Vai nervu impulss ir elektrisks impulss vai nav?

Ir dažādi viedokļi: ķīmiskais un elektriskais. Googlē rezultātus.

Dmitrijs. Kāpēc nervi nav vadi, un kāpēc nervu impulss nav strāva? (4.09.2013)

FIZISKĀ ENCIKLOPĒDIJA:

NERVU IMPULSS - sajūsmas vilnis, malas izplatās gar nervu šķiedru un kalpo informācijas pārraidei no perifērās. receptoru (jutīgiem) galiem uz nervu centriem, centra iekšpusē. nervu sistēma un no tās uz izpildvaras aparātu – muskuļiem un dziedzeriem. Pasāža N. un. kopā ar pārejas elektrisko procesi, kurus var reģistrēt gan ar ekstracelulāriem, gan intracelulāriem elektrodiem... Pa nervu šķiedru nervu impulss izplatās elektriskā viļņa veidā. potenciāls. Sinapsē izplatīšanās mehānisms mainās. Kad N. un. sasniedz presinaptisku. galotnes, sinaptiski. sprauga atbrīvo aktīvo ķīmisko vielu. viela - me d i a t o r. Raidītājs izkliedējas caur sinaptiku. spraugu un maina postsinaptiskā caurlaidību. membrāna, kā rezultātā uz tās rodas potenciāls, atkal ģenerējot izplatošu impulsu. Šādi darbojas ķīmija. sinapse. Ir arī elektriskā. sinapse kad izsekot . neirons ir elektriski uzbudināts... Nervu šķiedras atpūtas stāvoklis... nekustīgs darbības dēļ jonu sūkņi , un membrānas potenciāls atvērtas ķēdes apstākļos tiek noteikts no vienādības līdz nullei no kopējā elektrisks pašreizējais...
Nervu ierosmes process attīstās šādi (skatīt arī Biofizika). Ja caur aksonu izlaižat vāju strāvas impulsu, kas noved pie membrānas depolarizācijas, tad pēc ārējās noņemšanas. ietekmi, potenciāls monotoni atgriežas sākotnējā līmenī. Šajos apstākļos aksons uzvedas kā pasīvs elektrisks ķēde, kas sastāv no kondensatora un līdzstrāvas. pretestība.
Ja strāvas impulss pārsniedz noteiktu sliekšņa vērtību, potenciāls turpina mainīties arī pēc traucējumu izslēgšanas...

Nervu šķiedru membrāna ir nelineāra jonu vadītājs , kuras īpašības būtiski ir atkarīgas no elektriskās lauki.

ION PUMPS molekulārās struktūras iebūvētas biol. membrānas un ieviešana jonu transportēšana uz augstāku elektroķīmisko līmeni potenciāls

SEMENOVS S.N. PAR NERVU IMPULSA FONONU DABU NO EVOLŪCIJAS DINAMIKAS POZĪCIJAS. (29.05.2013)
Semenovs S.N. Fonons ir bioloģiskās (šūnu) membrānas kvants.

BIOLOĢISKO MEMBRĀNU UZBŪVES UN FUNKCIJAS MOLEKULĀRMEHĀNISKAIS MODELIS
IEVADS MEMBĀNU KVANTU FONONU BIOLOĢIJĀ.
S.N. Semjonovs, Publicēšanas datums: 2003. gada 8. septembris
Sazinieties ar autoru: [e-pasts aizsargāts]

Nikolajevs L.A. “Metāli dzīvajos organismos” - Maskava: Izglītība, 1986 - 127. lpp
Populārzinātniskā formā autore stāsta par metālu lomu bioķīmiskajos procesos, kas notiek dzīvos organismos. Grāmata palīdzēs paplašināt skolēnu redzesloku.
Abi joni (nātrijs un kālijs) piedalās elektrisko impulsu izplatīšanā gar nervu.

Nervu impulsu elektriskā būtība un nervu šūnas uzbudināmība.
Pat 19. gadsimta priekšvakarā Galvani eksperimentāli pierādīja, ka pastāv zināma saikne starp elektrību un muskuļu un nervu darbību.
Skeleta muskuļu ierosmes elektriskā rakstura noteikšana noveda pie šīs īpašības praktiskā pielietojuma medicīnā. Nīderlandes fiziologs Vilerns Einthovens tam sniedza lielu ieguldījumu. 1903. gadā viņš izveidoja īpaši jutīgu galvanometru, kas bija tik jutīgs, ka to varēja izmantot, lai reģistrētu saraušanās sirds muskuļa elektriskā potenciāla izmaiņas. Nākamo trīs gadu laikā Einthovens reģistrēja izmaiņas sirds potenciālā tās kontrakcijas laikā (šo ierakstu sauc par elektrokardiogrammu) un salīdzināja virsotņu un ieleju pazīmes ar dažāda veida sirds patoloģijām.
Nervu impulsa elektrisko raksturu bija grūtāk noteikt, sākotnēji tika uzskatīts, ka elektriskās strāvas rašanos un izplatīšanos pa nervu šķiedru izraisīja ķīmiskas izmaiņas nervu šūnā. Iemesls šādam tīri spekulatīvam spriedumam bija 19. gadsimta vācu fiziologa Emile Du Bois-Raymond eksperimentu rezultāti, kurš, izmantojot ļoti jutīgu galvanometru, spēja reģistrēt vāju elektrisko strāvu nervā, kad tas tika stimulēts.
Attīstoties tehnoloģijai, nervu impulsa elektriskā rakstura pētījumi kļuva arvien elegantāki. Novietojot sīkus elektrodus (mikroelektrodus) uz dažādām nervu šķiedras daļām, pētnieki ar osciloskopa palīdzību iemācījās reģistrēt ne tikai elektriskā potenciāla lielumu, kas rodas nerva uzbudinājuma laikā, bet arī tā ilgumu, izplatīšanās ātrumu un citus elektrofizioloģiskos parametrus. Par savu darbu šajā jomā amerikāņu fiziologi Džozefs Erlangers un Herberts Spensers Hesers 1944. gadā saņēma Nobela prēmiju medicīnā un fizioloģijā.
Ja nervu šūnai tiek pielietoti pieaugoša stipruma elektriskie impulsi, tad sākotnēji, līdz impulsa stiprums sasniedz noteiktu vērtību, šūna uz šiem impulsiem nereaģēs. Bet, tiklīdz impulsa stiprums sasniedz noteiktu vērtību, šūna pēkšņi uzbudinās un uzreiz uzbudinājums sāk izplatīties pa nervu šķiedru. Nervu šūnai ir noteikts ierosmes slieksnis, un uz jebkuru stimulu, kas pārsniedz šo slieksni, tā reaģē tikai ar noteiktas intensitātes ierosmi. Tādējādi nervu šūnas uzbudināmība pakļaujas likumam "visu vai neko", un visās ķermeņa nervu šūnās ierosmes raksturs ir vienāds.

http://med-000.ru/kak-funkcioniruet-nerv/elektrich...

Nervu impulsu jonu teorija, kālija un nātrija jonu loma nervu ierosmē.

Pašas nervu šūnas uzbudinājums ir saistīts ar jonu kustība pa šūnu membrānu. Parasti šūnas iekšpusē ir pārāk daudz kālija jonu, bet šūnas ārpusē ir nātrija jonu pārpalikums. Miera stāvoklī šūna neizdala kālija jonus un nelaiž sevī nātrija jonus, neļaujot šo jonu koncentrācijai abās membrānas pusēs kļūt vienādām. Šūna uztur jonu gradientu, izmantojot nātrija sūkni, kas izsūknē nātrija jonus, kad tie caur membrānu nonāk šūnā. Atšķirīgās nātrija jonu koncentrācijas abās šūnas membrānas pusēs rada potenciālu atšķirību aptuveni 1/10 voltu pāri. Kad šūna tiek stimulēta, potenciālu starpība samazinās, kas nozīmē, ka šūna ir satraukta. Šūna nevar reaģēt uz nākamo stimulu, kamēr nav atkal atjaunota potenciālā atšķirība starp membrānas ārējo un iekšējo pusi. Šis “atpūtas” periods ilgst dažas sekundes tūkstošdaļas, un to sauc par ugunsizturīgo periodu.
Pēc tam, kad šūna ir satraukta, impulss sāk izplatīties gar nervu šķiedru. Impulsa izplatīšanās ir nervu šķiedras fragmentu secīgu ierosinājumu virkne, kad iepriekšējā fragmenta ierosināšana izraisa nākamās ierosmi un tā tālāk līdz pašām šķiedras beigām. Impulsa izplatīšanās notiek tikai vienā virzienā, jo iepriekšējo fragmentu, kas tikko tika ierosināts, nevar uzreiz atkārtoti ierosināt, jo tas atrodas “atpūtas” stadijā.
To, ka nervu impulsa rašanos un izplatīšanos izraisa nervu šūnu membrānas jonu caurlaidības izmaiņas, pirmie pierādīja britu neirofiziologi Alans Loids Hodžkins un Endrjū Fīldings Hakslijs, kā arī austrāliešu pētnieks Džons Kervs Iklss.

Darbības potenciāls jeb nervu impulss, specifiska reakcija, kas rodas ierosmes viļņa veidā un plūst pa visu nervu ceļu. Šī reakcija ir reakcija uz stimulu. Galvenais uzdevums ir pārsūtīt datus no receptora uz nervu sistēmu, un pēc tam tas šo informāciju novirza uz vēlamajiem muskuļiem, dziedzeriem un audiem. Pēc impulsa pārejas membrānas virsmas daļa kļūst negatīvi uzlādēta, bet tās iekšējā daļa paliek pozitīva. Tādējādi nervu impulss ir secīgi pārraidītas elektriskās izmaiņas.

Aizraujošais efekts un tā izplatība ir pakļauti fizikāli ķīmiskajam raksturam. Enerģija šim procesam tiek ģenerēta tieši pašā nervā. Tas notiek tāpēc, ka impulsa pāreja izraisa siltuma veidošanos. Kad tas ir pagājis, sākas vājināšanās vai atsauces stāvoklis. Kurā tikai sekundes daļu nervs nevar vadīt stimulu. Ātrums, ar kādu impulsu var piegādāt, svārstās no 3 m/s līdz 120 m/s.

Šķiedrām, caur kurām iet ierosme, ir īpašs apvalks. Aptuveni runājot, šī sistēma atgādina elektrisko kabeli. Membrānas sastāvs var būt mielīns vai nemelīns. Vissvarīgākā mielīna apvalka sastāvdaļa ir mielīns, kas pilda dielektriķa lomu.

Pulsa ātrums ir atkarīgs no vairākiem faktoriem, piemēram, no šķiedru biezuma, jo tas ir biezāks, jo ātrāk attīstās. Vēl viens faktors, kas palielina vadīšanas ātrumu, ir pats mielīns. Bet tajā pašā laikā tas atrodas nevis pa visu virsmu, bet gan sekcijās, it kā savērtas kopā. Attiecīgi starp šīm zonām ir tie, kas paliek “kaili”. Tie izraisa strāvas noplūdi no aksona.

