Kişi vücudumuzda bir nevi koordinatör görevi görür. Beyinden gelen komutları kaslara, organlara, dokulara iletir ve onlardan gelen sinyalleri işler. Bir tür veri taşıyıcısı olarak sinir impulsu kullanılır. O nasıl biri? Hangi hızda çalışıyor? Bunlar ve diğer birçok sorunun cevabını bu makalede bulabilirsiniz.
Sinir impulsu nedir?
Bu, nöronların tahrişine tepki olarak lifler boyunca yayılan uyarılma dalgasının adıdır. Bu mekanizma sayesinde bilgi çeşitli reseptörlerden merkezi sinir sistemine iletilir. Ve ondan da farklı organlara (kaslar ve bezler). Peki bu süreç fizyolojik düzeyde neyi temsil ediyor? Sinir uyarısı iletiminin mekanizması, nöron zarlarının elektrokimyasal potansiyellerini değiştirebilmesidir. Bizi ilgilendiren süreç ise sinapslar alanında gerçekleşiyor. Sinir impulsunun hızı saniyede 3 ila 12 metre arasında değişebilir. Bunun hakkında ve onu etkileyen faktörler hakkında daha ayrıntılı olarak konuşacağız.
Yapı ve iş çalışması
Sinir uyarısının geçişi ilk kez Alman bilim adamları E. Hering ve G. Helmholtz tarafından kurbağa örneğini kullanarak gösterildi. Daha sonra biyoelektrik sinyalin daha önce belirtilen hızda yayıldığı tespit edildi. Genel olarak bu, özel bir yapı sayesinde mümkündür. Bazı yönlerden elektrik kablosuna benzerler. Dolayısıyla, onunla paralellikler kurarsak, iletkenler aksonlardır ve yalıtkanlar onların miyelin kılıflarıdır (bunlar birkaç katman halinde sarılmış bir Schwann hücre zarıdır). Ayrıca sinir uyarısının hızı öncelikle liflerin çapına bağlıdır. İkinci en önemli faktör ise elektrik yalıtımının kalitesidir. Bu arada vücut, dielektrik özelliklere sahip bir malzeme olarak lipoprotein miyelin kullanıyor. Diğer her şey eşit olduğunda, katmanı ne kadar büyük olursa, sinir uyarıları da o kadar hızlı hareket eder. Şu anda dahi bu sistemin tam olarak araştırıldığı söylenemez. Sinirler ve dürtülerle ilgili pek çok şey hâlâ gizemini koruyor ve araştırma konusu olmaya devam ediyor.
Yapı ve işleyişin özellikleri
Sinir impulsunun yolundan bahsedersek, lifin tüm uzunluğu boyunca kaplanmadığına dikkat edilmelidir. Tasarım özellikleri, mevcut durumun en iyi şekilde, bir elektrik kablosunun çubuğuna (bu durumda bir akson üzerinde de olsa) sıkıca gerilmiş yalıtkan seramik bağlantıların oluşturulmasıyla karşılaştırılabileceği şekildedir. Sonuç olarak, iyonik akımın aksondan çevreye kolaylıkla akabileceği (veya tam tersi) küçük, yalıtılmamış elektriksel alanlar vardır. Bu membranı tahriş eder. Bunun sonucunda izole olmayan alanlarda üretim meydana gelir. Bu sürece Ranvier'in durdurulması denir. Böyle bir mekanizmanın varlığı sinir uyarısının çok daha hızlı yayılmasını sağlar. Bunu örneklerle konuşalım. Böylece çapı 10-20 mikron arasında değişen kalın miyelinli lifteki sinir uyarılarının iletim hızı saniyede 70-120 metredir. Oysa suboptimal yapıya sahip olanlarda bu rakam 60 kat daha az!
Nerede yaratılıyorlar?
Sinir uyarıları nöronlardan kaynaklanır. Bu tür "mesajlar" oluşturma yeteneği ana özelliklerinden biridir. Bir sinir impulsu, benzer sinyallerin aksonlar boyunca uzun mesafelere hızla yayılmasını sağlar. Dolayısıyla vücudun kendi içindeki bilgi alışverişini sağlayan en önemli araçtır. Tahrişle ilgili veriler frekansları değiştirilerek iletilir. Burada, bir saniyede yüzlerce sinir uyarısını sayabilen karmaşık bir süreli yayın sistemi faaliyet göstermektedir. Bilgisayar elektroniği, çok daha karmaşık olmasına rağmen, biraz benzer bir prensiple çalışır. Yani nöronlarda sinir uyarıları ortaya çıktığında, bunlar belirli bir şekilde kodlanır ve ancak o zaman iletilir. Bu durumda bilgiler, farklı sayı ve desenlere sahip özel "paketler" halinde gruplandırılır. Bütün bunlar bir araya getirildiğinde beynimizin elektroensefalogram kullanılarak kaydedilebilen ritmik elektriksel aktivitesinin temelini oluşturur.
Hücre türleri
Sinir impulsunun geçiş dizisinden bahsederken, elektrik sinyallerinin iletildiği nöronları göz ardı edemeyiz. Yani onlar sayesinde vücudumuzun farklı bölgeleri bilgi alışverişinde bulunur. Yapılarına ve işlevlerine bağlı olarak üç tür ayırt edilir:
- Alıcı (hassas). Tüm sıcaklık, kimyasal, ses, mekanik ve ışık uyarılarını kodlayıp sinir uyarılarına dönüştürürler.
- Ekleme (iletken veya kapatma olarak da bilinir). Dürtüleri işlemeye ve değiştirmeye hizmet ederler. Bunların en büyük kısmı insan beyninde ve omuriliğinde bulunur.
- Efektör (motor). Belirli eylemleri (parlak güneş ışığında, elinizle gözlerinizi kapatın vb.) gerçekleştirmek için merkezi sinir sisteminden komutlar alırlar.
Her nöronun bir hücre gövdesi ve bir süreci vardır. Bir sinir impulsunun vücuttaki yolu sonuncusuyla başlar. İki tür sürgün vardır:
- Dendritler. Üzerlerinde bulunan reseptörlerin tahrişini algılama işlevi onlara emanet edilmiştir.
- Aksonlar. Onlar sayesinde sinir uyarıları hücrelerden çalışan organa iletilir.
Sinir uyarılarının hücreler tarafından iletilmesinden bahsederken ilginç bir noktadan bahsetmemek zor. Yani, dinlendiklerinde, diyelim ki, sodyum-potasyum pompası, iyonları içeride tatlı su ve dışarıda tuzlu etki yaratacak şekilde hareket ettirmekle meşgul. Ortaya çıkan dengesizlik nedeniyle membran boyunca 70 milivolta kadar potansiyel farkları gözlemlenebilir. Karşılaştırma için bu normalin% 5'idir. Ancak hücrenin durumu değiştiğinde ortaya çıkan denge bozulur ve iyonlar yer değiştirmeye başlar. Bu, bir sinir impulsunun yolu içinden geçtiğinde olur. İyonların aktif etkisi nedeniyle bu eyleme aynı zamanda aksiyon potansiyeli de denir. Belli bir noktaya gelindiğinde ise ters süreçler başlar ve hücre dinlenme durumuna ulaşır.
