на мозъчната работа е знанието за себе си.

Целта е голяма и примамлива, но обектът на изследването е невероятно сложен. Шегата казват, че този килограм тъкан е сложна комуникационна система от десетки милиарди нервни клетки.

Въпреки това, първата съществена стъпка към знанието на мозъка вече е направена. Може би той е един от най-леките, но е изключително важно за всичко по-нататък.

Имам предвид изучаването на механизма на предаване на нервни импулси - сигнали, които се движат около нервите, както с тел. Това са тези сигнали, които са мозъчната азбука, с която сетивата се изпращат до централната нервна система Подробности за дефетите за събития в светът на открито. Нервните импулси крипват мозъка техните заповеди за мускулите и различни вътрешни органи. И накрая, на езика на тези сигнали, отделни нервни клетки и нервни центрове говорят помежду си.

Нервните клетки - основният елемент на мозъка е разнообразен по размер, под форма, но по принцип имат една структура. Всяка нервна клетка се състои от три части: от тялото, дългите нервни влакна - аксон (дължината на лицето му от няколко милиметра до метър) и няколко кратки разклонителни производства - дендрити. Нервните клетки се изолират един от друг с черупки. Но все пак клетките взаимодействат помежду си. Това се случва на мястото на клетката на клетката; Тази връзка се нарича synaps. В синапса има ос на една нервна клетка и тяло или дендрити на друга клетка. Освен това е интересно, че възбуждането може да бъде предадено само в една посока: от аксоса до тялото или дендритуита, но в никакъв случай обратно. SYNAPS е като кенотрон: прескача сигналите само в една посока.

В проблема с изучаването на механизма на нервния импулс и нейното разпределение могат да бъдат разграничени два основни въпроса: естеството на нервния импулс или възбуждането в една и съща клетка е влакното и механизмът за предаване на нервния импулс от клетката към клетката към. \\ T клетки - чрез синапси.

Каква е естеството на сигналите, предадени от клетката към нервната клетъчна клетка?

Този проблем се интересува от този проблем за дълго време, Декарт прие, че разпространението на сигнала е свързано с трансфузията на течността върху нервите, като върху тръбите. Нютон смяташе, че това е чисто механичен процес. Когато се появи електромагнитна теория, учените решиха, че нервният импулс е подобен на текущото движение върху проводника със скорост, близка до скоростта на разпространението на електромагнитни трептения. И накрая, развитието на биохимията се появи гледна точка, че движението на нервния пулс е разпространението по протежение на нервното влакно на специална биохимична реакция.

И все пак нито една от тези идеи не беше оправдана.

В момента е разкрит естеството на нервния импулс: това е изненадващо тънък електрохимичен процес, който се основава на движението на йони през клетъчната обвивка.

Голям принос за разкриването на този характер е направен от работата на трима учени: Алън Ходжкин, професор по биофизиката на Университета в Кеймбридж; Андрю Хъксли, професор по физиология на Лондонския университет, и Джон Еклис, професор Физиология на Австралия в Канбер. Те присъдиха на Нобеловата медицина за 1963 г.,

За първи път предложението на нервния импулс беше изразено от известния германски физиолог Берщейн в началото на нашия век.

До началото на двадесети век беше съвсем наясно с нервното възбуждане. Учените вече са знаели, че нервната фибри може да бъде развълнувана от токов удар, а вълнението винаги се появява под катода - в минута. Известно е, че развълнуваната зона на нервите обвинява негативно по отношение на неизправданата област. Установено е, че нервният импулс на всяка точка продължава само 0.001-0.002 секунди, който величината на възбуждане не зависи от силата на дразнене, тъй като обемът на повикването в нашия апартамент не зависи от това колко сме притиснати бутон. И накрая, учените установиха, че електрическите токови носители в живите тъкани са йони; Освен това, вътре в клетката на основните електролитни калиеви соли и в тъканната течност - натриеви соли. Вътре в повечето клетки, концентрацията на калиеви йони е 30-50 пъти по-голяма от в кръвта и в междуклетъчната течност, измиващата клетка.

И на базата на всички тези данни Бърнщайн предложи обвивката на нервните и мускулните клетки да е специална полупропусклива мембрана. Тя прониква само за йони до +; За всички останали йони, включително за отрицателно заредените аниони в клетката, пътят е затворен. Ясно е, че калият според законите за дифузия ще се стреми да излезе от клетката, като в клетката се появява излишък от аниони, а от двете страни на мембраната ще се появи разликата в потенциала: отвън - плюс (излишък от катиони) ), вътре - минус (излишни аниони). Тази потенциална разлика получи името на мирния потенциал. Така, в покой, в необлязло състояние, вътрешната част на клетката винаги се зарежда негативно в сравнение с външния разтвор.

