Нервный импульс является какой волной

Содержание
  1. Нервные импульсы — азбука мозга — имеют электрохимическую природу
  2. Объем памяти человека
  3. Симптомы
  4. Алкогольная энцефалопатия
  5. Болезнь Альцгеймера
  6. Обзор механизмов и принципов передачи информации в мозге, работа памяти человека
  7. Нервный импульс, его преобразование и механизм передачи
  8. Чем является нервный импульс?
  9. Исследование строения и работы
  10. Где они создаются?
  11. Интересный аспект деятельности
  12. О потенциале действия
  13. Как всё работает в мозгу?
  14. Работа нейромедиаторов
  15. Где же создаются нервные импульсы?
  16. Пример распространяющегося возбуждения
  17. Нервные ткани
  18. Нейрон
  19. Миелиновая оболочка
  20. Нейроглия
  21. Классификация нейронов
  22. Синапс
  23. Яд кураре
  24. Нервы и нервные узлы
  25. Болезни нервной системы
  26. 2_3 Потенциал действия и нервный импульс
  27. Особенности строения и функционирования
  28. Нервный импульс, его скорость, препараты улучшающие проведение
  29. Строение
  30. Законы проведения
  31. Химия проведения импульса

Нервные импульсы — азбука мозга — имеют электрохимическую природу

Нервный импульс является какой волной

Основным компонентом нервной системы в целом и мозга в частности является нейрон или нервная клетка, «клетки мозга». Нейрон – это электрически возбудимая клетка, которая обрабатывает и передает информацию посредством электрохимической сигнализации.

В отличие от других клеток, нейроны никогда не делятся и не отмирают, чтобы их заменили новые. По той же причине они обычно не могут быть восстановлены после потери, хотя есть несколько исключений.

В отличие от других клеток организма, большинство нейронов в человеческом мозге способны делиться только для того, чтобы создавать новые клетки (процесс, называемый нейрогенезом) во время развития плода и в течение нескольких месяцев после рождения.

Эти клетки мозга могут увеличиваться в размерах до возраста около восемнадцати лет, но они, по существу, рассчитаны на всю жизнь.

Интересно, что единственной областью мозга, где нейрогенез, как было показано, продолжается на протяжении всей жизни, является гиппокамп, область, необходимая для кодирования и хранения памяти.

Объем памяти человека

Средний человеческий мозг имеет около 100 миллиардов нейронов (или нервных клеток) и нейроглии (или глиальные клетки), которые служат для поддержки и защиты нейронов.

Каждый нейрон может быть связан с 10 000 других нейронов, передавая сигналы друг другу через 1000 триллионов синаптических соединений, что, по некоторым оценкам, эквивалентно компьютеру с процессором со скоростью 1 триллион бит в секунду.

Оценки объема памяти человеческого мозга сильно варьируются от 1 до 1000 терабайт (для сравнения, 19 миллионов томов в Библиотеке Конгресса США представляют около 10 терабайт данных).

Симптомы

Клиническая картина определяется видом и локализацией поражения мозга. Частым симптомом повреждения этого органа является головная боль. Она имеет разный характер: острый или ноющий, сдавливающий или распирающий, непрерывный или временный. Заподозрить проблемы наличие болезнь головного мозга можно и по признакам из следующего списка:

  • судороги;
  • обмороки;
  • изменение обоняния;
  • трудности с концентрацией внимания;
  • ухудшения слуха, зрения;
  • отечность;
  • проблемы с памятью;
  • перепады настроения;
  • мышечная слабость;
  • отклонения поведения;
  • тонус затылочных мышц;
  • потеря аппетита;
  • онемение конечностей;
  • утренняя тошнота;
  • нарушение равновесия и координации;
  • проблемы с концентрацией внимания.

Алкогольная энцефалопатия

Это одна из разновидностей алкогольных психозов. Заболевание развивается из-за регулярного злоупотребления спиртными напитками, что приводит к гибели нейронов – мозговых клеток. Алкогольной энцефалопатии свойственно множество разных симптомов, но основными из них являются психические нарушения, такие как:

  • проблемы со сном в виде ночных кошмаров, сонливостью днем, кошмарными сновидениями;
  • потеря памяти, ухудшение интеллекта;
  • раздражительность;
  • изменение эмоционального фона в виде приступов ярости;
  • галлюцинации;
  • тревожность.

На фоне эти симптомов наблюдается расстройство пищеварения, которое сопровождается тошнотой, рвотой, поносом, недомоганием. У больного отмечаются отвращение к пище, богатой белками и жирами, и общее снижение аппетита. Среди неврологических и кардиалгических признаков у больных алкогольной энцефалопатии наблюдаются следующие симптомы:

  • судороги;
  • сильный тремор конечностей;
  • паралич какой-либо части тела;
  • скованность движений;
  • усиленное потоотделение;
  • озноб;
  • тахикардия.

Болезнь Альцгеймера

Эта патология является формой деменции, при которой развиваются кардинальные изменения в характере человека. Недуг представляет собой нейродегенеративное неизлечимое заболевание, которое может привести к полной деградации личности.

Среди всех видов старческого слабоумия болезнь Альцгеймера стоит на первом месте. Она протекает у каждого человека по-своему. Патология развивается постепенно, в течение 10–13 лет, а не в один момент.

На начальной стадии больной может и не подозревать о своем положении.

