Care a studiat procesele de transmitere a impulsurilor nervoase. Ce este un impuls nervos? Definiție

Acasă

Documentație

Iritațiile receptorilor determină conversia energiei care acționează a stimulului în impulsuri nervoase, care se transmit în sistemul nervos prin intermediul sinapsele.

Structuri funcționale ale membranei celulare. Membrana celulară (membrana celulară) este o placă subțire de lipoproteine, conținutul de lipide este de aproximativ 40%, proteine - 60%. Schematic, membrana celulară poate fi reprezentată astfel: membrana este formată dintr-un strat dublu de molecule de fosfolipide, acoperit din interior de un strat de molecule de proteine, iar din exterior de un strat de molecule de glucide complexe. Membrana celulară conține tubuli mici canale ionice, având selectivitate. Există canale care trec doar un ion (sodiu, potasiu, calciu, clor) sau mai multe.

Potențial de odihnă și potențial de acțiune.În repaus în protoplasma celulei nervoase, concentrația ionilor de potasiu este de peste 30 de ori mai mare decât concentrația acestor ioni în soluția externă. Membrana este practic impermeabilă la sodiu, în timp ce potasiul trece prin ea. Difuzia ionilor de potasiu din protoplasmă în fluidul extern este foarte mare, ceea ce conferă membranei exterioare o sarcină pozitivă, iar celei interioare una negativă. Astfel, concentrația ionilor de potasiu este principalul factor care formează și determină valoarea potenţial de odihnă(PP).

Când celula este iritată, permeabilitatea membranei pentru ionii de sodiu crește brusc și devine de aproximativ 10 ori mai mare decât permeabilitatea ionilor de potasiu. Prin urmare, fluxul ionilor de potasiu încărcați pozitiv de la protoplasmă la soluția externă scade, în timp ce fluxul de ioni de sodiu încărcați pozitiv din soluția externă la protoplasma celulei crește. Asta duce la REÎNCĂRCĂ membrana, suprafața exterioară devine încărcată electro-negativ, iar cea interioară - pozitiv ( faza de depolarizare).

Creșterea permeabilității membranei la ionii de sodiu durează foarte puțin. În urma acesteia, în celulă au loc procese de recuperare, ceea ce duce la faptul că permeabilitatea pentru ionii de sodiu scade din nou, iar permeabilitatea acesteia pentru ionii de potasiu crește. Și ca urmare a acestor două procese, membrana exterioară capătă din nou o sarcină pozitivă, iar membrana interioară capătă una negativă ( faza de repolarizare).

O creștere instantanee a permeabilității ionilor de sodiu și pătrunderea lor în celulă este suficientă pentru a schimba semnul potențialului de membrană și a apărea potenţial de acţiune (AP), care se propagă de-a lungul axonului cu o viteză destul de mare, durata AP este de obicei de 1-3 ms.

transmiterea sinaptică a informaţiei. Se numește locul de transmitere a excitației de la un neuron la altul sinapsa(tradus din greacă - contact). Sinapsa este membrana a doi neuroni vecini ( membrane presinaptice și postsinaptice)și spațiul dintre ele, care se numește despicatură sinaptică.

Există sinapse axo-somatice formate din membranele axonale și corpul (soma) altui neuron, axo-dendritic, format din membrana axonală și dendritele unui alt neuron, axo-axonal, în care axonul se apropie de axonul altui neuron. . Sinapsa dintre axoni și fibrele musculare se numește placa neuromusculară.

Un impuls nervos călătorește de-a lungul axonului pentru a ajunge la capătul axonului și determină deschiderea canalelor de calciu pe membrana presinaptică. Aici, pe membrana presinaptică sunt vezicule(vezicule), care conțin substanțe biologic active - mediatori.

Deschiderea canalelor de calciu duce la depolarizare pe membrana presinaptică. Calciul se leagă de proteinele care formează membrana veziculelor în care este stocat mediatorul. Apoi bulele au izbucnit și tot conținutul intră în fanta sinaptică. Apoi, moleculele mediatoare se leagă de molecule speciale de proteine ( receptori), care sunt situate pe membrana altui neuron - pe membrana postsinaptică.

Când moleculele mediatoare se leagă de receptori, canalele pentru ionii de sodiu și potasiu se deschid pe membrana postsinaptică, provocând o potențială modificare (depolarizare) asupra acesteia. Acest potențial se numește potenţialul postsinaptic (PSP).În funcție de natura canalelor ionice deschise, apar potențiale postsinaptice excitatorii (EPSP) sau inhibitorii (TPSP).

Astfel, excitația (AP) a unui neuron din sinapsă este convertită dintr-un impuls electric într-un impuls chimic (eliberarea transmițătorului din vezicule).

Timpul dintre debutul depolarizării presinaptice și răspunsul postsinaptic este de 0,5 ms, adică întârziere sinaptică.

Principalii mediatori: acetilcolina, monoamine (serotonina, histamina), catecolamine (dopamina, norepinefrina, adrenalina), aminoacizi (glutamat, glicina, aspartat, acid gama-aminobutiric - GABA, alanina), peptide, vasopresina, oxitocina, adenozina, ATP etc.

