Nervu impulsiem - smadzeņu alfabētam - ir elektroķīmisks raksturs. Informācijas nodošana Kā tiek pārraidīti nervu impulsi
Cilvēku un citu dzīvnieku nervu sistēmas evolūcijas rezultātā radās sarežģīti informācijas tīkli, kuru procesu pamatā ir ķīmiskās reakcijas. Svarīgākie nervu sistēmas elementi ir specializētas šūnas neironiem. Neironi sastāv no kompakta šūnas ķermeņa, kas satur kodolu un citas organellas. No šī ķermeņa stiepjas vairāki sazaroti procesi. Lielākā daļa no šiem procesiem, ko sauc dendriti, kalpo kā kontaktpunkti signālu saņemšanai no citiem neironiem. Viens process, parasti visilgākais, tiek saukts aksons un pārraida signālus citiem neironiem. Aksona gals var sazaroties vairākas reizes, un katrs no šiem mazākajiem zariem spēj savienoties ar nākamo neironu.
Aksona ārējais slānis satur sarežģītu struktūru, ko veido daudzas molekulas, kas darbojas kā kanāli, pa kuriem joni var ieplūst gan šūnā, gan ārā no tās. Viens šo molekulu gals, novirzoties, pievienojas mērķa atomam. Pēc tam enerģija no citām šūnas daļām tiek izmantota, lai izstumtu šo atomu no šūnas, savukārt process pretējā virzienā ienes šūnā citu molekulu. Vissvarīgākais ir molekulārais sūknis, kas no šūnas izvada nātrija jonus un ievada tajā kālija jonus (nātrija-kālija sūknis).
Kad šūna atrodas miera stāvoklī un nevada nervu impulsus, nātrija-kālija sūknis pārvieto kālija jonus šūnā un izvada nātrija jonus (iedomājieties šūnu, kurā ir saldūdens un to ieskauj sālsūdens). Šīs nelīdzsvarotības dēļ potenciālu starpība aksona membrānā sasniedz 70 milivoltus (apmēram 5% no parastā AA akumulatora sprieguma).
Taču, kad šūnas stāvoklis mainās un aksonu stimulē elektrisks impulss, tiek izjaukts līdzsvars uz membrānas, un nātrija-kālija sūknis uz īsu brīdi sāk darboties pretējā virzienā. Pozitīvi lādēti nātrija joni iekļūst aksonā, un kālija joni tiek izsūknēti. Uz brīdi aksona iekšējā vide iegūst pozitīvu lādiņu. Šajā gadījumā nātrija-kālija sūkņa kanāli tiek deformēti, bloķējot turpmāku nātrija pieplūdumu, un kālija joni turpina izplūst, un tiek atjaunota sākotnējā potenciāla atšķirība. Tikmēr nātrija joni izplatās aksona iekšpusē, mainot membrānu aksona apakšā. Tajā pašā laikā mainās zemāk esošo sūkņu stāvoklis, veicinot impulsa tālāku izplatīšanos. Tiek sauktas krasas sprieguma izmaiņas, ko izraisa strauja nātrija un kālija jonu kustība darbības potenciāls. Kad darbības potenciāls iet caur noteiktu aksona punktu, sūkņi ieslēdzas un atjauno miera stāvokli.
Darbības potenciāls pārvietojas diezgan lēni - ne vairāk kā collas daļa sekundē. Lai palielinātu impulsu pārraides ātrumu (jo galu galā nav labi, ja no smadzenēm sūtīts signāls nonāk līdz rokai pēc minūtes), aksonus ieskauj mielīna apvalks, kas novērš pieplūdumu. kālija un nātrija aizplūšana. Mielīna apvalks nav nepārtraukts - noteiktos intervālos tajā notiek pārtraukumi, un nervu impulss lec no viena “loga” uz otru, tāpēc impulsa pārraides ātrums palielinās.
Kad impulss sasniedz aksona ķermeņa galvenās daļas galu, tas jāpārraida vai nu uz nākamo pamatā esošo neironu, vai, ja ir smadzeņu neironi, caur daudziem atzariem uz daudziem citiem neironiem. Šādai pārraidei tiek izmantots pavisam cits process nekā impulsa pārraidīšanai pa aksonu. Katrs neirons ir atdalīts no kaimiņa ar nelielu spraugu, ko sauc sinapse. Darbības potenciāls nevar pārlēkt pāri šai spraugai, tāpēc ir jāatrod kāds cits veids, kā pārraidīt impulsu nākamajam neironam. Katra procesa beigās ir mazi maisiņi, ko sauc ( presinaptisks) burbuļi, no kuriem katrs satur īpašus savienojumus - neirotransmiteri. Kad rodas darbības potenciāls, šīs pūslīši atbrīvo neirotransmitera molekulas, kas šķērso sinapse un saistās ar specifiskiem molekulāriem receptoriem uz pamatā esošo neironu membrānas. Kad pievienojas neirotransmiters, tiek izjaukts līdzsvars uz neirona membrānas. Tagad mēs apsvērsim, vai ar šādu nelīdzsvarotību rodas jauns darbības potenciāls (neirozinātnieki turpina meklēt atbildi uz šo svarīgo jautājumu līdz pat šai dienai).
Pēc tam, kad neirotransmiteri pārraida nervu impulsu no viena neirona uz nākamo, tie var vienkārši izkliedēties vai ķīmiski sadalīties, vai atgriezties atpakaļ savās pūslīšos (šo procesu neveikli sauc atgūšana). 20. gadsimta beigās tika veikts pārsteidzošs zinātnisks atklājums - izrādās, ka zāles, kas ietekmē neirotransmiteru izdalīšanos un atpakaļsaisti, var radikāli mainīt cilvēka garīgo stāvokli. Prozac* un līdzīgi antidepresanti bloķē neirotransmitera serotonīna atpakaļsaisti. Šķiet, ka Parkinsona slimība ir saistīta ar neirotransmitera dopamīna deficītu smadzenēs. Pētnieki, kas pēta robežstāvokli psihiatrijā, mēģina saprast, kā šie savienojumi ietekmē cilvēka spriešanu.
