Хүний мэдрэлийн систем нь бидний биед нэгэн төрлийн зохицуулагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ нь тархинаас булчин, эрхтэн, эд эсэд тушаалыг дамжуулж, тэдгээрээс ирж буй дохиог боловсруулдаг. Мэдрэлийн импульсийг нэг төрлийн мэдээлэл зөөгч болгон ашигладаг. Тэр юуг төлөөлдөг вэ? Энэ нь ямар хурдтай ажилладаг вэ? Эдгээр болон бусад хэд хэдэн асуултын хариултыг энэ нийтлэлээс авах боломжтой.
Мэдрэлийн импульс гэж юу вэ?
Энэ нь мэдрэлийн эсүүдийн өдөөлтөд хариу үйлдэл болгон утаснуудаар тархдаг өдөөх долгионы нэр юм. Энэ механизмын ачаар мэдээлэл нь янз бүрийн рецепторуудаас төв мэдрэлийн системд дамждаг. Мөн үүнээс эргээд янз бүрийн эрхтнүүд (булчин ба булчирхай) руу ордог. Гэхдээ физиологийн түвшинд энэ үйл явц юу вэ? Мэдрэлийн импульс дамжуулах механизм нь мэдрэлийн эсийн мембран нь цахилгаан химийн чадавхийг өөрчлөх чадвартай байдаг. Бидний сонирхож буй үйл явц нь синапсуудын хэсэгт явагддаг. Мэдрэлийн импульсийн хурд секундэд 3-12 метр хооронд хэлбэлзэж болно. Бид энэ талаар болон үүнд нөлөөлж буй хүчин зүйлсийн талаар дэлгэрэнгүй ярих болно.
Бүтэц ба ажлын судалгаа
Мэдрэлийн импульс дамждагийг анх удаа герман хүн харуулсан.эрдэмтэд Э. Геринг, Г. Гельмгольц нар мэлхийн жишээн дээр. Үүний зэрэгцээ био цахилгаан дохио нь өмнө нь заасан хурдаар тархдаг болохыг тогтоожээ. Ерөнхийдөө энэ нь мэдрэлийн утаснуудын тусгай бүтэцтэй холбоотой юм. Зарим талаараа тэд цахилгаан кабельтай төстэй. Тиймээс, хэрэв бид үүнтэй параллель зурвал дамжуулагч нь аксон, тусгаарлагч нь тэдний миелин бүрээс юм (хэд хэдэн давхаргаар шархадсан Schwann эсийн мембран юм). Түүнээс гадна мэдрэлийн импульсийн хурд нь үндсэндээ утаснуудын диаметрээс хамаардаг. Хоёр дахь чухал зүйл бол цахилгаан тусгаарлагчийн чанар юм. Дашрамд хэлэхэд, бие нь диэлектрик шинж чанартай миелин липопротейныг материал болгон ашигладаг. Ceteris paribus, түүний давхарга том байх тусам мэдрэлийн импульс хурдан дамждаг. Одоогоор энэ системийг бүрэн судалсан гэж хэлж болохгүй. Мэдрэл, импульстэй холбоотой ихэнх зүйл нууц хэвээр байгаа бөгөөд судалгааны сэдэв хэвээр байна.
Бүтэц, үйл ажиллагааны онцлог
Хэрэв бид мэдрэлийн импульсийн замын талаар ярих юм бол миелин бүрээс нь эслэгийг бүхэлд нь хамардаггүй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Загварын онцлог шинж чанарууд нь одоогийн нөхцөл байдлыг цахилгаан кабелийн бариул дээр нягт бэхэлсэн тусгаарлагч керамик ханцуйг бий болгохтой харьцуулах боломжтой (энэ тохиолдолд аксон дээр байдаг). Үүний үр дүнд ионы гүйдэл амархан гадагшилдаг жижиг тусгаарлагдаагүй цахилгаан хэсгүүд байдаг.аксоныг хүрээлэн буй орчинд (эсвэл эсрэгээр). Энэ нь мембраныг цочроодог. Үүний үр дүнд үйл ажиллагааны потенциал үүсэх нь тусгаарлагдаагүй газруудад үүсдэг. Энэ процессыг Ранвиерийн хөндлөн огтлолцол гэж нэрлэдэг. Ийм механизм байгаа нь мэдрэлийн импульс илүү хурдан тархах боломжийг олгодог. Энэ тухай жишээн дээр яръя. Ийнхүү диаметр нь 10-20 микрон дотор хэлбэлздэг зузаан миелинжсэн утас дахь мэдрэлийн импульсийн дамжуулалтын хурд секундэд 70-120 метр байна. Харин оновчтой бус бүтэцтэй хүмүүсийн хувьд энэ үзүүлэлт 60 дахин бага байна!
Тэднийг хаана хийдэг вэ?
Мэдрэлийн импульс мэдрэлийн эсүүдээс үүсдэг. Ийм "мессеж" үүсгэх чадвар нь тэдний гол шинж чанаруудын нэг юм. Мэдрэлийн импульс нь хол зайд тэнхлэгийн дагуу ижил төрлийн дохиог хурдан тараахыг баталгаажуулдаг. Тиймээс энэ нь бие махбод дахь мэдээлэл солилцох хамгийн чухал хэрэгсэл юм. Цочролын талаархи мэдээллийг давталтын давтамжийг өөрчлөх замаар дамжуулдаг. Нэг секундын дотор хэдэн зуун мэдрэлийн импульсийг тоолж чаддаг тогтмол хэвлэл мэдээллийн цогц систем энд ажилладаг. Үүнтэй төстэй зарчмын дагуу илүү төвөгтэй боловч компьютерийн электроник ажилладаг. Тиймээс мэдрэлийн эсүүдэд мэдрэлийн импульс үүсэх үед тэдгээр нь тодорхой хэлбэрээр кодлогдсон бөгөөд зөвхөн дараа нь дамжуулагддаг. Энэ тохиолдолд мэдээллийг тусгай "багц" болгон бүлэглэсэн бөгөөд тэдгээр нь дарааллын өөр тоо, шинж чанартай байдаг. Энэ бүгдийг нэгтгэснээр бидний тархины хэмнэлтэй цахилгаан үйл ажиллагааны үндэс суурь болж, үүнийг бүртгэх боломжтой.цахилгаан энцефалограмм.
Эсийн төрөл
Мэдрэлийн импульс дамжих дарааллын тухай ярихад цахилгаан дохио дамжих мэдрэлийн эсүүдийг (нейрон) үл тоомсорлож болохгүй. Тиймээс тэдний ачаар бидний биеийн янз бүрийн хэсгүүд мэдээлэл солилцдог. Тэдний бүтэц, үйл ажиллагаанаас хамааран гурван төрлийг ялгадаг:
- Рецептор (мэдрэмтгий). Эдгээр нь температур, химийн, дуу чимээ, механик болон гэрлийн бүх өдөөгчийг кодлож, мэдрэлийн импульс болгон хувиргадаг.
- Оруулах (мөн дамжуулагч эсвэл хаалт гэж нэрлэдэг). Тэд импульсийг боловсруулж, солиход үйлчилдэг. Тэдний хамгийн их тоо нь хүний тархи, нугасанд байдаг.
- Үр дүнтэй (мотор). Тэд төв мэдрэлийн системээс тодорхой үйлдэл хийх командыг хүлээн авдаг (гэрэлт наранд, нүдээ гараараа аних гэх мэт).
Нейрон бүр эсийн бие, үйл явцтай. Бие махбодоор дамжих мэдрэлийн импульсийн зам нь яг сүүлчийнхээс эхэлдэг. Процессууд нь хоёр төрөлтэй:
- Дендрит. Тэдэнд байрлах рецепторын цочролыг мэдрэх үүрэгтэй.
- Аксон. Тэдний ачаар мэдрэлийн импульс эсүүдээс ажлын эрхтэн рүү дамждаг.
Үйл ажиллагааны сонирхолтой тал
Мэдрэлийн импульсийг эсүүд дамжуулдаг тухай ярихад нэг сонирхолтой мөчийг хэлэхгүй байх нь хэцүү байдаг. Тиймээс, тэд амарч байх үед нь хэльеИймээс натри-калийн шахуурга нь доторх цэвэр ус, гаднах давслаг нөлөөг бий болгох үүднээс ионуудын хөдөлгөөнд оролцдог. Мембран дээрх боломжит ялгааны тэнцвэргүй байдлын улмаас 70 милливольт хүртэл ажиглагдаж болно. Харьцуулбал энэ нь ердийн АА батерейны 5% юм. Гэвч эсийн төлөв өөрчлөгдөхөд үүссэн тэнцвэрт байдал алдагдаж, ионууд байраа сольж эхэлдэг. Энэ нь мэдрэлийн импульсийн зам дамжин өнгөрөх үед тохиолддог. Ионуудын идэвхтэй үйл ажиллагааны улмаас энэ үйлдлийг үйл ажиллагааны потенциал гэж нэрлэдэг. Энэ нь тодорхой утгад хүрэхэд урвуу процессууд эхэлж, эс тайван байдалд хүрнэ.
Үйл ажиллагааны боломжийн тухай
Мэдрэлийн импульсийн хувирал ба тархалтын тухай ярихад энэ нь секундэд өрөвдөлтэй миллиметр байж болохыг тэмдэглэх нь зүйтэй. Дараа нь гараас тархи руу дохио хэдхэн минутын дотор хүрдэг бөгөөд энэ нь тийм ч сайн биш юм. Энд өмнө нь авч үзсэн миелин бүрхүүл нь үйл ажиллагааны чадавхийг бэхжүүлэх үүрэг гүйцэтгэдэг. Мөн түүний бүх "дамжуулалт" нь зөвхөн дохио дамжуулах хурдад эерэг нөлөө үзүүлэх байдлаар байрлуулсан байдаг. Тиймээс импульс нь нэг аксон биеийн үндсэн хэсгийн төгсгөлд хүрэхэд дараагийн эс рүү, эсвэл (хэрэв тархины тухай ярих юм бол) мэдрэлийн эсийн олон салбар руу дамждаг. Сүүлчийн тохиолдолд арай өөр зарчим ажиллана.
Бүх зүйл тархинд хэрхэн ажилладаг вэ?
Төв мэдрэлийн системийн хамгийн чухал хэсгүүдэд мэдрэлийн импульсийн дамжуулалтын дараалал ямар ажилладаг талаар ярилцъя. Энд нейронууд хөршөөсөө жижиг цоорхойгоор тусгаарлагдсан байдаг бөгөөд үүнийг синапс гэж нэрлэдэг. Үйлдлийн потенциал нь тэдгээрийг даван туулж чадахгүй тул дараагийн мэдрэлийн эсэд хүрэх өөр арга замыг эрэлхийлдэг. Процесс бүрийн төгсгөлд пресинаптик цэврүү гэж нэрлэгддэг жижиг уутнууд байдаг. Тэд тус бүр нь тусгай нэгдлүүд - нейротрансмиттер агуулдаг. Үйлдлийн потенциал тэдэнд ирэхэд молекулууд уутнаас ялгардаг. Тэд синапсыг гаталж, мембран дээр байрлах тусгай молекул рецепторуудтай холбогддог. Энэ тохиолдолд тэнцвэр алдагдаж, магадгүй шинэ үйл ажиллагааны боломж гарч ирдэг. Энэ нь одоогоор тодорхойгүй байгаа тул мэдрэлийн физиологичид энэ асуудлыг өнөөдрийг хүртэл судалж байна.
Мэдрэл дамжуулагчийн ажил
Тэд мэдрэлийн импульс дамжуулах үед тэдэнд юу тохиолдох талаар хэд хэдэн сонголт байдаг:
- Тэд тархах болно.
- Химийн задралд орно.
- Тэдний бөмбөлөг рүү буцаж ор (үүнийг дахин барих гэж нэрлэдэг).
20-р зууны төгсгөлд нэгэн гайхалтай нээлт хийсэн. Эрдэмтэд нейротрансмиттерт нөлөөлдөг эмүүд (түүнчлэн тэдгээрийг ялгаруулж, дахин шингээх) хүний сэтгэцийн төлөв байдлыг үндсээр нь өөрчилж чаддаг болохыг олж мэдсэн. Жишээлбэл, Prozac зэрэг хэд хэдэн антидепрессантууд серотонины дахин шингээлтийг саатуулдаг. Тархины нейротрансмиттерийн допамин дутагдсанаас Паркинсоны өвчин үүсдэг гэж үзэх зарим шалтгаан бий.
Одоо хүний оюун санааны хилийн төлөвийг судалдаг судлаачид энэ нь хэрхэн явагддагийг олохоор оролдож байна. Бүх зүйл хүний оюун санаанд нөлөөлдөг. Энэ хооронд бидэнд ийм үндсэн асуултын хариулт алга байна: нейрон үйл ажиллагааны потенциалыг бий болгоход юу нөлөөлдөг вэ? Одоогоор энэ эсийг "хөлөгдөх" механизм нь бидний хувьд нууц хэвээр байна. Энэ оньсогоны үүднээс авч үзвэл гол тархины мэдрэлийн эсийн ажил онцгой сонирхолтой юм.
Товчхондоо тэд хөршөөсөө илгээсэн олон мянган нейротрансмиттертэй ажиллах боломжтой. Энэ төрлийн импульсийг боловсруулах, нэгтгэх талаархи дэлгэрэнгүй мэдээлэл бидэнд бараг мэдэгддэггүй. Хэдийгээр олон судалгааны бүлгүүд үүн дээр ажиллаж байна. Одоогийн байдлаар хүлээн авсан бүх импульс нь нэгдэж, нейрон нь үйл ажиллагааны чадавхийг хадгалж, цааш нь дамжуулах шаардлагатай эсэхээ шийддэг болохыг олж мэдсэн. Хүний тархины үйл ажиллагаа нь энэхүү үндсэн үйл явц дээр суурилдаг. Тэгвэл бид энэ оньсого тааварын хариултыг мэдэхгүй байгаа нь гайхах зүйл биш юм.