Măduva spinării

Măduva spinării, in aparenta este o suvita lunga, cilindrica, turtita din fata spre spate. În acest sens, diametrul transversal al măduvei spinării este mai mare decât anteroposterior.

Măduva spinării este situată în canalul rahidian și trece în creier la nivelul marginii inferioare a foramenului magnum. În acest loc, rădăcinile ies din măduva spinării (marginea superioară), formând nervii spinali drept și stâng. Marginea inferioară a măduvei spinării corespunde nivelului de 1-11 vertebre lombare. Sub acest nivel, vârful conului medular al măduvei spinării continuă într-un fir terminal subțire (terminal). Firul terminal din secțiunile sale superioare conține încă țesut nervos și este un vestigiu al capătului caudal al măduvei spinării. Această porțiune a firului terminal, numită intern, este înconjurată de rădăcinile nervilor spinali lombari și sacrali și, împreună cu aceștia, se află într-un sac terminat orbește format din învelișul dur al măduvei spinării. La un adult, partea interioară a firului terminal are o lungime de aproximativ 15 cm. Sub nivelul celei de-a 2-a vertebre sacrale, firul terminal este o formațiune de țesut conjunctiv care este o continuare a tuturor celor trei membrane ale măduvei spinării și este numită partea exterioară a filetului terminalului. Lungimea acestei părți este de aproximativ 8 cm.Se termină la nivelul corpului celei de-a 2-a vertebre coccigiane, fuzionand cu periostul acesteia.

Lungimea măduvei spinării la un adult este în medie de 43 cm (pentru bărbați 45 cm, pentru femei 41-42 cm), greutatea - aproximativ 34-38 g, ceea ce reprezintă aproximativ 2% din masa creierului.

Două îngroșări vizibile se găsesc în regiunile cervicale și lombosacrale ale măduvei spinării: îngroșarea cervicală și îngroșarea lombo-sacrală. Formarea îngroșărilor se explică prin faptul că inervarea extremităților superioare și inferioare se realizează din secțiunile cervicale și respectiv lombo-sacrale ale măduvei spinării. În aceste departamente din măduva spinării există un număr mai mare de celule și fibre nervoase în comparație cu alte departamente. În secțiunile inferioare, măduva spinării se îngustează treptat și formează un con cerebral.

Pe suprafața anterioară a măduvei spinării este vizibilă fisura mediană anterioară, care iese în țesutul măduvei spinării mai adânc decât barba mediană posterioară. Aceste șanțuri sunt limitele care împart măduva spinării în două jumătăți simetrice. În adâncimea șanțului median posterior, există un sept median posterior glial care pătrunde aproape în toată grosimea substanței albe. Acest sept ajunge la suprafața posterioară a substanței cenușii a măduvei spinării.

Pe suprafața anterioară a măduvei spinării, pe fiecare parte a fisurii anterioare, există o barbă anterolaterală. Este punctul de ieșire al rădăcinilor anterioare (motorii) ale nervilor spinali din măduva spinării și granița de pe suprafața măduvei spinării dintre măduva anterioară și laterală. Pe suprafața posterioară pe fiecare jumătate a măduvei spinării există un șanț posterolateral, locul de penetrare în măduva spinării a rădăcinilor senzitive posterioare ale nervilor spinali. Acest șanț servește drept graniță între cordoanele laterale și posterioare.

Cortexul anterior este format din procese de celule nervoase motorii (motorii) situate în cornul anterior al substanței cenușii a măduvei spinării. Rădăcina posterioară este sensibilă, reprezentată de un ansamblu de procese centrale de celule pseudo-unipolare care pătrund în măduva spinării, ale căror corpuri formează ganglionul spinal, care se află la joncțiunea rădăcinii posterioare cu cea anterioară. De-a lungul măduvei spinării, 31 de perechi de rădăcini pleacă de fiecare parte. Rădăcinile anterioare și posterioare de la marginea interioară a foramenului intervertebral converg, se contopesc între ele și formează nervul spinal. Astfel, din rădăcini se formează 31 de perechi de nervi spinali. Secțiunea măduvei spinării corespunzătoare a două perechi de rădăcini (două anterioare și două posterioare) se numește segmenton.

Este foarte important ca un medic să cunoască relația topografică dintre segmentele măduvei spinării cu coloana vertebrală (topografia segmentului scheletului). Lungimea măduvei spinării este mult mai mică decât lungimea coloanei vertebrale, prin urmare numărul de serie al oricărui segment al măduvei spinării și nivelul poziției sale, începând din regiunea inferioară a colului uterin, nu corespunde cu numărul de serie al vertebra cu același nume. Poziția segmentelor în raport cu vertebrele poate fi determinată după cum urmează. Segmentele cervicale superioare sunt situate la nivelul corpurilor vertebrale corespunzător numărului lor de ordine. Segmentele cervicale inferioare și toracice superioare se află cu o vertebra mai sus decât corpurile vertebrale corespondente. În regiunea toracică mijlocie, această diferență între segmentul corespunzător al măduvei spinării și corpul vertebral crește deja cu 2 vertebre, în regiunea toracică inferioară - cu 3. Segmentele lombare ale măduvei spinării se află în canalul spinal la nivelul a corpurilor a 10, 11 vertebre toracice, segmentele sacrale si coccigiene - dupa nivelul a 12 vertebre toracice si 1 lombara.