Joprojām nav atbildes uz fundamentālo jautājumu, kas liek neironam ierosināt darbības potenciālu - neirofiziologu profesionālajā valodā neirona “izšaušanas” mehānisms ir neskaidrs. Īpaši interesanti šajā ziņā ir smadzeņu neironi, kas spēj uztvert tūkstoš kaimiņu sūtītos neirotransmiterus. Gandrīz nekas nav zināms par šo impulsu apstrādi un integrāciju, lai gan daudzas pētniecības grupas strādā pie šīs problēmas. Mēs zinām tikai to, ka neirons veic ienākošo impulsu integrēšanas procesu un pieņem lēmumu par darbības potenciāla ierosināšanu un impulsa tālāknodošanu. Šis pamatprocess kontrolē visu smadzeņu darbību. Nav pārsteidzoši, ka šis lielākais dabas noslēpums vismaz šodien joprojām ir zinātnes noslēpums!
Nervu impulsa rakstura izpēte bija saistīta ar īpašām grūtībām, jo, impulsam ejot gar nervu, nekādas redzamas izmaiņas nenotiek. Tikai nesen, attīstot mikroķīmiskās metodes, izdevās pierādīt, ka impulsa vadīšanas laikā nervs patērē vairāk enerģijas, patērē vairāk skābekļa un izdala vairāk oglekļa dioksīda nekā miera stāvoklī. Tas norāda, ka oksidatīvās reakcijas ir iesaistītas impulsa vadīšanā, sākotnējā stāvokļa atjaunošanā pēc vadīšanas vai abos šajos procesos.
Kad aptuveni pirms 100 gadiem tika atklāts, ka nervu impulsu pavada noteiktas elektriskās parādības, radās uzskats, ka pats impulss ir elektriska strāva. Tolaik bija zināms, ka elektriskā strāva pārvietojas ļoti ātri, un tāpēc tika uzskatīts, ka nervu impulsa izplatīšanās ātrums ir pārāk ātrs, lai to varētu izmērīt. Desmit gadus vēlāk Helmholcs izmērīja impulsu vadīšanas ātrumu, stimulējot nervu, kas ved uz muskuļu, dažādos attālumos no muskuļa un mērot laiku, kas pagājis starp stimulāciju un kontrakciju. Tādā veidā viņš parādīja, ka nervu impulss virzās daudz lēnāk nekā elektriskais - vardes nervos ar ātrumu aptuveni 30 m/sek. Tas, protams, norādīja, ka nervu impulss nav tāda elektriskā strāva kā vara stieple. Turklāt miris vai saspiests nervs joprojām vada strāvu, bet nevada nervu impulsus, un neatkarīgi no tā, vai mēs stimulējam nervu ar strāvu, pieskārienu, siltuma vai ķīmisko faktoru pielietošanu, no tā izrietošais impulss virzās ar tādu pašu ātrumu secinām, ka nervu impulss nav elektriskā strāva, bet gan elektroķīmisks traucējums nervu šķiedrā Traucējums, ko izraisa stimuls vienā nervu šķiedras sadaļā, izraisa tādus pašus traucējumus blakus sadaļā un tā tālāk, līdz impulss sasniedz. šķiedras gals Tādējādi impulsa pārnešana ir līdzīga drošinātāja degšanai: no siltuma, kas izdalās, degot vienai auklas daļai, iedegas nākamā daļa utt. Nervā siltuma loma ir. spēlē elektriskās parādības, kuras, radušās vienā sadaļā, stimulē nākamo.
Nervu impulsa pārraide dažos citos aspektos ir līdzīga drošinātāja dedzināšanai. Drošinātāja degšanas ātrums nav atkarīgs no tā aizdedzināšanai iztērētā siltuma daudzuma, ja vien šis siltums ir pietiekams, lai drošinātājs aizdegtos. Aizdedzes metodei nav nozīmes. Tāpat ir ar nervu. Nervs nereaģēs, kamēr tam netiks pielietots noteikts minimālais stimulācijas apjoms, taču turpmāka stimulācijas spēka palielināšana neizraisīs impulsa ātrāku virzību. Tas ir saistīts ar faktu, ka enerģiju impulsa vadīšanai piegādā pats nervs, nevis stimuls. Aprakstītā parādība atspoguļojas likumā “visu vai neko”: nervu impulss nav atkarīgs no to izraisījušā stimula rakstura un stipruma, ja vien stimuls nav pietiekami spēcīgs, lai izraisītu impulsa parādīšanos. Lai gan vadīšanas ātrums nav atkarīgs no stimula stipruma, tas ir atkarīgs no nervu šķiedras stāvokļa, un dažādas vielas var palēnināt impulsa pārnešanu vai padarīt to neiespējamu.
Apdegušu vadu nevar izmantot atkārtoti, taču nervu šķiedra spēj atjaunot sākotnējo stāvokli un pārraidīt citus impulsus. Tomēr tā nevar tos vadīt nepārtraukti: pēc viena impulsa vadīšanas paiet noteikts laiks, pirms šķiedra var pārraidīt otru impulsu. Šis laika periods, ko sauc par ugunsizturīgo periodu, ilgst no 0,0005 līdz 0,002 sekundēm. Šajā laikā notiek ķīmiskas un fizikālas izmaiņas, kuru rezultātā šķiedra atgriežas sākotnējā stāvoklī.
