Ինչպե՞ս է անցնում նյարդային ազդակը: Նյարդային իմպուլսը, դրա վերափոխման և փոխանցման մեխանիզմը: Ծայրամասային նյարդային համակարգ

Նյարդային իմպուլս(լատ. տարածվող գրգռման միավոր:

Ն. և. ապահովում է տեղեկատվության փոխանցումը ընկալիչներից դեպի նյարդային կենտրոններ և դրանցից գործադիր մարմիններ՝ կմախքային մկաններ, ներքին օրգանների և արյան անոթների հարթ մկաններ, էնդոկրին և էկզոկրին գեղձեր և այլն։

Մարմնի վրա ազդող գրգռումների մասին բարդ տեղեկատվությունը կոդավորված է N. և.- շարքերի առանձին խմբերի տեսքով։ Համաձայն «Ամեն ինչ կամ ոչինչ» օրենքի (տես) նույն մանրաթելի երկայնքով անցնող առանձին Ն–ի ամպլիտուդն ու տեւողությունը հաստատուն են, իսկ Ն–ի հաճախականությունն ու թիվը։ շարքում կախված է գրգռման ինտենսիվությունից: Տեղեկատվության փոխանցման այս մեթոդը աղմուկի նկատմամբ ամենադիմացկունն է, այսինքն՝ այն լայն շրջանակում կախված չէ հաղորդիչ մանրաթելերի վիճակից:

Ն–ի բաշխում և. նույնացվում է գործողության պոտենցիալների անցկացման հետ (տես Կենսաէլեկտրական պոտենցիալներ)։ Գրգռման առաջացումը կարող է լինել գրգռման հետևանք (տես, օրինակ, լույսի ազդեցությունը տեսողական ընկալիչի վրա, ձայնը լսողական ընկալիչի վրա կամ հյուսվածքներում տեղի ունեցող գործընթացները (Ն. և. ինքնաբուխ առաջացում): Այս դեպքերում Ն. և. ապահովել օրգանների համակարգված աշխատանքը ցանկացած ֆիզիոլոգիական պրոցեսի ընթացքում (օրինակ՝ շնչառության ընթացքում Ն. և. առաջացնում են կմախքի մկանների և դիֆրագմայի կծկում, որի արդյունքում ներշնչում և արտաշնչում և այլն)։

Կենդանի օրգանիզմներում տեղեկատվության փոխանցումը կարող է իրականացվել նաև հումորային ճանապարհով՝ արյան մեջ հորմոնների, միջնորդների և այլնի արտազատման միջոցով, սակայն Ն.-ի միջոցով փոխանցվող տեղեկատվության առավելությունն այն է, որ այն փոխանցվում է արագ և կարող է ավելի ճշգրիտ կոդավորվել, քան հումորային համակարգի կողմից ուղարկված ազդանշանները:

Այն փաստը, որ նյարդային կոճղերն այն ուղին են, որոնց միջոցով ազդեցությունները փոխանցվում են ուղեղից դեպի մկանները և հակառակ ուղղությամբ, հայտնի էր դեռևս հին ժամանակներում: Միջնադարում և մինչև 17-րդ դարի կեսերը։ Ենթադրվում էր, որ որոշակի նյութ, որը նման է հեղուկին կամ բոցին, տարածվում է նյարդերի երկայնքով: -ի գաղափարը էլեկտրական բնույթՆ. և. առաջացել է 18-րդ դարում։ Առաջին ուսումնասիրությունները էլեկտրական երևույթներկենդանի հյուսվածքներում՝ կապված գրգռման առաջացման և տարածման հետ, իրականացրել է Լ. Գալվանին։ Գ.Հելմհոլցը ցույց է տվել, որ N. և.-ի տարածման արագությունը, որը նախկինում համարվում էր լույսի արագությանը մոտ, ունի վերջավոր արժեք և կարելի է ճշգրիտ չափել։ Հերմանը (Լ. Հերման) ֆիզիոլոգիայի մեջ մտցրեց գործողության ներուժի հասկացությունը։ Գրգռման առաջացման և անցկացման մեխանիզմի բացատրությունը հնարավոր դարձավ Ս. Արհենիուսի կողմից էլեկտրոլիտիկ դիսոցացիայի տեսության ստեղծումից հետո։ Համաձայն այս տեսության՝ Բերնշտեյնը (Ջ. Բերնշտեյն) առաջարկել է, որ ի հայտ գալն ու իրականացվել է Ն. և. առաջացած իոնների շարժման արդյունքում նյարդային մանրաթելերի և միջավայրը. Անգլերեն Հետազոտողներ Ա. Հոջկինը, Բ. Կացը և Է. Հաքսլին մանրամասն ուսումնասիրել են գործողության ներուժի զարգացման հիմքում ընկած տրանսմեմբրանային իոնային հոսանքները: Հետագայում իոնային ալիքների գործարկման մեխանիզմները, որոնց միջոցով իոնները փոխանակվում են աքսոնի և շրջակա միջավայրի միջև, և մեխանիզմները, որոնք ապահովում են նյարդաթելերի՝ N. և շարքեր վարելու ունակությունը։ տարբեր ռիթմ և տևողություն:

Ն. և. տարածվում է նյարդային մանրաթելի գրգռված և ոչ գրգռված հատվածների միջև առաջացող տեղական հոսանքների պատճառով: Հանգստի հատվածում մանրաթելից դուրս թողնող հոսանքը խթան է հանդիսանում: Նյարդային մանրաթելի տվյալ հատվածում գրգռվելուց հետո առաջացող հրակայունությունը որոշում է N.-ի առաջ շարժումը և.

Գործողությունների ներուժի զարգացման տարբեր փուլերի միջև հարաբերությունները կարող են քանակականորեն բնութագրվել՝ համեմատելով դրանք ամպլիտուդով և ժամանակի ընթացքում: Այսպես, օրինակ, կաթնասունների A խմբի միելինացված նյարդաթելերի համար մանրաթելի տրամագիծը 1-22 միկրոն է, հաղորդման արագությունը՝ 5-120 մ/վրկ, բարձր լարման մասի տևողությունը և ամպլիտուդը ( գագաթնակետը կամ հասկը) կազմում է 0,4-0, համապատասխանաբար, 5 մվ և 100-120 մվ, հետքի բացասական ներուժը` 12-20 մվ (հասկի ամպլիտուդի 3-5%), հետքի դրական ներուժը` 40-60 մվ (0,2%): հասկի ամպլիտուդը):

Տարբեր տեղեկատվության փոխանցման հնարավորություններն ընդլայնվում են՝ մեծացնելով գործողության ներուժի զարգացման արագությունը, տարածման արագությունը, ինչպես նաև մեծացնելով անկայունությունը (տես), այսինքն՝ գրգռված ձևավորման կարողությունը վերարտադրել գրգռման բարձր ռիթմերը մեկ միավորի համար։ ժամանակ.

Ն–ի տարածման առանձնահատուկ առանձնահատկությունները և. կապված նյարդաթելերի կառուցվածքի հետ (տես): Մանրաթելի միջուկը (աքսոպլազմ) ունի ցածր դիմադրություն և, համապատասխանաբար, լավ հաղորդունակություն, իսկ աքսոպլազմը շրջապատող պլազմային թաղանթն ունի բարձր դիմադրություն։ Հատկապես մեծ էլեկտրական դիմադրությունմիելինացված մանրաթելերի արտաքին շերտը, որում միայն Ranvier-ի հանգույցներն են ազատ միելինային հաստ պատյանից։ Ոչ միելինացված մանրաթելերում N. և. շարժվում է շարունակաբար, իսկ միելինում՝ սպազմոդիկ (աղի հաղորդունակություն):

Տարբերում են գրգռման ալիքի նվազող և ոչ նվազող տարածում։ Նվազող հաղորդունակությունը, այսինքն՝ գրգռման անցկացումը մարման հետ, դիտվում է չմիելինացված մանրաթելերում: Այդպիսի մանրաթելերում Ն–ի հաղորդման արագությունը և. փոքր է, և գրգռման վայրից հեռավորության դեպքում տեղական հոսանքների գրգռիչ ազդեցությունը աստիճանաբար նվազում է մինչև ամբողջական մարումը: Նվազող հաղորդունակությունը բնորոշ է ներքին օրգանները նյարդայնացնող մանրաթելերին, որոնք ունեն ցածր ֆունկցիա և շարժունակություն: Ոչ նվազող հաղորդունակությունը բնորոշ է միելինացված և այն ոչ միելինացված մանրաթելերին, որոնք ազդանշաններ են փոխանցում բարձր արձագանքող օրգաններին (օրինակ՝ սրտի մկաններին): Ոչ նվազող Ն. և. անցնում է գրգռման վայրից մինչև տեղեկատվության իրականացման վայր՝ առանց թուլացման:

