Perduodamos žinutės nuosekliai ateinančių impulsų pavidalu eina centrinės nervų sistemos aksonais ir neuronais iš vieno neurono į kitą, pasiekia motorinius neuronus ir iš jų patenka į vykdomuosius organus (raumenis, liaukas).
Kaip vyksta nervinių impulsų perdavimas iš vieno neurono į kitą? Ant plonų smegenų dalių labai didelis padidinimas galima pastebėti, kad galinės aksono šakos nepereina tiesiai į recipiento nervinės ląstelės procesus. Aksono šakos gale susidaro tarsi pumpuras ar apnašas sustorėjimas; ši apnaša priartėja prie dendrito paviršiaus, bet jo neliečia. Atstumas tarp siųstuvo ir imtuvo yra nereikšmingas, bet išmatuojamas. Tai yra 200 angstremų, tai yra 500 tūkstančių kartų mažiau nei centimetras. Vadinama kontakto sritis tarp aksono ir neurono, į kurį nukreipiami impulsai sinapsė.
Pasirodo, sinapsės yra ne tik ant dendritų, bet ir ant ląstelės kūno. Jų skaičius skirtingiems neuronams yra skirtingas. Visas ląstelės kūnas ir pradinės dendritų dalys yra išmargintos pumpurais. Tai yra ne tik vieno aksono, bet labai daugelio aksonų galinės šakos, todėl vienas neuronas yra prijungtas prie daugelio kitų nervų ląstelių. Buvo atliktas kruopštus darbas, siekiant suskaičiuoti sinapsinių galūnių skaičių viename neurone. Kai kuriose ląstelėse jų buvo mažiau nei dešimt ar keliasdešimt, kitose - keli šimtai, o yra neuronų, ant kurių buvo rasta apie 10 tūkstančių sinapsių! Kelias, kuriuo eina sužadinimas nervų sistemoje, priklauso nuo sinapsių ir ne tik todėl, kad kiekvienas neuronas yra griežtai apibrėžtu būdu sujungtas su griežtai apibrėžtu kitų neuronų skaičiumi, bet ir dėl vienos iš sinapsės savybių - vienašalio įgyvendinimo įstatymas. Paaiškėjo, kad impulsai pro sinapsę praeina tik viena kryptimi – iš vienos nervinės ląstelės aksono į kūną ir kitos dendritus. Taigi, sinapsių veikla padeda atkurti sužadinimo plitimo nervų sistemoje tvarką.
Nervinių ląstelių (sinapsių) sujungimas dideliu padidinimu.
Buvo atrasta dar viena sinapsės savybė: buvo taikoma vienkartinė stimuliacija – impulsai bėgo palei aksoną, bet ląstelė tylėjo; Jei sudirgina du kartus iš eilės, ji vėl tyli, bet po šešių iš eilės kalba. Tai reiškia, kad sužadinimas gali palaipsniui kauptis, sumuotis, o pasiekus tam tikrą reikšmę, imtuvo ląstelė pradeda perduoti pranešimą toliau savo aksonu. Ir tik tuo atveju, jei susierzinimas stiprus, o žinutė itin svarbi, priimančioji ląstelė į ją reaguoja nedelsiant. Nepaisant to, impulsai aksone atsiranda po tam tikro, labai trumpo laiko tarpo; Be to, jei nebūtų sinapsės, impulsai per tą laiką jau būtų nubėgę 10-20 cm nuo nurodytos ląstelės. Šis laikotarpis, tylos laikotarpis, vadinamas sinapsinis vėlavimas impulsas.
Susipažinę su sinapse, susiduriame su naujais dėsniais, kurie skiriasi nuo nervų veiklos dėsnių. Akivaizdu, kad čia vyksta ir kiti fiziologiniai procesai. Bet kokius? Jie vyksta už „uždarų durų“ ir ilgą laiką buvo nepasiekiami fiziologams. Juk norint juos aptikti ir ištirti, reikėjo ištirti, kaip tarpusavyje bendrauja tik mikroskopu atskiriamas aksonas ir nervinė ląstelė, su kuria jis yra sujungtas sinapsiniu kontaktu.
Impulsas eina palei aksoną, pasiekia plokštelę ir sustoja prieš sinapsinį plyšį. Kas toliau? Impulsas negali peršokti per tarpą. Čia mokslininkui į pagalbą ateina nauji tyrimo metodai. Naudojant specialų įrenginį - elektroninis mikroskopas, kuris duoda šimtą tūkstančių kartų padidėjimą, vadinamos specialios dariniai sinoptiniai burbulai. Jų skersmuo maždaug atitinka sinapsinio plyšio dydį. Šių burbulų stebėjimas padėjo suprasti, kaip impulsas įveikia neįprastą ribinę juostą. Tuo metu, kai paskutines aksono šakas dengia įeinantis sužadinimas, iš sinapsinių pūslelių išsiskiria speciali cheminė medžiaga - tarpininkas(tarpininkas), daugelyje sinapsių tai yra biologiškai aktyvi medžiaga acetilcholinas - ir prasiskverbia pro sinapsinį plyšį. Ši medžiaga, besikaupianti tarpelyje, veikia recipiento ląstelės membraną taip pat, kaip ir nervo dirginimas – padidina jo pralaidumą; prasideda jonų judėjimas, atsiranda mums jau pažįstamas bioelektrinių reiškinių vaizdas. Reikia laiko, kol mediatorius išsilaisvins ir per jo veikiamą membraną prasiskverbtų srovė. Šis laikas įtrauktas į sinapsinį delsą.
Taigi, šiek tiek uždelsus, elektrinis impulsas, padedamas tam tikro cheminio tarpininko, persikėlė „į kitą pusę“. Taigi, kas toliau? Kas nutinka ląstelėje, kol ji „prakalba“ ir jos sužadinimas perduodamas aksonu?
Ši paslaptis buvo atskleista gana neseniai, nes buvo įmanoma prasiskverbti į elektrodą neurono viduje; tuo pat metu neuronas toliau dirbo taip, lyg nieko nebūtų nutikę. Toks sumanus žvalgas pasirodė esąs plonas stiklinis elektrodas mikropipetės pavidalu, užpildytas skysčiu - elektrolitu, kuriame yra tie patys jonai, kurie yra ląstelėje. Jo plonas (mažesnis nei mikronų) galiukas perveria neurono membraną ir laikomas vietoje kaip guminė juosta. Taigi jis fiksuoja ir perduoda į įrenginį viską, kas vyksta ląstelėje.
Taip ir atsitinka: veikiant tarpininkui, ant membranos atsiranda elektrinis virpesys lėtos bangos pavidalu, kuris trunka apie šimtąją sekundės dalį (dešimt kartų ilgiau nei impulsas, einantis per kiekvieną tašką). nervas). Jo ypatumas yra tas, kad jis neplinta po visą ląstelę, o išlieka savo kilmės vietoje. Ši banga vadinama postsinapsinis(po sinapsės) potencialus. Miniatiūriniai postsinapsiniai potencialai, atsirandantys skirtingose to paties neurono sinapsėse arba toje pačioje sinapsėje, reaguojant į impulsus, ateinančius vienas po kito, yra sumuojami ir sumuojami. Galiausiai, bendras potencialas pasiekia vertę, pakankamą paveikti membranos pralaidumą vienoje labai jautrioje vietoje – vietoje, kur aksonas pasitraukia iš ląstelės kūno, vadinamoje aksonų kalva. Dėl šios įtakos impulsai pradedami perduoti palei aksoną ir imtuvo ląstelė tampa siųstuvu. Sumavimo procesas užtrunka, ir šis laikas taip pat įtraukiamas į sinapsinį delsą.
Postsinapsinių potencialų sumavimo ypatybių tyrimas parodė, kad tai labai sunkus procesas. Ląstelėje, be potencialų, kurių vystymasis prisideda prie plintančio sužadinimo atsiradimo, buvo aptikti ir kitokio ženklo potencialai, kurie veikia membraną priešingai, slopindami impulsus aksone. Pirmieji buvo pavadinti sužadinimo postsinapsiniai potencialai(EPSP), antrasis - slopinantis postsinapsinis potencialas(TPSP).
Dviejų priešingų procesų buvimas - susijaudinimas Ir stabdymas - o jų sąveika yra pagrindinis nervų sistemos veiklos dėsnis visuose jos organizavimo lygiuose. Su šio dėsnio apraiškomis ateityje susidursime dar ne kartą. Čia tik pažymime, kad jei IPSP nebūtų ląstelėje, koks chaosas vyrautų laidų keliuose! Impulsai bėgtų per juos be atokvėpio. O kaip su centrais? Taip, jie būtų užtvindyti informacija, kurios būtų neįmanoma suprasti. IPSP pašalina informacijos perteklių, užtikrina, kad ji atkeliautų dalimis, o ne nuolat, ir slopina mažiau svarbius impulsus, ty įveda organizaciją į nervinę veiklą.
Kiekvienos ląstelės viduje, kai į ją ateina impulsai, vyksta EPSP ir IPSP sąveika, tarp jų vyksta kova, o kovos baigtis nulemia gautos žinutės likimą – ar ji bus perduota toliau, ar ne. Taigi, kuo daugiau informacijos neuronas gauna, tuo subtilesnis ir sudėtingesnis jo atsako aktyvumas, atsirandantis atsižvelgiant į daugybę išorinio pasaulio ir vidinės kūno aplinkos kintamųjų. Galima įsivaizduoti, kaip sunku tokiomis sąlygomis priimti sprendimą.
Sunku, bet su gera organizacija tai įmanoma. Tai pasiekiama, kaip matėme, įvairiais būdais: sujungiant skaidulas į nervų kamienus, o neuronus – į nervų centrus; buvimo dėka didelis skaičius sinapsės ant kiekvienos nervinės ląstelės, kurios palengvina impulsų perdavimą keliems gavėjams; dėl izoliuoto ir vienpusio laidumo dėsnių įgyvendinimo ir, galiausiai, dėl dviejų pagrindinių nervų procesų - sužadinimo ir slopinimo, atsirandančių reaguojant į įvairius impulsus, sąveikos.
IN normaliomis sąlygomis sprendimų priėmimas ir jo rezultatas yra adaptyvaus pobūdžio, nukreipti į naudą organizmui šioje konkrečioje situacijoje. Todėl centrinės nervų sistemos veiklą visada sukelia tam tikra išorinė ar vidinė priežastis. Šios priežasties formulavimas prasideda receptoriuose, jos analizė atliekama nervų centrai, o organizmo reakciją į dirginimą užtikrina vykdomieji organai, arba vadinamieji efektoriai - raumenys, liaukos ir kt.
Kūno reakcija, vykdoma dalyvaujant centrinei nervų sistemai, reaguojant į receptorių dirginimą, vadinama refleksas, ir visa jo veikla - refleksas, tai yra daugelio individualių įvairaus sudėtingumo refleksų derinys. Kaip funkcijos pasiskirsto tarp skirtingų centrinės nervų sistemos dalių?
Žmonės turi daugiau nei šimtą milijardų neuronų. Kiekvienas neuronas susideda iš kūno ir procesų – dažniausiai vieno ilgo aksono ir kelių trumpų šakotų dendritų. Šių procesų dėka neuronai susisiekia vienas su kitu ir sudaro tinklus bei apskritimus, kuriais cirkuliuoja nerviniai impulsai. Visą gyvenimą žmogaus smegenys praranda neuronus. Ši ląstelių mirtis yra genetiškai užprogramuota, tačiau skirtingai nei kitų audinių ląstelės, neuronai negali dalytis. Šiuo atveju veikia kitoks mechanizmas: negyvų nervinių ląstelių funkcijas perima jų „kolegos“, kurios didėja ir formuoja naujus ryšius, kompensuojančius negyvos ląstelės neveiklumą. Nuotrauka: Sebastian Kaulitzki/Shutterstock |
Remiantis populiariu įsitikinimu, nervų ląstelės neatsinaujina. Tačiau tai netiesa: neuronai – nervų sistemos ląstelės – iš tiesų negali dalytis kaip kitų audinių ląstelės, tačiau atsiranda ir vystosi net suaugusio žmogaus smegenyse. Be to, neuronai sugeba atkurti prarastus procesus ir kontaktus su kitomis ląstelėmis.
Žmogaus nervų sistema susideda iš centrinės ir periferinės dalies. Centrinė apima smegenis ir nugaros smegenis. Smegenyse yra didžiausia neuronų kolekcija. Iš kiekvieno kūno tęsiasi daugybė procesų, kurie sudaro ryšius su kaimyniniais neuronais. Periferinę dalį sudaro stuburo, vegetatyviniai ir kaukolės mazgai, nervai ir nervų galūnės, užtikrinančios nervinių impulsų laidumą galūnėms, vidaus organams ir audiniams. IN sveika būklė Nervų sistema yra gerai koordinuotas mechanizmas, jei viena iš sudėtingos grandinės grandžių neatlieka savo funkcijų, kenčia visas kūnas. Pavyzdžiui, sunkus smegenų pažeidimas po insulto, Parkinsono ligos ir Alzheimerio ligos sukelia pagreitintą neuronų mirtį. Jau kelis dešimtmečius mokslininkai bandė suprasti, ar įmanoma paskatinti prarastų nervų ląstelių atstatymą.
Ir vis dėlto jie atsinaujina
Pirmosios mokslinės publikacijos, patvirtinančios naujų neuronų gimimą suaugusių žinduolių smegenyse, priklauso amerikiečių tyrinėtojui Josephui Altmanui. 1962 metais žurnalas Science paskelbė jo straipsnį „Ar suaugusių žinduolių smegenyse formuojasi nauji neuronai?“, kuriame Altmanas aprašė savo eksperimento rezultatus. Naudodamas elektros srovę, jis sunaikino vieną iš žiurkės smegenų struktūrų (šoninę genikalų kūną) ir suleido į naujas ląsteles prasiskverbiančios radioaktyvios medžiagos. Po kelių mėnesių Altmanas atrado naujus radioaktyvius neuronus talamuose ir smegenų žievėje. Vėlesniais metais Altmanas paskelbė dar keletą darbų, įrodančių neurogenezės egzistavimą smegenyse. Pavyzdžiui, 1965 metais jo straipsnis buvo paskelbtas žurnale „Nature“. Nepaisant to, Altmanas turėjo daug priešininkų mokslo bendruomenėje, tik po kelių dešimtmečių, 1990-aisiais, jo darbai sulaukė pripažinimo, o naujų neuronų gimimo fenomenas – neurogenezė – tapo viena žaviausių neurofiziologijos sričių.
Šiandien jau žinoma, kad neuronai gali atsirasti suaugusio žinduolio smegenyse iš vadinamųjų neuronų kamieninių ląstelių. Iki šiol buvo nustatyta, kad tai vyksta trijose smegenų srityse: hipokampo dantytoje sruogoje, subventrikulinėje srityje (smegenų šoninių skilvelių šoninėse sienelėse) ir smegenėlių žievėje. Neurogenezė aktyviausia smegenyse. Ši smegenų sritis yra atsakinga už informacijos apie nesąmoningus automatizuotus įgūdžius įgijimą ir saugojimą – pavyzdžiui, mokydamiesi šokti, palaipsniui nustojame galvoti apie judesius ir atliekame juos automatiškai; informacija apie šiuos parametrus saugoma būtent smegenyse. Ko gero, labiausiai tyrėjus dominantis dalykas lieka neurogenezė dantytajame žiede. Čia gimsta mūsų emocijos, saugoma ir apdorojama erdvinė informacija. Dar neįmanoma suprasti, kaip naujai susiformavę neuronai veikia jau susiformavusius prisiminimus ir sąveikauja su subrendusiomis šios smegenų dalies ląstelėmis.
Labirintas atminčiai
Siekiant suprasti, kaip nauji neuronai sąveikauja su senaisiais, Moriso vandens labirinte aktyviai tiriamas gyvūnų mokymosi procesas. Eksperimento metu gyvūnas patalpinamas į 1,2-1,5 m skersmens, 60 cm gylio baseiną.Baseino sienelės skirtingos, o tam tikroje baseino vietoje kelių milimetrų po vandeniu paslėpta platforma. Į vandenį panardinta laboratorinė žiurkė stengiasi greitai pajusti tvirtą žemę po kojomis. Plaukdamas baseine gyvūnas sužino, kur yra platforma, ir kitą kartą greičiau suranda.
Treniruojant žiurkes Morriso vandens labirinte pavyko įrodyti, kad erdvinės atminties formavimasis lemia jauniausių neuronų mirtį, tačiau aktyviai palaiko ląstelių, susiformavusių maždaug savaitę prieš eksperimentą, ty per eksperimentą, išlikimą. atminties formavimosi procesas, reguliuojamas naujų neuronų tūris. Tuo pačiu metu atsirandantys nauji neuronai leidžia formuoti naujus prisiminimus. Priešingu atveju gyvūnai ir žmonės negalėtų prisitaikyti prie kintančių aplinkos sąlygų.
Pastebėta, kad susidūrimas su pažįstamais objektais suaktyvėja įvairios grupės hipokampo neuronai. Matyt, kiekviena tokių neuronų grupė turi konkretaus įvykio ar vietos atmintį. Be to, gyvenimas įvairioje aplinkoje stimuliuoja neurogenezę hipokampe: pelės, gyvenančios narvuose su žaislais ir labirintais, turi daugiau naujai susiformavusių neuronų hipokampe nei jų giminaičiai iš standartinių tuščių narvų.
Pastebėtina, kad neurogenezė aktyviai vyksta tik tose smegenų srityse, kurios yra tiesiogiai atsakingos už fizinį išlikimą: orientaciją pagal kvapą, orientaciją erdvėje ir motorinės atminties formavimąsi. Aktyviai mokomasi abstraktaus mąstymo jauname amžiuje kai smegenys dar auga ir neurogenezė veikia visas zonas. Tačiau sulaukus brandos, psichinės funkcijos vystosi dėl neuronų kontaktų pertvarkymo, bet ne dėl naujų ląstelių atsiradimo.
Nepaisant kelių nesėkmingų bandymų, iki tol nežinomų neurogenezės židinių suaugusiųjų smegenyse paieška tęsiasi. Ši kryptis laikoma svarbia ne tik fundamentinis mokslas, bet ir taikomiesiems tyrimams. Daugelis centrinės nervų sistemos ligų yra susijusios su tam tikros smegenų neuronų grupės praradimu. Jei būtų įmanoma užauginti jiems pakaitalą, tai Parkinsono liga, daugelis Alzheimerio ligos apraiškų, Neigiamos pasekmės epilepsija ar insultas būtų nugalėti.
Smegenų pleistrai
Kitas įdomus metodas, kurį savo tyrimuose taiko neurologai – embrioninių kamieninių ląstelių implantavimas į suaugusio gyvūno smegenis, siekiant atkurti prarastas funkcijas. Nors tokie eksperimentai veda prie įvesto audinio ar ląstelių atmetimo dėl stipraus imuninio atsako, tačiau kai kuriais atvejais kamieninėms ląstelėms įsišaknijus, jos išsivysto į gliulines ląsteles (lydinčius audinius), o ne į neuronus. Net jei ateityje neurogenezę bus galima suaktyvinti bet kurioje smegenų srityje, neaišku, kaip naujai susiformavę neuronai užmegs ryšius jau susiformavusiame nervinių ląstelių tinkle ir ar iš viso galės tai padaryti. Jei hipokampas yra pasiruošęs tokiam procesui, tai naujų neuronų atsiradimas kitose smegenų srityse gali sutrikdyti per daugelį metų susikurtus tinklus; Vietoj laukiamos naudos galbūt bus padaryta tik žala. Nepaisant to, mokslininkai ir toliau aktyviai tiria neurogenezės galimybes kitose smegenų dalyse.
Visai neseniai, 2010 m. vasarį, grupė Kanados mokslininkų iš Toronto ir Vaterlo universitetų paskelbė eksperimentų, naudojant ciklosporiną A kaip neurogenezės stimuliatorių, rezultatus. Ląstelių kultūroje buvo įrodyta, kad ciklosporinas A padidino ląstelių augimą ir skaičių kolonijoje, o šios medžiagos skyrimas suaugusioms pelėms padidino neuronų kamieninių ląstelių skaičių smegenyse.
Kartu su dirbtinėmis medžiagomis tiriamos ir endogeninių molekulių, galinčių sustiprinti neurogenezę, savybės. Čia daugiausia dėmesio nusipelno neurotrofiniai veiksniai, kuriuos gamina gyvūnų kūnas. Tai yra nervų augimo faktorius (NGF), smegenų kilmės neurotrofinis faktorius (BDNF), neurotrofinai-1, -3 ir -4.
Neurotrofiniai faktoriai priklauso baltymų grupei, kuri palaiko nervinių ląstelių augimą, vystymąsi ir išlikimą. Jei neurotrofinį faktorių pateiksite į pažeistą smegenų sritį, galite žymiai sulėtinti neuronų mirtį ir palaikyti jų gyvybines funkcijas. Nors neurotrofiniai veiksniai negali suaktyvinti naujų nervinių ląstelių atsiradimo smegenyse, jie turi unikalus turtas- suaktyvinti nervinių ląstelių procesų (aksonų) atkūrimą po pažeidimo ar praradimo. Kai kurių aksonų ilgis siekia metrą, o būtent aksonai perduoda nervinius impulsus iš smegenų į mūsų galūnes, vidaus organus ir audinius. Šių takų vientisumą sutrikdo stuburo lūžiai ir slankstelių poslinkis. Aksonų regeneracija yra viltis tokiais atvejais atkurti gebėjimą judinti rankas ir kojas.
Daigai ir ūgliai
Pirmieji darbai, įrodantys aksonų regeneracijos galimybę, buvo paskelbti 1981 m. Tada žurnale „Science“ pasirodė straipsnis, kuris įrodė, kad toks regeneravimas yra įmanomas. Paprastai aksonų regeneracijai trukdo kelios priežastys, tačiau pašalinus kliūtį aksonai aktyviai auga ir sukuria naujus kontaktus prarastiems pakeisti. Prasidėjus aksonų regeneracijos tyrimams, medicinoje atsivėrė nauja era, dabar nugaros smegenų pažeidimą turintys žmonės turi vilties, kad motorinius gebėjimus pavyks atkurti. Šie tyrimai sulaukė didelio palaikymo ne tik iš įvairių tyrimų centrai. Taigi, garsus aktorius Christopheris Reeve'as, suvaidinęs Pagrindinis vaidmuo filme „Supermenas“ ir po stuburo lūžio tapo neįgalus, kartu su žmona įkūrė fondą tokiems tyrimams remti – Christopherio ir Danos Reeve'o paralyžiaus fondą.
Pagrindinė kliūtis aksonų regeneracijai yra randinio audinio susidarymas, kuris izoliuoja nugaros smegenų ar periferinių nervų pažeidimus nuo aplinkinių ląstelių. Manoma, kad toks randas gelbsti šalia esančias vietas nuo galimo toksinų prasiskverbimo iš pažeistos vietos. Dėl to aksonai negali prasibrauti pro randą. Įrodyta, kad rando audinio pagrindas yra baltyminiai glikanai (chondroitino sulfatas).
1998 metais Floridos universiteto smegenų instituto profesoriaus Davido Muiro laboratorijoje atlikti tyrimai parodė, kad naudojant bakterinį fermentą chondroitinazę ABC įmanoma sunaikinti baltymų glikanus. Tačiau net ir pašalinus mechaninę kliūtį, aksonų augimas vis tiek sulėtėja. Faktas yra tas, kad pažeidimo vietoje yra medžiagų, trukdančių atsinaujinti, pavyzdžiui, MAG, OMgp, Nogo. Jei juos užblokuosite, galite žymiai padidinti regeneraciją.
Galiausiai, norint sėkmingai augti aksonuose, svarbu išlaikyti aukštą neurotrofinių veiksnių lygį. Nors neurotrofinai teigiamai veikia nervų sistemos regeneraciją, klinikiniai tyrimai nustatyta reikšminga šalutiniai poveikiai, pavyzdžiui, svorio kritimas, apetito praradimas, pykinimas ir psichologinių problemų atsiradimas. Siekiant sustiprinti regeneraciją, kamieninės ląstelės gali būti švirkščiamos į sužalojimo vietą, tačiau yra įrodymų, kad kamieninių ląstelių implantavimas į nugaros smegenis gali sukelti navikų atsiradimą.
Net jei aksonas išaugo ir tapo pajėgus atlikti nervinius impulsus, tai nereiškia, kad galūnės pradės normaliai funkcionuoti. Kad tai įvyktų, tarp nervinių ląstelių aksonų ir raumenų skaidulų turi būti daug kontaktų (sinapsių), kurie pajudina žmogaus kūną. Tokių kontaktų atkūrimas užtrunka ilgai. Žinoma, atsigavimą galima paspartinti, jei atliksite specialius fiziniai pratimai, tačiau per kelis mėnesius ar net metus neįmanoma visiškai atkurti per dešimtmečius, nuo pat pirmosios žmogaus gyvybės gimimo dienos, susiformavusio nervinių kontaktų paveikslo. Tokių kontaktų skaičius negali būti suskaičiuotas, jis tikriausiai panašus į žvaigždžių skaičių Visatoje.
Bet taip pat yra teigiamas taškas- vis dar už pastaraisiais metais Adatą pavyko pajudinti, dabar bent jau aišku, kokiais būdais galime bandyti paspartinti neuroregeneraciją.
Partnerių naujienos
Centrinė nervų sistema ir periferinė, atstovaujama besitęsiančiais nuo galvos ir nugaros smegenų nervai, - periferinė nervų sistema. Smegenų skerspjūvis rodo, kad jas sudaro pilkoji ir baltoji medžiaga.Pilkąją medžiagą sudaro nervinių ląstelių sankaupos (pirminės procesų dalys tęsiasi iš jų kūnų). Atskiros ribotos grupės pilkoji medžiaga vadinami branduoliais.
Vegetacinės-kraujagyslinės distonijos simptomai
Šiai ligai būdinga nuovargis, silpnumas, galvos skausmas, polinkis alpti, oro trūkumo jausmas, prastas prisitaikymas prie karščio ar tvankios patalpos, padidėjęs prakaitavimas ir kiti sutrikimai.Tai sukelia patologiniai pokyčiai darbe autonominė nervų sistema.
Autonominė nervų sistema (ANS) - nervų sistemos skyrius, kuri kontroliuoja ir reguliuoja visų vidaus organų darbą. Tai autonominė nervų sistema, nes jos veikla nepriklauso žmogaus sąmonės valiai ir kontrolei. ANS dalyvauja reguliuojant daugelį biocheminių ir fiziologiniai procesai, pavyzdžiui, palaiko normali temperatūra kūnas, optimalus kraujospūdžio lygį, atsakingas už virškinimo procesus, šlapinimasis, veiklai širdies ir kraujagyslių, endokrininės, imuninės sistemos ir kt.
Pagrindiniai ANS padaliniai yra: simpatinis ir parasimpatinis.
Simpatinis ANS skyrius yra atsakingas už virškinamojo trakto raumenų atsipalaidavimas, šlapimo pūslė,
Periferinė nervų sistema yra sąlygiškai atskirta nervų sistemos dalis, kurios struktūros yra už galvos ir nugaros smegenų.
Nervų sistema susideda iš ląstelių - neuronai, kurios funkcija yra apdoroti ir skleisti informaciją. Neuronai susisiekia vienas su kitu per ryšius - sinapsės. Vienas neuronas perduoda informaciją kitam per sinapses, naudodamas cheminius nešiklius - tarpininkai. Neuronai skirstomi į 2 tipus: jaudinantis ir slopinantis. Neuronų kūną supa tankiai išsišakoję procesai - dendritų, kurios skirtos informacijai priimti. Nervinės ląstelės, perduodančios nervinius impulsus, išplėtimas vadinamas aksonas. Jo ilgis žmonėms gali siekti 1 metrą.
Periferinė nervų sistema skirstoma į autonominė nervų sistema, atsakingas už vidinės organizmo aplinkos pastovumą, ir somatinė nervų sistema, inervuojantys (tiekiantys nervus) raumenis, odą, raiščius.
Periferinė nervų sistema (arba periferinė nervų sistema) apima nervus, kurie tęsiasi iš smegenų. galviniai nervai o iš nugaros smegenų – stuburo nervai, taip pat nervinės ląstelės, pasitraukusios už centrinės nervų sistemos ribų. Priklausomai nuo to, kokio tipo nervinės skaidulos daugiausia yra įtrauktos į nervą, nervai skirstomi į motorinius, sensorinius, mišrius ir autonominius (vegetatyvinius).
Nervai atsiranda smegenų paviršiuje kaip motorinės arba jutimo šaknys. Šiuo atveju motorinės šaknys yra motorinių ląstelių, esančių nugaros smegenyse ir smegenyse, aksonai ir nepertraukiamai pasiekia inervuojamą organą, o jutimo šaknys yra stuburo ganglijų nervinių ląstelių aksonai. Prie mazgų periferijos jutimo ir motorinės skaidulos sudaro mišrų nervą.
Visi periferiniai nervai pagal jų anatominės ypatybės skirstomi į galvinius nervus – 12 porų, stuburo nervus – 31 pora, autonominius (autonominius) nervus.
Kaukoliniai nervai kyla iš smegenų ir apima:
- 1 pora – uoslės nervas
- 2 pora - regos nervas
- 3 pora – okulomotorinis nervas
- 4 pora - trochlearinis nervas
- 5 pora – trišakis nervas
- 6 pora – abducens nervas
- 7 pora – veido nervas
- 8-oji pora – vestibulokochlearinis nervas
- 9-oji pora – glossopharyngeal nervas
- 10-oji pora – klajoklis nervas
- 11-oji pora – papildomas nervas
- 12 pora – hipoglosinis nervas
Per periferinį nervą, stuburo gangliją ir nugaros šaknį nerviniai impulsai patenka į nugaros smegenis, tai yra į centrinę nervų sistemą.
Kylantys pluoštai iš riboto kūno ploto surenkami kartu ir susidaro periferinis nervas. Visų tipų skaidulos (paviršinės ir gilios sensorinės, skeleto raumenis inervuojančios skaidulos ir inervuojančios skaidulos Vidaus organai, prakaito liaukos ir kraujagyslių lygiieji raumenys) sujungiami į ryšulius, apsuptus 3 jungiamojo audinio membranomis (endoneurium, perineurium, epineurium) ir sudaro nervinį laidą.
Periferinis nervas, patekęs į stuburo kanalą per tarpslankstelinę angą, išsišakoja į priekines ir užpakalines stuburo šaknis.
Priekinės šaknys palieka nugaros smegenis, užpakalinės šaknys patenka į ją. Nervų rezginiuose, esančiuose už stuburo kanalo, periferinių nervų skaidulos susipina taip, kad galiausiai vieno atskiro nervo skaidulos atsiduria skirtinguose skirtingų stuburo nervų lygmenyse.
dalis periferinis nervas apima pluoštus iš kelių skirtingų radikulinių segmentų.
Stuburo nervai 31 pora yra paskirstyta:
- gimdos kaklelio nervai - 8 poros
- krūtinės nervai -12 porų
- juosmens nervai - 5 poros
- kryžkaulio nervai - 5 poros
- uodegikaulio nervas - 1 pora
kas stuburo nervas yra mišrus nervas ir susidaro susiliejus 2 jam priklausančioms šaknims: sensorinei, arba užpakalinei, ir motorinei, arba priekinei šaknims. Centrine kryptimi kiekviena šaknis yra sujungta su nugaros smegenimis, naudojant radikulinius siūlus. Nugarinės šaknys yra storesnės, jose yra stuburo ganglionas. Priekinės šaknys neturi mazgų. Dauguma stuburo mazgų yra tarpslankstelinėse angose.
Išoriškai stuburo ganglionas atrodo kaip užpakalinės šaknies sustorėjimas, esantis šiek tiek arčiau centro nuo priekinių ir užpakalinių šaknų sankirtos. Pačiame stuburo ganglione sinapsių nėra.
Daugialąsčių gyvūnų organizme ląstelių veiklą koordinuoja „cheminiai pasiuntiniai“ ir nervinės ląstelės. Per pastaruosius kelerius metus pavyko iš esmės išsiaiškinti nervinių impulsų kilmę ir perdavimą.
Kuo aukštesnę vietą gyvūnų karalystėje užima organizmas, tuo svarbesnis tampa ląstelių sistemos, skirtos jo veiklai koordinuoti, vaidmuo. Gamta sukūrė dvi skirtingas koordinavimo sistemas. Vienas iš jų pagrįstas „cheminių pasiuntinių“ – hormonų, kuriuos gamina tam tikros specializuotos ląstelės ir gali reguliuoti kitose kūno vietose esančių ląstelių veiklą, išskyrimu ir pasiskirstymu visame kūne. Antroji sistema, galinti veikti daug greičiau ir taip pat selektyviau, yra specializuota nervinių ląstelių arba neuronų sistema, kurios funkcija yra priimti ir perduoti nurodymus tam tikrais keliais sklindančiais elektros impulsais. Abi šios koordinuojančios sistemos atsirado evoliucijos procese labai seniai, o antroji iš jų, būtent nervų sistema, patyrė ypač reikšmingą evoliucinį vystymąsi, kurio kulminacija buvo nuostabaus ir paslaptingo organo – žmogaus smegenų – sukūrimas.
Mūsų žinios apie milijonų mūsų smegenų ląstelių veikimą yra tik ankstyvosiose stadijose. Tačiau šių žinių paprastai pakanka čia iškeltai užduočiai atlikti – aprašyti ir iš dalies paaiškinti, kaip atskiros ląstelės (neuronai) generuoja ir perduoda elektriniai impulsai, sudarantis pagrindinį kodo elementą, pagal kurį veikia žmogaus kūno vidinė komunikacijos sistema.
Daugumą nervų ląstelių sudaro dviejų tipų neuronai – sensoriniai ir motoriniai. Sensoriniai neuronai renka ir perduoda į aukštesniuosius nervų sistemos centrus specialiose receptorių srityse kylančius impulsus, kurių funkcija – apžiūrėti išorinę ir vidinę organizmo aplinką. Motoriniai neuronai perduoda impulsus iš aukštesnių centrų į „darbines“ ląsteles (paprastai raumenų ląstelės), t.y. ląstelės, nuo kurių tiesiogiai priklauso organizmo reakcija į pokyčius abiejose šiose aplinkose. Paprastose refleksinėse reakcijose signalų perdavimas iš sensorinių į motorinius neuronus vyksta automatiškai ir yra užtikrinamas gana paprastomis sinapsių sistemomis, kurios yra gana gerai ištirtos.
Embriono vystymosi metu iš kūno išauga nervinė ląstelė – jutiminė ar motorinė ląstelė ilgas šaudymas aksonas, kuris kažkokiu nežinomu būdu auga link numatyto taško periferijoje, kad galėtų liestis su raumenimis arba oda. Suaugusio žmogaus aksono ilgis gali siekti 1–1,5 metro, o storis mažesnis nei 0,025 milimetrai. Aksonas sudaro tam tikrą miniatiūrinį telegrafo laidą, skirtą perduoti pranešimus iš periferijos į nervinės ląstelės kūną, kuris yra nugaros smegenyse arba smegenyse, apsaugotas stuburu ar kaukole. Izoliuotos periferinės nervų skaidulos tikriausiai buvo tiriamos intensyviau nei bet kuris kitas audinys, nepaisant to, kad šios skaidulos yra tik ląstelių fragmentai, atskirti tarsi nuo jų pačių. ląstelių branduoliai, ir iš jų periferinių galūnių. Nepaisant to, tokios izoliuotos nervinės skaidulos gana ilgą laiką išlaiko gebėjimą perduoti nervinius impulsus ir paprastai gali perduoti dešimtis tūkstančių impulsų, kol nustoja funkcionuoti. Šis pastebėjimas kartu su daugeliu kitų įtikina, kad nervinės ląstelės kūnas ir joje esantis branduolys, matyt, kažkaip „pasirūpina“ savo procesu, kontroliuoja jo augimą ir, jei reikia, atitaiso pažeidimus, nors ir ne. tiesiogiai dalyvauja perduodant signalą.
Daugelį metų vyksta diskusijos, ar ląstelės, kaip pagrindinio struktūrinio vieneto, idėja yra tinkama nervų sistemai ir jos funkcinėms jungtims. Kai kurie tyrinėtojai manė, kad besivystanti nervinė ląstelė tiesiogine prasme įauga į visų tų ląstelių, su kuriomis ji sąveikauja, citoplazmą. Ši problema negalėjo būti galutinai išspręsta, kol nepasirodė didelės skiriamosios gebos elektroninis mikroskopas. Paaiškėjo, kad didžiojoje jos paviršiaus dalyje, įskaitant visų jos procesų paviršių, esanti nervinė ląstelė iš tiesų yra tvirtai suvyniota į kitas ląsteles, tačiau šių ląstelių citoplazma nuo nervinės ląstelės citoplazmos yra atskirta aiškiai apibrėžtomis membranomis. Be to, tarp nervinės ląstelės membranų ir kitų ją supančių ląstelių yra nedidelis tarpelis, paprastai 100-200 angstremų storio.
Kai kurie iš šių korinio ryšio kontaktų yra sinapsės – taškai, kuriuose signalai perduodami iš vienos ląstelės į kitą grandinės grandį. Tačiau sinapsės atsiranda tik ant neurono kūno arba šalia jo ir periferiniuose aksonų galuose. Dauguma dengiančios ląstelės, ypač aksoną dengiančios ląstelės, visiškai nepriklauso nervinėms ląstelėms. Jų funkcija vis dar yra paslaptis. Kai kurios iš šių kompanioninių ląstelių vadinamos Schwann ląstelėmis, kitos – glijos ląstelėmis. Pačiame impulsų perdavimo procese šios ląstelės, matyt, nevaidina jokio vaidmens: gali būti, kad jos jame dalyvauja tik netiesiogiai, darydamos įtaką elektrinis laukas aplink aksoną. Labai reikšminga, pavyzdžiui, kad izoliuotų raumenų skaidulų (kurios savo gebėjimu perduoti elektrinius impulsus yra labai artimos nervinėms skaiduloms) paviršiuje tokių palydovinių ląstelių yra labai mažai.
Viena iš aksonų palydovų funkcijų yra suformuoti vadinamąjį pulpalinį apvalkalą – segmentuotą izoliacinį apvalkalą, kuris dengia stuburinių gyvūnų periferines nervų skaidulas ir gerina jų laidumą. B. Ben-Guerin-Uzman ir F. Schmitt elektroninių mikroskopinių tyrimų dėka dabar žinome, kad kiekvieną pulpos membranos segmentą sudaro Schwann ląstelė, kurioje yra branduolys; Schwann ląstelės citoplazma tvirtai susisuka į spiralę aplink aksoną, sudarydama daugiasluoksnį apvalkalą. Atskiri apvalkalo segmentai yra atskirti tarpais, vadinamaisiais Ranvier mazgais, kuriuose regeneruojamas elektrinis signalas.
Yra ir kitų tipų nervinių skaidulų, kurioms trūksta minkšto apvalkalo, tačiau net ir šias skaidulas dengia vienas Schwann ląstelių sluoksnis. Galbūt būtent todėl, kad aksonas tęsiasi taip toli nuo nervinės ląstelės branduolio, jam reikia glaudaus kontakto su palydovinėmis ląstelėmis, turinčiomis branduolį. Raumenų skaidulos, priešingai nei izoliuoti aksonai, yra visiškai nepriklausomos ląstelės, kurių citoplazmoje yra branduoliai; Jų gebėjimas apsieiti be palydovinių ląstelių tikriausiai yra susijęs su branduolio buvimu. Nepriklausomai nuo šių palydovų funkcijos, jie bet kuriuo atveju negali išlaikyti aksono gyvavimo ilgą laiką po to, kai jis buvo atskirtas nuo ląstelės kūno; Po kelių dienų toks nutrūkęs procesas visada žlunga ir miršta. Kaip nervinės ląstelės branduolys visą gyvenimą tarnauja kaip centras, atstatantis žalą ir kaip tiksliai jis pasklinda savo įtaką tolimiausiose aksono dalyse, vis dar lieka paslaptis (juk ar, pavyzdžiui, ši įtaka išplito dėl iki įprastos difuzijos, tada tokiam atstumui įveikti prireiktų metų).
Eksperimentinės fiziologijos metodai pasirodė daug vaisingesni, kai jie buvo taikomi tiesioginio impulsų laidumo išilgai nervo procesams, nei ne mažiau svarbiems, bet daug sunkiau tiriamiems ilgalaikiams procesams. Mes labai mažai žinome apie cheminę sąveiką tarp nervo ir jo palydovų arba apie jėgas, kurios nukreipia augantį nervą tam tikru keliu ir skatina jį formuoti sinapsinius ryšius su kitomis ląstelėmis. Taip pat nieko nežinome apie tai, kaip ląstelės kaupia informaciją, tai yra, koks yra atminties mechanizmas. Todėl likusią šio straipsnio dalį skirsime beveik vien tik nerviniams impulsams ir jų perdavimo būdui siaurais sinapsiniais plyšiais, skiriančiais vieną nervinę ląstelę nuo kitos.
Daugiausia informacijos apie nervinę ląstelę gauname tyrinėjant milžinišką kalmarų aksoną, kurio storis siekia beveik milimetrą. Labai paprasta šiam pluoštui uždėti mikroelektrodus arba stebėti radioaktyviais izotopais paženklintų medžiagų patekimą ir išėjimą. Pluošto apvalkalas atskiria abu vandeninis tirpalas, kurių elektrinis laidumas beveik toks pat ir juose yra maždaug tiek pat elektra įkrautų dalelių arba jonų. Tačiau cheminė sudėtisšie du sprendimai yra visiškai skirtingi. Išoriniame tirpale daugiau nei 90% įkrautų dalelių yra natrio jonai (teigiamai įkrauti) ir chloro jonai (neigiamai įkrauti). Ląstelės viduje esančiame tirpale šių jonų visuma sudaro mažiau nei 10% ištirpusių medžiagų; čia didžiąją dalį teigiamai įkrautų jonų sudaro kalio jonai ir neigiamų jonų yra atstovaujamos įvairiomis organinėmis dalelėmis (kurios, be abejonės, sintezuojamos pačioje ląstelėje), per didelės, kad išsisklaidytų per aksono membraną. Todėl natrio jonų koncentracija lauke yra maždaug 10 kartų didesnė nei aksono viduje; kalio jonų koncentracija, priešingai, aksono viduje yra 30 kartų didesnė nei išorėje. Nors aksono membranos pralaidumas visiems šiems jonams yra mažas, vis dėlto jis nėra vienodas skirtingiems jonams; Kalio ir chloro jonai per šią membraną praeina daug lengviau nei natrio jonai ir dideli organiniai jonai. Dėl to atsiranda potencialų skirtumas, kuris siekia 60–90 milivoltų, o vidinis ląstelės turinys, palyginti su išoriniu tirpalu, yra neigiamai įkrautas.
Kad išlaikytų šiuos jonų koncentracijos skirtumus, nervinė ląstelė turi tam tikrą siurblį, kuris išpumpuoja natrio jonus per membraną tokiu pat greičiu, kaip jie patenka į ląstelę elektrocheminio gradiento kryptimi. Ramybės ląstelės paviršiaus pralaidumas natriui paprastai yra toks mažas, kad natrio jonų prasiskverbimas į ląstelę yra labai mažas; todėl tik nedidelė dalis energijos, kuri nuolat išsiskiria ląstelių apykaitos procese, išeikvojama darbui, susijusiam su siurbimo procesu, atlikti. Mes nežinome šio siurblio veikimo detalių, tačiau atrodo, kad jis susijęs su natrio jonų keitimu kalio jonais; tai yra, kiekvienam natrio jonui, išsiskiriančiam per membraną, ląstelė priima vieną kalio joną. Patekę į aksoną, kalio jonai jame juda taip laisvai, kaip jonai paprastai juda bet kuriame paprastame druskos tirpale. Kai ląstelė yra ramybės būsenoje, kalio jonai išteka per membraną, bet gana lėtai.
Aksono membrana panaši į kitų ląstelių membranas. Jis yra maždaug 50–100 angstremų storio ir turi ploną izoliacinį sluoksnį, kurį sudaro riebalinės medžiagos. Ji varža elektros srovės pratekėjimas yra maždaug 10 milijonų kartų didesnis už varžą druskos tirpalai, plauti išorėje ir viduje. Tačiau aksonas būtų visiškai nenaudingas, jei jis būtų naudojamas tiesiog kaip elektros laidas. Skysčio varža aksono viduje yra apie 100 milijonų kartų didesnė už varinės vielos varžą, o jo membrana leidžia milijoną kartų daugiau srovės nutekėjimo nei gero laido apvija. Jei aksonas stimuliuojamas elektros šokas, yra per silpnas, kad sukeltų nervinį impulsą, elektrinis signalas tampa neaiškus ir susilpnėja nukeliaudamas tik kelis milimetrus išilgai pluošto.
Kaip aksonas perduoda pirminį impulsą didesniu nei metro atstumu be slopinimo ir neiškraipymų?
Jei padidinsite elektrinio signalo, nukreipto į nervinės ląstelės membraną, intensyvumą, tada tam tikru momentu pasiekiamas lygis, kai signalas nebeblėsta arba išnyksta. Šiuo atveju (jei imama įtampa norimą ženklą) peržengiama tam tikra riba ir ląstelė „susijaudina“. Ląstelės aksonas nebeveikia kaip pasyvus laidas, o generuoja savo impulsą, kuris sustiprina iš pradžių pritaikytą impulsą. Taip sustiprintas impulsas, arba smailė, neprarasdamas jėgos perduodamas iš vieno taško į kitą ir pastoviu greičiu plinta per visą aksoną. Impulso sklidimo greitis išilgai stuburinių gyvūnų nervinių skaidulų svyruoja nuo kelių metrų per sekundę (ploniems ne minkštimo pluoštams) iki maždaug 100 metrų per sekundę (storiausių plaušienos pluoštų). Didžiausią laidumo greitį – daugiau nei 300 kilometrų per valandą – randame sensorinėse ir motorinėse skaidulose, kurios kontroliuoja kūno pusiausvyros palaikymą ir greitus refleksinius judesius. Perdavus impulsą, nervinė skaidula į trumpam laikui praranda gebėjimą susijaudinti, patenka į ugniai atsparią būseną, tačiau po 1-2 tūkstantųjų sekundės dalių vėl pasirodo esanti pasiruošusi generuoti impulsus.
Elektrocheminiai procesai, kuriais grindžiamas nervinis impulsas, arba, kaip jis vadinamas, veikimo potencialas, buvo iš esmės išaiškinti per pastaruosius 15 metų. Kaip matėme, potencialų skirtumą tarp vidinio ir išorinio membranos paviršių daugiausia lemia skirtingas membranos pralaidumas jonams; natrio ir kalio. Toks selektyvus pralaidumas būdingas daugeliui natūralių ir dirbtinių membranų. Tačiau nervinės skaidulos membranos ypatumas yra tas, kad jos pralaidumo laipsnis, savo ruožtu, priklauso nuo potencialų skirtumo tarp vidinio ir išorinio paviršių, o viso impulsų vedimo proceso pagrindas iš esmės yra tai itin savita. abipusio poveikio.
A. Hodžkinas ir A. Huxley nustatė, kad dirbtinai sumažinus potencialų skirtumą tarp vidinio ir išorinio membranos paviršių, iš karto padidėja membranos pralaidumas natrio jonams. Mes nežinome, kodėl atsiranda šis specifinis membranos pralaidumo pokytis, tačiau šio pokyčio pasekmės yra labai reikšmingos. Kai teigiamai įkrauti natrio jonai prasiskverbia pro membraną, jie sukelia vietinį tam tikro neigiamo krūvio pertekliaus išnykimą aksone, o tai lemia dar labiau potencialų skirtumo mažėjimą. Taigi, tai savaime sustiprėjantis procesas, nes keletui natrio jonų prasiskverbimas per membraną leidžia kitiems jonams sekti pavyzdžiu. Kai potencialų skirtumas tarp vidinio ir išorinio membranos paviršių sumažėja iki slenkstinės vertės, natrio jonai prasiskverbia į vidų tokiais kiekiais, kad neigiamas vidinio tirpalo krūvis pasikeičia į teigiamą; įvyksta staigus „užsidegimas“, dėl kurio atsiranda nervinis impulsas arba veikimo potencialas. Šis impulsas, užfiksuotas osciloskopu smailės pavidalu, keičia aksono membranos pralaidumą srityje, esančioje prieš tašką, per kurį Šis momentas impulsas praeina ir sukuria sąlygas, užtikrinančias natrio prasiskverbimą į aksoną; Dėl to procesas, kartojamas daug kartų, plinta palei aksoną, kol veikimo potencialas praeina per visą jo ilgį.
Iškart už judančio impulso vyksta kiti įvykiai. Piko kilimo metu atsivėrusios „natrio durys“ vėl uždaromos, o dabar trumpam atrakinamos „kalio durys“. Tai sukelia greitą teigiamai įkrautų kalio jonų nutekėjimą, dėl kurio atkuriamas pradinis neigiamas krūvis aksone. Per kelias tūkstantąsias sekundės dalis grįžo potencialų skirtumas tarp vidinio ir išorinio membranos paviršiaus originalus lygis, sunku perkelti šį potencialų skirtumą ir sukelti naujo impulso atsiradimą. Tačiau membranos pralaidumas įvairiems jonams greitai grįžta į pradinį lygį, po kurio ląstelė yra pasiruošusi generuoti kitą impulsą.
Natrio jonų patekimas į aksoną ir vėlesnis kalio jonų išėjimas vyksta taip trumpai ir paveikia tokį nedidelį dalelių skaičių, kad šie procesai vargu ar gali paveikti viso aksono turinio sudėtį. Net ir be papildymo, kalio jonų tiekimas aksono viduje yra pakankamai didelis, kad užtikrintų dešimčių impulsų praėjimą. Gyvame organizme fermentų sistema, valdanti natrio siurblį, lengvai palaiko ląsteles pasiruošusias generuoti impulsus.
Šis sudėtingas signalo (kuris turėtų labai greitai susilpnėti dėl nuotėkio grandinėje) perdavimo per daugybę perdavimo linijos stiprintuvų procesas sudaro sąlygas, būtinas mūsų nervų sistemai bendrauti gana dideliais atstumais kūne. Tai sukuria gerai žinomą stereotipinę mūsų komunikacijos kanalų kodavimo sistemą – trumpus impulsus, beveik pastovaus stiprumo ir kitas draugas vienas po kito įvairiais intervalais, kurių reikšmė priklauso tik nuo nervinės ląstelės ugniai atsparaus periodo trukmės. Siekiant kompensuoti šios paprastos kodavimo sistemos trūkumus, organizmas turi daugybę lygiagrečių vienas kitam komunikacijos kanalų (aksonų), kurių kiekvienas yra atskiros nervinės ląstelės procesas. Pavyzdžiui, regos nervo kamiene, kuris tęsiasi nuo akies, yra daugiau nei milijonas kanalų, kurie glaudžiai liečiasi vienas su kitu; visi jie geba perduoti įvairius impulsus į aukštesniuosius smegenų centrus.
Dabar grįžkime prie klausimo, kas vyksta sinapsėje – toje vietoje, kur impulsas pasiekia vienos ląstelės galą ir susiduria su kita nervine ląstele. Savaime sustiprėjantis impulsų perdavimo procesas, veikiantis kiekvienoje atskiroje ląstelėje, neturi galimybės automatiškai „peršokti“ per tam tikros ląstelės ribas į kaimynines ląsteles. Ir tai yra gana natūralu. Juk jei signalai keliauja atskirais kanalais į nervų pluoštas, galėtų peršokti iš vieno kanalo į kitą, tada visa ši ryšio sistema tiesiog netektų jokios naudos. Tiesa, funkcinių sinapsinių kontaktų vietoje tarpas tarp ląstelių membranų paprastai neviršija kelių šimtų angstremų. Tačiau remiantis viskuo, ką žinome apie kontaktinio ploto dydį ir ląstelių membranų izoliacines savybes, sunku įsivaizduoti, kad tarp vienos nervinės ląstelės galo ir vidinio turinio egzistavo efektyvus telegrafinis ryšys. kito. Įtikinama patirtis šioje srityje
Šia prasme gali būti bandoma perduoti poslenkstinį impulsą – tai yra impulsą, kuris nesukelia piko – per sinapsę, skiriančią vieną iš motorinių nervų nuo raumenų skaidulos. Jeigu prie sinapsės esantį tokį motorinį nervą pavedama silpna srovė, tai švininis elektrodas, įvestas tiesiai į raumens skaidulą, neregistruos jokių impulsų. Akivaizdu, kad sinapsėje nervinio pluošto vykdomas telegrafinis ryšys nutrūksta, o tolesnis pranešimų perdavimas vyksta kitu procesu.
Šio proceso pobūdį maždaug prieš 25 metus atrado G.Dale'as ir jo kolegos. Kai kuriais atžvilgiais tai primena mūsų straipsnio pradžioje paminėtą hormoninį mechanizmą. Pabaigos motorinis nervas veikia kaip liaukos, išskirdamos tam tikrą cheminį faktorių (tarpininką arba tarpininką). Reaguodami į jiems perduodamą impulsą, šios galūnės išskiria specialią medžiagą – acetilcholiną, kuris greitai ir efektyviai pasklinda per siaurą sinapsinį plyšį. Acetilcholino molekulės jungiasi prie receptorių molekulių sąlyčio su raumenų skaidulomis srityje ir kažkaip atveria šio pluošto „jonų duris“, leisdamos natriui prasiskverbti į vidų ir sukelti impulsų generavimą. Tų pačių rezultatų galima pasiekti eksperimentiškai naudojant acetilcholiną sąlyčio su raumenų skaidulomis srityje. Gali būti, kad panašūs cheminiai tarpininkai dalyvauja kuriant daugumą kontaktų tarp mūsų centrinės nervų sistemos ląstelių. Tačiau vargu ar galima pagalvoti, kad acetilcholinas yra universalus tarpininkas, veikiantis visais šiais atvejais; Todėl daugelis mokslininkų atlieka intensyvius tyrimus ieškodami kitų natūralių cheminių mediatorių.
Perdavimo sinapsėse problema suskirstyta į du klausimų grupes: 1) kaip tiksliai nervinis impulsas sukelia cheminio siųstuvo sekreciją? 2) kokie yra fizikiniai ir cheminiai veiksniai, lemiantys cheminio tarpininko gebėjimą vienais atvejais stimuliuoti kaimyninę ląstelę generuoti impulsą arba slopinti šią generaciją kitais atvejais?
Kol kas nieko nesakėme apie slopinimą, nors jis yra plačiai paplitęs nervų sistemoje ir yra vienas įdomiausių apraiškų. nervinė veikla. Slopinimas atsiranda tais atvejais, kai nervinis impulsas tarnauja kaip šalia esančios ląstelės stabdys, užkertant kelią jos aktyvavimui veikiant sužadinimo signalams, tuo pačiu metu į ją patenkantiems kitais kanalais. Impulsas, einantis palei slopinamąjį aksoną, savo elektrinėmis charakteristikomis nesiskiria nuo impulso, einančio palei sužadinimo aksoną. Tačiau labai tikėtina, kad jo fizikinis ir cheminis poveikis sinapsei yra kitokio pobūdžio. Gali būti, kad slopinimas atsiranda dėl proceso, kuris tam tikru mastu stabilizuoja priimančios ląstelės membranos potencialą (elektrifikaciją) ir neleidžia tai ląstelei pasiekti nestabilumo slenksčio arba „pliūpsnio taško“.
Yra keletas procesų, galinčių sukelti tokį stabilizavimą. Vieną iš jų jau minėjome: jis atsiranda ugniai atspariu laikotarpiu, stebimas iškart po impulso sukūrimo. Per šį laikotarpį membranos potencialas stabilizuojasi ties aukštas lygis(neigiamas elemento vidinio turinio krūvis yra 80-90 milivoltų), nes „kalio durelės“ plačiai atidarytos, o „natrio durys“ – sandariai uždarytos. Jei tarpininkas gali sukelti vieną iš šių būsenų ar net abi, tai jo veikimas neabejotinai slopina. Galima pagrįstai manyti, kad būtent tokiu būdu impulsai, ateinantys iš klajoklio nervo, sumažina širdies susitraukimų dažnį; beje, pagamino tarpininkas klajoklis nervas, yra tas pats acetilcholinas, kurį prieš 40 metų atrado V. Levy. Panašus poveikis pastebimas įvairiose slopinančiose sinapsėse, esančiose nugaros smegenys tačiau cheminis dalyvaujančių tarpininkų pobūdis dar nenustatytas.
Slopinimas taip pat gali atsirasti, jei du "antagonistiniai" aksonai priklauso dviem skirtingos ląstelės, susitiks toje pačioje trečiosios ląstelės srityje ir kai kurias paryškins cheminių medžiagų galintys konkuruoti tarpusavyje. Nors gamtoje tokio slopinimo pavyzdžių dar neatrasta, konkurencinio slopinimo reiškinys yra gerai žinomas chemijoje ir farmakologijoje. (Pavyzdžiui, kurare nuodų paralyžiuojantis poveikis yra pagrįstas jo konkurencija su acetilcholinu. Curare molekulės turi galimybę prisitvirtinti prie tos raumenų skaidulos srities, kuri paprastai yra laisva ir sąveikauja su acetilcholinu.) Taip pat yra priešingai. gali būti, t.y., kad tam tikra medžiaga, išskiriama slopinamojo nervo galo, veikia sužadinamojo nervo galą, sumažindama jo sekrecinę funkciją, taigi ir išsiskiriančio sužadinimo mediatoriaus kiekį.
Taigi, mes vėl susiduriame su tuo pačiu klausimu: kaip nervinis impulsas sukelia siųstuvo išlaisvinimą? Naujausi eksperimentai parodė, kad nervinių impulsų veikimas nervo jungtyje su raumeniu turi ne sukelti siųstuvo sekrecijos procesą, bet, keičiant membranos potencialą, keisti šio proceso, kuris vyksta nuolat, greitį. . Net ir nesant jokios stimuliacijos, tam tikros nervų galūnių dalys netaisyklingais intervalais išskiria acetilcholino pliūpsnius, kurių kiekviename yra daug – galbūt tūkstančiai – molekulių.
Kai tik spontaniškai išsiskiria dalis tarpininkų molekulių į raumenų skaidulos gulint kitoje sinapsės pusėje, galima užfiksuoti staigią nedidelę vietinę reakciją. Po vienos tūkstantosios sekundės dalies raumenų membranos potencialas sumažėja 0,5 milivolto, o tada potencialas atsistato per 20 tūkstantųjų sekundės dalių. Sistemingai keičiant nervų galūnės membranos potencialą, buvo galima nustatyti tam tikrą ryšį tarp šio membranos potencialo ir atskirų tarpininko dalių sekrecijos greičio. Atrodo, kad sekrecijos greitis padidėja maždaug 100 kartų kas 30 milivoltų sumažėjus membranos potencialui. Ramybės būsenoje į kiekvieną sinapsę išleidžiama viena siųstuvo dalis per sekundę. Tačiau trumpalaikiu potencialo pokyčiu 120 milivoltų praeinant nerviniam impulsui, siųstuvo dalių išleidimo dažnis trumpam laikui padidėja beveik milijoną kartų, dėl to keli šimtai jo dalių. siųstuvas vienu metu atleidžiamas per milisekundės dalį.
Labai svarbu, kad tarpininkas visada būtų išleistas tam tikro dydžio daugiamolekulinėmis dalimis. Tai tikriausiai paaiškinama kai kuriomis nervų galūnių mikroskopinės struktūros ypatybėmis. Šiose nervų galūnėse yra savotiškas vadinamųjų pūslelių, kurių kiekvienos skersmuo yra apie 500 angstremų, sankaupa, kurioje galbūt yra tarpininkas, jau „supakuotas“ ir paruoštas paleisti. Galima daryti prielaidą, kad šioms pūslelėms susidūrus su aksono membrana, kaip tikriausiai dažnai, toks susidūrimas kartais veda prie pūslelių turinio išsitaškymo į sinapsinį plyšį. Tokios prielaidos dar turi būti patvirtintos tiesioginiais duomenimis, tačiau jos pateikia pagrįstą paaiškinimą viskam, ką žinome apie spontanišką atskirų acetilcholino dalių išsiskyrimą ir šio išsiskyrimo pagreitį įvairiomis natūraliomis ir eksperimentinėmis sąlygomis. Bet kuriuo atveju šios prielaidos leidžia sujungti funkcinius ir morfologinius požiūrius į tą pačią problemą.
Dėl turimos informacijos stokos, daugelio dalykų nepalietėme įdomiausių problemų ilgalaikė sąveika ir adaptyvios modifikacijos, kurios neabejotinai atsiranda nervų sistemoje. Norint ištirti šias fiziologijos problemas, tikriausiai reikės sukurti visiškai naujus metodus, skirtingai nuo ankstesnių. Gali būti, kad mūsų laikymasis metodų, kurie leido taip sėkmingai ištirti trumpalaikes jaudinamų ląstelių reakcijas, neleido mums gilintis į mokymosi, atminties, sąlyginių refleksų vystymosi, struktūrinių ir funkcinė sąveika tarp nervų ląstelių ir jų kaimynų.
Įkeliama...