Заподозрить болезнь Альцгеймера можно по нарушениям ориентации в пространстве, когда пожилой человек может забыть знакомую ему дорогу в магазин или даже к собственному дому. К общим признакам также относятся:

  • рассеянность, забывчивость;
  • трудности с пониманием фраз, сказанных собеседником;
  • снижение жизненной активности;
  • психическое возбуждение;
  • потеря интереса к окружающим событиям;
  • раздражительность, немотивированная агрессия, неустойчивость настроения;

Ученые до сих пор гадают по поводу причины развития этой болезни. Факторами риска являются возраст старше 65 лет, женский пол и генетическая предрасположенность. На последней стадии недуг вызывает следующие симптомы:

  • утрата бытовых навыков;
  • передвижения затруднены, человек может даже не вставать и не двигаться;
  • амнезия – больной не узнает родных людей;
  • самопроизвольное мочеиспускание;
  • расстройства речи, которая становится непонятной.

Обзор механизмов и принципов передачи информации в мозге, работа памяти человека

Передача информации в мозге, например, во время процессов кодирования и извлечения памяти, достигается с помощью комбинации химических веществ и электричества. Это очень сложный процесс, включающий множество взаимосвязанных этапов, но краткий обзор можно произвести.

Схема нейрона. wikipedia

Типичный нейрон обладает сомой (клеточным телом содержащим клеточное ядро), дендритами (разветвлёнными отростками, прикрепленными к клеточному телу в сложном ветвящемся «дендритном дереве») и одним аксоном (длинным цилиндрическим отростком, который может быть в тысячи раз длиннее сомы).

Каждый нейрон поддерживает градиент напряжения на своей мембране из-за метаболически обусловленных различий в ионах натрия, калия, хлорида и кальция внутри клетки, каждый из которых имеет различный заряд.

Если напряжение существенно изменяется, генерируется электрохимический импульс, называемый потенциалом действия (или нервным импульсом). Эта электрическая активность может быть измерена и отображена в виде волновой формы, называемой мозговой волной или ритмом мозга.

Источник: https://rptp-rd.ru/psihoterapiya/nejronnye-seti-mozga-cheloveka.html

Нервный импульс, его преобразование и механизм передачи

Нервный импульс является какой волной

Нервная система человека выступает своеобразным координатором в нашем организме. Она передаёт команды от мозга мускулатуре, органам, тканям и обрабатывает сигналы, идущие от них. В качестве своеобразного носителя данных используется нервный импульс. Что он собой представляет? С какой скоростью работает? На эти, а также на ряд других вопросов можно будет найти ответ в этой статье.

Чем является нервный импульс?

Так называют волну возбуждения, что распространяется по волокнам как ответ на раздражение нейронов. Благодаря этому механизму обеспечивается передача информации от различных рецепторов к центральной нервной системе. А от неё, в свою очередь, к разным органам (мышцы и железы).

А что же этот процесс являет собой на физиологическом уровне? Механизм передачи нервного импульса заключается в том, что мембраны нейронов могут менять свой электрохимический потенциал. И интересующий нас процесс совершается в области синапсов. Скорость нервного импульса может меняться в рамках от 3 до 12 метров за секунду.

Более детально о ней, а также о факторах, что на неё влияют, мы ещё поговорим.

Исследование строения и работы

Впервые прохождение нервного импульса было продемонстрировано немецкими учеными Э. Герингом и Г. Гельмгольцем на примере лягушки. Тогда же и было установлено, что биоэлектрический сигнал распространяется с указанной ранее скоростью. Вообще, такое является возможным благодаря особенному построению нервных волокон.

В некотором роде они напоминают электрический кабель. Так, если проводить параллели с ним, то проводниками являются аксоны, а изоляторами – их миелиновые оболочки (они являют собой мембрану шванновской клетки, которая намотана в несколько слоев). Причем скорость нервного импульса зависит в первую очередь от диаметра волокон.

Вторым по важности считается качество электрической изоляции. Кстати, в качестве материала организмом используется липопротеид миелин, который обладает свойствами диэлектрика. При прочих равных условиях, чем больше будет его слой, тем быстрее будут проходить нервные импульсы. Даже на данный момент нельзя сказать, что эта система полноценно исследована.

[attention type=yellow]

Многое, что относится к нервам и импульсам, ещё остаётся загадкой и предметом исследования.

[/attention]

Если говорить про путь нервного импульса, то необходимо отметить, что миелиновой оболочкой волокно покрывается не по всей своей длине. Особенности построения таковы, что сложившуюся ситуацию лучше всего будет сравнить с созданием изолирующих керамических муфт, что плотно нанизываются на стержень электрического кабеля (хотя в данном случае на аксон).

Как результат – есть небольшие неизолированные электрические участки, с которых ионный ток может спокойно вытечь из аксона в окружающую среду (или наоборот). При этом раздражается мембрана. Вследствие этого вызывается генерация потенциала действия в участках, что не изолированы. Этот процесс называется перехватом Ранвье.

Наличие такого механизма позволяет сделать так, чтобы нервный импульс распространялся значительно быстрее. Давайте об этом поговорим на примерах. Так, скорость проведения нервного импульса в толстом миелинизированном волокне, диаметр которого колеблется в рамках 10-20 микрон, составляет 70-120 метров за секунду.

Тогда как у тех, у кого неоптимальная структура, этот показатель меньше в 60 раз!

Где они создаются?

Нервные импульсы возникают в нейронах. Возможность создания таких «посланий» является одним из основных их свойств. Нервный импульс обеспечивает быстрое распространение однотипных сигналов по аксонам на большое расстояние. Поэтому это самое важное средство организма для обмена информацией в нём.

Данные о раздражении передаются с помощью изменения частоты их следования. Здесь работает сложная система периодики, которая может насчитывать сотни нервных импульсов в одну секунду. По несколько подобному принципу, хотя и значительно усложненному, работает компьютерная электроника.

