Теория проведения нервного импульса

Нервный импульс имеет электрическую природу. Изучение процесса может проводиться с помощью осциллографа. К прибору подключают микроэлектрод, который вводят в аксон. Другой электрод помещают в солевой раствор, омывающий аксон.

Когда нервная клетка находится в неактивном состоянии, прибор регистрирует разность потенциалов между внешней и внутренней сторонами мембраны аксона (потенциал покоя). Потенциал покоя обусловлен действием калиевого-натриевого насоса, постоянно удаляющего из аксона ионы натрия, и закачивающего в аксон ионы калия (на три выводимые иона натрия приходится два вводимые иона калия). Ионов натрия снаружи аксона становится больше, чем ионов калия внутри, поэтому наружная сторона мембраны заряжена положительно относительно внутренней.

При прохождении нервного импульса возрастает проницаемость мембраны для ионов натрия, они устремляются внутрь аксона, в результате чего происходит перезарядка (деполяризация мембраны), возникает потенциал действия. На пике потенциала действия проницаемость мембраны для ионов натрия начинает падать, и постепенно восстанавливается потенциал покоя (происходит реполяризация мембраны). Последующий участок нейрона деполяризуется, и. т. д. Таким образом, прохождение нервного импульса – это процесс прохождения волны перезарядки мембраны. Такой способ позволяет проводить быстрое незатухающее проведение нервного импульса независимо от расстояния. Скорость проведения в аксонах, изолированных шванновскими клетками, повышается в результате того, что перезарядка происходит только в области перехватов Ранвье, в результате чего прохождение импульса имеет скачкообразный (сальтаторный) характер.

Синапсы

 

Синапс – место контакта нейронов. У беспозвоночных животных синапсы, преимущественно, электрические – представляют собой тесный контакт нейронов, по которому беспрепятственно проходит электрический импульс. У позвоночных проведение нервного импульса в синапсе носит химический характер. Нервные окончания аксона нейрона, передающего информацию, имеют луковицеобразные утолщения, называемые синаптическими бляшками. В синаптических бляшках имеются многочисленные синаптические пузырьки, которые содержат химическое вещество - посредник при передаче нервного импульса (медиатор). Мембрана синаптической бляшки называется пресинаптической мембраной. Мембрана дендрита нейрона, воспринимающего информацию, в области синапса называется постсинаптической мембраной. Мембраны разделены промежутком – синаптической щелью шириной около 20 нм.

При достижении нервным импульсом синаптической бляшки возникает деполяризация пресинаптической мембраны, в результате чего она становится проницаемой для ионов кальция. Ионы кальция активизируют процесс слияния синаптических пузырьков с пресинаптической мембраной и освобождение медиатора в синаптическую щель. Молекулы медиатора связываются с распознающими их рецепторами постсинаптической мембраны, что вызывает ее деполяризацию и дальнейшее прохождение нервного импульса по воспринимающему нейрону. Основными медиаторами нервной системы позвоночных являются ацетилхолин и норадреналин.

В химическом синапсе в отличие от электрического синапса:

1) нервный импульс проводится только в одном направлении;

2) возможна суммация эффектов от нескольких передающих нейронов;

3) возможно модулирование (усиление или торможение эффекта) в зависимости от типа медиатора.

Рефлекторная дуга

Простейшим актом деятельности нервной системы является рефлекс. Рефлекс – это элементарный ответ нервной системы на раздражение. Рефлекс характеризуется:

1) быстротой;

2) автоматичностью, непроизвольностью (не контролируется сознанием);

3) стереотипностью (является одинаковым при любых условиях).

Совокупность нейронов, обеспечивающая путь нервных импульсов при рефлекторном акте, называется рефлекторной дугой.

Моносинаптический рефлекс – рефлекс, имеющий простую рефлекторную дугу, образованную двумя нейронами:

Стимул®Рецептор®Афферентный нейрон®Синапс®Эфферентный нейрон®Рабочий орган®Реакция

Примером моносинаптического рефлекса является коленный рефлекс у человека (разгибание ноги в коленном суставе при ударе в подколенную ямку).

Полисинаптический рефлекс- рефлекс, имеющий рефлекторную дугу, включающую два и более синапса. Кроме чувствительного и двигательного нейронов дуга включает вставочный нейрон:

Стимул®Рецептор®Афферентный нейрон®Синапс®Вставочный нейрон®Синапс®Эфферентный нейрон®Рабочий орган®Реакция

Примером полисинаптического рефлекса является реакция отдергивания руки при прикосновении к горячему.