Зарим онолын онцлог
Өгүүлэлд "мэдрэлийн импульс" болон "үйл ажиллагааны боломж"-ыг ижил утгатайгаар ашигласан. Онолын хувьд энэ нь үнэн боловч зарим тохиолдолд зарим шинж чанарыг харгалзан үзэх шаардлагатай байдаг. Тиймээс, хэрэв та нарийвчилсан мэдээллийг авч үзвэл үйл ажиллагааны боломж нь мэдрэлийн импульсийн зөвхөн нэг хэсэг юм. Шинжлэх ухааны номнуудыг нарийвчлан судалснаар энэ нь зөвхөн мембраны цэнэгийн эерэгээс сөрөг болон эсрэгээр өөрчлөгдсөнийг олж мэдэх боломжтой. Харин мэдрэлийн импульс нь бүтцийн болон цахилгаан химийн нарийн төвөгтэй процесс гэж ойлгогддог. Энэ нь мэдрэлийн мембранаар дамждаг өөрчлөлтийн долгион шиг тархдаг. БоломжтойҮйлдлүүд нь мэдрэлийн импульсийн нэгдэл дэх цахилгаан бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Энэ нь мембраны орон нутгийн хэсгийн цэнэгтэй холбоотой өөрчлөлтийг тодорхойлдог.
Мэдрэлийн импульс хаана үүсдэг вэ?
Тэд аялалаа хаанаас эхлэх вэ? Энэ асуултын хариултыг сэрэл физиологийг хичээнгүйлэн судалсан ямар ч оюутан өгч болно. Дөрвөн сонголт байна:
- Дендритын рецептор төгсгөл. Хэрэв энэ нь байгаа бол (энэ нь баримт биш) хангалттай өдөөгч байх боломжтой бөгөөд энэ нь эхлээд генераторын потенциал, дараа нь мэдрэлийн импульс үүсгэдэг. Өвдөлт хүлээн авагчид ижил төстэй байдлаар ажилладаг.
- Өдөөгч синапсын мембран. Дүрмээр бол энэ нь хүчтэй цочрол эсвэл тэдгээрийн нийлбэр байгаа тохиолдолд л боломжтой юм.
- Дентридын гох бүс. Энэ тохиолдолд өдөөлтөд хариу үйлдэл үзүүлэхийн тулд орон нутгийн өдөөх постсинаптик потенциал үүсдэг. Хэрэв Ranvier-ийн эхний зангилаа нь миелинтэй бол тэдгээрийг нэгтгэн дүгнэнэ. Тэнд мэдрэмтгий чанар нэмэгдсэн мембраны хэсэг байгаа тул мэдрэлийн импульс энд үүсдэг.
- Аксон толгод. Энэ бол аксон эхэлдэг газрын нэр юм. Энэ толгод нь мэдрэлийн эсүүд дээр импульс үүсгэдэг хамгийн түгээмэл зүйл юм. Өмнө нь авч үзсэн бусад бүх газарт тэдний тохиолдох магадлал хамаагүй бага байдаг. Энэ нь энд мембран нь мэдрэмтгий чанар нэмэгдэж, деполяризацийн эгзэгтэй түвшин доогуур байдагтай холбоотой юм. Иймд олон тооны өдөөх постсинаптик потенциалуудын нийлбэр эхлэхэд гүвээ хамгийн түрүүнд тэдгээрт хариу үйлдэл үзүүлдэг.
Өдөөлтийн тархалтын жишээ
Эмнэлгийн хэлээр ярих нь зарим зүйлийг буруу ойлгоход хүргэдэг. Үүнийг арилгахын тулд заасан мэдлэгийг товчхон судлах нь зүйтэй. Галыг жишээ болгон авч үзье.
Өнгөрсөн зуны мэдээний товхимолуудыг санаарай (мөн удахгүй дахин сонсох болно). Гал тархаж байна! Үүний зэрэгцээ шатаж буй мод, бут сөөг нь байрандаа үлддэг. Гэтэл галын урд хэсэг гал гарсан газраасаа улам л холдоно. Мэдрэлийн систем ижил төстэй байдлаар ажилладаг.
Сэтгэл хөдөлж эхэлсэн мэдрэлийн системийг тайвшруулах шаардлагатай байдаг. Гэхдээ гал түймрийн тохиолдол шиг үүнийг хийхэд тийм ч хялбар биш юм. Үүнийг хийхийн тулд тэд мэдрэлийн эсийн ажилд хиймэл хөндлөнгийн оролцоо (эмийн зорилгоор) эсвэл янз бүрийн физиологийн хэрэгслийг ашигладаг. Үүнийг гал дээр ус асгахтай зүйрлэж болно.