Так, когда нервные импульсы возникают в нейронах, то они кодируются определённым образом, а только потом уже передаются. При этом информация группируется в специальные «пачки», которые имеют разное число и характер следования.

Всё это, сложенное вместе, и составляет основу для ритмической электрической активности нашего мозга, что можно зарегистрировать благодаря электроэнцефалограмме.

Говоря про последовательность прохождения нервного импульса, нельзя обойти вниманием нервные клетки (нейроны), по которым и происходит передача электрических сигналов. Так, благодаря им обмениваются информацией разные части нашего организма. В зависимости от их структуры и функционала выделяют три типа:

  1. Рецепторные (чувствительные). Ими кодируются и превращаются в нервные импульсы все температурные, химические, звуковые, механические и световые раздражители.
  2. Вставочные (также называются кондукторными или замыкательными). Они служат для того, чтобы перерабатывать и переключать импульсы. Наибольшее их число находится в головном и спинном мозге человека.
  3. Эффекторные (двигательные). Они получают команды от центральной нервной системы на то, чтобы были совершены определённые действия (при ярком солнце закрыть рукой глаза и так далее).

Каждый нейрон имеет тело клетки и отросток. Путь нервного импульса по телу начинается именно с последнего. Отростки бывают двух типов:

  1. Дендриты. На них возложена функция восприятия раздражения расположенных на них рецепторов.
  2. Аксоны. Благодаря им нервные импульсы передаются от клеток к рабочему органу.

Интересный аспект деятельности

Говоря про проведение нервного импульса клетками, сложно не рассказать об одном интересном моменте.

Так, когда они находятся в покое, то, скажем так, натриево-калиевый насос занимается перемещением ионов таким образом, чтобы достичь эффекта пресной воды внутри и соленой внешне.

[attention type=red]

Благодаря получаемому дисбалансу разницы потенциалов на мембране можно наблюдать до 70 милливольт. Для сравнения – это 5% от обычных батареек АА. Но как только меняется состояние клетки, то получившееся равновесие нарушается, и ионы начинают меняться местами.

[/attention]

Так происходит, когда через неё проходит путь нервного импульса. Благодаря активному действию ионов это действие и называют ещё потенциалом действия. Когда он достигает определённого показателя, то начинаются обратные процессы, и клетка достигает состояния покоя.

О потенциале действия

Говоря про преобразование нервного импульса и его распространение, следует отметить, что оно могло бы составлять жалкие миллиметры в секунду. Тогда бы сигналы от руки до мозга доходили бы за минуты, что явно нехорошо. Вот тут и играет свою роль в усилении потенциала действия рассмотренная ранее оболочка из миелина.

А все её «пропуски» размещены таким образом, чтобы они только позитивно сказывались на скорости передачи сигналов. Так, когда импульсом достигается конец основной части одного тела аксона, то он передаётся либо следующей клетке, либо (если говорить о мозге) многочисленным ответвлениям нейронов.

Вот в последних случаях работает немного другой принцип.

Как всё работает в мозгу?

Давайте поговорим, какая передаточная последовательность нервного импульса работает в наиболее важных частях нашей ЦНС. Здесь нейроны от своих соседей отделяются небольшими щелями, что называются синапсами.

Потенциал действия не может переходить через них, поэтому он ищет иной способ, чтобы попасть к следующей нервной клетке. На конце каждого отростка есть небольшие мешочки, что называются пресинаптическими пузырьками. В каждом из них имеются особые соединения – нейромедиаторы.

Когда к ним поступает потенциал действия, то высвобождаются из мешочков молекулы. Они пересекают синапс и присоединяются к особенным молекулярным рецепторам, что расположены на мембране. При этом нарушается равновесия и, вероятно, появляется новый потенциал действия.

Достоверно это ещё не известно, нейрофизиологи занимаются изучениями вопроса и по сей день.

Работа нейромедиаторов

Когда они передают нервные импульсы, то существует несколько вариантов, что произойдёт с ними:

  1. Они будут диффундированы.
  2. Подвергнутся химическому расщеплению.
  3. Вернутся назад в свои пузырьки (это называется обратным захватом).

В конце 20-го века сделали поразительное открытие.

Ученые узнали, что лекарства, что влияют на нейромедиаторы (а также их выброс и обратный захват), могут изменять психическое состояние человека коренным образом.

Так, к примеру, ряд антидепрессантов вроде “Прозака” блокируют обратный захват серотонина. Есть определённые причины считать, что в болезни Паркинсона виноват дефицит в головном мозге нейромедиатора дофамина.

Сейчас исследователи, которые изучают пограничные состояния человеческой психики, пробуют разобраться, как же это всё влияет на рассудок человека.

Ну а пока же у нас нет ответа на такой фундаментальный вопрос: что же заставляет нейрон создавать потенциал действия? Пока механизм «запуска» этой клетки для нас является секретом.

Особенно интересным с точки зрения данной загадки является работа нейронов главного мозга.

[attention type=green]

Если кратко, то они могут работать с тысячами нейромедиаторов, которые посылаются их соседями. Детали относительно обработки и интеграции данного типа импульсов нам почти не известны. Хотя над этим работает много исследовательских групп.

[/attention]

На данный момент получилось узнать, что все полученные импульсы интегрируются, а нейрон выносит решение – необходимо ли поддерживать потенциал действия и передавать их дальше. На этом фундаментальном процессе базируется функционирование головного мозга человека.

Ну что ж, тогда это неудивительно, что мы не знаем ответа на эту загадку.

В статье «нервный импульс» и «потенциал действия» использовались в качестве синонимов. Теоретически это верно, хотя в некоторых случаях необходимо учитывать некоторые особенности. Так, если вдаваться в детали, то потенциал действия является только частью нервного импульса.

