Nervenimpuls, sein Transformations- und Übertragungsmechanismus

Das menschliche Nervensystem ist eigenartigKoordinator in unserem Körper. Es überträgt Befehle vom Gehirn an die Muskulatur, Organe, Gewebe und verarbeitet Signale, die von ihnen kommen. Als eine Art Datenträger wird ein Nervenimpuls verwendet. Was ist das? Wie schnell geht es? Diese Fragen sowie eine Reihe anderer Fragen finden Sie in diesem Artikel.

Was ist der Nervenimpuls?

Nervenimpuls
Die sogenannte Anregungswelle heißt sobreitet sich als Antwort auf neuronale Irritation durch die Fasern aus. Dank dieses Mechanismus werden Informationen von verschiedenen Rezeptoren zum zentralen Nervensystem übertragen. Und daraus wiederum verschiedene Organe (Muskeln und Drüsen). Und was ist dieser Prozess auf der physiologischen Ebene? Der Mechanismus der Nervenimpulsübertragung besteht darin, dass die Membranen von Neuronen ihr elektrochemisches Potential verändern können. Und der Prozess, der uns interessiert, wird auf dem Gebiet der Synapsen vollbracht. Die Geschwindigkeit des Nervenimpulses kann im Bereich von 3 bis 12 Metern pro Sekunde variieren. Mehr Details darüber, sowie die Faktoren, die es beeinflussen, werden wir mehr reden.

Studium von Struktur und Arbeit

Zum ersten Mal war die Passage eines Nervenimpulsesvon den deutschen Wissenschaftlern E. Göring und H. Helmholtz am Beispiel eines Frosches demonstriert. Gleichzeitig wurde festgestellt, dass sich das bioelektrische Signal mit der oben angegebenen Geschwindigkeit ausbreitet. In der Regel ist dies aufgrund der speziellen Konstruktion von Nervenfasern möglich. In mancher Hinsicht ähneln sie einem elektrischen Kabel. Wenn wir also Parallelen ziehen, sind die Leiter Axone und die Isolatoren ihre Myelinscheiden (sie sind eine Membran der Schwannschen Zelle, die in mehreren Schichten gewickelt ist). Und die Geschwindigkeit des Nervenimpulses hängt hauptsächlich vom Durchmesser der Fasern ab. Die zweite wichtige Rolle spielt die Qualität der elektrischen Isolierung. Das Lipoprotein Myelin wird übrigens vom Körper als Material verwendet, welches die Eigenschaften eines Dielektrikums besitzt. Bei gleichen Bedingungen gilt: Je größer die Schicht, desto schneller werden die Nervenimpulse passieren. Selbst jetzt kann nicht gesagt werden, dass dieses System vollständig untersucht wurde. Vieles, was Nerven und Impulse betrifft, bleibt ein Rätsel und Gegenstand der Forschung.

Merkmale der Struktur und Funktionsweise

Nervenimpulse entstehen in
Wenn wir über den Weg eines Nervenimpulses sprechen, dannEs sollte beachtet werden, dass die Faser nicht ihre gesamte Länge mit der Myelinscheide bedeckt. Die Konstruktionsmerkmale sind so, dass die Situation am besten mit der Herstellung von isolierenden Keramikkupplungen verglichen werden kann, die dicht auf dem Stab des elektrischen Kabels (obwohl in diesem Fall das Axon) aufgefädelt sind. Als Folge davon gibt es kleine nicht isolierte elektrische Abschnitte, aus denen der Ionenstrom sicher vom Axon zur Umgebung (oder umgekehrt) fließen kann. Dies reizt die Membran. Infolgedessen wird das Aktionspotential in Bereichen erzeugt, die nicht isoliert sind. Dieser Prozess wird Ranvier Interception genannt. Das Vorhandensein eines solchen Mechanismus macht es möglich, dass der Nervenimpuls sich viel schneller ausbreitet. Sprechen wir darüber mit Beispielen. Somit ist die Geschwindigkeit des Nervenimpulses in einer dicken, myelinisierten Faser, deren Durchmesser innerhalb von 10 bis 20 Mikron schwankt, 70 bis 120 Meter pro Sekunde. Während diejenigen, die eine nicht optimale Struktur haben, ist diese Zahl weniger als 60 mal!

