Kto študoval procesy prenosu nervových impulzov. Čo je to nervový impulz? Definícia
Podráždenie receptorov spôsobuje premenu pôsobiacej energie podnetu na nervové impulzy, ktoré sa prenášajú v nervovom systéme pomocou synapsie.
Funkčné štruktúry bunkovej membrány. Bunková membrána (bunková membrána) je tenká lipoproteínová doska, obsah lipidov je asi 40%, bielkovín - 60%. Schematicky možno bunkovú membránu znázorniť nasledovne: membrána pozostáva z dvojitej vrstvy molekúl fosfolipidov, ktoré sú zvnútra pokryté vrstvou proteínových molekúl a zvonku vrstvou komplexných sacharidových molekúl. Bunková membrána obsahuje drobné tubuly iónové kanály, majúci selektivitu. Existujú kanály, ktoré prepúšťajú iba jeden ión (sodík, draslík, vápnik, chlór) alebo niekoľko.
Oddychový potenciál a akčný potenciál. V pokoji v protoplazme nervovej bunky je koncentrácia draselných iónov viac ako 30-krát vyššia ako koncentrácia týchto iónov vo vonkajšom roztoku. Membrána je prakticky nepriepustná pre sodík, zatiaľ čo draslík cez ňu prechádza. Difúzia draselných iónov z protoplazmy do vonkajšej tekutiny je veľmi vysoká, čo dáva vonkajšej membráne kladný náboj a vnútornej záporný. Koncentrácia draselných iónov je teda hlavným faktorom, ktorý tvorí a určuje hodnotu oddychový potenciál(PP).
Keď je bunka podráždená, priepustnosť membrány pre ióny sodíka prudko stúpa a je približne 10-krát väčšia ako priepustnosť pre ióny draslíka. Preto sa tok kladne nabitých iónov draslíka z protoplazmy do vonkajšieho roztoku znižuje, zatiaľ čo tok kladne nabitých iónov sodíka z externého roztoku do protoplazmy bunky sa zvyšuje. To vedie k dobiť membrána sa vonkajší povrch nabíja elektronegatívne a vnútorný - kladne ( depolarizačná fáza).
Zvýšenie priepustnosti membrán pre sodíkové ióny trvá veľmi krátko. Následne dochádza v bunke k regeneračným procesom, ktoré vedú k tomu, že priepustnosť pre sodíkové ióny opäť klesá a jej priepustnosť pre draselné ióny sa zvyšuje. A v dôsledku týchto dvoch procesov vonkajšia membrána opäť získava kladný náboj a vnútorná membrána záporný ( fáza repolarizácie).
Okamžité zvýšenie priepustnosti pre ióny sodíka a ich prienik do bunky stačí na zmenu znamienka membránového potenciálu a vznik akčný potenciál (AP), ktorý sa šíri pozdĺž axónu dosť vysokou rýchlosťou, trvanie AP je zvyčajne 1-3 ms.
synaptický prenos informácií. Miesto prenosu vzruchu z jedného neurónu na druhý sa nazýva synapsia(v preklade z gréčtiny - kontakt). Synapsia je membrána dvoch susedných neurónov ( presynaptické a postsynaptické membrány) a priestor medzi nimi, ktorý je tzv Synaptická štrbina.
Existujú axo-somatické synapsie tvorené axónovými membránami a telom (soma) iného neurónu, axo-dendritické, pozostávajúce z axónovej membrány a dendritov iného neurónu, axo-axonálne, v ktorých sa axón približuje k axónu iného neurónu. . Synapsia medzi axónmi a svalovými vláknami je tzv nervovosvalovej platničky.
Nervový impulz prechádza pozdĺž axónu, aby dosiahol koniec axónu a spôsobí otvorenie vápnikových kanálov na presynaptickej membráne. Tu sú na presynaptickej membráne vezikuly(vezikuly), ktoré obsahujú biologicky aktívne látky - mediátorov.
