ადამიანის ნერვული სისტემა მოქმედებს როგორც ერთგვარი კოორდინატორი ჩვენს ორგანიზმში. ის ტვინიდან ბრძანებებს გადასცემს კუნთებს, ორგანოებს, ქსოვილებს და ამუშავებს მათგან მოსულ სიგნალებს. ნერვული იმპულსი გამოიყენება როგორც ერთგვარი მონაცემთა გადამზიდავი. რას წარმოადგენს ის? რა სიჩქარით მუშაობს? ამ და რიგ სხვა კითხვებზე პასუხის გაცემა შეგიძლიათ ამ სტატიაში.
რა არის ნერვული იმპულსი?
ეს არის აგზნების ტალღის სახელი, რომელიც ვრცელდება ბოჭკოებში ნეირონების სტიმულაციის საპასუხოდ. ამ მექანიზმის წყალობით, ინფორმაცია სხვადასხვა რეცეპტორებიდან ცენტრალურ ნერვულ სისტემაში გადადის. და მისგან, თავის მხრივ, სხვადასხვა ორგანოებამდე (კუნთები და ჯირკვლები). მაგრამ რა არის ეს პროცესი ფიზიოლოგიურ დონეზე? ნერვული იმპულსის გადაცემის მექანიზმი არის ის, რომ ნეირონების მემბრანებს შეუძლიათ შეცვალონ მათი ელექტროქიმიური პოტენციალი. და ჩვენთვის საინტერესო პროცესი მიმდინარეობს სინაფსების არეალში. ნერვული იმპულსის სიჩქარე შეიძლება განსხვავდებოდეს 3-დან 12 მეტრამდე წამში. დაწვრილებით ვისაუბრებთ მასზე, ასევე იმაზე, თუ რა გავლენას ახდენს მასზე.
სტრუქტურისა და სამუშაოს კვლევა
პირველად, ნერვული იმპულსის გავლა აჩვენა გერმანელმამეცნიერები ე.გორინგი და გ.ჰელმჰოლცი ბაყაყის მაგალითზე. ამავე დროს, აღმოჩნდა, რომ ბიოელექტრული სიგნალი ვრცელდება ადრე მითითებული სიჩქარით. ზოგადად, ეს შესაძლებელია ნერვული ბოჭკოების სპეციალური კონსტრუქციის გამო. გარკვეულწილად, ისინი ელექტრო კაბელს ჰგავს. ასე რომ, თუ მასთან პარალელებს გავავლებთ, მაშინ გამტარები არიან აქსონები, იზოლატორები კი მათი მიელინის გარსები (ეს არის შვანის უჯრედის მემბრანა, რომელიც რამდენიმე ფენად არის დახვეული). უფრო მეტიც, ნერვული იმპულსის სიჩქარე პირველ რიგში დამოკიდებულია ბოჭკოების დიამეტრზე. მეორე ყველაზე მნიშვნელოვანი არის ელექტრო იზოლაციის ხარისხი. სხვათა შორის, ორგანიზმი მასალად იყენებს მიელინის ლიპოპროტეინს, რომელსაც აქვს დიელექტრიკის თვისებები. Ceteris paribus, რაც უფრო დიდია მისი ფენა, მით უფრო სწრაფად გაივლის ნერვული იმპულსები. ამ დროისთვისაც არ შეიძლება ითქვას, რომ ეს სისტემა სრულად არის გამოკვლეული. ბევრი რამ, რაც ნერვებსა და იმპულსებს ეხება, ჯერ კიდევ საიდუმლო და კვლევის საგანია.