Կաթնասունների արագ հաղորդիչ նյարդաթելերում գրանցված նյարդային փոխանցման առավելագույն արագությունը 120 մ/վ է։ Իմպուլսների փոխանցման բարձր արագություններ կարելի է ձեռք բերել նյարդային մանրաթելի տրամագիծը մեծացնելով (չմիելինացված մանրաթելերի դեպքում) կամ միելինացման աստիճանի բարձրացմամբ։ Բաշխումը միայնակ N. եւ. ինքնին չի պահանջում ուղղակի էներգիայի ծախս, քանի որ մեմբրանի բևեռացման որոշակի մակարդակում նյարդային մանրաթելի յուրաքանչյուր հատված գտնվում է անցկացման պատրաստակամության վիճակում, և գրգռիչ գրգռիչը խաղում է «ձգանի» դերը: Այնուամենայնիվ, վերականգնելով նյարդաթելերի սկզբնական վիճակը և պահպանելով այն պատրաստակամության մեջ նոր Ն. և. կապված է էներգիայի ծախսման հետ նյարդային մանրաթելում տեղի ունեցող կենսաքիմիական ռեակցիաներում: Վերականգնման գործընթացները դառնում են մեծ արժեքՆ–ի շարքերի իրականացման դեպքում և. Նյարդային մանրաթելերում ռիթմիկ գրգռում (իմպուլսների շարք) իրականացնելիս ջերմության արտադրությունը և թթվածնի սպառումը մոտավորապես կրկնակի, բարձր էներգիայի ֆոսֆատներ են սպառվում, և Na,K-ATPase-ի ակտիվությունը մեծանում է, որը նույնացվում է նատրիումի պոմպի հետ: Տարբեր ֆիզիկական և քիմիական գործընթացների ինտենսիվության փոփոխություններ: իսկ կենսաքիմիական պրոցեսները կախված են ռիթմիկ գրգռման բնույթից (իմպուլսների շարքի տևողությունը և դրանց կրկնության հաճախականությունը) և ֆիզիոլից՝ նյարդի վիճակից։ Անցկացման ժամանակ մեծ թվովՆ. և. բարձր ռիթմով «նյութափոխանակության պարտքը» կարող է կուտակվել նյարդային մանրաթելերում (սա արտահայտվում է ընդհանուր հետքի պոտենցիալների աճով), այնուհետև վերականգնման գործընթացները հետաձգվում են: Բայց նույնիսկ այս պայմաններում նյարդային մանրաթելերի ունակությունը վարելու Ն. և. երկար ժամանակ մնում է անփոփոխ։

Փոխանցում Ն. և. նյարդային մանրաթելից մինչև մկանային մանրաթել կամ որևէ այլ էֆեկտոր իրականացվում է սինապսների միջոցով (տես): Ողնաշարավորների մոտ, դեպքերի ճնշող մեծամասնությունում, գրգռման փոխանցումը էֆեկտորին տեղի է ունենում ացետիլխոլինի արտազատման միջոցով (կմախքի մկանների նյարդամկանային սինապսներ, սրտում սինապտիկ կապեր և այլն)։ Նման սինապսները բնութագրվում են խիստ միակողմանի իմպուլսների հաղորդմամբ և գրգռման փոխանցման ժամանակի ուշացման առկայությամբ։

Սինապսներում, որոնց սինապտիկ ճեղքում, շփվող մակերեսների մեծ տարածքի պատճառով էլեկտրական հոսանքի նկատմամբ փոքր դիմադրություն կա, տեղի է ունենում գրգռման էլեկտրական փոխանցում: Դրանց անցկացման մեջ սինապտիկ ուշացում չկա և հնարավոր է երկկողմանի անցում։ Նման սինապսները բնորոշ են անողնաշար կենդանիներին։

Գրանցման Ն. և. լայն կիրառություն է գտել կենսաբանության, հետազոտության և սեպ, պրակտիկայում։ Ձայնագրման համար օգտագործվում են օղակաձև և ավելի հաճախ կաթոդային օսցիլոսկոպներ (տես Օսցիլոգրաֆիա)։ Օգտագործելով միկրոէլեկտրոդային տեխնոլոգիա (տես հետազոտության միկրոէլեկտրոդային մեթոդ) Ն. և. միայնակ գրգռված կազմավորումներում՝ նեյրոններ և աքսոններ։ Ն–ի առաջացման և տարածման մեխանիզմի ուսումնասիրման հնարավորությունները և. զգալիորեն ընդլայնվել է պոտենցիալ ամրագրման մեթոդի մշակումից հետո: Այս մեթոդը օգտագործվել է իոնային հոսանքների վերաբերյալ հիմնական տվյալներ ստանալու համար (տես Կենսաէլեկտրական պոտենցիալներ)։

Ն.-ի վարքագծի խախտում եւ. առաջանում է, երբ նյարդային կոճղերը վնասվում են, օրինակ՝ մեխանիկական վնասվածքների, սեղմման հետեւանքով ուռուցքի աճի կամ բորբոքային պրոցեսների ժամանակ։ Ն.-ի նման խախտումները և. հաճախ անշրջելի են: Իններվացիայի դադարեցման հետևանք կարող են լինել ֆունկցիոնալ և տրոֆիկ ծանր խանգարումները (օրինակ՝ վերջույթների կմախքային մկանների ատրոֆիա՝ Ն.-ի մատակարարման դադարեցումից հետո՝ նյարդային կոճղի անդառնալի վնասվածքի պատճառով)։ Ն–ի հետադարձելի դադարեցում և. կարող է առաջանալ հատուկ թերապևտիկ նպատակներով: Օրինակ, անզգայացնող միջոցների օգնությամբ նրանք արգելափակում են ցավի ընկալիչներից եկող իմպուլսները ք. n. Հետ. Ն–ի հետադարձելի դադարեցում և. Նովոկաինի շրջափակումը նույնպես առաջացնում է. Ն–ի փոխանցման ժամանակավոր դադարեցում և. նյարդային հաղորդիչների երկայնքով նկատվում է նաև ընդհանուր անզգայացման ժամանակ։

Մատենագիտություն: Brezhe M. A. Նյարդային համակարգի էլեկտրական ակտիվություն, տրանս. անգլերենից, Մ., 1979; Ժուկով Է.Կ. Էսսեներ նյարդամկանային ֆիզիոլոգիայի վերաբերյալ, ՋԻ., 1969; K o n e l and K. Վերականգնողական պրոցեսներ և նյութափոխանակություն նյարդում, գրքում՝ Սովր, պրոբլ. կենսաֆիզիկա, տրանս. անգլերենից, խմբ. G. M. Frank and A. G. Pasynsky, vol 2, p. 211, Մ., 1961;

Կոստյուկ Պ.Գ. Կենտրոնական նյարդային համակարգի ֆիզիոլոգիա, Կիև, 1977 թ. Լատմա-նիզովա Ջ.Ի. V. Էսսե գրգռման ֆիզիոլոգիայի մասին, Մ., 1972; Նյարդային համակարգի ընդհանուր ֆիզիոլոգիա, խմբ. P. G. Kostyuk, JI., 1979; T a s a k i I. Նյարդային գրգռում, տրանս. անգլերենից, Մ., 1971; Հոջկին Ա. Նյարդային իմպուլս, թարգմ. անգլերենից, Մ., 1965; Խոդորով Բ.Ի. Հուզիչ թաղանթների ընդհանուր ֆիզիոլոգիա, Մ., 1975 թ.