Otvorenie vápnikových kanálov vedie k depolarizácia na presynaptickej membráne. Vápnik sa viaže na bielkoviny, ktoré tvoria membránu vezikúl, v ktorých je uložený mediátor. Potom bubliny prasknú a všetok obsah sa dostane do synaptickej štrbiny. Ďalej sa molekuly mediátora viažu na špeciálne proteínové molekuly ( receptory), ktoré sa nachádzajú na membráne iného neurónu - na postsynaptickej membráne.
Keď sa molekuly mediátora naviažu na receptory, na postsynaptickej membráne sa otvoria kanály pre ióny sodíka a draslíka, čo spôsobí na nej potenciálnu zmenu (depolarizáciu). Tento potenciál je tzv postsynaptický potenciál (PSP). V závislosti od povahy otvorených iónových kanálov vznikajú excitačné (EPSP) alebo inhibičné (TPSP) postsynaptické potenciály.
Tak sa excitácia (AP) neurónu v synapsii premení z elektrického impulzu na chemický impulz (uvoľnenie vysielača z vezikúl).
Čas medzi nástupom presynaptickej depolarizácie a postsynaptickou odpoveďou je 0,5 ms, čo je synaptické oneskorenie.
Hlavní sprostredkovatelia: acetylcholín, monoamíny (serotonín, histamín), katecholamíny (dopamín, norepinefrín, adrenalín), aminokyseliny (glutamát, glycín, aspartát, kyselina gama-aminomaslová - GABA, alanín), peptidy, vazopresín, oxytocín, adenozín, ATP atď.
Miecha
Miecha, na pohľad je to dlhý, valcový, spredu dozadu sploštený prameň. V tomto ohľade je priečny priemer miechy väčší ako predozadný.
Miecha sa nachádza v miechovom kanáli a prechádza do mozgu na úrovni dolného okraja foramen magnum. V tomto mieste vychádzajú z miechy (jej hornej hranice) korene, ktoré tvoria pravý a ľavý miechový nerv. Spodná hranica miechy zodpovedá úrovni 1-11 bedrových stavcov. Pod touto úrovňou pokračuje hrot dreňového kužeľa miechy do tenkého koncového (koncového) závitu. Koncový závit vo svojich horných častiach stále obsahuje nervové tkanivo a je pozostatkom kaudálneho konca miechy. Táto časť koncového závitu, nazývaná vnútorná, je obklopená koreňmi driekového a krížového miechového nervu a spolu s nimi je v slepo končiacom vaku tvorenom tvrdou schránkou miechy. U dospelého človeka má vnútorná časť koncového závitu dĺžku asi 15 cm, pod úrovňou 2. krížového stavca je koncový závit útvarom spojivového tkaniva, ktorý je pokračovaním všetkých troch membrán miechy a je nazývaná vonkajšia časť koncového závitu. Dĺžka tejto časti je asi 8 cm, končí na úrovni tela 2. kostrčového stavca, splýva s jeho periostom.
Dĺžka miechy u dospelého človeka je v priemere 43 cm (u mužov 45 cm, u žien 41-42 cm), hmotnosť - asi 34-38 g, čo je približne 2% hmotnosti mozgu.
V cervikálnej a lumbosakrálnej oblasti miechy sa nachádzajú dve viditeľné zhrubnutia: cervikálne zhrubnutie a lumbosakrálne zhrubnutie. Vznik zhrubnutia sa vysvetľuje skutočnosťou, že inervácia horných a dolných končatín sa uskutočňuje z krčnej a lumbosakrálnej časti miechy. Na týchto oddeleniach v mieche je v porovnaní s inými oddeleniami väčší počet nervových buniek a vlákien. V dolných úsekoch sa miecha postupne zužuje a vytvára mozgový kužeľ.
Na prednej ploche miechy je viditeľná predná stredná štrbina, ktorá vyčnieva do tkaniva miechy hlbšie ako zadná stredná brada. Tieto drážky sú hranicami, ktoré rozdeľujú miechu na dve symetrické polovice. V hĺbke sulcus posterior median sa nachádza gliová zadná stredná priehradka prenikajúca takmer celou hrúbkou bielej hmoty. Táto priehradka dosahuje zadný povrch šedej hmoty miechy.