Aksons ir process, ko izmanto, lai pārsūtītu datus no vienas šūnas uz pārējām. Šo procesu regulē sinapse – tiešs savienojums starp neironiem jeb neironu un šūnu. Ir arī tā sauktā sinaptiskā telpa jeb plaisa. Kad neironā nonāk kairinošs impulss, reakcijas laikā izdalās neirotransmiteri (ķīmiskā sastāva molekulas). Tie iziet cauri sinapsiskajai atverei, galu galā sasniedzot neirona vai šūnas receptorus, uz kuriem jānosūta dati. Kalcija joni ir nepieciešami nervu impulsa vadīšanai, jo bez tā neiromediatoru nevar atbrīvot.

Autonomo sistēmu nodrošina galvenokārt nemielinēti audi. Uztraukums caur tiem izplatās pastāvīgi un nepārtraukti.

Pārraides princips ir balstīts uz elektriskā lauka parādīšanos, tāpēc rodas potenciāls, kas kairina blakus esošās sekcijas membrānu un tā tālāk visā šķiedras garumā.

Šajā gadījumā darbības potenciāls nepārvietojas, bet parādās un pazūd vienuviet. Pārraides ātrums caur šādām šķiedrām ir 1-2 m/s.

Uzvedības likumi

Medicīnā ir četri pamatlikumi:

• Anatomiskā un fizioloģiskā vērtība. Uzbudinājums tiek veikts tikai tad, ja pašas šķiedras integritāte nav pārkāpta. Ja vienotība netiek nodrošināta, piemēram, pārkāpuma, narkotiku lietošanas dēļ, tad nervu impulsa vadīšana nav iespējama.
• Izolēta kairinājuma vadīšana. Uzbudinājums var tikt pārnests pa nervu šķiedru, nekādā veidā neizplatoties uz kaimiņiem.
• Divpusējā vadīšana. Impulsu vadīšanas ceļš var būt tikai divu veidu - centrbēdzes un centrbēdzes. Bet patiesībā virziens notiek vienā no variantiem.
• Nesamazinoša ieviešana. Impulsi nerimst, citiem vārdiem sakot, tie tiek veikti bez samazinājuma.

Impulsu vadīšanas ķīmija

Kairinājuma procesu kontrolē arī joni, galvenokārt kālijs, nātrijs un daži organiskie savienojumi. Šo vielu koncentrācija ir atšķirīga, šūna ir negatīvi uzlādēta sevī, bet uz virsmas pozitīvi. Šis process tiks saukts par potenciālo starpību. Kad negatīvs lādiņš svārstās, piemēram, tam samazinoties, tiek provocēta potenciālu starpība un šo procesu sauc par depolarizāciju.

Neirona stimulēšana ietver nātrija kanālu atvēršanu stimulācijas vietā. Tas var atvieglot pozitīvi lādētu daļiņu iekļūšanu šūnā. Attiecīgi tiek samazināts negatīvais lādiņš un rodas darbības potenciāls jeb nervu impulss. Pēc tam nātrija kanāli atkal aizveras.

Bieži tiek konstatēts, ka tieši polarizācijas pavājināšanās veicina kālija kanālu atvēršanos, kas provocē pozitīvi lādētu kālija jonu izdalīšanos. Šī darbība samazina negatīvo lādiņu uz šūnas virsmas.

Miera potenciāls jeb elektroķīmiskais stāvoklis tiek atjaunots, kad tiek aktivizēti kālija-nātrija sūkņi, ar kuru palīdzību nātrija joni atstāj šūnu un kālija joni tajā nonāk.

Rezultātā mēs varam teikt, ka, atsākot elektroķīmiskos procesus, rodas impulsi, kas pārvietojas pa šķiedrām.

Bioloģijas zinātņu kandidāts L.Čailakjans, PSRS Zinātņu akadēmijas Biofizikas institūta pētnieks

Žurnāla lasītāja L. Gorbunova (Cibino ciems, Maskavas apgabals) mums raksta: “Mani interesē signālu pārraides mehānisms caur nervu šūnām.”

1963. gada Nobela prēmijas laureāti (no kreisās uz labo): A. Hodžkins, E. Hakslijs, D. Ekls.

Zinātnieku idejas par nervu impulsu pārnešanas mehānismu pēdējā laikā ir piedzīvojušas būtiskas izmaiņas. Vēl nesen zinātnē dominēja Bernsteina uzskati.

Cilvēka smadzenes, bez šaubām, ir augstākais dabas sasniegums. Kilogramā nervu audu ir visa cilvēka kvintesence, sākot no dzīvības funkciju regulēšanas - sirds, plaušu, gremošanas trakta, aknu darba - un beidzot ar viņa garīgo pasauli. Šeit ir mūsu domāšanas spējas, visa mūsu pasaules uztvere, atmiņa, saprāts, mūsu pašapziņa, mūsu “es”. Zināt smadzeņu darbības mehānismus nozīmē zināt sevi.

Mērķis ir lielisks un vilinošs, bet pētījuma objekts ir neticami sarežģīts. Tikai jokojot, šis audu kilograms ir sarežģīta saziņas sistēma starp desmitiem miljardu nervu šūnu.

Tomēr pirmais nozīmīgais solis ceļā uz smadzeņu darbības izpratni jau ir sperts. Tas var būt viens no vienkāršākajiem, taču tas ir ārkārtīgi svarīgi visam turpmākajam.

Es domāju nervu impulsu pārnešanas mehānisma izpēti - signālus, kas iet gar nerviem, it kā pa vadiem. Tieši šie signāli ir smadzeņu ābece, ar kuras palīdzību maņas sūta uz centrālo nervu sistēmu informāciju-sūtījumus par notikumiem ārpasaulē. Smadzenes ar nervu impulsiem kodē savus rīkojumus muskuļiem un dažādiem iekšējiem orgāniem. Visbeidzot, atsevišķas nervu šūnas un nervu centri runā šo signālu valodā.

Nervu šūnas – galvenais smadzeņu elements – ir dažāda izmēra un formas, taču principā tām ir vienota struktūra. Katra nervu šūna sastāv no trim daļām: ķermeņa, garas nervu šķiedras – aksona (tās garums cilvēkiem svārstās no vairākiem milimetriem līdz metram) un vairākiem īsiem sazarotiem procesiem – dendritiem. Nervu šūnas ir izolētas viena no otras ar membrānām. Bet šūnas joprojām mijiedarbojas viena ar otru. Tas notiek šūnu krustojumā; šo krustojumu sauc par "sinapsi". Sinapsē satiekas vienas nervu šūnas aksons un citas šūnas ķermenis jeb dendrīts. Turklāt ir interesanti, ka ierosmi var pārraidīt tikai vienā virzienā: no aksona uz ķermeni vai dendrītu, bet nekādā gadījumā atpakaļ. Sinapse ir kā kenotrons: tā pārraida signālus tikai vienā virzienā.

Nervu impulsa un tā izplatīšanās mehānisma izpētes problēmā var izdalīt divus galvenos jautājumus: nervu impulsa vai ierosmes vadīšanas raksturu vienā šūnā - pa šķiedru un nervu impulsa pārnešanas mehānismu. no šūnas uz šūnu - caur sinapsēm.

Kāds ir signālu raksturs, kas tiek pārraidīts no šūnas uz šūnu pa nervu šķiedrām?

Cilvēki jau ilgu laiku ir interesējušies par šo problēmu, uzskatīja, ka signāla izplatīšanās ir saistīta ar šķidruma pārliešanu caur nerviem, it kā caur caurulēm. Ņūtons domāja, ka tas ir tīri mehānisks process. Kad parādījās elektromagnētiskā teorija, zinātnieki nolēma, ka nervu impulss ir līdzīgs strāvas kustībai caur vadītāju ar ātrumu, kas ir tuvu elektromagnētisko svārstību izplatīšanās ātrumam. Visbeidzot, attīstoties bioķīmijai, parādījās viedoklis, ka nervu impulsa kustība ir īpašas bioķīmiskas reakcijas izplatīšanās pa nervu šķiedru.

Tomēr neviena no šīm idejām nepiepildījās.

Šobrīd ir atklāts nervu impulsa raksturs: tas ir pārsteidzoši smalks elektroķīmisks process, kura pamatā ir jonu kustība caur šūnas membrānu.

Lielu ieguldījumu šīs dabas atklāšanā sniedza trīs zinātnieku darbs: Kembridžas universitātes biofizikas profesors Alans Hodžkins; Endrjū Hakslijs, Londonas Universitātes fizioloģijas profesors un Džons Ekls, fizioloģijas profesors Kanberas Universitātē, Austrālijā. Viņiem 1963. gadā tika piešķirta Nobela prēmija medicīnā.

Slavenais vācu fiziologs Bernsteins mūsu gadsimta sākumā pirmais ierosināja nervu impulsa elektroķīmisko raksturu.

Divdesmitā gadsimta sākumā par nervu uzbudinājumu bija zināms diezgan daudz. Zinātnieki jau zināja, ka nervu šķiedru var ierosināt ar elektrisko strāvu, un ierosme vienmēr notiek zem katoda - zem mīnusa. Bija zināms, ka nerva uzbudinātā zona ir negatīvi uzlādēta attiecībā pret neuzbudināto zonu. Tika konstatēts, ka nervu impulss katrā punktā ilgst tikai 0,001-0,002 sekundes, ka uzbudinājuma lielums nav atkarīgs no kairinājuma stipruma, tāpat kā zvana skaļums mūsu dzīvoklī nav atkarīgs no tā, cik spēcīgi mēs nospiežam. pogu. Visbeidzot, zinātnieki ir noskaidrojuši, ka elektriskās strāvas nesēji dzīvos audos ir joni; Turklāt šūnas iekšpusē galvenais elektrolīts ir kālija sāļi, bet audu šķidrumā - nātrija sāļi. Lielākajā daļā šūnu kālija jonu koncentrācija ir 30-50 reizes lielāka nekā asinīs un starpšūnu šķidrumā, kas mazgā šūnas.

Un, pamatojoties uz visiem šiem datiem, Bernsteins ierosināja, ka nervu un muskuļu šūnu membrāna ir īpaša daļēji caurlaidīga membrāna. Tas ir caurlaidīgs tikai K + joniem; visiem pārējiem joniem, tostarp negatīvi lādētiem anjoniem šūnas iekšienē, ceļš ir slēgts. Ir skaidrs, ka kālijam saskaņā ar difūzijas likumiem būs tendence atstāt šūnu, šūnā parādās anjonu pārpalikums, un abās membrānas pusēs parādīsies potenciāla atšķirība: ārpuse - plus (liekie katjoni), iekšā - mīnuss (anjonu pārpalikums). Šo potenciālu starpību sauc par miera potenciālu. Tādējādi miera stāvoklī, nesatrauktā stāvoklī, šūnas iekšpuse vienmēr ir negatīvi uzlādēta salīdzinājumā ar ārējo šķīdumu.

Bernsteins ierosināja, ka nervu šķiedras ierosināšanas brīdī virsmas membrānā notiek strukturālas izmaiņas, šķiet, ka palielinās tās poras, un tā kļūst caurlaidīga visiem joniem. Šajā gadījumā, protams, potenciālā atšķirība pazūd. Tas izraisa nervu signālu.