Նեյրոնները միմյանց հետ շփվում են «նյարդային հաղորդագրությունների» միջոցով։ Այս «հաղորդագրությունները» նման են լարերի միջով անցնող էլեկտրական հոսանքի: Երբեմն, երբ փոխանցվում են մի նեյրոնից մյուսին, այդ իմպուլսները վերածվում են քիմիական հաղորդագրությունների:

Նյարդային ազդակներ

Տեղեկատվությունը փոխանցվում է նեյրոնների միջև, ինչպես էլեկտրական հոսանքը լարերում: Այս հաղորդագրությունները կոդավորված են. դրանք միանգամայն նույնական ազդակների հաջորդականություն են: Կոդն ինքնին կայանում է դրանց հաճախականության մեջ, այսինքն՝ վայրկյանում իմպուլսների քանակի մեջ։ Իմպուլսները փոխանցվում են բջջից բջիջ՝ այն դենդրիտից, որից առաջանում են մինչև աքսոն, որով անցնում են։ Բայց կա նաև տարբերություն էլեկտրական ցանցեր- իմպուլսները փոխանցվում են ոչ թե էլեկտրոնների*, այլ ավելի բարդ մասնիկների՝ իոնների օգնությամբ։

Դեղորայք, որոնք ազդում են իմպուլսների արագության վրա

Կան բազմաթիվ քիմիական նյութեր, որոնք կարող են փոխել նյարդային ազդակների փոխանցման բնութագրերը: Որպես կանոն, նրանք գործում են սինապտիկ մակարդակում։ Անզգայացուցիչները և հանգստացնողները դանդաղեցնում են և երբեմն նույնիսկ ճնշում են իմպուլսների փոխանցումը: Իսկ հակադեպրեսանտներն ու խթանիչները, ինչպիսին է կոֆեինը, ընդհակառակը, նպաստում են դրանց ավելի լավ փոխանցմանը։

Մեծ արագությամբ

Նյարդային ազդակները պետք է արագ տարածվեն ամբողջ մարմնով: Նրանց շրջապատող նեյրոններն օգնում են արագացնել նրանց անցումը: գլիալ բջիջներ. Նրանք կազմում են միելին կոչվող նյարդային մանրաթելի պատյանը: Արդյունքում իմպուլսները շարժվում են խելամիտ արագությամբ՝ ավելի քան 400 կմ/ժ։

Քիմիական կապեր

Նեյրոնից նեյրոն փոխանցվող հաղորդագրությունները պետք է էլեկտրականից վերածվեն քիմիական ձևի: Դա պայմանավորված է նրանով, որ, չնայած իրենց մեծ թվին, նեյրոնները երբեք միմյանց չեն հպվում։ Բայց էլեկտրական իմպուլսները չեն կարող փոխանցվել, քանի դեռ ֆիզիկական շփում չկա: Ուստի նեյրոնները միմյանց հետ շփվելու համար օգտագործում են հատուկ համակարգ, որը կոչվում է սինապսներ: Այս վայրերում նեյրոնները բաժանված են նեղ տարածությամբ, որը կոչվում է սինապտիկ ճեղք։ Երբ էլեկտրական իմպուլսը հասնում է առաջին նեյրոնին, այն ազատվում է սինապսից քիմիական մոլեկուլներ, այսպես կոչված նեյրոհաղորդիչներ։ Նեյրոնների կողմից արտադրված այս նյութերը շարժվում են սինապտիկ ճեղքով և վայրէջք կատարում այլ նեյրոնի վրա հատուկ նախագծված ընկալիչների վրա: Արդյունքում առաջանում է մեկ այլ էլեկտրական իմպուլս։

Իմպուլսը նեյրոնների միջև անցնում է վայրկյանի հազարերորդականից պակաս ժամանակում:

Նեյրոհաղորդիչների տարբերությունները

Ուղեղը արտադրում է մոտ հիսուն նեյրոհաղորդիչներ, որոնք կարելի է բաժանել երկու խմբի. Առաջինը բաղկացած է նրանցից, որոնք նախաձեռնում են նյարդային իմպուլսի առաջացումը. դրանք կոչվում են գրգռիչ: Մյուսները, ընդհակառակը, դանդաղեցնում են դրա առաջացումը. դրանք արգելակող նյարդային հաղորդիչներ են: Հարկ է նշել, որ շատ դեպքերում նեյրոնն ազատում է միայն մեկ տեսակի նեյրոհաղորդիչ։ Եվ կախված նրանից՝ այն գրգռող է, թե արգելակող, նեյրոնը տարբեր կերպ է ազդում հարևան նյարդային բջիջների վրա։

Արհեստական ​​խթանում

Առանձին նեյրոն կամ նեյրոնների խումբ կարող է արհեստականորեն գրգռվել՝ օգտագործելով դրանց մեջ տեղադրված էլեկտրոդները՝ ուղղելով էլեկտրական իմպուլսները դեպի ուղեղի հստակ նշանակված հատվածներ: Այս մեթոդը երբեմն կիրառվում է բժշկության մեջ, մասնավորապես Պարկինսոնի հիվանդությամբ տառապող հիվանդների բուժման համար։ Այս ցնցումը կարելի է դադարեցնել՝ անընդհատ խթանելով ուղեղի որոշակի հատվածը:

Նեյրոն - միկրոհամակարգիչ

Յուրաքանչյուր նեյրոն ունակ է վայրկյանում հարյուրավոր հաղորդագրություններ ստանալ: Իսկ տեղեկատվությամբ չծանրաբեռնվելու համար նա պետք է կարողանա դատել դրա նշանակության աստիճանն ու նախնական վերլուծություն անել։ Այս հաշվողական գործունեությունը տեղի է ունենում բջջի ներսում: Այնտեղ ավելացվում են գրգռիչ ազդակներ և հանվում են արգելակող իմպուլսները։ Եվ, որպեսզի նեյրոնը ստեղծի սեփական իմպուլսը, անհրաժեշտ է, որ նախորդների գումարը մեծ լինի որոշակի արժեքից։ Եթե ​​գրգռիչ և արգելակող իմպուլսների ավելացումը չի գերազանցում այս սահմանը, նեյրոնը «լուռ» կլինի։

Տեղեկատվական ճանապարհներ

Նեյրոնների այս ամբողջ բարդության մեջ կան գեղեցիկ ձևավորված ուղիներ: Նմանատիպ գաղափարներ, նմանատիպ հիշողություններ են անցնում՝ միշտ կրակելով նույն նեյրոններն ու սինապսները: Դեռևս անհայտ է, թե ինչպես են առաջանում և պահպանվում սխեմաների նման էլեկտրոնային հաղորդակցության սխեմաները, բայց պարզ է, որ դրանք կան և որքան ուժեղ են, այնքան ավելի արդյունավետ են: Հաճախ օգտագործվող սինապսներն ավելի արագ են աշխատում: Սա բացատրում է, թե ինչու ենք մենք ավելի արագ հիշում այն ​​բաները, որոնք տեսել կամ կրկնել ենք մի քանի անգամ: Սակայն այս կապերը հավերժ չեն տեւում։ Դրանցից մի քանիսը կարող են անհետանալ, եթե դրանք բավարար չափով չօգտագործվեն, և նրանց փոխարեն նորերը հայտնվեն։ Անհրաժեշտության դեպքում նեյրոնները միշտ ունակ են նոր կապեր ստեղծելու։

Լուսանկարում պատկերված փոքրիկ կանաչ կետերը հորմոններ են արյան անոթների ներսում:

Քիմիական դոպինգ

Երբ ասում են, որ մարզիկը օգտագործել է հորմոնալ դոպինգ, դա նշանակում է, որ նա հորմոններ է ընդունել կամ հաբերի տեսքով, կամ դրանք ուղղակիորեն արյան մեջ ներարկելով: Հորմոնները կարող են լինել բնական կամ արհեստական: Ամենատարածվածը աճի հորմոններն ու ստերոիդներն են, որոնց շնորհիվ մկանները դառնում են ավելի մեծ և ուժեղ, ինչպես նաև էրիթրոպոետինը, հորմոն, որն արագացնում է ծննդաբերությունը: սննդանյութերդեպի մկանները.