Na prednom povrchu miechy, na každej strane prednej trhliny, je anterolaterálna brada. Je to výstupný bod predných (motorických) koreňov miechových nervov z miechy a hranica na povrchu miechy medzi predným a laterálnym povrazcom. Na zadnej ploche na každej polovici miechy je posterolaterálna ryha, miesto prieniku zadných senzorických koreňov miechových nervov do miechy. Táto drážka slúži ako hranica medzi laterálnym a zadným povrazcom.
Predná kôra pozostáva z procesov motorických (motorických) nervových buniek umiestnených v prednom rohu šedej hmoty miechy. Zadný koreň je citlivý, reprezentovaný súborom centrálnych výbežkov pseudounipolárnych buniek prenikajúcich do miechy, ktorých telá tvoria spinálne ganglio, ktoré leží na križovatke zadného koreňa s predným. V celej mieche vychádza z každej strany 31 párov koreňov. Predné a zadné korene na vnútornom okraji medzistavcového otvoru sa zbiehajú, navzájom sa spájajú a tvoria miechový nerv. Z koreňov sa tak vytvorí 31 párov miechových nervov. Úsek miechy zodpovedajúci dvom párom koreňov (dvom predným a dvom zadným) sa nazýva segmentón.
Pre lekára je veľmi dôležité poznať topografický vzťah medzi segmentmi miechy a chrbticou (topografia skeletu segmentov). Dĺžka miechy je oveľa menšia ako dĺžka chrbtice, preto poradové číslo ktoréhokoľvek segmentu miechy a úroveň jeho polohy, počnúc od dolnej krčnej oblasti, nezodpovedá poradovému číslu miechy. rovnomenný stavec. Poloha segmentov vo vzťahu k stavcom môže byť určená nasledovne. Horné cervikálne segmenty sú umiestnené na úrovni tiel stavcov zodpovedajúcich ich sériovému číslu. Dolné krčné a horné hrudné segmenty ležia o jeden stavec vyššie ako zodpovedajúce stavcové telá. V strednej hrudnej oblasti sa tento rozdiel medzi zodpovedajúcim segmentom miechy a telom stavca zväčšuje už o 2 stavce, v dolnej hrudnej oblasti - o 3. Lumbálne segmenty miechy ležia v miechovom kanáli na úrovni z tiel 10, 11 hrudných stavcov, sakrálny a kostrčový segment - po úrovni 12 hrudných a 1 driekového stavca.
Miecha sa skladá z nervových buniek a vlákien sivej hmoty, ktorá na priereze vyzerá ako písmeno B alebo motýľ s roztiahnutými krídlami. Za perifériou šedej hmoty je biela hmota tvorená len nervovými vláknami.
Sivá hmota miechy obsahuje centrálny kanál. Je to pozostatok dutiny neurálnej trubice a obsahuje cerebrospinálny mok. Horný koniec kanála komunikuje s 9. komorou a dolný koniec, ktorý sa trochu rozširuje, tvorí slepo končiacu koncovú komoru. Steny centrálneho kanála miechy sú lemované ependýmom, okolo ktorého je centrálna želatínová (šedá) látka. U dospelých je centrálny kanál v rôznych častiach miechy a niekedy prerastá.
Sivá hmota v celej mieche vpravo a vľavo od centrálneho kanála tvorí symetrické sivé stĺpce. V prednej a zadnej časti centrálneho kanála miechy sú tieto sivé stĺpce navzájom spojené tenkými vrstvami šedej hmoty nazývanými predná a zadná komizúra.
V každom stĺpci šedej hmoty sa rozlišuje jej predná časť - predný stĺpec a zadná časť - zadný stĺpec. Za úrovňou dolného krčného, celého hrudníka a dvoch horných bedrových segmentov miechy.
Sivá hmota na každej strane tvorí bočný výbežok - bočný stĺpik. V iných častiach miechy (nad 8. krčným a pod 2. bedrovým segmentom) nie sú žiadne bočné stĺpiky.
Za priečnym rezom miechy vyzerajú stĺpce šedej hmoty na každej strane ako rohy. Existuje širší predný roh a úzky zadný roh1 zodpovedajúci prednému a zadnému stĺpiku. Bočný roh zodpovedá bočnému strednému stĺpcu (autonómnemu) šedej hmoty.