სტრუქტურისა და ფუნქციონირების თავისებურებები
თუ ვსაუბრობთ ნერვული იმპულსის გზაზე, უნდა აღინიშნოს, რომ მიელინის გარსი არ ფარავს ბოჭკოს მთელ სიგრძეზე. დიზაინის მახასიათებლები ისეთია, რომ არსებული ვითარება საუკეთესოდ შეიძლება შევადაროთ საიზოლაციო კერამიკული ყდის შექმნას, რომლებიც მჭიდროდ არის მიბმული ელექტრო კაბელის ღეროზე (თუმცა ამ შემთხვევაში აქსონზე). შედეგად, არის პატარა არაიზოლირებული ელექტრული უბნები, საიდანაც იონური დენი ადვილად გამოდისაქსონი გარემოს მიმართ (ან პირიქით). ეს აღიზიანებს მემბრანას. შედეგად, სამოქმედო პოტენციალის წარმოქმნა გამოწვეულია არაიზოლირებულ ადგილებში. ამ პროცესს Ranvier-ის გადაკვეთა ეწოდება. ასეთი მექანიზმის არსებობა შესაძლებელს ხდის ნერვული იმპულსის ბევრად უფრო სწრაფად გავრცელებას. მოდით ვისაუბროთ ამაზე მაგალითებით. ამრიგად, ნერვული იმპულსების გამტარობის სიჩქარე სქელ მიელინურ ბოჭკოში, რომლის დიამეტრი 10-20 მიკრონის ფარგლებში მერყეობს, წამში 70-120 მეტრია. ხოლო მათთვის, ვისაც არაოპტიმალური სტრუქტურა აქვს, ეს მაჩვენებელი 60-ჯერ ნაკლებია!
სად მზადდება?
ნერვის იმპულსები წარმოიქმნება ნეირონებში. ასეთი „შეტყობინებების“შექმნის შესაძლებლობა მათი ერთ-ერთი მთავარი თვისებაა. ნერვული იმპულსი უზრუნველყოფს იმავე ტიპის სიგნალების სწრაფ გავრცელებას აქსონების გასწვრივ დიდ მანძილზე. აქედან გამომდინარე, ეს არის სხეულის ყველაზე მნიშვნელოვანი საშუალება მასში ინფორმაციის გაცვლისთვის. მონაცემები გაღიზიანების შესახებ გადაეცემა მათი განმეორების სიხშირის შეცვლით. აქ მუშაობს პერიოდული გამოცემების რთული სისტემა, რომელსაც შეუძლია ერთ წამში ასობით ნერვული იმპულსის დათვლა. გარკვეულწილად მსგავსი პრინციპის მიხედვით, თუმცა ბევრად უფრო რთული, კომპიუტერული ელექტრონიკა მუშაობს. ასე რომ, როდესაც ნერვული იმპულსები წარმოიქმნება ნეირონებში, ისინი კოდირებულია გარკვეული გზით და მხოლოდ ამის შემდეგ ხდება მათი გადაცემა. ამ შემთხვევაში ინფორმაცია ჯგუფდება სპეციალურ „პაკეტებში“, რომლებსაც აქვთ განსხვავებული რიცხვი და თანმიმდევრობის ბუნება. ეს ყველაფერი ერთად არის ჩვენი ტვინის რიტმული ელექტრული აქტივობის საფუძველი, რომელიც შეიძლება დარეგისტრირდესელექტროენცეფალოგრამა.
უჯრედების ტიპები
საუბრისას ნერვული იმპულსის გავლის თანმიმდევრობაზე, არ შეიძლება უგულებელვყოთ ნერვული უჯრედები (ნეირონები), რომლების მეშვეობითაც ხდება ელექტრული სიგნალების გადაცემა. ასე რომ, მათი წყალობით ჩვენი სხეულის სხვადასხვა ნაწილი ცვლის ინფორმაციას. მათი სტრუქტურისა და ფუნქციონალობიდან გამომდინარე, გამოირჩევა სამი ტიპი:
- რეცეპტორი (მგრძნობიარე). ისინი კოდირებენ და აქცევენ ნერვულ იმპულსებად ყველა ტემპერატურულ, ქიმიურ, ხმის, მექანიკურ და სინათლის სტიმულს.
- ჩასმა (ასევე უწოდებენ დირიჟორს ან დახურვას). ისინი ემსახურებიან იმპულსების დამუშავებას და გადართვას. მათი ყველაზე დიდი რაოდენობა არის ადამიანის ტვინსა და ზურგის ტვინში.
- ეფექტური (საავტომობილო). ისინი იღებენ ბრძანებებს ცენტრალური ნერვული სისტემისგან გარკვეული მოქმედებების შესასრულებლად (ნათელ მზეზე, დახუჭეთ თვალები ხელით და ასე შემდეგ).
თითოეულ ნეირონს აქვს უჯრედის სხეული და პროცესი. სხეულში ნერვული იმპულსის გზა სწორედ ამ უკანასკნელით იწყება. პროცესები ორი ტიპისაა:
- დენდრიტები. მათ ევალებათ მათზე განლაგებული რეცეპტორების გაღიზიანების აღქმის ფუნქცია.
- აქსონები. მათი წყალობით ნერვული იმპულსები უჯრედებიდან სამუშაო ორგანომდე გადაეცემა.
აქტივობის საინტერესო ასპექტი
საუბრისას უჯრედების მიერ ნერვული იმპულსის გატარებაზე, ძნელია არ გითხრათ ერთი საინტერესო მომენტის შესახებ. ასე რომ, როდესაც ისინი ისვენებენ, მაშინ, ვთქვათამრიგად, ნატრიუმ-კალიუმის ტუმბო ჩართულია იონების მოძრაობაში ისე, რომ მიაღწიოს მტკნარი წყლის ეფექტს შიგნით და მარილიანი გარედან. მემბრანის გასწვრივ პოტენციური სხვაობის შედეგად მიღებული დისბალანსის გამო, შეიძლება შეინიშნოს 70 მილივოლტამდე. შედარებისთვის, ეს არის ჩვეულებრივი AA ბატარეების 5%. მაგრამ როგორც კი უჯრედის მდგომარეობა იცვლება, შედეგად წონასწორობა ირღვევა და იონები იწყებენ ადგილების შეცვლას. ეს ხდება მაშინ, როდესაც მასში ნერვული იმპულსის გზა გადის. იონების აქტიური მოქმედების გამო ამ მოქმედებას ასევე უწოდებენ მოქმედების პოტენციალს. როდესაც ის მიაღწევს გარკვეულ მნიშვნელობას, მაშინ იწყება საპირისპირო პროცესები და უჯრედი აღწევს დასვენების მდგომარეობას.
მოქმედების პოტენციალის შესახებ
საუბრისას ნერვული იმპულსების გარდაქმნასა და გავრცელებაზე, უნდა აღინიშნოს, რომ ეს შეიძლება იყოს სავალალო მილიმეტრი წამში. შემდეგ სიგნალები ხელიდან ტვინამდე რამდენიმე წუთში მიაღწევდა, რაც აშკარად არ არის კარგი. აქ ადრე განხილული მიელინის გარსი ასრულებს თავის როლს მოქმედების პოტენციალის გაძლიერებაში. და ყველა მისი „გადასასვლელი“ისეა განთავსებული, რომ მხოლოდ დადებითად მოქმედებენ სიგნალის გადაცემის სიჩქარეზე. ასე რომ, როდესაც იმპულსი აღწევს ერთი აქსონის სხეულის ძირითადი ნაწილის ბოლოს, ის გადაეცემა ან შემდეგ უჯრედს, ან (თუ ვსაუბრობთ ტვინზე) ნეირონების მრავალ ტოტზე. ამ უკანასკნელ შემთხვევაში, ოდნავ განსხვავებული პრინციპი მუშაობს.
როგორ მუშაობს ყველაფერი ტვინში?
მოდით ვისაუბროთ იმაზე, თუ რა მოქმედებს ნერვული იმპულსების გადაცემის თანმიმდევრობა ჩვენი ცენტრალური ნერვული სისტემის ყველაზე მნიშვნელოვან ნაწილებზე.აქ ნეირონები მეზობლებისაგან გამოყოფილია მცირე უფსკრულით, რომლებსაც სინაფსებს უწოდებენ. მოქმედების პოტენციალი მათ ვერ გადალახავს, ამიტომ ის ეძებს სხვა გზას შემდეგ ნერვულ უჯრედში მისასვლელად. ყოველი პროცესის ბოლოს არის პატარა ტომრები, რომლებსაც პრესინაფსური ვეზიკულები ეწოდება. თითოეული მათგანი შეიცავს სპეციალურ ნაერთებს - ნეიროტრანსმიტერებს. როდესაც მათთან მოქმედების პოტენციალი მოდის, მოლეკულები გამოიყოფა ტომრებიდან. ისინი კვეთენ სინაფსს და უერთდებიან სპეციალურ მოლეკულურ რეცეპტორებს, რომლებიც განლაგებულია მემბრანაზე. ამ შემთხვევაში ბალანსი ირღვევა და, სავარაუდოდ, ახალი სამოქმედო პოტენციალი ჩნდება. ეს ჯერ ზუსტად არ არის ცნობილი, ნეიროფიზიოლოგები ამ საკითხს დღემდე სწავლობენ.
ნეიროტრანსმიტერების მუშაობა
როდესაც ისინი გადასცემენ ნერვულ იმპულსებს, არსებობს რამდენიმე ვარიანტი, თუ რა მოუვა მათ:
- ისინი გავრცელდებიან.
- გაივლის ქიმიურ დაშლას.
- დაბრუნდით მათ ბუშტებში (ამას ეწოდება ხელახალი დაჭერა).
გამაოგნებელი აღმოჩენა გაკეთდა მე-20 საუკუნის ბოლოს. მეცნიერებმა გაიგეს, რომ წამლებს, რომლებიც გავლენას ახდენენ ნეიროტრანსმიტერებზე (ისევე, როგორც მათ გამოყოფას და ხელახლა მიღებას) შეუძლიათ ფუნდამენტურად შეცვალონ ადამიანის ფსიქიკური მდგომარეობა. მაგალითად, მრავალი ანტიდეპრესანტი, როგორიცაა პროზაკი, ბლოკავს სეროტონინის ხელახლა მიღებას. არსებობს რამდენიმე მიზეზი იმის დასაჯერებლად, რომ ტვინის ნეიროტრანსმიტერ დოფამინის დეფიციტი არის პარკინსონის დაავადების მიზეზი.
ახლა მკვლევარები, რომლებიც სწავლობენ ადამიანის ფსიქიკის სასაზღვრო მდგომარეობებს, ცდილობენ გაარკვიონ, თუ როგორყველაფერი გავლენას ახდენს ადამიანის გონებაზე. იმავდროულად, ჩვენ არ გვაქვს პასუხი ასეთ ფუნდამენტურ კითხვაზე: რა იწვევს ნეირონს მოქმედების პოტენციალის შექმნას? ჯერჯერობით ამ უჯრედის „გაშვების“მექანიზმი ჩვენთვის საიდუმლოა. ამ გამოცანის თვალსაზრისით განსაკუთრებით საინტერესოა ნეირონების მუშაობა თავის ტვინში.
მოკლედ, მათ შეუძლიათ იმუშაონ ათასობით ნეიროტრანსმიტერთან, რომლებიც გაგზავნილია მათი მეზობლების მიერ. ამ ტიპის იმპულსების დამუშავებასა და ინტეგრირებასთან დაკავშირებული დეტალები ჩვენთვის თითქმის უცნობია. მიუხედავად იმისა, რომ ბევრი კვლევითი ჯგუფი მუშაობს ამაზე. ამ მომენტში გაირკვა, რომ ყველა მიღებული იმპულსი ინტეგრირებულია და ნეირონი იღებს გადაწყვეტილებას - საჭიროა თუ არა მოქმედების პოტენციალის შენარჩუნება და მათი შემდგომი გადაცემა. ამ ფუნდამენტურ პროცესს ეფუძნება ადამიანის ტვინის ფუნქციონირება. მაშ, გასაკვირი არ არის, რომ ჩვენ არ ვიცით ამ გამოცანის პასუხი.
ზოგიერთი თეორიული თვისება
სტატიაში სინონიმებად გამოიყენეს "ნერვის იმპულსი" და "მოქმედების პოტენციალი". თეორიულად, ეს ასეა, თუმცა ზოგიერთ შემთხვევაში აუცილებელია გარკვეული მახასიათებლების გათვალისწინება. ასე რომ, თუ დეტალებს ჩავწვდებით, მაშინ მოქმედების პოტენციალი მხოლოდ ნერვული იმპულსის ნაწილია. სამეცნიერო წიგნების დეტალური შესწავლით, შეგიძლიათ გაიგოთ, რომ ეს არის მხოლოდ მემბრანის მუხტის ცვლილება დადებითიდან უარყოფითზე და პირიქით. მაშინ როდესაც ნერვული იმპულსი გაგებულია, როგორც რთული სტრუქტურული და ელექტროქიმიური პროცესი. ის ვრცელდება ნეირონების მემბრანაზე, როგორც ცვლილებების მიმავალი ტალღა. პოტენციალიმოქმედებები მხოლოდ ელექტრული კომპონენტია ნერვული იმპულსის შემადგენლობაში. იგი ახასიათებს ცვლილებებს, რომლებიც ხდება მემბრანის ლოკალური მონაკვეთის დატენვისას.
სად წარმოიქმნება ნერვული იმპულსები?
სად იწყებენ ისინი მოგზაურობას? ამ კითხვაზე პასუხის გაცემა შეუძლია ნებისმიერ სტუდენტს, რომელიც გულმოდგინედ სწავლობდა აღგზნების ფიზიოლოგიას. არსებობს ოთხი ვარიანტი:
- დენდრიტის რეცეპტორული დაბოლოება. თუ ის არსებობს (რაც ფაქტი არ არის), მაშინ შესაძლებელია ადეკვატური სტიმულის არსებობა, რომელიც ჯერ გენერატორის პოტენციალს შექმნის, შემდეგ კი ნერვულ იმპულსს. ტკივილის რეცეპტორები მუშაობენ ანალოგიურად.
- აგზნებადი სინაფსის მემბრანა. როგორც წესი, ეს შესაძლებელია მხოლოდ ძლიერი გაღიზიანების ან მათი შეჯამების შემთხვევაში.
- დენტრიდის გამომწვევი ზონა. ამ შემთხვევაში სტიმულის საპასუხოდ იქმნება ადგილობრივი აგზნების პოსტსინაფსური პოტენციალი. თუ Ranvier-ის პირველი კვანძი მიელინირებულია, მაშინ ისინი შეჯამებულია მასზე. იქ მემბრანის მონაკვეთის არსებობის გამო, რომელსაც აქვს მომატებული მგრძნობელობა, აქ ჩნდება ნერვული იმპულსი.
- აქსონის ბორცვი. ეს არის იმ ადგილის სახელი, სადაც აქსონი იწყება. ბორცვი ყველაზე გავრცელებულია ნეირონზე იმპულსების შესაქმნელად. ყველა სხვა ადგილას, რომლებიც ადრე განიხილებოდა, მათი გაჩენა გაცილებით ნაკლებად სავარაუდოა. ეს გამოწვეულია იმით, რომ აქ მემბრანას აქვს გაზრდილი მგრძნობელობა, ისევე როგორც დეპოლარიზაციის დაბალი კრიტიკული დონე. ამიტომ, როდესაც იწყება მრავალი ამგზნებითი პოსტსინაფსური პოტენციალის შეჯამება, ბორცვი უპირველეს ყოვლისა რეაგირებს მათზე.
აგზნების გავრცელების მაგალითი
სამედიცინო თვალსაზრისით მოთხრობამ შეიძლება გამოიწვიოს გარკვეული პუნქტების გაუგებრობა. ამის აღმოსაფხვრელად, ღირს მოკლედ გაეცნოთ ჩამოთვლილ ცოდნას. მაგალითისთვის ავიღოთ ცეცხლი.
გაიხსენეთ გასული ზაფხულის ახალი ამბების ბიულეტენები (ასევე მალე მოვისმენთ). ცეცხლი ვრცელდება! ამავდროულად, ხეები და ბუჩქები, რომლებიც იწვებიან, თავის ადგილზე რჩება. მაგრამ ცეცხლის წინა მხარე უფრო და უფრო მიდის იმ ადგილიდან, სადაც ხანძარი იყო. ნერვული სისტემაც ანალოგიურად მუშაობს.
ხშირად საჭიროა ნერვული სისტემის დამშვიდება, რომელმაც აღელვება დაიწყო. მაგრამ ამის გაკეთება არც ისე ადვილია, როგორც ხანძრის შემთხვევაში. ამისათვის ისინი ახორციელებენ ხელოვნურ ჩარევას ნეირონის მუშაობაში (სამკურნალო მიზნებისთვის) ან იყენებენ სხვადასხვა ფიზიოლოგიურ საშუალებას. ეს შეიძლება შევადაროთ ცეცხლზე წყლის დასხმას.
