Neuron ruchowy. Impuls nerwowy

Człowiek pełni w naszym organizmie rolę swego rodzaju koordynatora. Przekazuje polecenia z mózgu do mięśni, narządów, tkanek i przetwarza dochodzące z nich sygnały. Impuls nerwowy służy jako swego rodzaju nośnik danych. Czym on jest? Przy jakiej prędkości to działa? Odpowiedzi na te i wiele innych pytań znajdziesz w tym artykule.

Co to jest impuls nerwowy?

Tak nazywa się fala wzbudzenia, która rozprzestrzenia się wzdłuż włókien w odpowiedzi na podrażnienie neuronów. Dzięki temu mechanizmowi informacja przekazywana jest z różnych receptorów do centrali system nerwowy. A stamtąd z kolei do różnych narządów (mięśni i gruczołów). Ale co oznacza ten proces na poziomie fizjologicznym? Mechanizm przekazywania impulsów nerwowych polega na tym, że błony neuronów mogą zmieniać swój potencjał elektrochemiczny. A interesujący nas proces zachodzi w obszarze synaps. Prędkość impulsu nerwowego może wahać się od 3 do 12 metrów na sekundę. Porozmawiamy o tym bardziej szczegółowo, a także o czynnikach, które na to wpływają.

Badanie struktury i pracy

Przepływ impulsu nerwowego po raz pierwszy zademonstrowali niemieccy naukowcy E. Hering i G. Helmholtz na przykładzie żaby. Ustalono wówczas, że sygnał bioelektryczny rozchodzi się ze wskazaną wcześniej prędkością. Generalnie jest to możliwe dzięki specjalnej konstrukcji, która w pewnym sensie przypomina kabel elektryczny. Jeśli więc narysujemy z tym podobieństwa, wówczas przewodnikami są aksony, a izolatorami są ich osłonki mielinowe (są to błona komórkowa Schwanna, która jest nawinięta na kilka warstw). Ponadto prędkość impulsu nerwowego zależy przede wszystkim od średnicy włókien. Drugim najważniejszym czynnikiem jest jakość izolacji elektrycznej. Nawiasem mówiąc, organizm wykorzystuje mielinę lipoproteinową jako materiał, który ma właściwości dielektryczne. Inne niż to równe warunki, im większa jest jego warstwa, tym szybciej będą przemieszczać się impulsy nerwowe. Nawet na ten moment Nie można powiedzieć, że system ten został w pełni zbadany. Wiele z tego, co dotyczy nerwów i impulsów, wciąż pozostaje tajemnicą i przedmiotem badań.

Cechy budowy i funkcjonowania

Jeśli mówimy o drodze impulsu nerwowego, należy zauważyć, że włókno nie jest pokryte na całej swojej długości. Cechy konstrukcyjne są takie, że obecną sytuację najlepiej można porównać z tworzeniem izolacyjnych złączy ceramicznych, które są ciasno nawleczone na pręt kabla elektrycznego (choć w tym przypadku na akson). W rezultacie powstają małe, nieizolowane obszary elektryczne, z których prąd jonowy może łatwo wypłynąć z aksonu do otoczenia (lub odwrotnie). To podrażnia membranę. W rezultacie wytwarzanie odbywa się na obszarach, które nie są odizolowane. Proces ten nazywa się przechwyceniem Ranviera. Obecność takiego mechanizmu pozwala impulsowi nerwowemu rozprzestrzeniać się znacznie szybciej. Porozmawiajmy o tym na przykładach. Zatem prędkość przewodzenia impulsów nerwowych w grubym mielinowanym włóknie, którego średnica waha się w granicach 10-20 mikronów, wynosi 70-120 metrów na sekundę. Natomiast dla tych, którzy mają suboptymalną strukturę, liczba ta jest 60 razy mniejsza!

Gdzie są tworzone?

Impulsy nerwowe pochodzą z neuronów. Jedną z ich głównych właściwości jest możliwość tworzenia takich „przekazów”. Impuls nerwowy zapewnia szybką propagację podobnych sygnałów wzdłuż aksonów do długi dystans. Dlatego to jest jak najbardziej ważne narzędzie organizmu do wymiany informacji w jego obrębie. Dane o podrażnieniach przekazywane są poprzez zmianę ich częstotliwości. Działa tu skomplikowany system czasopism, które w ciągu jednej sekundy potrafią zliczyć setki impulsów nerwowych. Elektronika komputerowa działa na nieco podobnej zasadzie, choć znacznie bardziej skomplikowanej. Kiedy więc w neuronach pojawiają się impulsy nerwowe, są one kodowane w określony sposób i dopiero wtedy przekazywane. W tym przypadku informacje grupowane są w specjalne „pakiety”, które posiadają inny numer i charakter poniższego. Wszystko to razem tworzy podstawę rytmicznej aktywności elektrycznej naszego mózgu, którą można zarejestrować za pomocą elektroencefalogramu.

Typy komórek

Mówiąc o kolejności przejścia impulsu nerwowego, nie możemy pominąć neuronów, przez które przekazywane są sygnały elektryczne. Dzięki nim różne części naszego ciała wymieniają się informacjami. W zależności od ich budowy i funkcjonalności wyróżnia się trzy typy:

Receptor (wrażliwy). Kodują i przekształcają w impulsy nerwowe wszelkie bodźce temperaturowe, chemiczne, dźwiękowe, mechaniczne i świetlne.
Wkładka (zwana także przewodnikiem lub zamknięciem). Służą do przetwarzania i przełączania impulsów. Najwięcej ich znajduje się w ludzkim mózgu i rdzeniu kręgowym.
Efektor (silnik). Otrzymują polecenia z centralnego układu nerwowego, aby wykonać określone czynności (w jasnym świetle słonecznym zamknij oczy ręką itp.).

Każdy neuron ma ciało komórkowe i proces. Droga impulsu nerwowego przez ciało zaczyna się od ostatniej. Istnieją dwa rodzaje pędów:

Dendryty. Powierzono im funkcję odbierania podrażnienia ze znajdujących się na nich receptorów.
Aksony. Dzięki nim impulsy nerwowe przekazywane są z komórek do pracującego narządu.

Mówiąc o przewodzeniu impulsów nerwowych przez komórki, trudno nie wspomnieć o jednej interesującej kwestii. Zatem, gdy są w spoczynku, powiedzmy, pompa sodowo-potasowa angażuje się w przemieszczanie jonów w taki sposób, aby uzyskać efekt świeżej wody w środku i słonej na zewnątrz. Z powodu powstałej nierównowagi, różnice potencjałów na membranie można zaobserwować aż do 70 miliwoltów. Dla porównania jest to 5% zwykłych, ale gdy tylko zmieni się stan komórki, uzyskana równowaga zostaje zakłócona, a jony zaczynają zmieniać miejsca. Dzieje się tak, gdy przechodzi przez niego ścieżka impulsu nerwowego. Ze względu na aktywne działanie jonów działanie to nazywane jest również potencjałem czynnościowym. Kiedy osiągnie pewien punkt, rozpoczynają się procesy odwrotne i komórka osiąga stan spoczynku.

O potencjale czynnościowym

Mówiąc o transformacji impulsu nerwowego i jego propagacji, należy zauważyć, że może to wynosić marne milimetry na sekundę. Wtedy sygnały z ręki do mózgu trwałyby kilka minut, co wyraźnie nie jest dobre. To tutaj omówiona wcześniej osłonka mielinowa odgrywa swoją rolę we wzmacnianiu potencjału czynnościowego. A wszystkie jego „przejścia” są tak rozmieszczone, że wpływają tylko pozytywnie na prędkość transmisji sygnału. Zatem, gdy impuls dociera do końca głównej części jednego ciała aksonu, jest przekazywany albo do następnej komórki, albo (jeśli mówimy o mózgu) do licznych gałęzi neuronów. W tych ostatnich przypadkach działa nieco inna zasada.

Jak wszystko działa w mózgu?