Ուղեղն ունակ է միլիոնավոր գործողություններ կատարել վայրկյանի մի մասում։

Հորմոններն աշխատում են ուղեղում

Մեկ այլ գործիք օգտագործվում է ուղեղի կողմից տեղեկատվության փոխանակման համար. հորմոններ. Սրանք քիմիական միացություններմասամբ արտադրվում է հենց ուղեղի կողմից հիպոթալամուսում տեղակայված նեյրոնների խմբում: Այս հորմոնները վերահսկում են մյուսների արտադրությունը, որոնք արտադրվում են մարմնի այլ մասերում էնդոկրին գեղձերում: Նրանք տարբեր կերպ են գործում նեյրոհաղորդիչներից, որոնք ուղղակիորեն կապվում են նեյրոնների հետ և արյան մեջ տեղափոխվում են ուղեղից հեռու գտնվող մարմնի օրգաններ, ինչպիսիք են կրծքերը, ձվարանները, ամորձիները և երիկամները: Հորմոնները, միանալով իրենց ընկալիչներին, առաջացնում են տարբեր ֆիզիոլոգիական ռեակցիաներ։ Դրանք, օրինակ, նպաստում են ոսկորների և մկանների աճին, վերահսկում են սովի և ծարավի զգացումը և, իհարկե, ազդում են սեռական ակտիվության վրա։

Շարժիչային նեյրոն.

Մկանների կծկվող գործունեությունը վերահսկվում է մեծ թվով շարժիչային նեյրոններ- նյարդային բջիջներ, որոնց մարմինները գտնվում են ողնուղեղում, և երկար ճյուղեր. աքսոններորպես շարժիչ նյարդի մի մաս նրանք մոտենում են մկանին: Մկանների մեջ մտնելով, աքսոնը ճյուղավորվում է բազմաթիվ ճյուղերի, որոնցից յուրաքանչյուրը միացված է առանձին մանրաթելին, ինչպես էլեկտրական լարերը, որոնք կապված են տների հետ: Այսպիսով, մեկ շարժիչային նեյրոնը վերահսկում է մանրաթելերի մի ամբողջ խումբ (այսպես կոչված նեյրոշարժիչ միավոր), որն աշխատում է որպես մեկ միավոր:

Մկանը բաղկացած է բազմաթիվ նեյրոշարժիչ միավորներից և ունակ է աշխատել ոչ թե իր ամբողջ զանգվածով, այլ մասերով, ինչը թույլ է տալիս կարգավորել կծկման ուժն ու արագությունը։

Եկեք նայենք նեյրոնային բջիջի ավելի մանրամասն կառուցվածքին:

Նյարդային համակարգի կառուցվածքային և ֆունկցիոնալ միավորը նյարդային բջիջն է. նեյրոն.

Նեյրոններ- մասնագիտացված բջիջներ, որոնք ունակ են ստանալ, մշակել, փոխանցել և պահել տեղեկատվություն, կազմակերպել արձագանքը խթանմանը և կապ հաստատել այլ նեյրոնների և օրգանների բջիջների հետ:

Նեյրոնը բաղկացած է 3-ից 130 մկմ տրամագծով մարմնից, որը պարունակում է միջուկ (մեծ քանակությամբ միջուկային ծակոտիներով) և օրգանելներ (ներառյալ բարձր զարգացած կոպիտ էնդոպլազմիկ ցանցը ակտիվ ռիբոսոմներով, Գոլջիի ապարատով), ինչպես նաև գործընթացներ։ . Գործընթացների երկու տեսակ կա. դենդրիտներ և աքսոններ.Նեյրոնն ունի զարգացած և բարդ ցիտոկմախք, որը թափանցում է իր գործընթացները: Բջջային կմախքը պահպանում է բջջի ձևը.

Դենդրիտներ- ճյուղավորվող կարճ գործընթացներ, որոնք ազդանշաններ են ստանում այլ նեյրոններից, ընկալիչ բջիջներից կամ ուղղակիորեն արտաքին գրգռիչներից: Դենդրիտը նյարդային ազդակներ է փոխանցում նեյրոնի մարմնին:

Աքսոններ- նեյրոնային մարմնից գրգռում իրականացնելու երկար գործընթաց:

Նեյրոնի եզակի ունակություններն են.

- էլեկտրական լիցքեր առաջացնելու ունակություն
- տեղեկատվություն փոխանցել՝ օգտագործելով մասնագիտացված վերջավորություններ.սինապսներ.

Նյարդային իմպուլս.

Այսպիսով, ինչպես է տեղի ունենում նյարդային ազդակների փոխանցումը:
Եթե ​​նեյրոնի գրգռումը գերազանցում է որոշակի շեմային արժեքը, ապա գրգռման կետում տեղի են ունենում մի շարք քիմիական և էլեկտրական փոփոխություններ, որոնք տարածվում են նեյրոնով մեկ: Փոխանցված էլեկտրական փոփոխությունները կոչվում են նյարդային ազդակ.

Ի տարբերություն պարզ էլեկտրական լիցքաթափման, որը նեյրոնի դիմադրության պատճառով աստիճանաբար կթուլանա և կկարողանա անցնել միայն կարճ տարածություն, շատ ավելի դանդաղ «վազող» նյարդային իմպուլսը տարածման գործընթացում անընդհատ վերականգնվում է (վերականգնվում):
Իոնների (էլեկտրական լիցքավորված ատոմների) կոնցենտրացիաները՝ հիմնականում նատրիումի և կալիումի, ինչպես նաև. օրգանական նյութեր– նեյրոնից դուրս և դրա ներսում նույնը չեն, հետևաբար հանգստի վիճակում գտնվող նյարդային բջիջը ներսից լիցքավորված է բացասական, իսկ դրսից՝ դրական. Արդյունքում բջջային թաղանթի վրա առաջանում է պոտենցիալ տարբերություն (այսպես կոչված «հանգստի ներուժը» մոտավորապես –70 միլիվոլտ է): Ցանկացած փոփոխություն, որը նվազեցնում է բջջի ներսում բացասական լիցքը և դրանով իսկ մեմբրանի միջով պոտենցիալ տարբերությունը կոչվում է ապաբեւեռացում.
Նեյրոնը շրջապատող պլազմային թաղանթը բարդ գոյացություն է, որը բաղկացած է լիպիդներից (ճարպերից), սպիտակուցներից և ածխաջրերից։ Այն գործնականում անթափանց է իոնների համար։ Սակայն մեմբրանի որոշ սպիտակուցային մոլեկուլներ ձևավորում են ալիքներ, որոնց միջով կարող են անցնել որոշակի իոններ: Այնուամենայնիվ, այս ալիքները, որոնք կոչվում են իոնային ալիքներ, անընդհատ բաց չեն, բայց, ինչպես դարպասները, կարող են բացվել և փակվել:
Երբ նեյրոնը գրգռվում է, նատրիումի (Na+) ալիքների մի մասը բացվում է գրգռման կետում՝ թույլ տալով նատրիումի իոններին ներթափանցել բջիջ։ Այս դրական լիցքավորված իոնների ներհոսքը նվազեցնում է թաղանթի ներքին մակերևույթի բացասական լիցքը ջրանցքի շրջանում, ինչը հանգեցնում է ապաբևեռացման, որն ուղեկցվում է. կտրուկ փոփոխությունլարման եւ լիցքաթափման - այսպես կոչված «գործողության ներուժ», այսինքն. նյարդային ազդակ. Այնուհետև նատրիումի ալիքները փակվում են:
Շատ նեյրոններում ապաբևեռացումը հանգեցնում է նաև կալիումի (K+) ալիքների բացմանը, ինչի հետևանքով կալիումի իոնները հեռանում են բջիջից: Այս դրական լիցքավորված իոնների կորուստը կրկին մեծացնում է թաղանթի ներքին մակերեսի բացասական լիցքը։ Այնուհետև կալիումի ալիքները փակվում են: Մեմբրանի այլ սպիտակուցներ նույնպես սկսում են աշխատել՝ այսպես կոչված. կալիում-նատրիումի պոմպեր, որոնք Na+-ը տեղափոխում են բջջից դուրս, իսկ K+-ը՝ բջիջ, որը կալիումի ալիքների ակտիվության հետ մեկտեղ վերականգնում է սկզբնական էլեկտրաքիմիական վիճակը (հանգստի ներուժը) գրգռման կետում։
Էլեկտրաքիմիական փոփոխությունները գրգռման կետում առաջացնում են ապաբևեռացում մեմբրանի հարակից կետում՝ առաջացնելով դրա փոփոխությունների նույն ցիկլը: Այս գործընթացը անընդհատ կրկնվում է, և յուրաքանչյուր նոր կետում, որտեղ տեղի է ունենում ապաբևեռացում, ծնվում է նույն մեծության իմպուլսը, ինչ նախորդ կետում: Այսպիսով, նորացված էլեկտրաքիմիական ցիկլի հետ մեկտեղ, նյարդային ազդակը տարածվում է նեյրոնի երկայնքով կետից կետ:

Մենք պարզել ենք, թե ինչպես է նյարդային ազդակը անցնում նեյրոնի միջով, հիմա եկեք պարզենք, թե ինչպես է իմպուլսը փոխանցվում աքսոնից դեպի մկանային մանրաթել:

Սինապս.

