Ezt senki sem fogja vitatkozni a legnagyobb eredmény a természet az emberi agy. Az idegrostok mentén futó idegimpulzusok a mi lényegünk kvintesszenciája. A szív, gyomor, izmok és spirituális világ- mindez az idegimpulzus kezében van. Mi az idegimpulzus, hogyan keletkezik és hol tűnik el, ebben a cikkben megvizsgáljuk.
A neuron, mint a rendszer szerkezeti egysége
Evolúció idegrendszer a gerincesek és az emberek egy összetett információs hálózat kialakulásának útját követték, amelynek folyamatai kémiai reakciókon alapulnak. Ennek a rendszernek a legfontosabb összetevője a speciális neuronok. Egy sejtmaggal és fontos organellumokkal rendelkező testből állnak. Kétféle folyamat indul ki a neuronból - több rövid és elágazó dendrit és egy hosszú axon. A dendritek szenzoros receptoroktól vagy más neuronoktól kapnak jeleket, míg az axon jeleket továbbít a neurális hálózatban. Az idegimpulzusok átvitelének megértéséhez fontos tudni az axon körüli mielinhüvelyről. Ezek specifikus sejtek, az axon hüvelyét alkotják, de nem folyamatosan, hanem szakaszosan (Ranvier-szűkületek). 
transzmembrán gradiens
Minden élő sejt, beleértve a neuronokat is, rendelkezik elektromos polaritással, amely a membrán kálium-nátrium pumpáinak működéséből adódik. Belső felülete negatív töltésű a külsőhöz képest. Van egy nullával egyenlő elektrokémiai gradiens, és létrejön a dinamikus egyensúly. A nyugalmi potenciál (potenciálkülönbség a membránon belül és kívül) 70 mV.
Hogyan keletkezik az idegimpulzus?
Ha egy irritáló anyag egy idegrostra hat, a membránpotenciál ezen a helyen élesen megzavarodik. A gerjesztés kezdetén megnő a membrán permeabilitása a káliumionok számára, és hajlamosak bejutni a sejtbe. 0,001 másodperc alatt az idegsejtek membránjának belső felülete pozitív töltésű. Ez az, ami az idegimpulzus - egy idegsejt rövid távú újratöltése vagy 50-170 mV-nak megfelelő akciós potenciál. Egy úgynevezett akciós potenciál hullám lép fel, amely az axon mentén káliumion-folyamként terjed. A hullám depolarizálja az axon szakaszait, és az akciós potenciál együtt mozog vele. 
Ebben a témában: Koreai Zen. A jelen század pátriárkája
Transzmisszió az axon helyén - egy másik neuron
Az axon végének elérése után szükségessé válik az idegimpulzus továbbítása egy vagy több axonhoz. És itt egy másik, az akciós potenciál hullámtól eltérő mechanizmusra van szükség. Az axon vége a szinapszis, az érintkezési pont az axon szinaptikus hasadékával és preszinaptikus zsákjaival. Az akciós potenciál ebben az esetben aktiválja a neurotranszmitterek felszabadulását a preszinaptikus zsákokból a szinaptikus hasadékba. A neurotranszmitterek kölcsönhatásba lépnek a mögöttes neuronok membránjával, ami megzavarja az ionegyensúlyt. És a nátrium-kálium pumpa története megismétlődik egy másik neuronban. Funkciójuk befejezése után a neurotranszmitterek vagy diffundálnak, vagy visszakerülnek a preszinaptikus zsákokba. Ebben a helyzetben arra a kérdésre, hogy mi az idegimpulzus, a válasz a következő lesz: a gerjesztés átvitele kémiai ágenseken (neurotranszmittereken) keresztül. 
Mielin és impulzussebesség
Az axont kuplungként körbefogó mielinhüvelyek szűkületeiben az ionáram könnyen beáramlik a környezetbe és vissza. Ebben az esetben a membrán irritálódik, és akciós potenciál képződik. Így az idegimpulzus ugrásszerűen mozog az axon mentén, ami akciós potenciál kialakulását csak a Ranvier csomópontjainál okozza. Az akciós potenciál görcsös áramlása az, ami nagymértékben növeli az idegimpulzus sebességét. Például vastag myelinizált rostokban az impulzussebesség eléri a 70-120 m/s értéket, míg a vékony, mielinhüvely nélküli idegrostokban az impulzussebesség kisebb, mint 2 m/s.
Galvanizálás és idegimpulzus
A félig folyékony kolloid protoplazmában az áram galvanikus - elektromos töltéssel rendelkező atomok (ionok) szállítják. De galvánáram nem terjedhet elég nagy távolságokra, de az idegimpulzus igen. Miért? A válasz egyszerű. Amikor az akciós potenciál hullám áthalad az axonon, galvánsejtet képez az idegsejtek belsejében. Az idegben, mint minden galvanikus cellában, van egy pozitív pólus (a membrán külső oldala) és egy negatív pólus (a membrán belső oldala). Bármilyen kívülről érkező behatás megzavarja ezen pólusok egyensúlyát, a membrán egy-egy szakaszának permeabilitása megváltozik, a szomszédos szakaszon pedig az áteresztőképesség változása indul meg. Minden, az impulzus tovább ment az axon hosszában. A kezdeti szakasz pedig, ahonnan a gerjesztés elkezdődött, már visszaállította integritását, megtalálta a nulla gradienst, és készen áll az akciós potenciál újraindítására az idegsejtekben. 
Ebben a témában: Érintés nélküli autómosó: a jövő technológiái működés közben
A neuron nem csak egy vezető
A neuronok élő sejtek, és protoplazmájuk még összetettebb, mint más szövetek sejtjeiben. Az idegimpulzus indításával és vezetésével összefüggő fizikai folyamatok mellett összetett anyagcsere-folyamatok is zajlanak egy neuronban. Kísérletileg megállapították, hogy amikor egy idegimpulzus áthalad egy neuronon, a hőmérséklet emelkedik benne (bár milliomod fokkal). És ez csak egy dolgot jelent - minden anyagcsere-folyamat felgyorsul és intenzívebben megy végbe. 
