У нас на портале очень часто выходят новости и материалы о нейронауках. "Но сайт называется "Нейротехнологии", - спросите вы и будете правы. Мы решили исправить эту погрешность. С сегодняшнего дня мы рассказываем о нейрофизиологии, не только весело, красочно и интересно, но и связываем каждый процесс, происходящий в нашем мозге, с технологией. Для удобства восприятия и, главное, понимания, мы раз в две недели будем выпускать материал: сначала нейронаука, через следующие две недели - нейротехнология и так далее. А пока, добро пожаловать в красочный и безумно интересный мир, где живут самые важные "существа".
Привет! Я маленькая, но очень важная часть нервной системы. Называйте меня нейрон, просто нейрон.
У меня есть дендриты. Они помогают мне получать информацию.
У меня есть аксон. Он отправляет сигнал к моим братьям.
А на что способно моё тело – сома? Оно суммирует и анализирует информацию и даже создает вещества для аксона и дендритов.
Кстати, познакомьтесь с моими братьями по количеству отростков:
- Нейрон униполярный
- Нейрон биполярный
- Нейрон псевдоуниполярный
Мы очень дружная и большая семья. В организме человека уживаются около 86 миллиардов нейронов.
Прежде чем поговорить о рождении нервного импульса, я бы хотел познакомить Вас с виновниками торжества!
- ионы К+
Моя мембрана достаточно проницаема для ионов К+. Скажу по секрету, их концентрация внутри аксона в 20-50 раз выше, чем во внешней среде. Ионы К+ стремятся покинуть клетку, чтобы уравнять внешнее и внутреннее соотношение.
- главные внутриклеточные анионы - белки и нуклеиновые кислоты
А вот они вообще не могут выходить наружу. Избыток анионов создает отрицательный электрический заряд, ограничивающий дальнейшее выравнивание концентраций ионов К+.
- ионы Na+
Проницаемость для ионов Na+ составляет лишь 1/20 по сравнению с проницаемостью для ионов К+.
- ионы С1–
Этих ребят много во внешней среде, но проходят через мембрану очень медленно. Ради плохо проникающего Na+, они должны остаться снаружи, чтобы сбалансировать электрический заряд. Но они очень стремятся попасть в клетку по градиенту концентрации.
А теперь я расскажу вам, как проходит рождение импульса.
Даже когда я совершенно спокоен, моя мембрана остаётся заряженной. Заряд совсем небольшой и отрицательный. Разница зарядов с двух сторон мембраны, находящейся в состоянии покоя, получила название потенциал покоя. Сама же мембрана, оказавшись между отрицательным и положительным полюсами, является поляризованной.
И тут приходит импульс …
Его приход даёт ионам натрия «зеленый свет», и они стремительно проникают в клетку. Положительный заряд снаружи стремительно падает, суммарный положительный заряд внутри возрастает. Происходит деполяризация - быстрое снижение потенциала покоя до полного его исчезновения. Процесс проходит очень быстро и заряд внутри клетки становится положительным.
Затем весь находящийся в клетке калий лавинообразно покидает цитоплазму, переходя во внеклеточное пространство. Снаружи снова начинает нарастать положительный заряд, как бы возвращая прежнюю расстановку электрических «сил». Происходит реполяризация мембраны - возвращение потенциала покоя.
Потом калиево-натриевый насос начинает «выкачивать» из клетки натрий, а калий «вталкивать» обратно в клетку из внешней для нее среды.
И тут моя самая любимая часть. Далее по мембране всего волокна мы запускаем волну деполяризации-реполяризации. Эта волна получила название потенциала действия. Потенциал действия доходит до нервного окончания и передает информацию о стимуле на мышцу или соседний нейрон. И так мы ждём следующего рождения импульса …
Передача информации происходит между нейронами в месте их соединения, которое называется синапсом.
Соответственно нейрон, передающий сигнал, называется пресинаптическим, а принимающий нейрон – постсинаптическим.
Нервный импульс, достигая окончания пресинаптического нейрона, вызывает выделение в синаптическую щель. Из синаптических пузырьков выделяются нейромедиаторы – химические вещества, передающие нервный импульс к следующему нейрону.
Ну, вы же помните, как происходит передача импульса между нейронами? Когда нервный импульс переходит с нейрона на мышцу, то потенциал действия распространяется по поверхностной мембране мышечного волокна.
Затем по идущим внутрь клетки мембранам, выстилающим поперечные трубочки (Т-трубочки). По сути импульс – это вода, текущая по трубам.
Распространение волны деполяризации по поперечным трубочкам вызывает деполяризацию мембран цистерн продольных трубочек саркоплазматического ретикулума.
Эта деполяризация приводит к выходу ионов кальция из цистерн ретикулума. Затем кальций взаимодействует с сократительными белками, что запускает процесс сокращения мышцы и человек может, например, поднять рукуи или даже напечатать этот текст и нарисовать иллюстрации.
Подготовила: Елена Кузиленкова
Александра Каптур
Специально для портала "Нейротехнологии.рф"