Աքսոնը գտնվում է մկանային մանրաթելում` յուրահատուկ գրպաններում, որոնք ձևավորվում են աքսոնի և բջջային մանրաթելի ցիտոպլազմայի ելուստներից:
Նրանց միջեւ ձեւավորվում է նյարդամկանային սինապս։

Նյարդամկանային հանգույց- նյարդային վերջավորություն շարժիչային նեյրոնի աքսոնի և մկանային մանրաթելի միջև:

1. Աքսոն.
2. Բջջային թաղանթ.
3. Axon synaptic vesicles.
4. Ընկալիչ սպիտակուց.
5. Միտոքոնդրիա.

Սինապսը բաղկացած է երեք մասից.
1) նախասինապտիկ (թողնող) տարր, որը պարունակում է սինապտիկ վեզիկուլներ (վեզիկուլներ) հաղորդիչով.
2) սինապտիկ ճեղք (փոխանցման ճեղք)
3) հետսինապտիկ (ընկալող) տարր՝ ընկալիչի սպիտակուցներով, որոնք ապահովում են հաղորդիչի փոխազդեցությունը հետսինապտիկ մեմբրանի և ֆերմենտային պրոտեինների հետ, որոնք քայքայում կամ ապաակտիվացնում են հաղորդիչը։

Նախասինապտիկ տարր- տարր, որը նյարդային ազդակ է հաղորդում:
Հետսինապտիկ տարր- տարր, որը նյարդային ազդակ է ստանում:
Սինապտիկ ճեղքվածք- այն ընդմիջումը, որում տեղի է ունենում նյարդային ազդակների փոխանցում.

Երբ նյարդային ազդակը գործողության պոտենցիալի տեսքով (նատրիումի և կալիումի իոնների կողմից առաջացած տրանսմեմբրանային հոսանք) «ժամանում» է սինապս, կալցիումի իոնները մտնում են նախասինապտիկ տարր։

Հաշտարար– կենսաբանորեն ակտիվ նյութ, որը արտազատվում է նյարդային վերջավորություններով և փոխանցում է նյարդային ազդակ սինապսում: Միջնորդը օգտագործվում է իմպուլսները մկանային մանրաթելերին փոխանցելու համար – ացետիլխոլին.

Կալցիումի իոնները ապահովում են վեզիկուլների պատռումը և հաղորդիչի արձակումը սինապտիկ ճեղքվածք։ Անցնելով սինապտիկ ճեղքվածքով, հաղորդիչը կապվում է հետսինապտիկ մեմբրանի ընկալիչի սպիտակուցներին։ Այս փոխազդեցության արդյունքում հետսինապտիկ թաղանթի վրա առաջանում է նոր նյարդային ազդակ, որը փոխանցվում է այլ բջիջներին։ Ռեցեպտորների հետ փոխազդեցությունից հետո միջնորդը ոչնչացվում և հեռացվում է ֆերմենտային սպիտակուցների միջոցով: Տեղեկատվությունը փոխանցվում է այլ նյարդային բջիջներին կոդավորված ձևով (հետսինապտիկ մեմբրանի վրա առաջացող պոտենցիալների հաճախականության բնութագրերը. նման կոդի պարզեցված անալոգը արտադրանքի փաթեթավորման շտրիխ կոդը է): «Վերծանումը» տեղի է ունենում համապատասխան նյարդային կենտրոններում:
Միջնորդը, որը կապված չէ ընկալիչին, կա՛մ ոչնչացվում է հատուկ ֆերմենտների միջոցով, կա՛մ նորից գրավվում է նախասինապտիկ վերջավորության վեզիկուլների մեջ:

Հետաքրքիր տեսանյութ այն մասին, թե ինչպես է անցնում նյարդային ազդակը.

Նույնիսկ ավելի գեղեցիկ տեսանյութ

Սինապս

Ինչպես է իրականացվում նյարդային ազդակը (սլայդ շոու)

8317 0

Նեյրոններ

Բարձրագույն կենդանիների մոտ նյարդային բջիջները կազմում են կենտրոնական նյարդային համակարգի (CNS) օրգանները՝ ուղեղը և ողնաշարի լարը— և ծայրամասային նյարդային համակարգը (PNS), որը ներառում է նյարդերը և դրանց գործընթացները, որոնք կապում են կենտրոնական նյարդային համակարգը մկանների, գեղձերի և ընկալիչների հետ:

Կառուցվածք

Նյարդային բջիջները չեն վերարտադրվում միտոզով (բջջային բաժանում): Նեյրոնները կոչվում են ամիտոտիկ բջիջներ, եթե դրանք ոչնչացվեն, չեն վերականգնվի: Գանգլիաները կենտրոնական նյարդային համակարգից դուրս գտնվող նյարդային բջիջների փաթեթներ են: Բոլոր նեյրոնները կազմված են հետևյալ տարրերից.

Բջջային մարմին. Սրանք են միջուկը և ցիտոպլազմը:

Աքսոն.Այն երկար, բարակ ընդլայնում է, որը բջջային մարմնից տեղեկատվություն է փոխանցում այլ բջիջների միացումների միջոցով, որոնք կոչվում են սինապսներ: Որոշ աքսոնների երկարությունը մեկ սանտիմետրից էլ պակաս է, իսկ մյուսների երկարությունը՝ ավելի քան 90 սմ: Աքսոնի վրա որոշակի ընդմիջումով սեղմումները կոչվում են Ranvier հանգույցներ:

Դենդրիտներ.Այն կարճ մանրաթելերի ցանց է, որը տարածվում է աքսոնից կամ բջջի մարմնից և միացնում է այլ նեյրոնների աքսոնների ծայրերը։ Դենդրիտները բջջին տեղեկատվություն են հաղորդում ազդանշաններ ընդունելու և փոխանցելու միջոցով: Յուրաքանչյուր նեյրոն կարող է ունենալ հարյուրավոր դենդրիտներ:

Նեյրոնային կառուցվածքը

Գործառույթներ

Նեյրոնները միմյանց հետ շփվում են էլեկտրաքիմիական եղանակով՝ իմպուլսներ փոխանցելով ամբողջ մարմնով։

Միելինային պատյան

. Շվանի բջիջները պտտվում են մեկ կամ մի քանի աքսոնների շուրջ (Ա), ձևավորելով միելինային թաղանթը:
. Այն բաղկացած է մի քանի շերտերից (հնարավոր է 50-100) պլազմային թաղանթներից (բ), որի միջև շրջանառվում է հեղուկ ցիտոզոլ (ցիտոպլազմա զուրկ հիպոքոնդրիայից և էնդոպլազմիկ ցանցի այլ տարրերից), բացառությամբ վերին շերտի. (V).
. Երկար աքսոնի շուրջ միելինային թաղանթը բաժանված է հատվածների, որոնցից յուրաքանչյուրը ձևավորվում է Շվանի առանձին բջիջով։
. Հարակից հատվածները բաժանված են նեղացումներով, որոնք կոչվում են Ranvier հանգույցներ (G), որտեղ աքսոնը չունի միելինային պատյան։

Նյարդային ազդակներ

Բարձրագույն կենդանիների մոտ ազդանշաններն ուղարկվում են ամբողջ մարմնով և ուղեղից՝ ձևով էլեկտրական իմպուլսներփոխանցվում է նյարդերի միջոցով. Նյարդերը իմպուլսներ են ստեղծում, երբ բջջային թաղանթում տեղի է ունենում ֆիզիկական, քիմիական կամ էլեկտրական փոփոխություն:

1 Հանգիստ նեյրոն

Հանգստի նեյրոնն ունի բացասական լիցք բջջային թաղանթի ներսում (ա) և դրական լիցք այս թաղանթից դուրս (b): Այս երեւույթը կոչվում է մնացորդային թաղանթային պոտենցիալ:

Այն աջակցվում է երկու գործոնով.