Бернстейн предложи, че по време на възбуждането на нервната фибри се появяват структурни промени на повърхностната мембрана, нейните пори, както е, се увеличава и става пропуск за всички йони. В същото време, естествено, потенциалната разлика изчезва. Това причинява нервен сигнал.

Теорията на мембраната Bernsteum бързо спечели признание и съществувала над 40 години, до средата на нашия век.

Но в края на 30-те години теорията на Бернщайн се срещна с непреодолими противоречия. Силен удар, която тя е нанесена през 1939 г. от фини експерименти на Ходжкин и Хъксли. Тези учени първо измерват абсолютните стойности на мембранния потенциал на нервните фибри в покой и когато се вълнуват. Оказа се, че когато е развълнуван, мембранният потенциал не е просто намален до нула, но премина през нула до няколко дузина milvololt. Това означава, че вътрешната част на влакното от отрицанието става положителна.

Но не е достатъчно да се откаже от теорията, е необходимо да се замени с друго: науката не толерира вакуум. И Ходжкин, Хъксли, Кац през 1949-1953 Предложение нова теория. Тя получава името на натрий.

Тук читателят има право да бъде изненадан: досега нямаше реч за натрий. Това е всичко. Учените са създали с помощта на етикетирани атоми, които при предаването на нервния импулс не само калий и аниони, но също и натриевите и хлорните йони се смесват.

В тялото, натрий и хлорните йони са достатъчни, всеки знае, че кръвта е солен вкус. Освен това, натрий в междуклетъчната течност е 5-10 пъти по-голям от вътрешността на нервната фибри.

Какво означава това? Учените предложиха, че когато се вълнуват в първия момент, пропускливостта на мембраната се увеличава само за натрий. Проницаемостта става десет пъти повече, отколкото за калиеви йони. И тъй като натрий е 5-10 повече натрий, отколкото вътре, той ще се стреми да влезе в нервната фибри. И тогава вътрешната част на влакното ще бъде положителна.

И след известно време - след вълнение - балансът се възстановява: мембраната започва да преминава калиеви йони. И те излизат. По този начин те компенсират положителния заряд, който е въведен в натриевите йони на влакна.

Беше напълно трудно да се стигне до такива идеи. И затова: диаметърът на натриев йон в разтвора е един и половин диаметър на калий и хлорни йони. И това е напълно непонятно колко по-големи от йоните преминават там, където по-малките могат да преминат.

Необходимо е да се промени решително разглеждане на механизма на прехода на йони през мембраните. Ясно е, че само разсъжденията за порите в мембраната не правят тук. И тогава беше изразена идеята, че йоните могат да пресичат мембраната по съвсем различен начин, с помощта на мистерия до времето преди времето на съюзниците - единствените органични превозвачи, скрити в самата мембрана. С тази молекула йоните могат да пресичат мембраната навсякъде, а не само чрез порите. Освен това тези молекули са добре разграничени от техните пътници, те не объркват натриевите йони с калиеви йони.

След това общата картина на разпространението на нервния импулс ще има следната форма. В мира на молекулите на превозвачите, обвинен негативно, мембранният потенциал се притиска към външната граница на мембраната. Следователно, натриевата пропускливост е много малка: 10-20 пъти по-малка от за калиеви йони. Калият може да пресече мембраната през порите. Когато вълната за възбуждане се приближи до налягането на електрическото поле върху молекулите на носителите; Те възстановяват своите електростатични "скокове" и започват да носят натриеви йони в клетката. По-нататък намалява мембранния потенциал. Тя отива като механизм процес за презареждане на мембрана. И този процес непрекъснато се разпространява по протежението на нервните влакна.

Интересно е, че нервните влакна харчат за основната си работа - извършване на нервни импулси - само около 15 минути на ден. Въпреки това, готов за това влакно във всеки секунда: всички елементи на нервната работа без прекъсване - 24 часа в денонощието. Нервните влакна в този смисъл са подобни на прихващащи самолети, които непрекъснато работят двигатели за незабавно отклонение, но самото заминаване може да се проведе само веднъж няколко месеца.

Сега се запознахме с първата половина на мистериозния акт на преминаване на нервния импулс - по едно и също влакно. Но как се възбужда от клетката към клетката, през ставите на ставите - синапси. Този въпрос беше изследван в брилянтни експерименти на третата нобелов лауреат, John Eccles.