Porozmawiajmy o tym, jaka sekwencja przekazywania impulsów nerwowych działa w najważniejszych częściach naszego centralnego układu nerwowego. Tutaj neurony są oddzielone od sąsiadów małymi przerwami zwanymi synapsami. Potencjał czynnościowy nie może przez nie przejść, więc szuka innej drogi dotarcia do następnej komórki nerwowej. Na końcu każdego procesu znajdują się małe woreczki zwane pęcherzykami presynaptycznymi. Każdy z nich zawiera specjalne związki – neuroprzekaźniki. Kiedy dociera do nich potencjał czynnościowy, cząsteczki są uwalniane z worków. Przechodzą przez synapsę i przyłączają się do specjalnych receptorów molekularnych znajdujących się na błonie. W tym przypadku równowaga zostaje zachwiana i prawdopodobnie pojawia się nowy potencjał działania. Nie jest to jeszcze pewne, neurofizjolodzy do dziś badają tę kwestię.

Działanie neuroprzekaźników

Kiedy przekazują impulsy nerwowe, istnieje kilka opcji, co się z nimi stanie:

Rozproszą się.
Ulegnie rozkładowi chemicznemu.
Wrócą do swoich bąbelków (nazywa się to odzyskaniem).

Pod koniec XX wieku dokonano niesamowitego odkrycia. Naukowcy dowiedzieli się, że leki wpływające na neuroprzekaźniki (oraz ich uwalnianie i wychwyt zwrotny) mogą zmieniać się zdrowie psychiczne osobą w sposób zasadniczy. Na przykład wiele leków przeciwdepresyjnych, takich jak Prozac, blokuje wychwyt zwrotny serotoniny. Istnieją pewne powody, aby sądzić, że za chorobę Parkinsona odpowiedzialny jest niedobór dopaminy, neuroprzekaźnika w mózgu.

Teraz badacze badający stany graniczne ludzkiej psychiki próbują dowiedzieć się, jak to wszystko wpływa na ludzki umysł. Cóż, na razie nie mamy odpowiedzi na tak fundamentalne pytanie: co powoduje, że neuron wytwarza potencjał czynnościowy? Na razie mechanizm „uruchomienia” tego ogniwa jest dla nas tajemnicą. Szczególnie interesująca z punktu widzenia tej zagadki jest praca neuronów w mózgu głównym.

Krótko mówiąc, mogą współpracować z tysiącami neuroprzekaźników wysyłanych przez sąsiadów. Szczegóły dotyczące przetwarzania i integracji tego typu impulsów są nam prawie nieznane. Chociaż wiele grup badawczych pracuje nad tym. W tej chwili dowiedzieliśmy się, że wszystkie odebrane impulsy ulegają integracji, a neuron podejmuje decyzję, czy konieczne jest utrzymanie potencjału czynnościowego i przekazanie go dalej. Na tym podstawowym procesie opiera się funkcjonowanie ludzkiego mózgu. No cóż, nic więc dziwnego, że nie znamy odpowiedzi na tę zagadkę.

Niektóre cechy teoretyczne

W artykule pojęcia „impuls nerwowy” i „potencjał czynnościowy” zostały użyte jako synonimy. Teoretycznie jest to prawdą, chociaż w niektórych przypadkach konieczne jest uwzględnienie niektórych funkcji. Tak więc, jeśli wejdziesz w szczegóły, potencjał czynnościowy jest tylko częścią impulsu nerwowego. Po szczegółowej analizie książek naukowych można dowiedzieć się, że jest to tylko nazwa zmiany ładunku membrany z dodatniego na ujemny i odwrotnie. Natomiast impuls nerwowy rozumiany jest jako złożony proces strukturalno-elektrochemiczny. Rozprzestrzenia się przez błonę neuronu jako przemieszczająca się fala zmian. Potencjał czynnościowy jest po prostu elektryczną składową impulsu nerwowego. Charakteryzuje zmiany zachodzące wraz z ładunkiem lokalnego obszaru membrany.

Gdzie powstają impulsy nerwowe?

Gdzie rozpoczynają swoją podróż? Odpowiedzi na to pytanie może udzielić każdy student, który pilnie przestudiował fizjologię pobudzenia. Istnieją cztery opcje:

Koniec receptorowy dendrytu. Jeżeli istnieje (co nie jest faktem), to możliwe, że istnieje odpowiedni bodziec, który najpierw wytworzy potencjał generatorowy, a potem impuls nerwowy. Receptory bólu działają w podobny sposób.
Błona synapsy pobudzającej. Z reguły jest to możliwe tylko w przypadku silnych podrażnień lub ich sumowania.
Dendrytyczna strefa spustowa. W tym przypadku w odpowiedzi na bodziec powstają lokalne pobudzające potencjały postsynaptyczne. Jeśli pierwszy węzeł Ranviera jest mielinizowany, wówczas są one na nim sumowane. Ze względu na obecność tam odcinka błony o zwiększonej wrażliwości, powstaje tutaj impuls nerwowy.
Wzgórze Aksona. Tak nazywa się miejsce, w którym zaczyna się akson. Kopiec jest najczęstszym miejscem tworzenia impulsów na neuronie. We wszystkich innych miejscach, które były wcześniej rozważane, ich wystąpienie jest znacznie mniej prawdopodobne. Dzieje się tak dlatego, że tutaj błona ma zarówno zwiększoną czułość, jak i zmniejszoną czułość, dlatego gdy rozpoczyna się sumowanie licznych pobudzających potencjałów postsynaptycznych, wzgórek reaguje na nie jako pierwszy.

Przykład wzbudzenia propagującego

Mówienie w kategoriach medycznych może powodować niezrozumienie niektórych punktów. Aby to wyeliminować, warto pokrótce prześledzić przedstawioną wiedzę. Weźmy na przykład pożar.

Przypomnijcie sobie doniesienia prasowe z zeszłego lata (niedługo będziecie mogli to też usłyszeć ponownie). Ogień się rozprzestrzenia! Jednocześnie płonące drzewa i krzewy pozostają na swoich miejscach. Jednak front pożaru coraz bardziej oddala się od miejsca, w którym zlokalizowano pożar. Układ nerwowy działa w podobny sposób.

Często konieczne jest uspokojenie rozpoczętego pobudzenia układu nerwowego. Ale nie jest to tak łatwe, jak w przypadku pożaru. W tym celu dokonuje się sztucznej ingerencji w funkcjonowanie neuronu (w celach terapeutycznych) lub stosuje się różne środki fizjologiczne. Można to porównać do dolewania wody do ognia.

8317 0

Neurony

U zwierząt wyższych komórki nerwowe tworzą narządy ośrodkowego układu nerwowego (OUN) – mózg i rdzeń kręgowy – oraz obwodowy układ nerwowy (PNS), który obejmuje nerwy i ich procesy łączące OUN z mięśniami, gruczołami i receptorami .

Struktura

Komórki nerwowe nie rozmnażają się poprzez mitozę (podział komórek). Neurony nazywane są komórkami amitotycznymi – jeśli zostaną zniszczone, nie zregenerują się. Zwoje to wiązki komórek nerwowych znajdujące się poza ośrodkowym układem nerwowym. Wszystkie neurony składają się z następujących elementów.

Ciało komórki. Są to jądro i cytoplazma.

Akson. Jest to długie i cienkie przedłużenie, które przekazuje informacje z ciała komórki do innych komórek poprzez połączenia zwane synapsami. Niektóre aksony mają długość mniejszą niż centymetr, inne ponad 90 cm.Większość aksonów jest otoczona substancją ochronną zwaną osłonką mielinową, która pomaga przyspieszyć proces przekazywania impulsów nerwowych. Zwężenia aksonu w określonych odstępach nazywane są węzłami Ranviera.

Dendryty. Jest to sieć krótkich włókien rozciągających się od aksonu, czyli ciała komórki, i łączących końce aksonów innych neuronów. Dendryty dostarczają komórce informacji poprzez odbieranie i przesyłanie sygnałów. Każdy neuron może mieć setki dendrytów.

Struktura neuronu

Funkcje

Neurony kontaktują się ze sobą elektrochemicznie, przekazując impulsy po całym ciele.

Osłonka mielinowa

. Komórki Schwanna owijają się wokół jednego lub większej liczby aksonów (A), tworząc osłonkę mielinową.
. Składa się z kilku warstw (prawdopodobnie 50-100) błon plazmatycznych (B), pomiędzy którymi krąży płynny cytozol (cytoplazma pozbawiona hipochondrii i innych elementów siateczki śródplazmatycznej), z wyjątkiem warstwy najwyższej (W).
. Osłonka mielinowa wokół długiego aksonu jest podzielona na segmenty, z których każdy jest utworzony przez oddzielną komórkę Schwanna.
. Sąsiednie odcinki oddzielone są przewężeniami zwanymi węzłami Ranviera (G), gdzie akson nie ma osłonki mielinowej.