При детализированном рассмотрении ученых книг можно узнать, что так называют только изменение заряда мембраны с положительного на отрицательный, и наоборот. Тогда как под нервным импульсом понимают сложный структурно-электрохимический процесс. Он распространяется по мембране нейрона как бегущая волна изменений.

Потенциал действия – всего лишь электрический компонент в составе нервного импульса. Он характеризирует изменения, что происходят с зарядом локального участка мембраны.

Где же создаются нервные импульсы?

Откуда они начинают свой путь? Ответ на этот вопрос может дать любой студент, который прилежно изучал физиологию возбуждения. Есть четыре варианта:

  1. Рецепторное окончание дендрита. Если оно есть (что не факт), то возможным является наличие адекватного раздражителя, что создаст сначала генераторный потенциал, а потом уже и нервный импульс. Подобным образом работают болевые рецепторы.
  2. Мембрана возбуждающего синапса. Как правило, такое возможно только при наличии сильного раздражения или их суммирования.
  3. Триггерная зона дентрида. В этом случае локальные возбуждающие постсинаптические потенциалы формируются как ответ на раздражитель. Если первый перехват Ранвье миелинизирован, то они на нём суммируются. Благодаря наличию там участка мембраны, которая обладает повышенной чувствительностью, здесь возникает нервный импульс.
  4. Аксонный холмик. Так называют место, где начинается аксон. Холмик – это наиболее частый создать импульсов на нейроне. Во всех остальных местах, которые рассматривались ранее, их возникновение гораздо менее вероятное. Это происходит из-за того, что здесь мембрана имеет повышенную чувствительность, а также пониженный критический уровень деполяризации. Поэтому, когда начинается суммирование многочисленных возбуждающих постсинаптических потенциалов, то раньше всего на них реагирует холмик.

Пример распространяющегося возбуждения

Рассказ медицинскими терминами может вызвать непонимание отдельных моментов. Чтобы устранить это, стоит кратко пройтись по изложенным знаниям. В качестве примера возьмем пожар.

Вспомните сводки из новостей прошлого лета (также это скоро можно будет услышать опять). Пожар распространяется! При этом деревья и кустарники, которые горят, остаются на своих местах. А вот фронт огня идёт всё дальше от места, где был очаг возгорания. Аналогичным образом работает нервная система.

Часто бывает необходимо успокоить начавшееся возбуждение нервной системы. Но это не так легко сделать, как и в случае с огнем. Для этого совершают искусственное вмешательство в работу нейрона (в лечебных целях) или используют различные физиологические средства. Это можно сравнить с заливанием пожара водой.

Источник: https://FB.ru/article/250603/nervnyiy-impuls-ego-preobrazovanie-i-mehanizm-peredachi

Нервные ткани

Нервный импульс является какой волной

Группа нервных тканей объединяет ткани эктодермального происхождения, которые в совокупности образуют нервную систему и создают условия для реализации ее многочисленных функций. Обладают двумя основными свойствами: возбудимостью и проводимостью.

Нейрон

Структурно-функциональной единицей нервной ткани является нейрон (от др.-греч. νεῦρον — волокно, нерв) – клетка с одним длинным отростком – аксоном, и одним/несколькими короткими – дендритами.

Спешу сообщить, что представление, будто короткий отросток нейрона – дендрит, а длинный – аксон, в корне неверно. С точки зрения физиологии правильнее дать следующие определения: дендрит – отросток нейрона, по которому нервный импульс перемещается к телу нейрона, аксон – отросток нейрона, по которому импульс перемещается от тела нейрона.

Отростки нейронов проводят сгенерированные нервные импульсы и передают их другим нейронам, эффекторам (мышцы, железы), благодаря чему мышцы сокращаются или расслабляются, а секреция желез усиливается или уменьшается.

Миелиновая оболочка

Отростки нейронов покрыты жироподобным веществом – миелиновой оболочкой, которая обеспечивает изолированное проведение нервного импульса по нерву. Если бы не было миелиновой оболочки (вообразите!) нервные импульсы распространялись бы хаотично, и, когда мы хотели сделать движение рукой, двигалась бы нога.

Существует болезнь, при которой собственные антитела уничтожают миелиновую оболочку (случаются и такие сбои в работе организма.) Эта болезнь – рассеянный склероз, по мере прогрессирования приводит к разрушению не только миелиновой оболочки, но и нервов – а значит, происходит атрофия мышц и человек постепенно становится обездвиженным.

Нейроглия

Вы уже убедились, насколько значимы нейроны, их высокая специализация приводит к возникновению особого окружения – нейроглии.

Нейроглия – вспомогательная часть нервной системы, которая выполняет ряд важных функций:

  • Опорная – поддерживает нейроны в определенном положении
  • Изолирующая – ограничивает нейроны от соприкосновения с внутренней средой организма
  • Регенераторная – в случае повреждения нервных структур нейроглия способствует регенерации
  • Трофическая – с помощью нейроглии осуществляется питание нейронов: напрямую с кровью нейроны не контактируют

В состав нейроглии входят разные клетки, их в десятки раз больше чем самих нейронов. В периферическом отделе нервной системы миелиновая оболочка, изученная нами, образуется именно из нейроглии – шванновских клеток. Между ними хорошо заметны перехваты Ранвье – участки, лишенные миелиновой оболочки, между двумя смежными шванновскими клетками.

Классификация нейронов

Нейроны функционально подразделяются на чувствительные, двигательные и вставочные.

Чувствительные нейроны также называются афферентные, центростремительные, сенсорные, воспринимающие – они передают возбуждение (нервный импульс) от рецепторов в ЦНС. Рецептором называют концевое окончание чувствительных нервных волокон, воспринимающих раздражитель.