Az idegimpulzusok ugyanazok
A neuron fő tulajdonsága az a képesség, hogy idegimpulzust generáljon és gyorsan vezet. A stimuláció minőségére és erősségére vonatkozó információkat az idegimpulzusok neuronokra és azokból történő átviteli gyakoriságának változásai kódolják. Ez a frekvencia másodpercenként 1 és 200 között változik. Ez a frekvenciakód az impulzusok ismétlődésének különböző periódusait feltételezi, és csoportokba vonja őket eltérő számú és mozgási jelleggel. Ezt regisztrálja az encephalogram - az agy idegimpulzusainak összetett térbeli és időbeli összege, ritmikus elektromos aktivitása.
Neuron választ
Mi okozza az idegsejt „beindulását”, akciós potenciál megjelenését – és ma a kérdés nyitott. Például az agyi neuronok több ezer szomszédjuk által küldött mediátorokat kapnak, és impulzusok ezreit küldik az idegrostoknak. A neuronban az impulzusok feldolgozása és a döntéshozatal folyamata zajlik le, hogy elindítunk-e akciós potenciált vagy sem. Az idegimpulzus elhalványul vagy tovább kerül. Mi az, ami miatt a neuron meghozza ezt a döntést, és hogyan hozza meg a döntést? Szinte semmit sem tudunk erről az alapvető választásról, bár ez szabályozza agyunk tevékenységét. 
Az ember egyfajta koordinátorként működik a testünkben. Parancsokat továbbít az agyból az izmoknak, szerveknek, szöveteknek, és feldolgozza az azokból érkező jeleket. Az idegimpulzust egyfajta adathordozóként használják. Mit képvisel? Milyen sebességgel működik? Ezekre és számos más kérdésre választ kaphat ebben a cikkben. Ez a neve annak a gerjesztési hullámnak, amely a szálakon keresztül terjed, válaszul a neuronok irritációjára. Ennek a mechanizmusnak köszönhetően az információ a különböző receptoroktól a központi idegrendszerbe kerül. És ebből viszont a különböző szervekbe (izmokba és mirigyekbe). De mi ez a folyamat fiziológiai szinten? Az idegimpulzus átvitelének mechanizmusa az, hogy az idegsejtek membránjai megváltoztathatják elektrokémiai potenciáljukat. És a számunkra érdekes folyamat a szinapszisok területén zajlik. Az idegimpulzus sebessége másodpercenként 3-12 méter között változhat. Bővebben erről, valamint az azt befolyásoló tényezőkről később szólunk. Az idegimpulzus áthaladását először E. Goering és G. Helmholtz német tudósok mutatták be egy béka példájával. Ugyanakkor azt találták, hogy a bioelektromos jel a korábban jelzett sebességgel terjed. Általánosságban elmondható, hogy ez a speciális felépítésnek köszönhetően lehetséges, bizonyos szempontból elektromos kábelre hasonlítanak. Tehát, ha párhuzamot vonunk vele, akkor a vezetők az axonok, a szigetelők pedig azok mielinhüvelyei (ezek a Schwann sejt membránja, amely több rétegben van feltekerve). Ráadásul az idegimpulzus sebessége elsősorban a rostok átmérőjétől függ. A második legfontosabb az elektromos szigetelés minősége. A szervezet egyébként a mielin lipoproteint használja anyagként, amely dielektrikum tulajdonságaival rendelkezik. Ceteris paribus, minél nagyobb a rétege, annál gyorsabban haladnak át az idegimpulzusok. Még jelenleg sem mondható el, hogy ezt a rendszert teljesen kivizsgálták. Az idegekkel és impulzusokkal kapcsolatos sok dolog továbbra is rejtély és kutatás tárgya. Ha az idegimpulzus útjáról beszélünk, akkor meg kell jegyezni, hogy a rost nem fedi teljes hosszában. A tervezési jellemzők olyanok, hogy a jelenlegi helyzetet legjobban össze lehet hasonlítani az elektromos kábel rúdjára (bár ebben az esetben az axonra) szorosan felfűzött szigetelő kerámia hüvelyek létrehozásával. Ennek eredményeként vannak kis, nem szigetelt elektromos szakaszok, amelyekből az ionáram biztonságosan áramolhat az axonból a környezet(Vagy fordítva). Ez irritálja a membránt. Ennek eredményeként a nem elszigetelt területeken generálódnak. Ezt a folyamatot Ranvier elfogásának nevezik. Egy ilyen mechanizmus jelenléte lehetővé teszi az idegimpulzus sokkal gyorsabb terjedését. Beszéljünk erről példákkal. Így az idegimpulzus vezetési sebessége egy vastag myelinizált rostban, amelynek átmérője 10-20 mikronon belül ingadozik, 70-120 méter másodpercenként. Míg azoknál, akiknek a szerkezete szuboptimális, ez a szám 60-szor kevesebb! Az idegimpulzusok az idegsejtekből származnak. Az ilyen "üzenetek" létrehozásának képessége az egyik fő tulajdonságuk. Az idegimpulzus biztosítja az azonos típusú jelek gyors terjedését az axonok mentén nagy távolságra. Ezért a test legfontosabb eszköze az információcseréhez. Az irritációra vonatkozó adatok az ismétlődésük gyakoriságának változtatásával kerülnek továbbításra. Itt működik összetett rendszer folyóiratok, amelyek egy másodperc alatt több száz idegimpulzus megszámlálására képesek. Kicsit hasonló elv szerint, bár sokkal bonyolultabb, a számítógépes elektronika működik. Tehát, amikor idegimpulzusok keletkeznek az idegsejtekben, azokat bizonyos módon kódolják, és csak ezután továbbítják. Ebben az esetben az információk speciális "csomagokba" vannak csoportosítva, amelyek sorozatszáma és jellege eltérő. Mindez összeadva agyunk ritmikus elektromos tevékenységének alapja, amely az elektroencefalogramnak köszönhetően regisztrálható. Ha az