Нервова і гуморальна системи

Великою вдачею для вчених є той факт, що інформаційні системи людей і тварин мають багато загального у своєму функціонуванні. Настільки багато, що ви не змогли б відрізнити невеликі зразки мозкової тканини людини від мозкової тканини мавпи. Така подібність дозволяє дослідникам вивчати щодо простих тварин, наприклад, кальмарів і морських слизней, щоб простежити за роботою їхніх нейронних систем, а також мозку ссавців, щоб зрозуміти будову власного мозку. Людський мозок має, звичайно, більше складний пристрій, але функціонує на таких же принципах, що й мозок тварин.

НЕЙРОНИ

Нервова інформаційна система нашого тіла — це дуже складний пристрій, що складається, однак, із простих блоків. Такими будівельними блоками є нейрони, або нервові клітини. Кожний нейрон складається з тіла клітини й одного або декількох нервових волокон (мал. 2.1). Волокна бувають двох типів: дендрити одержують інформацію, а аксони передають її іншим нейронам, м'язам і залозам. На відміну від коротких дендритів, аксони можуть бути або короткими, або тягтися через тіло на кілька сантиметрів. Тіло клітин й аксон моторного нейрона можна зрівняти з баскетбольним м'ячем, прив'язаним до мотузки довжиною в 8 кілометрів. Шар жирових клітин, названий міеліновою оболонкою. Ізолює волокна деяких нейронів. Оболонка допомагає прискорювати їхні імпульси. Важливу функцію міелінової оболонки можна простежити на прикладі захворювання склерозом, коли вона руйнується, і в результаті цього сповільнюється передача імпульсів м'язам, що приводить до втрати контролю над ними.

 

1. Стимуляція нейрона викликає короткий електричний розряд, названий потенціалом дії.

2. Деполяризація генерує ще один потенціал дій на наступній ділянці аксона. Канали на сусідній ділянці зараз відкриті, і більшість позитивно заряджених іонів проникають усередину, а в цей час позитивно заряджені іони на попередній ділянці аксона виходять назовні

3. У міру того як потенціали дії швидко просувається уздовж аксона, перша ділянка вже повністю перезаряджається

Залежно від типу волокна нервовий імпульс переміщається зі швидкістю, що коливається від уповільненої (4 кілометри на годину) до зверх швидкості (400 і більше кілометрів на годину). Але навіть і ця швидкість у три рази менша, ніж швидкість проходження електричного струму по провіднику. Цей факт допомагає пояснити, чому, на відміну від майже миттєвої реакції сучасного комп'ютера, вам може знадобитися чверть секунди або більше, щоб відреагувати на раптову подію наприклад, несподівана поява дитини, що перебігає дорогу перед бампером вашого автомобіля.

Нейрон генерує імпульс, під впливом тиску, тепла, світла, а також хімічних сигналів від сусідніх нейронів. Імпульс, що називається потенціалами дії. - це короткий електричний розряд, що проходить по аксоні, і його проходження можна зрівняти з падаючими один за одним кісточками доміно, зібраними в одну лінію. Подібно тому, як батареї виробляють електрику в результаті хімічних процесів, що відбуваються в них, нервовий електричний імпульс виникає також у результаті хімічних процесів. Вироблення електричного імпульсу як результату хімічних процесів припускає обмін атомів з електричним зарядом, названих іонами. Рідке внутрішнє середовище аксона, що "відпочиває", містить в основному негативно заряджені іони, а рідина зовні мембрани аксона - позитивно заряджені іони. Ця негативна зсередини й позитивна зовні поляризація, названа потенціалом відпочинку, можлива тому, що мембрана клітини впускає іони селективно: у неї є вхід, через який не можуть проникнути позитивно заряджені іони. Коли нейрон вистрілює імпульс, на першій ділянці аксона відкривається канал, і позитивно заряджені іони проникають усередину через нього (мал. 2.2). У результаті цього відбувається деполяризація тієї ділянки аксона, що змушує відкриватися наступний канал, а потім наступний і т. д. - подібно падаючим один за одним кісточкам доміно, складеним в одну лінію. Під час паузи відпочинку (рефракторний період) нейрон викачує позитивно заряджені атоми назовні. Потім він готовий знову вистрілювати імпульс. Важко собі уявити, що цей електрохімічний процес повторюється 100 разів у секунду. Але це лише перше з безлічі чудес. Нейрон -  це маленьке пристосування, що приймає рішення, одержує сигнали від сотень, а може й тисяч інших нейронів своїми дендритами й тілами. Деякі із цих сигналів є збудливими, вони як би заводять нейронний прискорювач. Інші з них — гальмуючі, вони немов тиснуть на гальма. Сума сигналів утворить імпульс, коли збудливі сигнали мінус гальмуючі перевищують якийсь припустимий рівень інтенсивності, що називається порогом. Якщо збудливі сигнали перевищують поріг, нейрон передає електричний імпульс по аксоні (потенціал дії), що своїми закінченнями взаємодіє із сотнями й тисячами інших нейронів, а також з м'язами й залозами.

Однак перевищення стимулом даного порога не дає збільшення інтенсивності імпульсу. (Реакція нейронів - це реакція за принципом: всі або нічого; нейрони, як гвинтівка: або стріляє, або немає.) Не впливає на швидкість імпульсу також і інтенсивність подразника. Яким же чином ми визначаємо інтенсивність стимулу? Як відрізнити легкий дотик від сильного рукостискання? Хоча сильний стимул не може згенерувати найсильніший або найшвидший імпульс у нейроні (сильне натискання курка не змусить кулю летіти швидше), він може змусити частіше "стріляти" імпульсами більшої кількість нейронів.

 

 

Нейрони переплітаються так хитромудро, що навіть під мікроскопом важко