Aksiyon potansiyeli hakkında
Bir sinir impulsunun dönüşümü ve yayılmasından bahsederken, bunun saniyede milimetreye kadar çıkabileceğini belirtmek gerekir. O zaman elden beyne giden sinyaller dakikalar alacaktır ki bu kesinlikle iyi bir şey değildir. Daha önce tartışılan miyelin kılıfın aksiyon potansiyelinin arttırılmasında rol oynadığı yer burasıdır. Ve tüm "geçişleri", sinyal iletim hızı üzerinde yalnızca olumlu bir etkiye sahip olacak şekilde yerleştirilmiştir. Yani, bir akson gövdesinin ana kısmının sonuna bir dürtü ulaştığında, ya bir sonraki hücreye ya da (beyin hakkında konuşursak) çok sayıda nöron dalına iletilir. İkinci durumlarda biraz farklı bir prensip işe yarar.
Beyinde her şey nasıl çalışıyor?
Merkezi sinir sistemimizin en önemli kısımlarında sinir uyarılarının hangi iletim dizisinin çalıştığından bahsedelim. Burada nöronlar sinaps adı verilen küçük boşluklarla komşularından ayrılır. Aksiyon potansiyeli bunların içinden geçemediği için bir sonraki sinir hücresine ulaşmak için başka bir yol arar. Her sürecin sonunda presinaptik kesecikler adı verilen küçük keseler bulunur. Her biri özel bileşikler içerir - nörotransmiterler. Aksiyon potansiyeli onlara ulaştığında keselerden moleküller salınır. Sinapsları geçerek membran üzerinde bulunan özel moleküler reseptörlere bağlanırlar. Bu durumda denge bozulur ve muhtemelen yeni bir aksiyon potansiyeli ortaya çıkar. Bu henüz kesin olarak bilinmiyor; nörofizyologlar bugüne kadar bu konuyu incelemeye devam ediyor.
Nörotransmitterlerin çalışması
Sinir uyarılarını ilettiklerinde başlarına ne geleceği konusunda birkaç seçenek vardır:
- Yayılacaklar.
- Kimyasal bozulmaya uğrayacaktır.
- Baloncuklarına geri dönecekler (buna yeniden yakalanma denir).
20. yüzyılın sonunda inanılmaz bir keşif yapıldı. Bilim adamları, nörotransmitterleri (ve bunların salınımını ve yeniden alımını) etkileyen ilaçların, kişinin zihinsel durumunu kökten değiştirebileceğini öğrendi. Örneğin Prozac gibi bazı antidepresanlar serotoninin geri alımını engeller. Beyindeki nörotransmiter dopamin eksikliğinin Parkinson hastalığının sorumlusu olduğuna inanmak için bazı nedenler var.
Artık insan ruhunun sınır durumlarını inceleyen araştırmacılar, tüm bunların insan zihnini nasıl etkilediğini anlamaya çalışıyor. Peki, şimdilik bu kadar temel bir soruya verecek bir cevabımız yok: Bir nöronun aksiyon potansiyeli yaratmasına ne sebep olur? Bu hücrenin "fırlatılması"nın mekanizması şimdilik bizim için bir sırdır. Bu bilmece açısından özellikle ilginç olan, ana beyindeki nöronların çalışmasıdır.
Kısacası komşularının gönderdiği binlerce nörotransmiterle çalışabiliyorlar. Bu tür dürtülerin işlenmesi ve entegrasyonuna ilişkin ayrıntılar bizim için neredeyse bilinmiyor. Her ne kadar birçok araştırma grubu bunun üzerinde çalışıyor olsa da. Şu anda, alınan tüm dürtülerin entegre olduğunu ve nöronun, aksiyon potansiyelini sürdürmenin ve bunları daha da iletmenin gerekli olup olmadığına karar verdiğini öğrendik. İnsan beyninin işleyişi bu temel sürece dayanmaktadır. O halde bu bilmecenin cevabını bilmiyor olmamız şaşırtıcı değil.
Bazı teorik özellikler
Makalede "sinir impulsu" ve "aksiyon potansiyeli" eşanlamlı olarak kullanıldı. Teorik olarak bu doğrudur, ancak bazı durumlarda bazı özelliklerin dikkate alınması gerekir. Yani detaya inerseniz aksiyon potansiyelinin sinir impulsunun sadece bir kısmı olduğunu görürsünüz. Bilimsel kitapların detaylı bir incelemesi ile bunun, zarın yükünün pozitiften negatife (veya tersi) değişmesinin yalnızca adı olduğunu öğrenebilirsiniz. Oysa sinir impulsu karmaşık bir yapısal-elektrokimyasal süreç olarak anlaşılmaktadır. Nöron zarı boyunca ilerleyen bir değişim dalgası olarak yayılır. Aksiyon potansiyeli sinir impulsunun sadece elektriksel bileşenidir. Membranın yerel bir alanının yüklenmesiyle meydana gelen değişiklikleri karakterize eder.
Sinir uyarıları nerede yaratılır?
Yolculuklarına nereden başlıyorlar? Bu sorunun cevabını, uyarılma fizyolojisini özenle inceleyen herhangi bir öğrenci verebilir. Dört seçenek vardır:
- Dendritin reseptör ucu. Eğer varsa (ki bu bir gerçek değil), o zaman önce bir jeneratör potansiyeli, sonra da bir sinir impulsu yaratacak yeterli bir uyaranın olması mümkündür. Ağrı reseptörleri de benzer şekilde çalışır.
- Uyarıcı sinaps zarı. Kural olarak, bu yalnızca şiddetli tahriş veya bunların toplanması durumunda mümkündür.
- Dendritik tetikleme bölgesi. Bu durumda, uyarana yanıt olarak lokal uyarıcı postsinaptik potansiyeller oluşur. Ranvier'in ilk düğümü miyelinliyse, o zaman toplanırlar. Orada hassasiyeti artmış bir zar bölümünün varlığı nedeniyle burada bir sinir uyarısı ortaya çıkar.
- Akson tepeciği. Aksonun başladığı yere verilen addır. Tümsek, bir nöronda dürtü yaratan en sık olanıdır. Daha önce ele alınan diğer tüm yerlerde bunların ortaya çıkma olasılığı çok daha azdır. Bunun nedeni, burada zarın duyarlılığının artmasının yanı sıra duyarlılığın azalmasıdır. Bu nedenle, çok sayıda uyarıcı postsinaptik potansiyelin toplamı başladığında, tepecik onlara ilk tepki verir.
Uyarma yayılımına örnek
Tıbbi terimlerle konuşmak bazı noktaların yanlış anlaşılmasına neden olabilir. Bunu ortadan kaldırmak için sunulan bilgilerin kısaca gözden geçirilmesinde fayda var. Örnek olarak yangını ele alalım.
Geçen yazın haberlerini hatırlayın (bunu yakında tekrar duyabilirsiniz). Yangın yayılıyor! Aynı zamanda yanan ağaçlar ve çalılar da yerlerinde kalır. Ancak yangın cephesi, yangının bulunduğu yerden giderek daha da uzaklaşıyor. Sinir sistemi de benzer şekilde çalışır.
Sinir sisteminin başlayan uyarımını sakinleştirmek çoğu zaman gereklidir. Ancak bunu yapmak yangın durumunda olduğu kadar kolay değildir. Bunun için nöronun işleyişine yapay müdahale yapılır (tedavi amaçlı) veya çeşitli fizyolojik yöntemler kullanılır. Bu durumu ateşe su dökmeye benzetebiliriz.