Măduva spinării este formată din celule nervoase și fibre de substanță cenușie, care în secțiune transversală arată ca litera B sau un fluture cu aripile întinse. Dincolo de periferia materiei cenușii se află substanța albă, formată doar din fibre nervoase.

Substanța cenușie a măduvei spinării conține un canal central. Este o rămășiță a cavității tubului neural și conține lichid cefalorahidian. Capătul superior al canalului comunică cu ventriculul al 9-lea, iar capătul inferior, extinzându-se oarecum, formează un ventricul terminal orbește. Pereții canalului central al măduvei spinării sunt căptușiți cu ependim, în jurul căruia se află substanța centrală gelatinoasă (cenușie). La un adult, canalul central în diferite părți ale măduvei spinării și, uneori, crește peste tot.

Substanța cenușie, în toată măduva spinării la dreapta și la stânga canalului central, formează coloane cenușii simetrice. Anterior și posterior față de canalul central al măduvei spinării, aceste coloane gri sunt conectate între ele prin foi subțiri de substanță cenușie numite comisuri anterioare și posterioare.

În fiecare coloană de substanță cenușie se distinge partea din față - coloana anterioară și partea din spate - coloana posterioară. Dincolo de nivelul colului uterin inferior, toate segmentele toracice și două lombare superioare ale măduvei spinării.

Substanța cenușie de pe fiecare parte formează o proeminență laterală - o coloană laterală. În alte părți ale măduvei spinării (deasupra celui de-al 8-lea cervical și sub al 2-lea segment lombar), nu există coloane laterale.

În spatele secțiunii transversale a măduvei spinării, coloane de substanță cenușie de fiecare parte arată ca niște coarne. Există un corn anterior mai larg și un corn posterior îngust1 corespunzător coloanelor anterioare și posterioare. Coarnul lateral, corespunde coloanei intermediare laterale (autonome) a substanței cenușii.

În coarnele anterioare există celule mari ale rădăcinilor nervoase - neuroni motori (eferenti). Acești neuroni formează 5 nuclei: doi laterali (anterolateral și posterolateral), doi mediali (anteromedial și posteromedial) și un nucleu central. Coarnele posterioare ale măduvei spinării sunt reprezentate predominant de celule mai mici. Ca parte a rădăcinilor posterioare, sau sensibile, sunt procesele centrale ale celulelor pseudo-unipolare situate în nodurile spinale (sensibile).

Substanța cenușie a coarnelor posterioare ale măduvei spinării este eterogenă. Cea mai mare parte a celulelor nervoase ale cornului posterior își formează propriul nucleu. În substanța albă, direct adiacentă vârfului cornului posterior al substanței cenușii, se distinge o zonă de graniță. Înainte de aceasta din urmă în substanța cenușie se află zona spongioasă, care și-a primit numele datorită prezenței în această secțiune a unei rețele gliale cu buclă mare care conține celule nervoase. Chiar mai înainte, se eliberează o substanță gelatinoasă, constând din celule nervoase mici. Procesele celulelor nervoase ale substanței gelatinoase, zona spongioasă și celulele mănunchiului răspândite difuz în substanța cenușie comunică cu mai multe segmente învecinate. De regulă, ele se termină în sinapse cu neuroni localizați în coarnele anterioare ale segmentului lor, precum și deasupra și dedesubtul segmentelor. Îndreptându-se de la coarnele posterioare ale substanței cenușii la coarnele anterioare, procesele acestor celule sunt situate de-a lungul periferiei substanței cenușii, formând o margine îngustă de substanță albă în apropierea acesteia. Aceste fascicule de fibre nervoase sunt numite fascicule intrinseci anterioare, laterale și posterioare. Celulele tuturor nucleelor coarnelor posterioare ale substanței cenușii sunt, de regulă, neuroni intercalari (intermediari sau conductori). Neuritele care pleacă din celulele nervoase, a căror totalitate alcătuiește nucleii centrali și toracici ai coarnelor posterioare, sunt trimise în substanța albă a măduvei spinării către creier.

Zona intermediară a substanței cenușii a măduvei spinării este situată între coarnele anterioare și posterioare. Aici, de la al 8-lea segment cervical până la al 2-lea segment lombar, există o proeminență de substanță cenușie - cornul lateral.

În partea mediană a bazei cornului lateral se observă un nucleu dur, bine conturat de un strat de substanță albă, format din celule nervoase mari. Acest nucleu se întinde de-a lungul întregii coloane posterioare de substanță cenușie sub forma unui cordon celular (nucleul lui Clark). Cel mai mare diametru al acestui nucleu este la nivelul segmentului 11 toracic până la 1 lombar. În coarnele laterale există centre ale părții simpatice a sistemului nervos autonom sub forma mai multor grupuri de celule nervoase mici combinate într-o substanță intermediară laterală (gri). Axonii acestor celule trec prin cornul anterior și ies din măduva spinării ca parte a rădăcinilor anterioare.

