O sistema nervoso humano atua como uma espécie de coordenador em nosso corpo. Ele transmite comandos do cérebro para os músculos, órgãos, tecidos e processa os sinais vindos deles. Um impulso nervoso é usado como uma espécie de portador de dados. O que ele representa? Em que velocidade funciona? Essas e várias outras perguntas podem ser respondidas neste artigo.
O que é um impulso nervoso?
Este é o nome da onda de excitação que se espalha pelas fibras como resposta à estimulação dos neurônios. Graças a esse mecanismo, a informação é transmitida de vários receptores para o sistema nervoso central. E dele, por sua vez, para diferentes órgãos (músculos e glândulas). Mas o que é esse processo no nível fisiológico? O mecanismo de transmissão de um impulso nervoso é que as membranas dos neurônios podem alterar seu potencial eletroquímico. E o processo que nos interessa ocorre na área das sinapses. A velocidade de um impulso nervoso pode variar de 3 a 12 metros por segundo. Falaremos mais sobre isso, bem como sobre os fatores que o influenciam.
Pesquisa de estrutura e trabalho
Pela primeira vez, a passagem de um impulso nervoso foi demonstrada pelo alemãocientistas E. Goering e G. Helmholtz no exemplo de um sapo. Ao mesmo tempo, verificou-se que o sinal bioelétrico se propaga na velocidade previamente indicada. Em geral, isso é possível devido à construção especial das fibras nervosas. De certa forma, eles se assemelham a um cabo elétrico. Então, se traçarmos paralelos com ele, então os condutores são os axônios e os isolantes são suas bainhas de mielina (eles são a membrana da célula de Schwann, que é enrolada em várias camadas). Além disso, a velocidade do impulso nervoso depende principalmente do diâmetro das fibras. O segundo mais importante é a qualidade do isolamento elétrico. By the way, o corpo usa lipoproteína de mielina, que tem as propriedades de um dielétrico, como material. Ceteris paribus, quanto maior sua camada, mais rápido os impulsos nervosos passarão. Mesmo no momento, não se pode dizer que esse sistema tenha sido totalmente investigado. Muito do que se relaciona com nervos e impulsos ainda é um mistério e objeto de pesquisa.
Características da estrutura e funcionamento
Se falarmos sobre o caminho de um impulso nervoso, deve-se notar que a bainha de mielina não cobre a fibra em toda a sua extensão. As características do projeto são tais que a situação atual pode ser melhor comparada com a criação de mangas cerâmicas isolantes que são firmemente amarradas na haste de um cabo elétrico (embora neste caso no axônio). Como resultado, existem pequenas áreas elétricas não isoladas das quais a corrente de íons pode fluir facilmente para fora.axônio para o ambiente (ou vice-versa). Isso irrita a membrana. Como resultado, a geração de um potencial de ação é causada em áreas que não estão isoladas. Este processo é chamado de interceptação de Ranvier. A presença de tal mecanismo torna possível fazer com que o impulso nervoso se propague muito mais rápido. Vamos falar sobre isso com exemplos. Assim, a velocidade de condução do impulso nervoso em uma fibra mielinizada espessa, cujo diâmetro varia de 10 a 20 mícrons, é de 70 a 120 metros por segundo. Considerando que para aqueles que têm uma estrutura abaixo do ideal, esse número é 60 vezes menor!
Onde são feitos?
Os impulsos nervosos se originam nos neurônios. A capacidade de criar tais "mensagens" é uma de suas principais propriedades. O impulso nervoso garante a rápida propagação do mesmo tipo de sinais ao longo dos axônios por uma longa distância. Portanto, é o meio mais importante do corpo para a troca de informações nele. Os dados sobre irritação são transmitidos alterando a frequência de sua repetição. Um complexo sistema de periódicos funciona aqui, que pode contar centenas de impulsos nervosos em um segundo. De acordo com um princípio um pouco semelhante, embora muito mais complicado, a eletrônica do computador funciona. Assim, quando os impulsos nervosos surgem nos neurônios, eles são codificados de uma certa maneira e só então são transmitidos. Nesse caso, as informações são agrupadas em "pacotes" especiais, que possuem um número e natureza de sequência diferentes. Tudo isso, somado, é a base da atividade elétrica rítmica do nosso cérebro, que pode ser registrada graças aeletroencefalograma.
