يعمل الجهاز العصبي البشري كنوع من المنسق في أجسامنا. ينقل الأوامر من الدماغ إلى العضلات والأعضاء والأنسجة ويعالج الإشارات القادمة منها. يتم استخدام النبضات العصبية كنوع من ناقل البيانات. ماذا يمثل؟ في أي سرعة تعمل؟ يمكن الإجابة على هذه الأسئلة وعدد من الأسئلة الأخرى في هذه المقالة.
ما هو الدافع العصبي؟
هذا هو اسم موجة الإثارة التي تنتشر عبر الألياف كاستجابة لتحفيز الخلايا العصبية. بفضل هذه الآلية ، تنتقل المعلومات من مستقبلات مختلفة إلى الجهاز العصبي المركزي. ومنه بدوره إلى أعضاء مختلفة (عضلات وغدد). لكن ما هي هذه العملية على المستوى الفسيولوجي؟ آلية انتقال النبضات العصبية هي أن أغشية الخلايا العصبية يمكن أن تغير إمكاناتها الكهروكيميائية. والعملية التي تهمنا تتم في مجال المشابك. يمكن أن تختلف سرعة النبضات العصبية من 3 إلى 12 مترًا في الثانية. سنتحدث أكثر عنه ، وكذلك عن العوامل التي تؤثر عليه
بحث الهيكل والعمل
لأول مرة ، تم توضيح مرور النبضات العصبية بواسطة الألمانيةالعلماء E. Goering و G. Helmholtz على مثال الضفدع. في الوقت نفسه ، وجد أن الإشارة الكهروضوئية تنتشر بالسرعة المشار إليها سابقًا. بشكل عام ، هذا ممكن بسبب البناء الخاص للألياف العصبية. في بعض النواحي ، تشبه الكابلات الكهربائية. لذلك ، إذا قمنا برسم أوجه تشابه معها ، فإن الموصلات هي المحاور ، والعوازل هي أغلفة المايلين الخاصة بهم (هم غشاء خلية شوان ، الذي يتم جرحه في عدة طبقات). علاوة على ذلك ، فإن سرعة النبض العصبي تعتمد بشكل أساسي على قطر الألياف. ثاني أهمها جودة العزل الكهربائي. بالمناسبة ، يستخدم الجسم بروتين المايلين الدهني ، الذي له خصائص عازلة ، كمادة. مع ثبات العوامل الأخرى ، فكلما كبرت طبقته ، زادت سرعة مرور النبضات العصبية. حتى في الوقت الحالي لا يمكن القول أن هذا النظام قد تم التحقيق فيه بشكل كامل. الكثير مما يتعلق بالأعصاب والنبضات لا يزال لغزا وموضوع بحث.
ملامح الهيكل وسير العمل
إذا تحدثنا عن مسار النبضة العصبية ، فيجب ملاحظة أن غلاف المايلين لا يغطي الألياف بطولها بالكامل. تتمثل ميزات التصميم في أنه يمكن مقارنة الوضع الحالي بشكل أفضل مع إنشاء الأكمام الخزفية العازلة التي يتم تثبيتها بإحكام على قضيب كابل كهربائي (على الرغم من أنه في هذه الحالة على محور عصبي). نتيجة لذلك ، هناك مناطق كهربائية صغيرة غير معزولة يمكن للتيار الأيوني التدفق منها بسهولةمحور عصبي للبيئة (أو العكس). هذا يهيج الغشاء. نتيجة لذلك ، يتم إنشاء إمكانات فعلية في المناطق غير المعزولة. هذه العملية تسمى اعتراض رانفييه. إن وجود مثل هذه الآلية يجعل من الممكن جعل النبضات العصبية تنتشر بشكل أسرع. دعنا نتحدث عن هذا مع الأمثلة. وبالتالي ، فإن سرعة توصيل النبضات العصبية في الألياف السميكة النخاعية ، والتي يتقلب قطرها في غضون 10-20 ميكرون ، هي 70-120 مترًا في الثانية. بينما بالنسبة لأولئك الذين لديهم بنية دون المستوى الأمثل ، فإن هذا الرقم أقل 60 مرة!
