El sistema nerviós humà actua com una mena de coordinador del nostre cos. Transmet ordres del cervell als músculs, òrgans, teixits i processa els senyals que provenen d'ells. Un impuls nerviós s'utilitza com una mena de suport de dades. Què representa? A quina velocitat funciona? Aquestes i moltes altres preguntes es poden respondre en aquest article.
Què és un impuls nerviós?
Aquest és el nom de l'ona d'excitació que s'estén per les fibres com a resposta a l'estimulació de les neurones. Gràcies a aquest mecanisme, la informació es transmet des de diversos receptors al sistema nerviós central. I d'ell, al seu torn, a diferents òrgans (músculs i glàndules). Però, quin és aquest procés a nivell fisiològic? El mecanisme de transmissió d'un impuls nerviós és que les membranes de les neurones poden canviar el seu potencial electroquímic. I el procés que ens interessa té lloc en l'àmbit de les sinapsis. La velocitat d'un impuls nerviós pot variar de 3 a 12 metres per segon. En parlarem més, així com dels factors que hi influeixen.
Recerca d'estructura i treball
Per primera vegada, l'alemany va demostrar el pas d'un impuls nerviósels científics E. Goering i G. Helmholtz sobre l'exemple d'una granota. Al mateix temps, es va trobar que el senyal bioelèctric es propaga a la velocitat indicada anteriorment. En general, això és possible a causa de la construcció especial de les fibres nervioses. D'alguna manera, s'assemblen a un cable elèctric. Per tant, si tracem paral·lels amb ell, aleshores els conductors són els axons, i els aïllants són les seves beines de mielina (són la membrana de la cèl·lula de Schwann, que està enrotllada en diverses capes). A més, la velocitat de l'impuls nerviós depèn principalment del diàmetre de les fibres. El segon més important és la qualitat de l'aïllament elèctric. Per cert, el cos utilitza com a material la lipoproteïna de mielina, que té les propietats d'un dielèctric. Ceteris paribus, com més gran sigui la seva capa, més ràpid passaran els impulsos nerviosos. Fins i tot de moment no es pot dir que aquest sistema s'hagi investigat a fons. Molt del que es relaciona amb els nervis i els impulsos encara és un misteri i un tema d'investigació.
Característiques de l'estructura i el funcionament
Si parlem de la trajectòria d'un impuls nerviós, cal tenir en compte que la beina de mielina no cobreix la fibra en tota la seva longitud. Les característiques del disseny són tals que la situació actual es pot comparar millor amb la creació de mànigues ceràmiques aïllants que estan estretament enganxades a la vareta d'un cable elèctric (encara que en aquest cas a l'axó). Com a resultat, hi ha petites àrees elèctriques no aïllades de les quals el corrent iònic pot sortir fàcilmentaxó al medi (o viceversa). Això irrita la membrana. Com a resultat, la generació d'un potencial d'acció es produeix en zones no aïllades. Aquest procés s'anomena intercepció de Ranvier. La presència d'aquest mecanisme fa possible que l'impuls nerviós es propagui molt més ràpidament. Parlem d'això amb exemples. Així, la velocitat de conducció de l'impuls nerviós en una fibra mielínica gruixuda, el diàmetre de la qual fluctua entre 10 i 20 micres, és de 70 a 120 metres per segon. Mentre que per a aquells que tenen una estructura subòptima, aquesta xifra és 60 vegades menor!
On es fan?
Els impulsos nerviosos s'originen a les neurones. La capacitat de crear aquests "missatges" és una de les seves principals propietats. L'impuls nerviós assegura la ràpida propagació del mateix tipus de senyals al llarg dels axons a llarga distància. Per tant, és el mitjà més important de l'organisme per a l'intercanvi d'informació en el mateix. Les dades sobre la irritació es transmeten canviant la freqüència de la seva repetició. Aquí funciona un complex sistema de publicacions periòdiques, que pot comptar centenars d'impulsos nerviosos en un segon. Segons un principi una mica semblant, encara que molt més complicat, l'electrònica de l'ordinador funciona. Així, quan sorgeixen els impulsos nerviosos a les neurones, es codifiquen d'una determinada manera i només llavors es transmeten. En aquest cas, la informació s'agrupa en "paquets" especials, que tenen un nombre i naturalesa de la seqüència diferents. Tot plegat, és la base de l'activitat elèctrica rítmica del nostre cervell, que es pot registrar gràcies aelectroencefalograma.
Tipus de cèl·lules
Parlant de la seqüència del pas d'un impuls nerviós, no es pot ignorar les cèl·lules nervioses (neurones) a través de les quals es produeix la transmissió de senyals elèctrics. Així, gràcies a ells, diferents parts del nostre cos intercanvien informació. Segons la seva estructura i funcionalitat, es distingeixen tres tipus:
- Receptor (sensible). Codifiquen i converteixen en impulsos nerviosos tots els estímuls de temperatura, químics, sonors, mecànics i lluminosos.
- Inserció (també anomenada conductor o tancament). Serveixen per processar i canviar impulsos. El major nombre d'ells es troba al cervell humà i a la medul·la espinal.
- Eficaç (motor). Reben ordres del sistema nerviós central per dur a terme determinades accions (amb el sol brillant, tanqueu els ulls amb la mà, etc.).
Cada neurona té un cos cel·lular i un procés. El camí d'un impuls nerviós a través del cos comença precisament amb aquest últim. Els processos són de dos tipus:
- Dendrites. Se'ls encarrega la funció de percebre la irritació dels receptors situats en ells.
- Axons. Gràcies a ells, els impulsos nerviosos es transmeten de les cèl·lules a l'òrgan de treball.
Aspecte interessant de l'activitat
Parlant de la conducció d'un impuls nerviós per part de les cèl·lules, és difícil no parlar d'un moment interessant. Per tant, quan estan en repòs, doncs, diguem-neaixí, la bomba de sodi-potassi es dedica al moviment dels ions de manera que s'aconsegueix l'efecte d'aigua dolça a l'interior i salada a l'exterior. A causa del desequilibri resultant de la diferència de potencial a través de la membrana, es poden observar fins a 70 mil·livolts. Per comparació, això és el 5% de les bateries AA convencionals. Però tan bon punt l'estat de la cèl·lula canvia, l'equilibri resultant es veu alterat i els ions comencen a canviar de lloc. Això passa quan el trajecte d'un impuls nerviós passa per ella. A causa de l'acció activa dels ions, aquesta acció també s'anomena potencial d'acció. Quan arriba a un determinat valor, comencen els processos inversos i la cel·la arriba a un estat de repòs.
Sobre el potencial d'acció
Parlant de la conversió i propagació de l'impuls nerviós, cal tenir en compte que podria ser un miserable mil·límetres per segon. Aleshores, els senyals de la mà al cervell arribarien en minuts, cosa que és evident que no és bo. Aquí és on la funda de mielina comentada anteriorment juga el seu paper en l'enfortiment del potencial d'acció. I tots els seus "passes" es col·loquen de tal manera que només tenen un efecte positiu en la velocitat de transmissió del senyal. Així, quan un impuls arriba al final de la part principal d'un cos axó, es transmet a la cèl·lula següent o (si parlem del cervell) a nombroses branques de neurones. En aquests últims casos, funciona un principi lleugerament diferent.
Com funciona tot al cervell?
Parlem de quina seqüència de transmissió de l'impuls nerviós funciona a les parts més importants del nostre sistema nerviós central. Aquí, les neurones estan separades de les seves veïnes per petits buits, que s'anomenen sinapsis. El potencial d'acció no els pot travessar, de manera que busca una altra manera d'arribar a la següent cèl·lula nerviosa. Al final de cada procés hi ha petits sacs anomenats vesícules presinàptiques. Cadascun d'ells conté compostos especials: neurotransmissors. Quan els arriba un potencial d'acció, les molècules s'alliberen dels sacs. Creuen la sinapsi i s'uneixen a receptors moleculars especials que es troben a la membrana. En aquest cas, l'equilibri es veu alterat i, probablement, apareix un nou potencial d'acció. Això encara no se sap amb certesa, els neurofisiòlegs estan estudiant el problema fins avui.
El treball dels neurotransmissors
Quan transmeten impulsos nerviosos, hi ha diverses opcions per al que els passarà:
- Es difondran.
- Patarà una descomposició química.
- Torna a les seves bombolles (això s'anomena una recuperació).