Вставочные нейроны также называются промежуточные, ассоциативные – они обеспечивают связь между чувствительными и двигательными нейронами, передают возбуждение в различные отделы ЦНС.

Двигательные нейроны по-другому называются эфферентные, центробежные, мотонейроны – они передают нервный импульс (возбуждение) из ЦНС на эффектор (рабочий орган). Наиболее простой пример взаимодействия нейронов – коленный рефлекс (однако вставочного нейрона на данной схеме нет). Более подробно рефлекторные дуги и их виды мы изучим в разделе, посвященном нервной системе.

Синапс

На схеме выше вы наверняка заметили новый термин – синапс. Синапсом называют место контакта между двумя нейронами или между нейроном и эффектором (органом-мишенью). В синапсе нервный импульс “преобразуется” в химический: происходит выброс особых веществ – нейромедиаторов (наиболее известный – ацетилхолин) в синаптическую щель.

Разберем строение синапса на схеме. Его составляют пресинаптическая мембрана аксона, рядом с которой расположены везикулы (лат. vesicula — пузырек) с нейромедиатором внутри (ацетилхолином). Если нервный импульс достигает терминали (окончания) аксона, то везикулы начинают сливаться с пресинаптической мембраной: ацетилхолин поступает наружу, в синаптическую щель.

Попав в синаптическую щель, ацетилхолин связывается с рецепторами на постсинаптической мембране, таким образом, возбуждение передается другому нейрону, и он генерирует нервный импульс. Так устроена нервная система: электрический путь передачи сменяется химическим (в синапсе).

Яд кураре

Гораздо интереснее изучать любой предмет на примерах, поэтому я постараюсь как можно чаще радовать вас ими ;) Не могу утаить историю о яде кураре, который используют индейцы для охоты с древних времен.

Этот яд блокирует ацетилхолиновые рецепторы на постсинаптической мембране, и, как следствие, химическая передача возбуждения с одного нейрона на другой становится невозможна. Это приводит к тому, что нервные импульсы перестают поступать к мышцам организма, в том числе к дыхательным мышцам (межреберным, диафрагме), вследствие чего дыхание останавливается и наступает смерть животного.

Нервы и нервные узлы

Собираясь вместе, аксоны образуют нервные пучки. Нервные пучки объединяются в нервы, покрытые соединительнотканной оболочкой. В случае, если тела нервных клеток концентрируются в одном месте за пределами центральной нервной системы, их скопления называют нервные узлы – или ганглии (от др.-греч. γάγγλιον — узел).

В случае сложных соединений между нервными волокнами говорят о нервных сплетениях. Одно из наиболее известных – плечевое сплетение.

Болезни нервной системы

Неврологические болезни могут развиваться в любой точке нервной системы: от этого будет зависеть клиническая картина. В случае повреждения чувствительного пути пациент перестает чувствовать боль, холод, тепло и другие раздражители в зоне иннервации пораженного нерва, при этом движения сохранены в полном объеме.

Если повреждено двигательное звено, движение в пораженной конечности будет невозможно: возникает паралич, но чувствительность может сохраняться.

Существует тяжелое мышечное заболеванием – миастения (от др.-греч. μῦς — «мышца» и ἀσθένεια — «бессилие, слабость»), при котором собственные антитела разрушают мотонейроны.

Постепенно любые движения мышцами становятся для пациента все труднее, становится тяжело долго говорить, повышается утомляемость. Наблюдается характерный симптом – опущение верхнего века. Болезнь может привести к слабости диафрагмы и дыхательных мышц, вследствие чего дыхание становится невозможным.

Источник: https://studarium.ru/article/80

2_3 Потенциал действия и нервный импульс

Нервный импульс является какой волной

Так называют волну возбуждения, что распространяется по волокнам как ответ на раздражение нейронов. Благодаря этому механизму обеспечивается передача информации от различных рецепторов к центральной нервной системе. А от неё, в свою очередь, к разным органам (мышцы и железы).

А что же этот процесс являет собой на физиологическом уровне? Механизм передачи нервного импульса заключается в том, что мембраны нейронов могут менять свой электрохимический потенциал. И интересующий нас процесс совершается в области синапсов. Скорость нервного импульса может меняться в рамках от 3 до 12 метров за секунду.

Более детально о ней, а также о факторах, что на неё влияют, мы ещё поговорим.

  • 1 История 1.1 Истоки
  • 1.2 Современные исследования
  • 2 Устройство
  • 2.2 Модели нейронов
  • 2.3 Представление информации
  • 2.4 Устройство
  • 2.5 Методы обучения
  • 3 Качественные характеристики
  • 3.2 Недостатки
  • 4 Реализации
  • 4.2 Аппаратные
  • 5 Применение
  • 5.2 Робототехника
  • 5.3 Компьютерное зрение
  • 5.4 Телекоммуникации
  • 6 Примечания
  • Особенности строения и функционирования

    Если говорить про путь нервного импульса, то необходимо отметить, что миелиновой оболочкой волокно покрывается не по всей своей длине. Особенности построения таковы, что сложившуюся ситуацию лучше всего будет сравнить с созданием изолирующих керамических муфт, что плотно нанизываются на стержень электрического кабеля (хотя в данном случае на аксон).

    Как результат – есть небольшие неизолированные электрические участки, с которых ионный ток может спокойно вытечь из аксона в окружающую среду (или наоборот). При этом раздражается мембрана. Вследствие этого вызывается генерация потенциала действия в участках, что не изолированы. Этот процесс называется перехватом Ранвье.

