كيف يتم إنشاء دفعة عصبية في الدماغ. الجهاز العصبي

الدافع العصبي

الدافع العصبي

تنتشر موجة الإثارة والحواف على طول الألياف العصبية وتعمل على نقل المعلومات من المحيط. النهايات المستقبلة (الحساسة) للمراكز العصبية داخل المركز. الجهاز العصبي ومنه إلى الجهاز التنفيذي - العضلات والغدد. مرور N. و. مصحوبة بالكهرباء الانتقالية العمليات التي يمكن تسجيلها باستخدام الأقطاب الكهربائية خارج الخلية وداخل الخلايا.

توليد ونقل ومعالجة N. و. يقوم بها الجهاز العصبي. أساسي العنصر الهيكلي للجهاز العصبي في الكائنات الحية العليا هو الخلية العصبية، أو العصبون، الذي يتكون من جسم خلية ومتعدد. العمليات - التشعبات (الشكل 1). واحدة من العمليات في غير rififorms. الخلايا العصبية لها طول كبير - وهي عبارة عن ألياف عصبية أو محور عصبي يبلغ طولها حوالي 1 متر وسمكها من 0.5 إلى 30 ميكرون. هناك فئتان من الألياف العصبية: لبية (ميلينية) وغير كبريتية. تحتوي ألياف اللب على مادة المايلين التي تتكون من ألياف خاصة. الغشاء، يتم جرح الحواف، مثل العزل، على المحور العصبي. يتراوح طول أقسام غمد المايلين المستمر من 200 ميكرومتر إلى 1 مم، وهي متقطعة بما يسمى. عقد رانفييه بعرض 1 ميكرومتر. يلعب غمد المايلين دورًا عازلًا؛ تكون الألياف العصبية في هذه المناطق سلبية ونشطة كهربائيًا فقط في عقد رانفييه. الألياف غير اللب ليست معزولة. المؤامرات. هيكلها موحد على طول كامل، والغشاء كهربائيا النشاط على كامل السطح.

تنتهي الألياف العصبية على أجسام أو تشعبات الخلايا العصبية الأخرى، ولكنها تنفصل عنها بشكل وسطي.

عرض غريب ~ 10 نانومتر. تسمى منطقة الاتصال هذه بين خليتين. تشابك عصبى. يسمى الغشاء المحوري الذي يدخل إلى المشبك قبل المشبكي، والغشاء المقابل من التشعبات أو العضلات يكون بعد المشبكي (انظر. الهياكل الخلوية).

في الظروف العادية، تعمل سلسلة من الألياف العصبية باستمرار على طول الألياف العصبية، وتنشأ على التشعبات أو جسم الخلية وتنتشر على طول المحور العصبي في الاتجاه من جسم الخلية (يمكن للمحور العصبي توصيل الألياف العصبية في كلا الاتجاهين). تواتر هذه الدورية تحمل الإفرازات معلومات عن قوة التهيج الذي سببها؛ على سبيل المثال، مع النشاط المعتدل، يكون التردد ~ 50-100 نبضة/ثانية. هناك خلايا يتم تفريغها بتردد يصل إلى 1500 نبضة في الثانية.

سرعة انتشار N. و. ش . يعتمد على نوع الألياف العصبية وقطرها د،ش . ~ د 1/2. في الألياف الرقيقة للجهاز العصبي البشري . ~ 1 م/ث، وفي ألياف سميكة ش . ~ 100-120 م/ث.

كل ن. و. يحدث نتيجة تهيج جسم الخلية العصبية أو الألياف العصبية. ن. و. يتمتع دائمًا بنفس الخصائص (الشكل والسرعة) بغض النظر عن قوة التحفيز، أي مع تحفيز العتبة الفرعية لـ N. و. لا يحدث على الإطلاق، ولكن عندما يكون فوق العتبة يكون له سعة كاملة.

بعد الإثارة، تبدأ فترة الحرارية، حيث يتم تقليل استثارة الألياف العصبية. هناك القيمة المطلقة. الفترة المقاومة، عندما لا يمكن إثارة الألياف بواسطة أي محفزات، وتشير. فترة المقاومة، عندما يكون ذلك ممكنا، ولكن عتبتها أعلى من المعتاد. عضلات المعدة. تحد فترة الحراريات من أعلى تردد انتقال N. و. تتميز الألياف العصبية بخاصية الإقامة، أي أنها تعتاد على التحفيز المستمر، والذي يتم التعبير عنه في الزيادة التدريجية في عتبة الاستثارة. وهذا يؤدي إلى انخفاض في وتيرة N. و. وحتى اختفائهم الكامل. إذا زاد التحفيز ببطء، فقد لا يحدث الإثارة حتى بعد الوصول إلى العتبة.

رسم بياني 1. رسم تخطيطي لهيكل الخلية العصبية.

على طول الألياف العصبية N. و. ينتشر على شكل كهرباء. محتمل. في المشبك، تتغير آلية الانتشار. عندما ن. و. يصل إلى مرحلة ما قبل المشبكي. النهايات، في متشابك. تطلق الفجوة مادة كيميائية نشطة. - M e d i a t o r. ينتشر المرسل من خلال التشابك العصبي. الفجوة وتغيير نفاذية ما بعد المشبكي. الغشاء، ونتيجة لذلك يظهر عليه، مما يؤدي إلى الانتشار مرة أخرى. هذه هي الطريقة التي يعمل بها الكيمياء. تشابك عصبى. يوجد أيضًا كهرباء. المشبك عندما . يتم إثارة الخلية العصبية كهربائيا.

الإثارة ن. و.فيز. أفكار حول ظهور الكهرباء. تعتمد الإمكانات في الخلايا على ما يسمى. نظرية الغشاء. تفصل أغشية الخلايا المنحل بالكهرباء بتركيزات مختلفة ولها بيرات. نفاذية لبعض الأيونات. وبالتالي، فإن غشاء المحور العصبي عبارة عن طبقة رقيقة من الدهون والبروتينات يبلغ سمكها حوالي 7 نانومتر. الكهربائية لها المقاومة في حالة الراحة ~ 0.1 أوم. م 2، والقدرة ~ 10 م / م 2. داخل المحور العصبي يكون تركيز أيونات K + مرتفعًا وتركيز أيونات Na + وCl - منخفضًا، وفي البيئة - والعكس صحيح.

في حالة الراحة، يكون غشاء المحور العصبي منفذًا لأيونات K +. بسبب اختلاف التركيزات C0K . أنا التالي. وC في الداخل المحاليل، يتم إنشاء إمكانات غشاء البوتاسيوم على الغشاء

أين ت -عضلات المعدة. درجة الحرارة سنويا, ه -شحنة الإلكترون. ويلاحظ بالفعل وجود إمكانات راحة تبلغ ~ -60 مللي فولت على غشاء محور عصبي، وهو ما يتوافق مع القيمة المشار إليها.

Na + و Cl - تخترق أيونات الغشاء. وللحفاظ على التوزيع غير المتوازن الضروري للأيونات، تستخدم الخلية نظام نقل نشط، يستهلك الطاقة الخلوية للعمل. لذلك، فإن حالة الراحة للألياف العصبية ليست متوازنة ديناميكيًا حراريًا. إنه ثابت بسبب عمل المضخات الأيونية، ويتم تحديد جهد الغشاء في ظل ظروف الدائرة المفتوحة من المساواة إلى الصفر للتيار الكهربائي الإجمالي. حاضِر

تتطور عملية الإثارة العصبية على النحو التالي (انظر أيضًا الفيزياء الحيوية).إذا تم تمرير نبض تيار ضعيف عبر المحور العصبي، مما يؤدي إلى زوال استقطاب الغشاء، فبعد إزالة الغشاء الخارجي. التأثير، فإن الإمكانات تعود بشكل رتيب إلى مستواها الأصلي. في ظل هذه الظروف، يتصرف المحور كتيار كهربائي سلبي. دائرة مكونة من مكثف و DC مقاومة.

أرز. 2. تطوير إمكانات العمل في الجهاز العصبيلوك: أ- العتبة الفرعية ( 1 ) وفوق العتبة (2) تهيج؛ ب-استجابة الغشاء. مع التحفيز فوق العتبة، يحدث العرق الكاملأكشن سيال؛ الخامس- تيار أيوني يتدفق من خلاله غشاء عندما متحمس. ز -تقريب التيار الأيوني في نموذج تحليلي بسيط.

