Мистер Томпкинс внутри самого себя - [24]

— А о какой еще водопроводной системе вы упоминали? — спросил мистер Томпкинс.

— Эта система имеет отношение к проблеме, как заставить все фибрилы при получении нервного импульса сокращаться одновременно.

— Я всегда думал, что нерв представляет собой нечто вроде телеграфного провода, по которому из мозга поступают сигналы, говорящие телу, что ему делать, — заметил мистер Томпкинс.

— Если говорить о сигналах, то они действительно поступают из мозга по нервам, и в этом вы совершенно правы. Однако нервные волокна проводят сигнал совсем не так, как телеграфный провод. Последний получает подводимую к нему энергию на одном конце и доставляет то, что остается от этой энергии, к другому концу, нерв проводит только сигнал, но не энергию.

— Таким образом?

— Наглядно нерв можно представить в виде запального шнура, используемого в саперном деле. Вы поджигаете такой шнур с одного конца и детонация распространяется по нему, так как химическая энергия запасена в шнуре независимо от свойств первоначального сигнала, — пояснил Сент.

— Но запальный шнур годен для однократного использования. После того, как по нему проходит один-единственный импульс, он раз и навсегда выходит из строя.

— Правильно. Продолжая аналогию, можно сказать, что импульс пожирает запальный шнур, тогда как нерв после прохождения импульса восстанавливается и готов к проведению следующего импульса. В действительности происходит следующее. Поверхность нервной клетки покрыта тонкой мембраной, состоящей из белка и жира. И в этой оболочке имеются молекулярные насосы. Как они работают, доподлинно неизвестно, но мы знаем, что они перекачивают ионы натрия изнутри клетки наружу. В результате внутренность нерва приобретает отрицательный электрический заряд относительно наружной среды. Наглядно нервное волокно можно представлять как длинный цилиндрический конденсатор с отрицательным зарядом на внутренней обкладке и положительным — на наружной. Если нервное волокно раздражать с одного конца, то оно становится проницаемым для натрия, положительные и отрицательные заряды сходят, и электрическая поляризация на этом участке пропадает. Это вызывает аналогичный разряд на соседнем участке нервного волокна, от него — на следующем и т. д. В результате деполяризация распространяется по нервному волокну из конца в конец как детонация по запальному шнуру (см. рис. на следующей странице), это и есть нервный импульс. Но как только нервный импульс проходит, нервная клетка восстанавливает сопротивляемость своей мембраны, которая, используя энергию АТФ, перекачивает изнутри клетки наружу ионы натрия, создавая, как прежде разность потенциалов, и нерв обретает способность к проведению следующего импульса. Таким образом, нервный импульс хотя и является в определенном смысле электрическим импульсом, но сильно отличается от электрических импульсов, распространяющихся по медным телеграфным проводам.

— Но нервный импульс делает то же, что и электрический. Сигнал есть сигнал, — продолжал настаивать мистер Томпкинс.

— Да, но между нервным волокном и медным проводом есть еще одно различие. Медный провод передает сигнал, амплитуда, или величина, которого зависит от разности потенциалов на концах провода, нервное волокно действует иначе. Если возбуждение слишком слабо, то никакой сигнал по волокну не проходит, так как сопротивление мембраны не преодолено. Но стоит раздражению слегка превысить некоторый порог, как происходит разрядка «конденсатора», и по волокну передается максимальный сигнал. При дальнейшем усилении возбуждения амплитуда сигнала не увеличивается. Нервное волокно действует, как заряженный пистолет. Если вы нажали на курок недостаточно сильно, то выстрела вообще не будет. Если вы нажали на курок достаточно сильно, то произойдет выстрел. Но от того, что вы станете нажимать на курок сильнее, пуля быстрее не полетит. Существует и еще одно различие, после каждого импульса нервное волокно должно восстановить сопротивление своей мембраны, поэтому в течение примерно 1/1000 секунды оно утрачивает способность проводить нервные импульсы. Максимальная скорость передачи импульсов по нервному волокну составляет около 1 000 импульсов в секунду.

Деполяризация распространяется по нервному волокну, как детонация по запальному шнуру

В результате всего этого нерв в действительности передает информацию с помощью частотной модуляции, или ЧМ. Иначе говоря, существенны не величина, или амплитуда нервных импульсов, а число импульсов, передаваемых в секунду. Амплитуда всегда одна и та же.

Если нерв передает мышце сигнал сократиться сильнее, то сигналы к мышце поступают чаще, а не с большей амплитудой.

— Мне почему-то кажется, — сказал мистер Томпкинс. — что нервные волокна сплетаются на концах, образуя более длинные нервные «провода».

— Сплетение концов достигается химическим путем, — пояснил Сент. — На конце нервного волокна имеются крохотные химические заводы, которые выделяют некоторое вещество, когда импульс достигает их. Это вещество стимулирует следующее нервное волокно и т. д.

Соединение двух нервных волокон называется синапсом. Аналогичные соединения существуют между нервами и мышцами, а также между нервами и другими органами. Эти соединения играют очень важную роль, и южноамериканские индейцы исследовали их давным-давно.