.
Меню сайта
|
Можно ли измерить скорость нервного импульса. Нервы и нервные центрыМожно ли измерить скорость нервного импульса. Нервы и нервные центрыКрупнейший немецкий естествоиспытатель Г. Гельмгольц в середине XIX в. нашел очень простой способ измерения скорости нервных процессов. Оказалось, что она не очень велика. Так, по нерву лягушки импульс движется со скоростью 30 м/сек, а по нервам человека — до 120 м/сек. Уже одно это говорило, что нервный импульс не обычный электрический ток, а гораздо более сложный процесс. Нервы — это ведь не металлические провода, а полужидкие тяжи протоплазмы живого вещества с очень сложным строением. Поэтому и ток должен быть особым — гальваническим. В металлах и других проводниках ток переносят электроны (частицы с наименьшим отрицательным электрическим зарядом), а в жидкостях — ионы (атомы или молекулы, содержащие электрический заряд). Значит, и в нерве происходит передвижение ионов. Кроме физического процесса передвижения ионов, в нерве идут и сложные химические превращения веществ. Нерв не пассивный проводник тока, а живая ткань, в которой идет непрерывный обмен веществ (см. ст. Обмен веществ). Английский ученый Гилл установил, что при прохождении импульса по нерву в нем на миллионные доли градуса повышается температура. А это значит, что в нерве начинают боле? интенсивно идти процессы обмена веществ. Таким образом, электрические явления представляют собой только одно из проявлений нервного процесса. Но дело не только в этом. Гальванический ток не распространяется на большие расстояния, а нервный импульс распространяется. Что же происходит? Оказывается, когда волна возбуждения проходит по нерву, то в нем образуется подвижный гальванический элемент. А в любом гальваническом элементе (например, в обычной батарейке карманного фонарика) есть два полюса: положительный и отрицательный. И в нерве есть два полюса: положительный (наружная часть нерва — одевающая его тонкая мембрана) и отрицательный (внутренняя часть нерва). Стоит только внешнему импульсу нарушить проницаемость мембраны, как ток начинает идти от внешней части нерва к внутренней. Этот местный ток нарушает проницаемость соседних участков мембраны, и волна возбуждения направляется дальше. В то же время в начальных участках пути мембрана уже восстановила свою целостность и готова к приему новой волны возбуждения. Значит, в нерве ток идет не сплошным потоком, а отдельными порциями. Движение импульса по нерву напоминает действие запального шнура.
Продвижение пламени по шнуру разогревает последующие его участки и заставляет
их вспыхивать; так и в нерве: один участок за другим подвергается электрическим
и химическим воздействиям. Многочисленные нервные клетки и их волокна
испытывают эти воздействия, обусловливающие биоэлектрическую активность
нервной системы. НЕРВЫ И НЕРВНЫЕ ЦЕНТРЫ Ученых заинтересовал такой вопрос: может ли утомляться нерв, когда он проводит нервные импульсы? Русский физиолог Н. Е. Введенский еще в конце XIX в. доказал, что нерв практически неутомим. Опыт, поставленный Введенским, был сравнительно прост. Он взял мышцу лягушки с подходящим к ней нервом и вблизи от мышцы охлаждал его или отравлял некоторыми веществами (эфиром, хлороформом). От этого импульсы не могли пройти по нерву к мышце. Затем он раздражал нерв электрическим током в течение 12 часов. Казалось, что за такое долгое время нерв истощился. Но стоило снять преграду на пути импульсов к мышце, как мышца сократилась. Значит, нерв за 12 часов непрерывной работы совсем не утомился и сохранил способность возбуждаться и проводить импульсы. У нерва есть и такая важная особенность: если раздражать его одиночным ударом электрического тока, то он ответит одиночным импульсом; при повышении частоты ударов тока нерв послушно следует за этими раздражениями. Попробуем раздражать нерв током до 500 колебаний в секунду — ответы нерва еще послушно следуют за нашими раздражениями. Однако если повысить частоту тока до 600 — 700 ударов в секунду, то нерв вдруг резко изменит свое поведение. Он ответит все теми же пятьюстами импульсами в секунду. Почему же нерв перестал нас слушаться? Ответив на раздражение, он в течение очень короткого времени теряет способность к возбуждению, так как ему необходимо время для восстановления возбудимости. Пока частота импульса не очень велика, нерв успевает восстанавливать свою возбудимость. Но если импульсы следуют слитком часто, то часть из них попадает на невозбудимый нерв, который в этот момент не ответит на очередное раздражение. Поэтому у нерва есть определенный предел, после которого он перестает следовать за частотой раздражений. Что же произойдет с нервным импульсом, когда он по волокну добежит до другой нервной клетки? Если рассматривать под микроскопом место соприкосновения клетки и подходящего к ней волокна, то можно увидеть, что нерв-волокно имеет на конце утолщение — пуговку; она прилегает к телу клетки. Это место соприкосновения английский ученый Ч. Шеррингтон назвал «синапсом», что в переводе с греческого значит соединение. Исследователи заметили, что стоит нервному импульсу дойти до синапса, как наступит задержка, маленькая остановка в распространении импульса. Это и понятно, ведь подходящее волокно только соприкасается с клеткой, а не переходит в нее непрерывно. Переход импульса в местах контактов — сложный и во многом пока загадочный процесс. В синапсах происходит интенсивный обмен веществ, связанный с выделением особых веществ, которые маленькими капельками просачиваются из синаптической пуговки в тело клетки. Этот процесс исследователи смогли рассмотреть только недавно с помощью электронного микроскопа. Но, кроме этого химического способа передачи импульса, возможен и другой, чисто физический — с помощью биотоков. Нервные импульсы по нервам проходят в центральную нервную систему, т. е. в обширное скопление клеток, от которых берут начало и к которым идут нервы. Нервные центры быстро утомляются, между тем как нерв почти неутомим. Нервные центры изменяют частоту поступающих раздражений и на одиночное раздражение отвечают целой серией волн возбуждения, а нерв послушно воспроизводит частоту нанесенного раздражения. Все эти свойства нервных центров обусловлены необычайной сложностью их устройства. Где же возникает нервный импульс? В теле нервной клетки. Дело в том, что нервное волокно, дойдя до нервного центра, оканчивается обычно не на одной, а сразу на нескольких клетках, лежащих в спинном мозге. Эти клетки в свою очередь посылают вверх к головному мозгу волокна, которые оканчиваются на еще большем количестве клеток. Поэтому нервный импульс должен пройти через большое количество переключений, прежде чем он доберется до конечного пункта — коры головного мозга. Отсюда начнется уже другой путь: вниз к исполнительным приборам — мышцам или железам. Этот многоступенчатый путь напоминает каскады усиления в радиоприемнике, где принятое антенной слабое электромагнитное колебание усиливается целой цепью радиоламп, частота и форма колебаний преобразуются, и в конце концов мы слышим голос диктора или музыку. Известно, что основной работающий элемент радиоприемника или телевизора — электронная лампа. Она регулирует силу и частоту электрического тока. Нервные клетки по своему действию подобны электронным лампам. Но если самые сложные электронные устройства имеют десятки тысяч электронных ламп, то количество нервных клеток исчисляется десятками миллиардов. Как же сложна биоэлектрическая активность нервной системы, когда каждую долю секунды происходят разряды огромного количества нервных клеток! Эти разряды можно записать на особых приборах и получить суммарную кривую. Всякие изменения в деятельности нервной системы обязательно отразятся на этой кривой. Поэтому запись биотоков мозга стали использовать не только для изучения нервных процессов, но и для точного определения болезней мозга. Пионерами в изучении нервных процессов были русские ученые И. М. Сеченов, Н. Е. Введенский, А. А. Ухтомский, В. Я. Данилевский. С помощью самых простых приборов они делали замечательные открытия. Введенский, например, использовал обычный телефонный аппарат для превращений электрических колебаний нерва в звуковые и таким способом «подслушивал»нервные процессы. Только в начале XX в. были изобретены различного типа осциллографы —приборы, позволяющие улавливать разряды от отдельных клеток и даже от частей клетки. С помощью микроэлектродов, диаметр которых не превышает 1 мк, исследователи проникли внутрь нервного волокна. Кроме того, изобретены многоканальные осциллографы, которые позволяют записывать сразу биотоки многих участков мозга и видеть всю картину распределения нервных импульсов. |
ПОИСК
Block title
|