Bernsteina membrānu teorija ātri ieguva atzinību un pastāvēja vairāk nekā 40 gadus, līdz mūsu gadsimta vidum.

Taču jau 30. gadu beigās Bernsteina teorija saskārās ar nepārvaramām pretrunām. Tam 1939. gadā tika dots liels trieciens Hodžkina un Hakslija smalkie eksperimenti. Šie zinātnieki bija pirmie, kas izmērīja nervu šķiedras membrānas potenciāla absolūtās vērtības miera stāvoklī un ierosmes laikā. Izrādījās, ka pēc ierosmes membrānas potenciāls vienkārši nesamazinājās līdz nullei, bet šķērsoja nulli par vairākiem desmitiem milivoltu. Tas ir, šķiedras iekšējā daļa mainījās no negatīvas uz pozitīvu.

Taču nepietiek tikai ar teorijas gāšanu, tā ir jāaizstāj ar citu: zinātne necieš vakuumu. Un Hodžkins, Hakslijs, Kats 1949.–1953. gadā ierosināja jaunu teoriju. To sauc par nātriju.

Šeit lasītājam ir tiesības būt pārsteigtam: līdz šim par nātriju nav runāts. Tā ir visa būtība. Zinātnieki ar marķētu atomu palīdzību ir noskaidrojuši, ka nervu impulsu pārvadē ir iesaistīti ne tikai kālija joni un anjoni, bet arī nātrija un hlora joni.

Organismā ir pietiekami daudz nātrija un hlora jonu, visi zina, ka asinis garšo sāļās. Turklāt starpšūnu šķidrumā ir 5-10 reizes vairāk nātrija nekā nervu šķiedras iekšpusē.

Ko tas varētu nozīmēt? Zinātnieki ir ierosinājuši, ka, ierosinot, pirmajā brīdī strauji palielinās membrānas caurlaidība tikai pret nātriju. Caurlaidība kļūst desmitiem reižu lielāka nekā kālija joniem. Un tā kā ārpusē ir 5-10 reizes vairāk nātrija nekā iekšpusē, tas mēdz iekļūt nervu šķiedrās. Un tad šķiedras iekšpuse kļūs pozitīva.

Un pēc kāda laika - pēc ierosināšanas - tiek atjaunots līdzsvars: membrāna sāk ļaut iziet cauri kālija joniem. Un viņi iziet ārā. Tādējādi tie kompensē pozitīvo lādiņu, ko šķiedrā ievadīja nātrija joni.

Pie šādām idejām nemaz nebija viegli nonākt. Un lūk, kāpēc: nātrija jonu diametrs šķīdumā ir pusotru reizi lielāks nekā kālija un hlora jonu diametrs. Un nav pilnīgi skaidrs, kā lielāks jons iziet tur, kur mazāks nevar.

Bija radikāli jāmaina skatījums uz jonu pārejas mehānismu caur membrānām. Ir skaidrs, ka argumentācija par porām tikai membrānā šeit nav pietiekama. Un tad tika izvirzīta ideja, ka joni varētu šķērsot membrānu pavisam citādi, pagaidām ar slepeno sabiedroto palīdzību - speciālām organisko nesējmolekulām, kas paslēptas pašā membrānā. Ar šādas molekulas palīdzību joni var šķērsot membrānu jebkurā vietā, ne tikai caur porām. Turklāt šīs taksometru molekulas labi atšķir savus pasažierus, tās nejauc nātrija jonus ar kālija joniem.

Tad vispārējais nervu impulsa izplatīšanās attēls izskatīsies šādi. Miera stāvoklī negatīvi lādētas nesējmolekulas ar membrānas potenciālu tiek nospiestas līdz membrānas ārējai robežai. Tāpēc nātrija caurlaidība ir ļoti maza: 10-20 reizes mazāka nekā kālija joniem. Kālijs var šķērsot membrānu caur porām. Tuvojoties ierosmes vilnim, samazinās elektriskā lauka spiediens uz nesējmolekulām; viņi nomet elektrostatiskās "važas" un sāk pārnest nātrija jonus šūnā. Tas vēl vairāk samazina membrānas potenciālu. Ir sava veida ķēdes process membrānas uzlādēšanai. Un šis process nepārtraukti izplatās pa nervu šķiedru.

Interesanti, ka nervu šķiedras tikai aptuveni 15 minūtes dienā pavada savam galvenajam darbam - nervu impulsu vadīšanai. Tomēr šķiedras ir gatavas tam jebkurā sekundē: visi nervu šķiedras elementi darbojas bez pārtraukuma - 24 stundas diennaktī. Nervu šķiedras šajā ziņā ir līdzīgas pārtvērējlidmašīnām, kuru dzinēji nepārtraukti darbojas tūlītējai izlidošanai, bet pati izlidošana var notikt tikai reizi dažos mēnešos.

Tagad mēs esam iepazinušies ar pirmo pusi no noslēpumainā akta, kad nervu impulss tiek nodots pa vienu šķiedru. Kā ierosme tiek pārraidīta no šūnas uz šūnu, izmantojot savienojumus - sinapses? Šo jautājumu izpētīja trešā Nobela prēmijas laureāta Džona Eklsa izcilajos eksperimentos.

Uzbudinājums nevar tieši pāriet no vienas šūnas nervu galiem uz citas šūnas ķermeni vai dendritiem. Gandrīz visa strāva caur sinaptisko spraugu ieplūst ārējā šķidrumā, un neliela tās daļa caur sinapsēm nonāk blakus šūnā, nespējot izraisīt ierosmi. Tādējādi sinapses reģionā tiek traucēta nervu impulsa izplatīšanās elektriskā nepārtrauktība. Šeit, divu šūnu krustpunktā, stājas spēkā pavisam cits mehānisms.

Kad ierosme tuvojas šūnas beigām, sinapses vietā, starpšūnu šķidrumā izdalās fizioloģiski aktīvās vielas - mediatori, jeb starpnieki. Tie kļūst par saikni informācijas pārsūtīšanā no šūnas uz šūnu. Mediators ķīmiski mijiedarbojas ar otro nervu šūnu, maina tās membrānas jonu caurlaidību - it kā caurdurot caurumu, kurā ieplūst daudzi joni, tostarp nātrija joni.

Tātad, pateicoties Hodžkina, Hakslija un Eklsa darbam, svarīgākos nervu šūnas stāvokļus - ierosmi un inhibīciju - var raksturot ar jonu procesiem, virsmas membrānu strukturālo un ķīmisko pārkārtošanos. Pamatojoties uz šiem darbiem, jau tagad ir iespējams izdarīt pieņēmumus par iespējamiem īstermiņa un ilgtermiņa atmiņas mehānismiem un par nervu audu plastiskajām īpašībām. Tomēr šī ir saruna par mehānismiem vienā vai vairākās šūnās. Tas ir tikai smadzeņu ABC. Acīmredzot nākamais posms, iespējams, daudz grūtāks, ir to likumu atklāšana, pēc kuriem tiek veidota tūkstošiem nervu šūnu koordinējošā darbība, valodas atpazīšana, kurā nervu centri runā savā starpā.

Savās zināšanās par to, kā darbojas smadzenes, tagad esam bērna līmenī, kurš ir iemācījies alfabēta burtus, bet neprot tos savienot vārdos. Tomēr nav tālu laiks, kad zinātnieki, izmantojot kodu – elementāras bioķīmiskas darbības, kas notiek nervu šūnā, nolasīs aizraujošāko dialogu starp smadzeņu nervu centriem.

Sīks ilustrāciju apraksts

Zinātnieku idejas par nervu impulsu pārnešanas mehānismu pēdējā laikā ir piedzīvojušas būtiskas izmaiņas. Vēl nesen zinātnē dominēja Bernsteina uzskati. Pēc viņa domām, miera stāvoklī (1) nervu šķiedra tiek uzlādēta pozitīvi no ārpuses un negatīvi no iekšpuses. Tas tika skaidrots ar to, ka caur porām šķiedras sieniņā var iziet tikai pozitīvi lādēti kālija joni (K +); Lieli negatīvi lādēti anjoni (A –) ir spiesti palikt iekšā un radīt negatīvo lādiņu pārpalikumu. Ierosinājums (3) pēc Bernsteina tiek samazināts līdz potenciālu starpības izzušanai, ko izraisa fakts, ka poru izmērs palielinās, anjoni izdalās un izlīdzina jonu līdzsvaru: pozitīvo jonu skaits kļūst vienāds ar negatīvo jonu skaitu. vieni. 1963. gada Nobela prēmijas laureātu A. Hodžkina, E. Hakslija un D. Eklsa darbs mainīja mūsu iepriekšējās idejas. Ir pierādīts, ka nervu ierosmē ir iesaistīti arī pozitīvie nātrija joni (Na +), negatīvie hlora joni (Cl –) un negatīvi lādētas nesējmolekulas. Atpūtas stāvoklis (3) principā veidojas tāpat, kā tika uzskatīts iepriekš: pozitīvo jonu pārpalikums atrodas ārpus nervu šķiedras, negatīvo jonu pārpalikums ir iekšpusē. Taču ir konstatēts, ka ierosināšanas laikā (4) notiek nevis lādiņu izlīdzināšana, bet gan pārlādēšanās: ārpusē veidojas negatīvo jonu pārpalikums, bet iekšpusē – pozitīvo jonu pārpalikums. Tas izskaidrojams ar to, ka, satrauktas, nesējmolekulas caur sienu sāk transportēt pozitīvos nātrija jonus. Tādējādi nervu impulss (5) ir elektriskā dubultā slāņa uzlāde, kas pārvietojas pa šķiedru. Un no šūnas uz šūnu ierosmi pārraida sava veida ķīmiskais "sitīšanas auns" (6) - acetilholīna molekula, kas palīdz joniem izlauzties cauri blakus esošās nervu šķiedras sieniņai.

PĒTNIECĪBAS DARBS

Nervu impulsa elektriskā būtība

Ievads 3

L. Galvani un A. Volta eksperimenti 3

Biostrāvas dzīvos organismos 4

Uzbudināmības ietekme. 5

Nervu šūnu un nervu impulsu pārraide 6

Nervu impulsu iedarbība uz dažādām ķermeņa daļām 8

Elektrisko aktivitāšu pakļaušana medicīniskiem nolūkiem 9

Reakcijas ātrums 10

11. secinājums

Literatūra 11

Pieteikums

Ievads

“Lai cik brīnišķīgi būtu likumi un parādības

elektrība,

parādās mums pasaulē

neorganisks vai

mirusi matērija, interese,

kuras viņi

iedomājies, diez vai var

salīdziniet ar to

kas piemīt vienam un tam pašam spēkam

saistībā ar nervu

sistēma un dzīve"

M. Faradejs

Darba mērķis: Noteikt nervu impulsa izplatību ietekmējošos faktorus.