Cik zināms, visu veidu impulsi – motora, sensorie vai starpkalāri – būtībā ir līdzīgi viens otram. Tas viens
impulss izraisa gaismas sajūtu, otrs - skaņas sajūtu, trešais - muskuļu kontrakciju, un ceturtais stimulē dziedzera sekrēcijas darbību, pilnībā ir atkarīgs no to struktūru rakstura, uz kurām impulsi nāk, nevis no jebkura. pašu impulsu īpašības.
Lai gan nervu šķiedru var stimulēt jebkurā tās punktā, normālos apstākļos tiek stimulēts tikai viens gals, no kura impulss virzās pa šķiedru uz otru galu1. Savienojumu starp secīgiem neironiem sauc par . Nervu impulss tiek pārraidīts no viena neirona aksona gala uz nākamā neirona dendrītu, izmantojot sinaptisko savienojumu, atbrīvojot noteiktu vielu aksona galā. Šī viela izraisa nervu impulsa parādīšanos nākamā aksona dendrītā. Uzbudinājuma pārnešana caur sinapsēm notiek daudz lēnāk nekā tā pārraide gar nervu. Normālos apstākļos impulsi virzās tikai vienā virzienā: maņu neironos tie no maņu orgāniem nonāk muguras smadzenēs un smadzenēs, bet motoros neironos no smadzenēm un muguras smadzenēm uz muskuļiem un dziedzeriem. Virzienu nosaka sinapse, jo tikai aksona gals spēj atbrīvot vielu, kas stimulē citu neironu. Katra atsevišķa nervu šķiedra var vadīt impulsu abos virzienos; šķiedru elektriski stimulējot, kaut kur pa vidu parādās divi impulsi, no kuriem viens iet vienā virzienā, bet otrs otrā (šos impulsus var noteikt ar atbilstošām elektriskām ierīcēm). bet tikai tas, kas iet uz aksona galu, var stimulēt nākamo neironu ķēdē. Impulss, kas iet uz dendrītu, “apstāsies”, kad tas sasniegs savu galu.
Ķīmiskie un elektriskie procesi, kas saistīti ar nervu impulsu pārraidi, daudzējādā ziņā ir līdzīgi procesiem, kas notiek muskuļu kontrakcijas laikā. Bet nervs, kas vada impulsus, patērē ļoti maz enerģijas, salīdzinot ar kontrakciju muskuļu; siltums, ko rada nervu kairinājums 1 minūti uz 1 g audu, ir līdzvērtīgs enerģijai, kas izdalās oksidējot 0,000001 g glikogēna. Tas "nozīmē, ka, ja nervs saturētu tikai 1% glikogēna kā enerģijas avotu, to varētu nepārtraukti stimulēt nedēļu un glikogēna krājumi netiktu izsmelti. Pie adekvātas skābekļa piegādes nervu šķiedras ir praktiski nenogurstošas. daba." garīgais nogurums," tas nevar būt īsts nervu šķiedru nogurums.
8317 0
Neironi
Augstākiem dzīvniekiem nervu šūnas veido centrālās nervu sistēmas (CNS) orgānus – smadzenes un muguras smadzenes – un perifēro nervu sistēmu (PNS), kas ietver nervus un to procesus, kas savieno CNS ar muskuļiem, dziedzeriem un receptoriem. .Struktūra
Nervu šūnas nevairojas mitozes (šūnu dalīšanās) ceļā. Neironus sauc par amitotiskām šūnām – ja tie tiek iznīcināti, tie neatgūsies. Gangliji ir nervu šūnu saišķi ārpus centrālās nervu sistēmas. Visi neironi sastāv no šādiem elementiem.Šūnas ķermenis. Tie ir kodols un citoplazma.
Aksons. Tas ir garš, plāns paplašinājums, kas pārraida informāciju no šūnas ķermeņa uz citām šūnām, izmantojot savienojumus, ko sauc par sinapsēm. Daži aksoni ir mazāki par centimetru, savukārt citi ir garāki par 90 cm. Lielāko daļu aksonu ieskauj aizsargājoša viela, ko sauc par mielīna apvalku, kas palīdz paātrināt nervu impulsu pārnešanas procesu. Aksona sašaurinājumus noteiktā intervālā sauc par Ranvier mezgliem.
Dendriti. Tas ir īsu šķiedru tīkls, kas stiepjas no aksona jeb šūnas ķermeņa un savieno citu neironu aksonu galus. Dendrīti sniedz informāciju šūnai, saņemot un pārraidot signālus. Katrā neironā var būt simtiem dendrītu.
Neironu struktūra
Funkcijas
Neironi saskaras viens ar otru elektroķīmiski, pārraidot impulsus visā ķermenī.Mielīna apvalks
. Švana šūnas spirālē ap vienu vai vairākiem aksoniem (A), veidojot mielīna apvalku.. Tas sastāv no vairākiem plazmas membrānu slāņiem (iespējams, 50-100). b) starp kuriem cirkulē šķidrais citozols (citoplazma bez hipohondrijām un citiem endoplazmatiskā tīkla elementiem), izņemot augšējo slāni (V).
. Mielīna apvalks ap garo aksonu ir sadalīts segmentos, no kuriem katru veido atsevišķa Švāna šūna.
. Blakus esošie segmenti ir atdalīti ar sašaurinājumiem, ko sauc par Ranvier mezgliem (G), kur aksonam nav mielīna apvalka.
Nervu impulsi
Augstākiem dzīvniekiem signāli tiek sūtīti pa visu ķermeni un no smadzenēm elektrisku impulsu veidā, kas tiek pārraidīti caur nerviem. Nervi rada impulsus, kad šūnas membrānā notiek fiziskas, ķīmiskas vai elektriskās izmaiņas.1 Neirons miera stāvoklī
Atpūtas neironam ir negatīvs lādiņš šūnas membrānas iekšpusē (a) un pozitīvs lādiņš ārpus šīs membrānas (b). Šo parādību sauc par atlikušo membrānas potenciālu.To atbalsta divi faktori:
Atšķirīga šūnu membrānas caurlaidība nātrija un kālija joniem, kuriem ir vienāds pozitīvais lādiņš. Nātrijs šūnā izkliedējas (nokļūst) lēnāk nekā kālijs no tās atstāj.