Impulsy nerwowe

U zwierząt wyższych sygnały rozchodzą się po całym ciele i z mózgu w postaci impulsów elektrycznych przekazywanych przez nerwy. Nerwy wytwarzają impulsy, gdy w błonie komórkowej zachodzą zmiany fizyczne, chemiczne lub elektryczne.

1 Neuron w stanie spoczynku

Neuron w spoczynku ma ładunek ujemny wewnątrz błony komórkowej (a) i ładunek dodatni na zewnątrz tej błony (b). Zjawisko to nazywa się resztkowym potencjałem błonowym.

Wspierają go dwa czynniki:

Różna przepuszczalność błony komórkowej dla jonów sodu i potasu, które mają ten sam ładunek dodatni. Sód dyfunduje (przechodzi) do komórki wolniej niż potas ją opuszcza.

Wymiana sodowo-potasowa, podczas której więcej jonów dodatnich opuszcza komórkę niż do niej wchodzi. W rezultacie gromadzi się poza błoną komórkową większość jony dodatnie niż w środku.

2 Stymulowany neuron

Kiedy neuron jest stymulowany, zmienia się przepuszczalność pewnej części błony komórkowej. Dodatnie jony sodu (g) zaczynają przedostawać się do komórki szybciej niż w pozycji spoczynkowej, co prowadzi do wzrostu dodatniego potencjału wewnątrz komórki. Zjawisko to nazywa się depolaryzacją.

3 Impuls nerwowy

Depolaryzacja stopniowo rozprzestrzenia się na całą błonę komórkową (e). Stopniowo (ale nie na chwilę) zmieniają się ładunki po bokach błony komórkowej. Zjawisko to nazywa się odwrotną polaryzacją. Zasadniczo jest to impuls nerwowy przekazywany wzdłuż błony komórkowej komórki nerwowej.

4 Repolaryzacja

Przepuszczalność błony komórkowej ponownie się zmienia. Dodatnie jony sodu (Na+) zaczynają opuszczać komórkę (e). Wreszcie na zewnątrz komórki ponownie powstaje ładunek dodatni, a wewnątrz niej powstaje ładunek dodatni. Proces ten nazywa się repolaryzacją.

IMPULS NERWOWY

Fala wzbudzenia, krawędzie, rozprzestrzenia się wzdłuż włókna nerwowego i służy do przekazywania informacji z urządzeń peryferyjnych. zakończenia receptorowe (wrażliwe) do ośrodków nerwowych, wewnątrz centrum. układ nerwowy, a od niego do aparatu wykonawczego - mięśni i gruczołów. Przejście N. i. towarzyszy przejściowa instalacja elektryczna procesy, które można rejestrować zarówno za pomocą elektrod zewnątrzkomórkowych, jak i wewnątrzkomórkowych.

Wytwarzanie, przesyłanie i przetwarzanie N. i. przeprowadzane przez układ nerwowy. Podstawowy Elementem strukturalnym układu nerwowego organizmów wyższych jest komórka nerwowa lub neuron, składający się z ciała komórkowego i licznych. procesy - dendryty (ryc. 1). Jeden z procesów u organizmów innych niż ryferiform. neurony mają dłuższa długość- jest to włókno nerwowe lub akson, którego długość wynosi ~ 1 m, a grubość od 0,5 do 30 mikronów. Istnieją dwie klasy włókien nerwowych: papkowate (mielinowane) i nie-pulfatowe. Włókna miazgi zawierają mielinę utworzoną ze specjalnych włókien. membrana, krawędzie, podobnie jak izolacja, są nawinięte na akson. Długość odcinków ciągłej osłonki mielinowej wynosi od 200 µm do 1 mm, są one przerywane tzw. węzły Ranviera o szerokości 1 µm. Osłonka mielinowa pełni rolę izolacyjną; włókno nerwowe w tych obszarach jest pasywne, elektrycznie aktywne tylko w węzłach Ranviera. Włókna nie będące miazgą nie są izolowane. działki; ich struktura jest jednolita na całej długości, a membrana jest elektrycznie aktywność na całej powierzchni.

Włókna nerwowe kończą się na ciałach lub dendrytach innych komórek nerwowych, ale są od nich pośrednio oddzielone.

niesamowitą szerokość ~ 10 nm. Nazywa się ten obszar kontaktu między dwiema komórkami. synapsa. Nazywa się błona aksonu wchodząca do synapsy presynaptyczny, a odpowiadająca mu błona dendrytów lub mięśni jest postsynaptyczna (patrz. Struktury komórkowe).

W normalnych warunkach wzdłuż włókna nerwowego stale biegnie szereg włókien nerwowych, powstających na dendrytach lub ciele komórki i rozprzestrzeniających się wzdłuż aksonu w kierunku od ciała komórki (akson może przewodzić włókna nerwowe w obu kierunkach). Częstotliwość tych okresów wydzieliny niosą informację o sile podrażnienia, które je spowodowało; np. przy umiarkowanej aktywności częstotliwość wynosi ~50-100 impulsów/s. Istnieją ogniwa, które rozładowują się z częstotliwością ~1500 impulsów/s.

Szybkość rozprzestrzeniania się N. i. ty . zależy od rodzaju włókna nerwowego i jego średnicy D, ty . ~ D 1/2. W cienkich włóknach ludzkiego układu nerwowego u . ~ 1 m/s, a w grubych włóknach u . ~ 100-120 m/s.

Każdy N. i. powstaje w wyniku podrażnienia ciała komórki nerwowej lub włókna nerwowego. N. i. zawsze ma tę samą charakterystykę (kształt i prędkość) niezależnie od siły stymulacji, tj. przy podprogowej stymulacji N. i. w ogóle nie występuje, natomiast powyżej progu ma pełną amplitudę.

Po wzbudzeniu rozpoczyna się okres refrakcji, podczas którego zmniejsza się pobudliwość włókna nerwowego. Są abs. okres refrakcji, kiedy włókno nie może być wzbudzane przez żadne bodźce i odnosi się. okres refrakcji, jeśli to możliwe, ale jego próg jest wyższy niż normalnie. Abs. okres refrakcji ogranicza z góry częstotliwość transmisji N. i. Włókno nerwowe ma właściwość akomodacji, to znaczy przyzwyczaja się do ciągłego pobudzenia, co wyraża się stopniowym wzrostem progu pobudliwości. Prowadzi to do zmniejszenia częstotliwości N. i. a nawet do ich całkowitego zaniku. Jeśli stymulacja narasta powoli, pobudzenie może nie nastąpić nawet po osiągnięciu progu.

Ryc.1. Schemat budowy komórki nerwowej.

Wzdłuż włókna nerwowego N. i. rozprzestrzenia się w postaci energii elektrycznej. potencjał. W synapsie zmienia się mechanizm propagacji. Kiedy N. i. dociera do presynaptycznego. końcówki w synapcie. szczelina uwalnia aktywną substancję chemiczną. - M e d i a t or r. Nadajnik dyfunduje przez synapsę. lukę i zmienia przepuszczalność postsynaptyczną. membrana, w wyniku czego pojawia się na niej, ponownie powodując rozprzestrzenianie się. Tak działa chemia. synapsa. Jest też elektryczny. synapsa, kiedy . neuron jest wzbudzony elektrycznie.

Podniecenie N. i. Fiz. pomysły na temat pojawienia się elektryczności. potencjały w komórkach opierają się na tzw. teoria membrany. Błony komórkowe oddzielają elektrolity o różnych stężeniach i mają biran. przepuszczalność dla niektórych jonów. Zatem błona aksonu jest cienką warstwą lipidów i białek o grubości ~7 nm. Jej elektryczna Rezystancja w stanie spoczynku ~ 0,1 oma. m 2, a wydajność wynosi ~ 10 mf/m 2. Wewnątrz aksonu występuje wysokie stężenie jonów K+ i niskie stężenie jonów Na+ i Cl –, a w środowisko- nawzajem.

