ОСНОВНЫЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТРУКТУРЫ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ.

Вся информация, которую получают и анализируют нервные клетки, заключена в нервных импульсах, которые направляются к нервным центрам, расположенным в спинном и головном мозге, или на периферию – к рабочим органам (мышцам, железам, внутренним органам и другим структурам человеческого организма). О том, что нервные сигналы передаются по нервным клеткам в виде нервных импульсов, было известно давно. Однако природа их возникновения и распространения была выяснена только в последние 40 лет.

Нервные импульсы. У нервных клеток цитолемма (внешняя клеточная мембрана) в покое имеет различный электрический заряд (потенциал) на наружной и внутренней поверхностях. При этом внутренняя поверхность цитолеммы нервных клеток заряжена отрицательно, а наружная – положительно. В покоящемся нейроне разность потенциалов между двумя поверхностями мембраны называют мембранным потенциалом или потенциалом покоя. Величина его – 70 мВ.

Мембранный потенциал возникает вследствие различного ионного состава тканевой жидкости и цитоплазмы нейрона. Особо важное значение имеют ионы Na⁺, К⁺, Сl^–. Снаружи, со стороны межклеточной жидкости, больше положительно заряженных ионов, а с внутренней стороны, в цитоплазме нейрона, больше отрицательных ионов. Кроме того, в цитоплазме много отрицательно заряженных крупных органических молекул, которые не могут проникать через мембрану из-за своих размеров. Сохранение разной ионной концентрации в растворах, разделенных мембраной, возможно благодаря ее избирательной проницаемости.

Показано, что в состоянии покоя мембрана нервных клеток наиболее проницаема для ионов К⁺ и очень мало проницаема для ионов Nа⁺. В силу разности концентраций ионы К⁺ выходят на наружную поверхность клеточной мембраны, вынося положительный заряд.

Таким образом, мембранный потенциал зависит от разной концентрации ионов снаружи и внутри клетки, а разная концентрация ионов может поддерживаться за счет избирательной проницаемости клеточной мембраны и механизмами транспорта ионов.

Если возбудимую клетку (нейрон) подвергнуть действию достаточно сильного раздражителя (механического, химического, электрического и т.д.), то в ответ на него ионы Nа⁺ сначала медленно, а затем лавинообразно устремляются внутрь клетки, неся с собой положительный заряд. Происходит перезарядка мембраны: ее внутренняя поверхность приобретает положительный заряд, а наружная – отрицательный. При перезарядке мембраны возникает потенциал действия – нервный импульс.

Повышение проницаемости мембраны для ионов Na⁺ длится очень недолго, поэтому и длительность потенциала действия измеряется тысячными долями секунды (миллисекундами). Потенциал действия, возникая в возбужденном участке мембраны (он электроотрицателен по отношению к участку, находящемуся в невозбужденном состоянии), становится раздражителем для соседнего участка. Такой механизм обес­печивает продольное распространение нервных импульсов (потенциалов действия).

Таким образом, в нервной системе информация передается в виде серии распространяющихся потенциалов действия – нервных импульсов. Образование нервной клеткой потенциала действия в ответ на раздражение называют возбуждением.

Проведение возбуждения в нервной системе. Нервные волокна обладают способностью проводить возбуждение (нервный импульс) в двух направлениях. По одним нервным волокнам импульсы идут в центростремительном направлении (к мозгу), а по другим – в центробежном (от мозга к рабочим органам). Скорость проведения нервного импульса зависит от диаметра волокна. Чем оно толще, тем быстрее распространяется импульс. Наибольшей скоростью проведения (до 120 м/с) отличаются мякотные (миелиновые) нервные волокна. Безмякотные (безмиелиновые) нервные волокна проводят импульсы медленно (1 – 2 м/с). В мякотных нервных волокнах возбуждение может возникать только в тех участках волокна, где отсутствует мякотная оболочка (в области узловых перехватов нервного волокна – перехватов Ранвье). Поэтому у мякотных волокон возбуждение распространяется скачками от одного перехвата к другому, продвигаясь вдоль волокна гораздо быстрее, чем у тонких безмякотных волокон.

Совокупность нервных волокон образует нерв. В нервах импульсы проводятся по отдельным нервным волокнам изолированно: в одних – в центростремительном направлении (к спинному и головному мозгу), в других – центробежном направлении (из мозга на периферию).

Синаптические соединения нервных клеток могут быть возбуждающими и тормозными. В возбуждающем синапсе медиатор быстро передает возбуждение другому нейрону. В тормозном синапсе действие медиатора направлено на задержку передачи нервного импульса от пресинаптической мембраны окончания аксона на постсинаптическую мембрану следующей нервной клетки. Процессы возбуждения и торможения имеются и в нервных центрах, в которых передача нервных импульсов через синапсы происходит быстро или, наоборот, замедленно, тормозится.

Торможение – это нервный процесс, приводящий к угнетению возбуждения. При торможении медиатор пресинаптических окончаний подавляет способность клетки гене­рировать возбуждение.

1. Что такое нервный импульс? Где и почему он возникает?

2. Какие заряды (положительный, отрицательный) находятся на поверхностях цитолеммы нервных клеток?

3. Какие ионы находятся на поверхностях цитолеммы нервных клеток и как они себя ведут при действии раздражителя?

4. Что вы знаете о скорости проведения нервных импульсов по мякотным и безмякотным нервным волокнам?

5. Какие процессы называют возбуждением и торможением?