Šim darbam bija šādi uzdevumi:

1. Izpētīt bioelektrības zinātnes attīstības vēsturi.

2. Apsveriet elektriskās parādības dzīvajā dabā.

3. Izpētīt nervu impulsu pārraidi.

4. Praksē pārbaudīt, kas ietekmē nervu impulsu pārraides ātrumu.

L. Galvani un A. Volta eksperimenti

Vēl 18. gadsimtā. Itāļu ārsts Luidži Galvani (1737-1787) atklāja, ka, pieliekot elektrisko spriegumu vardes ķermenim bez galvas, tiek novērotas tās kāju kontrakcijas. Tātad viņš parādīja elektriskās strāvas ietekmi uz muskuļiem, tāpēc viņu pamatoti sauc par elektrofizioloģijas tēvu. Citos eksperimentos viņš uz misiņa āķa piekāra preparētas vardes kāju. Brīdī, kad, šūpojoties, ķepa pieskārās balkona dzelzs režģim, kurā tika veikti eksperimenti, atkal tika novērota ķepas kontrakcija. Galvani ierosināja, ka pastāv potenciāla atšķirība starp nervu un ķepu - “dzīvnieku elektrība”. Viņš izskaidroja muskuļa kontrakciju ar elektriskās strāvas darbību, kas rodas vardes audos, kad ķēde tiek aizvērta caur metālu.

Galvani tautietis Alesandro Volta (1745-1827) rūpīgi izpētīja Galvani izmantoto elektrisko ķēdi un pierādīja, ka tajā ir divi atšķirīgi metāli, kas tiek noslēgti caur sāls šķīdumu, t.i. tas izskatās pēc ķīmiska strāvas avota. Viņš apgalvoja, ka neiromuskulārais preparāts šajā eksperimentā kalpo tikai kā jutīgs galvanometrs.

Galvani nevarēja atzīt sakāvi. Viņš dažādos apstākļos uzmeta muskulim nervu, lai pierādītu, ka pat bez metāla ir iespējams panākt muskuļu kontrakciju, izmantojot “dzīvnieku izcelsmes” elektrību. Vienam no viņa sekotājiem beidzot izdevās. Izrādījās, ka elektriskā strāva rodas gadījumos, kad nervs tiek uzmests uz bojātā muskuļa. Tādā veidā tika atklātas elektriskās strāvas starp veseliem un bojātiem audiem. Tā viņus sauca -bojājumu strāvas. Vēlāk tika pierādīts, ka jebkura nervu, muskuļu un citu audu darbība ir saistīta ar elektrisko strāvu veidošanos.

Tādējādi ir pierādīta biostrāvu klātbūtne dzīvajos organismos. Mūsdienās tos fiksē un izmeklē ar jutīgiem instrumentiem – osciloskopiem.

Biostrāvas dzīvajos organismos

Interesanta ir pirmā informācija par elektrisko parādību izpēti dzīvajā dabā. Novērošanas objekts bija elektriskā zivs. Veicot eksperimentus ar elektrisko dzeloņraju, Faradejs konstatēja, ka elektrība, ko rada īpašs šīs zivs orgāns, ir pilnīgi identiska elektrībai, kas saņemta no ķīmiska vai cita avota, lai gan tā ir dzīvas šūnas darbības produkts. Turpmākie novērojumi parādīja, ka daudzām zivīm ir īpaši elektriskie orgāni, sava veida “akumulators”, kas ģenerē augstu spriegumu. Tādējādi milzu dzeloņraja izlādes spriegumu rada 50-60 V, Nīlas elektriskais sams 350 V, bet elektrofora zutis - virs 500 V. Taču uz pašas zivs ķermeni šis augstais spriegums nekādi neietekmē!

Šo zivju elektriskie orgāni sastāv no muskuļiem, kas zaudējuši spēju sarauties: muskuļu audi kalpo kā vadītājs, bet saistaudi - kā izolators. Nervi no muguras smadzenēm iet uz orgānu, un kopumā tā ir mainīgu elementu smalka plākšņu struktūra. Piemēram, zutim ir no 6000 līdz 10 000 elementu, kas virknē savienoti, veidojot kolonnu, un aptuveni 70 kolonnas katrā orgānā, kas atrodas gar ķermeni. Pieaugušajiem šis orgāns veido apmēram 40% no kopējā ķermeņa svara. Elektrisko orgānu loma ir lieliska, tie kalpo aizsardzībai un uzbrukumam, kā arī ir daļa no ļoti jutīgas navigācijas un atrašanās vietas noteikšanas sistēmas.

Aizkaitināmības ietekme.

Viena no svarīgākajām ķermeņa funkcijām, ko saucaizkaitināmība, - spēja reaģēt uz vides izmaiņām. Vislielākā uzbudināmība ir dzīvniekiem un cilvēkiem, kuriem ir specializētas šūnas, kas veido nervu audus. Nervu šūnas – neironi – ir pielāgotas ātrai un specifiskai reakcijai uz dažādiem kairinājumiem, kas nāk no ārējās vides un paša organisma audiem. Kairinājumu uztveršana un pārnešana notiek ar elektrisko impulsu palīdzību, kas izplatās pa noteiktiem ceļiem.

Nervu šūnu un nervu impulsu pārraide

Nervu šūna, neirons, ir zvaigznes formas ķermenis un sastāv no plāniem procesiem - aksoniem un dendritiem. Aksona gals pāriet plānās šķiedrās, kas beidzas muskuļos vai sinapsēs. Pieaugušam cilvēkam aksona garums var sasniegt 1-1,5 m ar biezumu aptuveni 0,01 mm. Šūnu membrānai ir īpaša loma nervu impulsu veidošanā un pārraidē.

Fakts, ka nervu impulss ir elektriskās strāvas impulss, ir tikai pierādītslīdz 20. gadsimta vidum, galvenokārt ar A. Hodžkina grupas darbu. 1963. gadā A. Hodžkins, E. Hakslijs un Dž. Ekls saņēma Nobela prēmiju fizioloģijā vai medicīnā “par viņu atklājumiem attiecībā uz jonu mehānismiem, kas saistīti ar ierosmi un inhibīciju nervu šūnu membrānas perifērajos un centrālajos reģionos”. Eksperimenti tika veikti ar milzu neironiem (diametrs 0,5 mm) - kalmāru aksoniem.

Noteiktām membrānas daļām piemīt pusvadītāju un jonu selektīvas īpašības – tās ļauj iziet cauri vienas zīmes vai viena elementa joniem. Membrānas potenciāla parādīšanās, no kuras ir atkarīgs ķermeņa informācijas un enerģiju pārveidojošo sistēmu darbs, balstās uz šo selektīvo spēju. Ārējā šķīdumā vairāk nekā 90% lādēto daļiņu ir nātrija un hlora joni. Šķīdumā šūnas iekšpusē lielākā daļa pozitīvo jonu ir kālija joni, bet negatīvie ir lieli organiskie joni. Nātrija jonu koncentrācija ārpusē ir 10 reizes lielāka nekā iekšpusē, un kālija jonu koncentrācija iekšpusē ir 30 reizes lielāka nekā ārpusē. Sakarā ar to uz šūnas sienas parādās elektrisks dubultslānis. Tā kā miera stāvoklī esošā membrāna ir ļoti caurlaidīga, starp iekšējo daļu un ārējo vidi rodas potenciālu starpība 60-100 mV, un iekšējā daļa ir negatīvi uzlādēta. Šo potenciālo starpību saucatpūtas potenciāls.

Kad šūna tiek stimulēta, elektriskais dubultais slānis tiek daļēji izlādēts. Kad miera potenciāls samazinās līdz 15-20 mV, palielinās membrānas caurlaidība, un nātrija joni ieplūst šūnā. Kad tiek sasniegta pozitīva potenciālu atšķirība starp abām membrānas virsmām, nātrija jonu plūsma izžūst. Tajā pašā brīdī atveras kālija jonu kanāli, un potenciāls pāriet uz negatīvo pusi. Tas savukārt samazina nātrija jonu piegādi un potenciāls atgriežas miera stāvoklī.

Signāls, kas rodas šūnā, izplatās pa aksonu, pateicoties tajā esošā elektrolīta vadītspējai. Ja aksonam ir īpaša izolācija - mielīna apvalks -, tad elektriskais impulss pārvietojas pa šīm zonām ātrāk, un kopējo ātrumu nosaka neizolēto laukumu lielums un skaits. Impulsa ātrums aksonā ir 100 m/s.

Kā signāls tiek pārraidīts pa spraugu? Izrādījās, ka sinapses membrāna ir neviendabīga pēc struktūras - centrālajos reģionos tai ir “logi” ar zemu pretestību, un malā pretestība ir augsta. Membrānas neviendabīgums tiek radīts īpašā veidā: ar īpaša proteīna - kopektīna palīdzību. Šī proteīna molekulas veido īpašu struktūru – kopneksonu, kas savukārt sastāv no sešām molekulām un kura iekšpusē ir kanāls. Tādējādi sinapse savieno divas šūnas ar daudzām mazām caurulītēm, kas iet iekšā olbaltumvielu molekulās. Plaisa starp membrānām ir piepildīta ar izolatoru. Putniem proteīna mielīns darbojas kā izolators.

Kad muskuļu šķiedras potenciālu izmaiņas sasniedz elektriski uzbudināmās membrānas ierosmes slieksni, tajā rodas darbības potenciāls un muskuļu šķiedra saraujas.

Nervu impulsu iedarbība uz dažādām ķermeņa daļām

Vairāk nekā vienu tūkstošgadi cilvēce ir prātojusi par to, kas notiek katra cilvēka smadzenēs. Tagad ir zināms, ka smadzenēs domasir dzimuši elektriskās strāvas ietekmē, bet mehānisms nav pētīts. Pārdomājot ķīmisko un fizikālo parādību mijiedarbību, Faradejs sacīja: “Lai arī cik brīnišķīgi ir elektrības likumi un parādības, ko esam novērojuši neorganisko vielu un nedzīvās dabas pasaulē, to interesi diez vai var salīdzināt ar to, kas ir ko izraisa tas pats spēks savienojumā ar dzīvību."

Cilvēkiem ir konstatēts arī elektromagnētiskais lauks, ko rada bioelektriskie potenciāli uz šūnu virsmas. Padomju izgudrotājam S.D. Kirlianam izdevās šo fenomenu padarīt vizuālu vārda tiešā nozīmē. Viņš ierosināja fotografēt cilvēka ķermeni, novietojot to starp divām lielām metāla sienām, kurām tika pieslēgts mainīgs elektriskais spriegums. Vidē ar paaugstinātu elektromagnētisko lauku uz cilvēka ādas parādās mikrolādiņi, visaktīvākās ir vietas, kur rodas nervu gali. Fotogrāfijās, kas uzņemtas ar Kirliāna metodi, tās redzamas mazu, spilgti mirdzošu punktu veidā. Šie punkti, kā izrādījās, atrodas tieši tajās ķermeņa vietās, kurās akupunktūras ārstēšanas laikā ieteicams iegremdēt sudraba adatas.

Tādējādi, izmantojot smadzeņu biostrāvu reģistrēšanu kā atgriezenisko saiti, ir iespējams novērtēt pacienta lūgšanu iegremdēšanas pakāpi.