أين صنعوا؟
النبضات العصبية تنشأ في الخلايا العصبية. القدرة على إنشاء مثل هذه "الرسائل" هي إحدى خصائصها الرئيسية. يضمن الدافع العصبي الانتشار السريع لنفس النوع من الإشارات على طول المحاور عبر مسافة طويلة. لذلك فهي من أهم وسائل الهيئة لتبادل المعلومات فيها. يتم إرسال البيانات المتعلقة بالتهيج عن طريق تغيير وتيرة تكراره. يعمل هنا نظام معقد من الدوريات ، والذي يمكنه عد مئات النبضات العصبية في ثانية واحدة. وفقًا لمبدأ مشابه إلى حد ما ، على الرغم من أن إلكترونيات الكمبيوتر تعمل بشكل أكثر تعقيدًا. لذلك ، عندما تنشأ النبضات العصبية في الخلايا العصبية ، يتم تشفيرها بطريقة معينة ، وعندها فقط يتم نقلها. في هذه الحالة ، يتم تجميع المعلومات في "حزم" خاصة ، والتي لها رقم وطبيعة مختلفة للتسلسل. كل هذا ، معًا ، هو أساس النشاط الكهربائي الإيقاعي لدماغنا ، والذي يمكن تسجيله بفضلمخطط كهربية الدماغ.
أنواع الخلايا
بالحديث عن تسلسل مرور نبضة عصبية ، لا يمكن للمرء أن يتجاهل الخلايا العصبية (الخلايا العصبية) التي يحدث من خلالها انتقال الإشارات الكهربائية. لذلك ، بفضلهم ، تتبادل أجزاء مختلفة من أجسامنا المعلومات. اعتمادًا على هيكلها ووظائفها ، يتم تمييز ثلاثة أنواع:
- مستقبلات (حساسة). إنها تشفر وتتحول إلى نبضات عصبية جميع المحفزات الحرارية والكيميائية والصوتية والميكانيكية والضوء.
- الإدراج (يسمى أيضًا الموصل أو الإغلاق). أنها تعمل على معالجة وتبديل النبضات. العدد الأكبر منهم في المخ والحبل الشوكي.
- فعال (محرك). يتلقون أوامر من الجهاز العصبي المركزي لأداء إجراءات معينة (في الشمس الساطعة ، أغمض عينيك بيدك ، وهكذا).
كل خلية عصبية لها جسم خلية وعملية. يبدأ مسار النبضة العصبية عبر الجسم بالتحديد مع الأخير. العمليات من نوعين:
- التشعبات. هم مكلفون بوظيفة إدراك تهيج المستقبلات الموجودة عليهم.
- محاور. بفضلهم ، تنتقل النبضات العصبية من الخلايا إلى العضو العامل.
جانب مثير للاهتمام من النشاط
عند الحديث عن توصيل النبضات العصبية بواسطة الخلايا ، من الصعب عدم التحدث عن لحظة واحدة مثيرة للاهتمام. لذلك ، عندما يكونون في حالة راحة ، دعنا نقولوبالتالي ، فإن مضخة الصوديوم والبوتاسيوم تعمل في حركة الأيونات بطريقة تحقق تأثير المياه العذبة بالداخل والمالحة بالخارج. بسبب عدم التوازن الناتج عن فرق الجهد عبر الغشاء ، يمكن ملاحظة ما يصل إلى 70 ملي فولت. للمقارنة ، هذه 5٪ من بطاريات AA التقليدية. ولكن بمجرد أن تتغير حالة الخلية ، يتزعزع التوازن الناتج ، وتبدأ الأيونات في تغيير أماكنها. يحدث هذا عندما يمر مسار النبضات العصبية من خلاله. نظرًا للعمل النشط للأيونات ، يُطلق على هذا الإجراء أيضًا إمكانية الفعل. عندما تصل إلى قيمة معينة ، تبدأ العمليات العكسية ، وتصل الخلية إلى حالة من السكون.