Nātrija-kālija apmaiņa, kurā vairāk pozitīvo jonu atstāj šūnu, nekā tajā nonāk. Rezultātā ārpus šūnas membrānas uzkrājas vairāk pozitīvu jonu nekā tās iekšpusē.
2 Stimulēts neirons
Kad neirons tiek stimulēts, mainās kādas šūnas membrānas daļas caurlaidība. Pozitīvie nātrija (g) joni sāk iekļūt šūnā ātrāk nekā miera stāvoklī, kas izraisa pozitīvā potenciāla palielināšanos šūnas iekšienē. Šo parādību sauc par depolarizāciju.3 Nervu impulss
Depolarizācija pakāpeniski izplatās visā šūnas membrānā (e). Pamazām mainās lādiņi šūnu membrānas sānos (ne uz brīdi). Šo parādību sauc par reverso polarizāciju. Tas būtībā ir nervu impulss, kas tiek pārraidīts pa nervu šūnas membrānu.4 Repolarizācija
Šūnu membrānas caurlaidība atkal mainās. Pozitīvie nātrija joni (Na+) sāk atstāt šūnu (e). Visbeidzot, pozitīvs lādiņš atkal veidojas ārpus šūnas, un pozitīvs lādiņš veidojas tās iekšpusē. Šo procesu sauc par repolarizāciju.Raksta saturs
NERVU SISTĒMA, sarežģīts struktūru tīkls, kas caurstrāvo visu ķermeni un nodrošina tā dzīvībai svarīgo funkciju pašregulāciju, pateicoties spējai reaģēt uz ārējām un iekšējām ietekmēm (stimuliem). Nervu sistēmas galvenās funkcijas ir informācijas saņemšana, uzglabāšana un apstrāde no ārējās un iekšējās vides, visu orgānu un orgānu sistēmu darbības regulēšana un koordinēšana. Cilvēkam, tāpat kā visiem zīdītājiem, nervu sistēma ietver trīs galvenās sastāvdaļas: 1) nervu šūnas (neironus); 2) ar tām saistītās glia šūnas, jo īpaši neiroglijas šūnas, kā arī šūnas, kas veido neirilemmu; 3) saistaudi. Neironi nodrošina nervu impulsu vadīšanu; neiroglija veic atbalsta, aizsargfunkcijas un trofiskas funkcijas gan smadzenēs, gan muguras smadzenēs, un neirilemma, kas sastāv galvenokārt no specializētām, t.s. Schwann šūnas, piedalās perifēro nervu šķiedru apvalku veidošanā; Saistaudi atbalsta un saista kopā dažādas nervu sistēmas daļas.
Cilvēka nervu sistēma ir sadalīta dažādos veidos. Anatomiski tas sastāv no centrālās nervu sistēmas (CNS) un perifērās nervu sistēmas (PNS). Centrālajā nervu sistēmā ietilpst smadzenes un muguras smadzenes, un PNS, kas nodrošina saziņu starp centrālo nervu sistēmu un dažādām ķermeņa daļām, ietver galvaskausa un muguras nervus, kā arī nervu ganglijus un nervu pinumus, kas atrodas ārpus mugurkaula. vads un smadzenes.
Neirons.
Nervu sistēmas strukturālā un funkcionālā vienība ir nervu šūna – neirons. Tiek lēsts, ka cilvēka nervu sistēmā ir vairāk nekā 100 miljardi neironu. Tipisks neirons sastāv no ķermeņa (t.i., kodola daļas) un procesiem, viena parasti nesazarojoša procesa, aksona un vairākiem zarojošiem - dendritiem. Aksons pārnēsā impulsus no šūnas ķermeņa uz muskuļiem, dziedzeriem vai citiem neironiem, bet dendriti tos pārnes šūnas ķermenī.
Neironam, tāpat kā citām šūnām, ir kodols un vairākas sīkas struktūras - organellas ( Skatīt arīŠŪNA). Tajos ietilpst endoplazmatiskais tīkls, ribosomas, Nissl ķermeņi (tigroīds), mitohondriji, Golgi komplekss, lizosomas, pavedieni (neirofilamenti un mikrotubulas).
Nervu impulss.
Ja neirona stimulācija pārsniedz noteiktu sliekšņa vērtību, tad stimulācijas punktā notiek virkne ķīmisku un elektrisku izmaiņu, kas izplatās visā neironā. Pārsūtītās elektriskās izmaiņas sauc par nervu impulsiem. Atšķirībā no vienkāršas elektriskās izlādes, kas neirona pretestības dēļ pamazām vājināsies un spēs pārvarēt tikai nelielu attālumu, izplatīšanās procesā pastāvīgi tiek atjaunots (reģenerēts) daudz lēnāk “skrienošs” nervu impulss.
Jonu (elektriski lādētu atomu) - galvenokārt nātrija un kālija, kā arī organisko vielu - koncentrācijas ārpus neirona un tā iekšpusē nav vienādas, tāpēc miera stāvoklī esošā nervu šūna ir negatīvi uzlādēta no iekšpuses un pozitīvi uzlādēta no ārpuses. ; Rezultātā uz šūnas membrānas parādās potenciālu atšķirība (tā sauktais “miera potenciāls” ir aptuveni –70 milivolti). Jebkuras izmaiņas, kas samazina negatīvo lādiņu šūnā un tādējādi arī potenciālo atšķirību visā membrānā, sauc par depolarizāciju.