În zona intermediară se află substanța intermediară centrală (gri), ale cărei procese celulelor sunt implicate în formarea tractului spinocerebelos. La nivelul segmentelor cervicale ale măduvei spinării dintre coarnele anterioare și posterioare, iar la nivelul segmentelor toracice superioare dintre coarnele laterale și posterioare în substanța albă adiacentă cenușii, există o formațiune reticulară. Formația reticulară de aici arată ca niște bare transversale subțiri de substanță cenușie, care se intersectează în direcții diferite și constă din celule nervoase cu un număr mare de procese.

Substanța cenușie a măduvei spinării cu rădăcinile posterioare și anterioare ale nervilor spinali și propriile mănunchiuri de substanță albă care mărginesc substanța cenușie formează un aparat propriu sau segmentar al măduvei spinării. Scopul principal al aparatului segmentar ca parte filogenetic cea mai veche a măduvei spinării este implementarea reacțiilor înnăscute (reflexe) ca răspuns la stimulare (internă sau externă). IP Pavlov a definit acest tip de activitate a aparatului segmentar al măduvei spinării cu termenul de „reflexe necondiționate”.

Substanța albă, după cum s-a menționat, este localizată în exteriorul substanței cenușii. Brazdele măduvei spinării împart substanța albă în trei cordoane situate simetric la dreapta și la stânga. Funiculul anterior este situat între fisura mediană anterioară și șanțul lateral anterior. În substanța albă posterioară fisurii mediane anterioare se distinge o comisură albă anterioară, care leagă cordoanele anterioare ale părții drepte și stângi. Funiculul posterior este situat între șanțurile mediane posterioare și laterale posterioare. Funiculus lateral este o zonă de substanță albă între șanțurile laterale anterioare și posterioare.

Nimeni nu va argumenta că cea mai mare realizare a naturii este creierul uman. Impulsurile nervoase care circulă de-a lungul fibrelor nervoase sunt chintesența esenței noastre. Munca inimii, stomacului, mușchilor și a lumii spirituale - toate acestea sunt în mâinile impulsului nervos. Ce este un impuls nervos, cum apare și unde dispare, vom lua în considerare în acest articol.

Neuronul ca unitate structurală a sistemului

Evoluția sistemului nervos al vertebratelor și al oamenilor a urmat calea apariției unei rețele informaționale complexe, procesele în care se bazează pe reacții chimice. Cea mai importantă componentă a acestui sistem sunt neuronii specializați. Ele constau dintr-un corp cu un nucleu și organele importante. Două tipuri de procese pleacă de la neuron - mai multe dendrite scurte și ramificate și un axon lung. Dendritele primesc semnale de la receptorii senzoriali sau de la alți neuroni, în timp ce axonul transmite semnale în rețeaua neuronală. Pentru a înțelege transmiterea impulsurilor nervoase, este important să știți despre teaca de mielină din jurul axonului. Acestea sunt celule specifice; ele formează învelișul axonului, dar nu continue, ci intermitent (constricțiile lui Ranvier).

gradient transmembranar

Toate celulele vii, inclusiv neuronii, au o polaritate electrică care rezultă din funcționarea pompelor de potasiu-sodiu ale membranei. Suprafața sa interioară are o sarcină negativă în raport cu cea exterioară. Există un gradient electrochimic egal cu zero și se stabilește un echilibru dinamic. Potențialul de repaus (diferența de potențial în interiorul și în exteriorul membranei) este de 70 mV.

Cum provine un impuls nervos?

Când un iritant acționează asupra unei fibre nervoase, potențialul de membrană în acest loc este brusc perturbat. La începutul declanșării excitației, permeabilitatea membranei pentru ionii de potasiu crește, iar aceștia tind să intre în celulă. În 0,001 secunde, suprafața interioară a membranei neuronale este încărcată pozitiv. Asta este un impuls nervos - o reîncărcare pe termen scurt a unui neuron sau un potențial de acțiune egal cu 50-170 mV. Are loc o așa-numită undă de potențial de acțiune, care se propagă de-a lungul axonului ca un flux de ioni de potasiu. Unda depolarizează secțiuni ale axonului, iar potențialul de acțiune se mișcă odată cu ea.

Pe această temă: Zen coreean. Patriarhul secolului actual

Transmiterea la locul axonului - un alt neuron

După ce se ajunge la capătul axonului, devine necesară transmiterea unui impuls nervos către unul sau mai mulți axoni. Și aici este nevoie de un alt mecanism, diferit de valul potențialului de acțiune. Capătul axonului este sinapsa, punctul de contact cu fanta sinaptică și sacii presinaptici ai axonului. Potențialul de acțiune în acest caz activează eliberarea neurotransmițătorilor din sacii presinaptici în fanta sinaptică. Neurotransmițătorii interacționează cu membrana neuronilor de bază, determinându-i să perturbe echilibrul ionic. Iar povestea pompei de sodiu-potasiu se repetă într-un alt neuron. După finalizarea funcției lor, neurotransmițătorii fie difuzează, fie sunt capturați înapoi în sacii presinaptici. În această situație, la întrebarea ce este un impuls nervos, răspunsul va fi: transmiterea excitației prin agenți chimici (neurotransmițători).