W stanie spoczynku błona aksonu jest przepuszczalna dla jonów K+. Ze względu na różnicę stężeń C 0 K . w wew. i C w środku roztworach, na membranie ustala się potencjał błonowy potasu

Gdzie T - abs. temp-pa, e-ładunek elektronowy. Rzeczywiście, na błonie aksonu obserwuje się potencjał spoczynkowy ~ -60 mV, co odpowiada wskazanej wartości.

Jony Na + i Cl - przenikają przez membranę. Aby zachować niezbędny nierównowagowy rozkład jonów, komórka wykorzystuje aktywny system transportu, który zużywa energię komórkową do pracy. Dlatego stan spoczynku włókna nerwowego nie jest równowagą termodynamiczną. Jest stacjonarny ze względu na działanie pomp jonowych, a potencjał membranowy w warunkach obwodu otwartego określa się od równości do zera całkowitego prądu elektrycznego. aktualny

Proces pobudzenia nerwowego rozwija się w następujący sposób (patrz także Biofizyka). Jeśli przepuścisz słaby impuls prądowy przez akson, prowadzący do depolaryzacji błony, to po usunięciu zewnętrznego. wpływu, potencjał monotonicznie powraca oryginalny poziom. W tych warunkach akson zachowuje się jak pasywny prąd elektryczny. obwód składający się z kondensatora i prądu stałego. opór.

Ryż. 2. Rozwój potencjału czynnościowego w układzie nerwowymLocke: A- podprog ( 1 ) i nadprogowy (2) podrażnienie; B-reakcja błonowa; przy stymulacji powyżej progowej następuje pełne pocenie siędziałania; V- przepływający prąd jonowy membrana podekscytowana; G - przybliżenie prąd jonowy w prostym modelu analitycznym.

Jeśli impuls prądu przekroczy określoną wartość progową, potencjał nadal się zmienia nawet po wyłączeniu zakłócenia; potencjał staje się dodatni i dopiero wtedy powraca do poziomu spoczynkowego, a początkowo nawet nieznacznie podskakuje (obszar hiperpolaryzacji, ryc. 2). Odpowiedź membrany nie zależy od zakłócenia; nazywa się ten impuls potencjał czynnościowy. Jednocześnie przez membranę przepływa prąd jonowy, skierowany najpierw do wewnątrz, a następnie na zewnątrz (rys. 2, V).

Fenomenologiczny interpretacja mechanizmu występowania N. i. zostało podane przez A. L. Hodgkina i A. F. Huxleya w 1952 r. Całkowity prąd jonowy składa się z trzech składników: potasu, sodu i prądu upływowego. Gdy potencjał błony przesunie się o wartość progową j* (~20 mV), membrana staje się przepuszczalna dla jonów Na+. Jony Na + wnikają do włókna, przesuwając potencjał błony, aż osiągnie równowagowy potencjał sodu:

składowa ~ 60 mV. Dlatego pełna amplituda potencjału czynnościowego sięga ~120 mV. Do czasu maks. potencjał w błonie, zaczyna się rozwijać potas (a jednocześnie maleje sód). W rezultacie prąd sodowy zostaje zastąpiony prądem potasowym skierowanym na zewnątrz. Prąd ten odpowiada spadkowi potencjału czynnościowego.

Ustalone empirycznie. równanie opisujące prądy sodowe i potasowe. Zachowanie się potencjału błonowego podczas przestrzennie równomiernego wzbudzenia światłowodu określa równanie:

Gdzie Z - pojemność membrany, I- prąd jonowy, składający się z potasu, sodu i prądu upływowego. Prądy te są określane przez słupek. emf j K , j Na i j l i przewodności G K., G Nie i gl:

Rozmiar g l uważana za stałą, przewodność G Nie i G K opisuje się za pomocą parametrów M, H I P:

G Nie, G K - stałe; opcje t, godz I P spełniają równania liniowe

Zależność współczynnika A . oraz b z potencjału błonowego j (ryc. 3) wybiera się spośród warunków najlepszego dopasowania

Ryż. 3. Zależność współczynnikówA. IBz membranwielki potencjał.

obliczone i zmierzone krzywe I(T). Przy wyborze parametrów kierowano się tymi samymi względami. Zależność wartości stacjonarnych t, godz I P z potencjału błonowego pokazano na ryc. 4. Istnieją modele o dużej liczbie parametrów. Zatem błona włókna nerwowego jest nieliniowym przewodnikiem jonowym, którego właściwości w znacznym stopniu zależą od właściwości elektrycznych. pola. Mechanizm generowania wzbudzenia jest słabo poznany. Równanie Hodgkina-Huxleya dostarcza jedynie skutecznych dowodów empirycznych. opis zjawiska, dla którego nie ma konkretnego fizyka. modele. Dlatego ważnym zadaniem jest badanie mechanizmów przepływu prądu elektrycznego. prąd przez membrany, w szczególności poprzez kontrolowany prąd elektryczny. polowe kanały jonowe.

Ryż. 4. Zależność wielkości stacjonarnych t, godz I P od potencjału błonowego.

Dystrybucja N. i. N. i. może rozprzestrzeniać się wzdłuż światłowodu bez tłumienia i przy napięciu stałym. prędkość. Wynika to z faktu, że energia potrzebna do transmisji sygnału nie pochodzi pojedynczy ośrodek, ale jest zbierany na miejscu, w każdym punkcie włókna. Zgodnie z dwoma rodzajami włókien istnieją dwa sposoby przekazywania N. i.: ciągły i solny (skurczowy), gdy impuls przemieszcza się z jednego węzła Ranviera do drugiego, przeskakując obszary izolacji mielinowej.

W przypadku niezmielinizowanych potencjał błony włóknistej j( x, t) jest określone równaniem:

Gdzie Z - pojemność membrany na jednostkę długości włókna, R- suma oporów podłużnych (wewnątrzkomórkowych i zewnątrzkomórkowych) na jednostkę długości włókna, I- prąd jonowy przepływający przez membranę włókna o jednostkowej długości. Elektryczny aktualny I jest funkcjonałem potencjału j, który zależy od czasu T i współrzędne X. Zależność tę wyznaczają równania (2) - (4).

Rodzaj funkcjonalności I specyficzne dla środowiska biologicznie pobudliwego. Jednak równanie (5), jeśli pominiemy typ I, ma wiecej ogólny charakter i opisuje wiele fizycznych zjawiska np proces spalania. Dlatego transmisja N. i. porównane do spalania sznura prochowego. Jeśli w działającym płomieniu proces zapłonu odbywa się ze względu na przewodność cieplną, to w N. i. wzbudzenie następuje za pomocą tzw. prądy lokalne (ryc. 5).

Ryż. 5. Prądy lokalne zapewniające propagacjęutrata impulsu nerwowego.

Równanie Hodgkina-Huxleya dla rozpowszechniania N. i. zostały rozwiązane numerycznie. Otrzymane rozwiązania wraz ze zgromadzonymi doświadczeniami. dane wykazały, że rozprzestrzenianie się N. i. nie zależy od szczegółów procesu wzbudzenia. Jakość obraz rozprzestrzeniania się N. i. można uzyskać stosując proste modele, które jedynie odzwierciedlają właściwości ogólne podniecenie. Takie podejście umożliwiło obliczenie kształtu N. i. w jednorodnym włóknie, ich zmianę w obecności niejednorodności, a nawet złożone reżimy propagacji wzbudzenia, na przykład w ośrodkach aktywnych. w mięśniu sercowym. Istnieje kilka matematyka. tego typu modele. Najprostszy z nich jest taki. Prąd jonowy przepływający przez membranę podczas przejścia azotu ma zmienny znak: najpierw wpływa do włókna, a następnie wypływa. Można więc ją aproksymować odcinkowo stałą funkcją (ryc. 2, G). Wzbudzenie następuje, gdy potencjał błony przesunie się o wartość progową j*. W tym momencie pojawia się prąd skierowany do włókna i równy pod względem wielkości J". Po t” prąd zmienia się na przeciwny, równy J„. Trwa to przez pewien czas ~ t ”. Samopodobne rozwiązanie równania (5) można znaleźć jako funkcję zmiennej t = x/ ty , gdzie ty - prędkość rozprzestrzeniania się N. i. (ryc. 2, B).

