Il sistema nervoso umano agisce come una sorta di coordinatore nel nostro corpo. Trasmette comandi dal cervello a muscoli, organi, tessuti ed elabora i segnali provenienti da essi. Un impulso nervoso viene utilizzato come una sorta di supporto dati. Cosa rappresenta? A che velocità funziona? È possibile rispondere a queste e a molte altre domande in questo articolo.
Cos'è un impulso nervoso?
Questo è il nome dell'onda di eccitazione che si diffonde attraverso le fibre in risposta alla stimolazione dei neuroni. Grazie a questo meccanismo, le informazioni vengono trasmesse da vari recettori al sistema nervoso centrale. E da esso, a sua volta, a diversi organi (muscoli e ghiandole). Ma qual è questo processo a livello fisiologico? Il meccanismo di trasmissione di un impulso nervoso è che le membrane dei neuroni possono cambiare il loro potenziale elettrochimico. E il processo che ci interessa si svolge nell'area delle sinapsi. La velocità di un impulso nervoso può variare da 3 a 12 metri al secondo. Ne parleremo di più, così come dei fattori che lo influenzano.
Ricerca di struttura e lavoro
Per la prima volta il tedesco ha dimostrato il passaggio di un impulso nervosogli scienziati E. Goering e G. Helmholtz sull'esempio di una rana. Allo stesso tempo, è stato riscontrato che il segnale bioelettrico si propaga alla velocità precedentemente indicata. In generale, ciò è possibile grazie alla speciale costruzione delle fibre nervose. In un certo senso, assomigliano a un cavo elettrico. Quindi, se tracciamo parallelismi con esso, i conduttori sono gli assoni e gli isolanti sono le loro guaine mieliniche (sono la membrana della cellula di Schwann, che è avvolta in più strati). Inoltre, la velocità dell'impulso nervoso dipende principalmente dal diametro delle fibre. Il secondo più importante è la qualità dell'isolamento elettrico. A proposito, il corpo utilizza la lipoproteina mielinica, che ha le proprietà di un dielettrico, come materiale. Ceteris paribus, più grande è il suo strato, più velocemente passeranno gli impulsi nervosi. Anche al momento non si può dire che questo sistema sia stato indagato a fondo. Molto di ciò che riguarda i nervi e gli impulsi è ancora un mistero e oggetto di ricerca.
Caratteristiche della struttura e del funzionamento
Se parliamo del percorso di un impulso nervoso, va notato che la guaina mielinica non copre la fibra per tutta la sua lunghezza. Le caratteristiche progettuali sono tali che la situazione attuale può essere paragonata al meglio con la realizzazione di manicotti isolanti in ceramica che sono strettamente infilati sull'asta di un cavo elettrico (anche se in questo caso sull'assone). Di conseguenza, ci sono piccole aree elettriche non isolate da cui la corrente ionica può facilmente defluireassone all'ambiente (o viceversa). Questo irrita la membrana. Di conseguenza, la generazione di un potenziale d'azione è causata in aree che non sono isolate. Questo processo è chiamato l'intercettazione di Ranvier. La presenza di un tale meccanismo consente di far propagare l'impulso nervoso molto più velocemente. Parliamo di questo con esempi. Pertanto, la velocità di conduzione dell'impulso nervoso in una fibra mielinica spessa, il cui diametro oscilla tra 10-20 micron, è di 70-120 metri al secondo. Mentre per coloro che hanno una struttura non ottimale, questa cifra è 60 volte inferiore!
Dove sono fatti?
Gli impulsi nervosi hanno origine nei neuroni. La capacità di creare tali "messaggi" è una delle loro proprietà principali. L'impulso nervoso assicura la rapida propagazione dello stesso tipo di segnali lungo gli assoni a lunga distanza. Pertanto, è il mezzo più importante dell'organismo per lo scambio di informazioni al suo interno. I dati sull'irritazione vengono trasmessi modificando la frequenza della loro ripetizione. Qui lavora un complesso sistema di periodici, che può contare centinaia di impulsi nervosi in un secondo. Secondo un principio in qualche modo simile, anche se molto più complicato, l'elettronica del computer funziona. Quindi, quando gli impulsi nervosi sorgono nei neuroni, vengono codificati in un certo modo e solo allora vengono trasmessi. In questo caso, le informazioni sono raggruppate in appositi "pacchetti", che hanno un diverso numero e natura della sequenza. Tutto questo, messo insieme, è alla base dell'attività elettrica ritmica del nostro cervello, che può essere registrata grazie aelettroencefalogramma.
Tipi cellulari
Parlando della sequenza del passaggio di un impulso nervoso, non si possono ignorare le cellule nervose (neuroni) attraverso le quali avviene la trasmissione dei segnali elettrici. Quindi, grazie a loro, diverse parti del nostro corpo si scambiano informazioni. A seconda della loro struttura e funzionalità, si distinguono tre tipi:
- Recettore (sensibile). Codificano e trasformano in impulsi nervosi tutti gli stimoli termici, chimici, sonori, meccanici e luminosi.
- Inserimento (detto anche conduttore o chiusura). Servono per elaborare e commutare gli impulsi. Il maggior numero di essi si trova nel cervello umano e nel midollo spinale.
- Efficace (motore). Ricevono comandi dal sistema nervoso centrale per eseguire determinate azioni (sotto il sole splendente, chiudi gli occhi con la mano e così via).
Ogni neurone ha un corpo cellulare e un processo. Il percorso di un impulso nervoso attraverso il corpo inizia proprio con quest'ultimo. I processi sono di due tipi:
- Dendriti. A loro è affidata la funzione di percepire l'irritazione dei recettori che si trovano su di loro.
- Axons. Grazie a loro, gli impulsi nervosi vengono trasmessi dalle cellule all'organo funzionante.
Aspetto interessante dell'attività
Parlando della conduzione di un impulso nervoso da parte delle cellule, è difficile non raccontare un momento interessante. Quindi, quando sono a riposo, allora, diciamola pompa sodio-potassio è quindi impegnata nel movimento degli ioni in modo da ottenere l'effetto di acqua dolce all'interno e salata all'esterno. A causa del conseguente squilibrio della differenza di potenziale attraverso la membrana, è possibile osservare fino a 70 millivolt. Per confronto, questo è il 5% delle batterie AA convenzionali. Ma non appena lo stato della cellula cambia, l'equilibrio risultante viene disturbato e gli ioni iniziano a cambiare posto. Ciò accade quando il percorso di un impulso nervoso lo attraversa. A causa dell'azione attiva degli ioni, questa azione è anche chiamata potenziale d'azione. Quando raggiunge un certo valore, iniziano i processi inversi e la cella raggiunge uno stato di riposo.
Informazioni sul potenziale d'azione
Parlando di conversione e propagazione dell'impulso nervoso, va notato che potrebbe essere un misero millimetro al secondo. Quindi i segnali dalla mano al cervello arriverebbero in pochi minuti, il che chiaramente non è buono. È qui che la guaina mielinica precedentemente discussa gioca il suo ruolo nel rafforzare il potenziale d'azione. E tutti i suoi "passaggi" sono posizionati in modo tale da avere solo un effetto positivo sulla velocità di trasmissione del segnale. Quindi, quando un impulso raggiunge la fine della parte principale di un corpo assonale, viene trasmesso alla cellula successiva o (se parliamo del cervello) a numerosi rami di neuroni. In questi ultimi casi, funziona un principio leggermente diverso.
Come funziona tutto nel cervello?
Parliamo di come funziona la sequenza di trasmissione degli impulsi nervosi nelle parti più importanti del nostro sistema nervoso centrale. Qui, i neuroni sono separati dai loro vicini da piccole lacune, che sono chiamate sinapsi. Il potenziale d'azione non può attraversarli, quindi cerca un altro modo per raggiungere la cellula nervosa successiva. Alla fine di ogni processo ci sono piccole sacche chiamate vescicole presinaptiche. Ognuno di essi contiene composti speciali: neurotrasmettitori. Quando un potenziale d'azione arriva a loro, le molecole vengono rilasciate dalle sacche. Attraversano la sinapsi e si attaccano a speciali recettori molecolari che si trovano sulla membrana. In questo caso, l'equilibrio è disturbato e, probabilmente, appare un nuovo potenziale d'azione. Questo non è ancora noto con certezza, i neurofisiologi stanno studiando il problema fino ad oggi.
Il lavoro dei neurotrasmettitori
Quando trasmettono impulsi nervosi, ci sono diverse opzioni per ciò che accadrà loro:
- Si diffonderanno.
- Subirà una degradazione chimica.
- Torna nelle loro bolle (questo si chiama riconquista).
Una scoperta sorprendente è stata fatta alla fine del 20° secolo. Gli scienziati hanno appreso che i farmaci che influenzano i neurotrasmettitori (così come il loro rilascio e ricaptazione) possono cambiare lo stato mentale di una persona in modo fondamentale. Quindi, ad esempio, un certo numero di antidepressivi come il Prozac blocca la ricaptazione della serotonina. Ci sono alcune ragioni per ritenere che una carenza del neurotrasmettitore cerebrale dopamina sia la causa del morbo di Parkinson.