إذا تجاوزت النبضة الحالية قيمة عتبة معينة، فإن الجهد يستمر في التغير حتى بعد إيقاف الاضطراب؛ تصبح الإمكانات إيجابية وعندها فقط تعود إلى مستوى الراحة، وفي البداية تقفز قليلاً (منطقة فرط الاستقطاب، الشكل 2). استجابة الغشاء لا تعتمد على الاضطراب؛ يسمى هذا الدافع إمكانات العمل. وفي الوقت نفسه، يتدفق تيار أيوني عبر الغشاء، موجهًا أولاً إلى الداخل ثم إلى الخارج (الشكل 2، الخامس).

ظواهر تفسير آلية حدوث N. و. تم تقديمه بواسطة A. L. Hodgkin و A. F. Huxley في عام 1952. ويتكون إجمالي تيار الأيون من ثلاثة مكونات: البوتاسيوم والصوديوم وتيار التسرب. عندما يتغير جهد الغشاء بمقدار قيمة عتبة j* (~ 20 مللي فولت)، يصبح الغشاء منفذًا لأيونات Na +. تندفع أيونات الصوديوم + إلى داخل الألياف، لتحول جهد الغشاء حتى تصل إلى جهد الصوديوم المتوازن:

مكون ~ 60 بالسيارات. لذلك، يصل السعة الكاملة لجهد الفعل إلى 120 مللي فولت تقريبًا. بحلول الوقت الأقصى. المحتملة في الغشاء، يبدأ البوتاسيوم في التطور (وفي الوقت نفسه ينخفض ​​الصوديوم). ونتيجة لذلك، يتم استبدال تيار الصوديوم بتيار البوتاسيوم الموجه نحو الخارج. يتوافق هذا التيار مع انخفاض في إمكانات العمل.

أنشئت تجريبيا. معادلة لوصف تيارات الصوديوم والبوتاسيوم. يتم تحديد سلوك إمكانات الغشاء أثناء الإثارة المنتظمة مكانيًا للألياف بواسطة المعادلة:

أين مع -سعة الغشاء، أنا- تيار أيوني يتكون من البوتاسيوم والصوديوم وتيار التسرب. يتم تحديد هذه التيارات عن طريق البريد. emf j K و j Na و j لوالموصلية زك، زنا و جل:

مقاس ز لتعتبر ثابتة، الموصلية زنا و زيوصف K باستخدام المعلمات م, حو ف:

زنا، زك - الثوابت. خيارات ذو صإرضاء المعادلات الخطية

الاعتماد على المعامل أ . و b من إمكانات الغشاء j (الشكل 3) يتم اختيارها من أفضل حالة مناسبة

أرز. 3. اعتماد المعاملاتأ. وبمن الأغشيةإمكانات كبيرة.

المنحنيات المحسوبة والمقيسة أنا(ر). كان اختيار المعلمات مدفوعًا بنفس الاعتبارات. الاعتماد على القيم الثابتة ذو صمن إمكانات الغشاء هو مبين في الشكل. 4. هناك نماذج ذات عدد كبير من المعلمات. وبالتالي، فإن غشاء الألياف العصبية هو موصل أيوني غير خطي، وخصائصه تعتمد بشكل كبير على الخواص الكهربائية. مجالات. آلية توليد الإثارة غير مفهومة بشكل جيد. توفر معادلة هودجكين-هكسلي أدلة تجريبية ناجحة فقط. وصف الظاهرة التي لا يوجد لها مادية محددة. عارضات ازياء. ولذلك، فإن مهمة هامة هي دراسة آليات التدفق الكهربائي. التيار من خلال الأغشية، وخاصة من خلال التحكم الكهربائي. قنوات أيون المجال.

أرز. 4. الاعتماد على القيم الثابتة ذو ص من إمكانات الغشاء.

توزيع N. و.ن. و. يمكن أن ينتشر على طول الألياف دون توهين ومع التيار المستمر. سرعة. ويرجع ذلك إلى أن الطاقة اللازمة لنقل الإشارة لا تأتي من مركز واحد، بل يتم سحبها محليًا، عند كل نقطة من نقاط الألياف. وفقًا لنوعي الألياف، هناك طريقتان لنقل N. و:: مستمر ومملح (تشنجي)، عندما يتحرك الدافع من عقدة رانفييه إلى أخرى، قافزًا فوق مناطق عزل المايلين.

في حالة عدم الميالين إمكانات غشاء الألياف ي( س، ر) يتم تحديدها بالمعادلة:

أين مع -سعة الغشاء لكل وحدة طول من الألياف، ص-مجموع المقاومة الطولية (داخل وخارج الخلية) لكل وحدة طول الألياف، أنا- التيار الأيوني الذي يتدفق عبر غشاء الألياف ذات وحدة الطول. كهربائي حاضِر أناهي دالة محتملة j، والتي تعتمد على الوقت روالإحداثيات X.ويتم تحديد هذا الاعتماد من خلال المعادلات (2) - (4).

نوع الوظيفة أنامحددة لبيئة مثيرة بيولوجيا. لكن المعادلة (5) إذا تجاهلنا المظهر أنا، هو أكثر عمومية في الطبيعة ويصف العديد من الجسدية. الظواهر مثلا عملية الاحتراق. لذلك، انتقال N. و. يشبه حرق حبل البارود. إذا تم تنفيذ عملية الاشتعال في اللهب الجاري بسبب التوصيل الحراري، ثم في N. و. الإثارة تحدث بمساعدة ما يسمى. التيارات المحلية (الشكل 5).

أرز. 5. التيارات المحلية التي تضمن الانتشارفقدان النبض العصبي.

معادلة هودجكين-هكسلي لنشر N. و. تم حلها عدديا. الحلول التي تم الحصول عليها مع التجارب المتراكمة. أظهرت البيانات أن انتشار N. و. لا يعتمد على تفاصيل عملية الإثارة. جودة صورة لانتشار N. و. يمكن الحصول عليها باستخدام نماذج بسيطة تعكس فقط الخصائص العامة للإثارة. هذا النهج جعل من الممكن حساب شكل N. و. في الألياف المتجانسة، تغيرها في وجود عدم التجانس، وحتى الأنظمة المعقدة لانتشار الإثارة في الوسائط النشطة، على سبيل المثال. في عضلة القلب. هناك العديد الرياضيات. نماذج من هذا النوع. أبسط منهم هو هذا. يتناوب التيار الأيوني الذي يتدفق عبر الغشاء أثناء مرور النيتروجين في الإشارة: أولاً يتدفق إلى الألياف ثم إلى الخارج. لذلك، يمكن تقريبها من خلال دالة ثابتة متعددة التعريف (الشكل 2، ز). يحدث الإثارة عندما يتغير جهد الغشاء بمقدار قيمة العتبة j*. في هذه اللحظة يظهر تيار موجه إلى الألياف ومساوٍ في الحجم ي".بعد t" يتغير التيار إلى الاتجاه المعاكس، أي ما يعادل ي". ويستمر هذا لبعض الوقت ~ ر ". يمكن إيجاد حل مماثل للمعادلة (5) كدالة للمتغير ر = س/ش , اين انت - سرعة انتشار N. و. (الصورة 2، ب).

في الألياف الحقيقية، الوقت t" طويل جدًا، لذا فهو وحده الذي يحدد السرعة u , لهذا النوع الصيغة التالية صالحة: . معتبرا أن ي" ~ ~ د، ص ~ د 2 و مع~ د،أين د-قطر الألياف، نجد، بالاتفاق مع التجربة، أن ش ~د 1/2 . وباستخدام التقريب الثابت القطعي، تم العثور على شكل جهد الفعل.

المعادلة (5) لنشر N. و. في الواقع يسمح بحلين. تبين أن الحل الثاني غير مستقر؛ يعطي N. و. مع سرعة أقل بكثير والسعة المحتملة. إن وجود حل ثانٍ غير مستقر له تشابه في نظرية الاحتراق. عندما ينتشر اللهب مع المشتت الحراري الجانبي، قد يحدث أيضًا وضع غير مستقر. تحليلية بسيطة نموذج ن. و. يمكن تحسينها، مع الأخذ بعين الاعتبار إضافية تفاصيل.

عندما يتغير المقطع العرضي وعندما تتفرع الألياف العصبية، يمر N. و. قد يكون من الصعب أو حتى مسدود تماما. في الألياف المتوسعة (الشكل 6)، تتناقص سرعة النبضة مع اقترابها من التمدد، وبعد التمدد تبدأ في الزيادة حتى تصل إلى قيمة ثابتة جديدة. تباطؤ N. و. كلما كان أقوى كلما زاد الفرق في المقاطع العرضية. مع توسع كبير بما فيه الكفاية لـ N. و. توقف. هناك حرجة توسع الألياف مما يؤخر N. و.