W włóknach rzeczywistych czas t” jest dość długi, więc tylko od niego zależy prędkość u , dla tego typu obowiązuje następujący wzór: . Biorąc pod uwagę, że J" ~ ~d, R~d 2 i Z~ D, Gdzie D-średnicy włókna, stwierdzamy, zgodnie z eksperymentem, że u ~zm 1/2 . Stosując przybliżenie cząstkowe stałe, znajduje się kształt potencjału czynnościowego.

Równanie (5) dla rozprzestrzeniania N. i. właściwie dopuszcza dwa rozwiązania. Drugie rozwiązanie okazuje się niestabilne; daje N. i. ze znacznie mniejszą prędkością i potencjalną amplitudą. Obecność drugiego, nietrwałego rozwiązania ma analogię w teorii spalania. Gdy płomień rozprzestrzenia się z bocznym radiatorem, może również wystąpić tryb niestabilny. Prosta analiza model N. i. można ulepszyć, biorąc pod uwagę dodatkowe Detale.

Kiedy zmienia się przekrój poprzeczny i kiedy włókna nerwowe się rozgałęziają, następuje przejście N. i. może być trudne lub nawet całkowicie zablokowane. W rozszerzającym się włóknie (rys. 6) prędkość impulsu maleje w miarę zbliżania się do rozszerzania, a po rozprężeniu zaczyna rosnąć, aż osiągnie nową wartość stacjonarną. Zwalnianie N. i. im silniejszy, tym większa różnica w przekrojach. Przy wystarczająco dużej ekspansji N. i. przystanki. Jest krytyczny ekspansja włókna, co opóźnia N. i.

Z odwrotnym ruchem N. i. (od szerokiego włókna do wąskiego) blokowanie nie występuje, ale zmiana prędkości ma odwrotny charakter. Podczas zbliżania się do zwężenia prędkość N. i. wzrasta, a następnie zaczyna spadać do nowej wartości stacjonarnej. Na wykresie prędkości (ryc. 6 A) uzyskuje się rodzaj pętli histerezy.

Rie. 6. Rozszerza się przepływ impulsów nerwowychdo włókna: A - zmiana prędkości impulsu w w zależności od kierunku; B-schematyczny obraz rozszerzającego się włókna.

Innym rodzajem niejednorodności jest rozgałęzienie włókien. W węźle rozgałęzionym możliwe są różne typy. możliwości przekazywania i blokowania impulsów. Przy podejściu niesynchronicznym N. i. warunek blokowania zależy od przesunięcia czasowego. Jeśli czas między impulsami jest krótki, pomagają sobie nawzajem w przenikaniu do szerokiego trzeciego włókna. Jeśli przesunięcie jest wystarczająco duże, to N. i. przeszkadzać sobie nawzajem. Wynika to z faktu, że N. i., który podszedł pierwszy, ale nie udało mu się wzbudzić trzeciego włókna, częściowo przenosi węzeł do stanu ogniotrwałego. Ponadto występuje efekt synchronizacji: gdy N. zbliża się i. w kierunku węzła ich opóźnienie względem siebie maleje.

Interakcja N. i. Włókna nerwowe w organizmie łączą się w wiązki lub pnie nerwowe, tworząc coś w rodzaju kabla wielożyłowego. Wszystkie włókna w wiązce są niezależne. linie komunikacyjne, ale mają jeden wspólny „przewód” - międzykomórkowy. Kiedy N. i. biegną wzdłuż któregokolwiek z włókien, wytwarza prąd elektryczny w płynie międzykomórkowym. , co wpływa na potencjał błonowy sąsiednich włókien. Zwykle wpływ ten jest znikomy i linie komunikacyjne działają bez wzajemnych zakłóceń, jednak objawia się to patologicznie. i sztuka. warunki. Traktując pnie nerwowe specjalnymi środkami chemia substancji, można zaobserwować nie tylko wzajemne zakłócenia, ale także przenoszenie wzbudzenia na sąsiednie włókna.

Znane są eksperymenty dotyczące oddziaływania dwóch włókien nerwowych umieszczonych w ograniczonej objętości zewnętrznej. rozwiązanie. Jeśli N. i. biegnie wzdłuż jednego z włókien, wówczas zmienia się jednocześnie pobudliwość drugiego włókna. Zmiana przebiega przez trzy etapy. Początkowo pobudliwość drugiego włókna maleje (wzrasta próg wzbudzenia). Ten spadek pobudliwości poprzedza potencjał czynnościowy przemieszczający się wzdłuż pierwszego włókna i trwa w przybliżeniu do momentu, gdy potencjał w pierwszym włóknie osiągnie maksimum. Następnie wzrasta pobudliwość, etap ten zbiega się w czasie z procesem zmniejszania potencjału w pierwszym włóknie. Pobudliwość ponownie maleje, gdy w pierwszym włóknie wystąpi niewielka hiperpolaryzacja membrany.

W tym samym czasie mijając N. i. przy użyciu dwóch włókien czasami można było osiągnąć ich synchronizację. Pomimo tego, że własne prędkość N. i. w różnych włóknach są różne, gdy występują jednocześnie. podekscytowanie mogło powstać zbiorowo N. i. Jeśli własne prędkości były takie same, wówczas impuls zbiorowy miał mniejszą prędkość. Z zauważalną różnicą we właściwościach. prędkości, prędkość zbiorcza miała wartość pośrednią. Tylko N. i. mogli się zsynchronizować, których prędkości nie różniły się zbytnio.

Matematyka. opis tego zjawiska podaje układ równań dla potencjałów błonowych dwóch równoległych włókien j 1 i j 2:

Gdzie R 1 i R 2 - opór wzdłużny pierwszego i drugiego włókna, R 3 - opór wzdłużny otoczenie zewnętrzne, g = R 1 R 2 + R 1 R 3 . + R 2 R 3 . Prądy jonowe I 1 i I 2 można opisać jednym lub innym modelem pobudzenia nerwowego.

Podczas korzystania z prostego narzędzia analitycznego Rozwiązanie modelowe prowadzi do następującego rozwiązania. zdjęcie. Kiedy jedno włókno jest wzbudzone, w sąsiednim włóknie indukowany jest przemienny potencjał błonowy: najpierw włókno ulega hiperpolaryzacji, następnie depolaryzacji, a na koniec ponownie hiperpolaryzacji. Te trzy fazy odpowiadają spadkowi, wzrostowi i nowemu spadkowi pobudliwości włókien. Przy normalnych wartościach parametrów przesunięcie potencjału błonowego w drugiej fazie w kierunku depolaryzacji nie osiąga wartości progowej, zatem nie następuje przeniesienie wzbudzenia na sąsiednie włókno. W tym samym czasie wzbudzenie dwóch włókien, układ (6) pozwala na wspólne rozwiązanie samopodobne, które odpowiada dwóm N. i., poruszającym się z tą samą prędkością na stacji. odległość od siebie. Jeśli przed nami znajduje się powolny N.I., spowalnia szybki impuls, nie zwalniając go do przodu; oba poruszają się ze stosunkowo małymi prędkościami. Jeśli przed nami jest szybki II. i., następnie ciągnie za sobą powolny impuls. Szybkość zbiorcza okazuje się być bliska prędkości wewnętrznej. duża prędkość impulsu. W złożonych strukturach neuronowych pojawienie się automatyczna wola.

Ekscytujące media. Komórki nerwowe w ciele są zjednoczone w sieci neuronowe, które w zależności od częstotliwości rozgałęzień włókien dzielą się na rzadkie i gęste. W rzadkim dziale sieciowym. są wzbudzane niezależnie od siebie i oddziałują tylko w węzłach rozgałęzień, jak opisano powyżej.

W gęstej sieci wzbudzenie obejmuje wiele elementów jednocześnie, przez co ich szczegółowa struktura i sposób ich wzajemnego powiązania okazują się nieistotne. Sieć zachowuje się jak ciągły ośrodek wzbudzony, którego parametry decydują o występowaniu i propagacji wzbudzenia.

Ośrodek pobudliwy może być trójwymiarowy, chociaż częściej uważa się go za dwuwymiarowy. Podniecenie, jakie pojawiło się w k.-l. punkt na powierzchni, rozchodzi się we wszystkich kierunkach w postaci fali pierścieniowej. Fala wzbudzenia może zaginać się wokół przeszkód, ale nie może się od nich odbijać ani nie odbija się od granicy ośrodka. Kiedy fale zderzają się ze sobą, ulegają wzajemnemu zniszczeniu; Fale te nie mogą przechodzić przez siebie ze względu na obecność obszaru ogniotrwałego za frontem wzbudzenia.