    Наличие такого механизма позволяет сделать так, чтобы нервный импульс распространялся значительно быстрее. Давайте об этом поговорим на примерах. Так, скорость проведения нервного импульса в толстом миелинизированном волокне, диаметр которого колеблется в рамках 10-20 микрон, составляет 70-120 метров за секунду.

    Тогда как у тех, у кого неоптимальная структура, этот показатель меньше в 60 раз!

    НОВОСТИ БИБЛИОТЕКА КАРТА САЙТА ССЫЛКИ О САЙТЕ[attention type=yellow]

    О том, что нервные сигналы передаются по нейронам в виде электрических импульсов, влияющих на сокращение мышц и секреторную активность желез, было известно уже более 200 лет назад. Однако механизм возникновения и распространения этих импульсов был выяснен только в последние 40 лет, после того как у кальмара были открыты гигантские аксоны

    [/attention]

    толщиной около миллиметра. Они иннервируют мускулатуру мантии и вызывают ее быстрое сокращение, когда животному нужно спасаться от врага. Большая толщина этих аксонов позволила провести на них некоторые из самых ранних электрофизиологических исследований.

    На рис. 16.1 изображен прибор, применяемый в настоящее время для изучения электрической активности нейронов. Его важнейшую часть составляет микроэлектрод

    — стеклянная трубочка, вытянутая на конце в капилляр диаметром 0,5 мкм и заполненная раствором, проводящим ток, например 3 М КС1.

    Этот микроэлектрод вводят в аксон, а второй электрод, имеющий вид маленькой металлической пластинки, помещают в солевой раствор, омывающий исследуемый нейрон. Электроды подсоединены к усилителю, замыкающему цепь.

    Сигнал, усиленный примерно в 1000 раз, передается на двухлучевой осциллограф. Все перемещения микроэлектрода осуществляются с помощью
    микроманипулятора — специального устройства, позволяющего с большой точностью регулировать положение микроэлектрода.

    Когда кончик микроэлектрода проходит сквозь плазматическую мембрану аксона, лучи осциллографа раздвигаются. Расстояние между лучами по-казывает разность потенциалов между двумя электродами. Эта разность называется

    потенциалом покоя

    аксона и составляет у всех исследованных видов приблизительно — 65 мВ. Таким образом, мембрана аксона поляризована, а минус перед потенциалом покоя означает, что с внутренней стороны она заряжена отрицательно по отношению к наружной поверхности. В сенсорных клетках, нейронах и мышечных волокнах эта величина во время активности изменяется, поэтому такие клетки называются

    возбудимыми

    . На мембранах всех остальных живых клеток тоже существует подобная разность потенциалов, известная как

    мембранный потенциал

    , но в этих клетках она остается постоянной, поэтому их называют

    невозбудимыми

    клетками.

    Рис. 16.1. Схема аппаратуры для регистрации электрической активности аксона отдельного нейрона. Стимулятор подает ток, возбуждающий потенциал действия, который отмечается и записывается с помощью внутриклеточных микроэлектродов и двулучевого катодного осциллографа

    Потенциал покоя

    У большинства нейронов млекопитающих потенциал покоя остается постоянным до тех пор, пока клетка находится в неактивном состоянии из-за отсутствия стимула.

    [attention type=red]

    Кертис и Коул в США и Ходжкин и Хаксли в Англии в конце 30-х годовустановили, что потенциал покоя имеет физико-химическую природу и обусловлен разностью ионных концентраций по обе стороны мембраны аксона и избирательной проницаемостью мембраны для ионов.

    [/attention]

    Анализ жидкости, находящейся внутри аксона, и омывающей аксон морской воды показал, что между обеими жидкостями существуют электрохимические ионные градиенты (табл. 16.1).

    Таблица 16.1. Концентрации ионов во внеклеточной среде и внутриклеточной жидкости аксона кальмара (приближенные величины; выражены в миллимолях на 1 кг Н2О; из Hodgkin, 1958)

    В аксоплазме, находящейся внутри аксона, больше ионов К+ и меньше Na+, тогда как в жидкости, омывающей аксон, наоборот, больше ионов Na+ и меньше К+ (распределение ионов Сl- в последующем описании не учитывается, так как оно не играет существенной роли в интересующих нас явлениях).

    Указанные градиенты поддерживаются за счет активного переноса ионов против их электрохимических градиентов, который осуществляют определенные участки мембраны, называемые катионными

    или
    натриевыми насосами
    . Эти непрерывно действующие транспортные механизмы работают за счет энергии, освобождающейся при гидролизе АТФ; при этом происходит выведение из аксона Na+, сопряженное с поглощением К+ (рис. 16.2, А).

    Активному транспорту этих ионов противостоит их пассивная диффузия

    , поскольку они постоянно перемещаются «вниз» по электрохимическим градиентам, как показано на рис. 16.2, Б. Скорость диффузии определяется проницаемостью мембраны аксона для данного иона.

    Ионы К+ более подвижны, и проницаемость мембраны для них в 20 раз больше, чем для Na+ , поэтому К+ легче выходит из аксона, чем Na+ входит в него, и в результате в аксоне становится меньше катионов и создается отрицательный заряд.

    Величина потенциала покоя определяется главным образом электрохимическим градиентом К+.

    [attention type=green]

    Рис. 16.2. Активное (А) и пассивное (Б) перемещение ионов, связанное с созданием отрицательного потенциала внутри аксона. Натриево-калиевый насос осуществляет активный перенос ионов (А), которые в то же время проходят через мембрану путем пассивной диффузии в направлении их электрохимических градиентов (Б)

    [/attention]

    Изменение проницаемости мембраны возбудимых клеток для ионов К+ и Na+ приводит к изменению разности потенциалов на мембране, к возникновению потенциалов действия и распространению нервных импульсов по аксону.

