Sistem saraf manusia bertindak sebagai sejenis penyelaras dalam badan kita. Ia menghantar arahan dari otak ke otot, organ, tisu dan memproses isyarat yang datang daripadanya. Impuls saraf digunakan sebagai sejenis pembawa data. Apa yang dia wakili? Pada kelajuan berapa ia berfungsi? Ini dan beberapa soalan lain boleh dijawab dalam artikel ini.
Apakah itu impuls saraf?
Ini adalah nama gelombang pengujaan yang merebak melalui gentian sebagai tindak balas kepada rangsangan neuron. Terima kasih kepada mekanisme ini, maklumat dihantar dari pelbagai reseptor ke sistem saraf pusat. Dan daripada itu, seterusnya, kepada organ yang berbeza (otot dan kelenjar). Tetapi apakah proses ini pada tahap fisiologi? Mekanisme penghantaran impuls saraf ialah membran neuron boleh mengubah potensi elektrokimianya. Dan proses yang menarik kepada kami berlaku di kawasan sinaps. Kelajuan impuls saraf boleh berbeza dari 3 hingga 12 meter sesaat. Kami akan bercakap lebih lanjut mengenainya, serta tentang faktor yang mempengaruhinya.
Penyelidikan struktur dan kerja
Buat pertama kali, laluan impuls saraf ditunjukkan oleh Jermansaintis E. Goering dan G. Helmholtz tentang contoh katak. Pada masa yang sama, didapati isyarat bioelektrik merambat pada kelajuan yang ditunjukkan sebelum ini. Secara umum, ini mungkin disebabkan oleh pembinaan khas gentian saraf. Dalam beberapa cara, ia menyerupai kabel elektrik. Jadi, jika kita membuat persamaan dengannya, maka konduktor adalah akson, dan penebat adalah sarung myelin mereka (ia adalah membran sel Schwann, yang dililit dalam beberapa lapisan). Selain itu, kelajuan impuls saraf bergantung terutamanya pada diameter gentian. Yang kedua paling penting ialah kualiti penebat elektrik. Dengan cara ini, badan menggunakan myelin lipoprotein, yang mempunyai sifat dielektrik, sebagai bahan. Ceteris paribus, semakin besar lapisannya, semakin cepat impuls saraf akan berlalu. Malah pada masa ini tidak boleh dikatakan bahawa sistem ini telah disiasat sepenuhnya. Banyak yang berkaitan dengan saraf dan impuls masih menjadi misteri dan subjek penyelidikan.
Ciri struktur dan fungsi
Jika kita bercakap tentang laluan impuls saraf, perlu diperhatikan bahawa sarung mielin tidak menutupi gentian sepanjang keseluruhan panjangnya. Ciri-ciri reka bentuk adalah sedemikian rupa sehingga keadaan semasa boleh dibandingkan dengan penciptaan lengan seramik penebat yang diikat padat pada rod kabel elektrik (walaupun dalam kes ini pada akson). Akibatnya, terdapat kawasan elektrik kecil yang tidak bertebat dari mana arus ion boleh mengalir keluar dengan mudahakson kepada persekitaran (atau sebaliknya). Ini merengsakan membran. Akibatnya, penjanaan potensi tindakan disebabkan di kawasan yang tidak terpencil. Proses ini dipanggil pemintas Ranvier. Kehadiran mekanisme sedemikian memungkinkan untuk membuat impuls saraf merambat lebih cepat. Mari kita bercakap tentang ini dengan contoh. Oleh itu, kelajuan pengaliran impuls saraf dalam serat mielin tebal, diameternya turun naik dalam 10-20 mikron, adalah 70-120 meter sesaat. Manakala bagi mereka yang mempunyai struktur suboptimum, angka ini adalah 60 kali ganda kurang!
Di manakah ia dibuat?
Impuls saraf berasal dari neuron. Keupayaan untuk mencipta "mesej" sedemikian adalah salah satu sifat utama mereka. Impuls saraf memastikan penyebaran pantas jenis isyarat yang sama di sepanjang akson pada jarak yang jauh. Oleh itu, ia adalah cara badan yang paling penting untuk pertukaran maklumat di dalamnya. Data tentang kerengsaan dihantar dengan menukar kekerapan pengulangannya. Sistem berkala yang kompleks berfungsi di sini, yang boleh mengira beratus-ratus impuls saraf dalam satu saat. Mengikut prinsip yang agak serupa, walaupun jauh lebih rumit, elektronik komputer berfungsi. Jadi, apabila impuls saraf timbul dalam neuron, ia dikodkan dengan cara tertentu, dan barulah ia dihantar. Dalam kes ini, maklumat itu dikumpulkan ke dalam "pek" khas yang mempunyai nombor dan sifat urutan yang berbeza. Semua ini, disatukan, adalah asas untuk aktiviti elektrik berirama otak kita, yang boleh didaftarkan terima kasih kepadaelektroensefalogram.
