Реферат на тему: "Распространение нервных импульсов"
С помощью нейромедиаторов нервные импульсы передаются от одной нервной клетки к другой путем перемещения ионов через мембрану нервной клетки.
В результате эволюции нервной системы человека и других животных возникли сложные информационные сети, функции которых основаны на химических реакциях.
Специализированные клетки-нейроны являются самым важным компонентом нервной системы. Компактное клеточное тело с ядром и другими органеллами составляет нейрон. От этого тела отходит множество отростков, большинство из которых - дендриты - служат точками контакта для приема сигналов от других нейронов. Аксон - это один отросток, посылающий сигналы другим нейронам и обычно самый длинный. Каждый из многочисленных мелких отростков на конце аксона может соединяться с последующим нейроном.
Натрий-калиевый насос перемещает ионы натрия за пределы клетки, а ионы калия - внутрь клетки, когда клетка находится в состоянии покоя и не посылает нервные импульсы (представьте клетку, наполненную соленой водой и окруженную пресной водой). В результате такого дисбаланса разность потенциалов на мембране аксона достигает 70 милливольт, что составляет примерно 5% от напряжения обычной батарейки типа АА.
Большое количество молекул служит каналами, по которым ионы могут перемещаться внутри и вне клетки в сложной структуре, находящейся во внешнем слое аксона. Эти молекулы присоединяются к целевому атому на одном из своих отклоненных концов. После этого энергия других частей клетки используется для выталкивания этого атома наружу, в то время как другая молекула попадает внутрь клетки в результате процесса, который работает в обратном направлении. Молекулярный насос, также известный как "натрий-калиевый насос", выводит ионы натрия из клетки и вводит ионы калия.
Однако натриево-калиевый насос кратковременно начинает работать в обратном направлении, когда состояние клетки меняется и аксон стимулируется электрическим импульсом. Это приводит к нарушению равновесия на мембране. Положительно заряженные ионы натрия входят в аксон и выталкивают ионы калия. Внутренняя среда аксона на короткое мгновение приобретает положительный заряд. Ионы калия продолжают вытекать, а первоначальная разность потенциалов восстанавливается, поскольку каналы натрий-калиевого насоса деформируются, предотвращая дополнительный приток натрия. В это время ионы натрия распространяются по аксону, изменяя мембрану в нижней части аксона. Состояние насосов, расположенных ниже, изменяется одновременно, способствуя дальнейшему распространению импульса. Потенциал действия - это резкое изменение напряжения, вызванное быстрым движением ионов натрия и калия. Насосы активируются и возвращаются в состояние покоя, когда потенциал действия достигает определенного места аксона.
Аксоны окружены миелиновой оболочкой, которая препятствует притоку и оттоку калия и натрия, чтобы ускорить передачу импульсов (в конце концов, бесполезно, чтобы сигнал, посланный мозгом, достиг руки только через минуту). Нервный импульс перескакивает из одного "окна" в другое, потому что миелиновая оболочка не является непрерывной. Через определенные промежутки времени в ней происходят разрывы, и скорость передачи импульса увеличивается.
Когда импульс достигает конца основного тела аксона, он должен быть послан к следующему нейрону, расположенному под ним, или, в случае нейронов мозга, через множество ответвлений ко многим другим нейронам. Этот вид передачи осуществляется совершенно другим способом, чем передача импульса вдоль аксона. Небольшой промежуток, известный как синапс, отделяет каждый нейрон от соседнего. Поскольку потенциал действия не может пересечь этот промежуток, необходимо найти другой способ передачи импульса к последующему нейрону. Каждый из крошечных мешочков, известных как (пресинаптические) везикулы на конце каждого отростка, содержит нейротрансмиттеры. Молекулы нейротрансмиттеров высвобождаются из этих везикул при возникновении потенциала действия, пересекают синапс и связываются со специфическими молекулярными рецепторами на мембранах последующих нейронов. При присоединении нейромедиатора равновесие на мембране нейрона нарушается. Теперь мы подумаем, приводит ли такое нарушение равновесия к новому потенциалу действия (нейрофизиологи и по сей день пытаются найти ответ на этот важнейший вопрос).
После передачи нервного импульса от одного нейрона к другому нейромедиаторы могут просто рассеиваться, подвергаться химическому расщеплению или возвращаться в свои везикулы (этот процесс можно назвать обратным захватом). В конце XX века было обнаружено, что препараты, влияющие на высвобождение и обратный захват нейромедиаторов, могут существенно изменять психическое состояние человека. Это было шокирующее научное открытие. Прозак и подобные антидепрессанты препятствуют повторному захвату нейротрансмиттера серотонина. Похоже, что дефицит нейротрансмиттера дофамина в мозге связан с болезнью Паркинсона. В психиатрии исследователи пограничных состояний пытаются понять, как эти вещества влияют на человеческий разум.
Говоря профессиональным языком нейрофизиологов, фундаментальный вопрос о том, что заставляет нейрон инициировать потенциал действия, остается без ответа. Нейроны мозга, которые способны получать нейромедиаторы от тысячи соседей, особенно интересны в этом отношении. Несмотря на то, что многочисленные исследовательские группы работают над этим вопросом, почти ничего не известно об обработке и интеграции этих импульсов. Мы знаем только, что нейрон решает, инициировать или нет потенциал действия и передать импульс дальше, после интеграции входящих импульсов. Вся работа мозга регулируется этим фундаментальным процессом. Не стоит удивляться, что эта величайшая загадка природы до сих пор, по крайней мере для науки, остается загадкой!