مع الحركة العكسية لـ N. و. (من الألياف العريضة إلى الضيقة) لا يحدث الانسداد، لكن التغيير في السرعة ذو طبيعة معاكسة. عند الاقتراب من التضييق، سرعة N. و. يزيد ثم يبدأ في الانخفاض إلى قيمة ثابتة جديدة. على الرسم البياني للسرعة (الشكل 6 أ) يتم الحصول على نوع من حلقة التباطؤ.

ري. 6. يتوسع مرور النبضات العصبيةإلى الألياف: أ -تغير في سرعة النبض في حسب اتجاهه؛ ب-تخطيطي صورة للألياف المتوسعة.

نوع آخر من عدم التجانس هو تفرع الألياف. في العقدة الفرعية، هناك أنواع مختلفة ممكنة. خيارات لتمرير ومنع النبضات. مع نهج غير متزامن، N. و. تعتمد حالة الحظر على إزاحة الوقت. إذا كان الوقت بين النبضات صغيرا، فإنها تساعد بعضها البعض على اختراق الألياف الثالثة الواسعة. إذا كان التحول كبيرا بما فيه الكفاية، ثم N. و. تتداخل مع بعضها البعض. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن N. و.، الذين اقتربوا أولا، لكنهم فشلوا في إثارة الألياف الثالثة، ينقلون العقدة جزئيا إلى حالة حرارية. بالإضافة إلى ذلك، يحدث تأثير المزامنة: مع اقتراب N. و. نحو العقدة، يتناقص التأخر بالنسبة لبعضهم البعض.

التفاعل ن. و.يتم دمج الألياف العصبية في الجسم في حزم أو جذوع عصبية، لتشكل ما يشبه الكابل متعدد النواة. جميع الألياف في الحزمة مستقلة. خطوط الاتصال، ولكن لديها "سلك" مشترك واحد - بين الخلايا. عندما يمر N. و. على طول أي من الألياف، فإنه يخلق تيارًا كهربائيًا في السائل بين الخلايا. مما يؤثر على إمكانات الغشاء للألياف المجاورة. عادةً ما يكون هذا التأثير ضئيلًا، وتعمل خطوط الاتصال دون تدخل متبادل، لكنه يتجلى بشكل مرضي. والفنون. شروط. عن طريق علاج جذوع الأعصاب بطرق خاصة الكيمياء. المواد، من الممكن ملاحظة ليس فقط التداخل المتبادل، ولكن أيضًا نقل الإثارة إلى الألياف المجاورة.

هناك تجارب معروفة حول تفاعل اثنين من الألياف العصبية الموضوعة في حجم خارجي محدود. حل. إذا كان N. و. يمتد على طول أحد الألياف، فإن استثارة الألياف الثانية تتغير في نفس الوقت. التغيير يمر بثلاث مراحل. في البداية، تنخفض استثارة الألياف الثانية (تزداد عتبة الإثارة). يسبق هذا الانخفاض في الاستثارة جهد الفعل الذي ينتقل عبر الليف الأول ويستمر تقريبًا حتى يصل الجهد في الليف الأول إلى الحد الأقصى. ثم تزداد الاستثارة، وتتزامن هذه المرحلة مع الزمن مع عملية تقليل الجهد في الليف الأول. تتناقص الاستثارة مرة أخرى عندما يحدث فرط استقطاب طفيف للغشاء في الألياف الأولى.

في نفس الوقت مرور N. و. باستخدام اثنين من الألياف كان من الممكن في بعض الأحيان تحقيق التزامن بينهما. على الرغم من حقيقة أن الخاصة السرعة ن. و. في ألياف مختلفة مختلفة، عندما تكون في وقت واحد. يمكن أن تنشأ الإثارة الجماعية N. و. إذا الخاصة كانت السرعات هي نفسها، ثم كانت سرعة الدفع الجماعي أقل. مع اختلاف ملحوظ في الممتلكات. السرعات، كانت للسرعة الجماعية قيمة متوسطة. فقط N. و. يمكن أن يتزامنا، وسرعاتهما لم تختلف كثيرا.

الرياضيات. يتم تقديم وصف لهذه الظاهرة من خلال نظام المعادلات لإمكانات الغشاء لاثنين من الألياف المتوازية j 1 و j 2:

أين ر 1 و ر 2 - المقاومة الطولية للألياف الأولى والثانية، ر 3 - المقاومة الطولية للبيئة الخارجية ز = ر 1 ر 2 + ر 1 ر 3 . + ر 2 ر 3 . التيارات الأيونية أنا 1 و أنا 2 يمكن وصفه بنموذج أو آخر من الإثارة العصبية.

عند استخدام تحليلي بسيط الحل النموذجي يؤدي إلى ما يلي. صورة. عندما يتم إثارة أحد الألياف، يتم تحفيز جهد الغشاء المتناوب في الألياف المجاورة: في البداية يكون الليف مفرط الاستقطاب، ثم منزوع الاستقطاب، وأخيرًا مفرط الاستقطاب مرة أخرى. تتوافق هذه المراحل الثلاث مع انخفاض وزيادة وانخفاض جديد في استثارة الألياف. عند قيم المعلمات الطبيعية، لا يصل تحول جهد الغشاء في المرحلة الثانية نحو إزالة الاستقطاب إلى العتبة، لذلك لا يحدث نقل الإثارة إلى الألياف المجاورة. في نفس الوقت إثارة اثنين من الألياف، يسمح النظام (6) بوجود حل مشترك ذاتي التشابه، والذي يتوافق مع اثنين من N. و.، يتحرك بنفس السرعة في المحطة. المسافة من بعضها البعض. إذا كان هناك N. I. بطيء في الأمام، فإنه يبطئ الدافع السريع دون إطلاقه للأمام؛ كلاهما يتحرك بسرعات منخفضة نسبيًا. إذا كان هناك II سريع في المستقبل. و.، ثم يسحب دافعًا بطيئًا خلفه. وتبين أن السرعة الجماعية قريبة من السرعة الجوهرية. سرعة دفعة سريعة. في الهياكل العصبية المعقدة، ظهور الإرادة التلقائية.

وسائل الإعلام المثيرة.تتحد الخلايا العصبية في الجسم في شبكات عصبية، والتي، حسب تكرار تفرع الألياف، تنقسم إلى متفرقة وكثيفة. في إقلاع شبكة نادرة. يتم تحفيزها بشكل مستقل عن بعضها البعض وتتفاعل فقط في العقد الفرعية، كما هو موضح أعلاه.

في شبكة كثيفة، يغطي الإثارة العديد من العناصر في وقت واحد، بحيث يتبين أن بنيتها التفصيلية وطريقة اتصالها ببعضها البعض غير مهمة. تتصرف الشبكة كوسيط مثير مستمر، حيث تحدد معلماتها حدوث الإثارة وانتشارها.

يمكن أن يكون الوسط المثير ثلاثي الأبعاد، على الرغم من أنه في كثير من الأحيان يعتبر ثنائي الأبعاد. الإثارة التي نشأت في k.-l. نقطة على السطح، وتنتشر في كل الاتجاهات على شكل موجة حلقية. يمكن لموجة الإثارة أن تنحني حول العوائق، لكن لا يمكن أن تنعكس عنها، ولا تنعكس من حدود الوسط. عندما تصطدم الأمواج ببعضها البعض، فإنها تتدمر بشكل متبادل؛ لا يمكن لهذه الموجات أن تمر عبر بعضها البعض بسبب وجود منطقة حرارية خلف جبهة الإثارة.

مثال على البيئة المثيرة هو المخلوي العصبي العضلي القلبي - وهو اتحاد الألياف العصبية والعضلية في نظام موصل واحد قادر على نقل الإثارة في أي اتجاه. ينقبض المخلوي العصبي العضلي بشكل متزامن، يطيع موجة من الإثارة يرسلها مركز تحكم واحد - جهاز تنظيم ضربات القلب. في بعض الأحيان يتعطل الإيقاع الموحد ويحدث عدم انتظام ضربات القلب. يسمى أحد هذه الأوضاع. الرفرفة الأذينية: وهي تقلصات مستقلة ناجمة عن دوران الإثارة حول عائق، على سبيل المثال. الوريد العلوي أو السفلي. لكي يحدث مثل هذا النظام، يجب أن يتجاوز محيط العائق الطول الموجي للإثارة، وهو حوالي 5 سم في الأذين البشري، ومع الرفرفة تحدث حركة دورية. تقلص الأذيني بتردد 3-5 هرتز. هناك طريقة أكثر تعقيدًا للإثارة وهي رجفان بطينات القلب عندما يكون القسم. تبدأ عناصر عضلة القلب بالتقلص دون تأثير خارجي. الأوامر وبدون التواصل مع العناصر المجاورة بتردد ~ 10 هرتز. الرجفان يؤدي إلى توقف الدورة الدموية.

