Мозг - [17]
Как я уже кратко отметил выше, аксоны также имеют электрически управляемые калиевые каналы, которые помогают прекращать нервный импульс, позволяя ионам калия выходить из аксона, противодействуя тем самым входящему потоку ионов натрия. В теле нейрона ситуация еще более сложная, поскольку мембрана там пронизана каналами пяти типов. Различные каналы открываются с различными скоростями, остаются открытыми на протяжении разных интервалов времени и являются избирательно проницаемыми для разных ионов (натрия, калия и кальция).
Наличие в теле нейрона каналов пяти типов (в аксоне их только два) приводит к более сложным законам генерации нервных импульсов. Если на аксон подается некоторый постоянный стимул, аксон генерирует только одиночный импульс в ответ на начало стимуляции. Тело же клетки генерирует в таком случае целый ряд импульсов, частота которых определяется интенсивностью стимула.
Нейроны способны генерировать нервные импульсы в широком диапазоне частот: от одного или менее до нескольких сотен в секунду. Все нервные импульсы имеют одну и ту же амплитуду, так что информация, которую они несут, представлена числом импульсов, генерируемых в единицу времени: такой способ кодирования известен под названием частотного кодирования. Чем больше величина сигнала, который должен быть передан, тем выше частота разряда.
Когда нервный импульс проходит по всей длине аксона и прибывает к его окончанию, из пресинаптической мембраны высвобождается один из видов медиаторов. Этот медиатор диффундирует к постсинаптической мембране, где индуцирует открывание химически управляемых каналов. Ионы, проходящие через открытые каналы, вызывают изменения потенциала, известные под названием синаптических потенциалов.
Большая часть того, что известно о синаптических механизмах, получена в экспериментах на определенном синапсе: нервно-мышечном соединении, управляющем сокращением мышц лягушки. Аксон мотонейрона лягушки проходит на протяжении нескольких сотен микрон вдоль поверхности мышечной клетки, образуя несколько сотен синаптических контактов на расстояниях порядка микрона друг от друга. В каждой пресинаптической области легко обнаружить характерные синаптические пузырьки.
В синаптическом пузырьке содержится около 10000 молекул медиатора ацетилхолина. Когда нервный импульс достигает синапса, запускается цепь событий, кульминацией которых являются слияние пузырька с пресинаптической мембраной и происходящее благодаря этому высвобождение ацетилхолина в щель между пресинаптической и постсинаптической мембранами; этот процесс называют экзоцитозом. Слившийся с мембраной пузырек в дальнейшем отделяется от нее и быстро вновь наполняется ацетилхолином, чтобы затем вновь опорожниться.
В последнее время были вскрыты многие детали событий, приводящих к экзоцитозу. Выяснилось, что слияние пузырьков с пресинаптической мембраной, по всей видимости, запускается быстрым, но кратковременным увеличением концентрации кальция в окончании аксона. Прибытие в окончание нервного импульса приводит к открыванию химически управляемых кальциевых каналов и появлению потока кальция внутрь окончания. Однако наблюдающееся вследствие этого увеличение концентрации кальция бывает лишь кратковременным, поскольку в окончании содержится специальный механизм, который быстро устраняет свободный кальций и восстанавливает его концентрацию до нормального, очень низкого уровня. Кратковременный резкий подъем уровня свободного кальция приводит к слиянию заполненных медиатором пузырьков с пресинаптической мембраной, но точный механизм этого важного процесса еще не совсем понятен.
Интересные детали структуры пресинаптической мембраны были выявлены методом криоскалывания, который позволяет разъединить слои двуслойной мембраны и делает внутренние мембранные белки доступными для исследования методом электронной микроскопии. В нервно-мышечном соединении лягушки на ширине каждого синапса тянется двойной ряд крупных мембранных белков. К этим белкам или вблизи них прикрепляются синаптические пузырьки. Только такие пузырьки могут сливаться с мембраной и выделять медиатор; другие пузырьки, по-видимому, остаются в резерве на некотором расстоянии от мембраны. Слияние пузырька с мембраной является случайным процессом, и каждый пузырек ведет себя при этом независимо от других.
Нервно-мышечное соединение лягушки; электронная микрофотография получена Хойзером. Аксон отделяется от мышечной клетки синаптической щелью. Синаптические пузырьки группируются вдоль пресинаптической мембраны; ближе к центру видны два синаптических контакта. Постсинаптическая мембрана мышечной клетки имеет одну особенность, не обнаруживаемую в других синапсах: против каждого контакта мембрана образует складки.