idegimpulzus áthaladásának sorrendjéről beszélünk, nem lehet figyelmen kívül hagyni (neuronokat), amelyeken keresztül az elektromos jelek átvitele megtörténik. Így nekik köszönhetően testünk különböző részei információt cserélnek. Felépítésüktől és funkcionalitásuktól függően három típust különböztetünk meg: Minden neuronnak van egy sejtteste és egy folyamata. Az idegimpulzus útja a testen keresztül pontosan az utóbbival kezdődik. Az ágak kétféleek: Ha az idegimpulzus sejtek általi vezetéséről beszélünk, nehéz nem beszélni egy érdekes dologról. Tehát amikor nyugalomban vannak, tegyük fel, hogy a nátrium-kálium pumpa azzal van elfoglalva, hogy az ionokat úgy mozgassa, hogy belül édesvíz, kívül sós hatást érjen el. A membránon átívelő potenciálkülönbség ebből eredő kiegyensúlyozatlansága miatt akár 70 millivolt is megfigyelhető. Összehasonlításképpen ez a szokásos 5%-a, de amint a sejt állapota megváltozik, a kialakuló egyensúly megbomlik, és az ionok helyet cserélnek. Ez akkor történik, amikor egy idegimpulzus útja áthalad rajta. Az ionok aktív működése miatt ezt a hatást akciós potenciálnak is nevezik. Amikor elér egy bizonyos értéket, akkor fordított folyamatok indulnak el, és a sejt nyugalmi állapotba kerül. Az idegimpulzus átalakulásáról és terjedéséről szólva meg kell jegyezni, hogy másodpercenként nyomorúságos milliméterek is lehetnek. Ekkor a kézből az agyba érkező jelek percek alatt eljutnának, ami nyilvánvalóan nem jó. Itt játszik szerepet a korábban tárgyalt mielinhüvely az akciós potenciál erősítésében. És minden "átadása" úgy van elhelyezve, hogy csak pozitív hatással legyen a jelátvitel sebességére. Tehát, amikor egy impulzus eléri az egyik axontest fő részének végét, akkor vagy a következő sejtbe, vagy (ha az agyról beszélünk) a neuronok számos ágára továbbítja. Ez utóbbi esetekben egy kicsit más elv működik. Beszéljünk arról, hogy központi idegrendszerünk legfontosabb részein melyik idegimpulzus-átviteli szekvencia működik. Itt az idegsejteket kis rések választják el szomszédaiktól, amelyeket szinapszisoknak neveznek. Az akciós potenciál nem tud átjutni rajtuk, ezért más utat keres, hogy eljusson a következő idegsejthez. Minden folyamat végén kis zsákok vannak, amelyeket preszinaptikus vezikuláknak neveznek. Mindegyikük speciális vegyületekkel - neurotranszmitterekkel rendelkezik. Amikor akciós potenciál érkezik hozzájuk, molekulák szabadulnak fel a zsákokból. Átjutnak a szinapszison, és a membránon található speciális molekuláris receptorokhoz kapcsolódnak. Ebben az esetben az egyensúly megbomlik, és valószínűleg új akciós potenciál jelenik meg. Ez még nem ismert, a neurofiziológusok a mai napig vizsgálják a kérdést. Amikor idegimpulzusokat továbbítanak, számos lehetőség van arra, hogy mi fog történni velük: A 20. század végén megdöbbentő felfedezést tettek. A tudósok megtanulták, hogy a neurotranszmitterekre (valamint azok felszabadulására és újrafelvételére) ható gyógyszerek alapvetően megváltoztathatják az ember mentális állapotát. Így például számos antidepresszáns, mint például a Prozac, gátolja a szerotonin újrafelvételét. Van néhány ok azt hinni, hogy az agyi neurotranszmitter dopamin hiánya okolható a Parkinson-kórért. Az emberi psziché határállapotait tanulmányozó kutatók most azt próbálják kitalálni, hogy mindez hogyan hat az emberi elmére. Mindeközben egy ilyen alapvető kérdésre nincs válaszunk: mi okozza az idegsejtben akciós potenciált? Egyelőre titka számunkra ennek a sejtnek a „indítási” mechanizmusa. Ennek a rejtvénynek a szempontjából különösen érdekes a fő agy neuronjainak munkája. Röviden, több ezer neurotranszmitterrel tudnak dolgozni, amelyeket a szomszédaik küldenek. Az ilyen típusú impulzusok feldolgozásával és integrálásával kapcsolatos részletek szinte ismeretlenek számunkra. Bár sok kutatócsoport dolgozik ezen. Abban a pillanatban kiderült, hogy minden kapott impulzus integrálódik, és a neuron dönt - szükséges-e az akciós potenciál fenntartása és továbbadása. Az emberi agy működése ezen az alapvető folyamaton alapul. Nos, akkor nem meglepő, hogy nem tudjuk a választ erre a rejtvényre. A cikkben az "idegimpulzus" és az "akciós potenciál" szinonimaként szerepelt. Elméletileg ez igaz, bár bizonyos esetekben figyelembe kell venni néhány jellemzőt. Tehát, ha belemegy a részletekbe, akkor az akciós potenciál csak egy része az idegimpulzusnak. A tudományos könyvek részletes vizsgálatával megtudhatja, hogy ez csak a membrán töltésének változása pozitívról negatívra, és fordítva. Míg az idegimpulzus egy összetett szerkezeti és elektrokémiai folyamat. Úgy terjed az idegsejtek membránján, mint a változások haladó hulláma. Az akciós potenciál csak egy elektromos komponens az idegimpulzusban. A membrán egy lokális szakaszának töltésével fellépő változásokat jellemzi. Hol kezdik útjukat? Erre a kérdésre minden diák meg tudja adni a választ, aki szorgalmasan tanulmányozta az izgalom fiziológiáját. Négy lehetőség van: A történet orvosi értelemben félreértést okozhat bizonyos pontokban. Ennek kiküszöbölésére érdemes röviden végigjárni a megfogalmazott ismereteket. Vegyünk példának egy