Tipos de célula
Falando na sequência da passagem de um impulso nervoso, não se pode ignorar as células nervosas (neurônios) por meio das quais ocorre a transmissão dos sinais elétricos. Então, graças a eles, diferentes partes do nosso corpo trocam informações. Dependendo de sua estrutura e funcionalidade, distinguem-se três tipos:
- Receptor (sensível). Codificam e transformam em impulsos nervosos todos os estímulos de temperatura, químicos, sonoros, mecânicos e luminosos.
- Inserção (também chamada de condutor ou fechamento). Eles servem para processar e alternar impulsos. O maior número deles está no cérebro humano e na medula espinhal.
- Efetivo (motor). Eles recebem comandos do sistema nervoso central para realizar certas ações (no sol forte, feche os olhos com a mão e assim por diante).
Cada neurônio tem um corpo celular e um processo. O caminho de um impulso nervoso através do corpo começa precisamente com este último. Os processos são de dois tipos:
- Dendritos. Eles são encarregados da função de perceber a irritação dos receptores localizados neles.
- Axônios. Graças a eles, os impulsos nervosos são transmitidos das células para o órgão em funcionamento.
Aspecto interessante da atividade
Falando sobre a condução de um impulso nervoso pelas células, é difícil não contar um momento interessante. Então, quando eles estão em repouso, então, digamosassim, a bomba de sódio-potássio está envolvida no movimento de íons de forma a obter o efeito de água doce dentro e salgada fora. Devido ao desequilíbrio resultante da diferença de potencial através da membrana, podem ser observados até 70 milivolts. Para comparação, isso é 5% das baterias AA convencionais. Mas assim que o estado da célula muda, o equilíbrio resultante é perturbado e os íons começam a mudar de lugar. Isso acontece quando o caminho de um impulso nervoso passa por ele. Devido à ação ativa dos íons, essa ação também é chamada de potencial de ação. Quando atinge um determinado valor, os processos reversos começam e a célula atinge um estado de repouso.
Sobre potencial de ação
Falando em conversão e propagação do impulso nervoso, deve-se notar que pode ser um miserável milímetros por segundo. Então os sinais da mão para o cérebro chegariam em minutos, o que claramente não é bom. É aqui que a bainha de mielina discutida anteriormente desempenha seu papel no fortalecimento do potencial de ação. E todos os seus "passes" são colocados de tal forma que só têm um efeito positivo na velocidade de transmissão do sinal. Assim, quando um impulso atinge o final da parte principal de um corpo axônico, ele é transmitido para a próxima célula ou (se falamos sobre o cérebro) para vários ramos de neurônios. Nos últimos casos, um princípio ligeiramente diferente funciona.
Como tudo funciona no cérebro?
Vamos falar sobre qual sequência de transmissão de impulso nervoso funciona nas partes mais importantes do nosso sistema nervoso central. Aqui, os neurônios são separados de seus vizinhos por pequenas lacunas, que são chamadas de sinapses. O potencial de ação não pode atravessá-los, por isso procura outra maneira de chegar à próxima célula nervosa. No final de cada processo há pequenos sacos chamados vesículas pré-sinápticas. Cada um deles contém compostos especiais - neurotransmissores. Quando um potencial de ação chega a eles, as moléculas são liberadas dos sacos. Eles cruzam a sinapse e se ligam a receptores moleculares especiais que estão localizados na membrana. Neste caso, o equilíbrio é perturbado e, provavelmente, surge um novo potencial de ação. Isso ainda não é conhecido com certeza, os neurofisiologistas estão estudando o assunto até hoje.
O trabalho dos neurotransmissores
Quando transmitem impulsos nervosos, há várias opções para o que acontecerá com eles:
- Eles irão difundir.
- Será submetido a degradação química.
- Volte para suas bolhas (isso é chamado de recaptura).
Uma descoberta surpreendente foi feita no final do século 20. Os cientistas aprenderam que as drogas que afetam os neurotransmissores (assim como sua liberação e recaptação) podem alterar o estado mental de uma pessoa de maneira fundamental. Assim, por exemplo, vários antidepressivos como o Prozac bloqueiam a recaptação da serotonina. Existem algumas razões para acreditar que uma deficiência no neurotransmissor cerebral dopamina é a culpada pela doença de Parkinson.
