Адамның жүйке жүйесі біздің денеміздегі үйлестіруші қызметін атқарады. Ол мидан бұлшық еттерге, мүшелерге, тіндерге командаларды жібереді және олардан келетін сигналдарды өңдейді. Нерв импульсі деректер тасымалдаушысының бір түрі ретінде пайдаланылады. Ол нені бейнелейді? Ол қандай жылдамдықпен жұмыс істейді? Осы және басқа да бірқатар сұрақтарға осы мақалада жауап беруге болады.
Жүйке импульсі дегеніміз не?
Бұл нейрондарды ынталандыруға жауап ретінде талшықтар арқылы таралатын қозу толқынының атауы. Осы механизмнің арқасында ақпарат әртүрлі рецепторлардан орталық жүйке жүйесіне беріледі. Ал одан, өз кезегінде, әртүрлі органдарға (бұлшықеттер мен бездер). Бірақ физиологиялық деңгейде бұл процесс қандай? Жүйке импульсінің берілу механизмі нейрондардың мембраналары өздерінің электрохимиялық потенциалын өзгерте алады. Ал бізді қызықтыратын процесс синапстар аймағында жүреді. Жүйке импульсінің жылдамдығы секундына 3-тен 12 метрге дейін өзгеруі мүмкін. Біз бұл туралы және оған әсер ететін факторлар туралы толығырақ айтатын боламыз.
Құрылым мен жұмысты зерттеу
Алғаш рет жүйке импульсінің өтуін неміс көрсетті.ғалымдар Э. Геринг пен Г. Гельмгольц бақа мысалында. Сонымен бірге биоэлектрлік сигналдың бұрын көрсетілген жылдамдықпен таралатыны анықталды. Жалпы алғанда, бұл жүйке талшықтарының ерекше құрылысының арқасында мүмкін болады. Кейбір жағынан олар электр кабеліне ұқсайды. Сонымен, егер онымен параллельдер жүргізетін болсақ, онда өткізгіштер - аксондар, ал изоляторлар - олардың миелиндік қабықшалары (олар бірнеше қабатта оралған Шван жасушасының қабығы). Сонымен қатар, жүйке импульсінің жылдамдығы ең алдымен талшықтардың диаметріне байланысты. Екінші маңыздысы - электрлік оқшаулаудың сапасы. Айтпақшы, дене материал ретінде диэлектрик қасиеті бар миелин липопротеинін пайдаланады. Ceteris paribus, оның қабаты неғұрлым үлкен болса, жүйке импульстары соғұрлым тез өтеді. Қазіргі уақытта бұл жүйе толығымен зерттелді деп айта алмаймыз. Жүйкелер мен импульстарға қатысты көп нәрсе әлі де жұмбақ және зерттеу нысаны болып табылады.
Құрылымы мен жұмыс істеу ерекшеліктері
Нервтік импульстің жолы туралы айтатын болсақ, миелинді қабық бүкіл ұзындығы бойынша талшықты жауып тұрмайтынын ескеру керек. Дизайн ерекшеліктері қазіргі жағдайды электр кабелінің штангасына мықтап бекітілген (бұл жағдайда аксонда болса да) оқшаулағыш керамикалық гильзаларды жасаумен жақсы салыстыруға болатындай. Нәтижесінде иондық ток оңай ағып кететін шағын оқшауланбаған электрлік аймақтар бар.қоршаған ортаға аксон (немесе керісінше). Бұл мембрананы тітіркендіреді. Нәтижесінде әрекет потенциалының генерациясы оқшауланбаған жерлерде туындайды. Бұл процесс Ранвье кесіндісі деп аталады. Мұндай механизмнің болуы жүйке импульсінің әлдеқайда жылдам таралуына мүмкіндік береді. Бұл туралы мысалдармен сөйлесейік. Сонымен, диаметрі 10-20 мкм шегінде ауытқып тұратын қалың миелинді талшықтағы жүйке импульсінің өту жылдамдығы секундына 70-120 метрді құрайды. Ал оңтайлы емес құрылымы бар адамдар үшін бұл көрсеткіш 60 есе аз!
