Ihmisen hermosto toimii eräänlaisena koordinaattorina kehossamme. Se välittää käskyjä aivoista lihaksiin, elimiin, kudoksiin ja käsittelee niistä tulevia signaaleja. Hermoimpulssia käytetään eräänlaisena tietovälineenä. Mitä hän edustaa? Millä nopeudella se toimii? Näihin ja moniin muihin kysymyksiin saat vastauksen tässä artikkelissa.
Mikä on hermoimpulssi?
Tämä on viritysaallon nimi, joka leviää kuitujen läpi vasteena hermosolujen stimulaatiolle. Tämän mekanismin ansiosta tietoa välittyy eri reseptoreista keskushermostoon. Ja siitä puolestaan eri elimiin (lihakset ja rauhaset). Mutta mikä tämä prosessi on fysiologisella tasolla? Hermoimpulssin välitysmekanismi on se, että neuronien kalvot voivat muuttaa sähkökemiallista potentiaaliaan. Ja meitä kiinnostava prosessi tapahtuu synapsien alueella. Hermoimpulssin nopeus voi vaihdella 3-12 metriä sekunnissa. Puhumme siitä lisää, samoin kuin siihen vaikuttavista tekijöistä.
Rakenteen ja työn tutkimus
Saksa osoitti ensimmäistä kertaa hermoimpulssin kuluntiedemiehet E. Goering ja G. Helmholtz sammakon esimerkissä. Samalla havaittiin, että biosähköinen signaali etenee aiemmin ilmoitetulla nopeudella. Yleensä tämä on mahdollista hermosäikeiden erityisen rakenteen ansiosta. Jollain tapaa ne muistuttavat sähkökaapelia. Joten jos vedämme rinnakkaisia sen kanssa, niin johtimet ovat aksoneja ja eristimet ovat niiden myeliinivaippaa (ne ovat Schwann-solun kalvo, joka on kierretty useisiin kerroksiin). Lisäksi hermoimpulssin nopeus riippuu ensisijaisesti kuitujen halkaisijasta. Toiseksi tärkein on sähköeristyksen laatu. Muuten, keho käyttää materiaalina myeliinilipoproteiinia, jolla on eristeen ominaisuuksia. Ceteris paribus, mitä suurempi sen kerros, sitä nopeammin hermoimpulssit kulkevat. Tällä hetkelläkään ei voida sanoa, että tämä järjestelmä olisi täysin tutkittu. Suuri osa hermoihin ja impulsseihin liittyvästä on edelleen mysteeri ja tutkimuksen aihe.
Rakenteen ja toiminnan ominaisuudet
Jos puhumme hermoimpulssin reitistä, on huomioitava, että myeliinivaippa ei peitä kuitua koko pituudeltaan. Suunnitteluominaisuudet ovat sellaiset, että nykyistä tilannetta voidaan parhaiten verrata eristyskeraamisten holkkien luomiseen, jotka on tiukasti kiristetty sähkökaapelin tankoon (vaikka tässä tapauksessa aksoniin). Tämän seurauksena on pieniä eristämättömiä sähköalueita, joista ionivirta voi helposti virrata ulosaksoni ympäristöön (tai päinvastoin). Tämä ärsyttää kalvoa. Seurauksena on, että toimintapotentiaali syntyy alueilla, jotka eivät ole eristyksissä. Tätä prosessia kutsutaan Ranvierin sieppaukseksi. Tällaisen mekanismin läsnäolo mahdollistaa hermoimpulssin leviämisen paljon nopeammin. Puhutaanpa tästä esimerkkien avulla. Näin ollen hermoimpulssin johtamisnopeus paksussa myelinoidussa kuidussa, jonka halkaisija vaihtelee 10-20 mikronissa, on 70-120 metriä sekunnissa. Sen sijaan niille, joiden rakenne on alioptimaalinen, tämä luku on 60 kertaa pienempi!
Missä ne on valmistettu?
Hermoimpulssit ovat peräisin hermosoluista. Mahdollisuus luoda tällaisia "viestejä" on yksi niiden pääominaisuuksista. Hermoimpulssi varmistaa samantyyppisten signaalien nopean etenemisen aksoneja pitkin pitkän matkan päässä. Siksi se on kehon tärkein väline tiedonvaihdossa siinä. Ärsytystiedot välitetään muuttamalla niiden toistotiheyttä. Täällä toimii monimutkainen aikakauslehtien järjestelmä, joka pystyy laskemaan satoja hermoimpulsseja yhdessä sekunnissa. Hieman samanlaisen periaatteen mukaan, vaikkakin paljon monimutkaisempaa, tietokoneelektroniikka toimii. Joten kun hermoimpulsseja syntyy neuroneissa, ne koodataan tietyllä tavalla ja vasta sitten ne välitetään. Tässä tapauksessa tiedot ryhmitellään erityisiin "pakkauksiin", joilla on eri numero ja luonne sekvenssillä. Kaikki tämä yhdessä on perusta aivoidemme rytmiselle sähköiselle toiminnalle, joka voidaan rekisteröidä kiitoselektroenkefalogrammi.