Przykładem pobudliwego środowiska jest syncytium nerwowo-mięśniowe serca - połączenie włókien nerwowych i mięśniowych w jeden układ przewodzący, zdolny do przenoszenia wzbudzenia w dowolnym kierunku. Syncytia nerwowo-mięśniowa kurczy się synchronicznie, postępując zgodnie z falą wzbudzenia wysyłaną przez pojedynczy ośrodek kontrolny – stymulator. Niekiedy dochodzi do zaburzenia jednolitego rytmu i wystąpienia arytmii. Jeden z tych trybów nazywa się. trzepotanie przedsionków: są to autonomiczne skurcze spowodowane na przykład krążeniem wzbudzenia wokół przeszkody. żyła górna lub dolna. Aby taki reżim wystąpił, obwód przeszkody musi przekraczać długość fali wzbudzenia, która w ludzkim przedsionku wynosi ~ 5 cm.Przy trzepotaniu następuje okresowy ruch. skurcz przedsionków z częstotliwością 3-5 Hz. Bardziej złożonym sposobem pobudzenia jest migotanie komór serca, gdy oddział. elementy mięśnia sercowego zaczynają się kurczyć bez wpływu zewnętrznego. poleceń i bez komunikacji z sąsiednimi elementami z częstotliwością ~ 10 Hz. Migotanie prowadzi do ustania krążenia krwi.

Pojawienie się i utrzymanie spontanicznej aktywności w pobudliwym środowisku jest nierozerwalnie związane z pojawieniem się źródeł fal. Najprostsze źródło fal (spontanicznie wzbudzone komórki) może zapewnić okresowe. pulsacja aktywności, tak działa rozrusznik serca.

Źródła wzbudzenia mogą również wynikać ze złożonych przestrzeni. organizowanie trybu wzbudzenia, na przykład. pogłos typu wirującej fali spiralnej, występujący w najprostszym ośrodku wzbudzonym. Inny typ pogłosu występuje w ośrodku składającym się z dwóch typów elementów o różnych progach wzbudzenia; Pogłos okresowo wzbudza jeden lub drugi element, zmieniając jednocześnie kierunek jego ruchu i generując fale płaskie.

Trzecim typem źródła jest ośrodek wiodący (źródło echa), który pojawia się w ośrodku niejednorodnym pod względem refrakcji lub progu wzbudzenia. W tym przypadku na niejednorodności pojawia się fala odbita (echo). Obecność takich źródeł fal prowadzi do pojawienia się złożonych trybów wzbudzenia badanych w teorii fal automatycznych.

Oświetlony.: Hodgkin A., Impuls nerwowy, przeł. z języka angielskiego, M., 1965; Katz B., Nerw, mięsień i synapsa, przeł. z języka angielskiego, M., 1968; Chodorow B.I., Problem pobudliwości, L., 1969; Tasaki I., Podniecenie nerwowe, przeł. z języka angielskiego, M., 1971; Markin V.S., Pastuszenko V.F., Chizmadzhev Yu.A., Teoria mediów pobudliwych, M., 1981. V. S. Markina.

TWIERDZENIE NERNSTA- taki sam jak Trzecia zasada termodynamiki.

EFEKT NERNSTA(podłużny efekt galwanotermomagnetyczny) - pojawienie się w przewodniku, przez który przepływa prąd J , umieszczony w magnesie pole H | J , gradient temperatury T , skierowane wzdłuż prądu J ; gradient temperatury nie zmienia znaku, gdy zmienia się kierunek pola N wręcz przeciwnie (efekt równy). Odkryty przez V. G. Nernsta (W. N. Nernsta) w 1886 r. n.e. powstaje w wyniku tego, że przepływowi prądu (przepływowi nośnika ładunku) towarzyszy przepływ ciepła. W rzeczywistości N.e. reprezentuje Efekt Peltiera w warunkach, w których różnica temperatur powstająca na końcach próbki prowadzi do kompensacji przepływu ciepła związanego z prądem J , przepływ ciepła ze względu na przewodność cieplną. N. e. obserwowane także przy braku magnetyzmu. pola.

EFEKT NERNSTA-ETTINGSHAUSENA- pojawienie się elektryczności pola mi ne w przewodniku, w którym występuje gradient temperatury T , w kierunku prostopadłym do magnesu. pole N . Istnieją efekty poprzeczne i podłużne.

Poprzeczny H.-E. mi. polega na pojawieniu się elektryczności. pola mi nie | (potencjalna różnica V nie | ) w kierunku prostopadłym do N I T . W przypadku braku magnesu pola termoelektryczne pole kompensuje przepływ nośników ładunku wytworzony przez gradient temperatury, a kompensacja zachodzi tylko dla prądu całkowitego: elektrony o energii większej od średniej (gorącej) przemieszczają się z gorącego końca próbki do zimnego, elektrony o energii większej niż średnia (gorąca) energia mniejsza niż średnia (zimno) - w przeciwnym kierunku. Siła Lorentza odchyla te grupy nośników w kierunku prostopadłym do T i mag. pole, w różnych kierunkach; kąt odchylenia (kąt Halla) jest wyznaczony przez czas relaksacji t danej grupy nośników, tj. różni się dla nośników gorących i zimnych, jeśli t zależy od energii. W tym przypadku prądy zimnych i gorących nośników w kierunku poprzecznym ( | T I | N ) nie mogą się wzajemnie kompensować. W rezultacie otrzymujemy pole mi | nie , którego wartość wyznacza się z warunku, że prąd całkowity jest równy 0 J = 0.

Rozmiar pola mi | nie zależy od T., N i właściwości substancji, scharakteryzowane współczynnikiem. Nernsta-Ettingsha-uzena N | :

W półprzewodniki Pod wpływem T nośniki ładunku o różnych znakach poruszają się w jednym kierunku i w kierunku magnetycznym. pole odchyla się w przeciwne strony. W rezultacie kierunek pola Nernst – Ettingshausen utworzony przez ładunki inny znak, nie zależy od znaku przewoźników. To znacząco odróżnia poprzeczny N.-E. mi. z efekt Halla, gdzie kierunek pola Halla jest inny dla ładunków o różnych znakach.

Ponieważ współczynnik N | jest określona przez zależność czasu relaksacji nośników t od ich energii, wówczas N.-E. mi. wrażliwy na mechanizm rozpraszanie nośników ładunku. Rozpraszanie nośników ładunku zmniejsza wpływ pola magnetycznego. pola. Jeśli t ~ , to o R> 0 gorące nośniki rozpraszają się rzadziej niż zimne i kierunek pola mi | ne jest określone przez kierunek odchylenia w mag. gorące pole nośne. Na R < 0 направление mi | ne jest odwrotne i zależy od zimnych nośników.

W metale, gdzie prąd przenoszą elektrony o energii w zakresie ~ kT zamknąć powierzchnia Fermiego, ogrom N | jest dana przez pochodną D T /D. na powierzchni Fermiego = const (zwykle dla metali N | > 0, ale na przykład dla miedzi N | < 0).

Wymiary N.-E. mi. w półprzewodnikach pozwalają określić R, tj. przywróć funkcję t(). Zwykle w wysokich temperaturach na terenie posesji. przewodność półprzewodników N | < 0 w wyniku rozpraszania nośników przez urządzenia optyczne. fonony. Kiedy temperatura spada, pojawia się obszar z N | > 0, co odpowiada przewodności zanieczyszczeń i rozproszeniu nośników rozdz. przyr. na fononach ( R< < 0). При ещё более низких T dominuje rozpraszanie jonizacyjne. zanieczyszczenia z N | < 0 (R > 0).

W słabym mag. pola (w z t<< 1, где w с - częstotliwość cyklotronu przewoźnicy) N | nie zależy od H. W silnych polach (w C t >> 1) współczynnik N | proporcjonalny 1/ H 2. W przewodnikach anizotropowych współczynnik. N | - napinacz. Według kwoty N | wpływają na porywanie elektronów przez fotony (wzrost N | ), anizotropia powierzchni Fermiego itp.

