Генериране и провеждане на импулси
Адам Д., Възприятие, съзнание, памет. Размисли на биолог, 1983
Генериране и провеждане на импулси
В процеса на филогенезата възникват специални органи за приемане и предаване на информация за външни стимули. Рецепторите са специализирани структури, които преобразуват външните дразнители в електрохимични сигнали - импулси, които след това се предават по нервните пътища към сензорната кора. Рецепторите са в близък контакт със съответните нервни клетки (неврони), по-точно с техните процеси, които провеждат импулси, възникващи в рецепторите към клетъчното тяло (сома). Основната функция на неврона е да предава импулси, генерирани от рецептори. Разбира се, тази функция варира в различните неврони на животното и човешкото тяло: някои неврони са способни да генерират ритмични импулси, други анализират и интегрират идващите към тях импулси. Тук ще разгледаме само ролята на невроните като импулсни предаватели. Опростявайки, можем да кажем, че генерирането на импулси се извършва от рецепторните неврони, а тяхното предаване - от останалите неврони. Помислете и за двете функции.
За да разберем разпространението на кратки, периодични електрохимични импулси, първо трябва да се обърнем към неврон в покой. Обикновено потенциалната разлика между външната и вътрешната страна на мембраната на рецепторния неврон в покой е приблизително 30 до 100 mV. Тази разлика наричаме потенциал за почивка. Може да се измери чрез вкарване на микроелектрод с дебелина около 1 μm в клетката и поставяне на втория електрод от външната страна на клетъчната мембрана. Потенциалната разлика се записва с достатъчно чувствително устройство. Все още не е ясно какво причинява тази разлика. Но едно може да се каже със сигурност: вътреклетъчната течност (течното съдържание на клетката) се различава по състав от външната, т.е. извънклетъчната течност. Докато калиевите йони са в изобилие вътре в клетката, в тъканната течност има повече натриеви йони. Съдържанието на клетката е богато на протеини, а във външната течност има много хлорни йони. Смята се, че висока концентрация на калий и ниска концентрация на натрий в клетката се създава от работата на така наречената „натриева помпа“ - специален активен метаболитен процес. Потенциалът на покой, според Ходжкин, се обяснява доста добре с неравномерното разпределение на йоните.
Аналогов отговор. Когато дразни рецепторния неврон, потенциалът за покой намалява с 30-50 mV, т.е. настъпва частична деполяризация. В това състояние втори стимул с много по-ниска интензивност е достатъчен, за да изчезне потенциалът за почивка. Споменатото намаляване на потенциала в рецептора е строго локално - то се случва само в тази част от клетъчната
Потенциал на задържане Потенциал на рецептора Потенциал на действие
Фигура: 1. Генериране и разпространение на нервен импулс в малкото тяло на Пачини и в аксона, излизащ от рецептора. Rx и fe - положението на записващите микроелектроди (отдолу) и съответните записи (отгоре): потенциал на рецептора и потенциал за периодично действие.
тя се разпространява и, както ще видим, не е аналогова, но има - отново на езика на кибернетиката - характера на двоичен (двоичен) сигнал. Малкото тяло на Пачини. Рецепторният потенциал често се изследва в телата на Пачини, които се намират в голям брой в кожата и други тъкани (например в перитонеума) на хора и животни.
Фигура: 2. Диаграма на структурата на неврон. Вижда се как краищата на аксона от друг неврон се доближават до горния неврон. Кратките процеси са дендрити, дългите влакна с миелиновата обвивка са аксони (обърнете внимание на прекъсванията в обвивката, наречени Ranvier interceptions). Засенчените участъци от клетъчното тяло представляват клетъчната мембрана с крайни издутини, разположени върху нея. Останалата част от клетката показва ядрото, ядрото и гранулите на тигроида. Последните играят важна роля в метаболизма и синтеза на протеини. Стрелките показват посоката на разпространение на импулса.
Малкото тяло на Пачини прилича на лук по структура; той реагира на натиск, тоест на механична сила, която променя структурата му (фиг. 1). Рецепторен потенциал възниква в нервния край, потопен в малкото тяло на Пачини, след което сигналът се разпространява до други части на неврона под формата на периодични импулси.
Структурата на неврона е показана на фиг. 2. В мозъка и останалата част от нервната тъкан на повечето животни невронните тела имат звездна или леко заоблена форма. Най-забележителната характеристика на неврона е наличието на кореноподобни процеси. Късите разклонени израстъци се наричат дендрити и тяхната функция обикновено е да приемат сигнал. Дълъг, самотен процес, често с миелинова обвивка, се нарича аксон. Неговата функция е да провежда нервни импулси. Докато някои неврони са лишени от дендрити, нито една нервна клетка при нито един животински вид не може да липсва аксон. Aksoy (или нервните влакна) е най-важната структура за провеждане на импулси, основният елемент на нервните пътища.