V predných rohoch sú veľké bunky nervových koreňov - motorické (eferentné) neuróny. Tieto neuróny tvoria 5 jadier: dve laterálne (anterolaterálne a posterolaterálne), dve mediálne (anteromediálne a posteromediálne) a centrálne jadro. Zadné rohy miechy sú zastúpené prevažne menšími bunkami. Ako súčasť zadných alebo citlivých koreňov sú centrálne procesy pseudounipolárnych buniek umiestnených v miechových (citlivých) uzlinách.
Sivá hmota zadných rohov miechy je heterogénna. Väčšina nervových buniek zadného rohu tvorí vlastné jadro. V bielej hmote, ktorá priamo prilieha k hornej časti zadného rohu šedej hmoty, sa rozlišuje hraničná zóna. Pred druhou v sivej hmote je hubovitá zóna, ktorá dostala svoje meno vďaka prítomnosti veľkej slučkovej gliovej siete obsahujúcej nervové bunky v tejto časti. Ešte viac vpredu sa uvoľňuje želatínová látka pozostávajúca z malých nervových buniek. Procesy nervových buniek želatínovej látky, hubovitá zóna a zväzkové bunky difúzne rozptýlené v sivej hmote komunikujú s niekoľkými susednými segmentmi. Spravidla končia synapsiami s neurónmi umiestnenými v predných rohoch ich segmentu, ako aj nad a pod segmentmi. Procesy týchto buniek smerujúce od zadných rohov šedej hmoty k predným rohom sa nachádzajú pozdĺž okraja sivej hmoty a v jej blízkosti tvoria úzky okraj bielej hmoty. Tieto zväzky nervových vlákien sa nazývajú predné, bočné a zadné vnútorné zväzky. Bunky všetkých jadier zadných rohov šedej hmoty sú spravidla interkalárne (stredné alebo vodičové) neuróny. Neurity, ktoré odchádzajú z nervových buniek, ktorých súhrn tvoria centrálne a hrudné jadrá zadných rohov, sú posielané v bielej hmote miechy do mozgu.
Stredná zóna šedej hmoty miechy sa nachádza medzi prednými a zadnými rohmi. Tu sa od 8. krčného po 2. driekový segment nachádza výbežok šedej hmoty - laterálny roh.
V strednej časti základne laterálneho rohu je viditeľné tvrdé jadro, dobre ohraničené vrstvou bielej hmoty, pozostávajúcej z veľkých nervových buniek. Toto jadro sa tiahne pozdĺž celého zadného stĺpca šedej hmoty vo forme bunkovej šnúry (Clarkovo jadro). Najväčší priemer tohto jadra je na úrovni 11. hrudného až 1. driekového segmentu. V bočných rohoch sa nachádzajú centrá sympatickej časti autonómneho nervového systému vo forme niekoľkých skupín malých nervových buniek spojených do laterálnej intermediárnej (šedej) substancie. Axóny týchto buniek prechádzajú cez predný roh a opúšťajú miechu ako súčasť predných koreňov.
V strednej zóne sa nachádza centrálna intermediárna (sivá) látka, ktorej procesy buniek sa podieľajú na tvorbe spinocerebelárneho traktu. Na úrovni cervikálnych segmentov miechy medzi prednými a zadnými rohmi a na úrovni horných hrudných segmentov medzi laterálnymi a zadnými rohmi v bielej hmote susediacej so sivou je retikulárna formácia. Retikulárna formácia tu vyzerá ako tenké priečniky šedej hmoty, pretínajúce sa v rôznych smeroch a pozostávajú z nervových buniek s veľkým počtom procesov.
Sivá hmota miechy so zadnými a prednými koreňmi miechových nervov a vlastnými zväzkami bielej hmoty ohraničujúcimi šedú hmotu tvorí vlastný, čiže segmentový aparát miechy. Hlavným účelom segmentového aparátu ako fylogeneticky najstaršej časti miechy je realizácia vrodených reakcií (reflexov) v reakcii na stimuláciu (vnútornú alebo vonkajšiu). IP Pavlov definoval tento typ činnosti segmentového aparátu miechy pojmom "nepodmienené reflexy".
