Мозг - [6]

Шрифт
Интервал

Применение всех существующих методик для выявления в первом приближении, без деталей, связей в одной только структуре - скажем, в части коры больших полушарий или в мозжечке - может занять у одного-двух анатомов пять или десять лет. Законченных нейроанатомов, людей особой породы, часто одержимых, а порой даже полупараноиков, во всем мире насчитывается всего несколько десятков. А поскольку мозг состоит из сотен разных структур, становится ясно, что одного только понимания связей в головном мозгу придется ждать еще много лет.

Кроме того, изучить связи данной структуры в мозгу - это еще не значит понять ее физиологию. Для этого надо прежде всего узнать, как работают отдельные нейроны. За последние три-четыре десятилетия стало более или менее понятно, как один нейрон генерирует электрические сигналы и передает информацию другим клеткам. Над выяснением этого механизма трудились многие ученые, в их числе: Г. Дэйл (Н. Dale), О. Леви (О. Loewi), А. Ходжкин (A. Hodgkin), А. Хаксли (A. Huxley), Б. Катц (В. Katz), Дж. Экклс (J. Eccles) и С. Куффлер (St. Kuffler). Одно из удивительных открытий состояло в том, что все нейроны, несмотря на различия по величине и форме, используют два одинаковых вида электрических сигналов: градуальные потенциалы и потенциалы действия.

Весь нейрон - его тело, длинный аксон и ветвящиеся дендриты поляризован таким образом, что внутри он заряжен отрицательно приблизительно на 70 мВ по отношению к наружной поверхности. Этот "потенциал покоя" создается двумя свойствами клеточной мембраны. Во-первых, мембрана активно переносит ионы, выводя из клетки положительно заряженные ионы натрия и пропуская внутрь положительно заряженные ионы калия, вследствие чего концентрации этих двух видов ионов внутри клетки и снаружи совершенно различны. Во-вторых, способность проникать через мембрану у натрия и калия также различна.

Изменения разности потенциалов, которая создается таким образом между наружной и внутренней сторонами клетки в состоянии покоя, -это электрические сигналы нервов. Изменение трансмембранного напряжения на любом участке клетки или ее отростков быстро распространяется по мембране во всех направлениях, постепенно затухая; уже на расстоянии нескольких миллиметров сигнал вряд ли удается обнаружить. Это электрический сигнал первого рода, т.е. градуальный потенциал. Его основная функция состоит в передаче сигналов на очень короткие расстояния.

Сигнал второго типа, потенциал действия, передает информацию на большие расстояния. Если мембрана деполяризована (ее потенциал снижен) до критического уровня - от уровня покоя, равного 70 мВ, до приблизительно 50 мВ, - то наступает внезапное, резкое изменение: на время снимаются существующие препятствия току ионов калия и натрия и возникает локальный поток ионов, достаточный для того, чтобы изменить знак мембранного потенциала, который становится положительным внутри и достигает 50 мВ, а затем полярность снова меняется и восстанавливается нормальный потенциал покоя. Все это занимает около тысячной доли секунды. За это время первое изменение знака (на положительный внутри) создает мощный градуальный потенциал, который распространяется и доводит соседний участок мембраны до критического уровня; это вызывает изменение полярности в следующем участке мембраны, что в свою очередь создает изменение знака в соседнем участке. В результате временное изменение полярности быстро распространяется по нервному волокну.

Этот распространяющийся потенциал действия, "бегущий" по всей длине волокна, не ослабевая, и является нервным импульсом. Любая сигнализация в нервной системе на расстоянии миллиметра и более происходит в форме импульсов. Независимо от типа волокна и от того, связано ли оно с движением, зрением или мышлением, сигналы везде практически одинаковы. Меняется же в данном нервном волокне при определенных условиях просто число импульсов в секунду.

Приход импульса к окончанию аксона сказывается на следующем нейроне в цепи: изменяется его склонность генерировать импульсы. На пресинаптической мембране окончания выделяется медиатор - вещество, которое диффундирует через щель между двумя клетками и оказывает на постсинаптическую мембрану по ту сторону щели одно из двух воздействий. В возбудительном синапсе медиатор вызывает понижение постсинаптического мембранного потенциала, и в результате постсинаптическая клетка генерирует импульсы с большей частотой. В тормозном синапсе эффект медиатора состоит в стабилизации постсинаптического мембранного потенциала, из-за чего возбудительным синапсам труднее деполяризовать постсинаптическую клетку, и вследствие этого генерация импульсов либо прекращается, либо идет с меньшей частотой.