Plazmas membrāna, kas ieskauj neironu, ir sarežģīts veidojums, kas sastāv no lipīdiem (taukiem), olbaltumvielām un ogļhidrātiem. Tas ir praktiski necaurlaidīgs joniem. Bet dažas proteīna molekulas membrānā veido kanālus, caur kuriem var iziet noteikti joni. Tomēr šie kanāli, ko sauc par jonu kanāliem, nav pastāvīgi atvērti, bet, tāpat kā vārti, var atvērties un aizvērties.
Kad neirons tiek stimulēts, daži no nātrija (Na+) kanāliem atveras stimulācijas punktā, ļaujot nātrija joniem iekļūt šūnā. Šo pozitīvi lādēto jonu pieplūdums samazina membrānas iekšējās virsmas negatīvo lādiņu kanāla zonā, kas noved pie depolarizācijas, ko pavada krasas sprieguma un izlādes izmaiņas - t.s. “darbības potenciāls”, t.i. nervu impulss. Pēc tam nātrija kanāli aizveras.
Daudzos neironos depolarizācija izraisa arī kālija (K+) kanālu atvēršanos, izraisot kālija jonu izplūšanu no šūnas. Šo pozitīvi lādēto jonu zudums atkal palielina negatīvo lādiņu uz membrānas iekšējās virsmas. Pēc tam kālija kanāli aizveras. Sāk darboties arī citi membrānas proteīni – tā sauktie. kālija-nātrija sūkņi, kas pārvieto Na + no šūnas un K + šūnā, kas kopā ar kālija kanālu aktivitāti atjauno sākotnējo elektroķīmisko stāvokli (miera potenciālu) stimulācijas punktā.
Elektroķīmiskās izmaiņas stimulācijas punktā izraisa depolarizāciju blakus esošajā membrānas punktā, izraisot tajā tādu pašu izmaiņu ciklu. Šis process tiek pastāvīgi atkārtots, un katrā jaunā punktā, kur notiek depolarizācija, dzimst tāda paša lieluma impulss kā iepriekšējā punktā. Tādējādi kopā ar atjaunoto elektroķīmisko ciklu nervu impulss izplatās gar neironu no punkta uz punktu.
Nervi, nervu šķiedras un gangliji.
Nervs ir šķiedru saišķis, no kuriem katrs darbojas neatkarīgi no citiem. Nerva šķiedras ir sakārtotas grupās, ko ieskauj specializēti saistaudi, kas satur traukus, kas piegādā nervu šķiedras ar barības vielām un skābekli un izvada oglekļa dioksīdu un atkritumus. Nervu šķiedras, pa kurām impulsi virzās no perifērajiem receptoriem uz centrālo nervu sistēmu (aferentu), sauc par jutīgām vai sensorām. Šķiedras, kas pārraida impulsus no centrālās nervu sistēmas uz muskuļiem vai dziedzeriem (eferentiem), sauc par motoru vai motoru. Lielākā daļa nervu ir sajaukti un sastāv gan no sensorajām, gan motorajām šķiedrām. Ganglijs (nervu ganglijs) ir perifērās nervu sistēmas neironu ķermeņu kopums.
PNS aksonu šķiedras ieskauj neirilemma, Švāna šūnu apvalks, kas atrodas gar aksonu, piemēram, lodītes uz auklas. Ievērojams skaits šo aksonu ir pārklāti ar papildu mielīna apvalku (olbaltumvielu-lipīdu kompleksu); tos sauc par mielinizētiem (pulpy). Šķiedras, ko ieskauj neirilemmas šūnas, bet nav pārklātas ar mielīna apvalku, sauc par nemielinizētām (nemielinētām). Mielinētas šķiedras ir sastopamas tikai mugurkaulniekiem. Mielīna apvalks veidojas no Švāna šūnu plazmas membrānas, kas ir aptīta ap aksonu kā lentes rullīti, veidojot slāni pēc slāņa. Aksona posmu, kurā divas blakus esošās Švāna šūnas pieskaras viena otrai, sauc par Ranvier mezglu. Centrālajā nervu sistēmā nervu šķiedru mielīna apvalku veido īpaša veida glia šūnas - oligodendroglija. Katra no šīm šūnām vienlaikus veido vairāku aksonu mielīna apvalku. Nemielinizētajām šķiedrām CNS trūkst īpašu šūnu apvalka.
Mielīna apvalks paātrina nervu impulsu vadīšanu, kas “lec” no viena Ranvier mezgla uz otru, izmantojot šo apvalku kā savienojošo elektrisko kabeli. Impulsu vadīšanas ātrums palielinās līdz ar mielīna apvalka sabiezēšanu un svārstās no 2 m/s (nemielinizētām šķiedrām) līdz 120 m/s (šķiedrām, kas īpaši bagātas ar mielīnu). Salīdzinājumam: elektriskās strāvas izplatīšanās ātrums pa metāla vadiem ir no 300 līdz 3000 km/s.
Sinapse.
Katram neironam ir specializēti savienojumi ar muskuļiem, dziedzeriem vai citiem neironiem. Funkcionālā kontakta zonu starp diviem neironiem sauc par sinapsēm. Starpneuronu sinapses veidojas starp dažādām divu nervu šūnu daļām: starp aksonu un dendrītu, starp aksonu un šūnas ķermeni, starp dendrītu un dendrītu, starp aksonu un aksonu. Neironu, kas sūta impulsu sinapsei, sauc par presinaptisku; neirons, kas saņem impulsu, ir postsinaptisks. Sinaptiskajai telpai ir plaisas forma. Nervu impulss, kas izplatās gar presinaptiskā neirona membrānu, sasniedz sinapse un stimulē īpašas vielas - neirotransmitera - izdalīšanos šaurā sinaptiskā spraugā. Neirotransmitera molekulas izkliedējas pāri spraugai un saistās ar postsinaptiskā neirona membrānas receptoriem. Ja neirotransmiters stimulē postsinaptisko neironu, tā darbību sauc par ierosinošu, ja tas nomāc, to sauc par inhibējošu. Simtiem un tūkstošiem ierosinošu un inhibējošu impulsu, kas vienlaikus plūst uz neironu, summēšanas rezultāts ir galvenais faktors, kas nosaka, vai šis postsinaptiskais neirons noteiktā brīdī radīs nervu impulsu.
