โมโตเนอรอน แรงกระตุ้นเส้นประสาท

อันเป็นผลมาจากวิวัฒนาการของระบบประสาทของมนุษย์และสัตว์อื่น ๆ เครือข่ายข้อมูลที่ซับซ้อนเกิดขึ้นกระบวนการซึ่งขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาเคมี องค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของระบบประสาทคือเซลล์เฉพาะ เซลล์ประสาท. เซลล์ประสาทประกอบด้วยเซลล์ขนาดเล็กที่มีนิวเคลียสและออร์แกเนลล์อื่นๆ กระบวนการแตกแขนงหลายอย่างออกจากร่างกายนี้ สาขาเหล่านี้ส่วนใหญ่เรียกว่า เดนไดรต์ทำหน้าที่เป็นจุดสัมผัสเพื่อรับสัญญาณจากเซลล์ประสาทอื่นๆ กระบวนการหนึ่ง มักจะยาวที่สุด เรียกว่า แอกซอนและส่งสัญญาณไปยังเซลล์ประสาทอื่นๆ ปลายแอกซอนสามารถแตกแขนงได้หลายครั้ง และกิ่งที่เล็กกว่าแต่ละกิ่งก็สามารถเชื่อมต่อกับเซลล์ประสาทถัดไปได้

ในชั้นนอกของซอนมีโครงสร้างที่ซับซ้อนซึ่งเกิดขึ้นจากโมเลกุลจำนวนมากที่ทำหน้าที่เป็นช่องทางที่ไอออนสามารถเข้าไปได้ - ทั้งในและนอกเซลล์ ปลายด้านหนึ่งของโมเลกุลเหล่านี้เบี่ยงเบนไปรวมกับอะตอมเป้าหมาย หลังจากนั้นพลังงานของส่วนอื่น ๆ ของเซลล์จะถูกใช้เพื่อผลักอะตอมนี้ออกจากเซลล์ ในขณะที่กระบวนการซึ่งกระทำไปในทิศทางตรงกันข้ามจะแนะนำโมเลกุลอื่นเข้าไปในเซลล์ ที่สำคัญที่สุดคือปั๊มโมเลกุล ซึ่งกำจัดโซเดียมไอออนออกจากเซลล์และใส่โพแทสเซียมไอออนเข้าไป (ปั๊มโซเดียม-โพแทสเซียม)

เมื่อเซลล์หยุดนิ่งและไม่ส่งกระแสประสาท ปั๊มโซเดียมโพแทสเซียมจะย้ายโพแทสเซียมไอออนเข้าไปในเซลล์และผลักโซเดียมไอออนออก (นึกถึงเซลล์ที่มีน้ำจืดและล้อมรอบด้วยน้ำเกลือ) เนื่องจากความไม่สมดุลนี้ ความต่างศักย์ระหว่างเมมเบรนแอกซอนถึง 70 มิลลิโวลต์ (ประมาณ 5% ของแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ AA ทั่วไป)

อย่างไรก็ตาม เมื่อสถานะของเซลล์เปลี่ยนแปลงและแอกซอนถูกกระตุ้นโดยแรงกระตุ้นทางไฟฟ้า สมดุลบนเมมเบรนจะถูกรบกวน และปั๊มโซเดียมโพแทสเซียมเริ่มทำงานในทิศทางตรงกันข้ามในช่วงเวลาสั้น ๆ โซเดียมไอออนที่มีประจุบวกเข้าสู่แอกซอนและโพแทสเซียมไอออนจะถูกสูบออก สภาพแวดล้อมภายในของแอกซอนได้รับประจุบวกชั่วขณะหนึ่ง ในเวลาเดียวกัน ช่องทางของปั๊มโซเดียมโพแทสเซียมจะผิดรูป ขัดขวางการไหลเข้าของโซเดียมเพิ่มเติม และโพแทสเซียมไอออนจะออกไปข้างนอกต่อไป และค่าความต่างศักย์เดิมจะกลับคืนมา ในขณะเดียวกัน โซเดียมไอออนจะกระจายอยู่ภายในแอกซอน เปลี่ยนเมมเบรนที่ด้านล่างของแอกซอน ในกรณีนี้ สถานะของเครื่องสูบน้ำที่อยู่ด้านล่างจะเปลี่ยนแปลง ส่งผลให้มีการแพร่พันธุ์ของพัลส์ต่อไป การเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของแรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากการเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วของโซเดียมและโพแทสเซียมไอออนเรียกว่า ศักยภาพในการดำเนินการ. เมื่อศักย์กระทำเคลื่อนผ่านจุดหนึ่งบนซอน ปั๊มจะเปิดขึ้นและกลับสู่สถานะพัก

ศักยภาพในการดำเนินการแพร่กระจายค่อนข้างช้า - ไม่เกินเศษเสี้ยวของนิ้วต่อวินาที เพื่อเพิ่มความเร็วของการส่งแรงกระตุ้น (เพราะท้ายที่สุดแล้ว มันไม่ดีสำหรับสัญญาณที่สมองส่งไปถึงมือหลังจากผ่านไปหนึ่งนาทีเท่านั้น) ซอนจะล้อมรอบด้วยปลอกไมอีลินซึ่งป้องกันการไหลเข้า และโพแทสเซียมและโซเดียมที่ไหลออก ปลอกไมอีลินไม่ต่อเนื่อง - ในบางช่วงเวลามีช่องว่างและแรงกระตุ้นของเส้นประสาทจะกระโดดจาก "หน้าต่าง" หนึ่งไปยังอีกหน้าต่างหนึ่งด้วยเหตุนี้ความเร็วของการส่งผ่านแรงกระตุ้นจึงเพิ่มขึ้น

เมื่อแรงกระตุ้นไปถึงจุดสิ้นสุดของส่วนหลักของร่างกายของซอน จะต้องส่งผ่านไปยังเซลล์ประสาทล่างตัวถัดไป หรือในกรณีของเซลล์ประสาทในสมอง ไปตามกิ่งก้านของเซลล์ประสาทอื่นๆ จำนวนมาก สำหรับการส่งสัญญาณดังกล่าว จะใช้กระบวนการที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงสำหรับการส่งแรงกระตุ้นไปตามซอน แต่ละเซลล์ประสาทแยกออกจากเพื่อนบ้านด้วยช่องว่างเล็ก ๆ ที่เรียกว่า ไซแนปส์. ศักยภาพในการดำเนินการไม่สามารถกระโดดผ่านช่องว่างนี้ได้ ดังนั้นจึงต้องหาวิธีอื่นในการส่งแรงกระตุ้นไปยังเซลล์ประสาทถัดไป ในตอนท้ายของแต่ละกระบวนการจะมีถุงเล็ก ๆ เรียกว่า ( presynaptic) ฟองสบู่ซึ่งแต่ละอันประกอบด้วยสารประกอบพิเศษ - สารสื่อประสาท. เมื่อได้รับศักยภาพในการดำเนินการ โมเลกุลสารสื่อประสาทจะถูกปลดปล่อยออกจากถุงน้ำเหล่านี้ ข้ามไซแนปส์และยึดติดกับตัวรับโมเลกุลจำเพาะบนเยื่อหุ้มเซลล์ประสาทที่อยู่เบื้องล่าง เมื่อติดสารสื่อประสาท สมดุลของเยื่อหุ้มเซลล์ประสาทจะถูกรบกวน ตอนนี้เราจะพิจารณาว่าการกระทำใหม่อาจเกิดขึ้นจากความไม่สมดุลดังกล่าวหรือไม่ (นักประสาทวิทยายังคงค้นหาคำตอบสำหรับคำถามที่สำคัญนี้ต่อไปจนถึงปัจจุบัน)

หลังจากที่สารสื่อประสาทได้ส่งกระแสประสาทจากเซลล์ประสาทหนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่ง พวกมันสามารถแพร่กระจายหรือสลายตัวทางเคมี หรือกลับไปที่ถุงของพวกมัน (กระบวนการนี้เรียกว่างุ่มง่ามอย่างเชื่องช้า จับย้อนกลับ). ในตอนท้ายของศตวรรษที่ 20 มีการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ที่น่าทึ่ง - ปรากฎว่ายาที่ส่งผลต่อการปลดปล่อยและการรับสารสื่อประสาทซ้ำสามารถเปลี่ยนสภาพจิตใจของบุคคลอย่างรุนแรง Prozac (Prozac *) และยากล่อมประสาทที่คล้ายกันขัดขวางการดูดซึมของสารสื่อประสาท serotonin ดูเหมือนว่าโรคพาร์กินสันจะสัมพันธ์กับการขาดสารสื่อประสาทโดปามีนในสมอง นักวิจัยจิตเวชชายแดนกำลังพยายามทำความเข้าใจว่าสารประกอบเหล่านี้ส่งผลต่อจิตใจมนุษย์อย่างไร

ยังไม่มีคำตอบสำหรับคำถามพื้นฐานเกี่ยวกับสาเหตุที่ทำให้เซลล์ประสาทเริ่มมีศักยภาพในการดำเนินการ - ในภาษามืออาชีพของนักประสาทวิทยา กลไกของ "การเปิดตัว" เซลล์ประสาทนั้นไม่ชัดเจน สิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษในแง่นี้คือเซลล์ประสาทของสมอง ซึ่งสามารถรับสารสื่อประสาทที่ส่งมาจากเพื่อนบ้านนับพัน การประมวลผลและการบูรณาการของแรงกระตุ้นเหล่านี้แทบไม่มีใครทราบ แม้ว่ากลุ่มวิจัยจำนวนมากกำลังดำเนินการเกี่ยวกับปัญหานี้ เรารู้เพียงว่ากระบวนการของการรวมตัวของแรงกระตุ้นที่เข้ามานั้นดำเนินการในเซลล์ประสาทและตัดสินใจว่าจะเริ่มการกระทำที่มีศักยภาพและส่งแรงกระตุ้นต่อไปหรือไม่ กระบวนการพื้นฐานนี้ควบคุมการทำงานของสมองทั้งหมด ไม่น่าแปลกใจเลยที่ความลึกลับที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของธรรมชาตินี้ยังคงเป็นปริศนาสำหรับวิทยาศาสตร์ อย่างน้อยก็ในปัจจุบันนี้เช่นกัน!

แรงกระตุ้นเส้นประสาท - มันเป็นคลื่นเคลื่อนที่ของการเปลี่ยนแปลงสถานะของเมมเบรน รวมถึงการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง (การเปิดและการปิดช่องไอออนของเมมเบรน) สารเคมี (การเปลี่ยนกระแสไอออนของเมมเบรน) และไฟฟ้า (การเปลี่ยนแปลงศักย์ไฟฟ้าของเมมเบรน: การสลับขั้ว โพลาไรซ์บวก และรีโพลาไรเซชัน) © 2012-2019 Sazonov V.F..

พูดได้สั้นๆว่า

แต่ในวรรณคดีทางสรีรวิทยา คำว่า "ศักยภาพในการดำเนินการ" ยังใช้เป็นคำพ้องความหมายสำหรับแรงกระตุ้นของเส้นประสาท แม้ว่าศักยภาพในการดำเนินการจะมีเพียง ส่วนประกอบไฟฟ้าแรงกระตุ้นของเส้นประสาท

ศักยภาพในการดำเนินการ - นี่คือการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันในศักยภาพของเมมเบรนจากค่าลบเป็นค่าบวกและในทางกลับกัน

ศักยภาพในการดำเนินการคือลักษณะทางไฟฟ้า (ส่วนประกอบทางไฟฟ้า) ของแรงกระตุ้นเส้นประสาท

แรงกระตุ้นของเส้นประสาทเป็นกระบวนการทางโครงสร้างและไฟฟ้าเคมีที่ซับซ้อนซึ่งแพร่กระจายไปตามเยื่อหุ้มเซลล์ประสาทในรูปแบบของคลื่นการเดินทางของการเปลี่ยนแปลง

ศักยภาพในการดำเนินการ - นี่เป็นเพียงส่วนประกอบทางไฟฟ้าของแรงกระตุ้นของเส้นประสาทซึ่งแสดงลักษณะการเปลี่ยนแปลงของประจุไฟฟ้า (ศักยภาพ) ในส่วนท้องถิ่นของเมมเบรนระหว่างทางเดินของแรงกระตุ้นเส้นประสาทผ่าน (จาก -70 ถึง +30 mV และในทางกลับกัน) (คลิกที่ภาพด้านซ้ายเพื่อดูภาพเคลื่อนไหว)

เปรียบเทียบภาพสองภาพด้านบน (คลิกที่ภาพ) และอย่างที่พวกเขาพูด รู้สึกถึงความแตกต่าง!

แรงกระตุ้นของเส้นประสาทเกิดขึ้นที่ไหน?

น่าแปลกที่นักเรียนทุกคนที่ศึกษาสรีรวิทยาของความตื่นตัวอาจตอบคำถามนี้ได้ไม่ครบทุกคน ((

แม้ว่าคำตอบจะไม่ใช่เรื่องยาก แรงกระตุ้นของเส้นประสาทเกิดขึ้นที่เซลล์ประสาทในบางแห่งเท่านั้น:

1) แอกซอนฮิลล็อค (นี่คือการเปลี่ยนแปลงของร่างกายของเซลล์ประสาทเป็นแอกซอน)

2) ตัวรับปลายเดนไดรต์

3) การสกัดกั้นครั้งแรกของ Ranvier บนเดนไดรต์ (โซนทริกเกอร์ของเดนไดรต์)

4) เยื่อ postsynaptic ของไซแนปส์กระตุ้น

ตำแหน่งของแรงกระตุ้นเส้นประสาท:

1. แอกซอนฮิลล็อคเป็นแหล่งกำเนิดหลักของแรงกระตุ้นเส้นประสาท

แอกซอนฮิลล็อคเป็นจุดเริ่มต้นของแอกซอน โดยเริ่มต้นที่ร่างกายของเซลล์ประสาท มันคือแอกซอนฮิลล็อคที่เป็นพาเรนต์หลัก (ตัวสร้าง) ของแรงกระตุ้นเส้นประสาทบนเซลล์ประสาท ในสถานที่อื่น ๆ ความน่าจะเป็นที่จะเกิดแรงกระตุ้นเส้นประสาทนั้นน้อยกว่ามาก ความจริงก็คือเมมเบรนของแอกซอนฮิลล็อคมีความไวต่อการกระตุ้นและลดระดับวิกฤตของการสลับขั้ว (CDL) เมื่อเทียบกับเมมเบรนที่เหลือ ดังนั้น เมื่อศักยภาพ postsynaptic กระตุ้นกระตุ้น (EPSPs) จำนวนมากเริ่มรวมตัวบนเยื่อหุ้มเซลล์ประสาท ซึ่งเกิดขึ้นในที่ต่างๆ บนเยื่อหุ้มเซลล์ประสาท postsynaptic ของหน้าสัมผัส synaptic ทั้งหมด จากนั้น FEC จะไปถึงจุดแรกบนเนินแอกซอน ที่นั่นมีการสลับขั้วเหนือขั้วสำหรับคอลลิคูลัสเปิดช่องโซเดียมที่ไวต่อแรงดันไฟฟ้าซึ่งการไหลของโซเดียมไอออนเข้ามา ทำให้เกิดศักยะงานและแรงกระตุ้นของเส้นประสาท

ดังนั้น แอกซอนฮิลล็อกจึงเป็นเขตบูรณาการบนเยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งรวมเอาศักยภาพในท้องถิ่นทั้งหมด (กระตุ้นและยับยั้ง) ที่เกิดขึ้นบนเซลล์ประสาท และส่วนแรกทำงานเพื่อให้บรรลุ CUD ทำให้เกิดแรงกระตุ้นเส้นประสาท

สิ่งสำคัญคือต้องคำนึงถึงข้อเท็จจริงต่อไปนี้ด้วย จากแอกซอนฮิลล็อค แรงกระตุ้นของเส้นประสาทจะกระจายไปตามเยื่อหุ้มเซลล์ประสาททั้งหมด: ทั้งในแอกซอนไปจนถึงปลายพรีไซแนปติก และตามเดนไดรต์ไปจนถึง "จุดเริ่มต้น" ของ Postsynaptic ศักยภาพในท้องถิ่นทั้งหมดจะถูกลบออกจากเยื่อหุ้มเซลล์ประสาทและจากไซแนปส์ทั้งหมดเพราะ พวกมัน "ถูกขัดจังหวะ" โดยการกระทำที่อาจเกิดขึ้นจากแรงกระตุ้นของเส้นประสาทที่ไหลผ่านเยื่อหุ้มทั้งหมด