Олар қай жерде жасалған?
Жүйке импульстары нейрондардан пайда болады. Мұндай «хабарламаларды» жасау мүмкіндігі олардың негізгі қасиеттерінің бірі болып табылады. Жүйке импульсі ұзақ қашықтыққа аксондар бойымен бірдей типті сигналдардың жылдам таралуын қамтамасыз етеді. Сондықтан ол ондағы ақпарат алмасу үшін органның ең маңызды құралы болып табылады. Тітіркену туралы деректер олардың қайталану жиілігін өзгерту арқылы беріледі. Мұнда бір секундта жүздеген жүйке импульсін санай алатын мерзімді басылымдардың күрделі жүйесі жұмыс істейді. Біраз ұқсас принцип бойынша, әлдеқайда күрделірек болса да, компьютерлік электроника жұмыс істейді. Сонымен, нейрондарда жүйке импульстары пайда болған кезде, олар белгілі бір жолмен кодталады, содан кейін ғана олар беріледі. Бұл жағдайда ақпарат реттілік саны мен сипаты басқаша болатын арнайы «пакеттерге» топтастырылады. Мұның бәрі біріктірілген, біздің миымыздың ырғақты электрлік белсенділігінің негізі болып табылады, ол арқасында тіркелуі мүмкін.электроэнцефалограмма.
Ұяшық түрлері
Жүйке импульсінің өту реттілігі туралы айтатын болсақ, электрлік сигналдар өтетін жүйке жасушаларын (нейрондарды) елемеуге болмайды. Сонымен, олардың арқасында денеміздің әртүрлі бөліктері ақпарат алмасады. Құрылымы мен функционалдық мүмкіндіктеріне қарай үш түрі бөлінеді:
- Рецептор (сезімтал). Олар барлық температура, химиялық, дыбыстық, механикалық және жарық тітіркендіргіштерін кодтайды және жүйке импульстарына айналады.
- Кірістіру (кондуктор немесе жабу деп те аталады). Олар импульстарды өңдеуге және ауыстыруға қызмет етеді. Олардың ең көп саны адамның миы мен жұлынында.
- Тиімді (моторлы). Олар орталық жүйке жүйесінен белгілі бір әрекеттерді орындау үшін командалар алады (жарқыраған күнде, қолыңызбен көзіңізді жұмып, т.б.).
Әр нейронның жасуша денесі және процесі болады. Дене арқылы жүйке импульсінің жолы дәл осы соңғысынан басталады. Процестер екі түрлі болады:
- Дендриттер. Оларға оларда орналасқан рецепторлардың тітіркенуін қабылдау функциясы жүктелген.
- Аксондар. Олардың арқасында жүйке импульстары жасушалардан жұмыс органына беріледі.
Әрекеттің қызықты аспектісі
Жасушалардың жүйке импульсін өткізуі туралы айтатын болсақ, бір қызықты сәт туралы айтпау қиын. Сонымен, олар тыныштықта болғанда, айтайықосылайша, натрий-калий сорғы иондардың қозғалысымен ішіндегі тұщы судың және сыртындағы тұзды судың әсеріне жету үшін айналысады. Нәтижесінде мембранадағы потенциалдар айырмасының теңгерімсіздігіне байланысты 70 милливольтке дейін байқалуы мүмкін. Салыстыру үшін бұл кәдімгі AA батареяларының 5% құрайды. Бірақ жасушаның күйі өзгерген бойда пайда болған тепе-теңдік бұзылып, иондар орнын ауыстыра бастайды. Бұл жүйке импульсінің жолы ол арқылы өткенде болады. Иондардың белсенді әрекетіне байланысты бұл әрекетті әрекет потенциалы деп те атайды. Ол белгілі бір мәнге жеткенде, кері процестер басталып, ұяшық тыныштық күйіне жетеді.
Әрекет потенциалы туралы
Нервтік импульстің түрленуі мен таралуы туралы айтатын болсақ, оның секундына бақытсыз миллиметр болуы мүмкін екенін атап өткен жөн. Содан кейін қолдан миға сигналдар бірнеше минут ішінде жетеді, бұл жақсы емес. Дәл осы жерде бұрын талқыланған миелин қабығы әрекет потенциалын күшейтуде өз рөлін атқарады. Және оның барлық «өтулері» сигнал беру жылдамдығына тек оң әсер ететіндей етіп орналастырылған. Сонымен, импульс бір аксон денесінің негізгі бөлігінің соңына жеткенде, ол келесі жасушаға немесе (ми туралы айтатын болсақ) нейрондардың көптеген тармақтарына беріледі. Соңғы жағдайларда сәл басқа принцип жұмыс істейді.
Бәрі мида қалай жұмыс істейді?
Орталық жүйке жүйеміздің ең маңызды бөліктерінде жүйке импульсінің берілу реті қандай жұмыс істейтіні туралы сөйлесейік. Мұнда нейрондар көршілерінен шағын саңылаулармен бөлінеді, оларды синапс деп атайды. Әрекет потенциалы оларды кесіп өте алмайды, сондықтан келесі жүйке жасушасына жетудің басқа жолын іздейді. Әрбір процестің соңында пресинаптикалық көпіршіктер деп аталатын шағын қапшықтар болады. Олардың әрқайсысында арнайы қосылыстар - нейротрансмиттерлер бар. Оларға әрекет потенциалы келгенде, молекулалар қапшықтардан босатылады. Олар синапсты кесіп өтіп, мембранада орналасқан арнайы молекулалық рецепторларға қосылады. Бұл жағдайда тепе-теңдік бұзылады және, мүмкін, жаңа әрекет потенциалы пайда болады. Бұл әлі белгісіз, нейрофизиологтар бұл мәселені әлі күнге дейін зерттеп жатыр.
Нейротрансмиттердің жұмысы
Олар жүйке импульстарын бергенде, олармен не болатынының бірнеше нұсқасы бар:
- Олар таралады.
- Химиялық бұзылады.
- Олардың көпіршіктеріне қайта кіріңіз (бұл қайта басып алу деп аталады).
Таңқаларлық жаңалық 20 ғасырдың соңында жасалды. Ғалымдар нейротрансмиттерлерге әсер ететін препараттардың (сонымен қатар олардың шығарылуы мен қайта қабылдануы) адамның психикалық жағдайын түбегейлі өзгерте алатынын білді. Мәселен, мысалы, Prozac сияқты бірқатар антидепрессанттар серотонинді қайта қабылдауды тежейді. Паркинсон ауруына мидың нейротрансмиттері дофамин тапшылығы кінәлі деуге кейбір себептер бар.
Қазір адам психикасының шекаралық күйлерін зерттейтін зерттеушілер оның қалай болатынын анықтауға тырысуда. Барлығы адамның санасына әсер етеді. Бұл арада бізде мұндай іргелі сұраққа жауап жоқ: нейронның әрекет потенциалын тудыруына не себеп болады? Әзірге бұл ұяшықты «іске қосу» механизмі біз үшін құпия. Бұл жұмбақ тұрғысынан басты мидағы нейрондардың жұмысы ерекше қызық.
Қысқаша айтқанда, олар көршілері жіберетін мыңдаған нейротрансмиттерлермен жұмыс істей алады. Бұл түрдегі импульстарды өңдеу және біріктіру туралы мәліметтер бізге белгісіз дерлік. Бұл бойынша көптеген зерттеу топтары жұмыс істеуде. Қазіргі уақытта барлық қабылданған импульстар біріктірілгені анықталды және нейрон шешім қабылдайды - әрекет потенциалын ұстап тұру және оларды әрі қарай беру қажет пе. Адам миының жұмысы осы іргелі процеске негізделген. Олай болса, бұл жұмбақтың жауабын білмеуіміз ғажап емес.
Кейбір теориялық мүмкіндіктер
Мақалада «жүйке импульсі» және «әрекет потенциалы» синоним ретінде қолданылған. Теориялық тұрғыдан бұл дұрыс, дегенмен кейбір жағдайларда кейбір ерекшеліктерді ескеру қажет. Сонымен, егер сіз егжей-тегжейлі қарастыратын болсаңыз, онда әрекет потенциалы жүйке импульсінің бір бөлігі ғана. Ғылыми кітаптарды егжей-тегжейлі зерттей отырып, бұл тек мембрана зарядының оңнан теріске және керісінше өзгеруі екенін білуге болады. Ал жүйке импульсі күрделі құрылымдық және электрохимиялық процесс ретінде түсініледі. Ол нейрондық мембрана арқылы өзгеретін қозғалыс толқыны сияқты таралады. Потенциаләрекеттер жүйке импульсінің құрамындағы электрлік құрамдас бөлігі ғана. Ол мембрананың жергілікті бөлігінің зарядымен болатын өзгерістерді сипаттайды.
Жүйке импульстары қай жерде пайда болады?
Олар саяхатын неден бастайды? Бұл сұрақтың жауабын қозу физиологиясын ыждағаттылықпен зерттеген кез келген оқушы бере алады. Төрт опция бар:
- Дендриттің рецепторлық соңы. Егер ол бар болса (бұл факт емес), онда адекватты ынталандырудың болуы мүмкін, ол алдымен генераторлық потенциалды, содан кейін жүйке импульсін жасайды. Ауырсыну рецепторлары да ұқсас жұмыс істейді.
- Қозғыш синапстың мембранасы. Әдетте, бұл күшті тітіркену немесе олардың жиынтығы болған жағдайда ғана мүмкін болады.
- Дентрид триггер аймағы. Бұл жағдайда тітіркендіргішке жауап ретінде жергілікті қоздырғыш постсинаптикалық потенциалдар қалыптасады. Егер Ранвьенің бірінші түйіні миелинді болса, онда олар соған жинақталады. Сезімталдық жоғарылаған мембрананың бөлігінің болуына байланысты мұнда жүйке импульсі пайда болады.
- Аксон шоқысы. Бұл аксонның басталатын жерінің атауы. Нейронға импульс жасау үшін ең көп таралған үйінді. Бұрын қарастырылған барлық басқа жерлерде олардың пайда болу ықтималдығы әлдеқайда аз. Бұл бұл жерде мембрананың жоғары сезімталдығымен, сондай-ақ деполяризацияның төмен критикалық деңгейімен байланысты. Сондықтан көптеген қоздырғыш постсинаптикалық потенциалдардың қосындысы басталғанда, төбе ең алдымен оларға әрекет етеді.
Қозудың таралу мысалы
Медициналық тілмен айту кейбір тармақтарды дұрыс түсінбеуге әкелуі мүмкін. Мұны жою үшін айтылған білімге қысқаша тоқталған жөн. Мысал ретінде өртті алайық.
Өткен жаздың жаңалықтар бюллетеньдерін есте сақтаңыз (сонымен бірге жақын арада қайта тыңдалады). Өрт жайылып жатыр! Сонымен бірге жанған ағаштар мен бұталар өз орындарында қалады. Бірақ оттың алдыңғы жағы от болған жерден одан әрі ұзап барады. Жүйке жүйесі де осылай жұмыс істейді.
Көбінесе қозу басталған жүйке жүйесін тыныштандыру қажет. Бірақ бұл өрт кезіндегідей оңай емес. Ол үшін нейронның жұмысына жасанды түрде араласады (дәрілік мақсатта) немесе әртүрлі физиологиялық құралдарды пайдаланады. Оны отқа су құюмен салыстыруға болады.