Biyolojik Bilimler Adayı L. Chailakhyan, SSCB Bilimler Akademisi Biyofizik Enstitüsü'nde araştırmacı
Dergi okuyucusu L. Gorbunova (Moskova bölgesi, Tsybino köyü) bize şöyle yazıyor: "Sinir hücreleri aracılığıyla sinyal aktarım mekanizmasıyla ilgileniyorum."
1963 Nobel Ödülü sahipleri (soldan sağa): A. Hodgkin, E. Huxley, D. Eccles.
Bilim adamlarının sinir uyarısı iletiminin mekanizması hakkındaki fikirleri son zamanlarda önemli değişikliklere uğradı. Yakın zamana kadar Bernstein'ın görüşleri bilime hakim oldu.
İnsan beyni şüphesiz doğanın en büyük başarısıdır. Bir kilogram sinir dokusu, hayati fonksiyonların (kalbin, akciğerlerin, sindirim sisteminin, karaciğerin çalışması) düzenlenmesinden başlayarak manevi dünyasıyla biten tüm insanın özünü içerir. İşte düşünme yeteneklerimiz, tüm dünya algımız, hafızamız, aklımız, öz farkındalığımız, “ben”imiz. Beynin çalışma mekanizmalarını bilmek kendinizi tanımaktır.
Amaç büyük ve caziptir, ancak araştırmanın amacı inanılmaz derecede karmaşıktır. Şaka yapıyorum, bu kilogram doku, on milyarlarca sinir hücresi arasındaki karmaşık bir iletişim sistemini temsil ediyor.
Ancak beynin nasıl çalıştığını anlamaya yönelik ilk önemli adım çoktan atıldı. En kolaylarından biri olabilir, ancak bundan sonraki her şey için son derece önemlidir.
Sinir uyarılarının iletim mekanizmasının incelenmesini kastediyorum - sinirler boyunca sanki teller aracılığıyla ilerleyen sinyaller. Beynin alfabesi olan bu sinyaller, duyuların yardımıyla dış dünyadaki olaylarla ilgili bilgileri merkezi sinir sistemine gönderir. Beyin, emirlerini kaslara ve çeşitli iç organlara sinir uyarılarıyla kodlar. Son olarak, bireysel sinir hücreleri ve sinir merkezleri bu sinyallerin dilini konuşur.
Beynin ana unsuru olan sinir hücreleri boyut ve şekil bakımından çeşitlidir, ancak prensipte tek bir yapıya sahiptirler. Her sinir hücresi üç bölümden oluşur: bir gövde, uzun bir sinir lifi - bir akson (insanlarda uzunluğu birkaç milimetreden bir metreye kadar değişir) ve birkaç kısa dallı süreç - dendritler. Sinir hücreleri birbirlerinden zarlarla izole edilir. Ancak hücreler hala birbirleriyle etkileşim halindedir. Bu, hücrelerin birleşim yerinde gerçekleşir; bu bağlantı noktasına “sinaps” denir. Bir sinapsta, bir sinir hücresinin aksonu ile başka bir hücrenin gövdesi veya dendritleri buluşur. Dahası, uyarımın yalnızca tek bir yönde iletilebilmesi ilginçtir: aksondan gövdeye veya dendrite, ancak hiçbir durumda geriye doğru iletilemez. Sinaps kenotron gibidir: sinyalleri yalnızca tek yönde iletir.
Bir sinir impulsunun mekanizmasını ve yayılmasını inceleme probleminde, iki ana soru ayırt edilebilir: bir sinir impulsunun iletiminin doğası veya bir hücre içinde - bir lif boyunca uyarılma ve bir sinir impulsunun iletim mekanizması. sinapslar yoluyla hücreden hücreye.
Sinir lifleri boyunca hücreden hücreye iletilen sinyallerin doğası nedir?
İnsanlar uzun zamandır bu sorunla ilgileniyorlardı; Descartes, sinyalin yayılmasının, sanki tüpler aracılığıyla sıvının sinirler yoluyla aktarılmasıyla ilişkili olduğunu varsaydı. Newton bunun tamamen mekanik bir süreç olduğunu düşünüyordu. Elektromanyetik teori ortaya çıktığında, bilim adamları sinir impulsunun, elektromanyetik salınımların yayılma hızına yakın bir hızda bir iletken boyunca akımın hareketine benzer olduğuna karar verdiler. Son olarak, biyokimyanın gelişmesiyle birlikte, sinir impulsunun hareketinin, özel bir biyokimyasal reaksiyonun sinir lifi boyunca yayılması olduğu yönünde bir bakış açısı ortaya çıktı.
Ancak bu fikirlerin hiçbiri gerçekleşmedi.
Şu anda sinir uyarısının doğası ortaya çıktı: Bu, iyonların hücre zarı boyunca hareketine dayanan şaşırtıcı derecede incelikli bir elektrokimyasal işlemdir.
Üç bilim insanının çalışması bu doğanın keşfine büyük katkı sağladı: Cambridge Üniversitesi'nde biyofizik profesörü Alan Hodgkin; Andrew Huxley, Fizyoloji Profesörü, Londra Üniversitesi ve John Eccles, Fizyoloji Profesörü, Canberra Üniversitesi, Avustralya. 1963 yılında Nobel Tıp Ödülü'ne layık görüldüler.
Ünlü Alman fizyolog Bernstein, bu yüzyılın başında sinir uyarısının elektrokimyasal doğasını öne süren ilk kişiydi.
Yirminci yüzyılın başlarında sinir uyarımı hakkında pek çok şey biliniyordu. Bilim adamları, bir sinir lifinin elektrik akımıyla uyarılabileceğini ve uyarmanın her zaman katodun altında, eksi altında meydana geldiğini zaten biliyorlardı. Sinirin uyarılmış bölgesinin uyarılmamış bölgeye göre negatif yüklendiği biliniyordu. Her noktadaki sinir uyarısının yalnızca 0,001-0,002 saniye sürdüğü, tıpkı dairemizdeki zil sesinin ne kadar sert bastığımıza bağlı olmadığı gibi, uyarılmanın büyüklüğünün de tahrişin gücüne bağlı olmadığı bulundu. düğme. Son olarak bilim insanları, canlı dokulardaki elektrik akımının taşıyıcılarının iyonlar olduğunu; Ayrıca, hücrenin içinde ana elektrolit potasyum tuzlarıdır ve doku sıvısında sodyum tuzlarıdır. Çoğu hücrenin içindeki potasyum iyonlarının konsantrasyonu, kandaki ve hücreleri yıkayan hücreler arası sıvıdakinden 30-50 kat daha yüksektir.
Bernstein, tüm bu verilere dayanarak sinir ve kas hücrelerinin zarının yarı geçirgen özel bir zar olduğunu öne sürdü. Yalnızca K+ iyonlarına karşı geçirgendir; hücre içindeki negatif yüklü anyonlar da dahil olmak üzere diğer tüm iyonlar için yol kapalıdır. Difüzyon yasalarına göre potasyumun hücreyi terk etme eğiliminde olacağı, hücrede fazla miktarda anyon ortaya çıkacağı ve zarın her iki tarafında potansiyel bir farkın görüneceği açıktır: dış - artı (fazla katyonlar), içeride - eksi (anyonların fazlası). Bu potansiyel farkına dinlenme potansiyeli denir. Böylece, dinlenme halinde, uyarılmamış bir durumda, hücrenin içi, dış çözeltiye kıyasla her zaman negatif yüklüdür.