Տարբեր թափանցելիություն բջջային թաղանթնատրիումի և կալիումի իոնների համար, որոնք ունեն նույն դրական լիցքը։ Նատրիումը ավելի դանդաղ է ցրվում (անցնում) բջիջ, քան կալիումը թողնում է այն:

Նատրիում-կալիումի փոխանակում, որի ժամանակ ավելի շատ դրական իոններ դուրս են գալիս բջիջից, քան մտնում են այն: Արդյունքում, բջջային թաղանթից դուրս ավելի շատ դրական իոններ են կուտակվում, քան ներսում։

2 Խթանված նեյրոն

Երբ նեյրոնը գրգռվում է, փոխվում է բջջային թաղանթի որոշ հատվածի թափանցելիությունը։ Նատրիումի (գ) դրական իոնները սկսում են ավելի արագ ներթափանցել բջիջ, քան հանգստի վիճակում, ինչը հանգեցնում է բջջի ներսում դրական ներուժի ավելացմանը: Այս երեւույթը կոչվում է ապաբեւեռացում։

3 Նյարդային իմպուլս

Depolarization աստիճանաբար տարածվում է ամբողջ բջջային մեմբրանի (e): Աստիճանաբար բջջային թաղանթի կողմերի լիցքերը փոխվում են (ոչ որոշ ժամանակով): Այս երեւույթը կոչվում է հակադարձ բեւեռացում։ Սա, ըստ էության, նյարդային ազդակ է, որը փոխանցվում է նյարդային բջջի բջջաթաղանթի երկայնքով:

4 Վերաբևեռացում

Բջջաթաղանթի թափանցելիությունը կրկին փոխվում է։ Նատրիումի դրական իոնները (Na+) սկսում են դուրս գալ բջիջից (e): Ի վերջո, բջջի սահմաններից դուրս կրկին առաջանում է դրական լիցք, իսկ ներսում՝ դրական լիցք։ Այս գործընթացը կոչվում է ռեբևեռացում:

Կենսաբանական գիտությունների թեկնածու Լ.Չայլախյան, ԽՍՀՄ ԳԱ կենսաֆիզիկայի ինստիտուտի գիտաշխատող.

Ամսագրի ընթերցող Լ. Գորբունովան (գյուղ Ցիբինո, Մոսկվայի մարզ) գրում է մեզ. «Ինձ հետաքրքրում է նյարդային բջիջների միջոցով ազդանշանի փոխանցման մեխանիզմը»։

դափնեկիրներ Նոբելյան մրցանակ 1963 (ձախից աջ). Ա. Հոջկին, Է. Հաքսլի, Դ. Էքլս:

Նյարդային ազդակների փոխանցման մեխանիզմի մասին գիտնականների պատկերացումները ենթարկվել են վերջերսէական փոփոխություն։ Մինչեւ վերջերս Բերնշտեյնի հայացքները գերակշռում էին գիտության մեջ։

Մարդու ուղեղը, անկասկած, ամենաբարձր ձեռքբերումըբնությունը։ Նյարդային հյուսվածքի մեկ կիլոգրամը պարունակում է ամբողջ մարդու կվինտեսենցիան՝ սկսած կենսական ֆունկցիաների կարգավորումից՝ սրտի, թոքերի, մարսողական համակարգի, լյարդի աշխատանքից և վերջացրած նրա հոգևոր աշխարհով։ Ահա մեր մտածողության կարողությունները, աշխարհի մեր ողջ ընկալումը, հիշողությունը, բանականությունը, մեր ինքնագիտակցությունը, մեր «ես»-ը: Իմանալով ուղեղի աշխատանքի մեխանիզմները, նշանակում է ճանաչել ինքներդ ձեզ:

Նպատակը մեծ է և գայթակղիչ, բայց հետազոտության առարկան աներևակայելի բարդ է: Պարզապես կատակում եմ, այս կիլոգրամ գործվածքը ներկայացնում է ամենաբարդ համակարգըկապեր տասնյակ միլիարդավոր նյարդային բջիջների միջև:

Այնուամենայնիվ, առաջին նշանակալից քայլը հասկանալու, թե ինչպես է ուղեղը աշխատում, արդեն արված է: Դա կարող է լինել ամենահեշտներից մեկը, բայց չափազանց կարևոր է այն ամենի համար, ինչ հաջորդում է:

Նկատի ունեմ նյարդային ազդակների փոխանցման մեխանիզմի ուսումնասիրությունը՝ նյարդերի երկայնքով ընթացող ազդանշանների, ասես լարերի միջով: Հենց այդ ազդանշաններն են հանդիսանում ուղեղի այբուբենը, որոնց օգնությամբ զգայարաններն արտաքին աշխարհի իրադարձությունների մասին տեղեկատվություն-ուղերձեր են ուղարկում կենտրոնական նյարդային համակարգ։ Ուղեղը նյարդային ազդակներով կոդավորում է իր հրամանները մկաններին և տարբեր իրերին: ներքին օրգաններ. Վերջապես, առանձին նյարդային բջիջները և նյարդային կենտրոնները խոսում են այս ազդանշանների լեզվով:

Նյարդային բջիջները՝ ուղեղի հիմնական տարրը, տարբեր են չափերով և ձևով, բայց սկզբունքորեն դրանք ունեն մեկ կառուցվածք: Յուրաքանչյուր նյարդային բջիջ բաղկացած է երեք մասից՝ մարմին, երկար նյարդային մանրաթել՝ աքսոն (մարդկանց մեջ նրա երկարությունը տատանվում է մի քանի միլիմետրից մինչև մետր) և մի քանի կարճ ճյուղավորված պրոցեսներ՝ դենդրիտներ։ Նյարդային բջիջները միմյանցից մեկուսացված են թաղանթներով։ Բայց բջիջները դեռ փոխազդում են միմյանց հետ: Սա տեղի է ունենում բջիջների միացման վայրում. այս հանգույցը կոչվում է «սինապս»: Սինապսում հանդիպում են մի նյարդային բջջի աքսոնը և մեկ այլ բջջի մարմինը կամ դենդրիտը: Ընդ որում, հետաքրքիր է, որ գրգռումը կարող է փոխանցվել միայն մեկ ուղղությամբ՝ աքսոնից մարմին կամ դենդրիտ, բայց ոչ մի դեպքում հետ։ Սինապսը նման է կենոտրոնի. այն ազդանշաններ է փոխանցում միայն մեկ ուղղությամբ:

Նյարդային ազդակի և դրա տարածման մեխանիզմի ուսումնասիրության հարցում կարելի է առանձնացնել երկու հիմնական հարց՝ մեկ բջջի ներսում նյարդային ազդակի կամ գրգռման անցկացման բնույթը՝ մանրաթելի երկայնքով, և նյարդային ազդակի փոխանցման մեխանիզմը։ բջիջից բջիջ - սինապսների միջոցով:

Ո՞րն է նյարդային մանրաթելերի երկայնքով բջջից բջիջ փոխանցվող ազդանշանների բնույթը:

Մարդիկ երկար ժամանակ հետաքրքրված էին այս խնդրով, Դեկարտը ենթադրում էր, որ ազդանշանի տարածումը կապված է նյարդերի միջոցով հեղուկի փոխներարկման հետ, կարծես խողովակների միջոցով: Նյուտոնը կարծում էր, որ դա զուտ մեխանիկական գործընթաց է: Ե՞րբ է հայտնվել էլեկտրամագնիսական տեսություն, գիտնականները որոշել են, որ նյարդային իմպուլսը նման է էլեկտրամագնիսական տատանումների տարածման արագությանը մոտ հաղորդիչով հոսանքի շարժմանը։ Վերջապես, կենսաքիմիայի զարգացման հետ մեկտեղ հայտնվեց տեսակետ, որ նյարդային ազդակի շարժումը հատուկ կենսաքիմիական ռեակցիայի նյարդային մանրաթելի երկայնքով տարածումն է։

Այնուամենայնիվ, այս գաղափարներից և ոչ մեկը չիրականացավ:

Ներկայումս բացահայտված է նյարդային իմպուլսի բնույթը. դա զարմանալիորեն նուրբ էլեկտրաքիմիական գործընթաց է, որը հիմնված է իոնների շարժման վրա բջջային թաղանթով։

Երեք գիտնականների աշխատանքը մեծ ներդրում ունեցավ այս բնության բացահայտման գործում. Ալան Հոջկին, Քեմբրիջի համալսարանի կենսաֆիզիկայի պրոֆեսոր; Լոնդոնի համալսարանի ֆիզիոլոգիայի պրոֆեսոր Էնդրյու Հաքսլին և Ավստրալիայի Կանբերայի համալսարանի ֆիզիոլոգիայի պրոֆեսոր Ջոն Էքլսը: Նրանք արժանացել են բժշկության Նոբելյան մրցանակի 1963 թ.