Solutyypit
Puhuttaessa hermoimpulssin kulkusekvenssistä, ei voida jättää huomiotta hermosoluja (neuroneja), joiden kautta sähköiset signaalit siirtyvät. Joten heidän ansiostaan kehomme eri osat vaihtavat tietoa. Niiden rakenteesta ja toimivuudesta riippuen erotetaan kolme tyyppiä:
- Reseptori (herkkä). Ne koodaavat ja muuttavat hermoimpulsseiksi kaikki lämpötila-, kemialliset, ääni-, mekaaniset ja valoärsykkeet.
- Asennus (kutsutaan myös johtimeksi tai sulkemiseksi). Ne palvelevat impulssien käsittelyä ja vaihtamista. Suurin osa niistä on ihmisen aivoissa ja selkäytimessä.
- Tehokas (moottori). He saavat keskushermostolta käskyn suorittaa tiettyjä toimintoja (kirkkaassa auringossa sulje silmäsi kädelläsi ja niin edelleen).
Jokaisella neuronilla on solurunko ja prosessi. Hermoimpulssin polku kehon läpi alkaa juuri jälkimmäisestä. Prosesseja on kahta tyyppiä:
- Dendriitit. Heille on uskottu tehtävänä havaita niissä olevien reseptorien ärsytys.
- Axons. Niiden ansiosta hermoimpulssit siirtyvät soluista työelimeen.
Mielenkiintoinen puoli toimintaan
Puhuttaessa hermoimpulssin johtamisesta solujen toimesta, on vaikea olla kertomatta yhdestä mielenkiintoisesta hetkestä. Joten, kun he ovat levossa, niin sanotaansiten natrium-kaliumpumppu on mukana ionien liikkeessä siten, että saadaan aikaan makean veden vaikutus sisällä ja suolaisen ulkopuolella. Tästä johtuen potentiaalieron epätasapaino kalvon yli, voidaan havaita jopa 70 millivolttia. Vertailun vuoksi tämä on 5 % perinteisistä AA-paristoista. Mutta heti kun solun tila muuttuu, tuloksena oleva tasapaino häiriintyy ja ionit alkavat vaihtaa paikkaa. Tämä tapahtuu, kun hermoimpulssin reitti kulkee sen läpi. Ionien aktiivisen toiminnan vuoksi tätä toimintaa kutsutaan myös toimintapotentiaaliksi. Kun se saavuttaa tietyn arvon, käänteiset prosessit alkavat ja solu saavuttaa lepotilan.
Tietoja toimintamahdollisuuksista
Hermoimpulssien muuntamisesta ja leviämisestä puhuttaessa on huomattava, että se voi olla kurja millimetrejä sekunnissa. Silloin signaalit kädestä aivoihin saavuttaisivat minuuteissa, mikä ei selvästikään ole hyvä. Tässä aiemmin käsitellyllä myeliinivaipalla on roolinsa toimintapotentiaalin vahvistajana. Ja kaikki sen "passit" on sijoitettu siten, että niillä on vain positiivinen vaikutus signaalin lähetysnopeuteen. Joten kun impulssi saavuttaa yhden aksonirungon pääosan pään, se välittyy joko seuraavaan soluun tai (jos puhumme aivoista) lukuisiin neuronien haaroihin. Jälkimmäisissä tapauksissa toimii hieman erilainen periaate.
Miten kaikki toimii aivoissa?
Puhutaanpa siitä, mikä hermoimpulssien välityssekvenssi toimii keskushermostomme tärkeimmissä osissa. Täällä neuronit erotetaan naapureistaan pienillä rakoilla, joita kutsutaan synapseiksi. Toimintapotentiaali ei voi ylittää niitä, joten se etsii toista tapaa päästä seuraavaan hermosoluun. Jokaisen prosessin lopussa on pieniä pusseja, joita kutsutaan presynaptisiksi vesikkeleiksi. Jokainen niistä sisältää erityisiä yhdisteitä - välittäjäaineita. Kun toimintapotentiaali saapuu niihin, molekyylit vapautuvat pusseista. Ne ylittävät synapsin ja kiinnittyvät erityisiin molekyylireseptoreihin, jotka sijaitsevat kalvolla. Tässä tapauksessa tasapaino häiriintyy ja todennäköisesti ilmaantuu uusi toimintapotentiaali. Tätä ei vielä tiedetä varmasti, neurofysiologit tutkivat asiaa tähän päivään asti.
välittäjäaineiden työ
Kun he lähettävät hermoimpulsseja, niille tapahtuu useita vaihtoehtoja:
- Ne leviävät.
- Kemiallinen hajoaminen.
- Palaa takaisin heidän kupliinsa (tätä kutsutaan uudelleenvalvontaksi).
Hämmästyttävä löytö tehtiin 1900-luvun lopulla. Tiedemiehet ovat oppineet, että välittäjäaineisiin (sekä niiden vapautumiseen ja takaisinottoon) vaikuttavat lääkkeet voivat muuttaa ihmisen henkistä tilaa perustavanlaatuisella tavalla. Joten esimerkiksi monet masennuslääkkeet, kuten Prozac, estävät serotoniinin takaisinoton. On joitakin syitä uskoa, että Parkinsonin taudin syynä on aivojen välittäjäaineen dopamiinin puute.
