grad-green grad-gray grad-blue grad-red grad-pink grad-purple grad-yellow
Нести помощь людям

Вход на сайт

3_1 Работа нервных клеток

Краткое описание: 
Сазонов В.Ф. Работа нервных клеток [Электронный ресурс] // Кинезиолог, 2009-2017: [сайт]. Дата обновления: 14.01.2017. URL: http://kineziolog.su/content/31-rabota-nervnykh-kletok (дата обращения: __.__.201_). _Краткое изложение того, что умеют делать нервные клетки. Описано самое основное в работе нейрона.

Введение

В любом учебнике, где есть раздел о нервной системе, можно посмотреть, как устроена нервная система, из каких отделов она состоит. Это объясняют и в учебниках по анатомии, и в учебниках по физиологии... Да и на этом сайте есть подобные материалы: смотри, например, раздел Спинной мозг.

Но вот как всё это работает?

Вот в чём главный вопрос!

Видеофильм о работе нейрона демонстрирует внешние события, отражающие работу нейрона.

Хорошо известно, что для своей работы нервные клетки пользуются электричеством и обмениваются именно электрическими сигналами в виде нервных импульсов. И для начала неплохо было бы узнать, откуда нервные нервные клетки берут для этого электричество!

На этот вопрос - о возникновении электрических зарядов в нервных клетках  - даётся ответ в разделе: _1 Мембранный потенциал покоя

После того, как мы поняли, откуда на мембране берутся электрические потенциалы, можно попытаться понять, в чём же заключается работа нервных клеток. Как они пользуются этими электрическими потенциалами и электрически заряженными частицами - ионами?

Нервная система очень сложна. И нервные клетки, из которых она состоит, - это тоже непростые образования!

И всё же можно выделить самое главное в их работе. Мы попробуем разобраться, чем же они занимаются и что они делают главным образом.

 

Что умеют делать нервные клетки?

Говоря "нервные клетки", обычно имеют в виду нейроны. И это несмотря на то, что к нервным клеткам относятся ещё и глиальные клетки, или глия (смотри: ), и клеточные сенсорные рецепторы. Но их всё же следует рассматривать отдельно. Так что мы тоже вслед за остальными будем называть именно нейроны "нервными клетками", используя эти термины как синонимы.

Определение понятия "нейрон"

Нейрон с функциональной точки зрения — это электрохимический динамический преобразователь напряжения с пороговым принципом срабатывания, имеющий гетерохронные электрохимические входы и синхронные химические выходы, обладающие индивидуальной пластичностью. © 2016 Сазонов В.Ф.  © 2016 kineziolog.su.

Основные задачи нейрона

Если сформулировать задачи нейрона кратко и образно, то получится всего 3 главные задачи.

1. Восприятие возбуждения.

Происходит восприятие воздействия со стороны других нейронов или сенсорных рецепторов. Воздействие - это химический выброс медиаторов и их связывание с мембранными рецепторами нейрона. Нейрон должен воспринять подходящие (т.е. адекватные) для него химические сигналы (медиаторы) своими воспринимающими молекулярными мембранными рецепторами. Как правило, эти рецепторы сосредоточены в воспринимающих отделах его синапсов - на постсинаптических (иногда их называют также субсинаптическими) участках мембраны. Воспринимающий отдел нейрона - дендриты с синапсами, а точнее - с постсинаптическими мембранами. Результат восприятия возбуждения - возникновение на мембране воспринимающего нейрона локального электрического потенциала.

2. Проведение возбуждения.

Проведение возбуждения - это движение возбуждения от места его возникновения до места передачи, т.е. от пресинаптического окончания дендрита до постсинаптического окончания аксона. Для этого требуется рождение нервного импульса на основе локального возбуждающего потенциала и движение этого нервного импульса по мембране нейрона до постсинаптического окончания аксона, где будет происходить химический выброс медиатора. Таким образом, воздействие на нейрон происходит на одном его участке (обычно на пресинаптическом окончании дендрита), но за счёт проведения это возбуждение оказывается на другом конце нейрона - на окончаниях аксона.

3. Передача возбуждения.

Передача возбуждения - это химический выброс медиатора из окончаний аксона. За счёт выброса медиатора осуществляется воздействие со стороны одного нейрона на другой нейрон (или иные клетки). Нейрон должен оказать химическое воздействие на свои мишени: это другие нейроны, мышечные клетки или железистые клетки. Для этого он выделяет химические управляющие вещества (медиаторы или модуляторы) из окончаний своего передающего отростка - аксона. Передающие окончания заканчиваются пресинаптическими мембранами, через которые нейрон и выделяет свои управляющие вещества.

Итак, нейрон должен воспринимать химические воздействия на своей воспринимающей части, проводить возбуждение в виде нервного импульса и оказывать химическое воздействие своими управляющими веществами на свои мишени с помощью своей передающей части. Для связи между собой разных частей нейрона служат нервные импульсы, пробегающие от воспринимающей части нейрона (дендритных окончаний) к его передающей части (аксонным окончаниям).

Таким образом, нейрон должен выделять свои управляющие вещества в нужное время, в нужном месте, в нужном количестве и нужном качестве. И сам нейрон, в свою очередь, должен воспринимать управляющие воздействия, направленные на него. Если что-то из перечисленного не получится, то нужного воздействия от такого нейрона или вообще не будет, или оно будет не эффективным.

Нервные клетки имеют определённый набор ключевых реакций:

1. Формирование и поддержание мембранного потенциала покоя. Этим обеспечивается возбудимость нейронов.

2. Формирование локальных потенциалов. Этим обеспечивается подпороговое возбуждение нейронов.

3. Генерация потенциала действия и нервного импульса. Этим обеспечивается переход от аналогового к цифровому кодированию информации нейронами.

4. Секреция нейротрансмиттеров (медиаторой и модуляторов). Этим обеспечивается передача возбуждения на другие клетки.

5. Изменение своего внутриклеточного обмена и биосинтеза. Этим обеспечивается пластичность и адаптация нейронов.

6. Изменение своих клеточных структур и свойств. Этим обеспечивается пластичность нейронов.

7 Формирование новых структур, например, новых синапсов. Этим обеспечивается пластичность нервных связей.

8. Движение нервного импульса по мембране нейрона. Этим обеспечивается проведение возбуждения нейронами.

  1. Мембранный потенциал покоя, т.е. разность электрических потенциалов между внутренней и наружной сторонами мембраны, нейроны поддерживают на уровне в среднем -70 мВ и тратят на это до 75% всей своей энергии, полученной за счёт питания.

  2. Подпороговое изменение электрического состояния своей мембраны (локальный потенциал). Это проявляется в увеличении возбудимости или, наоборот, в уменьшении возбудимости (торможении).

  3. Деполяризация - это уменьшение электроотрицательности нервной клетки.

    Можно сказать, что электрический потенциал мембраны при этом "ползёт вверх", в сторону нуля.

    Деполяризация означает возбуждение клетки, деполяризованная клетка - более возбудима, т.е. чувствительна к возбуждению.

    Как правило, деполяризацию и улучшение возбудимости нервной клетки производит входящий в неё натрий (положительно заряженные ионы натрия). Хочешь вызвать деполяризацию - впусти в клетку натрий!

    Важно отметить, что термин "деполяризация" означает именно утрату поляризации. При этом электрический заряд мембраны уменьшается и стремится к нулю. Клетка с "нулевым" зарядом не поляризована. Если же заряд становится вместо отрицательного положительным, то это тоже означает поляризацию клетки. Только уже положительную. К сожалению, частенько из учебников можно ошибочно сделать вывод, что деполяризация продолжается даже выше нуля, приобретая положительное значение. Это неверно!

    Гиперполяризация - это увеличение электроотрицательности нервной клетки.

    Термин "гиперполяризация" означает "сверхполяризацию". При этом электрический заряд мембраны "ползёт вниз", т.е. удаляется от нуля.

    Гиперполяризация означает торможение клетки, она становится менее возбудимой, т.е. слабо чувствительной к возбуждению.

    Как правило, гиперполяризацию можно вызвать двумя способами:

    1) запустить в нервную клетку отрицательно заряженные ионы хлора,

    2) выпустить из нервной клетки дополнительное количество положительно заряженных ионов калия.

    Хочешь вызвать гиперполяризацию и ухудшить возбудимость нервной клетки - запусти в неё хлор или выпусти из неё калий!

  4. Порождение нервного импульса (потенциала действия). Смотри: Потенциал действия и нервный импульс

  5. Когда деполяризация мембраны достигает определённого критического уровня, то происходит резкий скачок электрического напряжения от отрицательного к положительному и обратно к отрицательному. В этом процессе участвуют ионные каналы мембраны и перемещение ионов натрия и калия.

    Важно отметить, что после того как этот процесс начался в одном месте, он, как пожар, охватит всю мембрану нейрона и пробежит по всем его отросткам. Это и есть нервный импульс - распространяющееся возбуждение. Часто в качестве синонима для нервного импульса используют термин "потенциал действия". Однако следует помнить, что понятие "потенциал действия" относится только к электрическому процессу, т.е. отражает лишь часть более общего понятия, такого как "нервный импульс".

    Нервный импульс - это волна взаимосвязанных структурных, химических и электрических процессов, пробегающая по мембране нейрона.

    Потенциал действия - это резкое скачкообразное изменение электрического заряда мембраны с отрицательного на положительный и обратно на отрицательный.

  6. Выброс специального химического вещества, влияющего на состояние других нервных клеток. Эти вещества называются нейротрансмиттерами (нейромедиаторами и нейромодуляторами). Смотри: Медиаторы и модуляторы. Пожалуй, это и есть главная функция нейрона - выбрасывать управляющие вещества для воздействия на свои мишени.

  7. Изменение обмена веществ в данной клетке в ответ на полученный химический сигнал.

  8. Длительное изменение свойств этой клетки или её отдельных структур. Это очень важная способность живых структур, отличающая их от технических устройств! Нейроны могут видоизменять молекулы своих рабочих белков с помощью их фосфорилирования, т.е. присоединения к ним фосфорных остатков. А также могут синтезировать новые молекулярные рецепторы и встраивать их в свою мембрану.

    Это явление называется "пластическими перестройками", а сама способность к таким перестройкам - "пластичность". Именно пластичность нейронов и, в частности, пластичность синапсов, обеспечивает нервной системе такие важнейшие свойства, как память, научение, образование условных рефлексов.
  9. Важным свойством нейрона является его способность к формированию новых крупных структур в процессе жизнедеятельности. В отличие от механических устройств, нейроны выращивают себе новые отростки, образуют и удаляют шипики, формируют новые синаптические контакты. Эти способности нейронов также относятся к их свойству пластичности.
  10. Проведение возбуждения - это приём возбуждения на одном своём конце и передача его на другом. Именно это обычно считается наиболее важной функцией нейрона. Но, как мы с вами поняли, это было бы слишком просто!

Проживая свою клеточную жизнь, нейроны постоянно поддерживают себя в электрически заряженном состоянии. Как они это делают, рассматривается нами в разделе: 2_1 Мембранный потенциал покоя. И при этом время от времени они изменяют свои заряды, а также время от времени делают выбросы биологически активных веществ - трансмиттеров (медиаторов и модуляторов).

Финал

Neuron actx

Источник изображенияhttps://vk.com/doc183608877_438205454?hash=7699673c7e6de140a8&dl=511f143...

Итак, на фоне поддержания своего постоянного электрического заряда (потенциала покоя) нейроны претерпевают деполяризацию и гиперполяризацию, порождают нервные импульсы (потенциалы действия), выделяют нейротрансмиттеры (медиаторы и модуляторы), изменяют свой обмен веществ (метаболизм), или же на долгий срок изменяют свои свойства, используя свою способность к пластичности.

В этом и заключается их клеточная работа на благо всего организма.

А теперь я раскрою вам самую главную тайну о работе нейронов...

Если раньше считалось, что главная работа нейронов - это производство нервных импульсов, то теперь акценты сместились.

Главная работа нейронов - это производство и выделение химических управляющих веществ - нейротрансмиттеров (медиаторов и модуляторов). Именно с помощью своих нейротрансмиттеров нейроны управляют друг другом и всем организмом!

А электрохимические нервные импульсы лишь согласуют эту химическую активность нейронов во времени.

Вот какую великую тайну работы нервных клеток вы постигли вместе со мной.

Ваша оценка: 
4.57627
Средняя: 4.6 (59 проголосовавших)

Комментарии

Да. Кратко, ясно, по полочкам разложено. Респект автору! Спасибо!