Vairākiem dzīvniekiem (piemēram, omāram) starp noteiktu nervu neironiem izveidojas īpaši cieša saikne, veidojoties vai nu neparasti šaurai sinapsei, t.s. spraugas savienojums vai, ja neironi ir tiešā saskarē viens ar otru, ciešs savienojums. Nervu impulsi caur šiem savienojumiem iziet nevis ar neirotransmitera piedalīšanos, bet tieši, izmantojot elektrisko pārvadi. Zīdītājiem, tostarp cilvēkiem, ir arī daži cieši neironu savienojumi.
Reģenerācija.
Līdz brīdim, kad cilvēks piedzimst, visi viņa neironi un lielākā daļa starpneuronu savienojumu jau ir izveidojušies, un nākotnē veidojas tikai daži jauni neironi. Kad neirons nomirst, tas netiek aizstāts ar jaunu. Taču atlikušie var pārņemt zaudētās šūnas funkcijas, veidojot jaunus procesus, kas veido sinapses ar tiem neironiem, muskuļiem vai dziedzeriem, ar kuriem bija saistīts zaudētais neirons.
Sagrieztas vai bojātas PNS neironu šķiedras, ko ieskauj neirilemma, var atjaunoties, ja šūnas ķermenis paliek neskarts. Zem transekcijas vietas neirilemma tiek saglabāta kā cauruļveida struktūra, un tā aksona daļa, kas paliek savienota ar šūnas ķermeni, aug pa šo cauruli, līdz tā sasniedz nervu galu. Tādā veidā tiek atjaunota bojātā neirona funkcija. Centrālās nervu sistēmas aksoni, kurus ieskauj neirilemma, acīmredzot nespēj no jauna augt iepriekšējās izbeigšanās vietā. Tomēr daudzi centrālās nervu sistēmas neironi var radīt jaunus īsus procesus – aksonu un dendrītu zarus, kas veido jaunas sinapses. Skatīt arī REGENERĀCIJA.
CENTRĀLĀ NERVU SISTĒMA
Centrālā nervu sistēma sastāv no smadzenēm un muguras smadzenēm un to aizsargājošajām membrānām. Vistālākā ir dura mater, zem tā atrodas arahnoīds (arahnoīds), un pēc tam pia mater, kas ir sapludināts ar smadzeņu virsmu. Starp pia mater un arahnoidālo membrānu atrodas subarahnoidālā telpa, kurā atrodas cerebrospinālais šķidrums, kurā burtiski peld gan smadzenes, gan muguras smadzenes. Šķidruma peldošā spēka darbība noved pie tā, ka, piemēram, pieaugušo smadzenes, kuru vidējā masa ir 1500 g, faktiski sver 50–100 g galvaskausa iekšpusē. Smadzeņu apvalki un cerebrospinālais šķidrums arī spēlē amortizatorus, mīkstinot visu veidu triecienus un triecienus, kas pārbauda ķermeni un var izraisīt nervu sistēmas bojājumus.
Centrālā nervu sistēma sastāv no pelēkās un baltās vielas. Pelēkā viela sastāv no šūnu ķermeņiem, dendritiem un nemielinizētiem aksoniem, kas sakārtoti kompleksos, kas ietver neskaitāmas sinapses un kalpo kā informācijas apstrādes centri daudzām nervu sistēmas funkcijām. Baltā viela sastāv no mielinizētiem un nemielinizētiem aksoniem, kas darbojas kā vadītāji, kas pārraida impulsus no viena centra uz otru. Pelēkā un baltā viela satur arī glia šūnas.
CNS neironi veido daudzas ķēdes, kas veic divas galvenās funkcijas: nodrošina refleksu aktivitāti, kā arī sarežģītu informācijas apstrādi augstākajos smadzeņu centros. Šie augstākie centri, piemēram, vizuālā garoza (redzes garoza), saņem ienākošo informāciju, apstrādā to un pārraida atbildes signālu pa aksoniem.
Nervu sistēmas darbības rezultāts ir tāda vai cita darbība, kuras pamatā ir muskuļu kontrakcija vai atslābināšana vai dziedzeru sekrēcijas izdalīšanās vai pārtraukšana. Tieši ar muskuļu un dziedzeru darbu ir saistīts jebkurš mūsu pašizpausmes veids.
Ienākošā sensorā informācija tiek apstrādāta, izejot caur centru secību, ko savieno gari aksoni, kas veido specifiskus ceļus, piemēram, sāpju, redzes, dzirdes. Sensorie (augšupejošie) ceļi iet augšupejošā virzienā uz smadzeņu centriem. Motoriskie (dilstošie) trakti savieno smadzenes ar galvaskausa un muguras nervu motorajiem neironiem.
Ceļi parasti tiek organizēti tā, ka informācija (piemēram, sāpes vai taustes) no ķermeņa labās puses nonāk smadzeņu kreisajā pusē un otrādi. Šis noteikums attiecas arī uz lejupejošiem motora ceļiem: labā smadzeņu puse kontrolē ķermeņa kreisās puses kustības, bet kreisā puse kontrolē labo. Tomēr šim vispārīgajam noteikumam ir daži izņēmumi.
Smadzenes
sastāv no trim galvenajām struktūrām: smadzeņu puslodēm, smadzenītēm un smadzeņu stumbra.
Smadzeņu puslodēs – lielākajā smadzeņu daļā – atrodas augstāki nervu centri, kas veido apziņas, intelekta, personības, runas un izpratnes pamatu. Katrā no smadzeņu puslodēm izšķir šādus veidojumus: pamatā esošie izolēti pelēkās vielas uzkrājumi (kodoli), kas satur daudzus svarīgus centrus; liela baltās vielas masa, kas atrodas virs tām; puslodes ārpusi klāj biezs pelēkās vielas slānis ar daudziem izliekumiem, kas veido smadzeņu garozu.
Smadzenītes sastāv arī no pamatā esošās pelēkās vielas, baltās vielas starpmasas un ārējā bieza pelēkās vielas slāņa, kas veido daudzus viļņus. Smadzenītes galvenokārt nodrošina kustību koordināciju.
Muguras smadzenes.
Muguras smadzenes atrodas mugurkaula iekšpusē un ir aizsargātas ar kaulaudiem, un tām ir cilindriska forma un tās ir pārklātas ar trim membrānām. Šķērsgriezumā pelēkā viela ir veidota kā burts H vai tauriņš. Pelēko vielu ieskauj baltā viela. Mugurkaula nervu jutīgās šķiedras beidzas pelēkās vielas muguras (aizmugurējās) daļās - muguras ragos (H galos, kas vērsti uz muguru). Mugurkaula nervu motoro neironu ķermeņi atrodas pelēkās vielas ventrālajās (priekšējās) daļās - priekšējos ragos (H galos, tālu no aizmugures). Baltajā vielā ir augšupejoši sensorie ceļi, kas beidzas ar muguras smadzeņu pelēko vielu, un lejupejoši motorie ceļi, kas nāk no pelēkās vielas. Turklāt daudzas baltās vielas šķiedras savieno dažādas muguras smadzeņu pelēkās vielas daļas.
PERIFĒRĀ NERVU SISTĒMA
PNS nodrošina divvirzienu saziņu starp nervu sistēmas centrālajām daļām un ķermeņa orgāniem un sistēmām. Anatomiski PNS pārstāv galvaskausa (galvaskausa) un mugurkaula nervi, kā arī relatīvi autonomā zarnu trakta nervu sistēma, kas atrodas zarnu sieniņās.
Visi galvaskausa nervi (12 pāri) ir sadalīti motoros, sensoros vai jauktos. Motoriskie nervi sākas stumbra motorajos kodolos, kurus veido pašu motoro neironu ķermeņi, un jušanas nervi veidojas no to neironu šķiedrām, kuru ķermenis atrodas ganglijos ārpus smadzenēm.
No muguras smadzenēm atiet 31 muguras nervu pāris: 8 pāri kakla, 12 krūšu kurvja, 5 jostas, 5 krustu un 1 astes nervu pāri. Tie ir apzīmēti atbilstoši to skriemeļu stāvoklim, kas atrodas blakus starpskriemeļu atverēm, no kurām šie nervi rodas. Katram mugurkaula nervam ir priekšējā un aizmugurējā sakne, kas saplūst, veidojot pašu nervu. Aizmugurējā sakne satur maņu šķiedras; tas ir cieši saistīts ar mugurkaula gangliju (muguras saknes gangliju), kas sastāv no neironu šūnu ķermeņiem, kuru aksoni veido šīs šķiedras. Priekšējā sakne sastāv no motora šķiedrām, ko veido neironi, kuru šūnu ķermeņi atrodas muguras smadzenēs.
GALVAS NERVI | |||
Numurs | Vārds | Funkcionālās īpašības | Inervētās struktūras |
es | Ožas | Īpaša maņu (ožas) | Deguna dobuma ožas epitēlijs |
II | Vizuāli | Īpaša maņu (redze) | Tīklenes stieņi un konusi |
III | Okulomotors | Motors | Lielākā daļa ārējo acu muskuļu Varavīksnenes un lēcas gludie muskuļi |
IV | Bloķēt | Motors | Acs augšējais slīpais muskulis |
V | Trīszaru | Vispārējā sensorā Motors |
Sejas āda, deguna un mutes gļotāda Košļājamie muskuļi |
VI | Nolaupītājs | Motors | Ārējais taisnās acs muskulis |
VII | Sejas | Motors Visceromotors Īpašs pieskāriens |
Sejas muskuļi Siekalu dziedzeri Garšas kārpiņas uz mēles |
VIII | vestibulokohleārs | Īpašs pieskāriens Vestibulārais (līdzsvars) Dzirdes (dzirde) |
Labirinta pusapaļi kanāli un plankumi (receptoru zonas). Dzirdes orgāns gliemežnīcā (iekšējā auss) |
IX | Glossopharyngeal | Motors Visceromotors Viscerosensors |
Aizmugurējās rīkles sienas muskuļi Siekalu dziedzeri Garšas un vispārējās jutības receptori mugurā mutes daļas |
X | Klīstot | Motors Visceromotors Viscerosensors Vispārējā sensorā |
Balsenes un rīkles muskuļi Sirds muskuļi, gludie muskuļi, plaušu dziedzeri, bronhos, kuņģī un zarnās, tostarp gremošanas dziedzeros Lielo asinsvadu, plaušu, barības vada, kuņģa un zarnu receptori Ārējā auss |
XI | Papildu | Motors | Sternocleidomastoid un trapezius muskuļi |
XII | Zemmēles | Motors | Mēles muskuļi |
Definīcijas “visceromotorais” un “viscerosensorais” norāda uz attiecīgā nerva savienojumu ar iekšējiem (viscerālajiem) orgāniem. |
AUTONOMISKĀ NERVU SISTĒMA
Autonomā jeb autonomā nervu sistēma regulē piespiedu muskuļu, sirds muskuļa un dažādu dziedzeru darbību. Tās struktūras atrodas gan centrālajā nervu sistēmā, gan perifērajā nervu sistēmā. Veģetatīvās nervu sistēmas darbība ir vērsta uz homeostāzes uzturēšanu, t.i. salīdzinoši stabils ķermeņa iekšējās vides stāvoklis, piemēram, pastāvīga ķermeņa temperatūra vai asinsspiediens, kas atbilst ķermeņa vajadzībām.