Mielina și viteza impulsului

În constrângerile tecilor de mielină, care se înfășoară în jurul axonului ca un ambreiaj, curentul ionic curge cu ușurință în mediu și înapoi. În acest caz, membrana este iritată și se formează un potențial de acțiune. Astfel, impulsul nervos se deplasează de-a lungul axonului în salturi, determinând formarea unui potențial de acțiune doar la nodurile lui Ranvier. Acest flux spasmodic al potențialului de acțiune este cel care crește foarte mult viteza impulsului nervos. De exemplu, în fibrele mielinice groase, viteza impulsului atinge valori de 70-120 m/s, în timp ce în fibrele nervoase subțiri fără înveliș de mielină, viteza impulsului este mai mică de 2 m/s.

Galvanică și impuls nervos

Într-o protoplasmă coloidală semi-lichidă, curentul este galvanic - este transportat de atomi care au o sarcină electrică (ioni). Dar un curent galvanic nu se poate propaga pe distanțe destul de mari, dar un impuls nervos poate. De ce? Răspunsul este simplu. Când unda potențialului de acțiune trece prin axon, formează o celulă galvanică în interiorul neuronului. Într-un nerv, ca în orice celulă galvanică, există un pol pozitiv (partea exterioară a membranei) și un pol negativ (partea interioară a membranei). Orice impact din exterior perturbă echilibrul acestor poli, se modifică permeabilitatea unei anumite secțiuni a membranei și se inițiază o schimbare a permeabilității în secțiunea vecină. Totul, impulsul a mers mai departe pe lungimea axonului. Iar locul inițial, de la care a început excitația, și-a restabilit deja integritatea, și-a găsit gradientul zero și este gata să lanseze din nou potențialul de acțiune în neuron.

Pe această temă: Spălătorie auto fără atingere: tehnologiile viitoare în acțiune

Neuronul nu este doar un conductor

Neuronii sunt celule vii, iar protoplasma lor este chiar mai complexă decât în celulele altor țesuturi. Pe lângă procesele fizice asociate cu inițierea și conducerea unui impuls nervos, într-un neuron au loc procese metabolice complexe. S-a stabilit experimental că atunci când un impuls nervos trece printr-un neuron, temperatura din acesta crește (deși cu milioanemi de grad). Și asta înseamnă un singur lucru - toate procesele metabolice din el sunt accelerate și merg mai intens.

Impulsurile nervoase sunt aceleași

Proprietatea principală a unui neuron este capacitatea de a genera un impuls nervos și de a-l conduce rapid. Informațiile despre calitatea și puterea stimulării sunt codificate în modificări ale frecvenței de transmitere a impulsurilor nervoase către și de la neuroni. Această frecvență variază de la 1 la 200 pe secundă. Acest cod de frecvență presupune perioade diferite de repetare a impulsurilor, combinându-le în grupuri cu numărul și natura lor diferită de mișcare. Este exact ceea ce înregistrează encefalograma - o sumă complexă spațială și temporală a impulsurilor nervoase ale creierului, activitatea sa electrică ritmică.

Neuron alege

Ce determină neuronul să „pornească”, să inițieze apariția unui potențial de acțiune – iar astăzi întrebarea este deschisă. De exemplu, neuronii creierului primesc mediatori trimiși de mii de vecini și trimit mii de impulsuri fibrelor nervoase. În neuron are loc procesul de procesare a impulsurilor și de luare a deciziei dacă se inițiază sau nu un potențial de acțiune. Impulsul nervos se va estompa sau va fi trimis mai departe. Ce determină neuronul să facă această alegere și cum ia decizia? Nu știm aproape nimic despre această alegere fundamentală, deși ea controlează activitatea creierului nostru.

Situat în membrana celulară Na + , K + -ATPaza, canale de sodiu și potasiu.

Na+, K+-ATPaza datorită energiei ATP, pompează constant Na + afară și K + în, creând un gradient de concentrație transmembranară a acestor ioni. Pompa de sodiu este inhibată de ouabaină.

canalele de sodiu și potasiu pot trece Na + și K + de-a lungul gradienților lor de concentrație. Canalele de sodiu sunt blocate de novocaină, tetrodotoxină și canalele de potasiu de tetraetilamoniu.

Lucrarea canalelor de Na +, K + -ATPaza, sodiu și potasiu poate crea un potențial de repaus și un potențial de acțiune asupra membranei .

potenţial de odihnă este diferența de potențial dintre membranele exterioare și interioare în repaus, când canalele de sodiu și potasiu sunt închise. Valoarea sa este de -70mV, este creată în principal de concentrația de K + și depinde de Na + și Cl - . Concentrația de K+ în interiorul celulei este de 150 mmol/l, în exterior 4-5 mmol/l. Concentrația de Na + în interiorul celulei este de 14 mmol/l, în exterior 140 mmol/l. Sarcina negativă din interiorul celulei este creată de anioni (glutamat, aspartat, fosfați), pentru care membrana celulară este impermeabilă. Potențialul de repaus este același în întreaga fibre și nu este o caracteristică specifică a celulelor nervoase.

Stimularea nervoasa poate duce la generarea unui potential de actiune.

potenţial de acţiune- aceasta este o modificare pe termen scurt a diferenței de potențial dintre membranele exterioare și interioare în momentul excitației. Potențialul de acțiune depinde de concentrația de Na + și are loc după principiul „totul sau nimic”.