Agora os pesquisadores que estudam os estados limítrofes da psique humana estão tentando descobrir comoTudo afeta a mente de uma pessoa. Enquanto isso, não temos uma resposta para uma pergunta tão fundamental: o que leva um neurônio a criar um potencial de ação? Até agora, o mecanismo de "lançamento" desta célula é um segredo para nós. Particularmente interessante do ponto de vista deste enigma é o trabalho dos neurônios no cérebro principal.
Em suma, eles podem trabalhar com milhares de neurotransmissores que são enviados por seus vizinhos. Detalhes sobre o processamento e integração deste tipo de impulsos são quase desconhecidos para nós. Embora muitos grupos de pesquisa estejam trabalhando nisso. No momento, descobriu-se que todos os impulsos recebidos estão integrados e o neurônio toma uma decisão - se é necessário manter o potencial de ação e transmiti-los ainda mais. O funcionamento do cérebro humano é baseado neste processo fundamental. Bem, então, não é de admirar que não saibamos a resposta para este enigma.
Algumas características teóricas
No artigo, "impulso nervoso" e "potencial de ação" foram usados como sinônimos. Teoricamente, isso é verdade, embora em alguns casos seja necessário levar em consideração algumas características. Então, se você entrar em detalhes, o potencial de ação é apenas parte do impulso nervoso. Com um exame detalhado de livros científicos, você pode descobrir que essa é apenas a mudança na carga da membrana de positiva para negativa e vice-versa. Considerando que um impulso nervoso é entendido como um processo estrutural e eletroquímico complexo. Ele se espalha pela membrana do neurônio como uma onda viajante de mudanças. Potencialações são apenas um componente elétrico na composição de um impulso nervoso. Caracteriza as mudanças que ocorrem com a carga de uma seção local da membrana.
Onde são gerados os impulsos nervosos?
Onde eles começam sua jornada? A resposta a esta pergunta pode ser dada por qualquer estudante que estudou diligentemente a fisiologia da excitação. Existem quatro opções:
- Receptor final do dendrito. Se existe (o que não é um fato), então é possível a presença de um estímulo adequado, que primeiro criará um potencial gerador e depois um impulso nervoso. Os receptores de dor funcionam de maneira semelhante.
- A membrana da sinapse excitatória. Como regra, isso só é possível se houver uma forte irritação ou seu somatório.
- Zona de gatilho dentrid. Nesse caso, potenciais pós-sinápticos excitatórios locais são formados como resposta a um estímulo. Se o primeiro nó de Ranvier for mielinizado, eles serão resumidos nele. Devido à presença de uma seção da membrana ali, que tem sensibilidade aumentada, ocorre aqui um impulso nervoso.
- Colina Axon. Este é o nome do lugar onde o axônio começa. O monte é o mais comum para criar impulsos em um neurônio. Em todos os outros lugares que foram considerados anteriormente, sua ocorrência é muito menos provável. Isso se deve ao fato de que aqui a membrana tem uma sensibilidade aumentada, bem como um nível crítico de despolarização mais baixo. Portanto, quando começa a soma de numerosos potenciais excitatórios pós-sinápticos, o outeiro reage a eles em primeiro lugar.
Exemplo de excitação de espalhamento
Contar em termos médicos pode causar mal-entendidos em alguns pontos. Para eliminar isso, vale a pena passar brevemente pelo conhecimento declarado. Vamos pegar um fogo como exemplo.
Lembre-se dos boletins de notícias do verão passado (também para serem ouvidos novamente em breve). O fogo está se espalhando! Ao mesmo tempo, árvores e arbustos que queimam permanecem em seus lugares. Mas a frente do fogo vai cada vez mais longe do local onde estava o fogo. O sistema nervoso funciona de maneira semelhante.
Muitas vezes é necessário acalmar o sistema nervoso que começou a excitar. Mas isso não é tão fácil de fazer, como no caso do fogo. Para fazer isso, eles fazem uma intervenção artificial no trabalho de um neurônio (para fins medicinais) ou usam vários meios fisiológicos. Pode ser comparado a jogar água no fogo.