tüzet. Gondoljon vissza a tavaly nyári híradásokra (lehet, hogy hamarosan Ön is hallja újra). A tűz terjed! Ugyanakkor az égő fák és cserjék a helyükön maradnak. De a tűz eleje egyre távolabb van attól a helytől, ahol a tűz volt. Az idegrendszer ugyanúgy működik. Gyakran szükséges az idegrendszer megindult izgalmának csillapítása. De ezt nem olyan könnyű megtenni, mint tűz esetén. Ennek érdekében mesterségesen beavatkoznak egy neuron munkájába (gyógyászati célokra), vagy különféle élettani eszközöket alkalmaznak. Ez a víz tűzre öntéséhez hasonlítható. A receptorok irritációi az inger ható energiájának átalakulását idézik elő ideg impulzusok, amelyek az idegrendszerben keresztül terjednek szinapszisok. A sejtmembrán funkcionális struktúrái. A sejtmembrán (sejtmembrán) egy vékony lipoprotein lemez, a lipidek tartalma körülbelül 40%, a fehérjék - 60%. Sematikusan a sejtmembrán a következőképpen ábrázolható: a membrán kettős foszfolipidmolekulákból áll, amelyet belülről fehérjemolekulák, kívülről pedig összetett szénhidrátmolekulák réteg borít. BAN BEN sejt membrán Apró tubulusok vannak ion csatornák, szelektivitással rendelkezik. Vannak olyan csatornák, amelyek csak egy iont (nátrium, kálium, kalcium, klór), vagy több iont bocsátanak át. Pihenési potenciál és cselekvési potenciál. Az idegsejt protoplazmájában nyugalmi állapotban a káliumionok koncentrációja több mint 30-szor magasabb, mint ezen ionok koncentrációja a külső oldatban. A membrán gyakorlatilag át nem ereszti a nátriumot, míg a kálium áthalad rajta. A káliumionok diffúziója a protoplazmából a külső folyadékba nagyon magas, ami a külső membránnak pozitív, a belsőnek negatív töltést ad. Így a káliumionok koncentrációja a fő értékképző és meghatározó tényező nyugalmi potenciál(PP). Ha a sejt irritált, a membrán nátriumionok permeabilitása meredeken megemelkedik, és körülbelül 10-szer nagyobb lesz, mint a káliumionok permeabilitása. Ezért csökken a pozitív töltésű káliumionok áramlása a protoplazmából a külső oldatba, míg a pozitív töltésű nátriumionok áramlása a külső oldatból a sejt protoplazmájába nő. Oda vezet újratölteni A membrán külső felülete elektronegatív, a belső pedig pozitív töltésű lesz. depolarizációs fázis). A nátriumionok membránpermeabilitásának növekedése nagyon rövid ideig tart. Ezt követően a sejtben helyreállási folyamatok mennek végbe, ami ahhoz vezet, hogy a nátriumionok permeabilitása ismét csökken, a káliumionok permeabilitása pedig megnő. És e két folyamat eredményeként a külső membrán ismét pozitív, a belső membrán negatív töltést kap ( repolarizációs fázis). A nátriumionok permeabilitásának pillanatnyi növekedése és a sejtbe való behatolásuk elegendő ahhoz, hogy megváltoztassa a membránpotenciál jelét és kialakuljon. akciós potenciál (AP), amely az axon mentén meglehetősen nagy sebességgel terjed, az AP időtartama általában 1-3 ms. szinaptikus információátvitel. A gerjesztés egyik neuronról a másikra való átvitelének helyét ún Szinapszis(görögről fordítva - kapcsolat). A szinapszis két szomszédos neuron membránja ( preszinaptikus és posztszinaptikus membránok)és a köztük lévő teret, amelyet ún szinaptikus hasadék. Megkülönböztetnek az axosomatikus szinapszisokat, amelyeket az axon membránjai és egy másik neuron teste (szóma) képez, axo-dendrit, amely egy másik neuron, axo-axonális axon membránjából és dendritjéből áll, és amelyben az axon egy másik neuron axonjához közelít. idegsejt. Az axonok és az izomrostok közötti szinapszist ún neuromuszkuláris lemez. Egy idegimpulzus az axon mentén haladva eléri az axon végét, és kalciumcsatornákat nyit meg a preszinaptikus membránon. Itt vannak a preszinaptikus membránon hólyagok(vezikulák), amelyek biológiailag aktív anyagokat tartalmaznak - közvetítők. A kalciumcsatornák megnyílása ahhoz vezet depolarizáció a preszinaptikus membránon. A kalcium azokhoz a fehérjékhez kötődik, amelyek a vezikulák membránját alkotják, amelyekben a mediátor tárolódik. Ezután a buborékok felrobbannak, és az összes tartalom belép a szinaptikus hasadékba. Ezután a közvetítő molekulák speciális fehérjemolekulákhoz kötődnek ( receptorok), amelyek egy másik neuron membránján helyezkednek el, a posztszinaptikus membránon. Amikor a mediátor molekulák a receptorokhoz kötődnek, a posztszinaptikus membránon nátrium- és káliumioncsatornák nyílnak meg, ami potenciálváltozást (depolarizációt) okoz azon. Ezt a potenciált ún posztszinaptikus potenciál (PSP). A nyitott ioncsatornák természetétől függően serkentő (EPSP) vagy gátló (TPSP) posztszinaptikus potenciálok lépnek fel. Így a szinapszisban egy neuron gerjesztése (AP) elektromos impulzusból kémiai impulzussá alakul (transzmitter felszabadulás a vezikulákból). A preszinaptikus depolarizáció kezdete és a posztszinaptikus válasz közötti idő 0,5 ms, ami szinaptikus késleltetés. Fő közvetítők:
acetilkolin, monoaminok (szerotonin, hisztamin), katekolaminok (dopamin, noradrenalin, adrenalin), aminosavak (glutamát, glicin, aszpartát, gamma-aminovajsav - GABA, alanin), peptidek, vazopresszin, oxitocin, adenozin, ATP, stb. Gerincvelő Gerincvelő, Által kinézet egy hosszú, hengeres forma, elölről hátra lapított. Ennek eredményeként a keresztátmérő gerincvelő inkább anteroposterior. A gerincvelő a gerinccsatornában található, és a foramen magnum alsó szélének szintjén halad át az agyba. Ezen a helyen gyökerek jönnek ki a gerincvelőből (a felső határa), és a jobb és a bal gerincvelői ideget alkotják. A gerincvelő alsó határa 1-11 ágyéki csigolya szintjének felel meg. Ez alatt a szint alatt a gerincvelő velőkúpjának csúcsa egy vékony terminális (terminális) szálban folytatódik. A felső szakaszaiban lévő terminális szál még mindig tartalmaz idegszövetet, és a gerincvelő caudalis végének maradványa. A végfonalnak ezt a belsőnek nevezett részét az ágyéki és a keresztcsonti gerincvelői idegek gyökerei veszik körül, és ezekkel együtt a gerincvelő kemény héja által alkotott vakon végződő zsákban van. Felnőttben a terminális filamentum belső része körülbelül 15 cm. A 2. keresztcsonti csigolya szintje alatt a terminális filamentum egy kötőszöveti képződmény, amely a gerincvelő mindhárom membránjának folytatása, és az izzószál külső részének nevezzük. Ennek a résznek a hossza kb. 8 cm, a 2. farkcsonti csigolya testének szintjén végződik, a csonthártyával egybeolvadva. A gerincvelő hossza felnőtteknél átlagosan 43 cm (férfiaknál 45 cm, nőknél 41-42 cm), súlya körülbelül 34-38 g, ami az agy tömegének körülbelül 2% -a. A gerincvelő nyaki és lumbosacralis régiójában két észrevehető megvastagodás található: a nyaki megvastagodás és a lumbosacralis megvastagodás. A megvastagodások kialakulását az magyarázza, hogy a felső és alsó végtag beidegzése a gerincvelő nyaki, illetve lumbosacralis szakaszából történik. Ezeken a részlegeken a gerincvelőben nagyobb számú idegsejtekés rostok. Az alsó szakaszokon a gerincvelő fokozatosan szűkül, és agykúpot képez. A gerincvelő elülső felületén látható az elülső medián repedés, amely a hátsó középszakállnál mélyebben nyúlik be a gerincvelő szövetébe. Ezek a barázdák a gerincvelőt két szimmetrikus félre osztó határvonalak. A hátsó medián barázda mélyén szinte teljes vastagságban áthatoló található fehér anyag glia posterior median septum. Ez a septum eléri a gerincvelő szürkeállományának hátsó felületét. A gerincvelő elülső felületén, az elülső hasadék mindkét oldalán elülső oldalszakáll található. Ez a gerincvelői idegek elülső (motoros) gyökereinek kilépési pontja a gerincvelőből, és a gerincvelő felszínének határa az elülső és az oldalsó szálak között. A gerincvelő mindkét felén a hátsó felületen van egy posterolateralis barázda, amely a gerincvelői idegek hátsó szenzoros gyökereinek gerincvelőbe való behatolási helye. Ez a horony határként szolgál az oldalsó és a hátsó zsinór között. Az elülső kéreg motoros (motoros) idegsejtek folyamataiból áll, amelyek a gerincvelő szürkeállományának elülső szarvában helyezkednek el. A hátsó gyökér érzékeny, amelyet a gerincvelőbe behatoló pszeudo-unipoláris sejtek központi folyamatai képviselnek, amelyek testei a gerinc ganglionját alkotják, amely a hátsó gyökér és az elülső gyökér találkozásánál fekszik. A gerincvelőben mindkét oldalról 31 pár gyökér indul el. Az intervertebralis foramen belső szélén található elülső és hátsó gyökerek összefolynak, összeolvadnak egymással és gerincvelői ideget alkotnak. Így 31 pár gerincvelői ideg keletkezik a gyökerekből. A gerincvelő két gyökérpárnak (két elülső és két hátsó) megfelelő szakaszát segmentonnak nevezzük. Nagyon fontos, hogy az orvos ismerje a gerincvelői szakaszok domborzati kapcsolatát a gerincoszloppal (szegmens váztopográfia). A gerincvelő hossza jóval kisebb, mint a gerincoszlop hossza, ezért a gerincvelő bármely szegmensének sorszáma és helyzetének szintje az alsó nyaki régiótól kezdve nem egyezik meg a gerincvelő sorszámával. az azonos nevű csigolya. A szegmensek helyzete a csigolyákhoz képest a következőképpen határozható meg. A felső nyaki szegmensek a csigolyatestek szintjén helyezkednek el a sorozatszámuknak megfelelően. Az alsó nyaki és felső mellkasi szakasz egy csigolyával magasabban fekszik, mint a megfelelő csigolyatestek. A középső mellkasi régióban ez a különbség a gerincvelő megfelelő szegmense és a csigolyatest között már 2 csigolyával növekszik, az alsó mellkasi régióban - 3-mal. A gerincvelő ágyéki szegmensei a gerinccsatorna szintjén fekszenek 10, 11 mellkasi csigolya testéből a keresztcsonti és farkcsonti szegmensek - 12 mellkasi és 1 ágyéki csigolya szintjén. A gerincvelő idegsejtekből és szürkeállományból álló rostokból áll, amelyek keresztmetszetében úgy néznek ki, mint a B betű vagy egy kinyújtott szárnyú pillangó. A szürkeállomány perifériáján túl van a fehérállomány, amelyet csak idegrostok alkotnak. A gerincvelő szürkeállománya központi csatornát tartalmaz. Ez egy üreg maradványa idegcsőés cerebrospinális folyadékot tartalmaz. A csatorna felső vége a 9. kamrával kommunikál, az alsó vége pedig némileg kitágulva egy vakon végződő terminális kamrát alkot. A gerincvelő központi csatornájának falait ependima béleli, amely körül a központi zselatinos (szürke) anyag található. Felnőtteknél a központi csatorna a gerincvelő különböző részein, és néha az egészben túlnő. A szürkeállomány a gerincvelőben a központi csatorna jobb és bal oldalán szimmetrikus szürke oszlopokat alkot. A gerincvelő központi csatornája előtt és hátul ezek a szürke oszlopok vékony szürkeállomány-lapokkal vannak összekötve egymással, amelyeket elülső és hátsó commissura-nak neveznek. A szürkeállomány minden oszlopában megkülönböztetik annak elülső részét - az elülső oszlopot és a hátsó részt - a hátsó oszlopot. A nyak alsó szintjén túl a gerincvelő összes mellkasi és két felső ágyéki szegmense. A szürkeállomány mindkét oldalon oldalsó kiemelkedést - oldalsó oszlopot - képez. A gerincvelő más részein (a 8. nyaki szegmens felett és a 2. ágyéki szakasz alatt) nincsenek oldalsó oszlopok. A gerincvelő keresztirányú szakasza mögött mindkét oldalon szürkeállomány oszlopai szarvaknak tűnnek. Van egy szélesebb elülső szarv és egy keskeny hátsó szarv1, amely megfelel az elülső és a hátsó oszlopnak. Oldalsó kürt, a szürkeállomány laterális közbenső oszlopának (autonóm) felel meg. Az elülső szarvakban nagy ideggyökérsejtek vannak - motoros (efferens) neuronok. Ezek a neuronok 5 magot alkotnak: két laterális (anterolateralis és posterolateralis), két mediális (anteromedialis és posteromedialis) és egy központi mag. A gerincvelő hátsó szarvait túlnyomórészt kisebb sejtek képviselik. A hátsó, vagy érzékeny gyökerek részeként a pszeudo-unipoláris sejtek központi folyamatai, amelyek a gerinc (érzékeny) csomópontokban helyezkednek el. A gerincvelő hátsó szarvainak szürkeállománya heterogén. A hátsó szarv idegsejtjeinek nagy része saját magot alkot. A fehérállományban, közvetlenül a szürkeállomány hátsó szarvának teteje mellett, határzónát különböztetünk meg. Ez utóbbi előtt a szürkeállományban található a szivacsos zóna, amely egy idegsejteket tartalmazó, nagy hurkú gliahálózat jelenléte miatt kapta a nevét. Még elölről egy kocsonyás anyag szabadul fel, amely apró idegsejtekből áll. A kocsonyás anyag idegsejtjeinek folyamatai, a szivacsos zóna és a szürkeállományban diffúz módon szétszórt kötegsejtek több szomszédos szegmenssel kommunikálnak. Általában szinapszisokban végződnek neuronokkal, amelyek szegmensük elülső szarvaiban, valamint a szegmensek felett és alatt helyezkednek el. A szürkeállomány hátsó szarvaitól az elülső szarvak felé haladva ezeknek a sejteknek a folyamatai a szürkeállomány perifériáján helyezkednek el, és a közelében szűk fehérállományt alkotnak. Ezek a kötegek idegrostok az elülső, oldalsó és hátsó saját gerendák nevét kapta. A szürkeállomány hátsó szarvának összes magjának sejtjei általában interkaláris (köztes vagy vezető) neuronok. Az idegsejtekből kilépő idegsejtek, amelyek összessége a hátsó szarv központi és mellkasi magjait alkotja, a gerincvelő fehérállományában az agyba kerül. A gerincvelő szürkeállományának köztes zónája az elülső és a hátsó szarv között helyezkedik el. Itt, a 8. nyaki nyaktól a 2. ágyéki szegmensig, van egy szürkeállomány kiemelkedés - az oldalsó szarv. Az oldalsó szarv tövének mediális részén egy kemény mag látható, amelyet jól körvonalaz egy fehér anyagréteg, amely nagy idegsejtekből áll. Ez a mag a szürkeállomány teljes hátsó oszlopa mentén sejtzsinór (Clark-mag) formájában húzódik. Ennek a magnak a legnagyobb átmérője a 11. mellkasi és az 1. ágyéki szegmens szintjén van. Az oldalsó szarvakban az autonóm idegrendszer szimpatikus részének központjai találhatók kis idegsejtek több csoportja formájában, amelyek oldalsó köztes (szürke) anyaggá egyesülnek. Ezen sejtek axonjai áthaladnak az elülső szarván, és az elülső gyökerek részeként lépnek ki a gerincvelőből. A köztes zónában található a központi köztes (szürke) anyag, amelynek sejtjeinek folyamatai részt vesznek a spinocerebelláris traktus kialakulásában. A gerincvelő nyaki szegmenseinek szintjén az elülső és hátsó szarv között, valamint a felső mellkasi szegmensek szintjén az oldalsó és a hátsó szarv között a szürkével szomszédos fehérállományban retikuláris képződmény található. A retikuláris formáció itt úgy néz ki, mint a szürkeállomány vékony keresztlécei, amelyek különböző irányokban metszik egymást, és idegsejtekből állnak nagy mennyiség folyamatokat. A gerincvelő szürkeállománya a gerincvelői idegek hátsó és elülső gyökereivel, valamint a szürkeállományt szegélyező saját fehérállomány-kötegeivel a gerincvelő saját, vagy szegmentális apparátusát alkotja. A gerincvelő filogenetikailag legrégebbi részeként működő szegmentális apparátus fő célja a veleszületett reakciók (reflexek) megvalósítása a stimuláció (belső vagy külső) hatására. IP Pavlov a gerincvelő szegmentális apparátusának ilyen típusú tevékenységét a "feltétel nélküli reflexek" kifejezéssel határozta meg. A fehérállomány, amint megjegyeztük, a szürkeállománytól kifelé lokalizálódik. A gerincvelő barázdái a fehérállományt három, jobb és bal oldalon szimmetrikusan elhelyezkedő zsinórra osztják. Az anterior funiculus az elülső medián hasadék és az elülső laterális barázda között helyezkedik el. Az elülső median fissura utáni fehérállományban egy elülső fehér commissura különböztethető meg, amely a jobb és a bal oldal elülső zsinórját köti össze. A hátsó funiculus a posterior median és a posterior lateralis sulcusok között helyezkedik el. Az oldalsó funiculus egy fehérállomány területe az elülső és a hátsó oldalsó barázdák között. A szinapszis egy intercelluláris érintkezés, amelyet arra terveztek, hogy idegimpulzust továbbítson a neuronok között. Az impulzus egyik neuronról a másikra történő átviteléhez intermembrán érintkezők - szinapszisok - vannak. A dendritek lehetnek hosszúak, az axonok pedig elágazóak, de a különbség az impulzusút irányában van: a dendritben - a neuron testéhez, az axonban - a testtől. A szinapszisoknak három típusa van: 1. elektromos szinapszisok. A szinaptikus rés nagyon keskeny, speciális molekuláris komplexek haladnak át rajta - konnexonok, belsejében egy üreggel, amelyen keresztül két neuron citoplazmája érintkezik. Az elektromos szinapszisok nagyon gyorsak és megbízhatóak, de mindkét irányban egyformán vezetik az impulzusokat, és nehezen szabályozhatók. Főleg idegimpulzusok továbbítására szolgálnak az izmokhoz, például a rovarok repülési izmaihoz. 2. kémiai szinapszisok. A membránok között nincs érintkezés. A neuron testében neurotranszmitter képződik - neurotranszmitterek szinaptikus vezikulákban. A vezikulákon és a membránon speciális fehérjék találhatók. A szinapszishoz közeledve az impulzus megváltoztatja a fehérjék konformációját, és nagy affinitásra tesznek szert egymás iránt, a buborékok a membránhoz vonzódnak, összeolvadnak vele, és kifröcskölik tartalmukat a szinaptikus hasadékba. A neurotranszmitter az intercelluláris folyadékban diffundál, eléri a posztszinaptikus membránt és kölcsönhatásba lép vele, ami a membránpotenciál részleges megváltozásához vezet. A jel ebben az esetben az elektromos természet, és az átvitel vegyi. A kémiai szinapszis egy irányban tüzel, és erősen szabályozott, ami azt jelenti, hogy nagy plaszticitású, de lassú. 3. vegyes szinapszisok. Az ilyen szinapszisok mindkét elvet magukban foglalják, de kevéssé tanulmányozták őket. 2 érzékelési szint: Kialakul az impulzus vagy sem. Ha a jel elegendő, akkor az idegimpulzus kialakulásának gyakorisága számít. Egyetlen átvitel nem biztos, hogy elég, a következő idegsejt csak sok jel esetén gerjesztődik - az impulzusok ideiglenes összegzése elve - ha sok az impulzus, akkor összegzik. Egy impulzusból érkező jel nem biztos, hogy elég, a következő neuron csak akkor gerjesztődik, ha egyszerre 2 vagy több idegsejttől kap impulzust - ez a térbeli összegzés. Néha az impulzus átvitele nem a következő neuron gerjesztéséhez, hanem gátlásához vezet. Ha kétféle szinapszis létezik: ↓ és ┴, akkor a neuron csak akkor reagál, ha a ↓ jelet ad, a ┴ pedig nem. A ┴-szinapszis lehetővé teszi a legoptimálisabb válaszopció kiválasztását. Egy nő lassan a helyére tesz egy tele forró edényt, és nem dobja el. Az agyban a szinapszisok 95%-a kémiai. A kémiai szinapszisokon keresztül történő impulzusátvitel sokkal lassabb, mint az idegsejteken keresztüli impulzusátvitel, ami azt jelenti, hogy előnyös, ha minél kevesebb szinapszis van. A neuronok specializálódásának hiánya a reakciók automatizálásához vezetne. Az idegrendszer szabályozó funkciója másodlagos, mivel kezdetben az idegrendszert úgy tervezték, hogy reagáljon a külső környezetre. Eddig csak chem. szinapszisok. Ezért fontolja meg a lendület átadását példájukon. Emlékezz arra a vegyszerre. a szinapszisok neurotranszmitterek segítségével továbbítják az impulzusokat. A preszinaptikus membránban találják magukat kis szinaptikus vezikulákban. Ezek a vezikulák itt halmozódnak fel pihenés közben, és egy membrán veszi körül őket, amely egy speciális, a Ca + ionok koncentrációjára érzékeny fehérje komplexszel rendelkezik. Amikor jelzés történik Ca 2+ -ionokkal dúsítják, és a buborék bizonyos affinitást szerez a sejtmembránhoz. Összeolvad vele, és a neurotranszmitterek szinbe kerülnek. rés. Ott interakcióba lép. a posztszinaptikus membrán fehérjéivel, amelyek beindítják a megfelelő kaszkád folyamatokat, és a neurotranszmitterek visszatérnek a preszinaptikus membránba. Az ember és más állatok idegrendszerének fejlődése következtében összetett információs hálózatok jöttek létre, amelyek folyamatai a kémiai reakciók. Az idegrendszer legfontosabb elemei a speciális sejtek neuronok. A neuronok egy tömör sejttestből állnak, amely magot és más organellumokat tartalmaz. Ebből a testből több elágazó folyamat indul ki. A legtöbb ilyen ág, ún dendritek, érintkezési pontként szolgálnak más neuronoktól érkező jelek fogadásához. Egy folyamat, általában a leghosszabb, az ún axonés jeleket küld más neuronoknak. Egy axon vége sokszor elágazhat, és ezek a kisebb ágak mindegyike képes kapcsolódni a következő neuronhoz. Az axon külső rétegében egy összetett szerkezet található, amelyet számos molekula alkot, amelyek csatornákként működnek, amelyeken keresztül az ionok bejuthatnak - a sejten belül és kívül egyaránt. Ezeknek a molekuláknak az egyik vége eltérve csatlakozik a célatomhoz. Ezt követően a sejt más részeinek energiáját arra használják fel, hogy ezt az atomot kiszorítsák a sejtből, miközben az ellenkező irányba ható folyamat egy másik molekulát visz be a sejtbe. Legmagasabb érték molekuláris pumpája van, amely eltávolítja a nátriumionokat a sejtből és káliumionokat visz be (nátrium-kálium pumpa). Amikor a sejt nyugalomban van és nem vezet idegimpulzusokat, a nátrium-kálium pumpa káliumionokat juttat a sejtbe, és kipumpálja a nátriumionokat (gondoljunk egy olyan sejtre, friss vízés sós víz veszi körül). Ennek az egyensúlyhiánynak köszönhetően az axon membránon átívelő potenciálkülönbség eléri a 70 millivoltot (a hagyományos AA elem feszültségének körülbelül 5%-a). Amikor azonban a sejt állapota megváltozik, és az axont elektromos impulzus stimulálja, a membránon felbomlik az egyensúly, és a nátrium-kálium pumpa rövid időre az ellenkező irányba kezd működni. A pozitív töltésű nátriumionok belépnek az axonba, és a káliumionok kiszivattyúzódnak. Egy pillanatra az axon belső környezete pozitív töltést kap. Ugyanakkor a nátrium-kálium pumpa csatornái deformálódnak, blokkolva a nátrium további beáramlását, és a káliumionok továbbra is kimennek, és az eredeti potenciálkülönbség helyreáll. Eközben a nátriumionok szétterjednek az axon belsejében, megváltoztatva az axon alján lévő membránt. Ebben az esetben az alatta elhelyezkedő szivattyúk állapota megváltozik, hozzájárulva az impulzus további terjedéséhez. A nátrium- és káliumionok gyors mozgása által okozott éles feszültségváltozást ún akciós potenciál. Amikor egy akciós potenciál áthalad az axon egy bizonyos pontján, a szivattyúk bekapcsolnak és visszaállítják a nyugalmi állapotot. Az akciós potenciál meglehetősen lassan terjed - másodpercenként legfeljebb egy hüvelyk töredéke. Az impulzusátvitel sebességének növelése érdekében (mert ugye nem jó, ha az agy által küldött jel csak egy perc múlva ér el a kézhez) az axonokat mielinhüvely veszi körül, ami megakadályozza a beáramlást. valamint a kálium és nátrium kiáramlása. A mielinhüvely nem folyamatos - bizonyos időközönként megszakadnak benne, és az idegimpulzus egyik "ablakból" a másikba ugrik, emiatt az impulzusátvitel sebessége megnő. Amikor az impulzus eléri az axon testének fő részének végét, akkor vagy a következő mögöttes neuronhoz kell továbbítani, vagy az agyban lévő neuronok esetében számos ágon keresztül sok más neuronhoz. Az ilyen átvitelhez teljesen más folyamatot alkalmaznak, mint az impulzus átviteléhez az axon mentén. Minden idegsejtet egy kis rés választ el szomszédjától, az úgynevezett Szinapszis. Az akciós potenciál nem tud átugrani ezen a résen, ezért valami más módot kell találni az impulzus továbbítására a következő neuronhoz. Az egyes folyamatok végén apró tasakok, úgynevezett ( preszinaptikus) buborékok amelyek mindegyike speciális vegyületeket tartalmaz - neurotranszmitterek. Az akciós potenciál beérkezésekor ezekből a vezikulákból neurotranszmitter molekulák szabadulnak fel, áthaladva a szinapszison, és az alatta lévő neuronok membránján lévő specifikus molekuláris receptorokhoz kapcsolódnak. Amikor egy neurotranszmitter kapcsolódik, az egyensúly megbomlik a neuron membránján. Most azt fogjuk megvizsgálni, hogy egy ilyen egyensúlyhiány esetén új akciós potenciál keletkezik (az idegtudósok mindeddig továbbra is választ keresnek erre a fontos kérdésre). Miután a neurotranszmitterek idegimpulzust továbbítottak egyik idegsejtről a másikra, egyszerűen szétszóródhatnak, vagy kémiai lebomláson mennek keresztül, vagy visszatérhetnek a vezikulákba (ezt a folyamatot kínosan hívják fordított rögzítés). A 20. század végén elképesztő tudományos felfedezést tettek - kiderült, hogy azok a gyógyszerek, amelyek befolyásolják a neurotranszmitterek felszabadulását és újrafelvételét, radikálisan megváltoztathatják az ember mentális állapotát. A Prozac (Prozac *) és hasonló antidepresszánsok blokkolják a szerotonin neurotranszmitter újrafelvételét. Úgy tűnik, hogy a Parkinson-kór a dopamin neurotranszmitter hiányával jár az agyban. A határ menti pszichiátriai kutatók megpróbálják megérteni, hogyan hatnak ezek a vegyületek az emberi elmére. Még mindig nincs válasz arra az alapvető kérdésre, hogy mi okozza az idegsejtben akciós potenciált – a neurofiziológusok szakmai nyelvén a neuron „indításának” mechanizmusa nem világos. Ebből a szempontból különösen érdekesek az agy idegsejtjei, amelyek ezer szomszéd által küldött neurotranszmittereket képesek fogadni. Ezeknek az impulzusoknak a feldolgozásáról és integrálásáról szinte semmit sem tudunk, bár számos kutatócsoport dolgozik ezen a problémán. Csak azt tudjuk, hogy a bejövő impulzusok integrációja a neuronban megy végbe, és döntés születik arról, hogy elindítunk-e akciós potenciált és továbbadjuk az impulzust. Ez az alapvető folyamat szabályozza az egész agy működését. Nem meglepő, hogy a természetnek ez a legnagyobb titka, legalábbis ma, a tudomány számára is rejtély marad!Mi az idegimpulzus?
A szerkezet és a munka tanulmányozása
A szerkezet és a működés jellemzői
Hol jönnek létre?
Sejttípusok
Az akciós potenciálról
Hogyan működik minden az agyban?
A neurotranszmitterek munkája
Néhány elméleti jellemző
Hol jönnek létre az idegimpulzusok?
Példa terjedő gerjesztésre