Potențialul de acțiune constă din următoarele etape:

1. Răspuns local . Dacă, sub acțiunea unui stimul, potențialul de repaus se modifică la o valoare de prag de -50 mV, atunci se deschid canalele de sodiu, care au o capacitate de transport mai mare decât canalele de potasiu.

2.stadiu de depolarizare. Fluxul de Na + în celulă duce mai întâi la depolarizarea membranei la 0 mV, iar apoi la inversarea polarității până la +50 mV.

3.stadiul de repolarizare. Canalele de sodiu se închid și canalele de potasiu se deschid. Eliberarea de K + din celulă restabilește potențialul de membrană la nivelul potențialului de repaus.

Canalele ionice se deschid pentru o perioadă scurtă de timp, iar după ce sunt închise, pompa de sodiu restabilește distribuția inițială a ionilor de-a lungul părților laterale ale membranei.

impuls nervos

Spre deosebire de potențialul de repaus, potențialul de acțiune acoperă doar o secțiune foarte mică a axonului (în fibre mielinizate - de la un nod al lui Ranvier la altul). Apărând într-o secțiune a axonului, potențialul de acțiune datorat difuziei ionilor din această secțiune de-a lungul fibrei reduce potențialul de repaus în secțiunea vecină și determină aceeași dezvoltare a potențialului de acțiune aici. Prin acest mecanism, potențialul de acțiune se propagă de-a lungul fibrelor nervoase și este numit impuls nervos .

Într-o fibră nervoasă mielinizată, canalele ionice de sodiu și potasiu sunt localizate la nodurile nemielinice ale lui Ranvier, unde membrana axonală intră în contact cu lichidul interstițial. Ca urmare, impulsul nervos se mișcă în „sărituri”: ionii Na + intră în interiorul axonului atunci când canalele sunt deschise într-o singură interceptare difuzează de-a lungul axonului de-a lungul gradientului de potențial până la următoarea interceptare, reducând potențialul aici la valori de prag. și astfel induc un potențial de acțiune. Datorită unui astfel de dispozitiv, rata comportamentului impulsului într-o fibră mielinică este de 5-6 ori mai mare decât în fibrele nemielinizate, unde canalele ionice sunt distribuite uniform pe toată lungimea fibrei, iar potențialul de acțiune se mișcă lin, nu brusc.

Sinapse: tipuri, structură și funcții

Waldaer în 1891 formulate teoria neuronală , conform căreia sistemul nervos este format din multe celule individuale - neuroni. Întrebarea a rămas neclară în ea: care este mecanismul de comunicare între neuronii unici? C. Sherrington în 1887 pentru a explica mecanismul de interacțiune al neuronilor, el a introdus termenul de „sinapsă” și „transmitere sinaptică”.

