ОСНОВНІ ФІЗІОЛОГІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ СТРУКТУРИ НЕРВНОЇ СИСТЕМИ
Вся інформація, яку одержують та аналізують нервові клітини, міститься в нервових імпульсах, які спрямовуються до нервових центрів, розташованих у спинному та головному мозку, або на периферію – до робочих органів (м'язів, залоз, внутрішніх органів та інших структур людського організму). Про те, що нервові сигнали передаються нервовими клітинами у вигляді нервових імпульсів, було відомо давно. Однак природа їх виникнення та поширення була з'ясована лише останні 40 років.
Нервові імпульси. У нервових клітин цитолема (зовнішня клітинна мембрана) у спокої має різний електричний заряд (потенціал) на зовнішній та внутрішній поверхнях. При цьому внутрішня поверхня цитолеми нервових клітин заряджена негативно, а зовнішня – позитивно. У нейроні, що покоїться, різниця потенціалів між двома поверхнями мембрани називаютьмембранним потенціаломабопотенціалом спокою.Величина його – 70 мВ.
Мембранний потенціал виникає внаслідок різного іонного складу тканинної рідини та цитоплазми нейрона. Особливо важливе значення мають іони Na +, К +, Сl -. Зовні, з боку міжклітинної рідини, більше позитивно заряджених іонів, а з внутрішньої сторони в цитоплазмі нейрона більше негативних іонів. Крім того, у цитоплазмі багато негативно заряджених великих органічних молекул, які не можуть проникати через мембрану через свої розміри. Збереження різної іонної концентрації у розчинах, розділених мембраною, можливе завдяки її вибірковій проникності.
Показано, що стан спокою мембрана нервових клітин найбільш проникна для іонів К + і дуже мало проникна для іонів Nа + . В силу різниці концентрацій іони К+ виходять на зовнішню поверхню клітинної мембрани,виносячи позитивний заряд.
Таким чином, мембранний потенціал залежить від різної концентрації іонів зовні та всередині клітини, а різна концентрація іонів може підтримуватися за рахунок вибіркової проникності клітинної мембрани та механізмами транспортування іонів.
Якщо збудливу клітину (нейрон) піддати дії досить сильного подразника (механічного, хімічного, електричного тощо.), то у відповідь нього іони Nа + спочатку повільно, та був лавиноподібно спрямовуються всередину клітини, несучи із собою позитивний заряд. Відбувається перезаряджання мембрани: її внутрішня поверхня набуває позитивного заряду, а зовнішня – негативного. При перезарядженні мембрани виникає потенціал дії – нервовий імпульс.
Підвищення проникності мембрани для іонів Na+ триває дуже недовго, тому тривалість потенціалу дії вимірюється тисячними частками секунди (мілісекундами). Потенціал дії, виникаючи у збудженій ділянці мембрани (він електронегативний по відношенню до ділянки, що знаходиться в незбудженому стані), стає подразником для сусідньої ділянки. Такий механізм забезпечує поздовжнє поширення нервових імпульсів (потенціалів дії).
Таким чином, в нервовій системі інформація передається у вигляді серії потенціалів дії, що поширюються, - нервових імпульсів. Утворення нервовою клітиною потенціалу дії у відповідь на роздратування називають збудженням.
Проведення збудження в нервовій системі. Нервові волокна мають здатність проводити збудження (нервовий імпульс) у двох напрямках. По одних нервових волокнах імпульси йдуть у доцентровому напрямку (до мозку), а по інших – у відцентровому (від мозку до робочих органів). Швидкість проведеннянервового імпульсу залежить від діаметра волокна. Чим воно товстіше, тим швидше поширюється імпульс. Найбільшою швидкістю проведення (до 120 м1с) відрізняються м'якотні (мієлінові) нервові волокна. Безм'якотні (безмієлінові) нервові волокна проводять імпульси повільно (1 – 2 м1с). У м'якотних нервових волокнах збудження може виникати лише у тих ділянках волокна, де відсутня м'якотна оболонка (у сфері вузлових перехоплень нервового волокна – перехоплень Ранвье). Тому у м'якотних волокон збудження поширюється стрибками від одного перехоплення до іншого, просуваючись вздовж волокна набагато швидше, ніж у тонких безм'якотних волокон.
Сукупність нервових волокон утворюєнерв.В нервах імпульси проводяться по окремих нервових волокнах ізольовано: в одних -
у відцентровому напрямку (до спинного та головного мозку), в інших – відцентровому напрямку (з мозку на периферію).
Синаптичні сполуки нервових клітин можуть бути збуджуючими та гальмівними. Узбудливому синапсімедіатор швидко передає збудження іншому нейрону. У гальмівному синапсі дія медіатора спрямована на затримку передачі нервового імпульсу від пресинаптичної мембрани закінчення аксона на постсинаптичну мембрану наступної нервової клітини. Процеси збудження та гальмування є і в нервових центрах, в яких передача нервових імпульсів через синапс відбувається швидко або, навпаки, уповільнено, гальмується.
Торможення -це нервовий процес, що призводить до пригнічення збудження. При гальмуванні медіатор пресинаптичних закінчень пригнічує здатність клітин генерувати збудження.
1. Що таке нервовий імпульс? Де і чому він виникає?
2. Які заряди (позитивний, негативний)знаходяться на поверхнях цитолеми нервових клітин?
3. Які іони знаходяться на поверхнях цитолеми нервових клітин і як вони поводяться при дії подразника?
4. Що ви знаєте про швидкість проведення нервових імпульсів по м'якотних та безм'якотних нервових волокнах?
5. Які процеси називають збудженням та гальмуванням?