Hệ thống thần kinh của con người hoạt động như một loại điều phối viên trong cơ thể chúng ta. Nó truyền các lệnh từ não đến các cơ, các cơ quan, mô và xử lý các tín hiệu đến từ chúng. Xung thần kinh được sử dụng như một loại chất mang dữ liệu. Anh ta đại diện cho cái gì? Nó hoạt động ở tốc độ nào? Những câu hỏi này và một số câu hỏi khác có thể được trả lời trong bài viết này.
Xung thần kinh là gì?
Đây là tên của làn sóng kích thích lan truyền qua các sợi như một phản ứng với sự kích thích của các tế bào thần kinh. Nhờ cơ chế này, thông tin được truyền từ nhiều cơ quan thụ cảm khác nhau đến hệ thần kinh trung ương. Và từ nó, lần lượt, đến các cơ quan khác nhau (cơ và tuyến). Nhưng quá trình này ở cấp độ sinh lý là gì? Cơ chế truyền xung thần kinh là màng tế bào thần kinh có thể thay đổi điện thế điện hóa của chúng. Và quá trình chúng tôi quan tâm diễn ra trong lĩnh vực khớp thần kinh. Tốc độ của một xung thần kinh có thể thay đổi từ 3 đến 12 mét mỗi giây. Chúng ta sẽ nói nhiều hơn về nó, cũng như về các yếu tố ảnh hưởng đến nó.
Nghiên cứu cấu trúc và công việc
Lần đầu tiên, người Đức thể hiện sự lan truyền của một xung thần kinhcác nhà khoa học E. Goering và G. Helmholtz về ví dụ của một con ếch. Đồng thời, người ta thấy rằng tín hiệu điện sinh học truyền với tốc độ đã chỉ ra trước đó. Nói chung, điều này có thể xảy ra do cấu tạo đặc biệt của các sợi thần kinh. Theo một số cách, chúng giống như một dây cáp điện. Vì vậy, nếu chúng ta vẽ song song với nó, thì chất dẫn điện là sợi trục, và chất cách điện là vỏ myelin của chúng (chúng là màng của tế bào Schwann, được quấn thành nhiều lớp). Hơn nữa, tốc độ của xung thần kinh phụ thuộc chủ yếu vào đường kính của các sợi. Quan trọng thứ hai là chất lượng cách điện. Nhân tiện, cơ thể sử dụng myelin lipoprotein, có đặc tính của chất điện môi, làm vật liệu. Ceteris paribus, lớp của nó càng lớn thì các xung thần kinh sẽ truyền qua càng nhanh. Ngay cả vào thời điểm hiện tại vẫn chưa thể nói rằng hệ thống này đã được điều tra đầy đủ. Phần lớn liên quan đến thần kinh và xung động vẫn còn là một bí ẩn và là đối tượng nghiên cứu.
Đặc điểm của cấu trúc và chức năng
Nếu chúng ta nói về đường đi của xung thần kinh, cần lưu ý rằng vỏ myelin không bao phủ sợi dọc theo toàn bộ chiều dài của nó. Các đặc điểm thiết kế sao cho tình trạng hiện tại có thể được so sánh tốt nhất với việc tạo ra các ống bọc bằng sứ cách điện được bện chặt vào thanh của cáp điện (mặc dù trong trường hợp này là trên sợi trục). Kết quả là, có những vùng điện nhỏ không được cách điện mà từ đó dòng ion có thể dễ dàng chảy rasợi trục với môi trường (hoặc ngược lại). Điều này gây kích ứng màng. Kết quả là, việc tạo ra một điện thế hoạt động được gây ra ở những khu vực không bị cô lập. Quá trình này được gọi là quá trình đánh chặn Ranvier. Sự hiện diện của một cơ chế như vậy có thể làm cho xung thần kinh lan truyền nhanh hơn nhiều. Hãy nói về điều này với các ví dụ. Do đó, tốc độ dẫn truyền xung thần kinh trong một sợi dày có myelin, đường kính dao động trong khoảng 10-20 micron, là 70-120 mét mỗi giây. Trong khi đối với những người có cấu trúc dưới mức tối ưu, con số này ít hơn 60 lần!
Chúng được làm ở đâu?
Xung động thần kinh bắt nguồn từ tế bào thần kinh. Khả năng tạo ra những "thông điệp" như vậy là một trong những thuộc tính chính của chúng. Xung thần kinh đảm bảo sự lan truyền nhanh chóng của cùng một loại tín hiệu dọc theo các sợi trục trên một khoảng cách dài. Vì vậy, nó là phương tiện quan trọng nhất của cơ thể để trao đổi thông tin trong đó. Dữ liệu về kích ứng được truyền bằng cách thay đổi tần số lặp lại của chúng. Một hệ thống phức tạp gồm các tạp chí định kỳ hoạt động ở đây, có thể đếm hàng trăm xung thần kinh trong một giây. Theo một nguyên tắc hơi giống nhau, mặc dù phức tạp hơn nhiều, điện tử máy tính hoạt động. Vì vậy, khi các xung thần kinh phát sinh trong tế bào thần kinh, chúng được mã hóa theo một cách nhất định và chỉ sau đó chúng mới được truyền đi. Trong trường hợp này, thông tin được nhóm thành các "gói" đặc biệt, có số lượng và tính chất khác nhau của chuỗi. Tất cả những điều này, tổng hợp lại, là cơ sở cho hoạt động điện nhịp nhàng của não chúng ta, có thể được ghi nhận nhờđiện não đồ.