Tagad ir zināms, ka noteiktas smadzeņu zonas ir atbildīgas par emocijām un radošo darbību. Ir iespējams noteikt, vai konkrētais smadzeņu apgabals atrodas satrauktā stāvoklī, taču šos signālus nav iespējams atšifrēt, tāpēc varam ar pārliecību teikt, ka cilvēce drīz neiemācīsies lasīt domas.

Cilvēka doma ir smadzeņu produkts, kas saistīts ar bioelektriskām parādībām tajās un citās ķermeņa daļās. Tieši biostrāvas, kas rodas muskuļos cilvēkam, kurš domā par pirkstu saspiešanu dūrē, notvertas un ar atbilstošu aparatūru pastiprinātas, saspiež mehāniskās rokas pirkstus.

Akadēmiskais psihiatrsVladimirs Mihailovičs Bekhterevs un biofiziķisPjotrs Petrovičs Lazarevs atzina, ka dažos īpašos apstākļos, kas zinātnei vēl nav precīzi zināmi, vienas smadzeņu elektriskā enerģija var ietekmēt citas personas smadzenes no attāluma. Ja šīs smadzenes ir attiecīgi “noregulētas”, viņi pieņēma, ka tajās ir iespējams izraisīt “rezonējošas” bioelektriskas parādības un kā to produktu – atbilstošas ​​idejas.

Ķermeņa elektrisko parādību izpēte ir devusi ievērojamus ieguvumus. Uzskaitīsim slavenākos.

Elektrisko aktivitāšu iedarbība medicīniskiem nolūkiem

О Elektroķīmiju plaši izmanto medicīnā un fizioloģijā. Potenciālo starpību starp diviem šūnas punktiem nosaka, izmantojot mikroelektrodus. Ar to palīdzību var izmērīt skābekļa saturu asinīs: asinīs tiek ievietots katetrs, kura pamatā ir platīna elektrods, kas kopā ar atskaites elektrodu ievietots elektrolīta šķīdumā, kas tiek atdalīts no analizētajām asinīm. poraina hidrofoba teflona plēve; asinīs izšķīdušais skābeklis caur teflona plēves porām izkliedējas uz platīna elektrodu un tur tiek reducēts.

O Dzīves procesā orgāna stāvoklis un līdz ar to arī tā elektriskā aktivitāte laika gaitā mainās. To darbības izpētes metodi, kuras pamatā ir elektriskā lauka potenciālu reģistrēšana uz ķermeņa virsmas, sauc par elektrogrāfiju. Elektrogrammas nosaukums norāda pētāmos orgānus vai audus: sirds - elektrokardiogramma, smadzenes - elektroencefalogramma, muskuļi - elektromiogramma, āda - galvaniskā ādas reakcija utt.

O Medicīnas praksē elektroforēzi plaši izmanto proteīnu, aminoskābju, antibiotiku un fermentu atdalīšanai, lai uzraudzītu slimības gaitu. Jonoforēze ir tikpat izplatīta.

O Plaši pazīstamā “mākslīgās nieres” iekārta, pie kuras pacients tiek pieslēgts akūtas nieru mazspējas gadījumā, ir balstīts uz elektrodialīzes fenomenu. Asinis plūst šaurā spraugā starp divām membrānām, kas nomazgātas ar fizioloģisko šķīdumu, savukārt atkritumprodukti - vielmaiņas un audu sadalīšanās produkti - no tā tiek izvadīti.

O Pētnieki no ASV ir ierosinājuši epilepsijas ārstēšanu ar elektrisko stimulāciju. Lai to izdarītu, krūškurvja augšdaļā zem ādas tiek uzšūta niecīga ierīce, kas ieprogrammēta tā, lai stimulētu klejotājnervu 30 stundas ar 5-15 minūšu intervālu. Tās iedarbība ir pārbaudīta ASV, Kanādā un Vācijā. Pacientiem, kuriem medikamenti nepalīdzēja, pēc 3 mēnešiem krampju skaits samazinājās par 25%, pēc 1,5 gadiem - par 50%.

Ātruma reakcija

Viena no pazīmēm, kas raksturo smadzenes, ir to reakcijas ātrums. To nosaka laiks, kurā pirmais impulss pāriet no kairinājumu saņēmušā orgāna receptoriem uz orgānu, kas rada ķermeņa reakciju. No manis veiktās aptaujas izriet, ka reakcijas ātrumu un vērību ietekmē daudzi faktori. Jo īpaši tas var samazināties šādu iemeslu dēļ: neinteresants un (vai) izglītojošs materiāls, ko skolotājs pasniedz monotoni; slikta disciplīna klasē; neskaidrs mērķis un stundu plāns; novecojis iekštelpu gaiss; klases temperatūra ir pārāk karsta vai pārāk auksta; svešs troksnis; jaunu nevajadzīgu labumu klātbūtne, nogurums dienas beigās.

Neuzmanībai ir arī individuāli iemesli: materiālu apgūt ir pārāk viegli vai pārāk grūti; nepatīkami ģimenes notikumi; slimība, pārmērīgs darbs; liela skaita filmu skatīšanās; vēlu aizmigšanu.

Secinājums

Vārdiem ir milzīga ietekme uz cilvēka nervu darbību. Jo vairāk klausītāji uzticas runātājam, jo ​​spilgtāks ir viņu uztverto vārdu emocionālais krāsojums un spēcīgāks to efekts. Pacients uzticas ārstam, skolēns – skolotājam, tāpēc īpaši uzmanīgiem jābūt, izvēloties vārdus, kas stimulē otro signālu sistēmu. Tātad lidojumu skolas kadets, kurš jau bija labs lidotājs, pēkšņi sāka izjust nepārvaramas bailes. Izrādījās, ka pilota instruktors, kurš viņam bija autoritatīvs, aizbraucot atstāja viņam zīmīti: "Ceru, ka drīz tiksimies, bet esiet uzmanīgi ar griešanos."

Ar vārdu var gan izraisīt slimību, gan veiksmīgi to izārstēt. Vārdu apstrāde – logoterapija – ir daļa no psihoterapijas. Mana nākamā pieredze tam ir tiešs pierādījums. Es palūdzu diviem cilvēkiem rīkoties šādi: vienlaikus ar vienu roku ar apļveida kustībām noglāstīt vēderu, bet ar otru taisni pieskarties galvai. Izrādījās, ka tas bija diezgan grūti izdarāms – kustības bija vai nu vienlaikus apļveida, vai lineāras. Tomēr es dažādos veidos ietekmēju priekšmetus: vienam teicu, ka viņam drīz veiksies, bet otram, ka viņam tas neizdosies. Pēc kāda laika pirmajam viss izdevās, bet otram nekas.

Personīgie rādītāji ir jāizmanto kā ceļvedis, izvēloties profesiju. Ja reakcijas ātrums ir mazs, tad labāk neizvēlēties profesijas, kurām nepieciešama liela uzmanība un ātra situācijas analīze (pilots, vadītājs utt.).

Literatūra

Voronkovs G.Ya.Elektrība ķīmijas pasaulē. - M.: Zināšanas, 1987.

Tretjakova S.V.Cilvēka nervu sistēma. - Fizika (“PS”), Nr.47.

Platonovs K.Interesanta psiholoģija. - M.: Liters, 1997. gads.

Berkinblits M.B., Glagoleva E.G.Elektrība dzīvos organismos. - M.: Nauka, 1988. gads.

Noguruma ietekme uz nervu elektriskajiem impulsiem

Mērķis: pārbaudīt fiziskās aktivitātes ietekmi uz reakcijas ātrumu.

Pētījuma gaita:Parastais vienkāršais reakcijas laiks ir 100-200 ms gaismai, 120-150 ms skaņai un 100-150 ms elektrokutānam stimulam. Es veicu eksperimentu pēc akadēmiķa Platonova metodes.Fizkultūras stundas sākumā fiksējām reakcijas laiku bumbiņas tveršanā, pēc tam šo reakciju pārbaudījām pēc fiziskās slodzes.

Reakcijas laiks pirms fiziskās aktivitātes

Reakcijas laiks pēc fiziskās Slodzes

Kočarjana Kārena

0,13 s

0,15 s

Nikolajevs Valērijs

0,15 s

0,16 s

Kazakovs Vadims

0,14 s

0,16 s

Kuzmins Ņikita

0,8 s

0,1 s

Safiullins Timurs

0,13 s

0,15 s

Tukhvatullin Rishat

0,9 s

0,11 s

Farafonovs Artūrs

0,9 s

0,11 s

Secinājums: mēs reģistrējām reakcijas laiku pirms un pēc fiziskās aktivitātes. Secinājām, ka nogurums palēnina reakcijas laiku.Pamatojoties uz to, mēs varam ieteikt skolotājiem, sastādot grafiku, priekšmetus, kuriem nepieciešama maksimāla uzmanība, ievietot mācību dienas vidū, kad skolēni vēl nav noguruši un spēj pilnvērtīgi darboties.

NERVU IMPULSS

NERVU IMPULSS

Uzbudinājuma vilnis, malas, izplatās gar nervu šķiedru un kalpo informācijas pārraidei no perifērās. receptoru (jutīgiem) galiem uz nervu centriem, centra iekšpusē. nervu sistēma un no tās uz izpildvaras aparātu – muskuļiem un dziedzeriem. Pasāža N. un. kopā ar pārejas elektrisko procesus, kurus var reģistrēt gan ar ekstracelulāriem, gan intracelulāriem elektrodiem.

N. un. ko veic nervu sistēma. Pamata Augstāko organismu nervu sistēmas strukturālais elements ir nervu šūna jeb neirons, kas sastāv no šūnas ķermeņa un daudziem. procesi - dendriti (1. att.). Viens no procesiem neriferiformās. neironiem ir liels garums - tā ir nervu šķiedra jeb aksons, kura garums ir ~ 1 m un biezums no 0,5 līdz 30 mikroniem. Ir divas nervu šķiedru klases: mīkstuma (mielinizēta) un nepulfata. Celulozes šķiedrām ir mielīns, ko veido īpašas šķiedras. membrāna, malas, tāpat kā izolācija, tiek uztītas uz aksona. Nepārtrauktā mielīna apvalka posmu garums svārstās no 200 µm līdz 1 mm, tos pārtrauc t.s. Ranvier mezgli 1 µm platumā. Mielīna apvalkam ir izolējoša loma; nervu šķiedra šajās zonās ir pasīva, elektriski aktīva tikai Ranvier mezglos. Šķiedras, kas nav celulozes, nav izolētas. zemes gabali; to struktūra ir vienāda visā garumā, un membrāna ir elektriska aktivitāte visā virsmā.

Nervu šķiedras beidzas uz citu nervu šūnu ķermeņiem vai dendritiem, bet tiek atdalītas no tiem starpposmā.

baismīgs platums ~ 10 nm. Šo divu šūnu saskares zonu sauc. sinapse. Aksona membrānu, kas nonāk sinapsē, sauc presinaptiska, un atbilstošā dendrītu vai muskuļu membrāna ir postsinaptiska (sk. Šūnu struktūras).