    Потенциал действия

    При стимуляции аксона электрическим током (рис. 16.3) потенциал на внутренней поверхности мембраны меняется с — 70 мВ до + 40 мВ. Это изменение полярности носит название потенциала действия

    (спайка) и регистрируется на двухлучевом осциллографе в виде кривой, представленной на рис. 16.3.

    Рис. 16.3. Типичный потенциал действия в аксоне кальмара

    Потенциал действия возникает в результате внезапного кратковременного повышения проницаемости мембраны аксона для ионов Na+ и входа последних в аксон. Вследствие увеличения проводимости

    (электрический эквивалент проницаемости) для натрия число положительно заряженных ионов внутри аксона возрастает, и мембранный потенциал снижается по сравнению с величиной покоя, составляющей около — 70 мВ.

    Такое изменение мембранного потенциала называется
    деполяризацией . Повышение натриевой проводимости и деполяризация влияют друг на друга по принципу положительной обратной связи, т.е.

    взаимно усиливают друг друга, и в результате возникает фаза крутого подъема потенциала действия.

    Как показали расчеты, при деполяризации порядка 110 мВ, происходящей при развитии потенциала действия, в аксон входит сравнительно немного ионов Na+ (около 10-6% от общего количества Na+, присутствующего в клетке, в зависимости от диаметра аксона). На пике потенциала действия проницаемость для натрия начинает падать (

    инактивация

    натриевых каналов), а примерно через 0,5 мс после начала деполяризации повышается проницаемость для К+, и калий выходит из аксона. По мере выхода ионов К+ положительный заряд с внутренней стороны мембраны меняется на отрицательный. Эта фаза реполяризации мембраны, представленная нисходящей областью пика потенциала действия, приводит к восстановлению исходного мембранного потенциала.

    Из приведенного объяснения видно, что если потенциал покоя определяется главным образом ионами К+, то потенциал действия зависит в основном от ионов Na+ (рис. 16.4).

    Рис. 16.4. Схема взаимоотношений между мембранным потенциалом (А), ионной проводимостью (Б) и распределением потенциалов на обеих сторонах мембраны аксона (В) во время потенциала действия

    16.1. Приведите две причины резкого увеличения входа Na+ в аксон при повышении проницаемости мембраны аксона для Na+.

    16.2. Как изменился бы потенциал действия, если бы одновременно повысилась проницаемость мембраны для инов Na+ и К+?

    [attention type=yellow]

    16.3. В 1949 г. Ходжкин и Катц исследовали влияние ионов Na+ на потенциалы действия в аксонах кальмара.

    [/attention]

    С помощью внутриклеточных микроэлектродов их регистрировали в аксонах, омываемых изотоничной морской водой и той же водой в разведениях 1:2 и 1:3. Результаты представлены на рис. 16.5.

    Какой среде соответствует каждая из приведенных трех кривых? Объясните влияние различных растворов на потенциалы действия.

    Рис. 16.5. Запись мембранных потенциалов в аксоне кальмара, омываемом обычной и разведенной морской водой

    Характерные особенности потенциалов действия

    Возникновение потенциала действия.

    Стимуляция сенсорных клеток приводит к деполяризации их мембран, и если эта деполяризация достигнет определенной
    пороговой величины, она вызовет потенциал действия.

    Амплитуда

    потенциала действия (рис. 16.3) постоянна для каждого нейрона, и увеличение силы или частоты стимуляции на нее не влияет; поэтому говорят, что потенциал действия подчиняется закону

    «всё или ничего»

    .

    Передача нервных импульсов.

    В нервной системе информация передается как серия нервных импульсов — распространяющихся потенциалов действия. Нервный импульс пробегает по аксону в виде волны деполяризации.

    Такое распространение потенциала действия происходит благодаря натриевому току: когда ионы Na+ входят в аксон, в данном участке аксона создается область положительного заряда и в местной цепи возникает ток между этим активным участком и отрицательно заряженной областью, находящейся непосредственно перед ним.

    Возникающий в местной цепи ток снижает мембранный потенциал в этой области, и в результате деполяризации здесь повышается проницаемость мембраны для Na+ и в свою очередь возникает потенциал действия, развивающийся по принципу «все или ничего».

    [attention type=red]

    Последовательная деполяризация все новых и новых участков мембраны ведет к тому, что потенциал действия распространяется по аксону все дальше без изменения амплитуды. Таким образом потенциалы действия могут передаваться на любые расстояния, т. е. носят незатухающий характер (
    бездекрементное
    проведение).

    [/attention]

    Причина этого заключается в том, что изменение в каждой точке аксона происходит за счет локального запаса энергии в виде ионного градиента, хотя и запускается изменением в соседней точке. До тех пор пока существует необходимая разность ионных концентраций внутри и вне аксона, потенциал действия, возникающий в одном участке, будет генерировать потенциал действия в соседнем участке.

    Период рефрактерности.

    Нервные импульсы проходят по аксону только в одном направлении. Это связано с тем, что участок, бывший ранее активным, переходит в восстановительную фазу.

    Во время этой фазы мембрана аксона не может отвечать на деполяризацию изменением натриевой проводимости даже в том случае, если интенсивность стимула увеличилась.

    Эта фаза носит название
    периода абсолютной рефрактерности и продолжается около 1 мс. За нею следует

    период относительной рефрактерности

    , продолжающийся 5-10 мс, в течение которого сильные стимулы могут вызывать деполяризацию. Период рефрактерности ограничивает возможную частоту нервных импульсов.