يرتبط ظهور النشاط التلقائي والحفاظ عليه في بيئة مثيرة ارتباطًا وثيقًا بظهور مصادر الموجات. أبسط مصدر للموجات (الخلايا المثارة تلقائيًا) يمكن أن يوفر دورية. نبض النشاط، هكذا يعمل جهاز تنظيم ضربات القلب.

يمكن أن تنشأ مصادر الإثارة أيضًا من المساحات المعقدة. تنظيم وضع الإثارة، على سبيل المثال. عاكس من نوع الموجة الحلزونية الدوارة، يظهر في أبسط وسط قابل للإثارة. نوع آخر من العاكس يحدث في وسط يتكون من نوعين من العناصر ذات عتبات إثارة مختلفة؛ يقوم العاكس بشكل دوري بإثارة أحد العناصر أو العناصر الأخرى، مع تغيير اتجاه حركته وتوليد موجات مستوية.

النوع الثالث من المصدر هو المركز الرئيسي (مصدر الصدى)، والذي يظهر في وسط غير متجانس في درجة الحرانانية أو عتبة الإثارة. وفي هذه الحالة تظهر موجة منعكسة (صدى) على منطقة عدم التجانس. يؤدي وجود مصادر الموجات هذه إلى ظهور أوضاع إثارة معقدة تمت دراستها في نظرية الموجات التلقائية.

أشعل.:هودجكين أ.، النبض العصبي، العابر. من الإنجليزية، م.، 1965؛ كاتز ب.، الأعصاب والعضلات والمشبك العصبي، عبر. من الإنجليزية، م.، 1968؛ خودوروف بي آي، مشكلة الاستثارة، إل، 1969؛ تاساكي آي، الإثارة العصبية، عبر. من الإنجليزية، م.، 1971؛ Markin V.S.، Pastushenko V.F.، Chizmadzhev Yu.A.، نظرية الوسائط المثيرة، M.، 1981. V. إس ماركين.

نظرية نيرنست- كمثل القانون الثالث للديناميكا الحرارية.

تأثير نيرنست(التأثير الجلفاني الحراري الطولي) - المظهر في الموصل الذي يتدفق من خلاله التيار ي , تقع في المغناطيسي مجال ح | ي ، تدرج درجة الحراره ت , موجهة على طول التيار ي ; لا يتغير التدرج في درجة الحرارة عندما يتغير اتجاه المجال ن إلى العكس (حتى التأثير). اكتشفه في جي نيرنست (W. N. Nernst) عام 1886م. ينشأ نتيجة لحقيقة أن نقل التيار (تدفق حامل الشحنة) يكون مصحوبًا بتدفق الحرارة. في الواقع، ن.ه. يمثل تأثير بلتييرفي الظروف التي يؤدي فيها اختلاف درجات الحرارة الناشئ في نهايات العينة إلى تعويض تدفق الحرارة المرتبط بالتيار ي ، تدفق الحرارة بسبب التوصيل الحراري. ن.ه. لوحظ أيضا في غياب المغناطيسية. مجالات.

تأثير نيرنست-إيتينجسهاوزن- ظهور الكهرباء مجالات ه ne في موصل يوجد فيه تدرج في درجة الحرارة ت , في اتجاه عمودي على المغناطيس. مجال ن . هناك تأثيرات عرضية وطولية.

عرضية H.-E. ه.يتكون في ظهور الكهرباء. مجالات هشمال شرق | (التباينات المحتملة الخامسشمال شرق | ) في اتجاه عمودي على ن و ت . في غياب المغناطيسي المجالات الحرارية يعوض المجال تدفق حاملات الشحنة الناتجة عن تدرج درجة الحرارة، ويحدث التعويض فقط للتيار الإجمالي: تتحرك الإلكترونات ذات الطاقة الأكبر من المتوسط ​​(الساخنة) من الطرف الساخن للعينة إلى الطرف البارد، والإلكترونات ذات الطاقة طاقة أقل من المتوسط ​​(البرد) - في الاتجاه المعاكس. تعمل قوة لورنتز على حرف هذه المجموعات من الموجات الحاملة في اتجاه عمودي على ت وماج. المجال، في اتجاهات مختلفة؛ يتم تحديد زاوية الانحراف (زاوية هول) من خلال وقت الاسترخاء t لمجموعة معينة من الموجات الحاملة، أي أنها تختلف بالنسبة للناقلات الساخنة والباردة إذا كانت t تعتمد على الطاقة. وفي هذه الحالة تكون تيارات الحاملات الباردة والساخنة في الاتجاه العرضي ( | ت و | ن ) لا يمكن تعويض بعضها البعض. وينتج عن هذا المجال ه | شمال شرق , والتي يتم تحديد قيمتها من شرط أن إجمالي التيار يساوي 0 ي = 0.

حجم الحقل ه | لا يعتمد على تي، نوخصائص المادة التي تتميز بالمعامل. نرنستا-إيتينجسا-أوزينا ن | :

في أشباه الموصلاتتحت تأثير تتتحرك حاملات الشحنات ذات الإشارات المختلفة في اتجاه واحد وفي الاتجاه المغناطيسي. تنحرف الحقول في اتجاهين متعاكسين. ونتيجة لذلك، فإن اتجاه حقل نيرنست-إيتينجسهاوزن الناتج عن شحنات من إشارات مختلفة لا يعتمد على إشارة الحاملات. هذا يميز بشكل كبير N.-E المستعرض. ه. من تأثير القاعة,حيث يختلف اتجاه مجال القاعة بالنسبة لشحنات الإشارات المختلفة.

لأن معامل ن | يتم تحديده من خلال اعتماد وقت استرخاء الناقل t على طاقته، ثم N.-E. ه. حساسة للآلية تشتت حاملة الشحنة.يؤدي تشتت حاملات الشحنة إلى تقليل تأثير المجال المغناطيسي. مجالات. إذا ر ~ ، ثم في ص> 0 تشتت الموجات الحاملة الساخنة بشكل أقل من الموجات الحاملة الباردة واتجاه المجال ه | يتم تحديد ne بواسطة اتجاه الانحراف في mag. مجال الناقل الساخن. في ص < 0 направление ه | ne هو عكس ذلك ويتم تحديده بواسطة الناقلات الباردة.

في المعادن,حيث يتم نقل التيار بواسطة إلكترونات ذات طاقة في النطاق ~ كيلو طنيغلق سطح فيرمي,ضخامة ن | يتم إعطاء بواسطة المشتق در /د. على سطح فيرمي = const (عادةً للمعادن ن | > 0، ولكن، على سبيل المثال، بالنسبة للنحاس ن | < 0).

القياسات N.-E. ه. في أشباه الموصلات تجعل من الممكن تحديد ص،أي استعادة الوظيفة t (). عادة في درجات حرارة عالية في منطقة الملكية. الموصلية أشباه الموصلات ن | < 0 بسبب تشتت الموجات الحاملة بواسطة الأجهزة البصرية. فونونات. عندما تنخفض درجة الحرارة تظهر منطقة بها ن | > 0، الموافق لتوصيل الشوائب وتشتت الناقلات الفصل. وصول. على الفونونات ( ص< < 0). При ещё более низких تيهيمن تشتت التأين. الشوائب مع ن | < 0 (ص > 0).

في ماج ضعيف. الحقول (ث مع ر<< 1, где w с - تردد السيكلوترونشركات النقل) ن | لا يعتمد على ح. في المجالات القوية (ث جر >> 1) المعامل ن | متناسب 1/ ح 2. في الموصلات متباين الخواص، معامل. ن | - الموتر. بالمبلغ ن | تؤثر على احتجاز الإلكترونات بواسطة الفوتونات (الزيادات ن | ), تباين سطح فيرمي، الخ.