Normālos apstākļos gar nervu šķiedru pastāvīgi iet virkne nervu šķiedru, kas rodas uz dendritiem vai šūnas ķermeņa un izplatās pa aksonu virzienā no šūnas ķermeņa (aksons var vadīt nervu šķiedras abos virzienos). Šo periodiskumu biežums izdalījumi satur informāciju par kairinājuma stiprumu, kas tos izraisījis; piemēram, ar mērenu aktivitāti, frekvence ir ~ 50-100 impulsi/s. Ir šūnas, kas izlādējas ar frekvenci ~1500 impulsi/s.

N. izplatības ātrums un. u . atkarīgs no nervu šķiedras veida un tā diametra d, u . ~ d 1/2. Cilvēka nervu sistēmas plānās šķiedrās u . ~ 1 m/s, un biezās šķiedrās u . ~ 100-120 m/s.

Katrs N. un. rodas nervu šūnu ķermeņa vai nervu šķiedras kairinājuma rezultātā. N. un. vienmēr ir vienādi raksturlielumi (forma un ātrums) neatkarīgi no stimulācijas stipruma, t.i., ar N. un apakšsliekšņa stimulāciju. nenotiek vispār, bet virs sliekšņa tam ir pilna amplitūda.

Pēc ierosmes sākas ugunsizturīgs periods, kura laikā samazinās nervu šķiedras uzbudināmība. Ir abs. ugunsizturīgais periods, kad šķiedru nevar uzbudināt nekādi stimuli, un attiecas. ugunsizturīgs periods, ja iespējams, bet tā slieksnis ir augstāks nekā parasti. Abs. ugunsizturīgais periods no augšas ierobežo N pārraides frekvenci un. Nervu šķiedrai ir akomodācijas īpašība, tas ir, tā pierod pie pastāvīgas stimulācijas, kas izpaužas kā pakāpeniska uzbudināmības sliekšņa palielināšanās. Tas noved pie biežuma samazināšanās N. un. un pat līdz pilnīgai izzušanai. Ja stimulācija palielinās lēni, tad uzbudinājums var nenotikt pat pēc sliekšņa sasniegšanas.

1. att. Nervu šūnas struktūras diagramma.

Pa nervu šķiedru N. un. izplatās elektrības veidā. potenciāls. Sinapsē izplatīšanās mehānisms mainās. Kad N. un. sasniedz presinaptisku. galotnes, sinaptiski. sprauga atbrīvo aktīvo ķīmisko vielu. - M e d i a t o r. Raidītājs izkliedējas caur sinaptiku. spraugu un maina postsinaptiskā caurlaidību. membrāna, kā rezultātā tā parādās uz tās, atkal radot izplatīšanos. Šādi darbojas ķīmija. sinapse. Ir arī elektriskā. sinapse kad . neirons ir elektriski ierosināts.

Satraukums N. un. Fiz. idejas par elektrības parādīšanos. potenciāli šūnās ir balstīti uz t.s. membrānas teorija. Šūnu membrānas atdala dažādu koncentrāciju elektrolītu un tām ir birate. noteiktu jonu caurlaidība. Tādējādi aksona membrāna ir plāns lipīdu un olbaltumvielu slānis ~ 7 nm biezs. Viņas elektriskā Pretestība miera stāvoklī ~ 0,1 omi. m2, un jauda ir ~ 10 mf/m2. Aksona iekšpusē K + jonu koncentrācija ir augsta un Na + un Cl - jonu koncentrācija ir zema, un vidē - otrādi.

Miera stāvoklī aksona membrāna ir caurlaidīga K + joniem. Koncentrāciju atšķirību dēļ C 0 K . in ext. un C iekšējā šķīdumiem, uz membrānas tiek noteikts kālija membrānas potenciāls

Kur T - abs. temp-pa, e - elektronu lādiņš. Uz aksona membrānas patiešām tiek novērots miera potenciāls ~ -60 mV, kas atbilst norādītajai vērtībai.

Na + un Cl - joni iekļūst membrānā. Lai uzturētu nepieciešamo nelīdzsvarotu jonu sadalījumu, šūna izmanto aktīvo transporta sistēmu, kas darbam patērē šūnu enerģiju. Tāpēc nervu šķiedras miera stāvoklis nav termodinamiski līdzsvarots. Tas ir nekustīgs jonu sūkņu darbības dēļ, un membrānas potenciāls atvērtas ķēdes apstākļos tiek noteikts no kopējās elektriskās strāvas vienādības līdz nullei. strāva

Nervu ierosmes process attīstās šādi (skatīt arī Biofizika). Ja caur aksonu izlaižat vāju strāvas impulsu, kas noved pie membrānas depolarizācijas, tad pēc ārējās noņemšanas. ietekmi, potenciāls monotoni atgriežas sākotnējā līmenī. Šādos apstākļos aksons darbojas kā pasīva elektriskā strāva. ķēde, kas sastāv no kondensatora un līdzstrāvas. pretestība.

Rīsi. 2. Darbības potenciāla attīstība nervu sistēmāslēdzene: A- apakšslieksnis ( 1 ) un virsslieksnis (2) kairinājums; b-membrānas reakcija; ar stimulāciju virs sliekšņa rodas pilns sviedridarbības cial; V- cauri plūst jonu strāva membrāna, kad tā ir satraukta; G - tuvināšana jonu strāva vienkāršā analītiskā modelī.

Ja strāvas impulss pārsniedz noteiktu sliekšņa vērtību, potenciāls turpina mainīties arī pēc traucējumu izslēgšanas; potenciāls kļūst pozitīvs un tikai tad atgriežas miera līmenī, un sākumā tas pat nedaudz lec (hiperpolarizācijas apgabals, 2. att.). Membrānas reakcija nav atkarīga no traucējumiem; šo impulsu sauc darbības potenciāls. Tajā pašā laikā caur membrānu plūst jonu strāva, kas vispirms tiek virzīta uz iekšu un pēc tam uz āru (2. att., V).

Fenomenoloģiski rašanās mehānisma interpretācija N. un. 1952. gadā sniedza A. L. Hodžkins un A. F. Hakslijs. Kopējo jonu strāvu veido trīs komponenti: kālijs, nātrijs un noplūdes strāva. Kad membrānas potenciāls nobīdās par sliekšņa vērtību j* (~ 20 mV), membrāna kļūst caurlaidīga Na + joniem. Na + joni ieplūst šķiedrā, mainot membrānas potenciālu, līdz tā sasniedz līdzsvara nātrija potenciālu:

komponente ~ 60 mV. Līdz ar to darbības potenciāla pilna amplitūda sasniedz ~120 mV. Līdz brīdim, kad maks. potenciāls membrānā, sāk veidoties kālijs (un tajā pašā laikā samazinās nātrijs). Tā rezultātā nātrija strāva tiek aizstāta ar kālija strāvu, kas vērsta uz āru. Šī strāva atbilst darbības potenciāla samazinājumam.

Izveidots empīriski. vienādojums nātrija un kālija strāvu aprakstīšanai. Membrānas potenciāla uzvedību šķiedras telpiski vienmērīgas ierosmes laikā nosaka vienādojums:

Kur AR - membrānas ietilpība, es- jonu strāva, kas sastāv no kālija, nātrija un noplūdes strāvas. Šīs strāvas nosaka pasts. emf j K , j Na un j l un vadītspējas g K, g Na un gl:

Izmērs g l uzskatīts par nemainīgu, vadītspēja g Na un g K ir aprakstīts, izmantojot parametrus m, h Un P:

g Nē, g K - konstantes; iespējas t, h Un P apmierina lineāros vienādojumus

Koeficienta atkarība a . un b no membrānas potenciāla j (3. att.) ir atlasīti no vislabākā atbilstības stāvokļa

Rīsi. 3. Koeficientu atkarībaa. Unbno membrānāmliels potenciāls.

aprēķinātās un izmērītās līknes es(t). Parametru izvēli noteica tie paši apsvērumi. Stacionāro vērtību atkarība t, h Un P no membrānas potenciāla ir parādīts attēlā. 4. Ir modeļi ar lielu parametru skaitu. Tādējādi nervu šķiedru membrāna ir nelineārs jonu vadītājs, kura īpašības būtiski ir atkarīgas no elektriskās jaudas. lauki. Uzbudinājuma ģenerēšanas mehānisms ir slikti izprotams. Hodžkina-Hukslija vienādojums sniedz tikai veiksmīgus empīriskus pierādījumus. parādības apraksts, kam nav konkrētas fiziskas. modeļiem. Tāpēc svarīgs uzdevums ir izpētīt elektriskās plūsmas mehānismus. strāva caur membrānām, jo ​​īpaši caur kontrolētu elektrisko. lauka jonu kanāli.

Rīsi. 4. Stacionāro vērtību atkarība t, h Un P no membrānas potenciāla.

Izplatība N. un. N. un. var izplatīties pa šķiedru bez vājināšanās un ar līdzstrāvu. ātrumu. Tas ir saistīts ar faktu, ka signāla pārraidei nepieciešamā enerģija nenāk no viena centra, bet tiek ņemta lokāli, katrā šķiedras punktā. Saskaņā ar diviem šķiedru veidiem ir divi N un . pārnešanas veidi: nepārtraukts un sāļš (spastisks), kad impulss pārvietojas no viena Ranvier mezgla uz otru, lecot pāri mielīna izolācijas zonām.

Nemielinizēta gadījumā šķiedras membrānas potenciāls j( x, t) nosaka ar vienādojumu:

Kur AR - membrānas ietilpība uz šķiedras garuma vienību, R- garenisko (intracelulāro un ārpusšūnu) pretestību summa uz šķiedras garuma vienību, es- jonu strāva, kas plūst caur vienības garuma šķiedras membrānu. Elektriskā strāva es ir potenciāla j funkcionāls, kas ir atkarīgs no laika t un koordinātas X.Šo atkarību nosaka vienādojumi (2) - (4).

Funkcionalitātes veids es raksturīgs bioloģiski uzbudināmai videi. Tomēr vienādojums (5), ja mēs ignorējam veidu es, pēc būtības ir vispārīgāks un apraksta daudzas fiziskas. parādības, piemēram degšanas process. Tāpēc N. pārraide un. pielīdzināts šaujampulvera auklas dedzināšanai. Ja tekošā liesmā aizdegšanās process notiek siltumvadītspējas dēļ, tad N. un. ierosināšana notiek ar tā saukto palīdzību. lokālās strāvas (5. att.).

Rīsi. 5. Vietējās strāvas, kas nodrošina izplatīšanosnervu impulsa zudums.