Nyt tutkijat, jotka tutkivat ihmisen psyyken rajatiloja, yrittävät selvittää, miten seKaikki vaikuttaa ihmisen mieleen. Sillä välin meillä ei ole vastausta niin perustavanlaatuiseen kysymykseen: mikä saa hermosolun luomaan toimintapotentiaalin? Toistaiseksi tämän solun "laukaisumekanismi" on meille salaisuus. Erityisen mielenkiintoista tämän arvoituksen kann alta on pääaivojen hermosolujen työ.
Lyhyesti sanottuna he voivat työskennellä tuhansien naapuriensa lähettämien välittäjäaineiden kanssa. Yksityiskohdat tämäntyyppisten impulssien käsittelystä ja integroinnista ovat meille lähes tuntemattomia. Vaikka monet tutkimusryhmät työskentelevät tämän parissa. Tällä hetkellä kävi ilmi, että kaikki vastaanotetut impulssit ovat integroituneita, ja hermosolu tekee päätöksen - onko toimintapotentiaalia tarpeen ylläpitää ja välittää niitä edelleen. Ihmisaivojen toiminta perustuu tähän perusprosessiin. Ei siis ihme, ettemme tiedä vastausta tähän arvoitukseen.
Joitakin teoreettisia piirteitä
Artikkelissa "hermoimpulssi" ja "toimintapotentiaali" käytettiin synonyymeinä. Teoriassa tämä on totta, vaikka joissain tapauksissa on tarpeen ottaa huomioon joitain ominaisuuksia. Joten jos mennään yksityiskohtiin, toimintapotentiaali on vain osa hermoimpulssia. Tutkimalla yksityiskohtaisesti tieteellisiä kirjoja voit selvittää, että tämä on vain muutos kalvon varauksessa positiivisesta negatiiviseksi ja päinvastoin. Sen sijaan hermoimpulssi ymmärretään monimutkaisena rakenteellisena ja sähkökemiallisena prosessina. Se leviää hermosolujen kalvon läpi kuin liikkuva muutosa alto. potentiaaliatoimet ovat vain sähköinen komponentti hermoimpulssin koostumuksessa. Se luonnehtii muutoksia, jotka tapahtuvat kalvon paikallisen osan varauksessa.
Missä hermoimpulssit tuotetaan?
Mistä he aloittavat matkansa? Vastauksen tähän kysymykseen voi antaa kuka tahansa opiskelija, joka on ahkerasti tutkinut kiihottumisen fysiologiaa. Vaihtoehtoja on neljä:
- Dendriitin reseptoripääte. Jos se on olemassa (mikä ei ole tosiasia), riittävän ärsykkeen läsnäolo on mahdollista, joka ensin luo generaattoripotentiaalin ja sitten hermoimpulssin. Kipureseptorit toimivat samalla tavalla.
- Kiihottavan synapsin kalvo. Pääsääntöisesti tämä on mahdollista vain, jos on voimakasta ärsytystä tai niiden summaa.
- Dentridin laukaisualue. Tässä tapauksessa paikallisia eksitatorisia postsynaptisia potentiaalia muodostuu vasteena ärsykkeelle. Jos Ranvierin ensimmäinen solmu on myelinoitunut, ne summataan siihen. Koska siellä on kalvon osa, jonka herkkyys on lisääntynyt, täällä tapahtuu hermoimpulssi.
- Axon Hilllock. Tämä on paikan nimi, josta aksoni alkaa. Kumma on yleisin hermosolujen impulssien luomiseen. Kaikissa muissa aiemmin tarkasteluissa paikoissa niiden esiintyminen on paljon epätodennäköisempää. Tämä johtuu siitä, että tässä kalvolla on lisääntynyt herkkyys sekä alhaisempi depolarisaation kriittinen taso. Siksi, kun lukuisten eksitatoristen postsynaptisten potentiaalien summaus alkaa, mäki reagoi niihin ennen kaikkea.
Esimerkki virityksen levittämisestä
Lääketieteellisin termein kertominen voi aiheuttaa tiettyjen asioiden väärinkäsityksen. Tämän poistamiseksi kannattaa käydä lyhyesti läpi ilmoitettu tieto. Otetaan esimerkkinä tulipalo.
Muista viime kesän uutistiedotteet (myös kuullaan pian uudelleen). Tuli leviää! Samaan aikaan palavat puut ja pensaat jäävät paikoilleen. Mutta tulen etuosa menee yhä kauemmaksi palon syttymispaikasta. Hermosto toimii samalla tavalla.
On usein tarpeen rauhoittaa hermostoa, joka on alkanut kiihottaa. Mutta tämä ei ole niin helppoa tehdä, kuten tulipalon tapauksessa. Tätä varten he tekevät keinotekoisen puuttumisen neuronin työhön (lääketieteellisiin tarkoituksiin) tai käyttävät erilaisia fysiologisia keinoja. Sitä voidaan verrata veden kaatamaan tuleen.