A finals del segle XX es va fer un descobriment sorprenent. Els científics han après que els fàrmacs que afecten els neurotransmissors (així com el seu alliberament i recaptació) poden canviar l'estat mental d'una persona de manera fonamental. Així, per exemple, una sèrie d'antidepressius com el Prozac bloquegen la recaptació de serotonina. Hi ha algunes raons per creure que la deficiència del neurotransmissor cerebral dopamina és la culpable de la mal altia de Parkinson.
Ara els investigadors que estudien els estats límit de la psique humana estan intentant esbrinar comTot afecta la ment d'una persona. Mentrestant, no tenim resposta a una pregunta tan fonamental: què fa que una neurona creï un potencial d'acció? Fins ara, el mecanisme de "llançament" d'aquesta cèl·lula és un secret per a nos altres. Particularment interessant des del punt de vista d'aquest enigma és el treball de les neurones del cervell principal.
En resum, poden treballar amb milers de neurotransmissors que els envien els seus veïns. Els detalls sobre el processament i la integració d'aquest tipus d'impulsos ens són gairebé desconeguts. Tot i que molts grups de recerca estan treballant en això. De moment, es va descobrir que tots els impulsos rebuts estan integrats i la neurona pren una decisió: si és necessari mantenir el potencial d'acció i transmetre'ls encara més. El funcionament del cervell humà es basa en aquest procés fonamental. Bé, doncs, no és estrany que no sabem la resposta a aquest enigma.
Algunes característiques teòriques
A l'article, s'utilitzaven com a sinònims "impuls nerviós" i "potencial d'acció". Teòricament això és cert, encara que en alguns casos cal tenir en compte algunes característiques. Per tant, si entres en detalls, aleshores el potencial d'acció és només una part de l'impuls nerviós. Amb un examen detallat dels llibres científics, podeu esbrinar que això només és el canvi en la càrrega de la membrana de positiva a negativa, i viceversa. Mentre que un impuls nerviós s'entén com un procés estructural i electroquímic complex. S'estén per la membrana neuronal com una onada de canvis. Potencialles accions són només un component elèctric en la composició d'un impuls nerviós. Caracteritza els canvis que es produeixen amb la càrrega d'una secció local de la membrana.
On es generen els impulsos nerviosos?
On comencen el seu viatge? La resposta a aquesta pregunta la pot donar qualsevol estudiant que hagi estudiat diligentment la fisiologia de l'excitació. Hi ha quatre opcions:
- Terminació receptora de la dendrita. Si existeix (que no és un fet), llavors és possible la presència d'un estímul adequat, que crearà primer un potencial generador i després un impuls nerviós. Els receptors del dolor funcionen de la mateixa manera.
- La membrana de la sinapsi excitadora. Per regla general, això només és possible si hi ha una forta irritació o la seva suma.
- Zona d'activació dentrid. En aquest cas, els potencials postsinàptics excitatoris locals es formen com a resposta a un estímul. Si el primer node de Ranvier està mielinitzat, s'hi resumeixen. A causa de la presència d'una secció de la membrana allà, que ha augmentat la sensibilitat, aquí es produeix un impuls nerviós.
- Turó d'Axon. Aquest és el nom del lloc on comença l'axó. El túmul és el més comú per crear impulsos en una neurona. En tots els altres llocs que es van considerar anteriorment, la seva aparició és molt menys probable. Això es deu al fet que aquí la membrana té una sensibilitat augmentada, així com un nivell crític més baix de despolarització. Per tant, quan comença la suma de nombrosos potencials postsinàptics excitatoris, el turó reacciona abans que res.
Exemple de propagació de l'excitació
Explicar en termes mèdics pot provocar malentesos en determinats punts. Per eliminar-ho, val la pena repassar breument els coneixements indicats. Prenguem un foc com a exemple.
Recordeu els butlletins de notícies de l'estiu passat (també es tornaran a escoltar aviat). El foc s'estén! Al mateix temps, els arbres i arbustos que cremen romanen al seu lloc. Però la part frontal del foc va més i més lluny del lloc on hi havia el foc. El sistema nerviós funciona de la mateixa manera.
Sovint cal calmar el sistema nerviós que ha començat a excitar-se. Però això no és tan fàcil de fer, com en el cas del foc. Per fer-ho, fan una intervenció artificial en el treball d'una neurona (amb finalitats medicinals) o utilitzen diversos mitjans fisiològics. Es pot comparar amb abocar aigua al foc.
