Što je živčani impuls? definicija

Nitko neće tvrditi da je najveće dostignuće prirode ljudski mozak. Živčani impulsi koji trče duž živčanih vlakana su kvintesencija naše suštine. Rad srca, želuca, mišića i duhovnog svijeta - sve je to u rukama živčanog impulsa. Što je živčani impuls, kako nastaje i gdje nestaje, razmotrit ćemo u ovom članku.

Neuron kao strukturna jedinica sustava

Evolucija živčanog sustava kralježnjaka i ljudi razvila se na putu pojave složene informacijske mreže, čiji se procesi temelje na reakcijama kemijske prirode. Najvažnija komponenta ovog sustava su specijalizirane stanice neurona. Oni se sastoje od tijela s jezgrom i važnim organelama. Od neurona odlaze procesi dviju vrsta - nekoliko kratkih i razgranatih dendrita i jednog dugačkog aksona. Dendriti su primatelji signala osjetilnih receptora ili drugih neurona, a akson prenosi signale u neuronskoj mreži. Da biste razumjeli prijenos živčanih impulsa, važno je znati o mijelinskoj ovojnici oko aksona. To su specifične stanice, oni čine ljusku aksona, ali ne kontinuirani, ali s prekidima (Ranvierovi strukovi).

Transmembranski gradijent

Sve žive stanice, a posebno neuroni, imaju električnu polarnost, koja proizlazi iz rada kalij-natrijevih membranskih pumpi. Njegova unutarnja površina ima negativni naboj u odnosu na vanjsku površinu. Prikazuje se elektrokemijski gradijent jednak nuli i uspostavlja se dinamička ravnoteža. Potencijal za odmor (potencijalna razlika unutar i izvan membrane) iznosi 70 mV.

Kako se nervni impuls

Kada se poticaj primjenjuje živčano vlakno Membranski potencijal na ovom mjestu oštro je poremećen. Na početku pojave uzbude, propusnost membrane za kalijeve ione se povećava, a oni se kreću prema stanici. Za 0.001 sekundi unutarnja površina neuronske membrane pozitivno se napuni. To je ono što je živčani impuls - kratkotrajno punjenje neurona ili akcijski potencijal od 50-170 mV. Postoji takozvani val akcijskog potencijala koji se širi duž aksona, poput protoka iona kalija. Val depolarizira dijelove aksona, a akcijski potencijal se pomiče s njom.

Prijenos u aksona je još jedan neuron

Nakon što stigne do kraja aksona, postaje neophodno prenijeti živčani impuls jednom ili više aksona. A ovdje nam je potreban neki drugi mehanizam, različit od vala akcijskog potencijala. Kraj aksona je sinapsa, mjesto kontakta s sinaptičkim rascjepom i presinaptičke aksonske vrećice. Potencijal djelovanja u ovom slučaju aktivira otpuštanje neurotransmitera iz presinaptičkih vrećica u sinaptički rascjep. Neurotransmiteri međudjeluju s membranom nižih neurona, uzrokujući ih da narušavaju ionsku ravnotežu. I priča o natrij-kalij pumpi se ponavlja u drugom neuronu. Nakon završetka njihove funkcije, neurotransmiteri ili difundiraju ili su zarobljeni natrag u presinaptičke vrećice. U ovakvoj situaciji, pitanje što je impuls živca, odgovor je ovo: prijenos uzbude putem kemijskih sredstava (neurotransmitera).

Mielin i puls

U osloncu mijelinske ovojnice, koji, kao sprežnik, omotaju akson, struja iona lako teče u medij i natrag. Istodobno, membrana je nadražena i stvara se akcijski potencijal. Tako se impuls živaca pomiče duž aksona skokovima, uzrokujući stvaranje akcijskog potencijala samo u Ranvierovim presrtavanjima. To je ovaj jumplike tok akcijskog potencijala koji opetovano povećava brzinu impulsa živaca. Na primjer, u debelim mijeliniranim vlaknima brzina impulsa doseže vrijednosti od 70-120 m / s, dok je u finim živčanim vlaknima bez mijelinske ovojnice brzina impulsa manja od 2 m / s.

Elektrolazni i impulsni živčani sustav

U polutvrđenom koloidnom protoplazmu galvansku struju prenose atomi koji imaju električni naboj (iona). Ali galvanska struja se ne može širiti na dosta dugim udaljenostima, a impulsni živac može. Zašto? Odgovor je jednostavan. Kada val akcijskog potencijala prolazi kroz akson, on stvara galvansku ćeliju unutar neurona. U živcu, kao u bilo kojoj galvanskoj ćeliji, postoji pozitivan pol (vanjska strana membrane) i negativni pol (unutarnja strana membrane). Bilo koji vanjski utjecaj narušava ravnotežu ovih polova, propusnost određenog područja membranskih promjena, a promjena propusnosti započinje u susjednom odjeljku. Sve, impuls je otišao dalje duž duljine aksona. I početni dio, od kojeg je započeo uzbuđenje, već je obnovio svoj integritet, našao svoj nivo gradijent i spreman je ponovno pokrenuti akcijski potencijal u neuronu.

Neuron nije samo dirigent

Neuroni su žive stanice, a njihova protoplazma je još složenija nego u stanicama drugih tkiva. Pored fizikalnih procesa povezanih s inicijacijom i provođenjem impulsa živaca, u neurona se odvijaju složeni metabolički procesi. Eksperimentalno je ustanovljeno da kada neuronski impuls prođe kroz neuron, temperatura u njemu raste (iako milijunti stupanj). A to znači samo jednu stvar: svi procesi razmjene u njemu se ubrzavaju i intenzivnije idu.

Nervalni impulsi istog tipa

Glavna svojstva neurona su njegova sposobnost da proizvodi živčani impuls i brzo ga izvesti. Informacije o kvaliteti i snazi ​​stimulacije kodirane su u promjenama učestalosti prolaska živčanih impulsa na neurone i od njih. Ta frekvencija varira od 1 do 200 u sekundi. Ovaj kod frekvencija podrazumijeva različite periode impulsa, kombinirajući ih u skupine s različitim brojevima i pokretima. Upravo to bilježi encefalogram - složeni prostorni i vremenski zbroj impulsa mozga, ritmička električna aktivnost mozga.

Neuron bira

Što uzrokuje neurona da "počnu", kako bi pokrenuli nastanak akcijskog potencijala - i danas je pitanje otvoreno. Na primjer, mozgovni neuroni uzimaju medijatore koje šalju tisuće svojih susjeda i šalju tisuće pulseva živčanim vlaknima. U neuronu postoji proces obrade impulsa i donošenje odluke - pokretanje akcijskog potencijala ili ne. Impuls živca će izblijediti ili će biti poslan dalje. Što to uzrokuje neuron da ovaj izbor i kako donese odluku? O ovom temeljnom izboru gotovo ništa ne poznajemo, iako on kontrolira djelovanje našeg mozga.

Tako smo dali odgovor na pitanje, što je živčani impuls. Vrlo ste iznenađeni, ali sve živčano tkivo u ljudskom tijelu teži samo kilogramu. Ali u isto vrijeme, to su milijarde neurona, usko povezani u jednom sustavu. Čovječanstvo je naučilo toliko o radovima neurona i cijelom sustavu, a istodobno gotovo ništa ne znamo. Naučili smo abecedu, ali za sada ne možemo ni jednostavnim riječima. Nadajmo se da će znanost u vremenu moći identificirati one obrasce koji će dešifrirati dijalog naših think tankova, što bi biološki objekt Homo Sapiensov čovjek.