Ora i ricercatori che studiano gli stati borderline della psiche umana stanno cercando di capire comeTutto influenza la mente di una persona. Nel frattempo, non abbiamo una risposta a una domanda così fondamentale: cosa fa sì che un neurone crei un potenziale d'azione? Finora, il meccanismo di "lancio" di questa cellula è un segreto per noi. Particolarmente interessante dal punto di vista di questo enigma è il lavoro dei neuroni nel cervello principale.
In breve, possono lavorare con migliaia di neurotrasmettitori inviati dai loro vicini. I dettagli riguardanti l'elaborazione e l'integrazione di questo tipo di impulsi ci sono quasi sconosciuti. Anche se molti gruppi di ricerca stanno lavorando su questo. Al momento, si è scoperto che tutti gli impulsi ricevuti sono integrati e il neurone prende una decisione: se è necessario mantenere il potenziale d'azione e trasmetterli ulteriormente. Il funzionamento del cervello umano si basa su questo processo fondamentale. Ebbene, non sorprende che non conosciamo la risposta a questo indovinello.
Alcune caratteristiche teoriche
Nell'articolo, "impulso nervoso" e "potenziale d'azione" sono stati usati come sinonimi. Teoricamente, questo è vero, anche se in alcuni casi è necessario tener conto di alcune caratteristiche. Quindi, se entri nei dettagli, il potenziale d'azione è solo una parte dell'impulso nervoso. Con un esame dettagliato dei libri scientifici, puoi scoprire che questo è solo il cambiamento della carica della membrana da positiva a negativa e viceversa. Considerando che un impulso nervoso è inteso come un complesso processo strutturale ed elettrochimico. Si diffonde attraverso la membrana neuronale come un'onda viaggiante di cambiamenti. Potenzialele azioni sono solo una componente elettrica nella composizione di un impulso nervoso. Caratterizza i cambiamenti che si verificano con la carica di una sezione locale della membrana.
Dove vengono generati gli impulsi nervosi?
Da dove iniziano il loro viaggio? La risposta a questa domanda può essere data da qualsiasi studente che abbia studiato diligentemente la fisiologia dell'eccitazione. Ci sono quattro opzioni:
- Estensione del recettore del dendrite. Se esiste (che non è un dato di fatto), allora è possibile la presenza di uno stimolo adeguato, che creerà prima un potenziale generatore, e poi un impulso nervoso. I recettori del dolore funzionano in modo simile.
- La membrana della sinapsi eccitatoria. Di norma, questo è possibile solo se c'è una forte irritazione o la loro somma.
- Zona di attivazione del dente. In questo caso, i potenziali postsinaptici eccitatori locali si formano in risposta a uno stimolo. Se il primo nodo di Ranvier è mielinizzato, vengono riassunti su di esso. A causa della presenza di una sezione della membrana lì, che ha una maggiore sensibilità, qui si verifica un impulso nervoso.
- Axon Hilllock. Questo è il nome del luogo in cui inizia l'assone. Il tumulo è il più comune per creare impulsi su un neurone. In tutti gli altri luoghi che sono stati considerati in precedenza, il loro verificarsi è molto meno probabile. Ciò è dovuto al fatto che qui la membrana ha una maggiore sensibilità, nonché un livello critico di depolarizzazione inferiore. Pertanto, quando inizia la somma di numerosi potenziali eccitatori postsinaptici, la collinetta reagisce prima di tutto ad essi.
Esempio di eccitazione diffusa
Dire in termini medici può causare incomprensioni su alcuni punti. Per eliminare questo, vale la pena esaminare brevemente le conoscenze dichiarate. Prendiamo un fuoco come esempio.
Ricorda i notiziari della scorsa estate (anch'essi che verranno ascoltati presto). Il fuoco si sta diffondendo! Allo stesso tempo, gli alberi e gli arbusti che bruciano rimangono al loro posto. Ma la parte anteriore del fuoco va sempre più lontano dal luogo in cui si trovava il fuoco. Il sistema nervoso funziona in modo simile.
Spesso è necessario calmare il sistema nervoso che ha iniziato ad eccitarsi. Ma questo non è così facile da fare, come nel caso dell'incendio. Per fare questo, fanno un intervento artificiale nel lavoro di un neurone (per scopi medicinali) o usano vari mezzi fisiologici. Può essere paragonato a versare acqua sul fuoco.