Biela hmota, ako bolo uvedené, je lokalizovaná smerom von zo šedej hmoty. Brázdy miechy rozdeľujú bielu hmotu na tri povrazy symetricky umiestnené vpravo a vľavo. Predný funiculus sa nachádza medzi prednou strednou štrbinou a prednou laterálnou ryhou. V bielej hmote za prednou strednou trhlinou sa rozlišuje predná biela komisura, ktorá spája predné povrazy pravej a ľavej strany. Zadný funiculus sa nachádza medzi zadným mediánom a zadným laterálnym sulci. Bočný funiculus je oblasť bielej hmoty medzi prednými a zadnými laterálnymi drážkami.
Nikto nebude tvrdiť, že najväčším výdobytkom prírody je ľudský mozog. Nervové impulzy prebiehajúce pozdĺž nervových vlákien sú kvintesenciou našej podstaty. Práca srdca, žalúdka, svalov a duchovného sveta - to všetko je v rukách nervového impulzu. Čo je to nervový impulz, ako vzniká a kde zmizne, zvážime v tomto článku.
Neurón ako štrukturálna jednotka systému
Vývoj nervového systému stavovcov a ľudí sledoval cestu vzniku komplexnej informačnej siete, ktorej procesy sú založené na chemických reakciách. Najdôležitejšou zložkou tohto systému sú špecializované neuróny. Pozostávajú z tela s jadrom a dôležitými organelami. Z neurónu odchádzajú dva typy procesov – niekoľko krátkych a rozvetvených dendritov a jeden dlhý axón. Dendrity prijímajú signály zo senzorických receptorov alebo iných neurónov, zatiaľ čo axón prenáša signály v neurónovej sieti. Aby sme pochopili prenos nervových impulzov, je dôležité vedieť o myelínovom obale okolo axónu. Sú to špecifické bunky, tvoria obal axónu, nie však súvisle, ale prerušovane (Ranvierove zúženia). 
transmembránový gradient
Všetky živé bunky, vrátane neurónov, majú elektrickú polaritu, ktorá je výsledkom činnosti čerpadiel draslíka a sodíka membrány. Jeho vnútorný povrch má záporný náboj vo vzťahu k vonkajšiemu. Existuje elektrochemický gradient rovný nule a je nastolená dynamická rovnováha. Pokojový potenciál (potenciálny rozdiel vo vnútri a mimo membrány) je 70 mV.
Ako vzniká nervový impulz?
Pri pôsobení dráždidla na nervové vlákno je membránový potenciál v tomto mieste prudko narušený. Na začiatku vzruchu sa zvyšuje priepustnosť membrány pre ióny draslíka, ktoré majú tendenciu prenikať do bunky. Za 0,001 sekundy sa vnútorný povrch neurónovej membrány nabije kladne. To je nervový impulz - krátkodobé dobitie neurónu alebo akčný potenciál rovný 50-170 mV. Vzniká takzvaná vlna akčného potenciálu, ktorá sa šíri pozdĺž axónu ako prúd draselných iónov. Vlna depolarizuje časti axónu a akčný potenciál sa pohybuje spolu s ňou. 
Na túto tému: kórejský zen. Patriarcha súčasného storočia
Prenos v mieste axónu - ďalší neurón
Po dosiahnutí konca axónu je potrebné preniesť nervový impulz do jedného alebo viacerých axónov. A tu je potrebný iný mechanizmus, odlišný od vlny akčného potenciálu. Koniec axónu je synapsia, bod kontaktu so synaptickou štrbinou a presynaptickými vakmi axónu. Akčný potenciál v tomto prípade aktivuje uvoľňovanie neurotransmiterov z presynaptických vakov do synaptickej štrbiny. Neurotransmitery interagujú s membránou základných neurónov, čo spôsobuje, že narúšajú iónovú rovnováhu. A príbeh sodíkovo-draslíkovej pumpy sa opakuje v inom neuróne. Po dokončení svojej funkcie neurotransmitery buď difundujú alebo sú zachytené späť do presynaptických vakov. V tejto situácii na otázku, čo je nervový impulz, bude odpoveď: prenos vzruchu prostredníctvom chemických činidiel (neurotransmiterov). 