حول إمكانية العمل
بالحديث عن تحويل النبضات العصبية وانتشارها ، تجدر الإشارة إلى أنه يمكن أن يكون ملليمتر بائس في الثانية. ثم تصل الإشارات من اليد إلى الدماغ في دقائق ، ومن الواضح أن هذا ليس جيدًا. هذا هو المكان الذي يلعب فيه غمد المايلين الذي تمت مناقشته سابقًا دوره في تقوية إمكانات الحركة. ويتم وضع جميع "تمريراته" بطريقة يكون لها تأثير إيجابي فقط على سرعة إرسال الإشارة. لذلك ، عندما يصل الدافع إلى نهاية الجزء الرئيسي من جسم محوار ، ينتقل إما إلى الخلية التالية ، أو (إذا تحدثنا عن الدماغ) إلى العديد من فروع الخلايا العصبية. في الحالات الأخيرة ، يعمل مبدأ مختلف قليلاً.
كيف يعمل كل شيء في الدماغ؟
لنتحدث عن تسلسل انتقال النبضات العصبية الذي يعمل في أهم أجزاء نظامنا العصبي المركزي.هنا ، يتم فصل الخلايا العصبية عن جيرانها بواسطة فجوات صغيرة تسمى نقاط الاشتباك العصبي. لا يمكن لإمكانية الفعل عبورها ، لذا فهي تبحث عن طريقة أخرى للوصول إلى الخلية العصبية التالية. في نهاية كل عملية توجد أكياس صغيرة تسمى حويصلات ما قبل المشبكي. كل واحد منهم يحتوي على مركبات خاصة - الناقلات العصبية. عندما يصل إليها جهد فعل ، يتم إطلاق الجزيئات من الأكياس. يعبرون المشبك ويرتبطون بمستقبلات جزيئية خاصة موجودة على الغشاء. في هذه الحالة ، يكون التوازن مضطربًا ، وربما تظهر إمكانية عمل جديدة. هذا غير معروف حتى الآن على وجه اليقين ، يقوم علماء الفسيولوجيا العصبية بدراسة المشكلة حتى يومنا هذا.
عمل النواقل العصبية
عندما ينقلون النبضات العصبية ، هناك عدة خيارات لما سيحدث لهم:
- سوف تنتشر.
- سيتعرض للانهيار الكيميائي.
- ارجع إلى فقاعاتهم (وهذا ما يسمى الاستعادة).
تم اكتشاف مذهل في نهاية القرن العشرين. لقد تعلم العلماء أن الأدوية التي تؤثر على النواقل العصبية (بالإضافة إلى إطلاقها وإعادة امتصاصها) يمكن أن تغير الحالة العقلية للشخص بطريقة أساسية. لذلك ، على سبيل المثال ، يمنع عدد من مضادات الاكتئاب مثل Prozac امتصاص السيروتونين. هناك بعض الأسباب للاعتقاد بأن نقص الدوبامين في الناقل العصبي للدماغ هو المسؤول عن مرض باركنسون.
الآن الباحثون الذين يدرسون الحالات الحدودية للنفسية البشرية يحاولون معرفة كيفية ذلككل شيء يؤثر على عقل الشخص. في غضون ذلك ، ليس لدينا إجابة على مثل هذا السؤال الأساسي: ما الذي يجعل الخلايا العصبية تخلق إمكانات فعلية؟ حتى الآن آلية "إطلاق" هذه الخلية سر بالنسبة لنا. المثير للاهتمام بشكل خاص من وجهة نظر هذا اللغز هو عمل الخلايا العصبية في الدماغ الرئيسي.
باختصار ، يمكنهم العمل مع الآلاف من الناقلات العصبية التي يرسلها جيرانهم. التفاصيل المتعلقة بمعالجة وتكامل هذا النوع من النبضات غير معروفة تقريبًا بالنسبة لنا. على الرغم من أن العديد من المجموعات البحثية تعمل على هذا. في الوقت الحالي ، اتضح اكتشاف أن جميع النبضات المستلمة تتكامل ، وتتخذ الخلية العصبية قرارًا - ما إذا كان من الضروري الحفاظ على إمكانات الفعل ونقلها إلى أبعد من ذلك. يعتمد عمل الدماغ البشري على هذه العملية الأساسية. حسنًا ، فلا عجب أننا لا نعرف الإجابة على هذا اللغز.