Является ли данный синапс возбудительным или тормозным, зависит от того, какой медиатор выделяет пресинаптическая клетка, и от химизма мембраны постсинаптической клетки. Почти к каждому нейрону приходят входы от множества окончаний, обычно от многих сотен, а иногда и тысяч, причем одни из них возбудительные, а другие тормозные. В каждый данный момент одни входы активны, а другие бездействуют, и от суммы возбудительных и тормозных эффектов зависит, будет ли клетка генерировать импульсы, и если будет, то с какой частотой. Иными словами, нейрон - это нечто гораздо большее, чем простой прибор для пересылки импульсов с одного места на другое. Каждый нейрон непрерывно оценивает все сигналы, приходящие к нему от других клеток, и выражает результаты этой оценки частотой своих собственных сигналов.


Еще от автора Дэвид Хантер Хьюбел
Глаз, мозг, зрение

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.


Рекомендуем почитать
Гликогеновая болезнь. Советы родителям

В пособии представлены медико-психолого-педагогические рекомендации, позволяющие сориентировать родителей детей с гликогеновой болезнью в огромном потоке информации, придать уверенность в своих силах и выбрать правильные стратегии поведения при лечении и воспитании «особого» ребенка.


Подготовка медицинской научной работы

Научно-методическое издание содержит сведения по поиску и хранению научных материалов, требования, предъявляемые к оформлению научных работ, правила формирования библиографического списка, использования корректурных знаков, единиц измерения по системе СИ, комментарии к Закону РФ «Об авторском праве и смежных правах».В приложениях представлены некоторые официальные документы и материалы, необходимые при подготовке к защите диссертации.Достаточно полное изложение методики подготовки и оформления научных работ делает данное пособие полезным для студентов старших курсов, магистров, аспирантов и докторантов учебных заведений медико-биологического профиля, а также для лиц, интересующихся научно-исследовательской работой.


Сестринское дело. Анализ и оценка теорий

«Данная книга ставит своей целью дать обзор развития теорий сестринского дела, а также предоставить читателю необходимую базу знаний для того, чтобы он смог воспринимать и оценивать теоретические работы в области сестринского дела. Книга предназначена для студентов сестринских отделений факультетов высших учебных заведений, практикующих медсестер и всех, кого интересует данная область знания…».


«Мнимыи здоровый»: театротерапия Николая Евреинова в контексте театральной эстетики воздействия

Лев Толстой является отличным примером удачного «театра для себя», как пишет Николай Евреинов в своей статье «Театротерапия», опубликованной в 1920 году в журнале «Жизнь искусства».В отличие от «мнимого больного» Мольера Толстой «разыгрывал роль здорового, будучи больным, и разыгрывал не хуже, чем настоящий актер».


Вырождение семьи, вырождение текста: «Господа Головлевы», французский натурализм и дискурс дегенерации XIX века

В одном из своих эссе Н. К. Михайловский касается некоторых особенностей прозы М. Е. Салтыкова-Щедрина. Основным отличием стиля Щедрина от манеры Ф. М. Достоевского является, по мнению критика, фабульная редукция и «дедраматизация».В произведениях Достоевского самоубийства, убийства и другие преступления, занимающие центральное место в нарративе, подробно описываются и снабжаются «целым арсеналом кричащих эффектов», а у Щедрина те же самые события теряют присущий им драматизм.В более поздних исследованиях, посвященных творчеству Щедрина, также часто подчеркивается характерная для его произведений фабульная редукция.


Сакральное и телесное в народных повествованиях XVIII века о чудесных исцелениях

Анализ социального контекста истории медицины, болезни во всем комплексе взаимосвязей с мировоззренческими установками того или иного времени стал, безусловно, все чаще привлекать внимание современных исследователей. О влиянии религии на восприятие человеком духовных и телесных немощей также написано немало. Одновременно вопрос о том, как и в какое время в различных христианских культурах на уровне религиозной институции и на уровне повседневных религиозных практик взаимодействовали представления о сакральном и демоническом вмешательстве в телесную сферу, до настоящего времени остается неразрешенным, требует конкретизации и опоры на новые источники.