Jenis sel
Bercakap tentang urutan laluan impuls saraf, seseorang tidak boleh mengabaikan sel saraf (neuron) yang melaluinya penghantaran isyarat elektrik berlaku. Jadi, terima kasih kepada mereka, bahagian tubuh yang berlainan bertukar maklumat. Bergantung pada struktur dan fungsinya, tiga jenis dibezakan:
- Reseptor (sensitif). Ia mengekod dan bertukar menjadi impuls saraf semua rangsangan suhu, kimia, bunyi, mekanikal dan cahaya.
- Sisipan (juga dipanggil konduktor atau penutup). Mereka berfungsi untuk memproses dan menukar impuls. Bilangan terbesar adalah dalam otak manusia dan saraf tunjang.
- Berkesan (motor). Mereka menerima arahan daripada sistem saraf pusat untuk melakukan tindakan tertentu (di bawah sinar matahari yang cerah, tutup mata anda dengan tangan anda, dan sebagainya).
Setiap neuron mempunyai badan sel dan proses. Laluan impuls saraf melalui badan bermula tepat dengan yang terakhir. Proses ini terdiri daripada dua jenis:
- Dendrit. Mereka diamanahkan dengan fungsi merasakan kerengsaan reseptor yang terletak pada mereka.
- Axons. Terima kasih kepada mereka, impuls saraf dihantar dari sel ke organ yang berfungsi.
Aspek aktiviti yang menarik
Bercakap tentang pengaliran impuls saraf oleh sel, sukar untuk tidak menceritakan tentang satu detik yang menarik. Jadi, apabila mereka berehat, maka, katakanlaholeh itu, pam natrium-kalium terlibat dalam pergerakan ion sedemikian rupa untuk mencapai kesan air tawar di dalam dan masin di luar. Disebabkan ketidakseimbangan beza potensi merentas membran yang terhasil, sehingga 70 milivolt boleh diperhatikan. Sebagai perbandingan, ini adalah 5% daripada bateri AA konvensional. Tetapi sebaik sahaja keadaan sel berubah, keseimbangan yang terhasil terganggu, dan ion mula bertukar tempat. Ini berlaku apabila laluan impuls saraf melaluinya. Oleh kerana tindakan aktif ion, tindakan ini juga dipanggil potensi tindakan. Apabila ia mencapai nilai tertentu, maka proses terbalik bermula dan sel mencapai keadaan rehat.
Mengenai potensi tindakan
Bercakap tentang penukaran dan penyebaran impuls saraf, perlu diingatkan bahawa ia boleh menjadi milimeter yang menyedihkan sesaat. Kemudian isyarat dari tangan ke otak akan sampai dalam beberapa minit, yang jelas tidak baik. Di sinilah sarung myelin yang dibincangkan sebelum ini memainkan peranannya dalam menguatkan potensi tindakan. Dan semua "pas"nya diletakkan sedemikian rupa sehingga ia hanya memberi kesan positif pada kelajuan penghantaran isyarat. Jadi, apabila impuls mencapai hujung bahagian utama satu badan akson, ia dihantar sama ada ke sel seterusnya, atau (jika kita bercakap tentang otak) ke banyak cabang neuron. Dalam kes terakhir, prinsip yang sedikit berbeza berfungsi.
Bagaimanakah semuanya berfungsi dalam otak?
Mari kita bincangkan tentang urutan penghantaran impuls saraf yang berfungsi di bahagian terpenting sistem saraf pusat kita. Di sini, neuron dipisahkan dari jiran mereka dengan jurang kecil, yang dipanggil sinaps. Potensi tindakan tidak boleh melintasinya, jadi ia mencari cara lain untuk sampai ke sel saraf seterusnya. Pada penghujung setiap proses terdapat kantung kecil yang dipanggil vesikel presinaptik. Setiap daripada mereka mengandungi sebatian khas - neurotransmitter. Apabila potensi tindakan tiba pada mereka, molekul dibebaskan dari kantung. Mereka menyeberangi sinaps dan melekat pada reseptor molekul khas yang terletak pada membran. Dalam kes ini, imbangan terganggu dan, mungkin, potensi tindakan baharu muncul. Ini belum diketahui secara pasti, pakar neurofisiologi sedang mengkaji isu itu sehingga hari ini.
Kerja neurotransmiter
Apabila mereka menghantar impuls saraf, terdapat beberapa pilihan untuk perkara yang akan berlaku kepada mereka:
- Ia akan meresap.
- Akan mengalami kerosakan kimia.
- Kembali ke dalam buih mereka (ini dipanggil tangkap semula).
Penemuan yang mengejutkan telah dibuat pada penghujung abad ke-20. Para saintis telah mengetahui bahawa ubat-ubatan yang mempengaruhi neurotransmiter (serta pelepasan dan pengambilan semulanya) boleh mengubah keadaan mental seseorang secara asas. Jadi, sebagai contoh, beberapa antidepresan seperti Prozac menghalang pengambilan semula serotonin. Terdapat beberapa sebab untuk mempercayai bahawa kekurangan dopamin neurotransmiter otak adalah penyebab penyakit Parkinson.