Wo sind sie entstanden?

Nervenimpulse entstehen in Neuronen. Die Möglichkeit, solche "Nachrichten" zu erstellen, ist eine ihrer Haupteigenschaften. Der Nervenimpuls gewährleistet eine schnelle Ausbreitung der gleichen Art von Signalen entlang Axonen über eine lange Distanz. Daher ist dies das wichtigste Mittel des Körpers für den Informationsaustausch darin. Daten zur Irritation werden übertragen, indem die Häufigkeit ihres Auftretens verändert wird. Hier gibt es ein komplexes System von Periodika, die Hunderte von Nervenimpulsen in einer Sekunde zählen können. Nach einem ähnlichen Prinzip arbeitet die Computerelektronik, obwohl sie wesentlich komplizierter ist. Wenn Nervenimpulse in Neuronen entstehen, werden sie auf eine bestimmte Art und Weise kodiert und nur dann übertragen. So ist die Information in speziellen "Packs" gruppiert, die unterschiedliche Anzahl und Art der folgenden haben. All dies zusammen bildet die Grundlage für die rhythmische elektrische Aktivität unseres Gehirns, die dank eines Elektroenzephalogramms registriert werden kann.

Arten von Zellen

Nervenimpulsgeschwindigkeit
Sprechen über die Reihenfolge der PassageNervenimpuls, können Sie nicht die Nervenzellen (Neuronen) ignorieren, durch die die Übertragung von elektrischen Signalen. Dank ihnen tauschen verschiedene Teile unseres Körpers Informationen aus. Je nach ihrer Struktur und Funktion werden drei Arten unterschieden:

  1. Rezeptor (empfindlich). Sie werden kodiert und in Nervenimpulse aller Temperatur-, chemischen, klanglichen, mechanischen und Lichtreize umgewandelt.
  2. Einfügen (auch als Dirigent oder Schließen bezeichnet). Sie dienen dazu, Impulse zu verarbeiten und zu schalten. Die größte Anzahl von ihnen ist im menschlichen Gehirn und Rückenmark.
  3. Effektoral (Motor). Sie erhalten Befehle vom zentralen Nervensystem, um sicherzustellen, dass bestimmte Aktionen durchgeführt wurden (in der hellen Sonne, schließen Sie Ihre Augen und so weiter).

Jedes Neuron hat einen Zellkörper und ein Auswuchs. Der Weg des Nervenimpulses entlang des Körpers beginnt genau mit diesem. Die Prozesse sind von zwei Arten:

  1. Dendriten. Sie haben die Aufgabe, die Reizung der auf ihnen befindlichen Rezeptoren wahrzunehmen.
  2. Axonen. Dank ihnen werden Nervenimpulse von den Zellen zum Arbeitsorgan übertragen.

Interessanter Aspekt der Aktivität

Nervenimpulsgeschwindigkeit
Sprechen über das Ausführen eines Nervenimpulses durch Zellen,Es ist schwer, nicht von einem interessanten Moment zu erzählen. Also, wenn sie in Ruhe sind, dann, sagen wir mal, die Natrium-Kalium-Pumpe bewegt die Ionen so, dass sie den Effekt von frischem Wasser im Inneren und Salz nach außen erreichen. Aufgrund des resultierenden Ungleichgewichts der Potentialdifferenz können bis zu 70 Millivolt an der Membran beobachtet werden. Zum Vergleich: Das sind 5% herkömmlicher AA-Batterien. Aber sobald sich der Zustand der Zelle ändert, wird das resultierende Gleichgewicht gebrochen und die Ionen beginnen ihre Plätze zu wechseln. Dies geschieht, wenn der Weg eines Nervenimpulses durch sie hindurchgeht. Aufgrund der aktiven Wirkung von Ionen wird diese Aktion auch als Aktionspotential bezeichnet. Wenn es einen bestimmten Index erreicht, beginnen die umgekehrten Prozesse und die Zelle erreicht einen Ruhezustand.