Bernstein, sinir lifinin uyarıldığı anda yüzey zarında yapısal değişiklikler meydana geldiğini, gözeneklerinin arttığını ve tüm iyonlara karşı geçirgen hale geldiğini öne sürdü. Bu durumda doğal olarak potansiyel fark ortadan kalkar. Bu bir sinir sinyaline neden olur.
Bernstein'ın zar teorisi hızla tanındı ve yüzyılımızın ortalarına kadar 40 yıldan fazla bir süre varlığını sürdürdü.
Ancak 30'lu yılların sonunda Bernstein'ın teorisi aşılmaz çelişkilerle karşılaştı. 1939'da Hodgkin ve Huxley'in incelikli deneyleriyle bu duruma büyük bir darbe indirildi. Bu bilim adamları, bir sinir lifinin dinlenme ve uyarılma sırasındaki membran potansiyelinin mutlak değerlerini ölçen ilk kişilerdi. Uyarılma üzerine zar potansiyelinin sıfıra düşmediği, sıfırı birkaç on milivolt geçtiği ortaya çıktı. Yani fiberin iç kısmı negatiften pozitife değişti.
Ancak bir teoriyi devirmek yeterli değildir, onun yerine bir başkasını koymalıyız: Bilim boşluğa tahammül etmez. Ve 1949-1953'te Hodgkin, Huxley ve Katz yeni bir teori önerdiler. Buna sodyum denir.
Burada okuyucunun şaşırma hakkı var: Şu ana kadar sodyum hakkında hiçbir konuşma yapılmadı. Bütün mesele bu. Bilim adamları, etiketli atomların yardımıyla, sinir uyarılarının iletilmesinde yalnızca potasyum iyonlarının ve anyonların değil, aynı zamanda sodyum ve klor iyonlarının da rol oynadığını tespit ettiler.
Vücutta yeterince sodyum ve klor iyonu vardır; kanın tadının tuzlu olduğunu herkes bilir. Ayrıca hücreler arası sıvıda sinir lifinin içine göre 5-10 kat daha fazla sodyum bulunur.
Bu ne anlama gelebilir? Bilim adamları, ilk anda uyarılma üzerine zarın yalnızca sodyuma geçirgenliğinin keskin bir şekilde arttığını öne sürdüler. Geçirgenlik, potasyum iyonlarına göre onlarca kat daha fazla olur. Ve dışarıda içeriye göre 5-10 kat daha fazla sodyum bulunduğundan sinir lifine girme eğiliminde olacaktır. Ve sonra fiberin içi pozitif hale gelecektir.
Ve bir süre sonra - uyarılmadan sonra - denge yeniden sağlanır: zar, potasyum iyonlarının geçmesine izin vermeye başlar. Ve dışarı çıkıyorlar. Böylece, sodyum iyonları tarafından elyafa verilen pozitif yükü telafi ederler.
Bu tür fikirlere varmak hiç de kolay olmadı. İşte nedeni şu: Çözeltideki sodyum iyonunun çapı, potasyum ve klor iyonlarının çapından bir buçuk kat daha büyüktür. Ve daha küçük bir iyonun geçemediği yerde daha büyük bir iyonun nasıl geçtiği tamamen belirsizdir.
Membranlardan iyon geçişinin mekanizması hakkındaki görüşü kökten değiştirmek gerekiyordu. Burada tek başına membrandaki gözenekleri düşünmenin yeterli olmadığı açıktır. Ve sonra, şimdilik gizli müttefiklerin - zarın kendisinde gizlenmiş özel organik taşıyıcı moleküllerin - yardımıyla iyonların zarı tamamen farklı bir şekilde geçebileceği fikri ortaya atıldı. Böyle bir molekülün yardımıyla iyonlar zarı sadece gözeneklerden değil her yerden geçebilirler. Üstelik bu taksi molekülleri yolcularını iyi ayırt ediyor; sodyum iyonlarını potasyum iyonlarıyla karıştırmazlar.
O zaman sinir impulsunun yayılmasının genel resmi şöyle görünecektir. Dinlenme halinde, negatif yüklü taşıyıcı moleküller, membran potansiyeli tarafından zarın dış sınırına doğru bastırılır. Bu nedenle sodyumun geçirgenliği çok küçüktür: potasyum iyonlarından 10-20 kat daha azdır. Potasyum membranı gözeneklerden geçebilir. Uyarım dalgası yaklaştıkça elektrik alanının taşıyıcı moleküller üzerindeki basıncı azalır; elektrostatik “prangalarını” atarlar ve sodyum iyonlarını hücreye aktarmaya başlarlar. Bu, membran potansiyelini daha da azaltır. Membranın yeniden şarj edilmesinin bir tür zincirleme süreci vardır. Ve bu süreç sürekli olarak sinir lifi boyunca yayılır.
İlginç bir şekilde, sinir lifleri asıl görevi olan sinir uyarılarını iletmek için günde yalnızca 15 dakika harcıyor. Ancak lifler her an buna hazırdır: Sinir lifinin tüm unsurları kesintisiz olarak çalışır - günün 24 saati. Sinir lifleri bu anlamda motorları anında kalkış için sürekli çalışan önleme uçaklarına benzer, ancak kalkış yalnızca birkaç ayda bir gerçekleşebilir.
Artık sinir impulsunun bir lif boyunca iletilmesi şeklindeki gizemli eylemin ilk yarısıyla tanışmış durumdayız. Uyarma, kavşaklar - sinapslar aracılığıyla hücreden hücreye nasıl aktarılır? Bu soru, üçüncü Nobel ödüllü John Eccles'in muhteşem deneylerinde araştırıldı.
Uyarım, bir hücrenin sinir uçlarından doğrudan başka bir hücrenin gövdesine veya dendritlerine aktarılamaz. Akımın neredeyse tamamı sinaptik yarıktan dış sıvıya akar ve çok küçük bir kısmı, uyarılmaya neden olamayacak şekilde sinaps yoluyla komşu hücreye girer. Böylece sinaps bölgesinde sinir uyarısının yayılımındaki elektriksel süreklilik bozulur. Burada iki hücrenin birleştiği noktada bambaşka bir mekanizma devreye giriyor.
Uyarma hücrenin sonuna yaklaştığında, sinaps bölgesi, fizyolojik olarak aktif maddeler - aracılar veya aracılar - hücreler arası sıvıya salınır. Bilginin hücreden hücreye aktarımında bir bağlantı haline gelirler. Aracı, ikinci sinir hücresiyle kimyasal olarak etkileşime girer, zarının iyonik geçirgenliğini değiştirir - sanki sodyum iyonları da dahil olmak üzere birçok iyonun aktığı bir delik açıyormuş gibi.
Böylece, Hodgkin, Huxley ve Eccles'in çalışmaları sayesinde, bir sinir hücresinin en önemli durumları (uyarılma ve inhibisyon) iyonik süreçlerle, yüzey zarlarının yapısal ve kimyasal yeniden düzenlenmeleriyle açıklanabiliyor. Bu çalışmalara dayanarak, kısa süreli ve uzun süreli belleğin olası mekanizmaları ve sinir dokusunun plastik özellikleri hakkında varsayımlarda bulunmak zaten mümkün. Ancak bu, bir veya daha fazla hücredeki mekanizmalar hakkında bir konuşmadır. Bu sadece beynin ABC'sidir. Görünen o ki, bir sonraki ve belki de çok daha zor olan aşama, binlerce sinir hücresinin koordinasyon faaliyetini sağlayan yasaların keşfedilmesi, sinir merkezlerinin kendi aralarında konuştuğu dilin tanınmasıdır.