طولي ح.-إي ه.يتكون في حدوث الكهربائية مجالات ه ||ني (الفرق المحتمل الخامس ||ني) على طول ت في حضور ح | ت . لأنه على طول ت هناك الحرارية. مجال هأ = أ ت , حيث a هو المعامل. الحرارية الكهربائية. الحقول، فإن المظهر سيكون مكملا. الحقول على طول ت يعادل تغيير المجال هأ . عند تطبيق المغناطيسي مجالات:

ماجن. يؤدي الحقل، الذي يثني مسارات الإلكترونات (انظر أعلاه)، إلى تقليل متوسط ​​مسارها الحر لفي الاتجاه ت . وبما أن زمن السفر الحر (زمن الاسترخاء t) يعتمد على طاقة الإلكترون، فإن النقصان لليس هو نفسه بالنسبة للحاملين الساخنة والباردة: فهو أقل بالنسبة لتلك المجموعة، وهو أقل بالنسبة لنوع معين. وهكذا، ماج. يغير المجال دور الناقلات السريعة والبطيئة في نقل الطاقة، والكهربائية الحرارية. يجب أن يتغير المجال الذي يضمن غياب الشحنة أثناء نقل الطاقة. وفي الوقت نفسه معامل ن ||يعتمد أيضًا على آلية تشتت الموجة الحاملة. الحرارية يزداد التيار إذا انخفضت m مع زيادة طاقة الموجة الحاملة (عندما تكون الموجات الحاملة متناثرة بواسطة الفونونات الصوتية)، أو تنخفض إذا زادت m مع الزيادة (عندما تكون متناثرة بواسطة الشوائب). إذا كانت الإلكترونات ذات الطاقات المختلفة لها نفس t، فإن التأثير يختفي ( ن|| = 0). لذلك، في المعادن، حيث يكون نطاق طاقة الإلكترونات المشاركة في عمليات النقل صغيرًا (~ كيلو طن)، ن ||صغير: في شبه موصل مع نوعين من الناقلات ن ||~ ~ ز/كيلو طن.في درجات حرارة منخفضة ن|| قد تزداد أيضًا بسبب تأثير سحب الإلكترون بواسطة الفونونات. في مغناطيسية قوية الحقول الحرارية كاملة. المجال المغناطيسي المجال "مشبع" ولا يعتمد على آلية تشتت الموجة الحاملة. في المغناطيسية المعادن N.-E. ه. لديه ميزات مرتبطة بوجود مغنطة عفوية.

موجة من الإثارة تنتشر على طول الألياف العصبية وتتجلى في الكهرباء. (جهد الفعل)، الأيونية، الميكانيكية، الحرارية. وغيرها من التغييرات. يوفر نقل المعلومات من الأجهزة الطرفية. نهايات المستقبلات للمراكز العصبية داخل... ... القاموس الموسوعي البيولوجي

نبض العصب- انظر إمكانات العمل. علم النفس. كتاب مرجعي للقاموس / ترجمة. من الانجليزية ك.س تكاتشينكو. م: الصحافة العادلة. مايك كوردويل. 2000... موسوعة نفسية عظيمة

النبضة العصبية هي نبضة كهربائية تنتقل على طول الألياف العصبية. ومن خلال نقل النبضات العصبية، يتم تبادل المعلومات بين الخلايا العصبية، كما يتم نقل المعلومات من الخلايا العصبية إلى خلايا أنسجة الجسم الأخرى. عصبي... ... ويكيبيديا

موجة من الإثارة تنتشر على طول الألياف العصبية استجابةً لتهيج الخلايا العصبية. يوفر نقل المعلومات من المستقبلات إلى الجهاز العصبي المركزي ومنه إلى الأعضاء التنفيذية (العضلات والغدد). إجراء العصبي... القاموس الموسوعي

نبض العصب- موجة من الإثارة تنتشر على طول الألياف العصبية وعلى طول جسم الخلايا العصبية استجابة لتهيج الخلايا العصبية وتعمل على نقل الإشارة من المستقبلات إلى الجهاز العصبي المركزي، ومنها إلى الأعضاء التنفيذية (العضلات،... ... بدايات العلوم الطبيعية الحديثة

نبض العصب- حالة النبضات العصبية T sritis Kūno kūno kūra ir sportas apibrėžtis Jaudinimo Banga، plintanti nerviniu audio. Atsiranda Padirginus nervų ląsteles. الإشارات المفقودة إلى محيط الجسم العصبي (المستقبلات) والعصب المركزي… … نهاية الرياضة

شاهد الاندفاع العصبي... الموسوعة السوفيتية الكبرى

الدافع العصبي- انظر الدافع (4) ... القاموس التوضيحي لعلم النفس

يعمل الشخص كنوع من المنسق في جسمنا. ينقل الأوامر من الدماغ إلى العضلات والأعضاء والأنسجة وإشارات العمليات القادمة منها. يتم استخدام النبض العصبي كنوع من حامل البيانات. ماذا يكون؟ بأي سرعة يعمل؟ هذه الأسئلة، بالإضافة إلى عدد من الأسئلة الأخرى، يمكن الإجابة عليها في هذه المقالة.

ما هو الدافع العصبي؟

هذا هو اسم موجة الإثارة التي تنتشر على طول الألياف كرد فعل لتهيج الخلايا العصبية. بفضل هذه الآلية، تنتقل المعلومات من مستقبلات مختلفة إلى الجهاز العصبي المركزي. ومنها بدورها إلى الأعضاء المختلفة (العضلات والغدد). لكن ماذا تمثل هذه العملية على المستوى الفسيولوجي؟ آلية نقل النبضات العصبية هي أن أغشية الخلايا العصبية يمكنها تغيير إمكاناتها الكهروكيميائية. والعملية التي تهمنا تحدث في منطقة المشابك العصبية. يمكن أن تتراوح سرعة النبض العصبي من 3 إلى 12 مترًا في الثانية. وسنتحدث عنها بمزيد من التفصيل، وكذلك عن العوامل التي تؤثر عليها.

دراسة الهيكل والعمل

تم إثبات مرور النبض العصبي لأول مرة من قبل العلماء الألمان E. Hering و G. Helmholtz باستخدام مثال الضفدع. وقد ثبت بعد ذلك أن الإشارة الكهربية الحيوية تنتشر بالسرعة المشار إليها مسبقًا. بشكل عام، هذا ممكن بفضل تصميم خاص، يشبه في بعض النواحي الكابلات الكهربائية. لذا، إذا رسمنا أوجه تشابه معها، فإن الموصلات هي المحاور، والعوازل هي أغلفة المايلين الخاصة بها (وهي غشاء خلية شوان، وهو ملفوف في عدة طبقات). علاوة على ذلك، فإن سرعة النبض العصبي تعتمد في المقام الأول على قطر الألياف. العامل الثاني الأكثر أهمية هو جودة العزل الكهربائي. بالمناسبة، يستخدم الجسم البروتين الدهني المايلين كمواد لها خصائص عازلة. مع تساوي جميع العوامل الأخرى، كلما كانت طبقتها أكبر، زادت سرعة انتقال النبضات العصبية. وحتى في الوقت الحالي، لا يمكن القول إن هذا النظام قد تم استكشافه بالكامل. لا يزال الكثير مما يتعلق بالأعصاب والنبضات لغزًا وموضوعًا للبحث.

ملامح الهيكل والأداء

وإذا تحدثنا عن مسار السيالة العصبية، تجدر الإشارة إلى أن الألياف غير مغطاة بطولها بالكامل. ميزات التصميم تجعل من الأفضل مقارنة الوضع الحالي بإنشاء وصلات سيراميك عازلة مثبتة بإحكام على قضيب كابل كهربائي (وإن كان في هذه الحالة على محور عصبي). ونتيجة لذلك، هناك مناطق كهربائية صغيرة غير معزولة يمكن للتيار الأيوني أن يتدفق منها بسهولة خارج المحور العصبي إلى البيئة (أو العكس). هذا يهيج الغشاء. ونتيجة لذلك، يحدث التوليد في مناطق غير معزولة. هذه العملية تسمى اعتراض رانفييه. إن وجود مثل هذه الآلية يسمح للنبض العصبي بالانتشار بشكل أسرع. دعونا نتحدث عن هذا مع الأمثلة. وبالتالي فإن سرعة توصيل النبضات العصبية في الألياف النخاعية السميكة التي يتراوح قطرها بين 10-20 ميكرون، هي 70-120 مترًا في الثانية. أما بالنسبة لأولئك الذين لديهم بنية دون المستوى الأمثل، فإن هذا الرقم أقل بـ 60 مرة!

أين خلقوا؟

تنشأ النبضات العصبية في الخلايا العصبية. تعد القدرة على إنشاء مثل هذه "الرسائل" إحدى خصائصها الرئيسية. يضمن النبض العصبي الانتشار السريع للإشارات المماثلة على طول المحاور على مسافة طويلة. ولذلك فهذه هي أهم وسائل الجسم لتبادل المعلومات داخله. يتم نقل البيانات المتعلقة بالتهيج عن طريق تغيير ترددها. يعمل هنا نظام معقد من الدوريات، والذي يمكنه حساب مئات النبضات العصبية في ثانية واحدة. تعمل إلكترونيات الكمبيوتر وفقًا لمبدأ مشابه إلى حد ما، على الرغم من أنه أكثر تعقيدًا. لذلك، عندما تنشأ نبضات عصبية في الخلايا العصبية، يتم تشفيرها بطريقة معينة، وعندها فقط يتم نقلها. في هذه الحالة، يتم تجميع المعلومات في "حزم" خاصة لها أرقام وأنماط مختلفة. كل هذا معًا يشكل الأساس للنشاط الكهربائي الإيقاعي لدماغنا، والذي يمكن تسجيله باستخدام مخطط كهربية الدماغ.

أنواع الخلايا

عند الحديث عن تسلسل مرور النبض العصبي، لا يمكننا تجاهل الخلايا العصبية التي تنتقل من خلالها الإشارات الكهربائية. لذا، بفضلهم، تتبادل أجزاء مختلفة من أجسامنا المعلومات. اعتمادا على هيكلها ووظائفها، يتم تمييز ثلاثة أنواع:

1. مستقبل (حساس). إنها تشفر وتحول إلى نبضات عصبية جميع المحفزات الحرارية والكيميائية والصوتية والميكانيكية والخفيفة.
2. إدراج (ويسمى أيضًا الموصل أو الإغلاق). أنها تعمل على معالجة وتبديل النبضات. تم العثور على أكبر عدد منهم في الدماغ البشري والحبل الشوكي.
3. المؤثر (المحرك). إنهم يتلقون أوامر من الجهاز العصبي المركزي لتنفيذ إجراءات معينة (في ضوء الشمس الساطع، أغمض عينيك بيدك، وما إلى ذلك).

كل خلية عصبية لديها جسم الخلية وعملية. يبدأ مسار النبضة العصبية عبر الجسم بالآخر. هناك نوعان من البراعم:

1. التشعبات. يتم تكليفهم بوظيفة إدراك التهيج من المستقبلات الموجودة عليهم.
2. محاور عصبية. بفضلهم، تنتقل النبضات العصبية من الخلايا إلى العضو العامل.

عند الحديث عن توصيل النبضات العصبية بواسطة الخلايا، من الصعب عدم الحديث عن لحظة واحدة مثيرة للاهتمام. لذلك، عندما تكون في حالة راحة، فلنفترض أن مضخة الصوديوم والبوتاسيوم تعمل على تحريك الأيونات بطريقة تحقق تأثير المياه العذبة بالداخل والمالحة بالخارج. بسبب عدم التوازن الناتج، يمكن ملاحظة اختلافات الجهد عبر الغشاء حتى 70 مللي فولت. للمقارنة، هذا هو 5٪ من المعتاد، ولكن بمجرد أن تتغير حالة الخلية، ينتهك التوازن الناتج، وتبدأ الأيونات في تغيير أماكنها. يحدث هذا عندما يمر مسار النبض العصبي عبره. ونظرًا للعمل النشط للأيونات، يُسمى هذا الإجراء أيضًا بإمكانات الفعل. وعندما تصل إلى نقطة معينة تبدأ العمليات العكسية وتصل الخلية إلى حالة السكون.

حول إمكانات العمل

عند الحديث عن تحول النبض العصبي وانتشاره، تجدر الإشارة إلى أنه يمكن أن يصل إلى ملليمترات تافهة في الثانية. ثم تستغرق الإشارات من اليد إلى الدماغ دقائق، وهو أمر ليس جيدًا بشكل واضح. هذا هو المكان الذي يلعب فيه غمد المايلين الذي تمت مناقشته سابقًا دوره في تعزيز إمكانات العمل. ويتم وضع جميع "التمريرات" بطريقة تجعل لها تأثيرًا إيجابيًا فقط على سرعة إرسال الإشارة. لذلك، عندما يصل الدافع إلى نهاية الجزء الرئيسي من جسم محور عصبي واحد، فإنه ينتقل إما إلى الخلية التالية، أو (إذا كنا نتحدث عن الدماغ) إلى العديد من فروع الخلايا العصبية. في الحالات الأخيرة، يعمل مبدأ مختلف قليلا.

كيف يعمل كل شيء في الدماغ؟

دعونا نتحدث عن تسلسل نقل النبضات العصبية الذي يعمل في أهم أجزاء نظامنا العصبي المركزي. هنا، يتم فصل الخلايا العصبية عن جيرانها عن طريق فجوات صغيرة تسمى المشابك العصبية. لا يمكن لجهد الفعل أن يمر عبرها، لذلك يبحث عن طريقة أخرى للوصول إلى الخلية العصبية التالية. وفي نهاية كل عملية توجد أكياس صغيرة تسمى الحويصلات قبل المشبكي. يحتوي كل واحد منهم على مركبات خاصة - الناقلات العصبية. عندما يصل إليهم جهد الفعل، يتم إطلاق الجزيئات من الأكياس. يعبرون المشبك ويرتبطون بمستقبلات جزيئية خاصة موجودة على الغشاء. في هذه الحالة، ينتهك التوازن وربما تظهر إمكانات عمل جديدة. وهذا ليس معروفًا على وجه اليقين بعد، ولا يزال علماء الفيزيولوجيا العصبية يدرسون هذه القضية حتى يومنا هذا.

عمل النواقل العصبية

عندما ينقلون النبضات العصبية، هناك عدة خيارات لما سيحدث لهم:

1. سوف ينتشرون.
2. سوف تخضع للانهيار الكيميائي.
3. سوف يعودون مرة أخرى إلى فقاعاتهم (وهذا ما يسمى الاستعادة).

وفي نهاية القرن العشرين، تم اكتشاف مذهل. لقد تعلم العلماء أن الأدوية التي تؤثر على الناقلات العصبية (وكذلك إطلاقها وإعادة امتصاصها) يمكن أن تغير الحالة العقلية للشخص بشكل جذري. على سبيل المثال، هناك عدد من مضادات الاكتئاب مثل بروزاك تمنع إعادة امتصاص السيروتونين. هناك بعض الأسباب للاعتقاد بأن نقص الدوبامين، وهو الناقل العصبي في الدماغ، هو السبب وراء مرض باركنسون.

الآن يحاول الباحثون الذين يدرسون الحالات الحدودية للنفسية البشرية معرفة كيفية تأثير كل هذا على العقل البشري. حسنًا، في الوقت الحالي ليس لدينا إجابة لمثل هذا السؤال الأساسي: ما الذي يجعل الخلية العصبية تخلق جهد الفعل؟ وفي الوقت الراهن، تبقى آلية «إطلاق» هذه الخلية سراً بالنسبة لنا. المثير للاهتمام بشكل خاص من وجهة نظر هذا اللغز هو عمل الخلايا العصبية في الدماغ الرئيسي.

باختصار، يمكنهم العمل مع آلاف الناقلات العصبية التي يرسلها جيرانهم. التفاصيل المتعلقة بمعالجة وتكامل هذا النوع من النبضات تكاد تكون غير معروفة لنا. على الرغم من أن العديد من المجموعات البحثية تعمل على هذا الأمر. في الوقت الحالي، تعلمنا أن جميع النبضات المستقبلة متكاملة، وتتخذ الخلية العصبية قرارًا بشأن ما إذا كان من الضروري الحفاظ على إمكانات الفعل ونقلها أكثر. يعتمد عمل الدماغ البشري على هذه العملية الأساسية. حسنًا، ليس من المستغرب إذن أننا لا نعرف إجابة هذا اللغز.

بعض الخصائص النظرية

في المقال، تم استخدام "النبض العصبي" و"إمكانية الفعل" كمرادفات. من الناحية النظرية، هذا صحيح، على الرغم من أنه في بعض الحالات من الضروري أن تأخذ بعين الاعتبار بعض الميزات. لذلك، إذا ذهبت إلى التفاصيل، فإن إمكانات الفعل ليست سوى جزء من الدافع العصبي. ومن خلال الفحص التفصيلي للكتب العلمية، يمكنك معرفة أن هذا هو الاسم الوحيد لتغير شحنة الغشاء من الموجب إلى السالب، والعكس صحيح. في حين يُفهم النبض العصبي على أنه عملية هيكلية كهروكيميائية معقدة. ينتشر عبر غشاء العصبون كموجة تغيير متنقلة. إمكانات الفعل هي مجرد المكون الكهربائي للنبض العصبي. وهو يميز التغييرات التي تحدث مع شحن المنطقة المحلية من الغشاء.

أين يتم إنشاء النبضات العصبية؟

أين يبدأون رحلتهم؟ يمكن تقديم الإجابة على هذا السؤال من قبل أي طالب درس بجدية فسيولوجيا الإثارة. هناك أربعة خيارات:

1. مستقبلات نهاية التغصنات. إذا كان موجودا (وهذا ليس حقيقة)، فمن الممكن أن يكون هناك حافز مناسب، والذي سيخلق أولا إمكانات المولد، ثم الدافع العصبي. تعمل مستقبلات الألم بطريقة مماثلة.
2. غشاء المشبك مثير. كقاعدة عامة، هذا ممكن فقط في حالة وجود تهيج شديد أو تلخيصها.
3. منطقة الزناد الشجيري. في هذه الحالة، تتشكل إمكانات ما بعد المشبكية الاستثارية المحلية كاستجابة للمنبه. إذا كانت العقدة الأولى من رانفييه مغطاة بالمايلين، فسيتم تلخيصها عليها. بسبب وجود جزء من الغشاء لديه حساسية متزايدة، تنشأ هنا نبضة عصبية.
4. تلة أكسون. هذا هو الاسم الذي يطلق على المكان الذي يبدأ فيه المحور العصبي. الكومة هي الأكثر شيوعًا لإنشاء نبضات على الخلية العصبية. وفي جميع الأماكن الأخرى التي تم النظر فيها في وقت سابق، فإن حدوثها أقل احتمالا بكثير. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الغشاء هنا قد زاد من الحساسية، فضلا عن انخفاض الحساسية، لذلك، عندما يبدأ جمع العديد من إمكانات ما بعد المشبكي المثيرة، يتفاعل الرابية معهم أولا.

مثال على نشر الإثارة

التحدث بمصطلحات طبية قد يسبب سوء فهم لنقاط معينة. للقضاء على هذا، فإن الأمر يستحق الاطلاع لفترة وجيزة على المعرفة المقدمة. لنأخذ النار كمثال.

تذكر التقارير الإخبارية من الصيف الماضي (يمكنك أيضًا سماع ذلك مرة أخرى قريبًا). النار تنتشر! وفي الوقت نفسه تبقى الأشجار والشجيرات المحترقة في أماكنها. لكن جبهة النار تبتعد أكثر فأكثر عن المكان الذي اندلع فيه الحريق. ويعمل الجهاز العصبي بطريقة مماثلة.

غالبًا ما يكون من الضروري تهدئة إثارة الجهاز العصبي التي بدأت. لكن هذا ليس بالأمر السهل كما في حالة الحريق. للقيام بذلك، يتم إجراء تدخل اصطناعي في عمل الخلايا العصبية (لأغراض علاجية) أو يتم استخدام وسائل فسيولوجية مختلفة. يمكن تشبيه ذلك بسكب الماء على النار.

توصيل النبضات العصبية على طول الألياف العصبية ومن خلال المشابك العصبية. إن جهد الجهد العالي الذي يحدث عندما يتم تحفيز المستقبل في الألياف العصبية هو 5-10 مرات أكبر من عتبة تحفيز المستقبل. يتم ضمان توصيل موجة الإثارة على طول الألياف العصبية من خلال حقيقة أن كل قسم لاحق يتم تهيجه بواسطة إمكانات الجهد العالي للقسم السابق. في الألياف العصبية اللبية، لا تنتشر هذه الإمكانية بشكل مستمر، ولكن بشكل متقطع؛ يقفز فوق واحد أو حتى عدة اعتراضات لرانفييه، حيث يشتد. مدة الإثارة بين عقدتين متجاورتين من Ranvier تساوي 5-10٪ من مدة جهد الجهد العالي.

يتم تنفيذ النبضات العصبية بشكل معزول على طول ألياف عصبية حركية وحسية منفصلة تشكل جزءًا من العصب المختلط، والتي تعتمد على الخصائص العازلة لأغمدة المايلين التي تغطيها. في الألياف العصبية غير اللبية، ينتشر التيار الحيوي بشكل مستمر على طول الألياف، وبفضل غمد النسيج الضام، لا ينتقل من ألياف إلى أخرى. يمكن للنبض العصبي أن ينتقل على طول الألياف العصبية في اتجاهين: الجاذبية المركزية والطرد المركزي. وبالتالي، هناك ثلاث قواعد لتوصيل النبضة العصبية في الألياف العصبية: 1) الاستمرارية التشريحية والسلامة الفسيولوجية، 2) التوصيل المعزول، 3) التوصيل الثنائي.

بعد 2-3 أيام من انفصال الألياف العصبية عن الجسم العصبي، تبدأ في التدهور، أو التدهور، ويتوقف توصيل النبضات العصبية. يتم تدمير الألياف العصبية والمايلين ويتم الحفاظ على غمد النسيج الضام فقط. إذا قمت بتوصيل الأطراف المقطوعة للألياف العصبية، أو العصب، فبعد انحطاط تلك المناطق المنفصلة عن الخلايا العصبية، يبدأ ترميم أو تجديد الألياف العصبية من أجسام الخلايا العصبية التي تنمو منها إلى أغشية النسيج الضام المتبقية. تجديد الألياف العصبية يؤدي إلى استعادة التوصيل النبضي.

على عكس الألياف العصبية، يتم تنفيذ النبضات العصبية عبر الخلايا العصبية في الجهاز العصبي في اتجاه واحد فقط - من المستقبل إلى العضو العامل. وهذا يعتمد على طبيعة السيالة العصبية من خلال المشابك العصبية. يوجد في الألياف العصبية فوق الغشاء قبل المشبكي العديد من حويصلات الأسيتيل كولين الصغيرة. عندما يصل التيار الحيوي إلى الغشاء قبل المشبكي، تنفجر بعض هذه الحويصلات، ويمر الأسيتيل كولين عبر أصغر الثقوب في الغشاء قبل المشبكي إلى الشق المشبكي.
هناك مناطق في الغشاء بعد المشبكي لها انجذاب خاص للأسيتيل كولين، مما يسبب ظهور مؤقت للمسام في الغشاء بعد المشبكي، مما يجعله نفاذية مؤقتة للأيونات. ونتيجة لذلك، تنشأ الإثارة وجهد الجهد العالي في الغشاء بعد المشبكي، الذي ينتشر عبر الخلية العصبية التالية أو من خلال العضو المعصب. ونتيجة لذلك، يحدث انتقال الإثارة من خلال المشابك العصبية كيميائيًا من خلال الوسيط أو المرسل، الأسيتيل كولين، ويتم توصيل الإثارة عبر الخلية العصبية التالية كهربائيًا مرة أخرى.

تأثير الأسيتيل كولين على توصيل النبضات العصبية عبر المشبك قصير الأمد؛ يتم تدميره وتحلله بسرعة بواسطة إنزيم الكولينستراز.

نظرًا لأن النقل الكيميائي للنبض العصبي عند المشبك يحدث خلال جزء من مللي ثانية، فإن الدافع العصبي عند كل مشبك يتأخر في هذا الوقت.

على عكس الألياف العصبية التي تنتقل فيها المعلومات وفق مبدأ “الكل أو لا شيء”، أي بشكل منفصل، في المشابك العصبية تنتقل المعلومات وفق مبدأ “أكثر أو أقل”، أي بشكل تدريجي. كلما زاد تكوين وسيط الأسيتيل كولين إلى حد معين، كلما زاد تواتر جهود الجهد العالي في الخلية العصبية اللاحقة. وبعد هذا الحد تتحول الإثارة إلى تثبيط. وبالتالي، يتم تحويل المعلومات الرقمية المنقولة عبر الألياف العصبية إلى معلومات قياس عند المشابك العصبية. آلات القياس الإلكترونية،

والتي توجد فيها علاقات معينة بين الكميات المقاسة فعليًا والكميات التي تمثلها، تسمى علاقات تناظرية، تعمل على مبدأ "أكثر أو أقل"؛ يمكننا أن نفترض أن عملية مماثلة تحدث في المشابك العصبية ويحدث انتقالها إلى الرقمية. وبالتالي، يعمل الجهاز العصبي وفقًا لنوع مختلط: حيث تتم فيه العمليات الرقمية والتناظرية.

ارتبطت دراسة طبيعة النبض العصبي بصعوبات خاصة، حيث لا تحدث تغييرات مرئية عندما يمر النبض على طول العصب. في الآونة الأخيرة فقط، ومع تطور الأساليب الكيميائية الدقيقة، أصبح من الممكن إثبات أنه أثناء توصيل النبضة العصبية ينفق المزيد من الطاقة، ويستهلك المزيد من الأكسجين ويطلق ثاني أكسيد الكربون أكثر مما هو عليه في حالة الراحة. يشير هذا إلى أن التفاعلات المؤكسدة تشارك في توصيل النبضة، أو في استعادة الحالة الأولية بعد التوصيل، أو في كلتا العمليتين.

