Эволюция человека. Книга 2. Обезьяны, нейроны и душа - [22]

Шрифт
Интервал

Типичная структура нейрона.


Кроме обычных, химических синапсов, в которых сигнал от нейрона к нейрону передается при помощи нейромедиаторов, бывают еще электрические синапсы, но они играют менее важную роль, и в нашем рассказе мы постараемся без них обойтись.


Типичная структура синапса (межнейронного контакта). В окончании аксона (терминали) производятся нейромедиаторы (особые сигнальные вещества, при помощи которых нейроны общаются друг с другом). Когда по аксону к терминали приходит электрический нервный импульс, нейромедиаторы из синаптических пузырьков выбрасываются в синаптическую щель. Здесь они взаимодействуют с рецепторами, расположенными на мембране "принимающего" нейрона (внизу). Кроме рецепторов, на мембранах нейронов есть белки, осуществляющие откачку нейромедиаторов из синаптической щели. Остальные пояснения см. в тексте.


Синапсы позволяют передавать сигнал от одного нейрона к другому индивидуально, точно и аккуратно. Это все равно что шепнуть кому-то на ухо важное сообщение: до адресата информация дойдет, а остальные ничего не узнают. Но нейроны могут и "разговаривать вслух", так что слышат все, кто находится поблизости и у кого есть подходящие "уши" (рецепторы). Это называется внесинаптической передачей. Бывает внесинаптическое выделение нейромедиаторов, и бывают внесинаптические рецепторы, реагирующие на такие разлитые в межклеточном пространстве нейромедиаторы (которые в этом случае иногда называют нейромодуляторами). Это удобно, если надо донести сигнал сразу до всех нейронов, расположенных в данном участке мозга и имеющих подходящие рецепторы. Как правило, так распространяется информация самого общего характера, которую не надо анализировать в мелких деталях. С информацией, поступающей от глаз, когда мы читаем книгу, так не поработаешь: здесь нужно разбираться в мелочах, распознавать буквы и слова, здесь нужны синапсы. А вот для того, чтобы сгенерировать чувство удовольствия или другую эмоцию, внесинаптическая передача подходит в самый раз.

Нейромедиаторы и синапсы делятся на возбуждающие и тормозящие (было бы легче во всем разобраться, если бы каждый синапс работал только на одном нейромедиаторе. В действительности это не всегда так, но все же, как правило, в каждом синапсе есть "основной" нейромедиатор, который является или возбуждающим, или тормозящим). Когда нейрон получает возбуждающий сигнал, это повышает вероятность того, что нейрон возбудится, то есть сгенерирует электрический нервный импульс, который побежит по аксону до самых его кончиков и вызовет выброс нейромедиатора. Тормозящие сигналы, напротив, снижают вероятность этого события.

У одного нейрона могут быть тысячи "пунктов приема информации" — постсинаптических мембран, не говоря уж о внесинаптических рецепторах. Таким образом, нейрон собирает большое количество данных из окружающего мира. Речь идет, конечно, о мире, окружающем нервную клетку, а не вас. Эти данные имеют вид сложного аккорда из множества возбуждающих и тормозящих сигналов.

На основе собранных данных нейрон делает одно из двух: либо возбуждается, либо нет. Нейрон "рассуждает" строго дискретно, категориально. Он интегрирует обширную информацию и принимает на ее основе одно из двух возможных решений. Все переливы и полутона входящих сигналов превращаются в черное или белое, в "да" или "нет". Если общая сумма возбуждающих сигналов превосходит общую сумму тормозящих сигналов на некую вполне определенную величину, нейрон возбуждается — производит нервный импульс (его еще называют потенциалом действия), который бежит по аксону прочь от тела нейрона, добегает до аксонных окончаний и заставляет их выбросить порцию нейромедиатора. Она в свою очередь будет воспринята каким-то другим нейроном как сигнал — либо тормозящий, либо возбуждающий.

Сила переданного сигнала, то есть размер порции нейромедиатора, выброшенного нервным окончанием, не зависит от силы потенциала действия. Последнюю можно, как в компьютере, считать равной 0 или 1 — все или ничего. Размер выброшенной порции медиатора зависит лишь от состояния нервного окончания в данный момент. Чем определяется это состояние, будет сказано ниже. Пока лишь запомним, что порция может быть разной, а от потенциала действия зависит лишь, будет она выброшена или нет.

Механизм возбуждения нейрона основан на перекачке заряженных частиц (ионов) из цитоплазмы клетки во внешнюю среду или обратно. В спокойном состоянии мембрана нейрона поляризована: у ее внутренней стороны скапливаются отрицательно заряженные частицы, у наружной преобладают заряженные положительно, в том числе ионы натрия Na>+. Если нейрон "решает" возбудиться, в его мембране открываются особые ворота — натриевые каналы, по которым ионы натрия устремляются внутрь клетки, притягиваемые скопившимися там отрицательными зарядами. Это приводит к деполяризации — выравниванию электрических потенциалов по обе стороны мембраны.

Деполяризация "заразна": когда один участок мембраны деполяризуется, это стимулирует деполяризацию соседних участков. В результате волна деполяризации быстро бежит по аксону. Это, собственно, и есть потенциал действия, он же нервный импульс.

Продолжить чтение
Еще от автора Александр Владимирович Марков
Происхождение и эволюция человека

12 февраля 2009 года исполнилось 200 лет со дня рождения Дарвина, а 24 ноября было 150-летие со дня выхода его главного труда «Происхождение видов». В этом труде Дарвин по стратегическим причинам не стал обсуждать вопрос о происхождении человека. Он лишь намекнул, что его теория «прольет свет» на эту проблему. Знаменитую дарвиновскую фразу о «пролитии света» приводят как пример одного из самых «скромных» высказываний в истории науки (или самых больших «недооценок», understatements). При этом она является и одним из самых удачных научных предсказаний.

Эволюция человека. Книга 1. Обезьяны, кости и гены

Новая книга Александра Маркова — это увлекательный рассказ о происхождении и устройстве человека, основанный на последних исследованиях в антропологии, генетике и эволюционной психологии. Двухтомник «Эволюция человека» отвечает на многие вопросы, давно интересующие человека разумного. Что значит — быть человеком? Когда и почему мы стали людьми? В чем мы превосходим наших соседей по планете, а в чем — уступаем им? И как нам лучше использовать главное свое отличие и достоинство — огромный, сложно устроенный мозг? Один из способов — вдумчиво прочесть эту книгу. Александр Марков — доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Палеонтологического института РАН.

Локальный конфликт

Если бы дотошный егерь Топорков не заметил проблеска света далеко в горах, жизнь героев этой книги могла сложиться по-другому. Но завязались тугим узлом судьбы капитана Кондратьева, полевого командира Алазаева, журналиста Плошкина и многих других людей, участвующих в войне, которую стыдливо именуют «локальный конфликт»…

Происхождение и эволюция человека. Доклад в Институте Биологии Развития РАН 19 марта 2009 г.

12 февраля 2009 года исполнилось 200 лет со дня рождения Дарвина, а 24 ноября было 150-летие со дня выхода его главного труда «Происхождение видов». В этом труде Дарвин по стратегическим причинам не стал обсуждать вопрос о происхождении человека. Он лишь намекнул, что его теория «прольет свет» на эту проблему. Знаменитую дарвиновскую фразу о «пролитии света» приводят как пример одного из самых «скромных» высказываний в истории науки (или самых больших «недооценок», understatements). При этом она является и одним из самых удачных научных предсказаний.

Там, где бродит смерть

Первая мировая война в самом разгаре, еще не понятно, на чью сторону склонится чаша весов, на которой лежит победа. Однако в Германии появляется новое оружие, которое может повлиять на весь дальнейший ход войны. Группа русских спецназовцев уходит в тыл врага, чтобы разрушить планы противника.Остросюжетное произведение рассчитано, как на поклонников альтернативной истории, так и на всех любителей фантастической литературы.

Первая сказка

В семье родился необычный, отличающийся от всех мальчик. Его не любили, от него хотели избавиться, чуя в нем угрозу. Он сумел сломать привычный уклад жизни и на несколько шагов продвинуть антропосоциогенез.Повесть из жизни древнейших предков человека разумного — синантропов.

Рекомендуем почитать
Нейромифология. Что мы действительно знаем о мозге и чего мы не знаем о нем

Все занимаются исследованиями мозга. Едва ли найдется научная дисциплина, которая откажется «модернизировать» себя, добавив «нейро» к названию. Детища этого стремления – нейротеология, нейроэкономика, нейроправо и нейроэстетика. Жертва его – наш мир, который пытаются представить в категориях из области исследований мозга. Я – это мой мозг? Или только биоавтомат? Эта книга ставит под сомнение значимость нейроисследований. Нить доказательств автора ведет к постулату: дидактический апломб нейронаук непропорционален их фактической познавательной способности; громкие прогнозы и теории балансируют на весьма тонкой основе надежных эмпирических данных, и только разрастающаяся масса вольно истрактованных результатов не дает им рухнуть.

Те, кто делает нас лучше

В этой потрясающей, поэтической и жизнеутверждающей книге финалистка Национальной книжной премии США Сай Монтгомери рассказывает о 13 животных – ее друзьях, сыгравших важную роль в ее жизни.      Каждое животное замечательно, и совершенно по-своему. Просто находиться рядом с любым животным – это уже урок, потому что все они умеют что-то, чего не могут люди. Общение с созданиями, принадлежащими к другим видам, удивительным образом обогащает душу. Никто не знает этого лучше, чем автор, натуралист и искатель приключений Сай Монтгомери.

Краткая история насекомых. Шестиногие хозяева планеты

«Любая история, в том числе история развития жизни на Земле, – это замысловатое переплетение причин и следствий. Убери что-то одно, и все остальное изменится до неузнаваемости» – с этих слов и знаменитого примера с бабочкой из рассказа Рэя Брэдбери палеоэнтомолог Александр Храмов начинает свой удивительный рассказ о шестиногих хозяевах планеты. Мы отмахиваемся от мух и комаров, сражаемся с тараканами, обходим стороной муравейники, что уж говорить о вшах! Только не будь вшей, человек остался бы волосатым, как шимпанзе.

Жуткая биология для безнадежных гуманитариев. Вампировые летучие мыши, пиявки и прочие кровососущие

Билл Шутт – бывший профессор биологии в LIU-Post и научный сотрудник в Американском музее естествознания. Мир кровожадных животных, который открывает Билл Шутт, отправит вас в омерзительно-увлекательное путешествие, где вампировые летучие мыши, пиявки и прочие кровососущие станут главными героями почти детективных историй. Это одновременно самая пугающая и забавная книга о биологии и истории. Вряд ли вы где-нибудь еще прочтете такой подробный рассказ о жизни кровожадных животных и насекомых.

Сафари по коже. Удивительная жизнь органа, который у всех на виду

Кожа человека – удивительный орган, один из немногих, которые мы можем увидеть и тем более потрогать. Но несмотря на кажущуюся доступность, знаем мы о ней еще очень мало. Например, каким было отношение к коже в XVIII, XIX, XX веках и какое оно в современном мире, почему у одних народов принято прятать кожу под слоями одежды, а другие носят лишь набедренные повязки. Вместе с Монти Лиманом, врачом-дерматологом, вы погрузитесь в мир кожи, узнаете ее устройство и скрытые физиологические процессы, разберетесь в механизмах старения и волшебстве касаний, познакомитесь с населением кожи – микробиомом, узнаете о заболеваниях и способах лечения, а также разберетесь, как кожа связана с нашим мозгом и сознанием, узнаете больше о ее социальной и духовной стороне.

Я или не я

Академик АМН СССР рассказывает об иммунитете, силах, которые защищают наш организм от микробов, вирусов, раковых заболеваний, хранят неповторимую индивидуальность нашего телесного 'я', говорит о болезнях, возникающих при нарушении иммунитета и мерах борьбы с ними, а также об использовании клеток иммунной системы в биотехнологии (производстве лечебных и диагностических препаратов, сверхчувствительных реагентов), об использовании 'раковых клеток в мирных целях'. Издание рассчитано на самые широкие круги читателей.

Паразиты: Тайный мир

ПРЕДСТАВЬТЕ СЕБЕ МИР, где паразиты контролируют сознание своих хозяев, отправляя их на смерть.ПРЕДСТАВЬТЕ СЕБЕ МИР, где паразиты мастерски применяют химическое оружие и маскируются, прикрываясь молекулами собственного хозяина.ПРЕДСТАВЬТЕ СЕБЕ МИР, где паразиты задают направление эволюции и большинство видов ведет паразитический образ жизни.ПРЕДСТАВИЛИ? Добро пожаловать на Землю!Много сотен лет паразиты жили в ночных кошмарах, ужастиках и темных закоулках науки. Тем не менее эти существа относятся к самым успешным и изощренным организмам на свете.

Не один дома. Естественная история нашего жилища от бактерий до многоножек, тараканов и пауков

Учитывая, сколько времени современный человек проводит в четырех стенах или в транспорте, американский биолог Роб Данн утверждает, что мы непростительно мало знаем о наших ближайших соседях и их влиянии на наше благополучие. Чтобы исправить это упущение, Роб Данн возглавил работу научного коллектива по «инвентаризации» форм жизни в наших домах и поблизости от них. Как оказалось, это многие сотни тысяч видов. Это и позвоночные, и растения, и членистоногие, и грибы, и бактерии. Какие виды для нас опасны, а какие необходимы? Автор книги ратует за биоразнообразие и доказывает его необходимость не только в дикой природе, но и в нашем жилище.

Геном: автобиография вида в 23 главах

Стремительное развитие генетики в последние два десятилетия называют не иначе как революцией. Начиная с 1990-х годов, когда в практику вошли принципиально новые методы исследований ДНК, каждый год приносит больше открытий, чем было сделано за все предыдущие годы, начиная со старины Менделя.Генетика развивается столь стремительно, что уследить за тем, как изменяются наши представления о фундаментальных основах жизни и наследственности, не успевает не только широкая публика, но и специалисты. Это порождает массу слухов и домыслов о страшных мутантах, которых коварные ученые штампуют в своих лабораториях, тогда как поразительные открытия новых методов диагностики и лечения генетических заболеваний, включая рак, остаются незамеченными или непонятыми.

Критическая масса, как одни явления порождают другие

Каким образом из взаимодействия множества людей возникает человеческое общество? Существуют ли законы природы, которые управляют поведением человека? Каким образом из одних наших дел и поступков вытекают другие?Эти вопросы волновали человечество на протяжении веков. Томас Гоббс, Адам Смит, Иммануил Кант, Огюст Конт, Джон Стюарт Милль, Карл Маркс и другие философы рассматривали их с различных политических позиций. Однако им недоставало инструментов, которыми располагает современная физика.Филип Болл, известный британский ученый, редактор-консультант журнала Nature, показывает, как, применяя эти инструменты, можно понять многие аспекты поведения человеческих масс.