    16.4. Опишите изменения, происходящие в аксоне во время периода рефрактерности.

    Скорость проведения.

    В немиелинизированных аксонах (разд. 16.2), характерных для беспозвоночных, скорость распространения потенциалов действия зависит от сопротивления аксоплазмы вдоль аксона. Это сопротивление в свою очередь зависит от диаметра аксона — чем меньше диаметр, тем больше сопротивление. В тонких аксонах (

    Источник: https://MemorySafonovo.ru/stroenie-i-rabota-mozga/provodimost-nervnyh-impulsov.html

    Нервный импульс, его скорость, препараты улучшающие проведение

    Нервный импульс является какой волной

    Потенциал действия или нервный импульс, специфическая реакция, протекающая в виде возбуждающей волны и протекающей по всему нервному пути. Эта реакция является ответом на раздражитель.

    Главной задачей является передача данных от рецептора к нервной системе, а после этого она направляет эту информацию к нужным мышцам, железам и тканям. После прохождения импульса, поверхностная часть мембраны становится отрицательно заряженной, а внутренняя ее часть остается положительной.

    Таким образом, нервным импульсом называют последовательно передающиеся электрические изменения.

    Возбуждающее действие и его распространение подвергается физико-химической природе. Энергия для проведения этого процесса образуется непосредственно в самом нерве. Происходит это из-за того, что прохождение импульса влечет образование тепла.

    Как только он прошел, начинается затихание или референтное состояние. В которою всего лишь долю секунды нерв не может проводить стимул. Скорость, с которой может поступать импульс колеблется в пределах от 3 м/с до 120 м/с.

    Оглавление

    • 1 Строение
    • 2 Законы проведения
    • 3 Химия проведения импульса

    Строение

    Волокна, по которым проходит возбуждение, имеют специфическую оболочку. Грубо говоря, эта система напоминает электрический кабель. По своему составу оболочка может быть миелиновая и безмиелиновая. Самый главной составляющей миелиновой оболочки является – миелин, который играет роль диэлектрика.

    Скорость прохождения импульса зависит от нескольких факторов, например, от толщины волокон, при чем оно толще, тем скорость развивается быстрее.

    Еще один фактором в повышении скорости проведения, является сам миелин. Но при этом он располагается не по всей поверхности, а участками, как бы нанизывается.

    Соответственно между этими участками есть те, которые остаются «голыми». По ним происходит утечка тока из аксона.

    [attention type=green]

    Аксоном называется отросток, с помощью него обеспечивается передача данных от одной клетки к остальным. Регулируется этот процесс с помощью синапса – непосредственной связи между нейронами или нейроном и клеткой. Еще существует, так называемое синаптическое пространство или щель.

    [/attention]

    Когда поступает раздражительный импульс к нейрону, то в процессе реакции высвобождаются нейромедиаторы (молекулы химического состава). Они проходят через синаптическое отверстие, в итоге попадая на рецепторы нейрона или клетки, которой нужно донести данные.

    Для проведения нервного импульса необходимы ионы кальция, так как без этого не происходит высвобождение нейромедиатора.

    Вегетативная система обеспечивается в основном безмиелиновыми тканями. По ним возбуждение распространяется постоянно и беспрерывно.

    Принцип передачи основан на возникновении электрического поля, поэтому возникает потенциал, раздражающий мембрану соседнего участка и так по всему волокну.

    При этом потенциал действия не передвигается, а появляется и исчезает в одном месте. Скорость передачи по таким волокнам составляет 1-2 м/с.

    Законы проведения

    В медицине присутствуют четыре основных закона:

    • Анатомо-физиологическая ценность. Проводится возбуждение только в том случае, если нет нарушения в целостности самого волокна. Если не обеспечивать единство, например, по причине ущемления, принятия наркотиков, то и проведение нервного импульса невозможно.
    • Изолированное проведение раздражения. Возбуждение может передаваться вдоль нервного волокна, никаким образом, не распространяясь на соседние.
    • Двустороннее проведение. Путь проведения импульса может быть только двух видов – центробежно и центростремительно. Но в действительности направление происходит в одном из вариантов.
    • Бездекрементное проведение. Импульсы не утихают, иными словами, проводятся без декремента.

    Химия проведения импульса

    Процесс раздражения так же контролируется ионами, в основном калием, натрием и некоторыми органическими соединениями.

    Концентрация расположения этих веществ разная, клетка заряжена внутри себя отрицательно, а на поверхности положительно. Этот процесс будет называться разностью потенциалов.

    При колебании отрицательного заряда, например, его уменьшении провоцируется разность потенциалов и этот процесс называется деполяризацией.

    [attention type=yellow]

    Раздражение нейрона влечет за собой открытие каналов натрия в месте раздражения. Это может способствовать вхождению положительно заряженных частиц во внутрь клетки. Соответственно отрицательный заряд снижается и происходит потенциал действия или происходит нервный импульс. После этого натриевые каналы снова прикрываются.

    [/attention]

    Часто встречается, что именно ослабление поляризации способствует открытию калиевых каналов, что провоцирует высвобождению положительно заряженных ионов калия. Этим действием уменьшается отрицательный заряд на поверхности клетки.

    Потенциал покоя или электрохимическое состояние восстанавливается тогда, когда в работу включаются калий-натриевые насосы, с помощью которых ионы натрия выходят из клетки, а калия заходят в нее.

    В результате можно сказать – при возобновлении электрохимических процессов и происходят импульсы, стремящиеся по волокнам.

    Источник: http://NashiNervy.ru/o-nervnoj-sisteme/nervnyj-impuls-i-printsip-ego-peredachi.html

    Лечимся дома
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: