ПРОВЕДЕНИЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ ПО НЕРВНЫМ ВОЛОКНАМ

Импульсы идут с разной скоростью. Эта скорость зависит от двух факторов: диаметра нервного волокна и от того, покрыто оно миелином или нет. Чем толще волокно, тем скорость выше. Это связано с особыми кабельными свойствами нервного волокна. Появление возбуждения происходит как бы от­ точки к точке. В процессе развития ПД происходит кратковременная перезарядка клеточной мембраны: внутренняя сторона заряжается положительно, наружная отрицательно. Соседние невозбужденные участки заряжены наоборот. Рядом оказываются положительно и отрицательно заряженные участки. От плюса к минусу течет электрический ток вдоль клеточной мембраны. Этот ток возбуждает ранее невозбужденный участок. Возбуждение этого участка приводит к появлению электрического тока уже между этим и соседним невозбужденным участками. Так непрерывно, от точки к точке, распространяется возбуждение, как, например, горит спичка. Разница только в том, что сгоревшая спичка снова уже гореть не будет, а волокно через некоторое время после возбуждения (когда пройдет фаза рефрактерности) снова готово генерировать импульсы (нарисовать схему).

Скорость проведения возбуждения увеличивается, если волокно покрыто миелиновой оболочкой. Миелиновая оболочка представляет собой глиальные клетки, которые окружают плотным слоем аксон нейрона. Участки, где нет миелина, – перехваты Ранвье, могут возбуждаться, остальные как бы покрыты изолятором – электронейтральны (такой аксон похож на гирлянду сосисок. Участок аксона с миелиновой оболочкой выглядит как сосиска). Поэтому возбуждение как бы прыгает по перехватам. Между возбужденным перехватом и соседним невозбужденным течет электрический ток. Механизм его такой же, как у волокна, не покрытого миелином.

Открываются натриевые каналы, натрий-ионы входят внутрь аксона, а затем усиливают свои возможности калиевые, и все восстанавливается. В эксперименте можно обнаружить, что возбуждение перепрыгивает через 1-2 перехвата. За счет этого скорость проведения возбуждения еще больше возрастает. В толстых миелинизированных волокнах оно достигает 120 м/сек. Это примерно вдвое выше максимальной скорости проведения возбуждения в самых толстых волокнах беспозвоночных (диаметром 1 мм) (нарисовать схему проведения возбуждения).

Высокая скорость распространения импульсов в относительно толстых волокнах, покрытых миелином (диаметр менее 0,1 мм), позволяет существенно сэкономить площадь, которую занимают такие нервные проводники, например, в спинном мозге. Проводящие пути спинного мозга (белое вещество) – это скопление большого количества нервных волокон с разными характеристиками, в частности, скоростями проведения. Если бы это были волокна без миелина, то они должны были быть очень толстыми, чтобы обеспечить нужную скорость проведения импульсов. Диаметр спинного мозга должен был быть во много раз больше, примерно с диаметр туловища человека.

Кроме того, миелиновая оболочка уменьшает влияние разных нервных волокон друг на друга во время возбуждения.

СИНАПС

С помощью импульсов каждая нервная клетка передает информацию другим клеткам. Место контакта одной клетки с другой – синапс –
обладает рядом особенностей. Одной из важнейших является то, что электрический импульс просто так не может перескочить с клетки на клетку. Его мощность слишком мала для решения этой задачи. Однако ее можно решить с помощью посредника. В качестве посредника выступают различные химические вещества. Импульс вызывает выброс посредника (медиатора) в пространство между клетками. Медиатор взаимодействует с белково-липидными комплексами мембраны клетки, которой адресована информация. В результате этого взаимодействия увеличивается проницаемость этой мембраны (постсинаптической) по отношению к каким-либо ионам. Если увеличивается проницаемость натриевая, то развивается деполяризация мембраны, то есть Na⁺ поступает внутрь клетки. В таком синапсе изменение мембранного потенциала носит название ВПСП –возбуждающего постсинаптического потенциала. Если ВПСП достигает определенного порогового уровня, натриевая проницаемость увеличивается резко, скачком, и возникает электрический импульс, распространяющийся дальше. Таким образом, в случае необходимости передачи возбуждения биоэлектрические события в синапсе развиваются так же, как и при обычном возбуждении в клетке. Только для передачи сигнала от клетки к клетке нужен медиатор. Но медиатор может вызвать увеличение проницаемости к другим ионам: К⁺ или С1^– . Это характерно для так называемых тормозных синапсов. В этом случае перемещение ионов приводит к гиперполяризации мембраны. Возникает ТПСП – тормозной постсинаптический потенциал. Мембранный потенциал возрастает по абсолютной величине, и возбудить такую структуру сложно. Такие синапсы служат для блокирования передачи информации или ее ограничения (нарисовать ТПСП, ВПСП).

Существует небольшое количество так называемых электрических синапсов. Простейшим видом такого синапса (эфапса) можно считать контакты между волокнами в одном нервном стволе. При возбуждении волокон они влияют друг на друга, что ускоряет проведение импульсов и их синхронизацию. В некоторых случаях обнаруживаются электрические синапсы, похожие на обычные химические. Они могут обходиться без химического медиатора благодаря некоторым физическим особенностям организации мембран. Кроме ионного механизма, важную роль играют электрические поля.

Биоэлектрические явления в нервных и мышечных клетках, в синапсах имеют ионную природу. Основную роль выполняют ионы Na⁺, К⁺, Сl^– и Са²⁺. При возбуждении или торможении ионы перемещаются через клеточную мембрану. Свойства мембраны пропускать те или иные ионы, связаны с наличием определенных специализированных каналов, через которые эти ионы могут проходить. Закономерности работы мембраны, перемещения ионов при возбуждении и других функциях хорошо согласуются с мембранной теорией биопотенциалов, разработанной А. Ходжкиным и

А. Хаксли. XX век окончательно подтвердил правоту утверждения Гальвани о том, что живая клетка является источником электрического тока.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Беркинблинт М.Б., Глаголева Е.Г. Электричество в живых организмах. М.: Наука, 1988.

2. Кац Б. Нерв, мышца и синапс. М.: Мир, 1968.

3. Костюк П.Г. Физиология центральной нервной системы. Киев: Высшая школа.

4. Ноздрачев А.Д., Баранников И.А., Батуев А.С. и др. Общий курс физиологии человека и животных. / Кн. 1. Физиология нервной, мышечной и сенсорных систем. М.: Высшая школа, 1991.

5. Шмидт Р. и Тевс Г. (ред.). Физиология человека. / Т. 1. Нервная система. М.: Мир, 1985.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ:

1. Чем определяется величина потенциала покоя?

2. Чему был бы равен ПП, если проницаемость для Na⁺ и К⁺ была бы одинакова?

3. Когда в отсутствие внешнего раздражения может возникнуть потенциал действия?

4. Что должно происходить с МП, если выход К⁺ превышает вход Na⁺ в клетку?

5. Что такое порог с точки зрения соотношения К⁺- и Na⁺-потоков?

6. Почему нервное волокно после возбуждения в течение некоторого времени (абсолютно рефрактерного периода) нельзя возбудить?

7. От каких факторов зависит скорость проведения возбуждения по нервным волокнам?

8. Почему нервные волокна имеют разный диаметр?

9. Почему не все волокна в нервной системе человека и животных покрыты миелином?

10. Почему в синапсе для передачи сигналов необходимы химические посредники?

11. Чем отличаются электрические процессы в возбуждающих и тормозных синапсах?

Часть II

Дата добавления: 2014-11-01; просмотров: 1008; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!