Auf das Aktionspotential

Sprechen über die Transformation eines Nervenimpulses und dessenVerteilung sollte beachtet werden, dass es zu einem miserablen Millimeter pro Sekunde kommen könnte. Dann würden die Signale in Minuten von der Hand zum Gehirn gehen, was eindeutig nicht gut ist. Hier und spielt eine Rolle bei der Steigerung der Möglichkeiten der Aktion früher als die Schale des Myelins. Und alle seine "Lücken" sind so platziert, dass sie sich nur positiv auf die Geschwindigkeit der Signalübertragung auswirken. Wenn also das Ende des Hauptteils eines Axonkörpers durch den Impuls erreicht wird, wird es entweder zur nächsten Zelle oder (wenn man von dem Gehirn spricht) zu den zahlreichen Zweigen der Neuronen übertragen. In letzterem Fall funktioniert ein etwas anderes Prinzip.

Wie funktioniert es im Gehirn?

Transformation eines Nervenimpulses
Lass uns reden, was für eine ÜbertragungDie Nervenimpulssequenz wirkt in den wichtigsten Teilen unseres ZNS. Hier sind Neuronen von ihren Nachbarn durch kleine Schlitze getrennt, die Synapsen genannt werden. Die Wirksamkeit der Aktion kann nicht durch sie gehen, also sucht sie einen anderen Weg, um zur nächsten Nervenzelle zu gelangen. Am Ende jedes Prozesses befinden sich kleine Säcke, die präsynaptische Vesikel genannt werden. In jedem von ihnen gibt es spezielle Verbindungen - Neurotransmitter. Wenn das Aktionspotential zu ihnen kommt, werden die Moleküle aus den Säcken freigesetzt. Sie kreuzen die Synapse und schließen sich den speziellen molekularen Rezeptoren an, die sich auf der Membran befinden. Gleichzeitig ist das Gleichgewicht gestört und wahrscheinlich tritt ein neues Aktionspotential auf. Es ist noch nicht sicher, dass Neurophysiologen das Thema bis heute untersuchen.

Neurotransmitter arbeiten

Wenn sie Nervenimpulse übertragen, dann gibt es mehrere Möglichkeiten, die ihnen passieren werden:

  1. Sie werden diffundieren.
  2. Unterschreiten der chemischen Spaltung.
  3. Gehe zurück zu ihren Blasen (dies wird als umgekehrte Aufnahme bezeichnet).

Am Ende des 20. Jahrhunderts wurde eine bemerkenswerte Entdeckung gemacht. Wissenschaftler haben gelernt, dass Medikamente, die Neurotransmitter beeinflussen (sowie deren Ausstoß und Wiedererlangung), den mentalen Zustand einer Person grundlegend verändern können. So blockieren zum Beispiel eine Reihe von Antidepressiva wie "Prozac" den erneuten Anfall von Serotonin. Es gibt einige Gründe zu glauben, dass die Parkinson-Krankheit für den Mangel im Gehirn des Neurotransmitters Dopamin verantwortlich ist.

Jetzt studieren Forscher, die Grenze studierender Zustand der menschlichen Psyche, der versucht herauszufinden, wie sich das alles auf den menschlichen Geist auswirkt. In der Zwischenzeit haben wir keine Antwort auf eine so grundlegende Frage: Was macht ein Neuron zu Aktionspotential? Der Mechanismus, diese Zelle für uns zu "starten", ist ein Geheimnis. Besonders interessant aus der Sicht dieses Puzzles ist die Arbeit der Neuronen des Gehirns.

Kurz gesagt, sie können mit Tausenden arbeitenNeurotransmitter, die von ihren Nachbarn gesendet werden. Details zur Verarbeitung und Integration dieser Art von Impulsen sind uns nahezu unbekannt. Obwohl viele Forschergruppen daran arbeiten. Im Moment stellte sich heraus, dass alle empfangenen Impulse integriert sind und das Neuron entscheidet, ob es notwendig ist, das Aktionspotential aufrechtzuerhalten und weiterzugeben. Auf diesem grundlegenden Prozess basiert die Funktionsweise des menschlichen Gehirns. Nun, es ist kein Wunder, dass wir die Antwort auf dieses Rätsel nicht kennen.