Motoneuron.
Activitatea contractilă a mușchiului este controlată de un număr mare de neuroni motorii- celule nervoase ale căror corpuri se află în măduva spinării și ramuri lungi - axonii ca parte a nervului motor, se apropie de mușchi. Intrând în mușchi, axonul se ramifică în mai multe ramuri, fiecare dintre ele conectată la o fibră separată, ca firele electrice atașate caselor.. Astfel, un neuron motor controlează un întreg grup de fibre (așa-numitele unitate neuromotorie) care funcționează ca un întreg.
Mușchiul este format din multe unități neuromotorii și este capabil să lucreze nu cu întreaga sa masă, ci în părți, ceea ce vă permite să reglați puterea și viteza de contracție.
Să luăm în considerare o structură mai detaliată a unei celule neuronale.
Unitatea structurală și funcțională a sistemului nervos este celula nervoasă. neuron.
Neuroni- celule specializate capabile să primească, să prelucreze, să transmită și să stocheze informații, să organizeze un răspuns la stimuli, să stabilească contacte cu alți neuroni, celule de organ.
Neuronul este format dintr-un corp cu un diametru de 3 până la 130 de microni, care conține un nucleu (cu un număr mare de pori nucleari) și organite (inclusiv un reticul endoplasmatic dur foarte dezvoltat cu ribozomi activi, aparatul Golgi), precum și procese. . Există două tipuri de lăstari: dendrite si axoni. Neuronul are un citoschelet dezvoltat și complex care pătrunde în procesele sale. Citoscheletul menține forma celulei, firele sale servesc drept „șine” pentru transportul organitelor și al substanțelor ambalate în vezicule membranare (de exemplu, neurotransmițători).
Dendritele- ramificarea proceselor scurte care percep semnale de la alți neuroni, celule receptore sau direct de la stimuli externi. Dendrita conduce impulsurile nervoase către corpul neuronului.
axonii- un proces lung de conducere a excitației din corpul unui neuron.
Abilitățile unice ale unui neuron sunt:
- capacitatea de a genera sarcini electrice
- transmite informații folosind terminații specializate -sinapsele.
Impuls nervos.
Deci, cum are loc transmiterea unui impuls nervos?
Dacă stimularea unui neuron depășește o anumită valoare de prag, atunci în punctul de stimulare au loc o serie de modificări chimice și electrice, care se răspândesc în tot neuronul. Se numesc modificări electrice transmise impuls nervos.
Spre deosebire de o simplă descărcare electrică, care, datorită rezistenței neuronului, se va slăbi treptat și va putea depăși doar o distanță scurtă, un impuls nervos „de alergare” mult mai lent este restabilit (regenerează) în mod constant în procesul de propagare.
Concentrațiile de ioni (atomi încărcați electric) - în principal sodiu și potasiu, precum și substanțe organice - în afara neuronului și în interiorul acestuia nu sunt aceleași, astfel încât celula nervoasă în repaus este încărcată negativ din interior și pozitiv din exterior. ; ca urmare, pe membrana celulară apare o diferență de potențial (așa-numitul „potențial de repaus” este de aproximativ -70 milivolți). Se numește orice modificare care reduce sarcina negativă din interiorul celulei și, prin urmare, diferența de potențial de-a lungul membranei depolarizare.
Membrana plasmatica care inconjoara un neuron este o formatiune complexa formata din lipide (grasimi), proteine si carbohidrati. Este practic impermeabil la ioni. Dar unele dintre moleculele proteice din membrană formează canale prin care pot trece anumiți ioni. Cu toate acestea, aceste canale, numite canale ionice, nu sunt întotdeauna deschise, dar, ca și porțile, se pot deschide și închide.
Când un neuron este stimulat, unele dintre canalele de sodiu (Na +) se deschid în punctul de stimulare, datorită cărora ionii de sodiu intră în celulă. Influxul acestor ioni încărcați pozitiv reduce sarcina negativă a suprafeței interioare a membranei în regiunea canalului, ceea ce duce la depolarizare, care este însoțită de o schimbare bruscă a tensiunii și o descărcare - așa-numita. „potențial de acțiune”, adică impuls nervos. Canalele de sodiu se închid apoi.
În mulți neuroni, depolarizarea determină, de asemenea, deschiderea canalelor de potasiu (K+), determinând curgerea ionilor de potasiu din celulă. Pierderea acestor ioni încărcați pozitiv crește din nou sarcina negativă pe suprafața interioară a membranei. Canalele de potasiu se închid apoi. Încep să funcționeze și alte proteine membranare - așa-numitele. pompe de potasiu-sodiu care asigură deplasarea Na + din celulă, și K + în celulă, care, împreună cu activitatea canalelor de potasiu, restabilește starea electrochimică inițială (potențialul de repaus) în punctul de stimulare.
Modificările electrochimice în punctul de stimulare provoacă depolarizare în punctul adiacent al membranei, declanșând același ciclu de modificări în aceasta. Acest proces se repetă în mod constant, iar la fiecare nou punct în care are loc depolarizarea se naște un impuls de aceeași magnitudine ca în punctul anterior. Astfel, împreună cu ciclul electrochimic reînnoit, impulsul nervos se propagă de-a lungul neuronului de la un punct la altul.
Ne-am dat seama cum trece impulsul nervos prin neuron, acum să ne dăm seama cum este transmis impulsul de la axon la fibra musculară.
Sinapsa.
Axonul este situat în fibra musculară în buzunare deosebite, care se formează din proeminențele axonului și din citoplasma fibrei celulare.
Între ele se formează o sinapsă neuromusculară.
legatura neuromusculara- terminatie nervoasa intre axonul neuronului motor si fibra musculara.
Axon.

membrana celulara.

Vezicule sinaptice ale axonului.

Proteina receptorului.

mitocondriile.

Sinapsa este alcătuită din trei părți:
1) un element presinaptic (donator) care conține vezicule sinaptice (vezicule) cu un mediator
2) despicatură sinaptică (despicătură de transmisie)
3) un element postsinaptic (de percepție) cu proteine receptor care asigură interacțiunea mediatorului cu membrana postsinaptică și proteine enzimatice care distrug sau inactivează mediatorul.
element presinaptic- un element care emite un impuls nervos.
element postsinaptic- un element care primeste un impuls nervos.
despicatură sinaptică- decalajul în care are loc transmiterea unui impuls nervos.
Când un impuls nervos sub forma unui potențial de acțiune (un curent transmembranar cauzat de ionii de sodiu și potasiu) „vine” în sinapsă, ionii de calciu intră în elementul presinaptic.
Mediator– o substanță biologic activă secretată de terminațiile nervoase și care transmite un impuls nervos la sinapsă. Un neurotransmițător este folosit pentru a transmite impulsuri unei fibre musculare. – acetilcolina.
Ionii de calciu asigură ruperea bulelor și eliberarea mediatorului în fanta sinaptică. După trecerea prin fanta sinaptică, neurotransmițătorul se leagă de proteinele receptorului de pe membrana postsinaptică. Ca rezultat al acestei interacțiuni, un nou impuls nervos apare pe membrana postsinaptică, care este transmis altor celule. După interacțiunea cu receptorii, mediatorul este distrus și îndepărtat de proteinele enzimatice. Informațiile sunt transmise altor celule nervoase în formă codificată (caracteristicile de frecvență ale potențialelor care apar pe membrana postsinaptică; un analog simplificat al unui astfel de cod este un cod de bare pe ambalajele produselor). „Descifrarea” are loc în centrii nervoși corespunzători.
Mediatorul care nu s-a legat de receptor fie este distrus de enzime speciale, fie este captat înapoi în veziculele terminației presinaptice.
Un videoclip fascinant despre cum trece un impuls nervos:
Videoclip și mai frumos
Sinapsa

Cum este condus un impuls nervos (prezentare de diapozitive)

Potențialul de acțiune sau impulsul nervos, o reacție specifică care are loc sub forma unei undă excitatoare și curge de-a lungul întregii căi nervoase. Această reacție este un răspuns la un stimul. Sarcina principală este de a transfera date de la receptor la sistemul nervos, iar după aceea direcționează aceste informații către mușchii, glandele și țesuturile potrivite. După trecerea pulsului, partea de suprafață a membranei devine încărcată negativ, în timp ce partea sa interioară rămâne pozitivă. Astfel, modificările electrice transmise secvenţial se numesc impulsuri nervoase.