Loại tế bào
Nói về trình tự lan truyền của một xung thần kinh, người ta không thể bỏ qua các tế bào thần kinh (neuron) mà qua đó, quá trình truyền các tín hiệu điện xảy ra. Vì vậy, nhờ chúng, các bộ phận khác nhau của cơ thể chúng ta trao đổi thông tin. Tùy thuộc vào cấu trúc và chức năng của chúng, ba loại được phân biệt:
- Receptor (nhạy cảm). Chúng mã hóa và biến thành các xung thần kinh tất cả các kích thích về nhiệt độ, hóa học, âm thanh, cơ học và ánh sáng.
- Chèn (còn gọi là dây dẫn hoặc đóng). Chúng phục vụ để xử lý và chuyển đổi xung động. Số lượng lớn nhất trong số chúng nằm trong não và tủy sống của con người.
- Hiệu quả (động cơ). Chúng nhận lệnh từ hệ thống thần kinh trung ương để thực hiện các hành động nhất định (dưới ánh nắng chói chang, dùng tay nhắm mắt lại, v.v.).
Mỗi tế bào thần kinh có một thân tế bào và một quá trình. Đường dẫn của xung thần kinh qua cơ thể bắt đầu chính xác với xung thần kinh sau. Các quy trình có hai loại:
- Đuôi gai. Chúng được giao phó chức năng nhận biết sự kích thích của các thụ thể nằm trên chúng.
- Trục. Nhờ chúng, các xung thần kinh được truyền từ các tế bào đến cơ quan hoạt động.
Khía cạnh thú vị của hoạt động
Nói về sự dẫn truyền xung thần kinh của các tế bào, thật khó để không kể về một khoảnh khắc thú vị. Vì vậy, khi họ nghỉ ngơi, hãy nóido đó, máy bơm natri-kali tham gia vào chuyển động của các ion theo cách để đạt được hiệu ứng của nước ngọt bên trong và nước mặn bên ngoài. Do sự mất cân bằng của hiệu điện thế trên màng, có thể quan sát thấy tới 70 milivôn. Để so sánh, đây là 5% của pin AA thông thường. Nhưng ngay khi trạng thái của tế bào thay đổi, kết quả là trạng thái cân bằng bị xáo trộn, và các ion bắt đầu thay đổi vị trí. Điều này xảy ra khi đường dẫn của một xung thần kinh đi qua nó. Do hoạt động tích cực của các ion, hoạt động này còn được gọi là điện thế hoạt động. Khi nó đạt đến một giá trị nhất định, thì quá trình đảo ngược bắt đầu và ô đạt trạng thái nghỉ.
Về tiềm năng hành động
Nói về chuyển đổi và lan truyền xung thần kinh, cần lưu ý rằng nó có thể là một milimet trên giây. Sau đó, các tín hiệu từ tay đến não sẽ đạt được trong vài phút, điều này rõ ràng là không tốt. Đây là nơi mà lớp vỏ myelin đã được thảo luận trước đây đóng vai trò của nó trong việc tăng cường điện thế hoạt động. Và tất cả các "đường chuyền" của nó được đặt theo cách mà chúng chỉ có ảnh hưởng tích cực đến tốc độ truyền tín hiệu. Vì vậy, khi một xung động đến phần cuối của phần chính của một sợi trục, nó sẽ được truyền đến tế bào tiếp theo, hoặc (nếu chúng ta nói về não) đến nhiều nhánh của tế bào thần kinh. Trong các trường hợp sau, một nguyên tắc hơi khác sẽ hoạt động.
Mọi thứ hoạt động trong não như thế nào?
Hãy nói về trình tự dẫn truyền xung thần kinh hoạt động trong những phần quan trọng nhất của hệ thần kinh trung ương của chúng ta. Tại đây, các tế bào thần kinh được ngăn cách với các tế bào lân cận của chúng bằng những khoảng trống nhỏ, được gọi là khớp thần kinh. Điện thế hoạt động không thể vượt qua chúng, vì vậy nó sẽ tìm cách khác để đến tế bào thần kinh tiếp theo. Vào cuối mỗi quá trình là những túi nhỏ được gọi là túi tiền synap. Mỗi người trong số họ đều chứa các hợp chất đặc biệt - chất dẫn truyền thần kinh. Khi một điện thế hoạt động đến chúng, các phân tử được giải phóng khỏi các túi. Chúng vượt qua khớp thần kinh và gắn vào các thụ thể phân tử đặc biệt nằm trên màng. Trong trường hợp này, sự cân bằng bị xáo trộn và có thể là một điện thế hoạt động mới xuất hiện. Điều này vẫn chưa được biết chắc chắn, các nhà sinh lý học thần kinh đang nghiên cứu vấn đề này cho đến ngày nay.