Kini penyelidik yang mengkaji keadaan sempadan jiwa manusia sedang cuba memikirkan bagaimana iaSemuanya mempengaruhi minda seseorang. Sementara itu, kami tidak mempunyai jawapan kepada soalan asas sedemikian: apakah yang menyebabkan neuron mencipta potensi tindakan? Setakat ini, mekanisme "melancarkan" sel ini adalah rahsia bagi kami. Terutama menarik dari sudut teka-teki ini ialah kerja neuron di otak utama.
Ringkasnya, mereka boleh bekerja dengan beribu-ribu neurotransmiter yang dihantar oleh jiran mereka. Butiran mengenai pemprosesan dan penyepaduan jenis impuls ini hampir tidak diketahui oleh kami. Walaupun banyak kumpulan penyelidikan sedang mengusahakan perkara ini. Pada masa ini, ternyata untuk mengetahui bahawa semua impuls yang diterima disepadukan, dan neuron membuat keputusan - sama ada perlu untuk mengekalkan potensi tindakan dan menghantarnya lagi. Fungsi otak manusia adalah berdasarkan proses asas ini. Jadi, tidak hairanlah kita tidak tahu jawapan kepada teka-teki ini.
Beberapa ciri teori
Dalam artikel itu, "impuls saraf" dan "potensi tindakan" digunakan sebagai sinonim. Secara teorinya, ini adalah benar, walaupun dalam beberapa kes adalah perlu untuk mengambil kira beberapa ciri. Jadi, jika anda pergi ke butiran, maka potensi tindakan hanyalah sebahagian daripada impuls saraf. Dengan pemeriksaan terperinci buku saintifik, anda boleh mengetahui bahawa ini hanyalah perubahan dalam caj membran daripada positif kepada negatif, dan sebaliknya. Manakala impuls saraf difahami sebagai proses struktur dan elektrokimia yang kompleks. Ia merebak merentasi membran neuron seperti gelombang perubahan yang bergerak. Potensitindakan hanyalah komponen elektrik dalam komposisi impuls saraf. Ia mencirikan perubahan yang berlaku dengan caj bahagian tempatan membran.
Di manakah impuls saraf dihasilkan?
Di manakah mereka memulakan perjalanan mereka? Jawapan kepada soalan ini boleh diberikan oleh mana-mana pelajar yang tekun mempelajari fisiologi rangsangan. Terdapat empat pilihan:
- Penghujung reseptor dendrit. Sekiranya ia wujud (yang bukan fakta), maka kehadiran rangsangan yang mencukupi adalah mungkin, yang mula-mula akan mewujudkan potensi penjana, dan kemudian impuls saraf. Reseptor sakit berfungsi dengan cara yang sama.
- Membran sinaps rangsang. Sebagai peraturan, ini hanya boleh dilakukan jika terdapat kerengsaan yang kuat atau penjumlahan mereka.
- Zon pencetus gigi. Dalam kes ini, potensi pascasinaptik rangsangan tempatan terbentuk sebagai tindak balas kepada rangsangan. Jika nod pertama Ranvier bermielin, maka ia disimpulkan di atasnya. Disebabkan kehadiran bahagian membran di sana, yang telah meningkatkan sensitiviti, impuls saraf berlaku di sini.
- Bukit Akson. Ini adalah nama tempat di mana akson bermula. Busut adalah yang paling biasa untuk mencipta impuls pada neuron. Di semua tempat lain yang dianggap lebih awal, kejadiannya adalah lebih kecil kemungkinannya. Ini disebabkan oleh fakta bahawa di sini membran mempunyai sensitiviti yang meningkat, serta tahap depolarisasi kritikal yang lebih rendah. Oleh itu, apabila penjumlahan pelbagai potensi pascasinaptik yang menggembirakan bermula, bukit itu bertindak balas terhadapnya terlebih dahulu.
Contoh penyebaran pengujaan
Memberitahu dalam istilah perubatan boleh menyebabkan salah faham perkara tertentu. Untuk menghapuskan ini, adalah wajar untuk mengkaji secara ringkas pengetahuan yang dinyatakan. Mari kita ambil api sebagai contoh.
Ingat buletin berita musim panas lalu (juga akan didengar semula tidak lama lagi). Api sedang merebak! Pada masa yang sama, pokok dan pokok renek yang terbakar kekal di tempatnya. Tetapi bahagian hadapan api semakin jauh dari tempat di mana api itu berada. Sistem saraf berfungsi dengan cara yang sama.
Ia selalunya perlu untuk menenangkan sistem saraf yang mula teruja. Tetapi ini tidak begitu mudah untuk dilakukan, seperti dalam kes kebakaran. Untuk melakukan ini, mereka membuat campur tangan buatan dalam kerja neuron (untuk tujuan perubatan) atau menggunakan pelbagai cara fisiologi. Ia boleh dibandingkan dengan menuang air ke atas api.