Възбуждането не може да се движи директно от нервните крайности на една клетка върху тялото или дендрит на друга клетка. На практика целият ток преминава през синаптичната прорез във външната течност и отрицателният дял се отделя към съседната клетка чрез синопи, не може да предизвика възбуждане. Така в областта на синапсите е счупена електрическата приемственост в размножаването на нервния импулс. Тук, на кръстовището на две клетки, влезе в сила напълно различен механизъм.

Когато възбуждането стигне до прекратяването на клетката, към мястото на синапс, физиологично активните вещества се отличават в междуклетъчния флуид - медиатори или посредници. Те се превръщат в връзка в предаването на информация от клетката към клетката. Медиаторът химически взаимодейства с втората нервна клетка, променя проницаемостта на нейната мембрана - както ще пробие пропастта, в която много йони са бързани, включително натриеви йони.

Така че, благодарение на произведенията на Ходжкин, Huxley и Eccles, най-важните състояния на нервната клетка - възбуждане и спиране - могат да бъдат описани по отношение на йонните процеси по отношение на структурните химически пренареждания на повърхностните мембрани. Въз основа на тези работи можете вече да правите предположения за възможни механизми за краткосрочна и дългосрочна памет, пластмасовите свойства на нервната тъкан. Това обаче е разговор за механизми в рамките на една или няколко клетки. Това е само мозъчна азбука. Очевидно следващият етап може да бъде много по-труден - откриването на законите, на които се изгражда координиращата дейност на хиляди нервни клетки, признаването на езика, върху което говорят нервните центрове помежду си.

Сега сме в познаването на работата на мозъка на нивото на детето, което разпозна буквите на азбуката, но не знае как да ги свърже с думи. Въпреки това, не е далеч известно време, когато учените с елементарни биохимични актове, протичащи в нервната клетка, прочетете очарователния диалог между нервните мозъчни центрове.

Подробно описание на илюстрациите

Презентациите на учени относно механизма на предаване на нервния импулс са претърпели значителна промяна наскоро. Доскоро гледките на Бърнстейн бяха доминирани в науката. Според него, в покой (1), нервната фибри се зарежда положително отвън и отрицателно вътре. Това се дължи на факта, че чрез порите в стената на влакното могат да се държат само положително заредени калиеви йони (К +); Голяморазмерното отрицателно облечени аниони (A -) са принудени да останат вътре и да създадат излишък от отрицателни заряди. Възбуждането (3) на Bernstein се свежда до изчезването на потенциалната разлика, която е причинена от факта, че размерът на порите се увеличава, а анионите навън и подравняват йонния баланс: броят на положителните йони става равен на броя на отрицателните йони . Работата на лауреатите на Нобеловите награди от 1963 г. А. ХОДЖКПНА, Е. Хъксли и Д. Еклиса промени предишните си идеи. Доказано е, че положителните натриеви йони (Na +) също участват в нервното възбуждане, отрицателен нехлоррен (С1) и отрицателно заредени носещи молекули. Постоянното състояние (3) се формира по принцип, точно както се смяташе за: излишък от положителни йони - извън нервната фибри, излишък от отрицателен - вътре. Въпреки това, установено е, че когато се вълнува (4), не се появява подравняване на таксите и презареждане: излишък от отрицателни йони се образува навън, а вътре е излишък от положителен. Това се обяснява с факта, че когато носещата молекула е развълнувана, положителните натриеви йони започват да транспортират през стената. По този начин, нервният импулс (5) се движи по влакната, презареждаща двоен електрически слой. И от клетката към клетката, възбуждането се предава от особен химикал "Таран" (6) - ацетилхолин молекула, която помага на йоните през стената на съседните нервни влакна.

Невроните комуникират с помощта на "нервни съобщения". Тези "съобщения" са подобни на електрически ток, който работи върху кабелите. Понякога, при предаване от един неврон на друг, тези импулси се превръщат в химически съобщения.

Нервни импулси

Информацията се предава между невроните като електрически ток в кабелите. Тези съобщения са кодирани: те са последователност от абсолютно идентични импулси. Самият код лежи в тяхната честота, т.е. сред импулсите в секунда. Връзките се предават от клетката към клетката, от дендрита, в който възникват, до аксон, през който преминават. Но има и разлика от електрическите мрежи - импулсите не се предават с електрони *, но с по-сложни частици - йони.

Лекарства, засягащи скоростта на импулсите

Има много химически препарати, които могат да променят характеристиките на предаването на нервните импулси. Като правило те действат на синаптично ниво. Анестетиците и транквилазащите се забавят, а понякога те обикновено потискат прехвърлянето на импулси. И антидепресанти и стимуланти, като кофеин, напротив допринасят за най-доброто предаване.

С огромна скорост

Нервните импулси трябва бързо да преминат през тялото. Ускоряване на преминаването им на неврони помага на околните леки клетки. Те образуват черупка на нервно влакно, наречено миелин. В резултат на това импулсите отиват с спираща дъха скорост - повече от 400 км / ч.

Химически връзки.

Съобщенията, предадени от неврон до неврон, трябва да се обърнат от електрическа форма. Това се дължи на факта, че въпреки многобройните си неврони никога не влизат в контакт помежду си. Но електрическите импулси не могат да бъдат предадени, ако няма физически контакт. Следователно, невроните се използват за предаване на специална система, наречена синапси. На тези места, невроните са разделени с тясно пространство на синаптичната прорез. Когато електрическият импулс идва на първия неврон, той освобождава от сина химически молекули, така наречените невротрансмитери. Тези вещества, произведени от неврони, се движат през синаптичната прорез и попадат върху рецепторите, специално предназначени за тях. В резултат на това възниква друг електрически импулс.

Пулсът между невроните е по-малък от хилядна секунди.

Разлики на невро-медиатори

Мозъкът се произвежда от около петдесет невротрансмитери, които могат да бъдат разделени на две групи. Първият се състои от онези, които инициират появата на нервен импулс - те се наричат \u200b\u200bвълнуващи. Други, напротив, забавят възникването му са спирачни невротрансмитери. Заслужава да се отбележи, че в повечето случаи неврон разпределя само един вид невротрансмитери. И в зависимост от това, дали е вълнуващо или спиране, невронът влияе на съседните нервни клетки по различни начини.

Изкуствена стимулация.

Отделен неврон или група от неврони е възможно да се стимулира изкуствено с помощта на електроди, които са влезли в тях, като изпращат електрически импулси в точно посочени мозъчни зони. Този метод понякога се използва в медицината, по-специално, за лечение на пациенти с болест на Паркинсон, това заболяване, проявено в напреднала възраст, е придружено от треперещи крайници. Това треперене може да бъде спряно чрез постоянно стимулиране на определена мозъчна зона.

Неврон - микрокомпютър

Всеки от невроните може да приеме стотици съобщения в секунда. И за да не бъде претоварена информация, той трябва да може да прецени степента на нейното значение и да направи своя предварителен анализ. Тази изчислителна активност се среща в клетката. Има вълнуващи и приспадни импулси. И, за да може невроните да генерират своя пулс, е необходимо количеството предишни да се оказа повече от определена стойност. Ако добавянето на вълнуващи и спирачни импулси няма да надвишават това ограничение, невронът ще бъде "безмълвен".

Информация скъпа

Във всички тези интрипута на невроните има красиво определени пътеки. Подобни идеи, подобни спомени минават, винаги е същите и същите неврони и синапси. Все още е неизвестна, тъй като тези контури на електронни комуникационни схеми възникват и се подкрепят, но е очевидно, че те съществуват и че са по-силни, отколкото са по-ефективни. Често използваните синапси, които работят по-бързо. Това обяснява защо си спомняме нещата по-бързо, че видяхме или повторихме няколко пъти. Тези връзки обаче не възникват завинаги. Някои от тях могат да изчезнат, ако не са използвани достатъчно, и има нови. Ако е необходимо, невроните винаги могат да създават нови връзки.

Малки зелени точки на снимките - хормони в кръвоносните съдове

Химическо допинг

Когато казват, че спортистът използва хормонално допинг, това означава, че той приема хормони или под формата на таблетки или ги въвежда директно в кръвта. Хормоните са естествени или изкуствени. Най-често срещаните хормони на растежа и стероиди, за сметка на които мускулите стават по-големи и по-силни, както и еритропоетин - хормон, ускорявайки доставянето на хранителни вещества към мускулите.

Мозъкът е в състояние да произведе милиони операции за секунда.

Хормоните работят по мозъка

За да обменяте информация, мозъкът използва друг инструмент - хормони. Тези химични съединения Частично произведени от самия мозък в невронната група, разположена в хипоталамуса. Тези хормони контролират производството на други, произведени в други части на тялото в ендокринните жлези. Те действат по различен начин от невротрансмитери, които са фиксирани директно върху невроните и се прехвърлят с кръв към тялото, отдалечено от мозъка, като гърди, яйчници, мъжки семена, бъбреци. Фиксирането на техните рецептори, хормоните причиняват различни физиологични реакции. Например, те допринасят за растежа на костите и мускулите, контролират усещането за глад и жажда и, разбира се, засягат сексуалната активност.