Myelín a rýchlosť impulzu
V zovretiach myelínových obalov, ktoré sa ovíjajú okolo axónu ako spojka, prúd iónov ľahko prúdi do okolia a späť. V tomto prípade je membrána podráždená a vzniká akčný potenciál. Nervový impulz sa teda pohybuje pozdĺž axónu skokmi, čo spôsobuje vytvorenie akčného potenciálu iba v uzloch Ranviera. Práve tento kŕčovitý tok akčného potenciálu výrazne zvyšuje rýchlosť nervového impulzu. Napríklad v hrubých myelínových vláknach dosahuje rýchlosť impulzu hodnoty 70–120 m/s, zatiaľ čo v tenkých nervových vláknach bez myelínového obalu je rýchlosť impulzu nižšia ako 2 m/s.
Galvanika a nervový impulz
V polotekutej koloidnej protoplazme je prúd galvanický – nesú ho atómy, ktoré majú elektrický náboj (ióny). Ale galvanický prúd sa nemôže šíriť na dosť veľké vzdialenosti, ale nervový impulz áno. prečo? Odpoveď je jednoduchá. Keď vlna akčného potenciálu prechádza axónom, vytvára vo vnútri neurónu galvanický článok. V nerve, ako v každom galvanickom článku, je kladný pól (vonkajšia strana membrány) a záporný pól (vnútorná strana membrány). Akýkoľvek náraz zvonku naruší rovnováhu týchto pólov, zmení sa priepustnosť konkrétneho úseku membrány a v susednom úseku sa iniciuje zmena priepustnosti. Všetko, impulz išiel ďalej po dĺžke axónu. A počiatočný úsek, z ktorého sa začalo budenie, už obnovil svoju celistvosť, našiel svoj nulový gradient a je pripravený opäť spustiť akčný potenciál v neuróne. 
Na túto tému: Bezdotykové umývanie áut: budúce technológie v akcii
Neurón nie je len vodič
Neuróny sú živé bunky a ich protoplazma je ešte zložitejšia ako v bunkách iných tkanív. Okrem fyzikálnych procesov spojených so spustením a vedením nervového vzruchu prebiehajú v neuróne zložité metabolické procesy. Experimentálne sa zistilo, že keď nervový impulz prechádza neurónom, teplota v ňom stúpa (hoci o milióntiny stupňa). A to znamená len jednu vec - všetky metabolické procesy v ňom sú zrýchlené a prebiehajú intenzívnejšie. 
Nervové impulzy sú rovnaké
Hlavnou vlastnosťou neurónu je schopnosť generovať nervový impulz a rýchlo ho viesť. Informácie o kvalite a sile stimulácie sú zakódované v zmenách frekvencie prenosu nervových vzruchov do a z neurónov. Táto frekvencia sa pohybuje od 1 do 200 za sekundu. Tento frekvenčný kód predpokladá rôzne periódy opakovania impulzov, spája ich do skupín s rôznym počtom a charakterom pohybu. Práve to registruje encefalogram – zložitý priestorový a časový súčet nervových impulzov mozgu, jeho rytmickej elektrickej aktivity.
Neurón si vyberá
Čo spôsobuje, že sa neurón „naštartuje“, iniciuje výskyt akčného potenciálu – a dnes je otázka otvorená. Napríklad mozgové neuróny prijímajú mediátory vysielané tisíckami svojich susedov a posielajú tisíce impulzov do nervových vlákien. V neuróne prebieha proces spracovania impulzov a rozhodovania, či iniciovať akčný potenciál alebo nie. Nervový impulz zmizne alebo bude poslaný ďalej. Čo spôsobilo, že neurón urobil túto voľbu a ako sa rozhodne? O tejto zásadnej voľbe nevieme takmer nič, hoci riadi činnosť nášho mozgu. 