Hodžkina-Hukslija vienādojums N izplatīšanai un. tika atrisināti skaitliski. Iegūtie risinājumi kopā ar uzkrātajiem eksperimentiem. dati liecināja, ka N. un. nav atkarīgs no ierosināšanas procesa detaļām. Kvalitāte priekšstatu par izplatību N. un. var iegūt, izmantojot vienkāršus modeļus, kas atspoguļo tikai vispārējās ierosmes īpašības. Šī pieeja ļāva aprēķināt N formu un. viendabīgā šķiedrā, to izmaiņas neviendabīgumu klātbūtnē un, piemēram, pat sarežģīti ierosmes izplatīšanās režīmi aktīvajā vidē. sirds muskulī. Ir vairāki matemātika. šāda veida modeļi. Vienkāršākais no tiem ir šāds. Jonu strāva, kas plūst cauri membrānai slāpekļa pārejas laikā, ir mainīga zīme: vispirms tā ieplūst šķiedrā un pēc tam ārā. Tāpēc to var aproksimēt ar gabalos konstantes funkciju (2. att., G). Uzbudinājums notiek, kad membrānas potenciāls nobīdās par sliekšņa vērtību j*. Šajā brīdī parādās strāva, kas ir vērsta uz šķiedru un ir vienāda ar lielumu j". Pēc t" strāva mainās uz pretējo, vienāda ar j". Tas turpinās kādu laiku ~ t ". Kā mainīgā funkcija var atrast vienādojumam (5) līdzīgu risinājumu t = x/ u , kur u - izplatīšanās ātrums N. un. (2. att. b).

Īstajās šķiedrās laiks t" ir diezgan garš, tāpēc tikai tas nosaka ātrumu u , šim tipam ir derīga šāda formula: . Ņemot vērā, ka j" ~ ~d, R~d 2 un AR~ d, Kur d-šķiedras diametrs, saskaņā ar eksperimentu konstatējam, ka u ~d 1/2 . Izmantojot pa daļām konstantu aproksimāciju, tiek atrasta darbības potenciāla forma.

(5) vienādojums N izkliedēšanai un. faktiski pieļauj divus risinājumus. Otrais risinājums izrādās nestabils; tas dod N. un. ar ievērojami mazāku ātrumu un potenciālo amplitūdu. Otra, nestabila šķīduma klātbūtnei ir līdzība degšanas teorijā. Liesmai izplatoties ar sānu siltuma izlietni, var rasties arī nestabils režīms. Vienkārša analītiska modelis N. un. var uzlabot, ņemot vērā papildu detaļas.

Mainoties šķērsgriezumam un nervu šķiedrām atzarojot, N. pasāža un. var būt sarežģīta vai pat pilnībā bloķēta. Izplešanās šķiedrā (6. att.) impulsa ātrums samazinās, tuvojoties izplešanās brīdim, un pēc izplešanās sāk palielināties, līdz sasniedz jaunu stacionāru vērtību. Palēninot N. un. jo stiprāks, jo lielāka šķērsgriezumu atšķirība. Ar pietiekami lielu izplešanos N. un. apstājas. Ir kritisks šķiedras paplašināšanās, kas aizkavē N. un.

Ar reverso kustību N. un. (no platas šķiedras uz šauru) bloķēšana nenotiek, bet ātruma izmaiņas ir pretēja rakstura. Tuvojoties sašaurinājumam, ātrums N. un. palielinās un pēc tam sāk samazināties līdz jaunai stacionārai vērtībai. Ātruma grafikā (6. att.). A) tiek iegūta sava veida histerēzes cilpa.

Rie. 6. Nervu impulsu pāreja paplašināsuz šķiedru: A - impulsa ātruma izmaiņas in atkarībā no tā virziena; b- shematisks izplešas šķiedras attēls.

Vēl viens neviendabīguma veids ir šķiedru atzarošana. Atzaru mezglā ir iespējami dažādi veidi. impulsu nodošanas un bloķēšanas iespējas. Ar nesinhronu pieeju N. un. bloķēšanas nosacījums ir atkarīgs no laika nobīdes. Ja laiks starp impulsiem ir mazs, tad tie palīdz viens otram iekļūt plašajā trešajā šķiedrā. Ja maiņa ir pietiekami liela, tad N. un. traucē viens otram. Tas ir saistīts ar faktu, ka N. un., kuri tuvojās pirmie, bet nespēja ierosināt trešo šķiedru, daļēji nodod mezglu ugunsizturīgā stāvoklī. Turklāt rodas sinhronizācijas efekts: tuvojoties N. un. virzienā uz mezglu to nobīde attiecībā pret otru samazinās.

Mijiedarbība N. un. Nervu šķiedras ķermenī tiek apvienotas saišķos vai nervu stumbros, veidojot kaut ko līdzīgu daudzkodolu kabelim. Visas šķiedras saišķī ir neatkarīgas. sakaru līnijas, bet tām ir viens kopīgs “vads” - starpšūnu. Kad N. un iet gar kādu no šķiedrām, tas rada elektrisko strāvu starpšūnu šķidrumā. , kas ietekmē blakus esošo šķiedru membrānas potenciālu. Parasti šāda ietekme ir niecīga un sakaru līnijas darbojas bez savstarpējas iejaukšanās, taču izpaužas patoloģiski. un māksla. nosacījumiem. Ārstējot nervu stumbrus ar speciālām chem. vielām, ir iespējams novērot ne tikai savstarpējus traucējumus, bet arī ierosmes pārnešanu uz blakus esošajām šķiedrām.

Ir zināmi eksperimenti par divu ierobežotā ārējā tilpumā novietotu nervu šķiedru mijiedarbību. risinājums. Ja N. un iet pa vienu no šķiedrām, tad vienlaikus mainās arī otrās šķiedras uzbudināmība. Pārmaiņas notiek trīs posmos. Sākotnēji otrās šķiedras uzbudināmība samazinās (palielinās ierosmes slieksnis). Šis uzbudināmības samazinājums notiek pirms darbības potenciāla, kas pārvietojas pa pirmo šķiedru, un ilgst aptuveni līdz brīdim, kad potenciāls pirmajā šķiedrā sasniedz maksimumu. Tad uzbudināmība palielinās laikā, kad tas sakrīt ar potenciāla samazināšanos pirmajā šķiedrā. Uzbudināmība atkal samazinās, kad pirmajā šķiedrā notiek neliela membrānas hiperpolarizācija.

Tajā pašā laikā garāmejot N. un. izmantojot divas šķiedras, dažreiz bija iespējams panākt to sinhronizāciju. Neskatoties uz to, ka pašu ātrums N. un. dažādās šķiedrās ir atšķirīgas, ja tās ir vienlaicīgi. uztraukums varētu rasties kolektīvā N. un. Ja pieder ātrumi bija vienādi, tad kolektīvajam impulsam bija mazāks ātrums. Ar manāmu īpašuma atšķirību. ātrumiem, kolektīvajam ātrumam bija starpvērtība. Sinhronizēt varēja tikai N. un, kuru ātrumi pārāk neatšķīrās.

Matemātika. šīs parādības aprakstu sniedz divu paralēlu šķiedru j 1 un j 2 membrānas potenciālu vienādojumu sistēma:

Kur R 1 un R 2 - pirmās un otrās šķiedras gareniskā pretestība, R 3 - ārējās vides gareniskā pretestība, g = R 1 R 2 + R 1 R 3 . + R 2 R 3 . Jonu strāvas es 1 un es 2 var aprakstīt ar vienu vai otru nervu ierosmes modeli.

Izmantojot vienkāršu analītisko modeļa risinājums noved pie sekojošā. bilde. Kad tiek ierosināta viena šķiedra, blakus esošajā tiek inducēts mainīgs membrānas potenciāls: vispirms šķiedra tiek hiperpolarizēta, pēc tam depolarizēta un visbeidzot atkal hiperpolarizēta. Šīs trīs fāzes atbilst šķiedru uzbudināmības samazinājumam, palielinājumam un jaunam samazinājumam. Pie normālām parametru vērtībām membrānas potenciāla nobīde otrajā fāzē uz depolarizāciju nesasniedz slieksni, tāpēc ierosmes pārnešana uz blakus esošo šķiedru nenotiek. Tajā pašā laikā divu šķiedru ierosināšana, sistēma (6) pieļauj kopīgu pašlīdzīgu risinājumu, kas atbilst diviem N. un., pārvietojoties ar vienādu ātrumu stacijā. attālums viens no otra. Ja priekšā ir lēns N.I, tad tas palēnina ātro impulsu, nelaižot to uz priekšu; abi pārvietojas ar salīdzinoši mazu ātrumu. Ja priekšā ir ātrais II. un., tad tas velk aiz sevis lēnu impulsu. Kolektīvais ātrums izrādās tuvu iekšējam ātrumam. ātrs impulsa ātrums. Sarežģītās nervu struktūrās izskats automātiskā griba.

Uzbudināms medijs. Nervu šūnas organismā ir apvienotas neironu tīklos, kas atkarībā no šķiedru sazarošanās biežuma tiek sadalīti retajos un blīvajos. Retā tīkla dep. tiek ierosināti neatkarīgi viens no otra un mijiedarbojas tikai zaru mezglos, kā aprakstīts iepriekš.

Blīvā tīklā ierosme aptver daudzus elementus vienlaikus, tāpēc to detalizētā struktūra un veids, kā tie ir savienoti viens ar otru, izrādās mazsvarīgi. Tīkls darbojas kā nepārtraukta uzbudināma vide, kuras parametri nosaka ierosmes rašanos un izplatīšanos.

Uzbudināms līdzeklis var būt trīsdimensiju, lai gan biežāk to uzskata par divdimensiju. Uztraukums, kas radās k.-l. punkts uz virsmas, izplatās visos virzienos gredzena viļņa veidā. Uzbudinājuma vilnis var saliekties ap šķēršļiem, bet nevar atspīdēt no tiem, kā arī neatspīd no vides robežas. Kad viļņi saduras viens ar otru, tie tiek savstarpēji iznīcināti; Šie viļņi nevar iziet viens otram cauri, jo aiz ierosmes frontes atrodas ugunsizturīgs apgabals.

Uzbudināmas vides piemērs ir sirds neiromuskulārais sincitijs - nervu un muskuļu šķiedru savienojums vienā vadošā sistēmā, kas spēj pārraidīt ierosmi jebkurā virzienā. Neiromuskulārā sincitija saraujas sinhroni, pakļaujoties uzbudinājuma vilnim, ko sūta viens vadības centrs – elektrokardiostimulators. Vienmērīgais ritms dažkārt tiek izjaukts un rodas aritmijas. Viens no šiem režīmiem tiek saukts. priekškambaru plandīšanās: tās ir autonomas kontrakcijas, ko izraisa, piemēram, uzbudinājuma cirkulācija ap šķērsli. augšējā vai apakšējā vēna. Lai šāds režīms notiktu, šķēršļa perimetram ir jāpārsniedz ierosmes viļņa garums, kas cilvēka ātrijā ir ~ 5 cm Ar plandīšanos notiek periodiska kustība. priekškambaru kontrakcija ar frekvenci 3-5 Hz. Sarežģītāks ierosināšanas veids ir sirds kambaru fibrilācija, kad nodaļa. sirds muskuļa elementi sāk sarauties bez ārējas ietekmes. komandas un bez saziņas ar blakus esošajiem elementiem ar frekvenci ~ 10 Hz. Fibrilācija noved pie asinsrites pārtraukšanas.

