Что такое нервный импульс — природа возникновения и передача 🔵

На страницах нашего сайта было уже много рассказано про человеческую нервную систему. Однако в данной статье вы подробно узнаете, что такое нервный импульс и о механизме его передачи.

Содержание

Система связи нейронов

По человеческим нервам (аксонам, связанным в пучки) передаются нервные импульсы, электрохимического происхождения. Однако, каким же образом возбуждение передается на другую клетку непосредственно с аксона?

Данный процесс идет посредством специализированных участков наружных поверхностей клеток, называемых синапсами. На данном этапе основное значение в переносе импульса имеют специальные химические образования, которые называются нейромедиаторами.

Обмен информацией

Сами нейроны никогда не затрагивают друг друга физически. Они всегда разделены, так называемым межсинаптическим пространством. Обмен информацией происходит как раз через это пространство. Каким образом все происходит?

Заключенные в везикулы специфические неромедиаторы постоянно присуствуют на кончиках аксона;
В момент прихода от тела нейрона импульса, происходит прорыв везикул, в результате чего медиаторы вторгаются в межсинаптическое пространство;
В данном пространстве происходит взаимодействие медиаторов с рецепторами, находящимися на другой стороне синапса — в клеточной мембране получателя и осуществляют ее возбуждение;
Медиаторы после этого довольно скоро уходят назад в кончики аксона, для того, чтобы синапс смог осуществить передачу следующего импульса.

Очень крохотное пространство отделяет один нейрон от другого. Несмотря на это, его вполне достаточно для того, чтобы импульс был вынужден совершить скачок, приложить усилие для продвижения себя.

Как передвигается нервный импульс

Нервный импульс непреложно движется только в одном направлении: в аксон от тела нейрона и дальше в следующую нервную клетку. Чувствительные (афферентные) нейроны аккумулируют информацию, а моторные (эфферентные) нейроны передают сигналы в мускулатуру и иные органы, осуществляющие распоряжения нервной системы.

Например, чтобы приемник, посредством которого слушают радиопередачи, функционировал стабильно, он должен принять и усилить радио волну. Для этого в приемнике необходима химическая энергия аккумуляторной батареи. Аналогично происходит и в синапсе: для обработки поступивших сигналов используется химическая энергия нейромедиаторов.

Виды синапсов

Существует два вида синапсов:

Синапсы, вызывающие возбуждение;
Синапсы, вызывающие торможение — подавление возбуждения клетки-получателя.

В первом случае возбуждение синаптических рецепторов вызывает новый импульс. Во втором — возбуждение нейрона-получателя тормозится и зарождение в нем нового импульса затрудняется.

Каждый отдельный нейрон одновременно получает множество как возбуждающих, так и тормозящих импульсов. От их соотношения и зависит дальнейшая передача нового нервного сигнала.

Электрохимический каскад деполяризации

Нервный импульс представляет собой не просто поток заряженных частиц, а динамическую волну деполяризации мембраны нейрона. В состоянии покоя клетка поддерживает отрицательный потенциал, но при достижении критического порога возбуждения натриевые каналы лавинообразно открываются. Происходит мгновенная инверсия заряда — потенциал действия, который и является физической основой сигнала.

Успевает ли нейрон восстановиться после такого «выстрела»? За это отвечает натрий-калиевый насос, который за миллисекунды выкачивает ионы натрия наружу, возвращая систему в состояние готовности. Этот короткий период невосприимчивости (рефрактерность) гарантирует, что сигнал движется строго в одном направлении.

Сальтаторный механизм и скорость сигнала

Почему мы реагируем на внешние стимулы за доли секунды? Секрет кроется в миелинизации аксонов, выполняющей роль электрической изоляции. В таких волокнах импульс не «ползет» по всей длине мембраны, а совершает гигантские прыжки от одного перехвата Ранвье к другому.

Скорость передачи в миелинизированных волокнах достигает 120 м/с;
Тонкие безмиелиновые пути транслируют сигнал значительно медленнее — до 0,5–2 м/с;
Сальтаторное (скачкообразное) проведение экономит колоссальное количество метаболической энергии клетки.

Задумывались ли вы, что без миелиновой оболочки наш спинной мозг должен был быть толщиной с туловище, чтобы обеспечить привычную скорость реакций?

Частотное кодирование сенсорного опыта

Как мозг отличает едва уловимое прикосновение от болезненного удара, если амплитуда импульса всегда одинакова? Здесь вступает в силу закон «все или ничего»: нейрон либо генерирует стандартный разряд, либо нет. Интенсивность раздражителя кодируется не силой тока, а частотой следования этих разрядов (спайков) в единицу времени.

Фактически, наша нервная система общается на цифровом языке. Мозг анализирует плотность импульсного потока, превращая сухую двоичную последовательность в богатую палитру ощущений, звуков и образов.