2. ตัวรับที่สิ้นสุดของเซลล์ประสาท (afferent) ที่ละเอียดอ่อน

หากเซลล์ประสาทมีจุดสิ้นสุดของตัวรับ แรงกระตุ้นที่เพียงพอสามารถออกฤทธิ์กับเซลล์ประสาทและทำให้เกิดศักย์กำเนิดในจุดสิ้นสุดก่อน จากนั้นจึงสร้างแรงกระตุ้นของเส้นประสาท เมื่อศักย์ไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไปถึง KUD ช่องโซเดียมไอออนที่ขึ้นกับแรงดันไฟฟ้าจะเปิดขึ้นที่ส่วนนี้ และเกิดศักยะงานและแรงกระตุ้นของเส้นประสาท แรงกระตุ้นของเส้นประสาทจะไหลไปตามเดนไดรต์ไปยังร่างกายของเซลล์ประสาท และจากนั้นไปตามแอกซอนไปจนถึงปลายพรีไซแนปติกเพื่อส่งแรงกระตุ้นไปยังเซลล์ประสาทถัดไป นี่คือวิธีการทำงานของตัวรับความเจ็บปวด (nociceptors) ซึ่งเป็นส่วนปลายของเดนไดรต์ของเซลล์ประสาทความเจ็บปวด แรงกระตุ้นของเส้นประสาทในเซลล์ประสาทความเจ็บปวดจะถูกจับอย่างแม่นยำที่ส่วนท้ายของตัวรับของเดนไดรต์

3. การสกัดกั้นครั้งแรกของแรนเวียร์บนเดนไดรต์ (โซนทริกเกอร์ของเดนไดรต์)

ศักยภาพ postsynaptic กระตุ้นในท้องถิ่น (EPSPs) ที่ปลายเดนไดรต์ ซึ่งเกิดขึ้นจากการตอบสนองต่อการกระตุ้นที่มาถึงเดนไดรต์ผ่านไซแนปส์ สรุปได้ที่โหนดแรกของแรนเวียร์ของเดนไดรต์นี้ ถ้าแน่นอนว่าเป็นไมอีลิเนต มีส่วนหนึ่งของเมมเบรนที่มีความไวต่อการกระตุ้นเพิ่มขึ้น (เกณฑ์ต่ำกว่า) ดังนั้นจึงอยู่ในบริเวณนี้ที่ระดับวิกฤตของการสลับขั้ว (CDL) จะเอาชนะได้ง่ายที่สุด หลังจากนั้นช่องไอออนที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้าสำหรับโซเดียมเปิด - และ ศักยภาพในการดำเนินการ (แรงกระตุ้นเส้นประสาท) เกิดขึ้น

4. เยื่อหุ้มเซลล์ไซแนปส์ของไซแนปส์กระตุ้น

ในบางกรณี EPSP ที่ไซแนปส์กระตุ้นอาจรุนแรงมากจนไปถึง CUD ตรงนั้นและสร้างแรงกระตุ้นเส้นประสาท แต่บ่อยครั้งสิ่งนี้เกิดขึ้นได้จากการบวก EPSP หลายตัวเท่านั้น: ไม่ว่าจะจากไซแนปส์ที่อยู่ใกล้เคียงหลายตัวที่ยิงพร้อมกัน (การรวมเชิงพื้นที่) หรือเนื่องจากแรงกระตุ้นหลายอันติดต่อกันมาถึงไซแนปส์ที่กำหนด (ผลรวมชั่วคราว) .

วิดีโอ:การนำกระแสประสาทไปตามเส้นใยประสาท

ศักยภาพในการดำเนินการเป็นแรงกระตุ้นเส้นประสาท

ด้านล่างนี้เป็นเนื้อหาที่นำมาจากคู่มือการศึกษาและระเบียบวิธีของผู้เขียนเว็บไซต์นี้ ซึ่งสามารถอ้างอิงได้ในบรรณานุกรมของคุณ:

Sazonov V.F.แนวคิดและประเภทของการยับยั้งทางสรีรวิทยาของระบบประสาทส่วนกลาง: คู่มือการศึกษา. ตอนที่ 1 Ryazan: RGPU, 2547 80 หน้า

กระบวนการทั้งหมดของการเปลี่ยนแปลงเมมเบรนที่เกิดขึ้นในระหว่างการกระตุ้นการขยายพันธุ์ได้รับการศึกษาและอธิบายอย่างดีในวรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์และการศึกษา แต่คำอธิบายนี้ไม่ได้เข้าใจง่ายเสมอไป เนื่องจากมีองค์ประกอบที่เกี่ยวข้องในกระบวนการนี้มากเกินไป (จากมุมมองของนักเรียนธรรมดาๆ แน่นอน ไม่ใช่เด็กอัจฉริยะ)

เพื่ออำนวยความสะดวกในการทำความเข้าใจ เราขอเสนอให้พิจารณากระบวนการไฟฟ้าเคมีเดียวของการขยายพันธุ์กระตุ้นแบบไดนามิกจากสามด้าน ในสามระดับ:

ปรากฏการณ์ทางไฟฟ้า - การพัฒนาศักยภาพการกระทำ

ปรากฏการณ์ทางเคมี - การเคลื่อนที่ของกระแสไอออนิก

ปรากฏการณ์เชิงโครงสร้าง - พฤติกรรมของช่องไอออน

สามด้านของกระบวนการ กระจายความตื่นเต้น

1. ศักยภาพในการดำเนินการ (AP)

ศักยภาพในการดำเนินการ - นี่คือการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันของศักย์เมมเบรนคงที่จากโพลาไรซ์ขั้วลบเป็นโพลาไรเซชันบวก และในทางกลับกัน

โดยปกติ ศักยภาพของเมมเบรนในเซลล์ประสาทของระบบประสาทส่วนกลางจะเปลี่ยนจาก –70 mV เป็น +30 mV แล้วกลับสู่สถานะเดิมอีกครั้ง กล่าวคือ ถึง –70 mV อย่างที่คุณเห็น แนวคิดของศักยภาพในการดำเนินการนั้นมีลักษณะเฉพาะผ่านปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าบนเมมเบรน

ที่ระดับไฟฟ้า การเปลี่ยนแปลงเริ่มต้นจากการเปลี่ยนแปลงสถานะโพลาไรซ์ของเมมเบรนไปสู่การสลับขั้ว ประการแรก การสลับขั้วเกิดขึ้นในรูปแบบของศักย์ไฟฟ้ากระตุ้นในท้องถิ่น จนถึงระดับวิกฤตของการสลับขั้ว (ประมาณ -50 mV) นี่คือการลดลงของอิเล็กโตรเนกาติวีตี้เชิงเส้นที่ค่อนข้างง่ายตามสัดส่วนของความแรงของสิ่งเร้า แต่แล้วความเย็นก็เริ่มขึ้นเสริมกำลังตัวเอง depolarization มันไม่ได้พัฒนาในอัตราคงที่ แต่ด้วยความเร่ง . พูดเปรียบเปรย depolarization เร่งมากจนกระโดดข้ามเครื่องหมายศูนย์โดยไม่สังเกตเห็นมันและเข้าสู่ขั้วบวก หลังจากถึงจุดสูงสุด (โดยปกติ +30 mV) กระบวนการย้อนกลับจะเริ่มขึ้น -การรีโพลาไรเซชัน , เช่น. การฟื้นฟูขั้วลบของเมมเบรน

ให้เราอธิบายสั้น ๆ เกี่ยวกับปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าระหว่างการไหลของศักย์ไฟฟ้าในการดำเนินการ:

สาขาจากน้อยไปมากของแผนภูมิ:

ศักยภาพในการพักผ่อน - สถานะอิเล็กโตรเนกาทีฟโพลาไรซ์ธรรมดาเริ่มต้นของเมมเบรน (-70 mV);

การเพิ่มศักยภาพในท้องถิ่น - การสลับขั้วตามสัดส่วนของสิ่งเร้า

ระดับวิกฤตของการขั้ว (-50 mV) - การเร่งความเร็วของการขั้ว (เนื่องจากการเปิดตัวเองของช่องโซเดียม) การขัดขวางเริ่มต้นจากจุดนี้ - ส่วนแอมพลิจูดสูงของศักยภาพในการดำเนินการ

การเสริมขั้วด้วยตนเองที่เพิ่มขึ้นอย่างสูงชัน

การเปลี่ยนแปลงของเครื่องหมายศูนย์ (0 mV) - การเปลี่ยนขั้วของเมมเบรน

"แหก" - โพลาไรซ์ที่เป็นบวก (การผกผันหรือการพลิกกลับของประจุเมมเบรน);

พีค (+30 mV) – จุดสูงสุดของกระบวนการเปลี่ยนขั้วของเมมเบรน ซึ่งเป็นจุดสูงสุดของศักย์ไฟฟ้าในการดำเนินการ

สาขาจากมากไปน้อยของแผนภูมิ:

repolarization - การฟื้นฟูอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ในอดีตของเมมเบรน

การเปลี่ยนแปลงของเครื่องหมายศูนย์ (0 mV) - การเปลี่ยนขั้วของเมมเบรนกลับเป็นค่าลบก่อนหน้า

การเปลี่ยนแปลงของระดับวิกฤตของการสลับขั้ว (-50 mV) - การสิ้นสุดของระยะของการหักเหของแสงสัมพัทธ์ (ไม่ใช่ความตื่นเต้นง่าย) และการกลับมาของความตื่นเต้นง่าย

กระบวนการติดตาม (การสลับขั้วหรือการติดตามไฮเปอร์โพลาไรเซชัน);

การฟื้นฟูศักยภาพในการพักผ่อน - บรรทัดฐาน (-70 mV)

ดังนั้นก่อนอื่น - การสลับขั้ว จากนั้น - การสลับขั้ว ประการแรกการสูญเสียอิเล็กโตรเนกาติวีตี้จากนั้นจึงฟื้นฟูอิเล็กโตรเนกาติวีตี้

2. กระแสอิออน

เปรียบเสมือนเราสามารถพูดได้ว่าไอออนที่มีประจุเป็นผู้สร้างศักย์ไฟฟ้าในเซลล์ประสาท สำหรับหลายๆ คน การกล่าวว่าน้ำไม่นำไฟฟ้าอาจฟังดูแปลก แต่ในความเป็นจริงมันเป็น น้ำเองเป็นฉนวน ไม่ใช่ตัวนำ ในน้ำ กระแสไฟฟ้าไม่ได้มาจากอิเล็กตรอน เช่นเดียวกับในสายโลหะ แต่เกิดจากไอออนที่มีประจุ: ประจุบวกบวกและประจุลบ ในเซลล์ที่มีชีวิต "งานไฟฟ้า" หลักดำเนินการโดยไอออนบวก เนื่องจากพวกมันเคลื่อนที่ได้มากกว่า กระแสไฟฟ้าในเซลล์คือการไหลของไอออน

ดังนั้น สิ่งสำคัญคือต้องตระหนักว่ากระแสไฟฟ้าทั้งหมดที่ผ่านเมมเบรนคือกระแสไอออน . ไม่มีกระแสที่เราคุ้นเคยจากฟิสิกส์ในรูปแบบของการไหลของอิเล็กตรอนในเซลล์เช่นเดียวกับในระบบน้ำ การอ้างอิงถึงกระแสอิเล็กตรอนจะเป็นความผิดพลาด

ในระดับเคมี เราอธิบายการกระตุ้นการแพร่กระจายต้องพิจารณาว่าลักษณะของไอออนที่ไหลผ่านเมมเบรนเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร สิ่งสำคัญในกระบวนการนี้คือในระหว่างการสลับขั้ว การไหลของโซเดียมไอออนเข้าสู่เซลล์จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และทันใดนั้นก็หยุดที่จุดแหลมของศักยภาพในการดำเนินการ การไหลเข้าของโซเดียมทำให้เกิดการสลับขั้ว เนื่องจากโซเดียมไอออนนำประจุบวกเข้าสู่เซลล์ด้วย (ซึ่งจะช่วยลดอิเล็กโตรเนกาติวีตี้) จากนั้นหลังจากการขัดขวาง การไหลออกของโพแทสเซียมไอออนภายนอกจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ซึ่งทำให้เกิดการรีโพลาไรเซชัน ท้ายที่สุดโพแทสเซียมอย่างที่เราได้กล่าวไปแล้วนั้นจะนำประจุบวกออกจากเซลล์ด้วย ประจุลบยังคงอยู่ในเซลล์เป็นส่วนใหญ่ และด้วยเหตุนี้ อิเล็กโตรเนกาติวีตี้จึงเพิ่มขึ้น นี่คือการฟื้นฟูโพลาไรซ์เนื่องจากการไหลออกของโพแทสเซียมไอออน โปรดทราบว่าการไหลออกของโพแทสเซียมไอออนเกิดขึ้นเกือบจะพร้อมกันกับลักษณะของการไหลของโซเดียม แต่จะเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ และยาวนานกว่า 10 เท่า แม้จะมีระยะเวลาของการไหลของโพแทสเซียมของไอออนในตัวเอง แต่ก็มีการบริโภคเพียงเล็กน้อย - เพียงหนึ่งล้านของโพแทสเซียมสำรองในเซลล์ (0.00001 ส่วน)

มาสรุปกัน กิ่งก้านจากน้อยไปมากของกราฟศักย์แอคชั่นเกิดขึ้นเนื่องจากการป้อนโซเดียมไอออนเข้าไปในเซลล์ และกิ่งจากมากไปน้อยเกิดจากการออกจากโพแทสเซียมไอออนออกจากเซลล์

3. ช่องไอออน

ทั้งสามด้านของกระบวนการกระตุ้น - ไฟฟ้า เคมี และโครงสร้าง - จำเป็นสำหรับการทำความเข้าใจสาระสำคัญ แต่ถึงกระนั้น ทุกอย่างก็เริ่มต้นด้วยการทำงานของช่องไอออน เป็นสถานะของช่องไอออนที่กำหนดพฤติกรรมของไอออนไว้ล่วงหน้าและพฤติกรรมของไอออนจะมาพร้อมกับปรากฏการณ์ทางไฟฟ้า เริ่มกระบวนการปลุกเร้าช่องโซเดียม .

ที่ระดับโครงสร้างโมเลกุล ช่องโซเดียมเมมเบรนเปิดอยู่ ในตอนแรก กระบวนการนี้ดำเนินไปตามสัดส่วนของความแข็งแกร่งของอิทธิพลจากภายนอก จากนั้นจะกลายเป็นเพียง "ผ่านพ้นไม่ได้" และมีขนาดใหญ่มาก การเปิดช่องทำให้โซเดียมเข้าสู่เซลล์และทำให้เกิดการสลับขั้ว หลังจากนั้นประมาณ 2-5 มิลลิวินาที พวกมันปิดอัตโนมัติ . การปิดช่องนี้จะตัดการเคลื่อนที่ของโซเดียมไอออนเข้าสู่เซลล์อย่างกะทันหัน และดังนั้นจึงตัดการเพิ่มขึ้นของศักย์ไฟฟ้า การเติบโตที่อาจเกิดขึ้นหยุดลง และเราเห็นการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วบนแผนภูมิ นี่คือส่วนบนของเส้นโค้งบนกราฟ จากนั้นกระบวนการจะไปในทิศทางตรงกันข้าม แน่นอน เป็นเรื่องที่น่าสนใจมากที่จะเข้าใจว่าช่องโซเดียมมีสองประตูและเปิดด้วยประตูเปิดใช้งานและปิดด้วยประตูปิดใช้งาน แต่ควรกล่าวถึงก่อนหน้านี้ในหัวข้อ "การกระตุ้น" เราจะไม่หยุดเพียงแค่นั้น

ควบคู่ไปกับการเปิดช่องโซเดียมที่มีการหน่วงเวลาเล็กน้อย มีการเปิดช่องโพแทสเซียมเพิ่มขึ้น พวกมันช้าเมื่อเทียบกับโซเดียม การเปิดช่องโพแทสเซียมเพิ่มเติมช่วยเพิ่มการปลดปล่อยโพแทสเซียมไอออนบวกออกจากเซลล์ โพแทสเซียมที่หลั่งออกมาต่อต้านการขั้วของ "โซเดียม" และทำให้เกิดการฟื้นฟูขั้ว (การฟื้นฟูด้วยไฟฟ้า) แต่ช่องโซเดียมอยู่ข้างหน้าช่องโพแทสเซียมซึ่งยิงเร็วขึ้นประมาณ 10 เท่า ดังนั้นการไหลเข้าของโซเดียมไอออนบวกเข้าสู่เซลล์จึงเร็วกว่าการชดเชยการไหลออกของโพแทสเซียมไอออน ดังนั้นการดีโพลาไรเซชันจึงพัฒนาในอัตราที่เร็วกว่าการโพลาไรซ์ที่ต่อต้านมัน ซึ่งเกิดจากการรั่วของโพแทสเซียมไอออน นั่นคือเหตุผลที่จนกว่าช่องโซเดียมจะปิด การฟื้นฟูโพลาไรซ์จะไม่เริ่มต้นขึ้น

ไฟเป็นอุปมาสำหรับการแพร่กระจายความตื่นเต้น

เพื่อให้เข้าใจความหมายพลวัต กระบวนการกระตุ้น กล่าวคือ เพื่อให้เข้าใจถึงการกระจายไปตามเยื่อหุ้มเซลล์ เราต้องจินตนาการว่ากระบวนการที่อธิบายไว้ข้างต้นจับส่วนที่ใกล้ที่สุดก่อน จากนั้นจึงสร้างส่วนใหม่ๆ ที่ห่างไกลมากขึ้นเรื่อยๆ ของเมมเบรน จนกระทั่งไหลผ่านเมมเบรนทั้งหมดจนหมด หากคุณเคยเห็น "คลื่นสด" ที่แฟน ๆ ที่สนามกีฬาจัดโดยการยืนขึ้นและหมอบ จะเป็นเรื่องง่ายที่จะจินตนาการถึงคลื่นเมมเบรนของการกระตุ้นซึ่งเกิดขึ้นจากการไหลของกระแสไอออนของเมมเบรนในบริเวณใกล้เคียง พื้นที่

เมื่อเรามองหาตัวอย่างที่เป็นรูปเป็นร่าง การเปรียบเทียบหรืออุปมาที่สามารถสื่อให้เห็นถึงความหมายของความตื่นเต้นที่แผ่ขยายออกไปได้อย่างชัดเจน เราก็ได้พิจารณาภาพแห่งไฟ อันที่จริงแล้ว การกระตุ้นที่ลุกลามก็เหมือนไฟป่า เมื่อต้นไม้ที่กำลังลุกไหม้ยังคงอยู่ และด้านหน้าของไฟก็ลุกลามไปเรื่อย ๆ จากแหล่งกำเนิดไฟในทุกทิศทาง

ปรากฏการณ์การยับยั้งจะเป็นอย่างไรในอุปมานี้?

คำตอบนั้นชัดเจน - การเบรกจะดูเหมือนดับไฟ เช่น ลดการเผาไหม้และดับไฟ แต่ถ้าไฟลุกลามไปเอง การดับไฟก็ต้องใช้ความพยายาม จากพื้นที่ดับไฟ กระบวนการดับเองจะไม่ไปในทุกทิศทาง

มีทางเลือกสามทางในการดับไฟ: (1) คุณต้องรอจนกว่าทุกอย่างจะมอดไหม้และไฟจะเผาผลาญพลังงานสำรองที่ติดไฟได้หมดลง (2) คุณต้องเทน้ำลงบนพื้นที่เผาไหม้เพื่อให้ไฟดับ (3) หรือคุณจำเป็นต้องรดน้ำพื้นที่ที่ใกล้ที่สุดโดยไฟล่วงหน้าเพื่อไม่ให้เกิดไฟไหม้

เป็นไปได้ไหมที่จะ "ดับ" คลื่นของการแพร่กระจายความตื่นเต้น?

ไม่น่าเป็นไปได้ที่เซลล์ประสาทจะสามารถ "ดับ" "ไฟ" แห่งการกระตุ้นที่เริ่มขึ้นได้ ดังนั้นวิธีแรกจึงเหมาะสำหรับการแทรกแซงการทำงานของเซลล์ประสาทเทียมเท่านั้น (เช่นเพื่อการรักษาโรค) แต่ปรากฎว่าค่อนข้างเป็นไปได้ที่จะ "เติมน้ำบางส่วน" และป้องกันการแพร่กระจายของการกระตุ้น

ออโต้เวฟในสื่อที่น่าตื่นเต้น (ABC)

เมื่อคลื่นแพร่กระจายในตัวกลางที่กระตุ้นได้จริง จะไม่มีการถ่ายโอนพลังงาน พลังงานจะไม่ถูกถ่ายโอน แต่จะถูกปล่อยออกมาเมื่อการกระตุ้นไปถึงส่วน ABC สามารถเปรียบเทียบได้กับชุดของการระเบิดของประจุที่วางอยู่ห่างจากกัน (เช่น เมื่อดับไฟป่า การก่อสร้าง งานถมดิน) เมื่อการระเบิดของประจุหนึ่งครั้งทำให้เกิดการระเบิดของประจุที่อยู่ใกล้เคียง และ เร็วๆ นี้. ไฟป่าเป็นตัวอย่างของการแพร่กระจายคลื่นในตัวกลางที่ตื่นตัวได้ เปลวไฟลามไปทั่วบริเวณที่มีพลังงานสำรองแบบกระจาย - ต้นไม้, ไม้ตาย, ตะไคร่น้ำแห้ง

คุณสมบัติพื้นฐานของคลื่นที่แพร่กระจายในตัวกลางที่กระตุ้นได้จริง (ABC)

คลื่นกระตุ้นแพร่กระจายใน ABC โดยไม่มีการลดทอน ทางเดินของคลื่นกระตุ้นนั้นสัมพันธ์กับการหักเหของแสง - การไม่กระตุ้นของตัวกลางในช่วงระยะเวลาหนึ่ง (ระยะเวลาการหักเหของแสง)

แรงกระตุ้นเส้นประสาท

คลื่นแห่งความตื่นเต้นซึ่งแผ่กระจายไปตามเส้นใยประสาทและทำหน้าที่ส่งข้อมูลจากรอบนอก ตัวรับ (ละเอียดอ่อน) สิ้นสุดที่ศูนย์ประสาทภายในศูนย์ ระบบประสาทและจากมันไปยังเครื่องมือบริหาร - กล้ามเนื้อและต่อม ทางของน.และ. พร้อมด้วยไฟฟ้าชั่วขณะ กระบวนการ ในการรีด เป็นไปได้ที่จะลงทะเบียนอิเล็กโทรดทั้งภายนอกเซลล์และภายในเซลล์

การสร้าง การถ่ายโอน และการประมวลผล N. และ. ดำเนินการโดยระบบประสาท หลัก องค์ประกอบโครงสร้างของระบบประสาทของสิ่งมีชีวิตที่สูงขึ้นคือเซลล์ประสาทหรือเซลล์ประสาทที่ประกอบด้วยร่างกายของเซลล์และจำนวนมาก กระบวนการ - เดนไดรต์ (รูปที่ 1) หนึ่งในกระบวนการที่ไม่เป็นศูนย์ เซลล์ประสาทมีความยาวมาก - นี่คือเส้นใยประสาทหรือแอกซอนซึ่งมีความยาว ~ 1 ม. และความหนาตั้งแต่ 0.5 ถึง 30 ไมครอน เส้นใยประสาทมีสองประเภท: เยื่อกระดาษ (myelinated) และ amyelinated เส้นใยที่เป็นเนื้อมีเยื่อไมอีลินที่เกิดขึ้นเป็นพิเศษ เมมเบรน ขอบเหมือนแยกเป็นแผลบนซอน ความยาวของส่วนของปลอกไมอีลินแบบต่อเนื่องคือตั้งแต่ 200 ไมครอนถึง 1 มม. พวกมันถูกขัดจังหวะโดยสิ่งที่เรียกว่า การสกัดกั้นของ Ranvier ด้วยความกว้าง 1 μm ปลอกไมอีลินทำหน้าที่เป็นฉนวน เส้นใยประสาทในพื้นที่เหล่านี้เป็นแบบพาสซีฟซึ่งทำงานด้วยไฟฟ้าเฉพาะในโหนดของ Ranvier เส้นใย Meleless ไม่มีฉนวน แปลง; โครงสร้างเป็นเนื้อเดียวกันตลอดความยาว และเมมเบรนมีไฟฟ้า กิจกรรมทั่วพื้นผิวทั้งหมด

เส้นใยประสาทไปสิ้นสุดที่ร่างกายหรือเดนไดรต์ของเซลล์ประสาทอื่นๆ แต่จะถูกแยกจากกันโดยตัวกลาง

ความกว้างที่น่าขนลุกประมาณ 10 นาโนเมตร พื้นที่สัมผัสระหว่างสองเซลล์นี้เรียกว่า ไซแนปส์ เยื่อหุ้มแอกซอนเข้าสู่ไซแนปส์เรียกว่า พรีไซแนปติกและเดนไดรต์หรือเมมเบรนของกล้ามเนื้อที่สอดคล้องกันคือโพสต์-synaptic (ดูรูปที่ โครงสร้างเซลล์)

ภายใต้สภาวะปกติ ชุดของ N. และ. วิ่งไปตามเส้นใยประสาทอย่างต่อเนื่องซึ่งเกิดขึ้นบนเดนไดรต์หรือตัวเซลล์และแผ่ไปตามซอนในทิศทางจากตัวเซลล์ (แอกซอนสามารถนำ N. และทั้งสองทิศทางได้) ). ความถี่ของงวดเหล่านี้ การปล่อยมีข้อมูลเกี่ยวกับความแรงของการระคายเคืองที่ก่อให้เกิด; เช่น เมื่อมีกิจกรรมปานกลาง ความถี่จะอยู่ที่ ~ 50-100 แรงกระตุ้น / วินาที มีเซลล์ต่างๆ ที่ to-rye จะถูกปลดปล่อยออกมาด้วยความถี่ ~ 1500 แรงกระตุ้น/วินาที

ความเร็วของการกระจายของ N. และ. ยู . ขึ้นอยู่กับชนิดของเส้นใยประสาทและเส้นผ่านศูนย์กลาง ง,ยู . ~ d 1/2. ในเส้นใยบาง ๆ ของระบบประสาทของมนุษย์ u . ~ 1 m/s และในเส้นใยหนา u . ~ 100-120 ม./วินาที

แต่ละ N. และ. เกิดขึ้นจากการระคายเคืองของร่างกายของเซลล์ประสาทหรือเส้นใยประสาท น.และ. มีลักษณะเหมือนกันเสมอ (รูปร่างและความเร็ว) โดยไม่คำนึงถึงความรุนแรงของการระคายเคือง กล่าวคือ ด้วยการกระตุ้นระดับล่างของ N และ ไม่เกิดขึ้นเลย แต่ด้วย suprathreshold - มีแอมพลิจูดเต็ม

หลังจากกระตุ้นจะเกิดช่วงวัสดุทนไฟซึ่งความตื่นเต้นของเส้นใยประสาทจะลดลง แยกแยะ abs ระยะเวลาทนไฟเมื่อเส้นใยไม่สามารถกระตุ้นด้วยสิ่งเร้าใด ๆ และอ้างอิง ระยะเวลาทนไฟเมื่อเป็นไปได้ แต่เกณฑ์นั้นสูงกว่าปกติ หน้าท้อง ระยะเวลาทนไฟจะ จำกัด ความถี่การส่งของ N. จากด้านบนและ เส้นใยประสาทมีคุณสมบัติในการพักนั่นคือมันเคยชินกับการระคายเคืองอย่างต่อเนื่องซึ่งแสดงออกในการเพิ่มขึ้นทีละน้อยในเกณฑ์ความตื่นเต้นง่าย ส่งผลให้ความถี่และความถี่ของ N. ลดลง และถึงขนาดหายสาบสูญไปโดยสมบูรณ์ หากการระคายเคืองเกิดขึ้นอย่างช้าๆ การกระตุ้นอาจไม่เกิดขึ้นแม้ว่าจะถึงเกณฑ์แล้วก็ตาม

รูปที่ 1 แผนผังโครงสร้างของเซลล์ประสาท

ตามเส้นใยประสาทของเอ็นและ จำหน่ายในรูปของไฟฟ้า ศักยภาพ. ในไซแนปส์มีการเปลี่ยนแปลงในกลไกการขยายพันธุ์ เมื่อน.และ. ถึง presynaptic ตอนจบใน synaptic ช่องว่างถูกจัดสรรเคมีที่ใช้งานอยู่ - m e d i a t o r. ผู้ไกล่เกลี่ยกระจายผ่าน synaptic ช่องว่างและการเปลี่ยนแปลงการซึมผ่านของ postsynaptic เมมเบรนอันเป็นผลมาจากการปรากฏ สร้างการขยายพันธุ์อีกครั้ง . นี่คือวิธีการทำงานของคีโม ไซแนปส์ มีไฟฟ้า ไซแนปส์เมื่อ. เซลล์ประสาทถูกกระตุ้นด้วยไฟฟ้า

การกระตุ้นของ N. และ.สรีรวิทยา ความคิดเกี่ยวกับรูปลักษณ์ของไฟฟ้า ศักยภาพในเซลล์ขึ้นอยู่กับสิ่งที่เรียกว่า ทฤษฎีเมมเบรน เยื่อหุ้มเซลล์แยกอิเล็กโทรไลต์ที่มีความเข้มข้นต่างกันและมี is-Byrate การซึมผ่านของไอออนบางชนิด ดังนั้น เยื่อหุ้มแอกซอนจึงเป็นชั้นไขมันและโปรตีนบางๆ ที่มีความหนาประมาณ 7 นาโนเมตร ไฟฟ้าของเธอ ความต้านทานที่เหลือ ~ 0.1 โอห์ม ม. 2 และความจุ ~ 10 mf / m 2 ภายในแอกซอนมีความเข้มข้นของไอออน K + สูงและความเข้มข้นของไอออน Na + และ Cl นั้นต่ำ ในขณะที่สภาพแวดล้อมกลับกัน

เมื่ออยู่นิ่ง เยื่อหุ้มแอกซอนสามารถซึมผ่าน K + ไอออนได้ เนื่องจากความแตกต่างของความเข้มข้น C 0 K . ในต่อ และ C ในต่อ สารละลาย ศักยภาพเมมเบรนของโพแทสเซียมถูกสร้างขึ้นบนเมมเบรน

ที่ไหน ที -เอบีเอส ก้าว-pa, อี -ประจุของอิเล็กตรอน บนเมมเบรนของแอกซอน จะสังเกตเห็นศักยภาพการพักตัวที่ ~ -60 mV อย่างแท้จริง ซึ่งสอดคล้องกับค่า f-le ที่ระบุ

ไอออน Na + และ Cl - ทะลุผ่านเมมเบรน เพื่อรักษาการกระจายตัวของไอออนที่ไม่สมดุลที่จำเป็น เซลล์จะใช้ระบบขนส่งแบบแอคทีฟ ซึ่งใช้พลังงานจากเซลล์ในการทำงาน ดังนั้นสถานะของเส้นใยประสาทที่เหลือจึงไม่สมดุลทางอุณหพลศาสตร์ มันหยุดนิ่งเนื่องจากการทำงานของปั๊มไอออน และศักย์ของเมมเบรนในสภาวะวงจรเปิดจะถูกกำหนดจากความเท่าเทียมกันถึงศูนย์ของกระแสไฟฟ้าทั้งหมด หมุนเวียน.

กระบวนการกระตุ้นประสาทพัฒนาดังนี้ (ดูเพิ่มเติม ชีวฟิสิกส์)หากกระแสไฟอ่อนผ่านแอกซอน ทำให้เกิดการสลับขั้วของเมมเบรน หลังจากถอดภายนอกแล้ว ศักยภาพในการเปิดรับแสงจะกลับสู่ระดับเริ่มต้นซ้ำซากจำเจ ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ แอกซอนจะทำงานเหมือนวงจรไฟฟ้าแบบพาสซีฟ วงจรประกอบด้วยตัวเก็บประจุและกระแสตรง ความต้านทาน.

ข้าว. 2. การพัฒนาศักยภาพการดำเนินการในระบบประสาทล็อกเน่: เอ- เกณฑ์ย่อย ( 1 ) และสิทธิเหนือ (2) การระคายเคือง; ข- การตอบสนองของเมมเบรน ด้วยอาการระคายเคืองเหนือระดับเหงื่อออกเต็มตัววัฏจักรการกระทำ ในคือกระแสไอออนที่ไหลผ่าน เมมเบรนเมื่อตื่นเต้น จี -ประมาณ กระแสไอออนในรูปแบบการวิเคราะห์อย่างง่าย

หากพัลส์ปัจจุบันเกินค่าเกณฑ์ที่กำหนด ศักยภาพยังคงเปลี่ยนแปลงแม้หลังจากปิดการรบกวนแล้ว ศักยภาพจะกลายเป็นบวกและจากนั้นกลับสู่ระดับของการพักผ่อนและในตอนแรกมันจะข้ามไปเล็กน้อย (บริเวณไฮเปอร์โพลาไรเซชัน, รูปที่ 2) การตอบสนองของเมมเบรนไม่ได้ขึ้นอยู่กับการรบกวน แรงกระตุ้นนี้เรียกว่า ศักยภาพในการดำเนินการ ในเวลาเดียวกัน กระแสไอออนจะไหลผ่านเมมเบรน โดยพุ่งเข้าด้านในก่อนแล้วจึงออกด้านนอก (รูปที่ 2 ใน).

ปรากฏการณ์ การตีความกลไกการเกิดขึ้นของ N. และ ได้รับโดย A. L. Hodg-kin และ A. F. Huxley ในปี 1952 กระแสไอออนทั้งหมดประกอบด้วยสามองค์ประกอบ: โพแทสเซียม โซเดียม และกระแสไฟรั่ว เมื่อศักย์ของเมมเบรนเปลี่ยนตามค่าขีดจำกัด j* (~ 20mV) เมมเบรนจะซึมผ่านไปยัง Na + ไอออนได้ Na + ไอออนพุ่งเข้าไปในเส้นใยโดยเปลี่ยนศักย์ของเมมเบรนจนกว่าจะถึงศักย์โซเดียมสมดุล:

ส่วนประกอบ ~ 60 mV ดังนั้นแอมพลิจูดเต็มรูปแบบของศักยภาพในการดำเนินการถึง ~ 120 mV เมื่อถึงเวลาสูงสุด ศักยภาพในเมมเบรนเริ่มพัฒนาโพแทสเซียม (และในขณะเดียวกันก็ลดโซเดียม) เป็นผลให้กระแสโซเดียมถูกแทนที่ด้วยกระแสโพแทสเซียมที่พุ่งออกไปด้านนอก ปัจจุบันนี้สอดคล้องกับการลดลงของศักยภาพในการดำเนินการ

เชิงประจักษ์ ur-tion สำหรับคำอธิบายของกระแสโซเดียมและโพแทสเซียม พฤติกรรมของศักย์เมมเบรนระหว่างการกระตุ้นเส้นใยที่เป็นเนื้อเดียวกันเชิงพื้นที่ถูกกำหนดโดยสมการ:

ที่ไหน จาก -ความจุเมมเบรน ฉัน- กระแสไอออนประกอบด้วยโพแทสเซียมโซเดียมและกระแสไฟรั่ว กระแสเหล่านี้ถูกกำหนดโดยโพสต์ emf j K , j นา และ j lและการนำไฟฟ้า gเค , gนาและ gl:

มูลค่า g lถือว่าคงที่การนำไฟฟ้า gนาและ g K อธิบายโดยใช้พารามิเตอร์ ม, ชม.และ ป:

gนา g K - ค่าคงที่; ตัวเลือก ไทยและ พีสนองสมการเชิงเส้น

การพึ่งพาค่าสัมประสิทธิ์ เอ . และ b บนศักยภาพของเมมเบรน j (รูปที่ 3) ถูกเลือกจากเงื่อนไขของการจับคู่ที่ดีที่สุด

ข้าว. 3. การพึ่งพาสัมประสิทธิ์เอ. และขจากเยื่อหุ้มเซลล์ศักยภาพ.

เส้นโค้งที่คำนวณและวัดได้ ฉัน(t). การเลือกพารามิเตอร์เกิดจากข้อพิจารณาเดียวกัน การพึ่งพาค่าคงที่ ไทยและ พีบนศักย์ของเมมเบรนดังแสดงในรูปที่ 4. มีโมเดลที่มีพารามิเตอร์จำนวนมาก ดังนั้นเมมเบรนของเส้นใยประสาทจึงเป็นตัวนำไอออนิกที่ไม่เป็นเชิงเส้นซึ่งคุณสมบัตินั้นขึ้นอยู่กับไฟฟ้าอย่างมาก ฟิลด์ กลไกการสร้างแรงกระตุ้นไม่ค่อยเข้าใจ Hodgkin-Huxley Urn ให้เพียงการทดลองเชิงประจักษ์ที่ประสบความสำเร็จเท่านั้น คำอธิบายของปรากฏการณ์ที่ไม่มีทางกายภาพที่เฉพาะเจาะจง โมเดล ดังนั้นงานที่สำคัญคือการศึกษากลไกการไหลของไฟฟ้า กระแสผ่านเมมเบรน โดยเฉพาะอย่างยิ่งผ่านไฟฟ้าควบคุม ช่องไอออนสนาม

ข้าว. 4. การพึ่งพาค่าคงที่ ไทยและ พี จากศักยภาพของเมมเบรน

การกระจายของน.และ.น.และ. สามารถแพร่กระจายไปตามเส้นใยโดยไม่ต้องลดทอนและมีเสา ความเร็ว. นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าพลังงานที่จำเป็นสำหรับการส่งสัญญาณไม่ได้มาจากจุดศูนย์กลางเดียว แต่ถูกดึงเข้าที่ที่จุดแต่ละจุดของไฟเบอร์ ตามเส้นใยทั้งสองประเภท การส่งสัญญาณของเอ็นมี 2 วิธี และ

ในกรณีที่ไม่มีเยื่อไมอีลิเนชัน เส้นใยที่มีศักยภาพเมมเบรน j( x, t) ถูกกำหนดโดยสมการ:

ที่ไหน จาก -ความจุเมมเบรนต่อหน่วยความยาวไฟเบอร์ ร-ผลรวมของความต้านทานตามยาว (ภายในเซลล์และนอกเซลล์) ต่อหน่วยความยาวไฟเบอร์ ฉัน- กระแสไอออนที่ไหลผ่านเมมเบรนของเส้นใยที่มีความยาวหน่วย ไฟฟ้า หมุนเวียน ฉันเป็นฟังก์ชันของศักย์ j ซึ่งขึ้นอยู่กับเวลา tและพิกัด เอ็กซ์การพึ่งพาอาศัยกันนี้กำหนดโดยสมการ (2) - (4)

ประเภทของฟังก์ชัน ฉันจำเพาะต่อสภาพแวดล้อมที่กระตุ้นได้ทางชีวภาพ อย่างไรก็ตาม สมการ (5) นอกเหนือจากรูป ฉันมีลักษณะทั่วไปมากกว่าและอธิบายเกี่ยวกับกายภาพหลายอย่าง ปรากฏการณ์เช่น กระบวนการเผาไหม้ ดังนั้นการโอนของน.และ. เปรียบเหมือนการเผาสายแป้ง หากอยู่ในเปลวไฟกระบวนการจุดระเบิดจะดำเนินการเนื่องจากการนำความร้อนจากนั้นใน N. และ การกระตุ้นเกิดขึ้นด้วยความช่วยเหลือของสิ่งที่เรียกว่า กระแสน้ำในท้องถิ่น (รูปที่ 5)

ข้าว. 5. กระแสน้ำในท้องถิ่นให้การกระจายแรงกระตุ้นของเส้นประสาท

Ur-tion of Hodgkin - Huxley สำหรับการกระจายของ N. และ. แก้เป็นตัวเลข การแก้ปัญหาที่ได้รับพร้อมกับการทดลองสะสม ข้อมูลพบว่าการกระจายตัวของน.และ. ไม่ขึ้นอยู่กับรายละเอียดของกระบวนการกระตุ้น คุณภาพ ภาพการกระจายของน.และ. สามารถรับได้โดยใช้แบบจำลองอย่างง่ายที่สะท้อนถึงคุณสมบัติทั่วไปของการกระตุ้นเท่านั้น วิธีการดังกล่าวอนุญาตให้นับรูปแบบ N. และ ในเส้นใยที่เป็นเนื้อเดียวกันการเปลี่ยนแปลงของพวกมันในการปรากฏตัวของความไม่เป็นเนื้อเดียวกันและแม้แต่โหมดที่ซับซ้อนของการแพร่กระจายของการกระตุ้นในตัวกลางที่ใช้งานเป็นต้น ในกล้ามเนื้อหัวใจ มีหลายอย่าง คณิตศาสตร์. โมเดลประเภทนี้ ที่ง่ายที่สุดของพวกเขาคือสิ่งนี้ กระแสไอออนที่ไหลผ่านเมมเบรนระหว่างทางผ่านของ N และ เป็นสัญญาณสลับกัน: ตอนแรกจะไหลเข้าสู่เส้นใยแล้วไหลออก ดังนั้นจึงสามารถประมาณได้โดยฟังก์ชันค่าคงที่แบบทีละชิ้น (รูปที่ 2 จี). การกระตุ้นเกิดขึ้นเมื่อศักย์เมมเบรนเปลี่ยนตามค่าขีดจำกัด j* ในขณะนี้ กระแสปรากฏขึ้น กำกับภายในเส้นใย และเท่ากับค่าสัมบูรณ์ เจ".หลังจาก t "กระแสเปลี่ยนไปตรงกันข้ามเท่ากับ เจ". สิ่งนี้ยังคงดำเนินต่อไป ~t". คำตอบของสมการที่คล้ายตัวเอง (5) สามารถหาได้จากฟังก์ชันของตัวแปร เสื้อ = x/ยู , คุณอยู่ที่ไหน - ความเร็วการกระจายของ N. และ. (รูปที่ 2, ข)

ในเส้นใยจริง เวลา t" นั้นมากเพียงพอ มีเพียงตัวกำหนดความเร็ว u , ซึ่ง f-la นั้นถูกต้อง: . ระบุว่า เจ" ~ ~d, R~d 2 และ จาก~ ง,ที่ไหน ง-เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใย เราพบว่า สอดคล้องกับการทดลอง ว่า u ~d 1/2 . โดยใช้การประมาณค่าคงที่แบบเป็นชิ้นๆ เพื่อหารูปร่างของศักย์แอคชัน

Ur-tion (5) สำหรับการแพร่กระจาย N. และ จริง ๆ แล้วยอมรับสองวิธี วิธีที่สองกลายเป็นไม่เสถียร มันให้ N. และ. ด้วยความเร็วและแอมพลิจูดที่ต่ำกว่ามาก การมีอยู่ของสารละลายที่สองที่ไม่เสถียรมีความคล้ายคลึงกันในทฤษฎีการเผาไหม้ เมื่อเปลวไฟแพร่กระจายด้วยแผงระบายความร้อนด้านข้าง ระบบการปกครองที่ไม่เสถียรก็อาจเกิดขึ้นได้เช่นกัน การวิเคราะห์อย่างง่าย แบบของน.และ. สามารถปรับปรุงได้โดยคำนึงถึงการเพิ่มเติม รายละเอียด.

เมื่อเปลี่ยนตอนและแตกแขนงของเส้นใยประสาท ทางเดินของเอ็นและ อาจจะยากหรือปิดกั้นได้หมด ในเส้นใยขยาย (รูปที่ 6) ความเร็วพัลส์จะลดลงเมื่อเข้าใกล้การขยายตัว และหลังจากการขยายตัวจะเริ่มเพิ่มขึ้นจนกว่าจะถึงค่าคงที่ใหม่ น. ความล่าช้าและ. ยิ่งแข็งแกร่งมากเท่าใดความแตกต่างของหน้าตัดก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ด้วยการขยายตัวของ N. และ. หยุด มีคำวิจารณ์ การขยายตัวของเส้นใย ก. ก. ก. และ.

ที่การกลับมาของเอ็นและ. (จากไฟเบอร์กว้างถึงแคบ) ไม่มีการปิดกั้น แต่ความเร็วที่เปลี่ยนไปนั้นตรงกันข้าม ที่วิธีการลดความเร็วของน.และ. เพิ่มขึ้นแล้วเริ่มตกสู่ค่าคงที่ใหม่ บนกราฟความเร็ว (รูปที่ 6 เอ) ทำให้เกิดลูปฮิสเทรีซิสชนิดหนึ่ง

รี. 6. การผ่านของแรงกระตุ้นเส้นประสาทโดยการขยายตัวเส้นใยวิ่ง: ก -เปลี่ยนความเร็วพัลส์ใน ขึ้นอยู่กับทิศทางของมัน ข- แผนผัง ภาพของเส้นใยขยาย

ความแตกต่างอีกประเภทหนึ่งคือการแตกแขนงของเส้นใย ในโหนดสาขาต่างๆ ตัวเลือกสำหรับการผ่านและปิดกั้นแรงกระตุ้น ที่แนวทางของ N. แบบ nonsynchronous และ. เงื่อนไขการบล็อกขึ้นอยู่กับการชดเชยเวลา หากเวลาระหว่างพัลส์มีน้อยก็จะช่วยกันเจาะเข้าไปในเส้นใยที่สามที่กว้าง หากกะมีขนาดใหญ่พอ N. และ. รบกวนซึ่งกันและกัน นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่า N. และ. ซึ่งมาก่อน แต่ไม่สามารถกระตุ้นเส้นใยที่สามได้ ถ่ายโอนโหนดบางส่วนไปสู่สถานะทนไฟ นอกจากนี้ยังมีเอฟเฟกต์การซิงโครไนซ์: ในกระบวนการของแนวทางของ N. และ กับโหนด ความล่าช้าสัมพันธ์กันลดลง

ปฏิสัมพันธ์ของ N. และ.เส้นใยประสาทในร่างกายจะรวมกันเป็นมัดหรือลำต้นของเส้นประสาท เกิดเป็นสายเคเบิลชนิดควั่น เส้นใยทั้งหมดในกลุ่มเป็นอิสระ สายสื่อสาร แต่มี "สาย" ทั่วไปหนึ่งเส้น - ระหว่างเซลล์ เมื่อ N. และวิ่งไปตามเส้นใยใด ๆ มันจะสร้างกระแสไฟฟ้าในของเหลวระหว่างเซลล์ การตัดส่งผลต่อศักยภาพของเมมเบรนของเส้นใยถัดไป โดยปกติอิทธิพลดังกล่าวจะเล็กน้อยและสายการสื่อสารทำงานโดยไม่มีการแทรกแซงซึ่งกันและกัน แต่แสดงออกในทางพยาธิวิทยา และศิลปะ เงื่อนไข. แปรรูปเส้นประสาทเฉพาะส่วน เคมี สารสามารถสังเกตได้ไม่เพียง แต่การรบกวนซึ่งกันและกัน แต่ยังรวมถึงการถ่ายโอนการกระตุ้นไปยังเส้นใยที่อยู่ใกล้เคียง

การทดลองที่ทราบเกี่ยวกับการทำงานร่วมกันของเส้นใยประสาทสองเส้นที่วางอยู่ในปริมาณที่จำกัดจากภายนอก วิธีการแก้. ถ้า N. วิ่งไปตามหนึ่งในเส้นใยและ. ความตื่นเต้นง่ายของเส้นใยที่สองจะเปลี่ยนในเวลาเดียวกัน การเปลี่ยนแปลงต้องผ่านสามขั้นตอน ในตอนแรกความตื่นเต้นของเส้นใยที่สองลดลง (เกณฑ์การกระตุ้นเพิ่มขึ้น) ความตื่นตัวที่ลดลงนี้มาก่อนศักยภาพของการกระทำที่เคลื่อนที่ไปตามเส้นใยแรกและคงอยู่ประมาณจนกว่าศักยภาพในเส้นใยแรกจะถึงค่าสูงสุด จากนั้นความตื่นเต้นก็เพิ่มขึ้นขั้นตอนนี้เกิดขึ้นพร้อมกับกระบวนการลดศักยภาพในเส้นใยแรก ความตื่นเต้นง่ายลดลงอีกครั้งเมื่อเกิดไฮเปอร์โพลาไรเซชันของเมมเบรนเล็กน้อยในเส้นใยแรก

ในเวลาเดียวกัน ทางของน.และ. บนสองเส้นใยบางครั้งก็เป็นไปได้ที่จะบรรลุการซิงโครไนซ์ ทั้งๆที่เป็นเจ้าของ ความเร็วของ N. และ. ในเส้นใยที่ต่างกันจะต่างกันไปพร้อม ๆ กัน การกระตุ้นอาจเกิดขึ้นรวม N. และ ถ้าเป็นเจ้าของ. ความเร็วเท่ากัน จากนั้นแรงกระตุ้นโดยรวมจะมีความเร็วต่ำกว่า ด้วยคุณสมบัติที่แตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัด ความเร็ว ความเร็วรวมมีค่ากลาง มีเพียง N. และ. เท่านั้นที่สามารถซิงโครไนซ์ได้ซึ่งความเร็วไม่แตกต่างกันมากนัก

มาเทม. คำอธิบายของปรากฏการณ์นี้ได้รับจากระบบสมการศักย์ของเมมเบรนของเส้นใยคู่ขนานสองเส้น j 1 และ j 2:

ที่ไหน R 1 และ R 2 - ความต้านทานตามยาวของเส้นใยที่หนึ่งและที่สอง R 3 - ความต้านทานตามยาวของสิ่งแวดล้อม g = R 1 R 2 + R 1 R 3 . + R 2 R 3 . กระแสอิออน ฉัน 1 และ ฉัน 2 สามารถอธิบายได้ด้วยรูปแบบหนึ่งของการกระตุ้นทางประสาท

เมื่อใช้การวิเคราะห์อย่างง่าย โซลูชันแบบจำลองนำไปสู่สิ่งต่อไปนี้ รูปภาพ. เมื่อเส้นใยหนึ่งถูกกระตุ้น ศักย์ของเมมเบรนสลับกันจะเกิดขึ้นในเส้นใยที่อยู่ติดกัน: ขั้นแรก เส้นใยจะถูกไฮเปอร์โพลาไรซ์ ต่อมาเป็นขั้ว และสุดท้ายไฮเปอร์โพลาไรซ์อีกครั้ง ทั้งสามระยะนี้สอดคล้องกับการลดลง การเพิ่มขึ้น และการลดลงครั้งใหม่ในการปลุกปั่นของเส้นใย ที่ค่าปกติของพารามิเตอร์ การเปลี่ยนศักย์ของเมมเบรนในระยะที่สองไปสู่การสลับขั้วไม่ถึงเกณฑ์ ดังนั้นจึงไม่มีการถ่ายโอนการกระตุ้นไปยังเส้นใยที่อยู่ติดกัน ในเวลาเดียวกัน การกระตุ้นของสองเส้นใย ระบบ (6) ช่วยให้การแก้ปัญหาที่คล้ายกันในตัวเองซึ่งสอดคล้องกับสอง N. และ เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากันต่อโพสต์ ระยะห่างจากกัน หากมีเอ็นที่ช้าและอยู่ข้างหน้าก็จะทำให้แรงกระตุ้นเร็วช้าลงไม่ปล่อยไปข้างหน้า ทั้งสองกำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่ค่อนข้างช้า หากมีครั้งที่สองที่รวดเร็วข้างหน้า และ. แล้วมันก็ดึงแรงกระตุ้นช้า. ความเร็วรวมจะใกล้เคียงกับความเร็วภายใน ความเร็วแรงกระตุ้นที่รวดเร็ว ในโครงสร้างประสาทที่ซับซ้อน ลักษณะของ อัตโนมัติจะ

สภาพแวดล้อมที่น่าตื่นเต้นเซลล์ประสาทในร่างกายจะรวมกันเป็นโครงข่ายประสาท ซึ่งขึ้นอยู่กับความถี่ของการแตกแขนงของเส้นใย แบ่งออกเป็นเซลล์หายากและหนาแน่น ในเครือข่ายหายาก ตื่นเต้นอย่างเป็นอิสระจากกันและมีปฏิสัมพันธ์เฉพาะที่โหนดสาขาตามที่อธิบายข้างต้น

ในเครือข่ายที่หนาแน่น การกระตุ้นจะครอบคลุมองค์ประกอบหลายอย่างในคราวเดียว ดังนั้นโครงสร้างที่มีรายละเอียดและวิธีการเชื่อมต่อถึงกันจึงไม่มีนัยสำคัญ เครือข่ายทำงานเหมือนสื่อที่กระตุ้นได้อย่างต่อเนื่องซึ่งพารามิเตอร์ที่กำหนดการเกิดขึ้นและการแพร่กระจายของการกระตุ้น

สื่อที่กระตุ้นได้อาจเป็นสามมิติ แม้ว่ามักจะถูกมองว่าเป็นสองมิติ ความตื่นเต้นที่เกิดขึ้นใน ชี้ไปบนพื้นผิว กระจายไปทุกทิศทางในรูปของคลื่นวงแหวน คลื่นกระตุ้นสามารถเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ สิ่งกีดขวางได้ แต่ไม่สามารถสะท้อนจากสิ่งกีดขวาง และจะไม่สะท้อนจากขอบเขตของตัวกลาง เมื่อคลื่นชนกันจะเกิดการทำลายล้างซึ่งกันและกัน คลื่นเหล่านี้ไม่สามารถผ่านกันและกันได้เนื่องจากมีบริเวณวัสดุทนไฟอยู่ด้านหลังด้านหน้าของแรงกระตุ้น

ตัวอย่างของสภาพแวดล้อมที่ตื่นเต้นเร้าใจคือ Syncytium ประสาทและกล้ามเนื้อหัวใจ - การรวมตัวกันของเส้นใยประสาทและกล้ามเนื้อเป็นระบบตัวนำเดียวที่สามารถส่งสัญญาณกระตุ้นไปในทิศทางใดก็ได้ Syncytia ของกล้ามเนื้อและกล้ามเนื้อหดตัวพร้อมกันโดยเชื่อฟังคลื่นแห่งการกระตุ้นซึ่งส่งโดยศูนย์ควบคุมเดียว - เครื่องกระตุ้นหัวใจ จังหวะเดียวบางครั้งถูกรบกวน หนึ่งในโหมดเหล่านี้เรียกว่า atrial flutter: สิ่งเหล่านี้เป็นการหดตัวอัตโนมัติที่เกิดจากการไหลเวียนของการกระตุ้นรอบ ๆ สิ่งกีดขวางเป็นต้น หลอดเลือดดำที่เหนือกว่าหรือด้อยกว่า สำหรับการเกิดระบอบการปกครองดังกล่าว เส้นรอบวงของสิ่งกีดขวางต้องเกินความยาวคลื่นของการกระตุ้น ซึ่งอยู่ที่ ~ 5 ซม. ในห้องโถงใหญ่ของมนุษย์ การหดตัวของหัวใจห้องบนที่มีความถี่ 3-5 Hz โหมดการกระตุ้นที่ซับซ้อนมากขึ้นคือ ventricular fibrillation ของหัวใจ เมื่อเป็น otd องค์ประกอบของกล้ามเนื้อหัวใจเริ่มหดตัวโดยไม่มีสิ่งภายนอก คำสั่งและไม่มีการสื่อสารกับองค์ประกอบใกล้เคียงที่มีความถี่ ~ 10 Hz Fibrillation นำไปสู่การหยุดการไหลเวียนโลหิต

การเกิดขึ้นและการรักษากิจกรรมที่เกิดขึ้นเองของตัวกลางที่กระตุ้นได้นั้นเชื่อมโยงอย่างแยกไม่ออกกับการเกิดขึ้นของแหล่งกำเนิดคลื่น แหล่งกำเนิดคลื่นที่ง่ายที่สุด (เซลล์ที่ถูกกระตุ้นโดยธรรมชาติ) สามารถให้เป็นระยะ การเต้นเป็นจังหวะของกิจกรรม นี่คือวิธีการทำงานของเครื่องกระตุ้นหัวใจ

แหล่งที่มาของการกระตุ้นอาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากพื้นที่ที่ซับซ้อน การจัดโหมดการกระตุ้นเช่น เสียงก้องของประเภทของคลื่นเกลียวหมุนซึ่งปรากฏในสื่อที่กระตุ้นได้ง่ายที่สุด เสียงก้องอีกประเภทหนึ่งเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่ประกอบด้วยองค์ประกอบสองประเภทที่มีเกณฑ์การกระตุ้นต่างกัน เสียงก้องกระตุ้นองค์ประกอบหนึ่งหรือองค์ประกอบอื่นเป็นระยะในขณะที่เปลี่ยนทิศทางของการเคลื่อนที่และสร้างคลื่นระนาบ

แหล่งที่มาประเภทที่สามคือศูนย์กลางชั้นนำ (แหล่งกำเนิดเสียงสะท้อน) ซึ่งปรากฏในสภาพแวดล้อมที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันในแง่ของการหักเหของแสงหรือเกณฑ์การกระตุ้น ในกรณีนี้ คลื่นสะท้อน (echo) จะปรากฏบนความไม่เท่าเทียมกัน การปรากฏตัวของแหล่งกำเนิดคลื่นดังกล่าวนำไปสู่การปรากฏตัวของระบอบการกระตุ้นที่ซับซ้อนซึ่งได้รับการศึกษาในทฤษฎีของคลื่นอัตโนมัติ

ย่อ: Hodgkin A., แรงกระตุ้นของเส้นประสาท, ทรานส์ จากภาษาอังกฤษ, M. , 1965; Katz B., เส้นประสาท, กล้ามเนื้อและไซแนปส์, ทรานส์ จากภาษาอังกฤษ, M. , 1968; Khodorov B. I. , ปัญหาของความตื่นเต้นง่าย, L. , 1969; ทาซากิ I., ตื่นเต้นเร้าใจ, ทรานส์. จากภาษาอังกฤษ, M. , 1971; V. S. Markin, V. F. Pastushenko, Yu. A. Chizmadzhev, ทฤษฎีสื่อที่น่าตื่นเต้น, มอสโก, 1981. เอส. มาร์คิน.

ทฤษฎีบท NERNSTA- เหมือนกับ กฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์

NERNSTA EFFECT(ผลกัลวาโนเทอร์โมแม่เหล็กตามยาว) - ลักษณะที่ปรากฏของตัวนำซึ่งกระแสไหลผ่าน เจ , ตั้งอยู่ในแม่เหล็ก สนาม ชม | เจ , การไล่ระดับอุณหภูมิ ตู่ , กำกับไปตามกระแส เจ ; การไล่ระดับอุณหภูมิไม่เปลี่ยนสัญญาณเมื่อทิศทางของสนามเปลี่ยน ชม ไปในทางตรงกันข้าม (ผลแม้) เปิดโดย W. G. Nernst (W. H. Nernst) ในปี 1886 N. e. เกิดขึ้นจากความจริงที่ว่าการถ่ายโอนปัจจุบัน (การไหลของตัวพาประจุ) มาพร้อมกับการไหลของความร้อน จริงๆแล้ว N. e. เป็นตัวแทน เพลเทียร์เอฟเฟคภายใต้เงื่อนไขที่ความแตกต่างของอุณหภูมิที่เกิดขึ้นที่ปลายตัวอย่างนำไปสู่การชดเชยฟลักซ์ความร้อนที่เกี่ยวข้องกับกระแส เจ , การไหลของความร้อนอันเนื่องมาจากการนำความร้อน น.อี. สังเกตได้ในกรณีที่ไม่มีแม่เหล็ก ฟิลด์

NERNSTA-ETTINGSHAUSEN เอฟเฟกต์- ลักษณะของไฟฟ้า ทุ่งนา อี ne ในตัวนำซึ่งมีการไล่ระดับอุณหภูมิ ตู่ , ในทิศทางตั้งฉากกับแม่เหล็ก สนาม ชม . แยกแยะระหว่างผลตามขวางและตามยาว

แนวขวาง H.-E. อีประกอบด้วยลักษณะของกระแสไฟฟ้า ทุ่งนา อีไม่ | (ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น วีไม่ | ) ในทิศทางตั้งฉากกับ ชม และ ตู่ . ในกรณีที่ไม่มีแม่เหล็ก สาขาเทอร์โมอิเล็กทริก สนามชดเชยการไหลของประจุพาหะที่สร้างขึ้นโดยการไล่ระดับอุณหภูมิและการชดเชยจะเกิดขึ้นเฉพาะสำหรับกระแสทั้งหมด: อิเล็กตรอนที่มีพลังงานมากกว่าค่าเฉลี่ย (ร้อน) จะเคลื่อนที่จากปลายร้อนของตัวอย่างไปยังส่วนที่เย็น อิเล็กตรอน ด้วยพลังงานที่น้อยกว่าค่าเฉลี่ย (เย็น) - ไปในทิศทางตรงกันข้าม แรงลอเรนซ์เบี่ยงเบนกลุ่มพาหะเหล่านี้ไปในทิศทางตั้งฉากกับ ตู่ และแม็ก สนามในทิศทางต่าง ๆ ; มุมโก่งตัว (มุมห้องโถง) ถูกกำหนดโดยเวลาคลายตัว t ของกลุ่มพาหะที่กำหนด กล่าวคือ ตัวพาความร้อนและความเย็นจะแตกต่างกันหาก t ขึ้นอยู่กับพลังงาน ในกรณีนี้กระแสของพาหะเย็นและร้อนในทิศทางตามขวาง ( | ตู่ และ | ชม ) ไม่สามารถยกเลิกกันได้ สิ่งนี้ทำให้เกิดทุ่งนา อี | ไม่ , มูลค่าซึ่งกำหนดจากเงื่อนไขความเท่าเทียมกัน 0 ของกระแสทั้งหมด เจ = 0.

ค่าฟิลด์ อี | ไม่ได้ขึ้นอยู่กับ ไทยและคุณสมบัติของสารโดยมีค่าสัมประสิทธิ์ Nernst-Ettingsha-Usen นู๋ | :

ที่ เซมิคอนดักเตอร์ภายใต้อิทธิพล ตู่ตัวพาประจุที่มีสัญลักษณ์ต่างกันเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกันและเป็นแม่เหล็ก สนามเบี่ยงเบนไปในทิศทางตรงกันข้าม เป็นผลให้ทิศทางของสนาม Nernst-Ettingshausen ที่สร้างขึ้นโดยค่าใช้จ่ายของสัญญาณต่าง ๆ ไม่ได้ขึ้นอยู่กับสัญญาณของผู้ให้บริการ สิ่งนี้ทำให้เห็นความแตกต่างของแนวขวางของ N.-E. อี จาก เอฟเฟกต์ห้องโถง,โดยที่ทิศทางของสนามฮอลล์จะแตกต่างกันสำหรับการเรียกเก็บเงินของสัญญาณต่างๆ

เนื่องจากสัมประสิทธิ์ นู๋ | ถูกกำหนดโดยเวลาการผ่อนคลาย t ของผู้ขนส่งต่อพลังงาน จากนั้น N.-E. อี ไวต่อกลไก การกระเจิงของผู้ให้บริการประจุการกระเจิงของตัวพาประจุจะลดอิทธิพลของแม่เหล็ก ฟิลด์ ถ้า t ~ แล้วที่ r> 0 ตัวพาร้อนกระจายน้อยกว่าตัวเย็นและทิศทางของสนาม อี | ne ถูกกำหนดโดยทิศทางของการโก่งตัวในขนาดใหญ่ ด้านผู้ให้บริการร้อน ที่ r < 0 направление อี | ne อยู่ตรงข้ามและถูกกำหนดโดยพาหะเย็น

ที่ โลหะโดยที่กระแสนำโดยอิเล็กตรอนที่มีพลังงานเป็นช่วง ~ kTใกล้ พื้นผิว Fermi,ขนาด นู๋ | ถูกกำหนดโดยอนุพันธ์ d t /d. บนพื้นผิว Fermi = const (โดยปกติสำหรับโลหะ นู๋ | > 0 แต่ตัวอย่างเช่น copper นู๋ | < 0).

การวัด N.-E. อี ในเซมิคอนดักเตอร์ช่วยให้คุณกำหนด ร,เช่นเรียกคืนฟังก์ชัน t() มักจะอยู่ที่อุณหภูมิสูง-pax ในพื้นที่ของตัวเอง การนำสารกึ่งตัวนำ นู๋ | < 0 เนื่องจากการกระเจิงของพาหะบนออปติคัล โฟตอน เมื่ออุณหภูมิลดลง พื้นที่จะปรากฏขึ้นพร้อมกับ นู๋ | > 0 ซึ่งสอดคล้องกับการนำสิ่งเจือปนและการกระเจิงของพาหะ บท. ร. บน phonons ( r< < 0). При ещё более низких ตู่การกระเจิงไอออไนซ์ครอบงำ สิ่งสกปรกด้วย นู๋ | < 0 (r > 0).

ในแม่เหล็กอ่อน ฟิลด์ (w กับ t<< 1, где w с - ความถี่ไซโคลตรอนผู้ให้บริการ) นู๋ | ไม่ได้ขึ้นอยู่กับ ชม. ในสนามที่แข็งแกร่ง (w คเสื้อ >> 1) สัมประสิทธิ์ นู๋ | สัดส่วน หนึ่ง/ ชม 2. ในตัวนำแบบแอนไอโซทรอปิก สัมประสิทธิ์ นู๋ | - เทนเซอร์ ตามจำนวนเงิน นู๋ | ส่งผลต่อการลากของอิเล็กตรอนโดยโฟตอน (เพิ่มขึ้น นู๋ | ), anisotropy ของพื้นผิว Fermi เป็นต้น

ตามยาว H.-อี อีประกอบด้วยการเกิดขึ้นของไฟฟ้าที่อุดมไปด้วย. ทุ่งนา อี || ne (ความต่างที่อาจเกิดขึ้น วี || ne) พร้อมกัน ตู่ ต่อหน้า ชม | ตู่ . เพราะพร้อม ตู่ มีเทอร์โมอิเล็กทริก สนาม อีเอ = เอ ตู่ , โดยที่ a คือสัมประสิทธิ์ เทอร์โมอิเล็กทริก ฟิลด์แล้วลักษณะจะเสริม ทุ่งนา ตู่ เท่ากับเปลี่ยนสนาม อีเอ . เมื่อใช้แม่เหล็ก ฟิลด์:

แม็กน. สนามดัดวิถีของอิเล็กตรอน (ดูด้านบน) ลดเส้นทางอิสระเฉลี่ยของพวกมัน lในทิศทาง ตู่ . เนื่องจากเส้นทางว่างเฉลี่ย (เวลาผ่อนคลาย t) ขึ้นอยู่กับพลังงานของอิเล็กตรอน การลดลง lไม่เหมือนกันสำหรับพาหะร้อนและเย็น: มันเล็กกว่าสำหรับกลุ่มที่ m น้อยกว่า ที.โอ.,แมกน. ฟิลด์เปลี่ยนบทบาทของตัวพาเร็วและช้าในการถ่ายเทพลังงานและเทอร์โมอิเล็กทริก สนามที่ทำให้แน่ใจว่าไม่มีประจุระหว่างการถ่ายโอนพลังงานจะต้องเปลี่ยน ในขณะเดียวกันสัมประสิทธิ์ N ||ยังขึ้นอยู่กับกลไกการกระเจิงของพาหะด้วย เทอร์โมอิเล็กทริก กระแสจะเพิ่มขึ้นหาก m ลดลงตามพลังงานพาหะที่เพิ่มขึ้น (ระหว่างการกระเจิงของพาหะโดยอะคูสติกโฟนอน) หรือลดลงหาก m เพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้น (ระหว่างการกระเจิงโดยสิ่งเจือปน) ถ้าอิเล็กตรอนที่มีพลังงานต่างกันมี t เท่ากัน ผลกระทบจะหายไป ( นู๋|| = 0). ดังนั้นในโลหะที่ช่วงพลังงานของอิเล็กตรอนที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการถ่ายโอนมีขนาดเล็ก (~ kT), N ||เล็ก: ในสารกึ่งตัวนำที่มีตัวพาสองประเภท N ||~ ~ กรัม/kTที่อุณหภูมิต่ำ-pax นู๋|| ยังสามารถเพิ่มขึ้นได้เนื่องจากอิทธิพลของการลากอิเล็กตรอนโดยโฟนอน ด้วยแม่เหล็กแรงสูง เทอร์โมอิเล็กทริกทั้งหมด สนามในแม็ก สนาม "อิ่มตัว" และเป็นอิสระจากกลไกการกระเจิงของพาหะ ในเฟอร์โรแม่เหล็ก โลหะ N.-E. อี มีคุณสมบัติที่เกี่ยวข้องกับการสะกดจิตที่เกิดขึ้นเอง

คลื่นของการกระตุ้นที่แพร่กระจายไปตามเส้นใยประสาทและแสดงออกในกระแสไฟฟ้า (ศักยะงาน), อิออน, เชิงกล, ความร้อน และการเปลี่ยนแปลงอื่นๆ ให้การถ่ายโอนข้อมูลจากอุปกรณ์ต่อพ่วง ไปสิ้นสุดที่ศูนย์ประสาทภายใน ... ... พจนานุกรมสารานุกรมชีวภาพ

แรงกระตุ้นเส้นประสาท- ดูศักยภาพการดำเนินการ จิตวิทยา. A Ya. หนังสืออ้างอิงพจนานุกรม / ต่อ. จากอังกฤษ. K.S. Tkachenko. ม.: แฟร์ เพรส. ไมค์ คอร์ดเวลล์. 2000... สารานุกรมจิตวิทยาที่ยิ่งใหญ่

แรงกระตุ้นของเส้นประสาทคือแรงกระตุ้นทางไฟฟ้าที่แพร่กระจายไปตามเส้นใยประสาท ด้วยความช่วยเหลือของการส่งผ่านแรงกระตุ้นของเส้นประสาท ข้อมูลจะถูกแลกเปลี่ยนระหว่างเซลล์ประสาทและข้อมูลจะถูกส่งผ่านจากเซลล์ประสาทไปยังเซลล์ของเนื้อเยื่ออื่น ๆ ของร่างกาย ประสาท ... ... Wikipedia

คลื่นของการกระตุ้นที่แพร่กระจายไปตามเส้นใยประสาทเพื่อตอบสนองต่อการกระตุ้นของเซลล์ประสาท ให้การส่งข้อมูลจากตัวรับไปยังระบบประสาทส่วนกลางและจากมันไปยังอวัยวะของผู้บริหาร (กล้ามเนื้อ, ต่อม) ทำตัวประหม่า ...... พจนานุกรมสารานุกรม

แรงกระตุ้นเส้นประสาท- คลื่นแห่งการกระตุ้นที่แพร่กระจายไปตามเส้นใยประสาทและผ่านร่างกายของเซลล์ประสาทเพื่อตอบสนองต่อการระคายเคืองของเซลล์ประสาทและทำหน้าที่ส่งสัญญาณจากตัวรับไปยังระบบประสาทส่วนกลางและจากมันไปยังอวัยวะบริหาร (กล้ามเนื้อ ... ... จุดเริ่มต้นของวิทยาศาสตร์ธรรมชาติสมัยใหม่

แรงกระตุ้นเส้นประสาท- nervinis impulsas สถานะ T sritis Kūno kultūra ir sportas apibrėžtis Jaudinimo banga, plintanti nerviniu audiniu Atsiranda padirginus nervų ląsteles. Perduoda signalus iš jautriųjų periferinių nervų galūnių (receptorių) į centrinę nervų… … กีฬา ปลายทาง žodynas

ดู แรงกระตุ้นประสาท... สารานุกรมแห่งสหภาพโซเวียตผู้ยิ่งใหญ่

แรงกระตุ้นเส้นประสาท- ดูแรงกระตุ้น (4) ... พจนานุกรมอธิบายจิตวิทยา

เนื้อหาของบทความ

ระบบประสาท,โครงข่ายที่ซับซ้อนของโครงสร้างที่แทรกซึมไปทั่วร่างกายและให้การควบคุมตนเองของกิจกรรมที่สำคัญเนื่องจากความสามารถในการตอบสนองต่ออิทธิพลภายนอกและภายใน (สิ่งเร้า) หน้าที่หลักของระบบประสาทคือการรับ การจัดเก็บ และการประมวลผลข้อมูลจากสภาพแวดล้อมภายนอกและภายใน การควบคุมและการประสานงานของกิจกรรมของอวัยวะและระบบอวัยวะทั้งหมด ในมนุษย์เช่นเดียวกับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทั้งหมด ระบบประสาทประกอบด้วยสามองค์ประกอบหลัก: 1) เซลล์ประสาท (เซลล์ประสาท); 2) เซลล์ glial ที่เกี่ยวข้องกับพวกมันโดยเฉพาะเซลล์ neuroglial เช่นเดียวกับเซลล์ที่สร้าง neurilemma 3) เนื้อเยื่อเกี่ยวพัน เซลล์ประสาทให้การนำกระแสประสาท neuroglia ทำหน้าที่สนับสนุนการป้องกันและโภชนาการทั้งในสมองและในไขสันหลังและ neurilemma ซึ่งส่วนใหญ่เรียกว่าเฉพาะ เซลล์ชวานมีส่วนร่วมในการก่อตัวของเส้นใยประสาทส่วนปลาย เนื้อเยื่อเกี่ยวพันรองรับและเชื่อมโยงส่วนต่าง ๆ ของระบบประสาทเข้าด้วยกัน

ระบบประสาทของมนุษย์แบ่งออกเป็นลักษณะต่างๆ ในทางกายวิภาค ประกอบด้วยระบบประสาทส่วนกลาง (CNS) และระบบประสาทส่วนปลาย (PNS) ระบบประสาทส่วนกลางประกอบด้วยสมองและไขสันหลัง และ PNS ซึ่งให้การสื่อสารระหว่างระบบประสาทส่วนกลางกับส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย ได้แก่ เส้นประสาทสมองและไขสันหลังตลอดจนโหนดเส้นประสาท (ปมประสาท) และเส้นประสาทที่อยู่ด้านนอก ไขสันหลังและสมอง

เซลล์ประสาท

หน่วยโครงสร้างและหน้าที่ของระบบประสาทคือเซลล์ประสาท - เซลล์ประสาท คาดว่ามีเซลล์ประสาทมากกว่า 100 พันล้านเซลล์ในระบบประสาทของมนุษย์ เซลล์ประสาททั่วไปประกอบด้วยร่างกาย (เช่น ส่วนที่เป็นนิวเคลียร์) และกระบวนการ ซึ่งโดยปกติแล้วจะไม่มีการแตกแขนง แอกซอน และการแตกแขนงหลายส่วน เดนไดรต์ แอกซอนส่งแรงกระตุ้นจากร่างกายของเซลล์ไปยังกล้ามเนื้อ ต่อม หรือเซลล์ประสาทอื่นๆ ในขณะที่เดนไดรต์ส่งพวกมันไปยังร่างกายของเซลล์

ในเซลล์ประสาทเช่นเดียวกับในเซลล์อื่น ๆ มีนิวเคลียสและโครงสร้างเล็ก ๆ จำนวนหนึ่ง - ออร์แกเนลล์ ( ดูสิ่งนี้ด้วยเซลล์). เหล่านี้รวมถึงเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม, ไรโบโซม, ร่างกายของ Nissl (ไทกรอยด์), ไมโทคอนเดรีย, กอลจิคอมเพล็กซ์, ไลโซโซม, เส้นใย (เส้นใยประสาทและไมโครทูบูล)

แรงกระตุ้นของเส้นประสาท

หากการกระตุ้นของเซลล์ประสาทเกินค่าเกณฑ์ที่กำหนดไว้ การเปลี่ยนแปลงทางเคมีและทางไฟฟ้าจะเกิดขึ้นที่จุดกระตุ้น ซึ่งจะกระจายไปทั่วเซลล์ประสาท การเปลี่ยนแปลงทางไฟฟ้าที่ส่งผ่านเรียกว่าแรงกระตุ้นของเส้นประสาท ซึ่งแตกต่างจากการปล่อยไฟฟ้าอย่างง่ายซึ่งเนื่องจากความต้านทานของเซลล์ประสาทจะค่อยๆลดลงและสามารถเอาชนะได้ในระยะทางสั้น ๆ แรงกระตุ้นของเส้นประสาท "วิ่ง" ที่ช้ากว่ามากจะได้รับการฟื้นฟูอย่างต่อเนื่อง (สร้างใหม่) ในกระบวนการแพร่กระจาย

ความเข้มข้นของไอออน (อะตอมที่มีประจุไฟฟ้า) - ส่วนใหญ่เป็นโซเดียมและโพแทสเซียมเช่นเดียวกับสารอินทรีย์ - ภายนอกเซลล์ประสาทและภายในนั้นไม่เหมือนกันดังนั้นเซลล์ประสาทที่อยู่นิ่งจะมีประจุลบจากด้านในและบวกจากภายนอก ; เป็นผลให้ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นบนเยื่อหุ้มเซลล์ (ที่เรียกว่า "ศักย์พัก" อยู่ที่ประมาณ -70 มิลลิโวลต์) การเปลี่ยนแปลงใดๆ ที่ลดประจุลบภายในเซลล์และด้วยเหตุนี้ความต่างศักย์ระหว่างเมมเบรนจึงเรียกว่าการสลับขั้ว

พลาสมาเมมเบรนรอบเซลล์ประสาทเป็นรูปแบบที่ซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยไขมัน (ไขมัน) โปรตีน และคาร์โบไฮเดรต แทบจะผ่านเข้าไปไม่ได้กับไอออน แต่โมเลกุลโปรตีนบางตัวในเยื่อหุ้มเซลล์สร้างช่องทางที่ไอออนบางตัวสามารถผ่านได้ อย่างไรก็ตาม ช่องสัญญาณเหล่านี้เรียกว่าช่องไอออนิก ไม่ได้เปิดตลอดเวลา แต่สามารถเปิดและปิดได้เช่นเดียวกับเกต

เมื่อเซลล์ประสาทถูกกระตุ้น ช่องโซเดียมบางส่วน (Na +) จะเปิดขึ้นที่จุดกระตุ้น เนื่องจากโซเดียมไอออนเข้าสู่เซลล์ การไหลเข้าของไอออนที่มีประจุบวกเหล่านี้จะช่วยลดประจุลบของพื้นผิวด้านในของเมมเบรนในบริเวณช่องซึ่งนำไปสู่การขั้วไฟฟ้าซึ่งมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าและการคายประจุที่คมชัดซึ่งเรียกว่า "ศักยภาพในการดำเนินการ" กล่าวคือ แรงกระตุ้นของเส้นประสาท ช่องโซเดียมก็ปิดลง

ในเซลล์ประสาทจำนวนมาก การสลับขั้วยังทำให้ช่องโพแทสเซียม (K+) เปิด ทำให้โพแทสเซียมไอออนออกจากเซลล์ การสูญเสียไอออนที่มีประจุบวกเหล่านี้จะเพิ่มประจุลบที่พื้นผิวด้านในของเมมเบรนอีกครั้ง ช่องโพแทสเซียมก็ปิดลง โปรตีนเมมเบรนอื่น ๆ ก็เริ่มทำงานเช่นกันซึ่งเรียกว่า ปั๊มโพแทสเซียมโซเดียมที่ช่วยให้การเคลื่อนไหวของ Na + จากเซลล์และ K + เข้าสู่เซลล์ซึ่งพร้อมกับกิจกรรมของช่องโพแทสเซียมจะคืนสถานะไฟฟ้าเคมีเริ่มต้น (ศักยภาพในการพักผ่อน) ที่จุดกระตุ้น

การเปลี่ยนแปลงทางไฟฟ้าเคมี ณ จุดกระตุ้นทำให้เกิดการสลับขั้วที่จุดที่อยู่ติดกันของเมมเบรน ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในวงจรเดียวกัน กระบวนการนี้ทำซ้ำอย่างต่อเนื่อง และที่จุดใหม่แต่ละจุดที่มีการสลับขั้ว แรงกระตุ้นที่มีขนาดเท่ากันจะถือกำเนิดขึ้นในจุดก่อนหน้า ดังนั้น เมื่อรวมกับวัฏจักรไฟฟ้าเคมีที่เกิดใหม่ แรงกระตุ้นของเส้นประสาทจะแพร่กระจายไปตามเซลล์ประสาทจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง

เส้นประสาท เส้นใยประสาท และปมประสาท

เส้นประสาทคือมัดของเส้นใย ซึ่งแต่ละเส้นทำหน้าที่แยกจากกัน เส้นใยในเส้นประสาทถูกจัดเป็นกลุ่มๆ ที่ล้อมรอบด้วยเนื้อเยื่อเกี่ยวพันพิเศษ ซึ่งประกอบด้วยเส้นเลือดที่ส่งสารอาหารและออกซิเจนไปยังเส้นใยประสาท และกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์และของเสีย เส้นใยประสาทซึ่งแรงกระตุ้นแพร่กระจายจากตัวรับส่วนปลายไปยังระบบประสาทส่วนกลาง (afferent) เรียกว่ามีความละเอียดอ่อนหรือประสาทสัมผัส เส้นใยที่ส่งแรงกระตุ้นจากระบบประสาทส่วนกลางไปยังกล้ามเนื้อหรือต่อม (efferent) เรียกว่ามอเตอร์หรือมอเตอร์ เส้นประสาทส่วนใหญ่ผสมกันและประกอบด้วยเส้นใยประสาทสัมผัสและเส้นใยยนต์ ปมประสาท (ปมประสาท) เป็นกลุ่มของเซลล์ประสาทในระบบประสาทส่วนปลาย

เส้นใยแอกซอนใน PNS นั้นล้อมรอบด้วยนิวริเลมมา ซึ่งเป็นฝักของเซลล์ชวานน์ที่ตั้งอยู่ตามแนวแอกซอน เหมือนลูกปัดบนเส้นด้าย ซอนเหล่านี้จำนวนมากถูกหุ้มด้วยปลอกไมอีลินเพิ่มเติม (โปรตีน-ไขมันเชิงซ้อน); พวกเขาเรียกว่า myelinated (มีเนื้อ) เส้นใยที่ล้อมรอบด้วยเซลล์นิวริเลมมาแต่ไม่ถูกหุ้มด้วยปลอกไมอีลิน เรียกว่า unmyelinated (non-myelinated) เส้นใยไมอีลิเนตพบได้ในสัตว์มีกระดูกสันหลังเท่านั้น ปลอกไมอีลินเกิดจากพลาสมาเมมเบรนของเซลล์ชวานน์ ซึ่งพันรอบแอกซอนเหมือนม้วนริบบิ้น ก่อตัวเป็นชั้นต่อชั้น พื้นที่ของซอนที่เซลล์ชวานน์ติดกันสองเซลล์สัมผัสกันเรียกว่าโหนดแรนเวียร์ ในระบบประสาทส่วนกลาง ปลอกไมอีลินของเส้นใยประสาทนั้นเกิดจากเซลล์เกลียชนิดพิเศษ - โอลิโกเดนโดรเกลีย แต่ละเซลล์เหล่านี้สร้างปลอกไมอีลินของแอกซอนหลายอันในคราวเดียว เส้นใยที่ไม่มีเยื่อไมอีลิเนตในระบบประสาทส่วนกลางขาดเปลือกของเซลล์พิเศษใดๆ

ปลอกไมอีลินเร่งการนำกระแสประสาทที่ "กระโดด" จากโหนดหนึ่งของ Ranvier ไปยังโหนดอื่น โดยใช้ปลอกนี้เป็นสายไฟฟ้าเชื่อมต่อ ความเร็วของการนำอิมพัลส์เพิ่มขึ้นตามความหนาของปลอกไมอีลินและอยู่ในช่วงตั้งแต่ 2 ม./วินาที (ตามเส้นใยที่ไม่มีเยื่อไมอีลิน) ถึง 120 ม./วินาที (ตามเส้นใย โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่อุดมไปด้วยไมอีลิน) สำหรับการเปรียบเทียบ: ความเร็วของการแพร่กระจายของกระแสไฟฟ้าผ่านสายโลหะมีค่าตั้งแต่ 300 ถึง 3000 กม./วินาที

ไซแนปส์

เซลล์ประสาทแต่ละเซลล์มีความเกี่ยวข้องเฉพาะกับกล้ามเนื้อ ต่อม หรือเซลล์ประสาทอื่นๆ โซนของการติดต่อเชิงหน้าที่ระหว่างเซลล์ประสาทสองเซลล์เรียกว่าไซแนปส์ ไซแนปส์ภายในเกิดขึ้นระหว่างส่วนต่างๆ ของเซลล์ประสาทสองเซลล์: ระหว่างซอนกับเดนไดรต์ ระหว่างแอกซอนกับร่างกายของเซลล์ ระหว่างเดนไดรต์กับเดนไดรต์ ระหว่างแอกซอนกับแอกซอน เซลล์ประสาทที่ส่งแรงกระตุ้นไปยังไซแนปส์เรียกว่าพรีไซแนปติก เซลล์ประสาทที่ได้รับแรงกระตุ้นคือ postsynaptic ช่องว่าง synaptic เป็นรูปกรีด แรงกระตุ้นของเส้นประสาทที่แพร่กระจายไปตามเยื่อหุ้มเซลล์ประสาทพรีไซแนปส์ไปถึงไซแนปส์และกระตุ้นการปลดปล่อยสารพิเศษ - สารสื่อประสาท - เข้าไปในช่องไซแนปติกแคบ โมเลกุลของสารสื่อประสาทจะกระจายผ่านช่องแยกและจับกับตัวรับบนเยื่อหุ้มเซลล์ประสาท postsynaptic ถ้าสารสื่อประสาทไปกระตุ้นเซลล์ประสาท postsynaptic การกระทำของมันถูกเรียกว่า excitatory ถ้ามันกดทับก็จะเรียกว่าการยับยั้ง ผลรวมของแรงกระตุ้นกระตุ้นและยับยั้งหลายแสนครั้งพร้อมกันที่ไหลไปยังเซลล์ประสาทเป็นปัจจัยหลักที่กำหนดว่าเซลล์ประสาท postsynaptic จะสร้างแรงกระตุ้นเส้นประสาทในช่วงเวลาที่กำหนดหรือไม่

ในสัตว์หลายชนิด (เช่น ในกุ้งมังกร) มีการสร้างการเชื่อมต่ออย่างใกล้ชิดระหว่างเซลล์ประสาทของเส้นประสาทบางชนิดกับการก่อตัวของไซแนปส์ที่แคบอย่างผิดปกติซึ่งเรียกว่า gap junction หรือถ้าเซลล์ประสาทสัมผัสกันโดยตรง ให้แยกแน่น แรงกระตุ้นของเส้นประสาทผ่านการเชื่อมต่อเหล่านี้ไม่ได้มีส่วนร่วมของสารสื่อประสาท แต่โดยตรงโดยการส่งผ่านทางไฟฟ้า นอกจากนี้ยังพบรอยต่อของเซลล์ประสาทที่หนาแน่นไม่กี่แห่งในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมรวมถึงมนุษย์ด้วย

ฟื้นฟู.

เมื่อคนเราเกิด เซลล์ประสาททั้งหมดของเขาและการเชื่อมต่อภายในส่วนใหญ่ได้ก่อตัวขึ้นแล้ว และต่อมามีเพียงเซลล์ประสาทใหม่เพียงเซลล์เดียวที่ก่อตัวขึ้น เมื่อเซลล์ประสาทตาย เซลล์ประสาทจะไม่ถูกแทนที่ด้วยเซลล์ใหม่ อย่างไรก็ตาม เซลล์ที่เหลือสามารถเข้าควบคุมหน้าที่ของเซลล์ที่สูญเสียไป ก่อให้เกิดกระบวนการใหม่ที่ก่อให้เกิดการประสานกับเซลล์ประสาท กล้ามเนื้อ หรือต่อมที่เซลล์ประสาทที่หายไปนั้นเชื่อมต่อกัน

เส้นใยประสาท PNS ที่ถูกตัดหรือเสียหายที่ล้อมรอบด้วยนิวริเลมมาสามารถงอกใหม่ได้หากร่างกายของเซลล์ยังคงไม่บุบสลาย ใต้ตำแหน่งการเปลี่ยนรูป นิวริเลมมาถูกรักษาไว้เป็นโครงสร้างท่อ และส่วนของซอนที่ยังคงเชื่อมต่อกับร่างกายของเซลล์จะเติบโตไปตามท่อนี้จนกระทั่งถึงปลายประสาท ดังนั้นการทำงานของเซลล์ประสาทที่เสียหายจึงได้รับการฟื้นฟู แอกซอนใน CNS ที่ไม่ได้ล้อมรอบด้วย neurilemma นั้นเห็นได้ชัดว่าไม่สามารถเติบโตกลับไปยังตำแหน่งที่เคยถูกกำจัดได้ อย่างไรก็ตาม เซลล์ประสาท CNS จำนวนมากสามารถก่อให้เกิดกระบวนการสั้น ๆ ใหม่ ๆ - กิ่งก้านของซอนและเดนไดรต์ที่สร้างไซแนปส์ใหม่ ดูสิ่งนี้ด้วยการฟื้นฟู

ระบบประสาทส่วนกลาง

CNS ประกอบด้วยสมองและไขสันหลังและเยื่อหุ้มป้องกัน ด้านนอกสุดคือดูราเมเตอร์ ใต้นั้นคืออะแรคนอยด์ (arachnoid) และเยื่อเพียที่หลอมรวมกับพื้นผิวของสมอง ระหว่างเยื่อหุ้มอ่อนกับเยื่อหุ้มแอแรคนอยด์คือพื้นที่ subarachnoid (subarachnoid) ที่มีน้ำไขสันหลัง (cerebrospinal) ซึ่งทั้งสมองและไขสันหลังจะลอยตามตัวอักษร การกระทำของแรงลอยตัวของของไหลนำไปสู่ความจริงที่ว่า ตัวอย่างเช่น สมองของผู้ใหญ่ซึ่งมีน้ำหนักเฉลี่ย 1,500 กรัม จริง ๆ แล้วมีน้ำหนัก 50-100 กรัมในกะโหลกศีรษะ เยื่อหุ้มสมองและน้ำไขสันหลังก็มีบทบาทเช่นกัน ของโช้คอัพ ชะลอการกระแทกและแรงกระแทกทุกชนิดที่สัมผัสกับร่างกายและอาจทำให้ระบบประสาทเสียหายได้

CNS ประกอบด้วยสสารสีเทาและสีขาว สสารสีเทาประกอบด้วยร่างกายของเซลล์ เดนไดรต์ และซอนที่ไม่มีเยื่อไมอีลิเนต ซึ่งจัดเป็นคอมเพล็กซ์ที่มีไซแนปส์นับไม่ถ้วนและทำหน้าที่เป็นศูนย์ประมวลผลข้อมูลสำหรับการทำงานหลายอย่างของระบบประสาท สสารสีขาวประกอบด้วยแอกซอนที่มีไมอีลิเนตและแอกซอนซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวนำที่ส่งแรงกระตุ้นจากจุดศูนย์กลางหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง องค์ประกอบของสสารสีเทาและสีขาวยังรวมถึงเซลล์เกลียด้วย

เซลล์ประสาทของระบบประสาทส่วนกลางสร้างวงจรจำนวนมากที่ทำหน้าที่หลักสองอย่าง: พวกมันให้กิจกรรมสะท้อนกลับ เช่นเดียวกับการประมวลผลข้อมูลที่ซับซ้อนในศูนย์สมองที่สูงขึ้น ศูนย์ที่สูงขึ้นเหล่านี้ เช่น คอร์เทกซ์การมองเห็น (visual cortex) รับข้อมูลที่เข้ามา ประมวลผล และส่งสัญญาณตอบสนองไปตามแอกซอน

ผลของการทำงานของระบบประสาทเป็นกิจกรรมหนึ่งหรืออย่างอื่นซึ่งขึ้นอยู่กับการหดตัวหรือผ่อนคลายของกล้ามเนื้อหรือการหลั่งหรือการหยุดการหลั่งของต่อม มันขึ้นอยู่กับการทำงานของกล้ามเนื้อและต่อมที่เชื่อมโยงการแสดงออกของเรา

ข้อมูลทางประสาทสัมผัสที่เข้ามาจะถูกประมวลผลโดยการส่งผ่านศูนย์ต่างๆ ที่เชื่อมต่อกันด้วยซอนยาว ซึ่งก่อให้เกิดเส้นทางเฉพาะ เช่น ความเจ็บปวด การเห็น การได้ยิน เส้นทางที่ละเอียดอ่อน (จากน้อยไปมาก) ไปในทิศทางจากน้อยไปมากไปยังศูนย์กลางของสมอง เส้นทางมอเตอร์ (จากมากไปน้อย) เชื่อมต่อสมองกับเซลล์ประสาทสั่งการของเส้นประสาทสมองและไขสันหลัง

เส้นทางมักจะถูกจัดระเบียบในลักษณะที่ข้อมูล (เช่น ความเจ็บปวดหรือสัมผัส) จากด้านขวาของร่างกายไปทางด้านซ้ายของสมองและในทางกลับกัน กฎนี้ยังใช้กับทางเดินของมอเตอร์จากมากไปน้อย: สมองซีกขวาควบคุมการเคลื่อนไหวของซีกซ้ายของร่างกาย และซีกซ้ายควบคุมซีกขวา อย่างไรก็ตาม มีข้อยกเว้นบางประการสำหรับกฎทั่วไปนี้

สมอง

ประกอบด้วยสามโครงสร้างหลัก: ซีกสมอง, ซีรีเบลลัมและลำตัว

ซีกสมอง - ส่วนที่ใหญ่ที่สุดของสมอง - มีศูนย์ประสาทที่สูงขึ้นซึ่งเป็นพื้นฐานของสติ สติปัญญา บุคลิกภาพ คำพูด และความเข้าใจ ในซีกโลกขนาดใหญ่แต่ละซีก การก่อตัวต่อไปนี้มีความโดดเด่น: การสะสมแยก (นิวเคลียส) ของสสารสีเทาที่อยู่ในส่วนลึกซึ่งมีจุดศูนย์กลางที่สำคัญมากมาย มีสสารสีขาวจำนวนมากตั้งอยู่เหนือพวกมัน ปกคลุมซีกโลกจากภายนอกเป็นชั้นหนาของสสารสีเทาที่มีการบิดจำนวนมากซึ่งประกอบเป็นเยื่อหุ้มสมอง

ซีรีเบลลัมยังประกอบด้วยสสารสีเทาลึก อาเรย์ระดับกลางของสสารสีขาว และสสารสีเทาชั้นนอกที่หนาซึ่งก่อให้เกิดการโน้มเอียงหลายครั้ง สมองน้อยให้การประสานงานของการเคลื่อนไหวเป็นหลัก

ไขสันหลัง.

ไขสันหลังมีรูปทรงกระบอกและหุ้มด้วยเยื่อหุ้มสามชั้นภายในกระดูกสันหลังและป้องกันโดยเนื้อเยื่อกระดูก ในส่วนตามขวาง สสารสีเทามีรูปร่างเป็นตัวอักษร H หรือรูปผีเสื้อ สสารสีเทาล้อมรอบด้วยสสารสีขาว เส้นใยประสาทสัมผัสของเส้นประสาทไขสันหลังจะสิ้นสุดในส่วนหลัง (หลัง) ของสสารสีเทา - เขาหลัง (ที่ปลาย H หันไปทางด้านหลัง) ร่างกายของเซลล์ประสาทสั่งการของเส้นประสาทไขสันหลังนั้นอยู่ในส่วนหน้าท้อง (ด้านหน้า) ของสสารสีเทา - แตรด้านหน้า (ที่ปลาย H ซึ่งห่างไกลจากด้านหลัง) ในเรื่องสีขาว มีทางเดินรับความรู้สึกจากน้อยไปมากที่สิ้นสุดในส่วนสีเทาของไขสันหลัง และทางเดินของมอเตอร์จากมากไปน้อยมาจากสสารสีเทา นอกจากนี้ เส้นใยจำนวนมากในเรื่องสีขาวยังเชื่อมต่อส่วนต่างๆ ของสสารสีเทาของไขสันหลังด้วย

ระบบประสาทส่วนปลาย

PNS ให้การเชื่อมต่อแบบสองทางระหว่างส่วนกลางของระบบประสาทกับอวัยวะและระบบต่างๆ ของร่างกาย ในทางกายวิภาค PNS นั้นแสดงโดยกะโหลก (กะโหลก) และเส้นประสาทไขสันหลัง เช่นเดียวกับระบบประสาทในลำไส้ที่ควบคุมตนเองได้ค่อนข้างอิสระซึ่งมีการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในผนังลำไส้

เส้นประสาทสมองทั้งหมด (12 คู่) แบ่งออกเป็นมอเตอร์ ประสาทสัมผัส หรือผสม เส้นประสาทสั่งการเกิดขึ้นที่นิวเคลียสของลำตัวซึ่งเกิดจากร่างกายของเซลล์ประสาทสั่งการเอง และเส้นประสาทรับความรู้สึกเกิดจากเส้นใยของเซลล์ประสาทที่มีร่างกายอยู่ในปมประสาทนอกสมอง

เส้นประสาทไขสันหลัง 31 คู่แยกออกจากไขสันหลัง: ปากมดลูก 8 คู่, ทรวงอก 12 คู่, 5 เอว, 5 ศักดิ์สิทธิ์และ 1 ก้นกบ พวกมันถูกกำหนดตามตำแหน่งของกระดูกสันหลังที่อยู่ติดกับ foramen intervertebral ที่เส้นประสาทเหล่านี้โผล่ออกมา เส้นประสาทไขสันหลังแต่ละเส้นจะมีส่วนหน้าและส่วนหลังที่รวมกันเป็นเส้นประสาทเอง รากหลังมีเส้นใยประสาทสัมผัส มันเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับปมประสาทกระดูกสันหลัง (ปมประสาทรากหลัง) ซึ่งประกอบด้วยร่างกายของเซลล์ประสาทที่มีซอนเป็นเส้นใยเหล่านี้ รากด้านหน้าประกอบด้วยเส้นใยยนต์ที่เกิดจากเซลล์ประสาทซึ่งมีเซลล์อยู่ในไขสันหลัง

ตาราง: เส้นประสาทสมอง

เส้นประสาทสมอง
ตัวเลข	ชื่อ	ลักษณะการทำงาน	โครงสร้างภายใน
ฉัน	ดมกลิ่น	ประสาทสัมผัสพิเศษ (กลิ่น)	เยื่อบุผิวรับกลิ่นของโพรงจมูก
II	ภาพ	สัมผัสพิเศษ (วิสัยทัศน์)	แท่งและโคนของเรตินา
สาม	Oculomotor	เครื่องยนต์	ส่วนใหญ่ของกล้ามเนื้อภายนอกของดวงตา กล้ามเนื้อเรียบของม่านตาและเลนส์
IV	Blocky	เครื่องยนต์	กล้ามเนื้อเฉียงเหนือของตา
วี	ไตรภาค	ประสาทสัมผัสทั้งหมด เครื่องยนต์	ผิวหน้า เยื่อเมือกของจมูกและปาก เคี้ยวกล้ามเนื้อ
VI	การโอนสาย	เครื่องยนต์	ตาทวารหนักภายนอก
ปกเกล้าเจ้าอยู่หัว	ใบหน้า	เครื่องยนต์ visceromotor สัมผัสพิเศษ	กล้ามเนื้อเลียนแบบ ต่อมน้ำลาย ลิ้นรับรส
VIII	ขนถ่าย	สัมผัสพิเศษ ขนถ่าย (สมดุล) หู (ได้ยิน)	คลองและจุดรูปครึ่งวงกลม (ไซต์รับ) ของเขาวงกต อวัยวะหูในคอเคลีย (หูชั้นใน)
ทรงเครื่อง	Glossopharyngeal	เครื่องยนต์ visceromotor อวัยวะภายใน	กล้ามเนื้อผนังด้านหลังคอหอย ต่อมน้ำลาย ตัวรับรสชาติและความไวทั่วไปที่ด้านหลัง ส่วนของปาก
X	พเนจร	เครื่องยนต์ visceromotor อวัยวะภายใน ประสาทสัมผัสทั้งหมด	กล้ามเนื้อของกล่องเสียงและคอหอย กล้ามเนื้อหัวใจ กล้ามเนื้อเรียบ ต่อมปอด หลอดลม กระเพาะอาหาร ลำไส้ รวมทั้งต่อมย่อยอาหาร ตัวรับในหลอดเลือดขนาดใหญ่ ปอด หลอดอาหาร กระเพาะอาหาร และลำไส้ หูชั้นนอก
XI	เพิ่มเติม	เครื่องยนต์	Sternocleidomastoid และกล้ามเนื้อสี่เหลี่ยมคางหมู
XII	อมใต้ลิ้น	เครื่องยนต์	กล้ามเนื้อของลิ้น
คำจำกัดความ "visceromotor", "viscerosensory" บ่งบอกถึงการเชื่อมต่อของเส้นประสาทที่สอดคล้องกันกับอวัยวะภายใน (อวัยวะภายใน)

ระบบอัตโนมัติ

ระบบประสาทอัตโนมัติหรือระบบประสาทอัตโนมัติควบคุมการทำงานของกล้ามเนื้อโดยไม่สมัครใจ กล้ามเนื้อหัวใจ และต่อมต่างๆ โครงสร้างของมันตั้งอยู่ทั้งในระบบประสาทส่วนกลางและอุปกรณ์ต่อพ่วง กิจกรรมของระบบประสาทอัตโนมัติมีจุดมุ่งหมายเพื่อรักษาสภาวะสมดุลเช่น สภาวะแวดล้อมภายในร่างกายที่ค่อนข้างคงที่ เช่น อุณหภูมิร่างกายคงที่หรือความดันโลหิตที่สอดคล้องกับความต้องการของร่างกาย

สัญญาณจากระบบประสาทส่วนกลางไปถึงอวัยวะที่ทำงาน (เอฟเฟคเตอร์) ผ่านเซลล์ประสาทที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม ร่างกายของเซลล์ประสาทในระดับแรกตั้งอยู่ใน CNS และซอนของพวกมันสิ้นสุดลงในปมประสาทอัตโนมัติที่อยู่นอก CNS และที่นี่พวกมันก่อตัวเป็นไซแนปส์กับร่างกายของเซลล์ประสาทในระดับที่สองซึ่งซอนที่สัมผัสโดยตรงกับเอฟเฟกต์ อวัยวะ เซลล์ประสาทแรกเรียกว่า preganglionic เซลล์ที่สอง - postganglionic

ในส่วนนั้นของระบบประสาทอัตโนมัติซึ่งเรียกว่าความเห็นอกเห็นใจ ร่างกายของเซลล์ประสาท preganglionic จะอยู่ในส่วนสีเทาของไขสันหลังทรวงอก (ทรวงอก) และเอว (เอว) ดังนั้นระบบความเห็นอกเห็นใจจึงเรียกว่าระบบทรวงอก - เอว แอกซอนของเซลล์ประสาท preganglionic จะสิ้นสุดลงและก่อตัวเป็นไซแนปส์ด้วยเซลล์ประสาท postganglionic ในปมประสาทที่อยู่ในสายโซ่ตามกระดูกสันหลัง แอกซอนของเซลล์ประสาท postganglionic สัมผัสกับอวัยวะเอฟเฟกต์ จุดสิ้นสุดของเส้นใยโพสกงไลออนจะหลั่ง norepinephrine (สารที่อยู่ใกล้กับอะดรีนาลีน) เป็นสารสื่อประสาท ดังนั้นระบบขี้สงสารจึงถูกกำหนดให้เป็น adrenergic

ระบบความเห็นอกเห็นใจเสริมด้วยระบบประสาทกระซิก ร่างกายของเซลล์ประสาท pregangliar นั้นตั้งอยู่ในก้านสมอง (ในกะโหลกศีรษะเช่นในกะโหลกศีรษะ) และส่วนศักดิ์สิทธิ์ (ศักดิ์สิทธิ์) ของไขสันหลัง ดังนั้นระบบกระซิกจึงเรียกว่าระบบ craniosacral แอกซอนของเซลล์ประสาทกระซิก preganglionic จะสิ้นสุดลงและก่อตัวเป็นไซแนปส์ด้วยเซลล์ประสาท postganglionic ในปมประสาทที่อยู่ใกล้กับอวัยวะที่ทำงาน การสิ้นสุดของเส้นใยกระซิก postganglionic จะปล่อยสารสื่อประสาท acetylcholine บนพื้นฐานของระบบกระซิกที่เรียกว่าระบบ cholinergic

ตามกฎแล้วระบบความเห็นอกเห็นใจจะกระตุ้นกระบวนการเหล่านั้นที่มุ่งระดมกำลังของร่างกายในสถานการณ์ที่รุนแรงหรือภายใต้ความเครียด ระบบกระซิกมีส่วนช่วยในการสะสมหรือฟื้นฟูแหล่งพลังงานของร่างกาย

ปฏิกิริยาของระบบความเห็นอกเห็นใจนั้นมาพร้อมกับการใช้แหล่งพลังงาน, การเพิ่มความถี่และความแข็งแรงของหัวใจหดตัว, ความดันโลหิตเพิ่มขึ้นและน้ำตาลในเลือด, เช่นเดียวกับการเพิ่มขึ้นของการไหลเวียนของเลือดไปยังกล้ามเนื้อโครงร่างเนื่องจากการลดลง ไหลไปสู่อวัยวะภายในและผิวหนัง การเปลี่ยนแปลงทั้งหมดนี้เป็นลักษณะของการตอบสนอง "ตกใจ หนี หรือต่อสู้" ในทางตรงกันข้าม ระบบกระซิก ช่วยลดความถี่และความแรงของการหดตัวของหัวใจ ลดความดันโลหิต และกระตุ้นระบบย่อยอาหาร

รีเฟล็กซ์

เมื่อสิ่งเร้าที่เพียงพอส่งผลต่อตัวรับของเซลล์ประสาทรับความรู้สึก จะเกิดแรงกระตุ้นจำนวนมากขึ้น ซึ่งกระตุ้นปฏิกิริยาตอบสนอง เรียกว่า ปฏิกิริยาสะท้อน (reflex) การสะท้อนกลับรองรับอาการส่วนใหญ่ของกิจกรรมที่สำคัญของร่างกายของเรา การกระทำที่สะท้อนกลับดำเนินการโดยสิ่งที่เรียกว่า ส่วนโค้งสะท้อนกลับ; คำนี้หมายถึงเส้นทางของการส่งกระแสประสาทจากจุดกระตุ้นเริ่มต้นในร่างกายไปยังอวัยวะที่ทำการตอบสนอง

ส่วนโค้งของการสะท้อนกลับที่ทำให้กล้ามเนื้อโครงร่างหดตัวประกอบด้วยเซลล์ประสาทอย่างน้อย 2 เซลล์ ได้แก่ เซลล์ประสาทรับความรู้สึก ซึ่งร่างกายตั้งอยู่ในปมประสาท และแอกซอนจะสร้างไซแนปส์กับเซลล์ประสาทของไขสันหลังหรือก้านสมอง และ มอเตอร์ (เซลล์ประสาทสั่งการส่วนล่างหรือส่วนปลาย) ซึ่งร่างกายตั้งอยู่ในสสารสีเทา และแอกซอนสิ้นสุดที่แผ่นปลายมอเตอร์บนเส้นใยกล้ามเนื้อโครงร่าง

ส่วนโค้งสะท้อนกลับระหว่างเซลล์ประสาทรับความรู้สึกและเซลล์ประสาทสั่งการยังสามารถรวมเซลล์ประสาทที่สาม ระดับกลาง ที่อยู่ในสสารสีเทา ส่วนโค้งของปฏิกิริยาตอบสนองจำนวนมากประกอบด้วยเซลล์ประสาทระดับกลางตั้งแต่สองเซลล์ขึ้นไป

การกระทำแบบสะท้อนกลับเกิดขึ้นโดยไม่สมัครใจซึ่งส่วนใหญ่ไม่ได้รับรู้ ยกตัวอย่างเช่น ข้อเข่ากระตุก เกิดจากการเคาะเอ็นกล้ามเนื้อสี่ส่วนบริเวณหัวเข่า นี่คือการสะท้อนของสองเซลล์ประสาท ส่วนโค้งสะท้อนกลับประกอบด้วยแกนหมุนของกล้ามเนื้อ (ตัวรับของกล้ามเนื้อ) เซลล์ประสาทรับความรู้สึก เซลล์ประสาทสั่งการส่วนปลาย และกล้ามเนื้อ อีกตัวอย่างหนึ่งคือการสะท้อนมือออกจากวัตถุร้อน: ส่วนโค้งของการสะท้อนนี้รวมถึงเซลล์ประสาทรับความรู้สึก เซลล์ประสาทระดับกลางอย่างน้อยหนึ่งเซลล์ในเรื่องสีเทาของไขสันหลัง เซลล์ประสาทสั่งการส่วนปลาย และกล้ามเนื้อ

วรรณกรรม:

Bloom F., Leizerson A., Hofstadter L. สมอง จิตใจ และพฤติกรรม. ม., 2531
สรีรวิทยาของมนุษย์, เอ็ด. R. Schmidt, G. Tevsa, vol. 1. M. , 1996

ข้อมูลจะถูกถ่ายโอนระหว่างเซลล์ประสาทเหมือนกระแสในสายไฟ แรงกระตุ้นไฟฟ้าจะถูกส่งผ่านจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่ง จากเดนไดรต์ที่พวกมันมีต้นกำเนิดไปยังแอกซอนที่พวกมันผ่านไป แต่ยังมีความแตกต่างจากเครือข่ายไฟฟ้า - แรงกระตุ้นไม่ได้ส่งผ่านอิเล็กตรอน แต่ผ่านไอออน

ไซแนปส์

แม้จะมีหลายหลาก แต่เซลล์ประสาทไม่เคยสัมผัสกัน แต่แรงกระตุ้นไฟฟ้าไม่สามารถส่งผ่านได้เว้นแต่จะมีการสัมผัสทางกายภาพ ดังนั้นข้อความที่ส่งจากเซลล์ประสาทไปยังเซลล์ประสาทจะต้องแปลงจากไฟฟ้าเป็นรูปแบบอื่น ระบบประสาทใช้สารเคมีในการถ่ายโอนข้อมูลระหว่างเซลล์ประสาท

ไซแนปส์เป็นจุดสัมผัสระหว่างเซลล์ประสาทสองเซลล์หรือระหว่างเซลล์ประสาทกับเซลล์รับ

ช่องว่าง synaptic เป็นรูปกรีด เมื่อแรงกระตุ้นทางไฟฟ้ามาถึงเซลล์ประสาท มันจะปล่อยโมเลกุลเคมีที่เรียกว่าสารสื่อประสาทออกจากไซแนปส์ ผ่านการแพร่กระจาย พวกมันเคลื่อนผ่านช่องว่าง synaptic และตกบนตัวรับของเซลล์ประสาทอีกตัวที่ออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับพวกมัน ผลที่ได้คือแรงกระตุ้นไฟฟ้าอีกอย่างหนึ่ง

สารสื่อประสาทสองประเภท

สมองผลิตสารสื่อประสาทประมาณห้าสิบชนิด ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท ผู้ไกล่เกลี่ยกระตุ้นทำให้เกิดแรงกระตุ้นเส้นประสาท ในทางตรงกันข้ามสารสื่อประสาทที่ยับยั้งการเกิดขึ้นของมันช้าลง ในกรณีส่วนใหญ่ เซลล์ประสาทจะปล่อยสารสื่อประสาทเพียงชนิดเดียวเท่านั้น

ขีด จำกัด การกระตุ้น

เซลล์ประสาทแต่ละเซลล์สามารถรับข้อความได้หลายร้อยข้อความต่อวินาที เขาตัดสินระดับความสำคัญและทำการวิเคราะห์เบื้องต้น ในเซลล์ประสาท แรงกระตุ้นที่ถูกกระตุ้นจะถูกเพิ่มและลบแรงกระตุ้นการยับยั้ง เพื่อให้เซลล์ประสาทสร้างแรงกระตุ้นของตัวเอง จำนวนผลลัพธ์ต้องมากกว่าค่าที่กำหนด

บทบาทของการทำซ้ำ

ความคิดที่คล้ายคลึงกัน ความทรงจำที่คล้ายคลึงกันจะกระตุ้นเซลล์ประสาทและไซแนปส์เดียวกัน ไซแนปส์ที่ใช้บ่อยทำงานได้เร็วขึ้น ดังนั้นเราจึงจำสิ่งที่เราเห็นหรือทำซ้ำได้อย่างรวดเร็วหลายครั้ง อย่างไรก็ตาม การเชื่อมต่อเหล่านี้อาจหายไปหากใช้ไม่เพียงพอ และมีการเชื่อมต่อใหม่เข้ามาแทนที่

เซลล์ glial

เซลล์ประสาทอีกประเภทหนึ่งคือเซลล์เกลีย มีมากกว่าเซลล์ประสาท 10 เท่า พวกมันถูกเรียกว่า "สารหล่อเลี้ยงเซลล์ประสาท" เพราะมันมีส่วนช่วยในด้านโภชนาการ การกำจัดของเสีย และการปกป้องจากศัตรูภายนอก แต่ผลการวิจัยล่าสุดชี้ให้เห็นว่าพวกเขาต้องการไม่เพียง แต่สำหรับการดูแลเซลล์ประสาทเท่านั้น เห็นได้ชัดว่าพวกเขายังมีส่วนร่วมในการประมวลผลข้อมูลนอกจากนี้ยังมีความจำเป็นสำหรับหน่วยความจำในการทำงาน!

เส้นใยประสาท

กระบวนการของเซลล์ประสาทถูกล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มและรวมกันเป็นมัดซึ่งเรียกว่าเส้นใยประสาท จำนวนเส้นใยประสาทในเส้นประสาทต่างๆ มีตั้งแต่ 10 2 ถึง 10 5

เปลือกของเส้นใยประสาทประกอบด้วยเซลล์เกลียและช่วยในการเคลื่อนกระแสประสาทไปทั่วร่างกาย เรียกว่าปลอกไมอีลิน

บทบาทของฮอร์โมนในสมอง

ในการแลกเปลี่ยนข้อมูล สมองใช้สารเคมีพิเศษ - ฮอร์โมน บางส่วนผลิตโดยสมองและบางส่วนผลิตโดยต่อมไร้ท่อ ฮอร์โมนทำให้เกิดการตอบสนองทางสรีรวิทยาต่างๆ

3. สมองของมนุษย์

ชั้นนอกของสมองประกอบด้วยซีกโลกขนาดใหญ่สองซีก ซึ่งซ่อนการก่อตัวที่ลึกกว่าไว้ข้างใต้ พื้นผิวของซีกโลกถูกปกคลุมด้วยร่องและการบิดซึ่งเพิ่มพื้นผิวของพวกเขา

ส่วนสำคัญของสมอง

สมองของมนุษย์สามารถแบ่งออกเป็นสามส่วนหลัก:

สมอง

ก้านสมอง

cerebellum

เรื่องสีเทาและสีขาว

เนื้อหาของสมองประกอบด้วยพื้นที่สีเทาและสีขาว พื้นที่สีเทาเป็นกลุ่มของเซลล์ประสาท มีมากกว่า 100 พันล้านคน และพวกเขาเป็นคนที่ประมวลผลข้อมูล สสารสีขาวของสมองคือแอกซอน ข้อมูลจะถูกส่งผ่านซึ่งประมวลผลโดยเซลล์ประสาท สสารสีเทายังกระจุกตัวอยู่ในส่วนด้านในของไขสันหลัง

โภชนาการสมอง

สมองต้องการอาหารเพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง ต่างจากเซลล์อื่นๆ ในร่างกาย เซลล์สมองสามารถประมวลผลได้เฉพาะกลูโคสเท่านั้น สมองก็ต้องการออกซิเจนเช่นกัน ไมโตคอนเดรียจะไม่สามารถผลิตพลังงานได้เพียงพอ แต่เนื่องจากเลือดไปหล่อเลี้ยงกลูโคสและออกซิเจนไปยังสมอง จึงไม่ควรมีสิ่งกีดขวางการไหลเวียนของเลือดตามปกติเพื่อรักษาสุขภาพของสมอง หากเลือดหยุดไหลไปยังสมองหลังจากผ่านไปสิบวินาทีบุคคลนั้นก็จะหมดสติ แม้ว่าสมองจะมีน้ำหนักเพียง 2.5% ของน้ำหนักตัว แต่สมองจะได้รับ 20% ของเลือดที่หมุนเวียนในร่างกายและปริมาณออกซิเจนที่สอดคล้องกันอย่างต่อเนื่องทั้งกลางวันและกลางคืน