Հայտնի գերմանացի ֆիզիոլոգ Բերնշտեյնն առաջինն էր, ով այս դարասկզբին առաջարկեց նյարդային ազդակի էլեկտրաքիմիական բնույթը։

Քսաներորդ դարի սկզբին բավականին շատ բան էր հայտնի նյարդային գրգռվածության մասին: Գիտնականներն արդեն գիտեին, որ նյարդային մանրաթելը կարող է գրգռվել էլեկտրական հոսանքով, իսկ գրգռումը միշտ տեղի է ունենում կաթոդի տակ՝ մինուսի տակ: Հայտնի էր, որ նյարդի գրգռված հատվածը բացասական լիցքավորված է ոչ գրգռված հատվածի նկատմամբ։ Պարզվել է, որ յուրաքանչյուր կետում նյարդային ազդակը տևում է ընդամենը 0,001-0,002 վայրկյան, որ գրգռման ուժգնությունը կախված չէ գրգռման ուժգնությունից, ինչպես որ մեր բնակարանում զանգի ձայնը կախված չէ այն բանից, թե որքան ուժեղ ենք սեղմում։ կոճակը։ Վերջապես գիտնականները հայտնաբերել են, որ կրողները էլեկտրական հոսանքկենդանի հյուսվածքներում իոններ են; Ընդ որում, բջջի ներսում հիմնական էլեկտրոլիտը կալիումի աղերն են, իսկ հյուսվածքային հեղուկում՝ նատրիումի աղերը։ Բջիջների մեծ մասի ներսում կալիումի իոնների կոնցենտրացիան 30-50 անգամ ավելի բարձր է, քան արյան մեջ և միջբջջային հեղուկում, որը լվանում է բջիջները։

Եվ այս բոլոր տվյալների հիման վրա Բերնշտեյնը առաջարկել է, որ նյարդային և մկանային բջիջների թաղանթը հատուկ կիսաթափանց թաղանթ է։ Այն թափանցելի է միայն K + իոնների համար; մնացած բոլոր իոնների համար, ներառյալ բացասական լիցքավորված անիոնները բջջի ներսում, ճանապարհը փակ է: Հասկանալի է, որ կալիումը, ըստ դիֆուզիայի օրենքների, հակված է լքելու բջիջը, բջջում առաջանում է անիոնների ավելցուկ, իսկ մեմբրանի երկու կողմերում էլ կհայտնվի պոտենցիալ տարբերություն՝ դրսից՝ գումարած (կատիոնների ավելցուկ), ներսում - մինուս (անիոնների ավելցուկ): Այս պոտենցիալ տարբերությունը կոչվում է հանգստի պոտենցիալ: Այսպիսով, հանգստի ժամանակ, չգրգռված վիճակում, բջջի ներսը միշտ բացասական լիցքավորված է արտաքին լուծույթի համեմատ։

Բերնշտեյնը ենթադրում էր, որ նյարդային մանրաթելի գրգռման պահին մակերեսային թաղանթում կառուցվածքային փոփոխություններ են տեղի ունենում, նրա ծակոտիները կարծես մեծանում են, և այն դառնում է թափանցելի բոլոր իոնների համար։ Այս դեպքում, բնականաբար, պոտենցիալ տարբերությունը վերանում է։ Սա նյարդային ազդանշան է առաջացնում:

Բերնշտեյնի թաղանթային տեսությունը արագ ճանաչում ձեռք բերեց և գոյություն ունեցավ ավելի քան 40 տարի՝ մինչև մեր դարի կեսերը:

Բայց արդեն 30-ականների վերջին Բերնշտեյնի տեսությունը հանդիպեց անհաղթահարելի հակասությունների։ Այն մեծ հարված ստացավ 1939 թվականին Հոջկինի և Հաքսլիի նուրբ փորձերի արդյունքում։ Այս գիտնականներն առաջինն էին, ովքեր չափեցին նյարդային մանրաթելի մեմբրանի ներուժի բացարձակ արժեքները հանգստի և գրգռման ժամանակ: Պարզվեց, որ գրգռման ժամանակ մեմբրանի պոտենցիալը պարզապես չի իջել մինչև զրոյի, այլ հատել է զրոյը մի քանի տասնյակ միլիվոլտով: Այսինքն՝ մանրաթելի ներքին մասը բացասականից փոխվել է դրականի։

Բայց տեսությունը տապալելը բավական չէ, մենք պետք է այն փոխարինենք մեկ ուրիշով. գիտությունը չի հանդուրժում վակուում: Իսկ Հոջկինը, Հաքսլին, Կացը 1949-1953թթ. առաջարկում են նոր տեսություն. Այն կոչվում է նատրիում:

Այստեղ ընթերցողն իրավունք ունի զարմանալու. մինչ այժմ նատրիումի մասին խոսք չի եղել։ Ամբողջ իմաստը դա է: Գիտնականները պիտակավորված ատոմների օգնությամբ հաստատել են, որ նյարդային ազդակների փոխանցման մեջ ներգրավված են ոչ միայն կալիումի իոնները և անիոնները, այլև նատրիումի և քլորի իոնները։

Օրգանիզմում բավականաչափ նատրիումի և քլորի իոններ կան, բոլորը գիտեն, որ արյունը աղի համ ունի. Ընդ որում, միջբջջային հեղուկում 5-10 անգամ ավելի շատ նատրիում կա, քան նյարդային մանրաթելի ներսում։

Ի՞նչ կարող է սա նշանակել: Գիտնականները ենթադրել են, որ գրգռման ժամանակ, առաջին պահին, թաղանթի թափանցելիությունը միայն նատրիումի նկատմամբ կտրուկ մեծանում է։ Անթափանցելիությունը դառնում է տասնյակ անգամ ավելի, քան կալիումի իոնների համար: Եվ քանի որ դրսում 5-10 անգամ ավելի շատ նատրիում կա, քան ներսում, այն հակված կլինի մտնել նյարդային մանրաթել: Եվ հետո մանրաթելի ներսը դրական կդառնա:

Եվ որոշ ժամանակ անց - գրգռումից հետո - հավասարակշռությունը վերականգնվում է. թաղանթը սկսում է թույլ տալ կալիումի իոնների անցումը: Եվ նրանք դուրս են գալիս: Այսպիսով, նրանք փոխհատուցում են դրական լիցքը, որը մանրաթել է մտցվել նատրիումի իոնների միջոցով:

Բոլորովին հեշտ չէր նման գաղափարների գալը։ Եվ ահա թե ինչու. լուծույթում նատրիումի իոնի տրամագիծը մեկուկես անգամ մեծ է կալիումի և քլորի իոնների տրամագծից: Եվ բոլորովին անհասկանալի է, թե ինչպես է ավելի մեծ իոն անցնում այնտեղ, որտեղ ավելի փոքրը չի կարող անցնել։

Անհրաժեշտ էր արմատապես փոխել տեսակետը թաղանթներով իոնների անցման մեխանիզմի վերաբերյալ։ Հասկանալի է, որ այստեղ միայն թաղանթի ծակոտիների մասին հիմնավորումը բավարար չէ: Եվ հետո առաջ քաշվեց այն միտքը, որ իոնները կարող են անցնել թաղանթը բոլորովին այլ կերպ՝ առայժմ գաղտնի դաշնակիցների՝ բուն թաղանթում թաքնված հատուկ օրգանական կրող մոլեկուլների օգնությամբ։ Նման մոլեկուլի օգնությամբ իոնները կարող են անցնել թաղանթն ամենուր, ոչ միայն ծակոտիներով։ Ավելին, այս տաքսի մոլեկուլները լավ տարբերում են իրենց ուղևորներին, նրանք չեն շփոթում նատրիումի իոններին կալիումի իոնների հետ.