Signāli no centrālās nervu sistēmas iekļūst darba (efektora) orgānos caur secīgi savienotu neironu pāriem. Pirmā līmeņa neironu ķermeņi atrodas CNS, un to aksoni beidzas autonomajos ganglijos, kas atrodas ārpus CNS, un šeit tie veido sinapses ar otrā līmeņa neironu ķermeņiem, kuru aksoni atrodas tiešs kontakts ar efektororgāniem. Pirmos neironus sauc par preganglioniskiem, otros - pēcganglioniskiem.
Autonomās nervu sistēmas daļā, ko sauc par simpātisko nervu sistēmu, preganglionisko neironu šūnu ķermeņi atrodas krūšu (krūšu kurvja) un jostas (jostas) muguras smadzeņu pelēkajā vielā. Tāpēc simpātisko sistēmu sauc arī par torakolumbāro sistēmu. Tās preganglionisko neironu aksoni beidzas un veido sinapses ar postganglioniskajiem neironiem ganglijās, kas atrodas ķēdē gar mugurkaulu. Postganglionisko neironu aksoni saskaras ar efektororgāniem. Postganglionisko šķiedru gali izdala norepinefrīnu (adrenalīnam tuvu vielu) kā neirotransmiteru, un tāpēc simpātiskā sistēma tiek definēta arī kā adrenerģiska.
Simpātisko sistēmu papildina parasimpātiskā nervu sistēma. Tās preganglināro neironu ķermeņi atrodas smadzeņu stumbrā (intrakraniālā, t.i., galvaskausa iekšpusē) un muguras smadzeņu sakrālajā (sakrālajā) daļā. Tāpēc parasimpātisko sistēmu sauc arī par kraniosakrālo sistēmu. Preganglionisko parasimpātisko neironu aksoni beidzas un veido sinapses ar postganglioniskajiem neironiem ganglijās, kas atrodas netālu no darba orgāniem. Postganglionālo parasimpātisko šķiedru galos izdalās neiromediators acetilholīns, uz kura pamata parasimpātisko sistēmu sauc arī par holīnerģisku.
Parasti simpātiskā sistēma stimulē tos procesus, kuru mērķis ir mobilizēt ķermeņa spēkus ekstremālās situācijās vai stresa apstākļos. Parasimpātiskā sistēma veicina organisma enerģijas resursu uzkrāšanu vai atjaunošanu.
Simpātiskās sistēmas reakcijas pavada enerģijas resursu patēriņš, sirds kontrakciju biežuma un stipruma palielināšanās, asinsspiediena un cukura līmeņa paaugstināšanās asinīs, kā arī asins plūsmas palielināšanās skeleta muskuļos, samazinot to. plūst uz iekšējiem orgāniem un ādu. Visas šīs izmaiņas ir raksturīgas reakcijai "bailes, bēgšana vai cīņa". Gluži pretēji, parasimpātiskā sistēma samazina sirds kontrakciju biežumu un stiprumu, pazemina asinsspiedienu un stimulē gremošanas sistēmu.
REFLEKSI
Kad adekvāts stimuls iedarbojas uz sensorā neirona receptoru, tajā parādās impulsu zalve, izraisot reakcijas darbību, ko sauc par refleksa aktu (refleksu). Refleksi ir pamatā lielākajai daļai mūsu ķermeņa svarīgo funkciju. Reflekso aktu veic ts. reflekss loks; Šis termins attiecas uz nervu impulsu pārnešanas ceļu no ķermeņa sākotnējās stimulācijas punkta uz orgānu, kas veic reakcijas darbību.
Refleksa loka, kas izraisa skeleta muskuļa kontrakciju, sastāv vismaz no diviem neironiem: sensorā neirona, kura ķermenis atrodas ganglijā, un aksons veido sinapses ar muguras smadzeņu vai smadzeņu stumbra neironiem, un motora (apakšējā) , vai perifērais, motorais neirons), kura ķermenis atrodas pelēkajā vielā, un aksons beidzas pie motora gala plāksnes uz skeleta muskuļu šķiedrām.
Refleksā lokā starp sensorajiem un motorajiem neironiem var būt arī trešais, starpposma neirons, kas atrodas pelēkajā vielā. Daudzu refleksu lokos ir divi vai vairāki interneuroni.
Refleksās darbības tiek veiktas piespiedu kārtā, daudzas no tām netiek realizētas. Piemēram, ceļgala raustīšanās reflekss tiek aktivizēts, pieskaroties četrgalvu cīpslai pie ceļa. Šis ir divu neironu reflekss, tā refleksa loks sastāv no muskuļu vārpstām (muskuļu receptoriem), sensorā neirona, perifēra motora neirona un muskuļa. Vēl viens piemērs ir refleksīva rokas atvilkšana no karsta objekta: šī refleksa loks ietver sensoro neironu, vienu vai vairākus starpneuronus muguras smadzeņu pelēkajā vielā, perifēro motoro neironu un muskuļu.
Literatūra:
Blūms F., Leizersons A., Hofštatere L. Smadzenes, prāts un uzvedība. M., 1988. gads
Cilvēka fizioloģija, red. R. Šmits, G. Tevs, 1. M., 1996. gads