Spontānas aktivitātes rašanās un uzturēšana uzbudināmā vidē ir nesaraujami saistīta ar viļņu avotu rašanos. Vienkāršākais viļņu avots (spontāni ierosinātas šūnas) var nodrošināt periodisku. aktivitātes pulsācija, šādi darbojas sirds elektrokardiostimulators.

Uzbudinājuma avoti var rasties arī no sarežģītām telpām. piemēram, organizējot ierosmes režīmu. rotējoša spirālveida viļņa tipa reverberators, kas parādās vienkāršākajā uzbudināmajā vidē. Cita veida reverberators rodas vidē, kas sastāv no divu veidu elementiem ar dažādiem ierosmes sliekšņiem; reverberators periodiski ierosina vienu vai otru elementu, vienlaikus mainot tā kustības virzienu un ģenerējot plaknes viļņus.

Trešais avota veids ir vadošais centrs (atbalss avots), kas parādās vidē, kas ir neviendabīga ugunsizturības vai ierosmes sliekšņa ziņā. Šajā gadījumā uz neviendabīguma parādās atstarots vilnis (atbalss). Šādu viļņu avotu klātbūtne izraisa sarežģītu ierosmes režīmu parādīšanos, kas pētīta autoviļņu teorijā.

Lit.: Hodžkins A., Nervu impulss, trans. no angļu val., M., 1965; Katz B., Nervi, muskuļi un sinapse, trans. no angļu val., M., 1968; Khodorovs B.I., Uzbudināmības problēma, L., 1969; Tasaki I., Nervu uztraukums, trans. no angļu val., M., 1971; Markins V.S., Pastušenko V.F., Čizmadževs Ju.A., Uzbudināmo mediju teorija, M., 1981. V. S. Markins.

NERNSTA TEORĒMA- Tāpat kā Trešais termodinamikas likums.

NERNSTA EFEKTS(gareniskais galvanotermomagnētiskais efekts) - parādīšanās vadītājā, caur kuru plūst strāva j , atrodas magnētiskajā lauks H | j , temperatūras gradients T , virzīts pa straumi j ; temperatūras gradients nemaina zīmi, mainoties lauka virzienam N uz pretējo (vienmērīgu efektu). Atklāja V. G. Nernsts (W. N. Nernst) 1886. gadā. rodas tādēļ, ka strāvas pārnesi (lādiņa nesēja plūsmu) pavada siltuma plūsma. Patiesībā N. e. pārstāv Peltjē efekts apstākļos, kad temperatūras starpība, kas rodas parauga galos, noved pie siltuma plūsmas kompensācijas, kas saistīta ar strāvu j , siltuma plūsma siltuma vadītspējas dēļ. N. e. novērots arī tad, ja nav magnētisma. lauki.

NERNST-ETTINGSHAUZEN EFEKTS- elektrības izskats lauki E ne vadītājā, kurā ir temperatūras gradients T , virzienā, kas ir perpendikulārs magnētam. lauks N . Ir šķērsvirziena un garenvirziena ietekme.

Šķērsvirziena H.-E. e. sastāv no elektrības parādīšanās. lauki E ne | (iespējamā atšķirība V ne | ) virzienā, kas ir perpendikulārs N Un T . Magnētiskā trūkuma gadījumā termoelektriskie lauki lauks kompensē temperatūras gradienta radīto lādiņnesēju plūsmu, un kompensācija notiek tikai attiecībā uz kopējo strāvu: elektroni ar enerģiju, kas lielāka par vidējo (karstie), pārvietojas no parauga karstā gala uz auksto, elektroni ar enerģija mazāka par vidējo (auksts) - pretējā virzienā. Lorenca spēks novirza šīs nesēju grupas virzienā, kas ir perpendikulārs T un mag. lauks, dažādos virzienos; novirzes leņķi (Hall leņķi) nosaka noteiktas nesēju grupas relaksācijas laiks t, t.i., tas atšķiras karstajiem un aukstajiem nesējiem, ja t ir atkarīgs no enerģijas. Šajā gadījumā auksto un karsto nesēju straumes šķērsvirzienā ( | T Un | N ) nevar viens otru kompensēt. Tā rezultātā tiek izveidots lauks E | ne , kuras vērtību nosaka no nosacījuma, ka kopējā strāva ir vienāda ar 0 j = 0.

Lauka izmērs E | ne ir atkarīgs no T, N un vielas īpašības, ko raksturo koeficients. Nernsta-Etingša-uzena N | :

IN pusvadītāji Reibumā T Dažādu zīmju lādiņu nesēji pārvietojas vienā virzienā un magnētiskajā virzienā. lauki ir novirzīti pretējos virzienos. Rezultātā dažādu zīmju lādiņu radītā Nernsta-Etingshauzena lauka virziens nav atkarīgs no nesēju zīmes. Tas būtiski atšķir šķērsvirziena N.-E. e. no Halles efekts, kur Hall lauka virziens ir atšķirīgs dažādu zīmju lādiņiem.

Tā kā koeficients N | nosaka nesēja relaksācijas laika t atkarība no to enerģijas, tad N.-E. e. jutīgs pret mehānismu lādiņa nesēja izkliede. Lādiņu nesēju izkliede samazina magnētiskā lauka ietekmi. lauki. Ja t ~ , tad plkst r> 0 karstie nesēji izkliedējas retāk nekā aukstie un lauka virziens E | ne nosaka novirzes virziens mag. karstā nesēja lauks. Plkst r < 0 направление E | ne ir pretējs un to nosaka aukstuma nesēji.

IN metāli, kur strāvu nes elektroni ar enerģiju diapazonā ~ kT aizveriet Fermi virsma, lielums N | tiek dots ar atvasinājumu d t /d. uz Fermi virsmas = const (parasti metāliem N | > 0, bet, piemēram, vara N | < 0).

Mērījumi N.-E. e. pusvadītājos ļauj noteikt r, i., atjaunot funkciju t(). Īpašuma teritorijā parasti ir augsta temperatūra. pusvadītāju vadītspēja N | < 0 optisko ierīču nesēju izkliedes dēļ. fononi. Kad temperatūra pazeminās, parādās apgabals ar N | > 0, kas atbilst piemaisījumu vadītspējai un nesēju Ch. arr. uz fononiem ( r< < 0). При ещё более низких T dominē jonizācijas izkliede. piemaisījumi ar N | < 0 (r > 0).

Vājā mag. lauki (w ar t<< 1, где w с - ciklotronu frekvence pārvadātāji) N | nav atkarīgs no H. Spēcīgos laukos (w c t >> 1) koeficients N | proporcionāls 1/ H 2. Anizotropos vadītājos koeficients. N | - tenzors. Pēc summas N | ietekmēt elektronu piesaisti ar fotoniem (palielinās N | ), Fermi virsmas anizotropija utt.

Gareniskais H.-E. e. sastāv no elektriskās strāvas rašanās lauki E || ne (potenciālā atšķirība V || ne) kopā T klātbūtnē H | T . Jo līdzi T ir termoelektrisks. lauks E a = a T , kur a ir koeficients. termoelektrisks-trich. laukiem, tad izskats būs papildinošs. lauki gar T ir līdzvērtīgs lauka maiņai E a . pielietojot magnētisko lauki:

Magn. lauks, saliekot elektronu trajektorijas (skat. iepriekš), samazina to vidējo brīvo ceļu l virzienā T . Tā kā brīvā ceļa laiks (relaksācijas laiks t) ir atkarīgs no elektronu enerģijas, tad samazinājums l nav vienāds karstuma un aukstuma nesējiem: tai grupai tas ir mazāks, noteiktam tipam tas ir mazāks. Tādējādi mag. lauks maina ātro un lēno nesēju lomu enerģijas pārnesē un termoelektrisko. jāmainās laukam, kas nodrošina lādiņa neesamību enerģijas pārneses laikā. Tajā pašā laikā koeficients N || atkarīgs arī no nesēja izkliedes mehānisma. Termoelektrisks strāva palielinās, ja m samazinās, palielinoties nesēja enerģijai (kad nesējus izkliedē akustiskie fononi), vai samazinās, ja m palielinās, palielinoties (kad tos izkliedē piemaisījumi). Ja elektroniem ar dažādu enerģiju ir vienāds t, efekts pazūd ( N|| = 0). Tāpēc metālos, kur pārneses procesos iesaistīto elektronu enerģijas diapazons ir mazs (~ kT), N || mazs: pusvadītājā ar divu veidu nesējiem N ||~ ~ g/kT. Zemās temperatūrās N|| var palielināties arī fononu elektronu vilkšanas ietekmes dēļ. Spēcīgā magnētiskā veidā lauki pilnīgs termoelektrisks. lauks magnētiskajā lauks ir “piesātināts” un nav atkarīgs no nesēja izkliedes mehānisma. Feromagnētiskajā metāli N.-E. e. ir pazīmes, kas saistītas ar spontānas magnetizācijas klātbūtni.

Uzbudinājuma vilnis, kas izplatās pa nervu šķiedru un izpaužas elektrībā. (darbības potenciāls), jonu, mehāniskā, termiskā. un citas izmaiņas. Nodrošina informācijas pārsūtīšanu no perifērijas ierīcēm. receptoru galiem iekšā esošajiem nervu centriem.... Bioloģiskā enciklopēdiskā vārdnīca

Nervu impulss- Skatiet darbības potenciālu. Psiholoģija. A Ya. Vārdnīcas uzziņu grāmata / Tulk. no angļu valodas K. S. Tkačenko. M.: GODĪGĀ PRESE. Maiks Kordvels. 2000... Lieliska psiholoģiskā enciklopēdija

Nervu impulss ir elektrisks impulss, kas pārvietojas pa nervu šķiedru. Caur nervu impulsu pārraidi notiek informācijas apmaiņa starp neironiem un informācija tiek pārnesta no neironiem uz citu ķermeņa audu šūnām. Nervozi... ... Wikipedia

Uzbudinājuma vilnis, kas izplatās gar nervu šķiedru, reaģējot uz neironu kairinājumu. Nodrošina informācijas pārraidi no receptoriem uz centrālo nervu sistēmu un no tās uz izpildorgāniem (muskuļiem, dziedzeriem). Diriģē nervu... enciklopēdiskā vārdnīca

Nervu impulss- ierosmes vilnis, kas izplatās pa nervu šķiedrām un gar nervu šūnu ķermeni, reaģējot uz neironu kairinājumu un kalpo, lai pārraidītu signālu no receptoriem uz centrālo nervu sistēmu un no tās uz izpildorgāniem (muskuļiem,... ... Mūsdienu dabaszinātņu aizsākumi

nervu impulss- nervinis impulsas statusas T sritis Kūno kultūra ir sportas apibrėžtis Jaudinimo banga, plintanti nerviniu audiniu. Atsiranda padirginus ląsteles. Perduoda signalus iš jautriųjų periferinių trešo galūnių (receptorių) į centrinę… … Sporto terminųžodynas

Redzēt nervu impulsu... Lielā padomju enciklopēdija

NERVU IMPULSS- Skatīt impulsu (4) ... Psiholoģijas skaidrojošā vārdnīca