Այնուհետեւ նյարդային ազդակի տարածման ընդհանուր պատկերը կունենա այսպիսի տեսք. Հանգստի ժամանակ կրող մոլեկուլները, բացասաբար լիցքավորված, մեմբրանի ներուժով սեղմվում են թաղանթի արտաքին սահմանին: Հետևաբար, նատրիումի թափանցելիությունը շատ փոքր է՝ 10-20 անգամ ավելի քիչ, քան կալիումի իոնների համար։ Կալիումը կարող է անցնել թաղանթը ծակոտիների միջով: Քանի որ գրգռման ալիքը մոտենում է, ճնշումը նվազում է էլեկտրական դաշտկրող մոլեկուլների վրա; նրանք դեն են նետում իրենց էլեկտրաստատիկ «շղթաները» և սկսում են նատրիումի իոնները տեղափոխել բջիջ: Սա էլ ավելի է նվազեցնում մեմբրանի ներուժը: Մեմբրանի վերալիցքավորման մի տեսակ շղթայական գործընթաց կա։ Եվ այս գործընթացը շարունակաբար տարածվում է նյարդային մանրաթելի երկայնքով։

Հետաքրքիր է, որ նյարդային մանրաթելերը օրական ընդամենը մոտ 15 րոպե են ծախսում իրենց հիմնական աշխատանքի վրա՝ նյարդային ազդակներ վարելու համար: Սակայն մանրաթելերը պատրաստ են դրան ցանկացած վայրկյան՝ նյարդային մանրաթելի բոլոր տարրերն աշխատում են անխափան՝ օրը 24 ժամ։ Նյարդային մանրաթելերն այս առումով նման են խափանող ինքնաթիռներին, որոնց շարժիչները մշտապես աշխատում են ակնթարթային մեկնման համար, բայց ինքնին մեկնումը կարող է տեղի ունենալ միայն մի քանի ամիսը մեկ անգամ:

Այժմ մենք ծանոթացանք նյարդային ազդակների փոխանցման խորհրդավոր ակտի առաջին կեսին` մեկ մանրաթելի երկայնքով: Ինչպե՞ս է գրգռումը փոխանցվում բջջից բջիջ՝ միացումների՝ սինապսների միջոցով։ Այս հարցը հետաքննվել է երրորդի փայլուն փորձերում Նոբելյան մրցանակակիր, Ջոն Էքլս.

Գրգռումը չի կարող ուղղակիորեն փոխանցվել մի բջիջի նյարդային վերջավորություններից դեպի մարմին կամ մեկ այլ բջջի դենդրիտներ: Գրեթե ամբողջ հոսանքը հոսում է սինապտիկ ճեղքվածքով դեպի արտաքին հեղուկ, և դրա մի փոքր մասը սինապսի միջով մտնում է հարևան բջիջ՝ չկարողանալով առաջացնել գրգռում։ Այսպիսով, սինապսների տարածքում խախտվում է նյարդային իմպուլսի տարածման էլեկտրական շարունակականությունը։ Այստեղ՝ երկու բջիջների միացման վայրում, ուժի մեջ է մտնում բոլորովին այլ մեխանիզմ։

Երբ գրգռումը մոտենում է բջջի վերջին՝ սինապսի տեղը, դրանք ֆիզիոլոգիապես ազատվում են միջբջջային հեղուկի մեջ։ ակտիվ նյութեր- միջնորդներ կամ միջնորդներ. Նրանք դառնում են բջիջից բջիջ տեղեկատվության փոխանցման օղակ: Միջնորդը քիմիապես փոխազդում է երկրորդ նյարդային բջջի հետ, փոխում է նրա թաղանթի իոնային թափանցելիությունը՝ ասես դակելով մի անցք, որի մեջ շտապում են բազմաթիվ իոններ, ներառյալ նատրիումի իոնները:

Այսպիսով, Հոջկինի, Հաքսլիի և Էքկլսի աշխատանքի շնորհիվ նյարդային բջջի ամենակարևոր վիճակները՝ գրգռումը և արգելակումը, կարելի է նկարագրել իոնային պրոցեսների, մակերեսային թաղանթների կառուցվածքային և քիմիական վերադասավորումների տեսանկյունից: Այս աշխատանքների հիման վրա արդեն կարելի է ենթադրություններ անել կարճաժամկետ և երկարաժամկետ հիշողության հնարավոր մեխանիզմների, նյարդային հյուսվածքի պլաստիկ հատկությունների մասին։ Այնուամենայնիվ, սա խոսակցություն է մեկ կամ մի քանի բջիջների ներսում մեխանիզմների մասին: Սա ուղղակի ուղեղի ABC-ն է: Ըստ երևույթին, հաջորդ փուլը, գուցե շատ ավելի բարդ, օրենքների հայտնաբերումն է, որոնցով կառուցվում է հազարավոր նյարդային բջիջների համակարգող գործունեությունը, լեզվի ճանաչումը, որով խոսում են նյարդային կենտրոնները միմյանց միջև:

Ուղեղի աշխատանքի մեր իմացությամբ մենք այժմ գտնվում ենք երեխայի մակարդակի վրա, ով սովորել է այբուբենի տառերը, բայց չգիտի, թե ինչպես դրանք միացնել բառերի: Այնուամենայնիվ, հեռու չէ ժամանակը, երբ գիտնականները, օգտագործելով ծածկագիրը, տարրական կենսաքիմիական ակտեր են տեղի ունենում նյարդային բջիջ, կկարդա ամենահետաքրքիր երկխոսությունը միջեւ նյարդային կենտրոններուղեղը

Նկարազարդումների մանրամասն նկարագրություն

Նյարդային ազդակների փոխանցման մեխանիզմի մասին գիտնականների պատկերացումները վերջերս զգալի փոփոխություններ են կրել։ Մինչեւ վերջերս Բերնշտեյնի հայացքները գերակշռում էին գիտության մեջ։ Նրա կարծիքով՝ հանգստի վիճակում (1) նյարդային մանրաթելը դրսից լիցքավորված է դրական, իսկ ներսից՝ բացասական։ Սա բացատրվում էր նրանով, որ միայն դրական լիցքավորված կալիումի իոնները (K +) կարող են անցնել մանրաթելային պատի ծակոտիներով. Խոշոր բացասաբար լիցքավորված անիոնները (A –) ստիպված են մնալ ներսում և առաջացնել բացասական լիցքերի ավելցուկ։ Գրգռումը (3) ըստ Բերնշտեյնի կրճատվում է մինչև պոտենցիալ տարբերության անհետացումը, ինչը պայմանավորված է նրանով, որ ծակոտիների չափը մեծանում է, անիոնները դուրս են գալիս և հավասարեցնում իոնային հավասարակշռությունը. դրական իոնների թիվը հավասար է բացասականների թվին: նրանք. 1963 թվականի Նոբելյան մրցանակակիրներ Ա. Հոջկինի, Է. Հաքսլիի և Դ. Էքկլսի աշխատանքը փոխեց մեր նախկին պատկերացումները։ Ապացուցված է, որ նատրիումի դրական իոնները (Na +), բացասական քլորի իոնները (Cl –) և բացասական լիցքավորված կրող մոլեկուլները նույնպես մասնակցում են նյարդային գրգռմանը։ Հանգստի վիճակը (3) ձևավորվում է սկզբունքորեն այնպես, ինչպես նախկինում ենթադրվում էր. դրական իոնների ավելցուկը գտնվում է նյարդային մանրաթելից դուրս, բացասականների ավելցուկը՝ ներսում: Այնուամենայնիվ, պարզվել է, որ գրգռման ժամանակ (4) տեղի է ունենում ոչ թե լիցքերի հավասարեցում, այլ լիցքավորում. դրսում առաջանում է բացասական իոնների ավելցուկ, իսկ ներսում՝ դրական իոնների ավելցուկ։ Դա բացատրվում է նրանով, որ հուզվելիս կրող մոլեկուլները սկսում են պատի միջով տեղափոխել դրական նատրիումի իոններ։ Այսպիսով, նյարդային իմպուլսը (5) էլեկտրական կրկնակի շերտի վերալիցքավորումն է, որը շարժվում է մանրաթելի երկայնքով: Իսկ բջջից բջիջ գրգռումը փոխանցվում է մի տեսակ քիմիական «խոյի» (6)՝ ացետիլխոլինի մոլեկուլով, որն օգնում է իոններին ճեղքել հարևան նյարդային մանրաթելի պատը: