Az emberi idegrendszer egyfajta koordinátorként működik testünkben. Parancsokat továbbít az agyból az izmoknak, szerveknek, szöveteknek, és feldolgozza az azokból érkező jeleket. Az idegimpulzust egyfajta adathordozóként használják. Mit képvisel? Milyen sebességgel működik? Ezekre és számos más kérdésre választ kaphat ebben a cikkben.
Mi az idegimpulzus?
Ez a neve annak a gerjesztési hullámnak, amely az idegsejtek stimulálására adott válaszként terjed a rostokon. Ennek a mechanizmusnak köszönhetően az információ a különböző receptoroktól a központi idegrendszerbe kerül. És ebből viszont a különböző szervekbe (izmokba és mirigyekbe). De mi ez a folyamat fiziológiai szinten? Az idegimpulzus átvitelének mechanizmusa az, hogy az idegsejtek membránjai megváltoztathatják elektrokémiai potenciáljukat. És a számunkra érdekes folyamat a szinapszisok területén zajlik. Az idegimpulzus sebessége másodpercenként 3-12 méter között változhat. Bővebben fogunk beszélni róla, valamint az azt befolyásoló tényezőkről.
Struktúra- és munkakutatás
Először német mutatta be az idegimpulzus áthaladásátE. Goering és G. Helmholtz tudósok egy béka példáján. Ugyanakkor azt találták, hogy a bioelektromos jel a korábban jelzett sebességgel terjed. Általában ez az idegrostok speciális felépítésének köszönhetően lehetséges. Bizonyos szempontból elektromos kábelre hasonlítanak. Tehát, ha párhuzamot vonunk vele, akkor a vezetők az axonok, a szigetelők pedig azok mielinhüvelyei (ezek a Schwann sejt membránja, amely több rétegben van feltekerve). Ráadásul az idegimpulzus sebessége elsősorban a rostok átmérőjétől függ. A második legfontosabb az elektromos szigetelés minősége. A szervezet egyébként a mielin lipoproteint használja anyagként, amely dielektrikum tulajdonságaival rendelkezik. Ceteris paribus, minél nagyobb a rétege, annál gyorsabban haladnak át az idegimpulzusok. Még jelenleg sem mondható el, hogy ezt a rendszert teljesen kivizsgálták. Az idegekkel és impulzusokkal kapcsolatos sok dolog még mindig rejtély és kutatás tárgya.
A felépítés és a működés jellemzői
Ha az idegimpulzus útjáról beszélünk, meg kell jegyezni, hogy a mielinhüvely nem fedi a rostot teljes hosszában. A tervezési jellemzők olyanok, hogy a jelenlegi helyzetet leginkább az elektromos kábel rúdjára (bár ebben az esetben az axonra) szorosan felerősített kerámia szigetelő hüvelyek létrehozásával lehet összehasonlítani. Ennek eredményeként vannak kis szigeteletlen elektromos területek, ahonnan az ionáram könnyen kifolyhataxon a környezetbe (vagy fordítva). Ez irritálja a membránt. Ennek eredményeként akciós potenciál keletkezik olyan területeken, amelyek nem elszigeteltek. Ezt a folyamatot Ranvier elfogásának nevezik. Egy ilyen mechanizmus jelenléte lehetővé teszi az idegimpulzus sokkal gyorsabb terjedését. Beszéljünk erről példákkal. Így az idegimpulzus vezetési sebessége egy vastag myelinizált rostban, amelynek átmérője 10-20 mikronon belül ingadozik, 70-120 méter másodpercenként. Míg azoknál, akiknek szerkezete szuboptimális, ez a szám 60-szor kevesebb!
Hol készülnek?
Az idegimpulzusok az idegsejtekből származnak. Az ilyen "üzenetek" létrehozásának képessége az egyik fő tulajdonságuk. Az idegimpulzus biztosítja az azonos típusú jelek gyors terjedését az axonok mentén nagy távolságra. Ezért ez a test legfontosabb eszköze az információcseréhez. Az irritációra vonatkozó adatok az ismétlődésük gyakoriságának változtatásával kerülnek továbbításra. Itt egy komplex folyóirat-rendszer működik, amely egy másodperc alatt több száz idegimpulzus megszámlálására képes. Kicsit hasonló elv szerint, bár sokkal bonyolultabb, a számítógépes elektronika működik. Tehát, amikor idegimpulzusok keletkeznek az idegsejtekben, azokat bizonyos módon kódolják, és csak ezután továbbítják. Ebben az esetben az információk speciális "csomagokba" vannak csoportosítva, amelyek sorozatszáma és jellege eltérő. Mindez összeadva alapja agyunk ritmikus elektromos tevékenységének, aminek köszönhetően regisztrálhatóelektroencefalogram.
Cellatípusok
Ha az idegimpulzusok áthaladásának sorrendjéről beszélünk, nem lehet figyelmen kívül hagyni azokat az idegsejteket (neuronokat), amelyeken keresztül az elektromos jelek átvitele megtörténik. Így nekik köszönhetően testünk különböző részei információt cserélnek. Felépítésüktől és funkcionalitásuktól függően három típust különböztetünk meg:
- Receptor (érzékeny). Minden hőmérsékleti, kémiai, hang-, mechanikai és fényingert kódolnak és idegimpulzussá alakítanak.
- Beillesztés (vezetőnek vagy zárásnak is nevezik). Impulzusok feldolgozására és váltására szolgálnak. A legtöbb ilyen az emberi agyban és a gerincvelőben található.
- Hatékony (motor). Parancsokat kapnak a központi idegrendszertől bizonyos műveletek végrehajtására (fényes napon csukja be a szemét a kezével stb.).
Minden idegsejtnek van egy sejtteste és egy folyamata. Az idegimpulzus útja a testen keresztül pontosan az utóbbival kezdődik. A folyamatoknak két típusa van:
- Dendritek. Őket bízták meg azzal a funkcióval, hogy érzékeljék a rajtuk található receptorok irritációját.
- Axonok. Nekik köszönhetően az idegimpulzusok a sejtekből a működő szervbe jutnak.
A tevékenység érdekes aspektusa
Ha az idegimpulzus sejtek általi vezetéséről beszélünk, nehéz nem beszélni egyetlen érdekes pillanatról. Tehát, ha nyugalomban vannak, akkor mondjukígy a nátrium-kálium pumpa úgy vesz részt az ionok mozgásában, hogy belül édesvíz, kívül sós hatást érjen el. A membránon átívelő potenciálkülönbség ebből eredő kiegyensúlyozatlansága miatt akár 70 millivolt is megfigyelhető. Összehasonlításképpen, ez a hagyományos AA elemek 5%-a. De amint a sejt állapota megváltozik, a kialakuló egyensúly megbomlik, és az ionok helyet kezdenek cserélni. Ez akkor történik, amikor egy idegimpulzus útja áthalad rajta. Az ionok aktív működése miatt ezt a hatást akciós potenciálnak is nevezik. Amikor elér egy bizonyos értéket, akkor elkezdődnek a fordított folyamatok, és a cella nyugalmi állapotba kerül.
Az akciós potenciálról
Ha már az idegimpulzus-átalakításról és -terjedésről beszélünk, meg kell jegyezni, hogy ez nyomorúságos milliméter/másodperc is lehet. Ekkor a kézből az agyba érkező jelek percek alatt eljutnának, ami nyilvánvalóan nem jó. A korábban tárgy alt mielinhüvely itt játszik szerepet az akciós potenciál erősítésében. És minden "átadása" úgy van elhelyezve, hogy csak pozitív hatással legyen a jelátvitel sebességére. Tehát, amikor egy impulzus eléri az egyik axontest fő részének végét, akkor vagy a következő sejthez, vagy (ha az agyról beszélünk) a neuronok számos ágához továbbítódik. Ez utóbbi esetekben egy kicsit más elv működik.
Hogyan működik minden az agyban?
Beszéljünk arról, hogy milyen idegimpulzus-átviteli szekvencia működik központi idegrendszerünk legfontosabb részein. Itt az idegsejteket kis rések választják el szomszédaiktól, amelyeket szinapszisoknak neveznek. Az akciós potenciál nem tud átjutni rajtuk, ezért más utat keres, hogy eljusson a következő idegsejthez. Minden folyamat végén kis zsákok vannak, amelyeket preszinaptikus vezikuláknak neveznek. Mindegyik speciális vegyületeket - neurotranszmittereket - tartalmaz. Amikor akciós potenciál érkezik hozzájuk, molekulák szabadulnak fel a zsákokból. Átjutnak a szinapszison, és a membránon elhelyezkedő speciális molekuláris receptorokhoz kapcsolódnak. Ebben az esetben az egyensúly megbomlik, és valószínűleg új akciós potenciál jelenik meg. Ez még nem ismert, a neurofiziológusok a mai napig tanulmányozzák a kérdést.
A neurotranszmitterek munkája
Amikor idegimpulzusokat továbbítanak, több lehetőség is van arra, hogy mi fog történni velük:
- Elterjednek.
- Kémiai lebomláson megy keresztül.
- Lépj vissza a buborékokba (ezt hívják visszafoglalásnak).
Döbbenetes felfedezést tettek a 20. század végén. A tudósok megtanulták, hogy a neurotranszmitterekre (valamint azok felszabadulására és újrafelvételére) ható gyógyszerek alapvetően megváltoztathatják az ember mentális állapotát. Így például számos antidepresszáns, mint például a Prozac, gátolja a szerotonin újrafelvételét. Van néhány ok azt hinni, hogy az agyi neurotranszmitter dopamin hiánya okolható a Parkinson-kórért.
Most az emberi psziché határállapotait tanulmányozó kutatók megpróbálják kitalálni, hogyanMinden befolyásolja az ember elméjét. Mindeközben egy ilyen alapvető kérdésre nincs válaszunk: mi okozza az idegsejtben akciós potenciált? Egyelőre titka számunkra ennek a sejtnek a „indítási” mechanizmusa. A rejtvény szempontjából különösen érdekes a fő agy neuronjainak munkája.
Röviden: több ezer neurotranszmitterrel tudnak dolgozni, amelyeket a szomszédaik küldenek. Az ilyen típusú impulzusok feldolgozásával és integrálásával kapcsolatos részletek szinte ismeretlenek számunkra. Bár sok kutatócsoport dolgozik ezen. Abban a pillanatban kiderült, hogy az összes kapott impulzus integrálódik, és a neuron dönt - szükséges-e az akciós potenciál fenntartása és továbbadása. Az emberi agy működése ezen az alapvető folyamaton alapul. Hát akkor nem csoda, hogy nem tudjuk a választ erre a rejtvényre.
Néhány elméleti jellemző
A cikkben az "idegimpulzus" és az "akciós potenciál" szinonimaként szerepelt. Elméletileg ez igaz, bár bizonyos esetekben figyelembe kell venni néhány jellemzőt. Tehát, ha belemegy a részletekbe, akkor az akciós potenciál csak egy része az idegimpulzusnak. A tudományos könyvek részletes vizsgálatával megtudhatja, hogy ez csak a membrán töltésének változása pozitívról negatívra, és fordítva. Míg az idegimpulzus egy összetett szerkezeti és elektrokémiai folyamat. Úgy terjed az idegsejtek membránján, mint a változások haladó hulláma. Lehetségesa cselekvések csak egy elektromos komponens az idegimpulzus összetételében. A membrán egy lokális szakaszának töltésével fellépő változásokat jellemzi.
Hol keletkeznek idegimpulzusok?
Hol kezdik útjukat? Erre a kérdésre minden diák meg tudja adni a választ, aki szorgalmasan tanulmányozta az izgalom fiziológiáját. Négy lehetőség van:
- A dendrit receptorvégződése. Ha létezik (ami nem tény), akkor lehetséges egy megfelelő inger jelenléte, amely először generátorpotenciált, majd idegimpulzust hoz létre. A fájdalomreceptorok hasonló módon működnek.
- A serkentő szinapszis membránja. Ez általában csak erős irritáció vagy azok összegződése esetén lehetséges.
- Dentrid trigger zóna. Ebben az esetben helyi serkentő posztszinaptikus potenciálok képződnek egy ingerre adott válaszként. Ha a Ranvier első csomópontja myelinizált, akkor azon összegeződnek. A fokozott érzékenységű membránszakasz jelenléte miatt itt idegimpulzus lép fel.
- Axon domb. Ez annak a helynek a neve, ahol az axon kezdődik. A domb a legáltalánosabb az impulzusok létrehozására az idegsejteken. Minden más, korábban figyelembe vett helyen sokkal kevésbé valószínű az előfordulásuk. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy itt a membrán fokozott érzékenységgel, valamint alacsonyabb kritikus depolarizációval rendelkezik. Ezért amikor a számos serkentő posztszinaptikus potenciál összegződése megkezdődik, a domb elsősorban rájuk reagál.
Példa terjedő gerjesztésre
Az orvosi kifejezések használata bizonyos pontok félreértését okozhatja. Ennek kiküszöbölésére érdemes röviden végigjárni a megfogalmazott ismereteket. Vegyünk példának egy tüzet.
Emlékezzen a tavaly nyári híradásokra (hamarosan ismét hallani fogjuk). A tűz terjed! Ugyanakkor az égő fák és cserjék a helyükön maradnak. De a tűz eleje egyre távolabb van attól a helytől, ahol a tűz volt. Az idegrendszer is hasonló módon működik.
Gyakran meg kell nyugtatni az idegrendszert, amely kezdett izgatni. De ezt nem olyan könnyű megtenni, mint tűz esetén. Ehhez mesterségesen beavatkoznak egy neuron munkájába (gyógyászati célra), vagy különféle élettani eszközöket alkalmaznak. Összehasonlítható a víz tűzre öntésével.