Beynin nasıl çalıştığına dair bilgimizde artık alfabenin harflerini öğrenen ama bunları kelimelere nasıl bağlayacağını bilmeyen bir çocuk seviyesindeyiz. Bununla birlikte, bilim adamlarının, bir sinir hücresinde meydana gelen temel biyokimyasal eylemlerin kodunu kullanarak, beynin sinir merkezleri arasındaki en büyüleyici diyaloğu okuyacakları zaman çok uzak değil.
Resimlerin ayrıntılı açıklaması
Bilim adamlarının sinir uyarısı iletiminin mekanizması hakkındaki fikirleri son zamanlarda önemli değişikliklere uğradı. Yakın zamana kadar Bernstein'ın görüşleri bilime hakim oldu. Ona göre, dinlenme durumunda (1) sinir lifi dışarıdan pozitif, içeriden ise negatif olarak yüklenir. Bu, lif duvarındaki gözeneklerden yalnızca pozitif yüklü potasyum iyonlarının (K +) geçebilmesiyle açıklandı; Büyük negatif yüklü anyonlar (A –) içeride kalmaya ve aşırı negatif yük oluşturmaya zorlanır. Bernstein'a göre uyarılma (3), gözenek boyutunun artması, anyonların ortaya çıkması ve iyon dengesini eşitlemesinden kaynaklanan potansiyel farkın ortadan kalkmasına indirgenir: pozitif iyonların sayısı negatif iyonların sayısına eşit olur olanlar. 1963 Nobel Ödülü sahibi A. Hodgkin, E. Huxley ve D. Eccles'in çalışmaları önceki fikirlerimizi değiştirdi. Pozitif sodyum iyonlarının (Na +), negatif klor iyonlarının (Cl –) ve negatif yüklü taşıyıcı moleküllerin de sinir uyarımında rol oynadığı kanıtlanmıştır. Dinlenme durumu (3) prensipte daha önce düşünüldüğü gibi oluşturulur: pozitif iyonların fazlası sinir lifinin dışındadır, negatif iyonların fazlası içeridedir. Bununla birlikte, uyarma (4) sırasında meydana gelen şeyin yüklerin eşitlenmesi değil, yeniden şarj olduğu tespit edilmiştir: dışarıda fazla miktarda negatif iyon ve içeride fazla miktarda pozitif iyon oluşur. Bu, uyarıldığında taşıyıcı moleküllerin pozitif sodyum iyonlarını duvardan taşımaya başlamasıyla açıklanmaktadır. Böylece sinir impulsu (5), fiber boyunca hareket eden elektriksel çift tabakanın yeniden şarj edilmesidir. Ve uyarılma, hücreden hücreye, iyonların komşu sinir lifinin duvarından geçmesine yardımcı olan bir asetilkolin molekülü olan bir tür kimyasal "vurucu koç" (6) tarafından iletilir.
Bilgi, kablolardaki akım gibi nöronlar arasında aktarılır. Elektriksel uyarılar hücreden hücreye, kaynaklandıkları dendritten içinden geçtikleri aksona kadar iletilir. Ancak elektrik ağlarından da bir fark var - dürtüler elektronlar aracılığıyla değil iyonlar aracılığıyla iletiliyor.
Sinaps
Sayıları çok olmasına rağmen nöronlar asla birbirine temas etmez. Ancak fiziksel temas olmadığı sürece elektriksel uyarılar iletilemez. Bu nedenle nörondan nörona iletilen mesajların elektriksel formdan başka bir forma dönüştürülmesi gerekmektedir. Sinir sistemi, nöronlar arasında bilgi iletmek için kimyasallar kullanır.
Sinaps, iki nöron arasındaki veya bir nöron ile sinyali alan bir hücre arasındaki temas noktasıdır.
Sinaptik boşluk yarık şeklindedir. Bir nörona elektriksel bir uyarı ulaştığında, sinapstan nörotransmitter adı verilen kimyasal molekülleri serbest bırakır. Difüzyon yoluyla sinaptik yarıktan geçerek kendileri için özel olarak tasarlanmış başka bir nöronun reseptörlerine girerler. Sonuç olarak başka bir elektriksel darbe meydana gelir.
İki tür nörotransmitter
Beyin, iki türe ayrılabilecek yaklaşık elli tür nörotransmiter üretir. Uyarıcı aracılar sinir impulsunun oluşmasına katkıda bulunur. Aksine, inhibitör nörotransmiterler oluşumunu yavaşlatır. Çoğu durumda, bir nöron yalnızca bir tür nörotransmitter salgılar.
Uyarma sınırı
Her bir nöron saniyede yüzlerce mesaj alma kapasitesine sahiptir. Önem derecesini yargılar ve bunun bir ön analizini yapar. Bir nöronda uyarıcı dürtüler eklenir ve engelleyici dürtüler çıkarılır. Bir nöronun kendi dürtüsünü üretebilmesi için ortaya çıkan toplamın belirli bir değerden büyük olması gerekir.
Tekrarın Rolü
Benzer fikirler, benzer anılar aynı nöronları ve sinapsları ateşler. Sık kullanılan sinapslar daha hızlı çalışır. Bu nedenle gördüğümüz veya birkaç kez tekrarladığımız şeyleri hızla hatırlarız. Ancak bu bağlantılar yeterince kullanılmadığı takdirde ortadan kaybolabilir ve yerlerine yenileri ortaya çıkabilir.
Glia hücreleri
Diğer bir sinir hücresi türü ise glial hücrelerdir. Nöronların kendisinden 10 kat daha fazlası var. Beslenmelerine, atık maddelerin uzaklaştırılmasına ve dış düşmanlardan korunmalarına katkıda bulundukları için “nöron hemşireleri” olarak anılırlar. Ancak son araştırmalar, nöronlara bakmaktan daha fazlası için onlara ihtiyaç duyulduğunu gösteriyor. Görünüşe göre bilgi işlemede de rol oynuyorlar, ayrıca hafıza işlevi için de gerekliler!
Sinir lifleri
Nöronların süreçleri zarlarla çevrilidir ve sinir lifleri adı verilen demetler halinde birleştirilir. Çeşitli sinirlerdeki sinir liflerinin sayısı 10 2 ile 10 5 arasında değişmektedir.
Sinir lifi kılıfı glial hücrelerden oluşur ve sinir uyarılarının vücutta geçişini kolaylaştırır. Buna miyelin kılıfı denir.
Hormonların beyin fonksiyonundaki rolü
Bilgi alışverişinde bulunmak için beyin özel kimyasal bileşikleri (hormonlar) kullanır. Bazıları beynin kendisi tarafından, bazıları ise endokrin bezleri tarafından üretilir. Hormonlar çeşitli fizyolojik reaksiyonlara neden olur.
3. İNSAN BEYNİ
Beynin dış tabakası, daha derin oluşumları gizleyen iki serebral yarım küreden oluşur. Yarım kürelerin yüzeyi, yüzeylerini artıran oluklar ve kıvrımlarla kaplıdır.
Beynin ana bölümleri
İnsan beyni kabaca üç ana bölüme ayrılabilir:
ön beyin
beyin sapı
beyincik
Gri ve beyaz madde
Beyin maddesi gri ve beyaz alanlardan oluşur. Gri alanlar nöron kümeleridir. Bunlardan 100 milyardan fazlası var ve bilgiyi işleyenler de onlar. Beynin beyaz maddesi aksonlardan oluşur. Onlar aracılığıyla nöronlar tarafından işlenen bilgiler iletilir. Omuriliğin iç kısmı da gri madde içerir.
Beyin beslenmesi
Beynin normal çalışması için beslenmeye ihtiyacı vardır. Vücuttaki diğer hücrelerin aksine beyin hücreleri yalnızca glikozu işleyebilir. Beynin de oksijene ihtiyacı var. Bu olmadan mitokondri yeterli enerji üretemeyecektir. Ancak kan beyne glikoz ve oksijen sağladığından, beyin sağlığının korunması için normal kan akışını hiçbir şeyin engellememesi gerekir. Beyne giden kan akışı durursa kişi on saniye içinde bilincini kaybeder. Beyin, vücut ağırlığının yalnızca %2,5'i kadar ağırlığa sahip olmasına rağmen, gece gündüz vücutta dolaşan kanın %20'sini ve buna karşılık gelen miktarda oksijeni sürekli olarak alır.
Sinir impulsu nedir
Doğa çok basittir.
Aksi takdirde hiçbir şey işe yaramaz.
Bu basitlikten çokça var.
Bütün zorluklar bu yüzden.
Günümüzde beyin ve yapısı hakkında pek çok şey bilinmesine rağmen asıl soru şu: “Nasıl çalışır?” henüz cevap yok. Beyin bize, girişi reseptörler - duyu organları - aracılığıyla dış dünyanın koşullarını yansıtan "bazı" sinyalleri alan ve beyin de bunları işleyen, saklayan ve "bazılarını" gönderen bir kara kutu gibi görünür. İşçilerin (yöneticilerin) organlarına kontrol emirleri verir.
Bu bilgilerin nasıl görüntülendiği, kaydedildiği (yakalandığı) ve alındığı konusunda cevaplanmamış sorular bulunmaktadır.
Ancak öyle de olsa Bilim yerinde durmuyor ve bilim adamları beyin araştırmalarında önemli ilerlemeler kaydetti.
Nöronların nasıl çalıştığına dair fikirler var, beynin nasıl çalıştığına dair mantıksal bir model oluşturmaya yönelik girişimler var. Doğru, nöronlar arasındaki bilgi aktarımı konularına değinmeye değer ve hemen uyarı iletmenin belirli yöntemleri, sinyal iletiminin kimyasal ve elektriksel yöntemleri hakkında mütevazı kaçamak ipuçlarıyla karşılaşıyoruz. Sinir uyarılarının elektriksel doğasından, sanki laf arasındaymış gibi bahsediliyor.
Ayrıntıların olmayışı mistik ve sözde bilimsel hayal gücüne alan sağlıyor. Bu nedenle, beyindeki biyofiziksel etkileri anlamak için, örneğin belirli hayati güçlerin veya burulma alanlarının doğasındaki varlığı hakkında sürekli olarak yeni varsayımlar ortaya koymak için girişimlerde bulunulmaktadır.
Yani beynin nasıl çalıştığının modern bir modeli.
Bugün beynin çok sayıda bireysel mantıksal unsurdan (nöronlar) oluştuğu kesin olarak bilinmektedir. Her nöron, girişlerine gelen sinyallerle uyarılabilir ( aksonlar) çıkışlardan ( dendritler) doğrudan ona bağlı diğer nöronlar. Heyecanlandıktan sonra, bu nöron heyecanlı (!!! ve yüklü değil) durumdadır ve uyarımı çıkışları aracılığıyla aşağıdaki mantıksal öğelerin - nöronların girişlerine iletir.
Nöron– kendi zarına, bir dizi hücre içi organellere ve nörofibrillere sahip özel bir sinir hücresi. Uzun bir eksenel süreç akson ve kısa dallanan dendritler vücudundan uzanır. Diğer nöronlardan sinir uyarıları alan dendritler, bunları aksona aktarır ve bu sayede uyarım zayıflamadan diğer nöronlara veya efektörlere - çeşitli yürütme organlarına (bezler, kaslar vb.) yayılır. Sözlük - Entomologun El Kitabı Ayrıca sinapsı da vurgulayacağım. Sinaps- iki nöron arasındaki veya bir nöron ile sinyali alan efektör hücre arasındaki temas bölgesi. İki hücre arasında sinir uyarılarının iletilmesini sağlar.
Bilimin bir nöronun nasıl çalıştığı hakkında bildiği neredeyse tek şey budur. Diğer tüm bilgiler, nöronların türe, boyuta, kuyruk sayısına ve diğer çok önemli özelliklere göre sınıflandırılmasına dayanır. Ve elbette, sinir uyarılarının elektriksel doğası hakkında esasen hatalı bir fikir temelinde çok sayıda sonuç çıkarıldı.
Şimdi iki varsayımda bulunalım.
Birinci Bilgi (uyarma), nörondan nörona akustik (ses) dalgası şeklinde iletilir.
Saniye– bir nöron tek bir salınım sistemidir (salınım devresi) ve bir veya daha fazla rezonans frekansına uyum sağlama ve kendi kendine salınım durumunda olma yeteneğine sahiptir, böylece bilgilerin ezberlenmesini (depolanmasını) sağlar.
O halde sinir impulsu, bir nöronun dendritleri ve aksonları boyunca iletilen akustik bir dalgadan başka bir şey değildir. Nöronun gövdesi, bilgi aktarımı durumunda içinden geçen sinir impulsunu modüle edebilen ve bilgi depolama durumunda kendi kendine salınan bir durumda olan akustik bir salınım devresini veya rezonatörü temsil eder. belli bir frekans. Veya diyelim ki, kayıt işlevini gerçekleştirmek için hücre rezonans parametrelerini değiştirip sakin kalmaya devam ediyor ve yalnızca adreslendiğinde yanıt veriyor.
ŞEKİL örneğini kullanarak her şeyin nasıl çalıştığına bakalım......
R1-Rn - reseptörler. Reseptörlerden gelen bilgiler girdilerden - dendritlerden, nöronun gövdesinden çıktı - aksona doğru geçer. Sinir sisteminin görevi bilgiyi reseptörden beyne iletmektir. Şekil 1'de gösterilen en basit devrede bu ancak sinyallerin ayrı ayrı ayırt edilebilmesi durumunda mümkündür. Yani çıkış sinyali, sinir impulsunun başladığı spesifik reseptör hakkında bilgi taşır. Bizim durumumuzda sinir uyarılarının frekansının farklı olduğunu varsayalım.
Şimdi görevi daha da zorlaştıralım. Bir sinir impulsunun bir reseptörden bir dizi nöron (örneğin iki) yoluyla iletildiğini varsayalım. Şekil 2'ye bakınız. 
Bu örnekte, devrenin çıkışındaki sinir impulsunun yalnızca geldiği reseptör hakkında değil aynı zamanda iletildiği tüm nöronlar hakkında da bilgi içermesi gerekmektedir. Bir dürtünün iletilmesine katılan her nöronun kendisine kendi bilgi bileşenini getirdiği varsayılabilir. Örneğin reseptörden gelen frekans sinyalinin modülasyonu.
Tüm sinir uyarıları, bir süpermarketteki malların üzerindeki barkodlar veya parmak izleri gibi benzersizdir. Bunlar benzersizdir ve reseptör tahrişi gerçeği ve kat edilen yol hakkında bilgi taşırlar.
Milyonlarca sinir uyarısı her saniye insanın sinir sisteminden geçer. Yukarıda önerilen şema, aynı sinir kanalları boyunca tamamen farklı dürtülerin nasıl iletilebileceğini ve dürtü dağıtım hizmetinin nasıl çalışabileceğini açıklamamıza olanak tanır.
Bu tür varsayımlar bize ne anlatıyor?
- İlk olarak, akustik fikir bize fizik açısından bakıldığında canlı bir organizma içinde bilgi aktarımı teorisini az çok makul kılmaktadır.
- İkinci olarak bilginin beyinde nasıl saklandığını açıklıyor.
- Üçüncüsü, zamanın bu anında anlaşılmaz olan yaşam olaylarını açıklamayı mümkün kılar ve kendini tanıma için bir araç sağlar.
- Dördüncüsü, bu tıpta, özellikle de terapide yeni bir paradigmadır.
Retorik soru: Hastalığın nedeni nedir, organın patolojisi mi yoksa organı yöneten sinyalin patolojisi mi? Teorik olarak her ikisi de mümkündür ve eşit olasılıktadır. Peki modern terapi neyi tedavi ediyor (ameliyat daha net)? Ve belki de "gerçek" doktorların kibarca güldüğü plasebo ve homeopati, hastanın kendi kendine hipnozuna dayanan o kadar aptallık değil, tam olarak kontrol sistemini ayarlayarak tedavidir. Tedavi dolaylıdır, beynin dış fonksiyonları yoluyladır, ama ya tedavi yoluyla mümkünse. Örneğin, pille çalışan modern kalp stimülatörlerini hatırlayalım. Ve kalbi " " prensibine göre elektriksel uyarılarla değil, doğal olarak oluşan bir kontrol (akustik dalga) sinyaliyle uyarırsanız. Belki o zaman ameliyata gerek kalmaz, vücudun herhangi bir yerine veya herhangi bir nörona akustik jeneratör uygulanması yeterlidir ve sinyal hedefini kendisi bulacaktır.
SİNİR DÜRTÜSÜ(enlem. sinir siniri; enlem. dürtü darbesi, itme) - sinir lifi boyunca yayılan bir uyarma dalgası; uyarılmanın yayılması birimi.
N. ve. bilginin reseptörlerden sinir merkezlerine ve onlardan yürütme organlarına (iskelet kasları, iç organların ve kan damarlarının düz kasları, endokrin ve ekzokrin bezleri vb.) iletilmesini sağlar.
Vücudu etkileyen tahrişlerle ilgili karmaşık bilgiler, N. ve.-serisi ayrı gruplar şeklinde kodlanır. “Ya hep ya hiç” yasasına göre (bkz.), aynı lif boyunca geçen bireysel N. ve.'nin genliği ve süresi sabittir ve N. ve. serideki tahrişin yoğunluğuna bağlıdır. Bu bilgi aktarma yöntemi gürültüye en dayanıklı olanıdır, yani iletken liflerin durumuna geniş bir aralıkta bağlı değildir.
N. ve. aksiyon potansiyellerinin iletimi ile tanımlanır (bkz. Biyoelektrik potansiyeller). Uyarma oluşumu tahrişin sonucu olabilir (bkz.), örneğin ışığın görsel reseptör üzerindeki etkisi, sesin işitsel reseptör üzerindeki etkisi veya dokularda meydana gelen süreçler (N. ve.'nin kendiliğinden oluşması). Bu durumlarda N. ve. herhangi bir fizyolojik süreç sırasında organların koordineli çalışmasını sağlar (örneğin, nefes alma sürecinde N. ve. iskelet kaslarının ve diyaframın kasılmasına neden olarak nefes alma ve nefes verme vb. ile sonuçlanır).
Canlı organizmalarda bilgi aktarımı, hormonların, aracıların vb. kan dolaşımına salınması yoluyla humoral olarak da gerçekleştirilebilir. Bununla birlikte, N. ve kullanılarak iletilen bilginin avantajı daha hedefli olmasıdır. humoral sistem tarafından gönderilen sinyallerden daha hızlı ve daha doğru bir şekilde kodlanabilir.
Sinir gövdelerinin, etkilerin beyinden kaslara ve ters yönde iletildiği yol olduğu, antik çağlardan beri biliniyordu. Orta Çağ'da ve 17. yüzyılın ortalarına kadar. sıvıya veya aleve benzer bir maddenin sinirler boyunca yayıldığına inanılıyordu. N. ve'nin elektriksel doğası fikri. 18. yüzyılda ortaya çıktı. Uyarımın ortaya çıkışı ve yayılmasıyla ilişkili canlı dokulardaki elektriksel olaylara ilişkin ilk çalışmalar L. Galvani tarafından gerçekleştirildi. G. Helmholtz, daha önce ışık hızına yakın olduğu düşünülen N. ve.'nin yayılma hızının sonlu bir değere sahip olduğunu ve doğru bir şekilde ölçülebileceğini gösterdi. Hermann (L. Hermann), aksiyon potansiyeli kavramını fizyolojiye tanıttı. S. Arrhenius tarafından elektrolitik ayrışma teorisinin yaratılmasından sonra uyarılmanın oluşum ve iletim mekanizmasının açıklanması mümkün hale geldi. Bu teoriye uygun olarak Bernstein (J. Bernstein), N. ve. İyonların sinir lifi ile çevre arasındaki hareketinden kaynaklanır. İngilizce araştırmacılar A. Hodgkin, B. Katz ve E. Huxley, aksiyon potansiyelinin gelişiminin altında yatan zar ötesi iyonik akımları ayrıntılı olarak incelediler. Daha sonra akson ile çevre arasında iyon alışverişinin yapıldığı iyon kanallarının çalışma mekanizmaları ve sinir liflerinin N. ve dizilerini iletme yeteneğini sağlayan mekanizmalar. farklı ritim ve süre.
N. ve. sinir lifinin uyarılmış ve uyarılmamış bölümleri arasında ortaya çıkan lokal akımlar nedeniyle yayılır. Dinlenme bölümünde fiberi dışarı doğru bırakan akım bir uyarıcı görevi görür. Sinir lifinin belirli bir bölgesinde uyarılma sonrasında ortaya çıkan refrakterlik, N. ve'nin ileri hareketini belirler.
Aksiyon potansiyeli gelişiminin farklı aşamaları arasındaki ilişkiler, zaman içinde genlik ve süre açısından karşılaştırılarak niceliksel olarak karakterize edilebilir. Yani örneğin memelilerdeki A grubu miyelinli sinir lifleri için lifin çapı 1-22 mikron aralığında, iletim hızı 5-120 m/sn, yüksek voltajın süresi ve genliğidir. kısım (tepe veya ani artış) sırasıyla 5 ms ve 100-120 mv'dir, iz negatif potansiyel - 12-20 ms (yükselme genliğinin %3-5'i), iz pozitif potansiyel - 40-60 ms (0,2) Sivri uç genliğinin %'si).
Çeşitli bilgilerin iletilmesi olanakları, aksiyon potansiyelinin gelişme hızının, yayılma hızının arttırılması ve ayrıca kararsızlığın arttırılması (bkz.) - yani, uyarılabilir bir oluşumun birim başına yüksek uyarım ritimlerini yeniden üretme yeteneğinin arttırılmasıyla genişletilir. zaman.
N. ve.'nin yayılmasının spesifik özellikleri. sinir liflerinin yapısı ile ilişkilidir (bkz.). Lifin çekirdeği (aksoplazma) düşük dirence ve buna bağlı olarak iyi iletkenliğe sahiptir ve aksoplazmayı çevreleyen plazma zarı yüksek dirence sahiptir. Dış katmanın elektriksel direnci, yalnızca Ranvier düğümlerinin kalın miyelin kılıfından arınmış olduğu miyelinli liflerde özellikle yüksektir. Miyelinsiz liflerde N. ve. sürekli hareket eder ve miyelin içinde - spazmodik olarak (saltatory iletim).
Uyarma dalgasının azalan ve azalmayan yayılımı vardır. Miyelinsiz liflerde azalan iletim, yani uyarılmanın sönümlü iletimi gözlenir. Bu tür liflerde N. ve. küçüktür ve tahriş yerinden uzaklaştıkça yerel akıntıların tahriş edici etkisi tamamen yok olana kadar yavaş yavaş azalır. Azalan iletim, düşük işlev ve hareketliliğe sahip iç organları sinirlendiren liflerin karakteristiğidir. Azalan olmayan iletim, sinyalleri oldukça duyarlı organlara (örneğin kalp kası) ileten miyelinli ve miyelinsiz liflerin karakteristiğidir. Artımlı olmayan N. ve. tahriş yerinden bilginin uygulandığı yere kadar zayıflamadan gider.
Memelilerin hızlı ileten sinir liflerinde kaydedilen maksimum sinir iletim hızı 120 m/sn'dir. Yüksek impuls iletim hızları, sinir lifinin çapının arttırılmasıyla (miyelinsiz lifler için) veya miyelinasyon derecesinin arttırılmasıyla elde edilebilir. Tek N. ve. Tek başına doğrudan enerji harcaması gerektirmez, çünkü belirli bir membran polarizasyonu seviyesinde sinir lifinin her bölümü iletime hazır durumdadır ve tahriş edici uyaran bir "tetikleyici" rolü oynar. Bununla birlikte, sinir lifinin başlangıç durumunu eski haline getirmek ve onu yeni bir N. ve. sinir lifinde meydana gelen biyokimyasal reaksiyonlarda enerji harcanmasıyla ilişkilidir. N. ve serilerinin yürütülmesi durumunda kurtarma işlemleri büyük önem kazanmaktadır. Sinir liflerinde ritmik uyarım (impuls dizisi) gerçekleştirilirken, ısı üretimi ve oksijen tüketimi yaklaşık iki katına çıkar, yüksek enerjili fosfatlar tüketilir ve sodyum pompasıyla tanımlanan Na,K-ATPaz'ın aktivitesi artar. Çeşitli fiziksel ve kimyasal süreçlerin yoğunluğundaki değişiklikler. ve biyokimyasal süreçler ritmik uyarılmanın doğasına (impuls serisinin süresi ve tekrarlanma sıklığı) ve sinirin durumu olan fizyole bağlıdır. Çok sayıda N. ve. Yüksek ritimde sinir liflerinde "metabolik borç" birikebilir (bu, toplam iz potansiyellerindeki artışa yansır) ve ardından iyileşme süreçleri gecikir. Ancak bu koşullar altında bile sinir liflerinin N. ve. uzun süre değişmeden kalır.
N. ve. bir sinir lifinden kas lifine veya başka bir efektöre geçiş sinapslar yoluyla gerçekleştirilir (bkz.). Omurgalılarda, vakaların büyük çoğunluğunda, uyarılmanın efektöre aktarılması, asetilkolinin (iskelet kaslarının nöromüsküler sinapsları, kalpteki sinaptik bağlantılar vb.) salınması yoluyla gerçekleşir. Bu tür sinapslar, kesinlikle tek taraflı dürtü iletimi ve uyarı iletiminde bir zaman gecikmesinin varlığı ile karakterize edilir.
Sinapslarda, temas eden yüzeylerin geniş alanı nedeniyle elektrik akımına karşı çok az direnç gösteren sinaptik yarıkta, uyarımın elektriksel iletimi meydana gelir. Bunlarda sinaptik gecikme yoktur ve iki taraflı iletim mümkündür. Bu tür sinapslar omurgasız hayvanların karakteristiğidir.
Kayıt N. ve. biyol, araştırma ve kama, pratikte geniş uygulama alanı bulmuştur. Kayıt için döngü ve daha sıklıkla katot osiloskopları kullanılır (bkz. Osilografi). Mikroelektrot teknolojisini kullanarak (bkz. Mikroelektrot araştırma yöntemi), N. ve. tek uyarılabilir oluşumlarda - nöronlar ve aksonlar. N. ve.'nin oluşum ve yayılma mekanizmasını inceleme olanakları. potansiyel sabitleme yönteminin geliştirilmesinden sonra önemli ölçüde genişledi. Bu yöntem iyonik akımlara ilişkin temel verileri elde etmek için kullanıldı (bkz. Biyoelektrik potansiyeller).
N.'nin iletiminin ihlali ve. sinir gövdeleri hasar gördüğünde, örneğin mekanik yaralanmalar, tümör büyümesi sonucu oluşan kompresyon veya inflamatuar süreçler sırasında meydana gelir. N. ve.'nin bu tür ihlalleri. çoğu zaman geri döndürülemez. İnervasyonun kesilmesinin sonucu, ciddi fonksiyonel ve trofik bozukluklar olabilir (örneğin, sinir gövdesinde geri dönüşü olmayan yaralanma nedeniyle N.'nin beslenmesinin kesilmesinden sonra ekstremitelerin iskelet kaslarının atrofisi). N.'nin geri dönüşümlü olarak durdurulması ve. özellikle tedavi amaçlı olarak meydana gelebilir. Örneğin anesteziklerin yardımıyla c'deki ağrı reseptörlerinden gelen uyarıları bloke ederler. N. İle. N.'nin geri dönüşümlü olarak durdurulması ve. Novokain blokajı da neden olur. N. ve. iletiminin geçici olarak durdurulması. Genel anestezi sırasında sinir iletkenleri boyunca da gözlenir.
Kaynakça: Brezhe M. A. Sinir sisteminin elektriksel aktivitesi, çev. İngilizce'den, M., 1979; Zhukov E.K. Nöromüsküler fizyoloji üzerine denemeler, JI., 1969; K o n el ve K. Sinirdeki onarıcı süreçler ve metabolizma, kitapta: Sovr, probl. biyofizik, çev. İngilizce'den, ed. G. M. Frank ve A. G. Pasynsky, cilt 2, s. 211, M., 1961;
Kostyuk P. G. Merkezi sinir sisteminin fizyolojisi, Kiev, 1977; Latma-nizova JI. V. Uyarma fizyolojisi üzerine bir makale, M., 1972; Sinir sisteminin genel fizyolojisi, ed. P.G. Kostyuk, JI., 1979; T a s a ki I. Sinirsel uyarılma, çev. İngilizce'den, M., 1971; Hodgkin A. Sinir impulsu, çev. İngilizce'den, M., 1965; Khodorov B. I. Uyarılabilir membranların genel fizyolojisi, M., 1975.