Actiunea excitatoare si distributia ei sunt supuse naturii fizico-chimice. Energia pentru acest proces este generată direct în nervul însuși. Acest lucru se datorează faptului că trecerea pulsului atrage după sine formarea căldurii. Imediat ce a trecut, începe decolorarea sau starea de referință. În care doar o fracțiune de secundă nervul nu poate conduce un stimul. Viteza cu care poate ajunge un impuls variază de la 3 m/s la 120 m/s.

Fibrele prin care trece excitația au o teacă specifică. În linii mari, acest sistem seamănă cu un cablu electric. În compoziția sa, teaca poate fi mielinizată și nemielinizată. Cea mai importantă componentă a tecii de mielină este mielina, care joacă rolul de izolator.

Viteza de propagare a impulsului depinde de mai mulți factori, de exemplu, de grosimea fibrelor, iar cu cât este mai groasă, cu atât viteza se dezvoltă mai rapid. Un alt factor de accelerare a conducerii este mielina însăși. Dar, în același timp, nu este amplasat pe toată suprafața, ci în secțiuni, parcă înșirate. În consecință, între aceste zone se află și cele care rămân „goale”. Ele transportă curent de la axon.

Un axon este un proces, cu ajutorul căruia datele sunt transmise de la o celulă la restul. Acest proces este reglat cu ajutorul unei sinapse - o legătură directă între neuroni sau un neuron și o celulă. Există și așa-numitul spațiu sinaptic sau gol. Când un impuls iritant ajunge la un neuron, neurotransmițători (molecule de compoziție chimică) sunt eliberați în timpul reacției. Ei trec prin deschiderea sinaptică, cazând în cele din urmă pe receptorii neuronului sau celulei către care trebuie să fie transmise datele. Ionii de calciu sunt necesari pentru conducerea unui impuls nervos, deoarece fără acesta nu există eliberare a neurotransmițătorului.

Sistemul autonom este asigurat în principal de țesuturi nemielinizate. Prin ei, entuziasmul se răspândește constant și continuu.

Principiul transmisiei se bazează pe apariția unui câmp electric, prin urmare, apare un potențial care irită membrana secțiunii învecinate și așa mai departe în întreaga fibră.

În acest caz, potențialul de acțiune nu se mișcă, ci apare și dispare într-un singur loc. Viteza de transmisie pe astfel de fibre este de 1-2 m/s.

Legile de conduită

Există patru legi de bază în medicină:

Valoare anatomică și fiziologică. Excitația se realizează numai dacă nu există nicio încălcare a integrității fibrei în sine. Dacă unitatea nu este asigurată, de exemplu, din cauza încălcării, consumului de droguri, atunci conducerea unui impuls nervos este imposibilă.
Menținerea izolată a iritației. Excitația poate fi transmisă de-a lungul fibrei nervoase, în niciun fel, fără a se răspândi la cele vecine.
Deținerea bilaterală. Calea de conducere a impulsurilor poate fi de numai două tipuri - centrifugă și centripetă. Dar, în realitate, direcția apare într-una dintre opțiuni.
Execuție fără scădere. Impulsurile nu se potolesc, cu alte cuvinte, ele sunt conduse fără o scădere.

Chimia conducerii impulsurilor

Procesul de iritație este controlat și de ioni, în principal potasiu, sodiu și unii compuși organici. Concentrația locației acestor substanțe este diferită, celula este încărcată negativ în interior și pozitiv la suprafață. Acest proces va fi numit diferență de potențial. Când o sarcină negativă fluctuează, de exemplu, când scade, este provocată o diferență de potențial și acest proces se numește depolarizare.

Iritarea unui neuron implică deschiderea canalelor de sodiu la locul iritației. Acest lucru poate facilita intrarea particulelor încărcate pozitiv în interiorul celulei. În consecință, sarcina negativă scade și apare un potențial de acțiune sau apare un impuls nervos. După aceea, canalele de sodiu se închid din nou.

Se constată adesea că slăbirea polarizării contribuie la deschiderea canalelor de potasiu, ceea ce provoacă eliberarea ionilor de potasiu încărcați pozitiv. Această acțiune reduce sarcina negativă de pe suprafața celulei.

Potențialul de repaus sau starea electrochimică este restabilită la pornirea pompelor de potasiu-sodiu, cu ajutorul cărora ionii de sodiu părăsesc celula, iar potasiul intră în ea.

Ca urmare, putem spune că atunci când procesele electrochimice sunt reluate, apar impulsuri, străduindu-se de-a lungul fibrelor.

Secțiuni