Реплики пресинаптической мембраны нервно-мышечного соединения лягушки после криоскалывания. А. Состояние мембраны через 3 мс после раздражения мышцы. Через мембрану аксона тянется двойной ряд частиц - мембранных белков, которые могут быть либо кальциевыми каналами, либо структурными белками, присоединяющими к себе пузырьки. Б. Состояние мембраны через 5 мс после стимуляции. Стимуляция привела к слиянию синаптических пузырьков с пресинаптической мембраной и образованию углублений.
В книге известного американского нейрофизиолога, лауреата Нобелевской премии, обобщены современные представления о том, как устроены нейронные структуры зрительной системы, включая кору головного мозга, и как они перерабатывают зрительную информацию. При высоком научном уровне изложения книга написана простым, ясным языком, прекрасно иллюстрирована. Она может служить учебным пособием по физиологии зрения и зрительного восприятия.Для студентов биологических и медицинских вузов, нейрофизиологов, офтальмологов, психологов, специалистов по вычислительной технике и искусственному интеллекту.
Во всем мире и во все времена сердце ассоциировалось с такими понятиями, как любовь, сочувствие, радость, отвага, сила и мудрость. Почему так? Этим вопросом задался кардиохирург Рейнхард Фридль, знакомый с сердцем не понаслышке. Результаты современных исследований его потрясли. Спустя двадцать два дня после зачатия «гормон любви» окситоцин запускает первый удар сердца, и сердцебиение сопровождает нас всю жизнь. Но сердце – не только насос! Благодаря его нервной системе, состоящей из десятков тысяч нейронов, сердце способно воспринимать намного больше, чем мы полагали до сих пор, – и у него есть что сообщить мозгу. Из этой книги вы узнаете, посредством каких сложных связей человеческие сердца общаются друг с другом и почему здоровый сердечный ритм имеет право быть хаотичным.
Автор книги «Третий пол Берлина» Магнус Гиршфельд — известный немецкий врач еврейского происхождения, сексолог, исследователь человеческой сексуальности. Именно он в 1910 году впервые ввел в употребление понятие «трансвестит». В Берлине им был открыт Институт сексуальных наук. Параллельно доктор вел правозащитную деятельность, борясь с предрассудками в отношении гомосексуальности. Примечательно, что в 1926 году он по приглашению правительства СССР посетил Москву и Ленинград. После прихода в Германии к власти национал-социалистов институт Гиршфельда был закрыт, а изданные им книги сожжены.
Даже врачи, которые всему ищут научное обоснование и скептически относятся к чудесам, иногда сталкиваются с необъяснимыми ситуациями. Около десяти лет назад к доктору Скотту Колбабе обратился пациент с сильной болью в правой верхней части живота, типичной для проблем с желчным пузырем. К удивлению врача, анализы крови и результаты ультразвукового исследования желчного пузыря и печени оказались нормальными. Колбаба не знал, в чем проблема, и записал пациента на более тщательное обследование желчного пузыря.
Врач-реаниматолог Рана Авдиш никогда бы не подумала, что незначительные недуги, сопровождавшие ее беременность, могут привести к большой кровопотере, внутриутробной гибели плода на седьмом месяце и ее клинической смерти. Оказывается, параллельно с беременностью развивалось опасное заболевание, которое врачи не сразу смогли распознать. Рана провела долгие месяцы в собственной больнице, борясь за свою жизнь, перенеся ряд серьезных операций и получив осложнения на внутренние органы. Почти никто, даже она сама, не верил в ее выздоровление, а тем более в то, что она сможет иметь детей.
Говоря об истории медицины и открытиях, которые позволили успешно лечить болезни, мы всегда вспоминаем имена гениальных врачей и ученых. Но забываем о тех, кто сделал эти открытия возможными. Книга Люка Перино посвящена пациентам, чьи случаи двигали медицину вперед и сделали ее такой, какой мы знаем сейчас. Вас ждет интересное приключение длиной в несколько веков, во время которого вы станете наблюдателем первых экспериментов с анестезией, испытаний вакцин, лечения истерии и других медицинских событий.
В книге доктора Дондена — выдающегося врача, личного лекаря Далай-ламы XIV, необычайно подробно рассматриваются основы тибетской медицины в полном соответствии с каноном этой древней традиции. Книга представляет интерес для практикующих врачей, целителей народной медицины, а также всех, кто интересуется традиционной восточной медициной и методами естественного оздоровления. Книга может быть использована как пособие при изучении тибетской медицины.