Podłużne H.-e. e. polega na występowaniu prądu elektrycznego pola E || nie (różnica potencjałów V || nie) razem T w obecności H | T . Ponieważ razem T jest termoelektryczny. pole mi A = A T , gdzie a jest współczynnikiem. termoelektryczny trich. pola, wówczas wygląd będzie się uzupełniał. pola wzdłuż T jest równoznaczne ze zmianą pola mi A . podczas stosowania magnesu pola:

Powiększenie pole, zaginając trajektorie elektronów (patrz wyżej), zmniejsza ich średnią drogę swobodną l w kierunku T . Ponieważ czas swobodnej podróży (czas relaksu t) zależy od energii elektronów, to maleje l nie jest taki sam dla nośników ciepłych i zimnych: dla tej grupy jest mniejszy, dla pewnego rodzaju jest mniejszy. Zatem mag. pole zmienia rolę szybkich i wolnych nośników w przekazywaniu energii oraz termoelektrycznych. pole zapewniające brak ładunku podczas przekazywania energii musi się zmienić. Jednocześnie współczynnik N || zależy również od mechanizmu rozpraszania nośnika. Termoelektryczny prąd wzrasta, jeśli m maleje wraz ze wzrostem energii nośnika (kiedy nośniki są rozpraszane przez fonony akustyczne) lub maleje, jeśli m rośnie wraz ze wzrostem (gdy jest rozproszony przez zanieczyszczenia). Jeśli elektrony o różnych energiach mają to samo t, efekt zanika ( N|| = 0). Dlatego w metalach, gdzie zakres energii elektronów biorących udział w procesach przenoszenia jest niewielki (~ kT), N || mały: w półprzewodniku z dwoma rodzajami nośników N ||~ ~ g/kT. W niskich temperaturach N|| może również wzrosnąć pod wpływem oporu elektronów przez fonony. W silnym magnesie pola kompletne termoelektryczne. pole magnetyczne pole jest „nasycone” i nie zależy od mechanizmu rozpraszania nośnika. W ferromagnetyku metale N.-E. mi. posiada cechy związane z występowaniem namagnesowania spontanicznego.

Fala wzbudzenia rozprzestrzeniająca się wzdłuż włókna nerwowego i objawiająca się elektrycznością. (potencjał czynnościowy), jonowy, mechaniczny, termiczny. i inne zmiany. Zapewnia transfer informacji z urządzeń peryferyjnych. zakończenia receptorowe do ośrodków nerwowych wewnątrz... ... Biologiczny słownik encyklopedyczny

Impuls nerwowy- Zobacz potencjał czynnościowy. Psychologia. Podręcznik słownika Ya. / Tłum. z angielskiego K. S. Tkachenko. M.: Uczciwa prasa. Mike'a Cordwella. 2000... Świetna encyklopedia psychologiczna

Impuls nerwowy to impuls elektryczny przemieszczający się wzdłuż włókna nerwowego. Poprzez przekazywanie impulsów nerwowych następuje wymiana informacji pomiędzy neuronami oraz informacja przekazywana z neuronów do komórek innych tkanek organizmu. Nerwowy... ... Wikipedia

Fala wzbudzenia rozchodząca się wzdłuż włókna nerwowego w odpowiedzi na podrażnienie neuronów. Zapewnia przekazywanie informacji z receptorów do ośrodkowego układu nerwowego i od niego do organy wykonawcze(mięśnie, gruczoły). Zachowanie nerwowe... słownik encyklopedyczny

Impuls nerwowy- fala pobudzenia, która rozprzestrzenia się wzdłuż włókien nerwowych i wzdłuż ciała komórek nerwowych w odpowiedzi na podrażnienie neuronów i służy do przekazywania sygnału z receptorów do ośrodkowego układu nerwowego, a stamtąd do narządów wykonawczych (mięśnie,... ... Początki nowożytnych nauk przyrodniczych

impuls nerwowy- nervinis impulsas statusas T sritis Kūno kultūra ir sportas apibrėžtis Jaudinimo banga, plintanti nerviniu audiniu. Atsiranda padirginus nervų ląsteles. Perduoda Signalus iš jautriųjų periferinių nervų galūnių (receptorių) į centrina nervų… … Sporto terminų žodynas

Widzisz impuls nerwowy... Wielka encyklopedia radziecka

IMPULS NERWOWY- Patrz impuls (4) ... Słownik w psychologii

Neurony komunikują się ze sobą za pomocą „przekazów nerwowych”. Te „wiadomości” są podobne do prądu elektrycznego przepływającego przez przewody. Czasami impulsy te, przesyłane z jednego neuronu do drugiego, zamieniają się w komunikaty chemiczne.

Impulsy nerwowe

Informacje są przesyłane między neuronami np prąd elektryczny w przewodach. Wiadomości te są zakodowane: stanowią ciąg całkowicie identycznych impulsów. Sam kod opiera się na ich częstotliwości, czyli liczbie impulsów na sekundę. Impulsy przekazywane są z komórki do komórki, od dendrytu, z którego pochodzą, do aksonu, przez który przechodzą. Ale jest też różnica w stosunku do sieci elektrycznych - impulsy są przesyłane nie za pomocą elektronów*, ale za pomocą bardziej złożonych cząstek - jonów.

Leki wpływające na prędkość impulsów

Istnieje wiele substancji chemicznych, które mogą zmieniać charakterystykę transmisji impulsów nerwowych. Z reguły działają na poziomie synaptycznym. Środki znieczulające i uspokajające spowalniają, a czasem nawet tłumią przekazywanie impulsów. Przeciwnie, leki przeciwdepresyjne i pobudzające, takie jak kofeina, przyczyniają się do ich lepszej transmisji.

Z dużą szybkością

Impulsy nerwowe muszą szybko przemieszczać się po całym ciele. Otaczające komórki glejowe pomagają neuronom przyspieszyć ich przejście. Tworzą osłonkę włókna nerwowego zwaną mieliną. W efekcie impulsy przemieszczają się z zawrotną prędkością – ponad 400 km/h.

Wiązania chemiczne

Wiadomości przesyłane z neuronu na neuron muszą zostać przekształcone z postaci elektrycznej na chemiczną. Dzieje się tak dlatego, że pomimo dużej liczby neurony nigdy się ze sobą nie stykają. Ale impulsy elektryczne nie mogą być przesyłane, jeśli nie ma kontaktu fizycznego. Dlatego neurony komunikują się ze sobą za pomocą specjalnego systemu zwanego synapsami. W tych miejscach neurony są oddzielone wąską przestrzenią zwaną szczeliną synaptyczną. Kiedy impuls elektryczny dociera do pierwszego neuronu, uwalnia z synapsy cząsteczki chemiczne zwane neuroprzekaźnikami. Substancje te wytwarzane przez neurony przemieszczają się przez szczelinę synaptyczną i lądują na specjalnie dla nich zaprojektowanych receptorach na innym neuronie. W rezultacie pojawia się kolejny impuls elektryczny.

Impuls przemieszcza się między neuronami w czasie krótszym niż jedna tysięczna sekundy.

Różnice neuroprzekaźników

Mózg wytwarza około pięćdziesięciu neuroprzekaźników, które można podzielić na dwie grupy. Pierwsza składa się z tych, które inicjują pojawienie się impulsu nerwowego - nazywane są pobudzającymi. Inne wręcz przeciwnie, spowalniają jego występowanie – są to neuroprzekaźniki hamujące. Warto zauważyć, że w większości przypadków neuron uwalnia tylko jeden rodzaj neuroprzekaźnika. W zależności od tego, czy jest pobudzający, czy hamujący, neuron w różny sposób wpływa na sąsiednie komórki nerwowe.

Sztuczna stymulacja

Pojedynczy neuron lub grupę neuronów można sztucznie stymulować za pomocą włożonych w nie elektrod, kierując impulsy elektryczne do precyzyjnie wyznaczonych obszarów mózgu. Metoda ta jest czasami stosowana w medycynie, zwłaszcza w leczeniu pacjentów cierpiących na chorobę Parkinsona.Choroba ta, która objawia się w starszym wieku, towarzyszy drżeniom kończyn. To drżenie można zatrzymać poprzez ciągłą stymulację określonego obszaru mózgu.

Neuron - mikrokomputer

Każdy neuron jest w stanie odebrać setki wiadomości na sekundę. A żeby nie być przeciążonym informacjami, musi umieć ocenić stopień ich znaczenia i dokonać ich wstępnej analizy. Ta aktywność obliczeniowa zachodzi wewnątrz komórki. Tam dodaje się impulsy pobudzające i odejmuje impulsy hamujące. A żeby neuron wygenerował własny impuls, konieczne jest, aby suma poprzednich była większa od pewnej wartości. Jeśli dodanie impulsów pobudzających i hamujących nie przekroczy tego limitu, neuron będzie „cichy”.

Drogi informacyjne

W całej tej zawiłości neuronów istnieją pięknie określone ścieżki. Podobne pomysły, podobne wspomnienia przechodzą, zawsze uruchamiając te same neurony i synapsy. Nadal nie wiadomo, w jaki sposób powstają i utrzymują się te elektroniczne obwody komunikacyjne przypominające obwody, ale jasne jest, że istnieją i im są silniejsze, tym są bardziej wydajne. Często używane synapsy działają szybciej. To wyjaśnia, dlaczego szybciej zapamiętujemy rzeczy, które widzieliśmy lub powtarzaliśmy kilka razy. Jednak te połączenia nie trwają wiecznie. Niektóre z nich mogą zniknąć, jeśli nie zostaną odpowiednio wykorzystane, a na ich miejscu pojawią się nowe. Jeśli zajdzie taka potrzeba, neurony zawsze są w stanie utworzyć nowe połączenia.

Małe zielone kropki na zdjęciu to hormony znajdujące się w naczyniach krwionośnych.

Doping chemiczny

Kiedy mówi się, że sportowiec stosował doping hormonalny, oznacza to, że przyjmował hormony w postaci tabletek lub wstrzykując je bezpośrednio do krwi. Hormony mogą być naturalne lub sztuczne. Najczęściej spotykane są hormony wzrostu i steroidy, dzięki którym mięśnie stają się większe i silniejsze, a także erytropoetyna, hormon przyspieszający dostarczanie składników odżywczych do mięśni.

Mózg jest w stanie wykonać miliony operacji w ułamku sekundy.

Hormony działają w mózgu

Do wymiany informacji przez mózg wykorzystywane jest inne narzędzie – hormony. Te substancje chemiczne są produkowane częściowo przez sam mózg w grupie neuronów znajdujących się w podwzgórzu. Hormony te kontrolują produkcję innych hormonów wytwarzanych w innych częściach ciała w gruczołach dokrewnych. Działają inaczej niż neuroprzekaźniki, które wiążą się bezpośrednio z neuronami i są przenoszone we krwi do narządów odległych od mózgu, takich jak piersi, jajniki, jądra i nerki. Hormony przyłączając się do swoich receptorów powodują różne reakcje fizjologiczne. Promują na przykład wzrost kości i mięśni, kontrolują uczucie głodu i pragnienia oraz oczywiście wpływają na aktywność seksualną.

Potencjał czynnościowy lub impuls nerwowy, specyficzna reakcja, która pojawia się w postaci fali pobudzającej i przepływa wzdłuż całej ścieżki nerwowej. Ta reakcja jest reakcją na bodziec. Główne zadanie to przekazywanie danych z receptora do układu nerwowego, a następnie wysyłanie tych informacji do pożądanych mięśni, gruczołów i tkanek. Po przejściu impulsu powierzchnia membrany zostaje naładowana ujemnie, natomiast jej wewnętrzna część pozostaje dodatnia. Zatem impuls nerwowy jest sekwencyjnie przekazywaną zmianą elektryczną.

Efekt ekscytujący i jego rozkład podlegają naturze fizykochemicznej. Energia potrzebna do tego procesu generowana jest bezpośrednio w samym nerwie. Dzieje się tak, ponieważ przejście impulsu prowadzi do powstania ciepła. Po jego upływie rozpoczyna się stan tłumienia lub odniesienia. W którym tylko ułamek sekundy nerw nie może przewodzić bodźca. Prędkość, z jaką można dostarczyć impuls, waha się od 3 m/s do 120 m/s.

Włókna, przez które przechodzi wzbudzenie, mają specyficzną osłonę. Z grubsza rzecz biorąc, system ten przypomina kabel elektryczny. Błona może składać się z mieliny lub nie-mieliny. Najważniejszym składnikiem osłonki mielinowej jest mielina, która pełni rolę dielektryka.

Prędkość impulsu zależy od kilku czynników, na przykład od grubości włókien, im jest grubszy, tym szybciej rozwija się prędkość. Kolejnym czynnikiem zwiększającym prędkość przewodzenia jest sama mielina. Ale jednocześnie nie jest umieszczony na całej powierzchni, ale w sekcjach, jakby połączonych ze sobą. W związku z tym pomiędzy tymi obszarami znajdują się takie, które pozostają „nagie”. Powodują upływ prądu z aksonu.

Akson to proces używany do przesyłania danych z jednej komórki do pozostałych. Proces ten regulowany jest przez synapsę – bezpośrednie połączenie neuronów lub neuronu z komórką. Istnieje również tak zwana przestrzeń synaptyczna lub szczelina. Kiedy drażniący impuls dociera do neuronu, w procesie reakcji uwalniane są neuroprzekaźniki (cząsteczki). skład chemiczny). Przechodzą przez otwór synaptyczny, docierając ostatecznie do receptorów neuronu lub komórki, do których należy przekazać dane. Jony wapnia są niezbędne do przewodzenia impulsu nerwowego, ponieważ bez tego neuroprzekaźnik nie może zostać uwolniony.

Układ autonomiczny jest zapewniany głównie przez tkanki niezmielinizowane. Podniecenie rozprzestrzenia się przez nich stale i nieprzerwanie.

Zasada transmisji opiera się na zdarzeniu pole elektryczne dlatego powstaje potencjał, który podrażnia membranę sąsiedniej sekcji i tak dalej w całym włóknie.

W tym przypadku potencjał czynnościowy nie porusza się, ale pojawia się i znika w jednym miejscu. Prędkość transmisji w takich światłowodach wynosi 1-2 m/s.

Prawa postępowania

W medycynie obowiązują cztery podstawowe prawa:

Wartość anatomiczna i fizjologiczna. Wzbudzenie przeprowadza się tylko wtedy, gdy nie ma naruszenia integralności samego włókna. Jeśli jedność nie zostanie zapewniona, na przykład z powodu naruszenia, zażywania narkotyków, wówczas przewodzenie impulsu nerwowego jest niemożliwe.
Izolowane przewodzenie podrażnienia. Wzbudzenie może być przekazywane wzdłuż włókna nerwowego, bez rozprzestrzeniania się na sąsiednie.
Przewodnictwo obustronne. Ścieżka przewodzenia impulsów może być tylko dwojakiego rodzaju - odśrodkowa i dośrodkowa. Ale w rzeczywistości kierunek występuje w jednej z opcji.
Implementacja niedekrementalna. Impulsy nie ustępują, innymi słowy są realizowane bez ubytku.

Chemia przewodzenia impulsów

Proces podrażnienia regulują także jony, głównie potasu, sodu i niektóre związki organiczne. Stężenie tych substancji jest różne, komórka jest naładowana ujemnie w sobie, a dodatnio na powierzchni. Proces ten nazwiemy różnicą potencjałów. Kiedy na przykład ładunek ujemny oscyluje, gdy maleje, powstaje różnica potencjałów i proces ten nazywa się depolaryzacją.

Stymulacja neuronu polega na otwarciu kanałów sodowych w miejscu stymulacji. Może to ułatwić wejście dodatnio naładowanych cząstek do ogniwa. W związku z tym ładunek ujemny ulega zmniejszeniu i pojawia się potencjał czynnościowy lub impuls nerwowy. Następnie kanały sodowe ponownie się zamykają.

Często stwierdza się, że to osłabienie polaryzacji sprzyja otwieraniu kanałów potasowych, co powoduje uwalnianie dodatnio naładowanych jonów potasu. Działanie to zmniejsza ładunek ujemny na powierzchni ogniwa.

Potencjał spoczynkowy lub stan elektrochemiczny zostaje przywrócony po uruchomieniu pomp potasowo-sodowych, za pomocą których jony sodu opuszczają komórkę i dostają się do niej jony potasu.

W efekcie można powiedzieć, że po wznowieniu procesów elektrochemicznych pojawiają się impulsy przemieszczające się wzdłuż włókien.