Einige theoretische Merkmale

Weg des Nervenimpulses
In dem Artikel "Nervenimpuls" und "Aktionspotential"wurden als Synonyme verwendet. Theoretisch ist dies richtig, obwohl in einigen Fällen einige Merkmale berücksichtigt werden müssen. Wenn wir also ins Detail gehen, dann ist das Aktionspotential nur ein Teil des Nervenimpulses. Bei genauer Betrachtung der wissenschaftlichen Bücher kann man wissen, dass dies nur eine Veränderung der Membranladung von positiv nach negativ und umgekehrt genannt wird. Während ein nervöser Impuls als komplexer strukturelektrochemischer Prozess verstanden wird. Es breitet sich entlang der Neuronenmembran als eine wandernde Welle von Veränderungen aus. Das Aktionspotential ist nur eine elektrische Komponente in der Zusammensetzung eines Nervenimpulses. Es charakterisiert die Veränderungen, die mit der Ladung des lokalen Teils der Membran auftreten.

Wo entstehen die Nervenimpulse?

Wo fangen sie ihre Reise an? Die Antwort auf diese Frage kann von jedem Studenten gegeben werden, der die Physiologie der Erregung gewissenhaft studiert hat. Es gibt vier Möglichkeiten:

  1. Rezeptorende von Dendriten. Wenn es das ist (was keine Tatsache ist), dann ist es möglich, einen adäquaten Stimulus zu haben, der zuerst ein Generatorpotential und dann einen Nervenimpuls erzeugt. Schmerzrezeptoren arbeiten in ähnlicher Weise.
  2. Membran der exzitatorischen Synapse. Dies ist in der Regel nur bei starker Reizung oder deren Summierung möglich.
  3. Triggerzone von Dentrida. In diesem Fall werden lokale exzitatorische postsynaptische Potentiale als Antwort auf den Stimulus gebildet. Wenn das erste Abfangen von Ranvier markiert ist, dann werden sie darauf zusammengefasst. Aufgrund der Anwesenheit einer Membranstelle, die eine hohe Empfindlichkeit aufweist, erscheint hier ein Nervenimpuls.
  4. Axon Hügel. Dies ist der Ort, an dem das Axon beginnt. Ein Hügel ist der häufigste, um Impulse auf einem Neuron zu erzeugen. An allen anderen Orten, die früher berücksichtigt wurden, ist ihr Auftreten viel weniger wahrscheinlich. Dies liegt an der Tatsache, dass hier die Membran eine erhöhte Empfindlichkeit sowie ein niedrigeres kritisches Niveau der Depolarisation aufweist. Wenn daher die Summe zahlreicher exzitatorischer postsynaptischer Potentiale beginnt, reagiert der Hügel zunächst auf sie.

Beispiel für propagierende Erregung

Nervenimpulssequenz
Die Erzählung mit medizinischen Begriffen kann bestimmte Momente missverstehen. Um dies zu beseitigen, lohnt es sich, das oben genannte Wissen kurz zu erläutern. Nehmen wir als Beispiel ein Feuer.

Erinnern Sie sich an Zusammenfassungen der Nachrichten vom letzten Sommer (auches wird bald möglich sein, wieder zu hören). Das Feuer breitet sich aus! In diesem Fall bleiben die Bäume und Sträucher, die brennen, an ihren Plätzen. Aber die Front des Feuers geht weiter von dem Ort, wo das Feuer war. Das Nervensystem funktioniert in ähnlicher Weise.

Oft ist es notwendig, das zu beruhigenErregung des Nervensystems. Aber das ist nicht so einfach wie im Falle eines Feuers. Zu diesem Zweck führen sie künstliche Interferenz in der Arbeit eines Neurons (für therapeutische Zwecke) oder verwenden verschiedene physiologische Mittel. Dies ist vergleichbar mit der Überflutung eines Feuers mit Wasser.

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