بعض الميزات النظرية
في المقالة ، تم استخدام "الدافع العصبي" و "إمكانية الفعل" كمرادفات. من الناحية النظرية ، هذا صحيح ، على الرغم من أنه من الضروري في بعض الحالات مراعاة بعض الميزات. لذا ، إذا دخلت في التفاصيل ، فإن جهد الفعل ليس سوى جزء من الدافع العصبي. من خلال الفحص التفصيلي للكتب العلمية يمكنك معرفة أن هذا مجرد تغيير في شحنة الغشاء من الموجب إلى السالب والعكس صحيح. في حين يُفهم الدافع العصبي على أنه عملية هيكلية وكهروكيميائية معقدة. ينتشر عبر غشاء الخلايا العصبية مثل موجة متنقلة من التغييرات. القدرهالإجراءات هي مجرد مكون كهربائي في تكوين النبضات العصبية. يميز التغييرات التي تحدث مع شحنة قسم موضعي من الغشاء.
أين تتولد النبضات العصبية؟
من أين يبدؤون رحلتهم؟ يمكن إعطاء الإجابة على هذا السؤال من قبل أي طالب درس بجدية فسيولوجيا الإثارة. هناك أربعة خيارات:
- مستقبلات نهاية التغصنات. إذا كان موجودًا (وهذا ليس حقيقة) ، فمن الممكن وجود محفز مناسب ، والذي سيخلق أولاً إمكانات مولد ، ثم نبضة عصبية. مستقبلات الألم تعمل بطريقة مماثلة
- غشاء المشبك الاستثاري. كقاعدة عامة ، هذا ممكن فقط إذا كان هناك تهيج شديد أو تجميعها.
- منطقة الزناد دنتريد. في هذه الحالة ، تتشكل إمكانات ما بعد المشبك المثيرة المحلية كاستجابة لحافز. إذا كانت العقدة الأولى لـ Ranvier هي النخاع ، فسيتم تلخيصها عليها. بسبب وجود قسم من الغشاء هناك والذي زاد من الحساسية يحدث هنا نبضة عصبية.
- أكسون هيلوك. هذا هو اسم المكان الذي يبدأ فيه المحور العصبي. الكومة هي الأكثر شيوعًا لإنشاء نبضات على الخلايا العصبية. في جميع الأماكن الأخرى التي تم النظر فيها سابقًا ، يكون حدوثها أقل احتمالًا. هذا يرجع إلى حقيقة أن الغشاء هنا لديه حساسية متزايدة ، وكذلك مستوى حرج أقل من الاستقطاب. لذلك ، عندما يبدأ جمع العديد من إمكانات ما بعد المشبك المثيرة ، يتفاعل التلوين معها أولاً وقبل كل شيء.
مثال على نشر الإثارة
يمكن أن يتسبب الإفصاح عن المصطلحات الطبية في سوء فهم بعض النقاط. للقضاء على هذا ، من المفيد الاطلاع بإيجاز على المعرفة المذكورة. لنأخذ النار كمثال.
تذكر نشرات أخبار الصيف الماضي (سيتم سماعها مرة أخرى قريبًا). الحريق ينتشر! في الوقت نفسه ، تبقى الأشجار والشجيرات التي تحترق في أماكنها. لكن مقدمة النار تذهب أبعد فأكثر من المكان الذي كانت فيه النار. يعمل الجهاز العصبي بنفس الطريقة
غالبًا ما يكون من الضروري تهدئة الجهاز العصبي الذي بدأ في الإثارة. لكن هذا ليس بالأمر السهل ، كما في حالة الحريق. للقيام بذلك ، يقومون بتدخل اصطناعي في عمل الخلايا العصبية (للأغراض الطبية) أو يستخدمون وسائل فسيولوجية مختلفة. يمكن مقارنته بصب الماء على النار.