عندما تم اكتشاف منذ حوالي 100 عام أن السيالة العصبية تكون مصحوبة بظواهر كهربائية معينة، نشأ رأي مفاده أن السيالة نفسها تمثل تيارًا كهربائيًا. كان من المعروف في ذلك الوقت أن التيار الكهربائي ينتقل بسرعة كبيرة، ولذلك كان يُعتقد أن سرعة انتشار النبض العصبي كانت سريعة جدًا بحيث لا يمكن قياسها. وبعد عشر سنوات، قام هيلمهولتز بقياس سرعة توصيل النبضات عن طريق تحفيز العصب المؤدي إلى العضلة على مسافات مختلفة من العضلة وقياس الوقت المنقضي بين التحفيز والانقباض. وبهذه الطريقة، أظهر أن النبضة العصبية تنتقل بشكل أبطأ بكثير من النبضة الكهربائية - في أعصاب الضفدع بسرعة حوالي 30 م / ثانية. وهذا بالطبع يدل على أن السيالة العصبية ليست تيارًا كهربائيًا مثل التيار الذي يمر في سلك نحاسي. علاوة على ذلك، فإن العصب الميت أو المنسحق لا يزال يوصل تيارًا، لكنه لا يوصل نبضات عصبية، وسواء قمنا بتحفيز العصب عن طريق التيار أو اللمس أو تطبيق الحرارة أو العوامل الكيميائية، فإن الدفعة الناتجة تنتقل بسرعة بنفس الترتيب. نستنتج أن السيالة العصبية ليست تيارا كهربائيا، بل هي اضطراب كهروكيميائي في الليف العصبي. فالاضطراب الذي يحدثه المنبه في أحد أقسام الليف العصبي يسبب نفس الاضطراب في القسم المجاور، وهكذا حتى تصل السيالة نهاية الألياف، وبالتالي فإن انتقال النبضات يشبه احتراق فتيل: من الحرارة المنبعثة عندما يحترق جزء من الحبل، يضيء القسم التالي، وما إلى ذلك. تلعبها الظواهر الكهربائية التي تنشأ في قسم واحد وتحفز القسم التالي.

يشبه انتقال النبض العصبي احتراق الفتيل في بعض النواحي الأخرى. لا يعتمد معدل احتراق المصهر على كمية الحرارة المستهلكة في إشعاله، طالما أن تلك الحرارة كافية لإشعال المصهر. طريقة الإشعال لا يهم. وينطبق الشيء نفسه على العصب. لن يستجيب العصب حتى يتم تطبيق حد أدنى معين من التحفيز عليه، لكن الزيادات الإضافية في قوة التحفيز لن تتسبب في انتقال الدافع بشكل أسرع. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الطاقة اللازمة لإجراء النبضة يتم توفيرها من العصب نفسه وليس من خلال المحفز. تنعكس الظاهرة الموصوفة في قانون "الكل أو لا شيء": لا يعتمد الدافع العصبي على طبيعة وقوة المحفز الذي تسبب فيه، إلا إذا كان المنبه قويًا بما يكفي لظهور الدافع. على الرغم من أن سرعة التوصيل لا تعتمد على قوة المنبه، إلا أنها تعتمد على حالة الألياف العصبية، ويمكن للمواد المختلفة أن تبطئ انتقال النبضة أو تجعلها مستحيلة.

لا يمكن إعادة استخدام الحبل المحترق، لكن الألياف العصبية قادرة على استعادة حالتها الأصلية ونقل نبضات أخرى. ومع ذلك، لا يمكنها توصيلها بشكل مستمر: بعد إجراء نبضة واحدة، يمر وقت معين قبل أن تتمكن الألياف من نقل نبضة ثانية. وتستمر هذه الفترة الزمنية، والتي تسمى فترة الانكسار، من 0.0005 إلى 0.002 ثانية. في هذا الوقت، تحدث تغيرات كيميائية وفيزيائية، ونتيجة لذلك تعود الألياف إلى حالتها الأصلية.

على حد علمنا، فإن النبضات التي تنتقل عن طريق جميع الأنواع - الحركية أو الحسية أو المقحمة - تتشابه بشكل أساسي مع بعضها البعض. هذا

يسبب الدافع إحساسًا بالضوء، والآخر - إحساسًا بالصوت، والثالث - تقلص العضلات، والرابع يحفز النشاط الإفرازي للغدة، ويعتمد كليًا على طبيعة الهياكل التي تأتي إليها النبضات، وليس على أي خصائص النبضات نفسها.

على الرغم من أنه يمكن تحفيز الألياف العصبية في أي نقطة عليها، إلا أنه في الظروف العادية يتم تحفيز طرف واحد فقط، والذي تنتقل منه الإشارة على طول الألياف إلى الطرف الآخر. يسمى الاتصال بين الخلايا العصبية المتعاقبة . ينتقل النبض العصبي من طرف محور عصبي لخلية عصبية إلى التغصنات في الخلية التالية من خلال اتصال متشابك عن طريق إطلاق مادة معينة في طرف المحور العصبي. تسبب هذه المادة ظهور نبض عصبي في التغصنات الخاصة بالمحور التالي. يحدث انتقال الإثارة عبر المشبك بشكل أبطأ بكثير من انتقاله على طول العصب. في الظروف العادية، تنتقل النبضات في اتجاه واحد فقط: في الخلايا العصبية الحسية تنتقل من الأعضاء الحسية إلى الحبل الشوكي والدماغ، وفي الخلايا العصبية الحركية، من الدماغ والحبل الشوكي إلى العضلات والغدد. يتم تحديد الاتجاه بواسطة المشبك العصبي، حيث أن طرف المحور العصبي فقط هو القادر على إطلاق مادة تحفز خلية عصبية أخرى. يمكن لكل ليف عصبي فردي أن يوصل نبضة في كلا الاتجاهين؛ عندما يتم تحفيز الألياف كهربائيا، تظهر نبضتان في مكان ما في الوسط، أحدهما يذهب في اتجاه واحد، والآخر في الاتجاه الآخر (يمكن اكتشاف هذه النبضات بواسطة الأجهزة الكهربائية المناسبة). لكن فقط العصبون الذي يتجه نحو طرف المحور العصبي يمكنه تحفيز الخلية العصبية التالية في الدائرة. سوف "يتوقف" الدافع المتجه إلى التشعبات عندما يصل إلى نهايته.

تشبه العمليات الكيميائية والكهربائية التي تشارك في نقل النبضات العصبية في كثير من النواحي العمليات التي تحدث أثناء تقلص العضلات. لكن العصب الذي ينقل النبضات يستهلك طاقة قليلة جدًا مقارنة بالعضلة المنقبضة؛ الحرارة الناتجة عن تهيج العصب لمدة دقيقة واحدة لكل 1 جرام من الأنسجة تعادل الطاقة المنطلقة أثناء أكسدة 0.000001 جرام من الجليكوجين. وهذا "يعني أنه إذا كان العصب يحتوي على 1% فقط من الجليكوجين كمصدر للطاقة، فيمكن تحفيزه بشكل مستمر لمدة أسبوع ولن يتم استنفاد إمدادات الجليكوجين. ومع وجود إمدادات كافية من الأكسجين، فإن الألياف العصبية لا تعرف الكلل عمليا. مهما كان حجمها، "الطبيعة." التعب العقلي"، لا يمكن أن يكون هذا تعبًا حقيقيًا للألياف العصبية. روابط ذات صلة

8317 0

الخلايا العصبية

بناء

جسم الخلية. هذه هي النواة والسيتوبلازم.

محور عصبي.وهو امتداد طويل ورفيع ينقل المعلومات من جسم الخلية إلى خلايا أخرى من خلال اتصالات تسمى المشابك العصبية. يبلغ طول بعض المحاور أقل من سنتيمتر واحد، بينما يزيد طول البعض الآخر عن 90 سم، وتحاط معظم المحاور بمادة واقية تسمى الغلاف المايليني، مما يساعد على تسريع عملية نقل النبضات العصبية. تسمى الانقباضات على المحور العصبي في فترة زمنية معينة بعقد رانفييه.

التشعبات.وهي عبارة عن شبكة من الألياف القصيرة التي تمتد من المحور العصبي، أو جسم الخلية، وتربط نهايات المحاور من الخلايا العصبية الأخرى. توفر التشعبات المعلومات للخلية عن طريق استقبال ونقل الإشارات. يمكن أن تحتوي كل خلية عصبية على مئات التشعبات.

هيكل الخلايا العصبية

المهام

غمد المايلين

نبضات عصبية

1 استراحة الخلايا العصبية

وهو مدعوم بعاملين:

تختلف نفاذية غشاء الخلية لأيونات الصوديوم والبوتاسيوم التي لها نفس الشحنة الموجبة. ينتشر (يمر) الصوديوم داخل الخلية بشكل أبطأ من خروج البوتاسيوم منها.

تبادل الصوديوم والبوتاسيوم، حيث تخرج الأيونات الموجبة من الخلية أكثر من التي تدخلها. ونتيجة لذلك، تتراكم الأيونات الموجبة خارج غشاء الخلية أكثر من داخلها.

2 تحفيز الخلايا العصبية

3 ـ النبض العصبي

4 إعادة الاستقطاب