Công việc của chất dẫn truyền thần kinh
Khi chúng truyền xung thần kinh, có một số lựa chọn cho những gì sẽ xảy ra với chúng:
- Chúng sẽ lan tỏa.
- Sẽ trải qua quá trình phân hủy hóa học.
- Quay trở lại bong bóng của họ (đây được gọi là tái chiếm).
Một khám phá đáng kinh ngạc đã được thực hiện vào cuối thế kỷ 20. Các nhà khoa học đã học được rằng các loại thuốc ảnh hưởng đến chất dẫn truyền thần kinh (cũng như sự phóng thích và tái hấp thu của chúng) có thể thay đổi trạng thái tinh thần của một người một cách cơ bản. Vì vậy, ví dụ, một số thuốc chống trầm cảm như Prozac ngăn chặn sự tái hấp thu serotonin. Có một số lý do để tin rằng sự thiếu hụt chất dẫn truyền thần kinh dopamine trong não là nguyên nhân gây ra bệnh Parkinson.
Giờ đây, các nhà nghiên cứu nghiên cứu các trạng thái ranh giới của tâm lý con người đang cố gắng tìm hiểu xem nó như thế nàoMọi thứ đều ảnh hưởng đến tâm trí của một người. Trong khi đó, chúng ta không có câu trả lời cho một câu hỏi cơ bản như vậy: nguyên nhân nào khiến một tế bào thần kinh tạo ra điện thế hoạt động? Cho đến nay, cơ chế “phát động” tế bào này là một bí mật đối với chúng ta. Đặc biệt thú vị theo quan điểm của câu đố này là công việc của các tế bào thần kinh trong não chính.
Nói tóm lại, chúng có thể hoạt động với hàng nghìn chất dẫn truyền thần kinh được gửi đến bởi những người hàng xóm của chúng. Chúng tôi hầu như không biết các chi tiết liên quan đến việc xử lý và tích hợp loại xung này. Mặc dù nhiều nhóm nghiên cứu đang làm việc này. Hiện tại, nó phát hiện ra rằng tất cả các xung nhận được đều được tích hợp và tế bào thần kinh đưa ra quyết định - liệu có cần thiết phải duy trì điện thế hoạt động và truyền chúng đi xa hơn hay không. Hoạt động của bộ não con người dựa trên quá trình cơ bản này. Vậy thì, không có gì lạ khi chúng ta không biết câu trả lời cho câu đố này.
Một số tính năng lý thuyết
Trong bài báo, "xung thần kinh" và "điện thế hoạt động" được dùng làm từ đồng nghĩa. Về mặt lý thuyết, điều này đúng, mặc dù trong một số trường hợp cần tính đến một số tính năng. Vì vậy, nếu bạn đi vào chi tiết, thì điện thế hoạt động chỉ là một phần của xung thần kinh. Khi kiểm tra chi tiết sách khoa học, bạn có thể phát hiện ra rằng đây chỉ là sự thay đổi điện tích của màng từ dương sang âm và ngược lại. Trong khi xung thần kinh được hiểu là một quá trình điện hóa và cấu trúc phức tạp. Nó lan truyền trên màng tế bào thần kinh giống như một làn sóng thay đổi. Tiềm nănghành động chỉ là một thành phần điện trong thành phần của một xung thần kinh. Nó đặc trưng cho những thay đổi xảy ra với điện tích của một phần cục bộ của màng.
Xung thần kinh được tạo ra từ đâu?
Họ bắt đầu hành trình của mình từ đâu? Câu trả lời cho câu hỏi này có thể được đưa ra bởi bất kỳ sinh viên nào siêng năng nghiên cứu sinh lý của sự kích thích. Có bốn lựa chọn:
- Kết thúc Receptor của dendrite. Nếu nó tồn tại (không phải là một sự thật), thì sự hiện diện của một kích thích thích hợp là có thể xảy ra, kích thích này đầu tiên sẽ tạo ra một điện thế máy phát, và sau đó là một xung thần kinh. Các cơ quan tiếp nhận cảm giác đau hoạt động theo cách tương tự.
- Màng của khớp thần kinh kích thích. Theo quy định, điều này chỉ có thể thực hiện được nếu có sự kích ứng mạnh hoặc sự tổng kết của chúng.
- Vùng kích hoạt răng giả. Trong trường hợp này, điện thế kích thích cục bộ sau synap được hình thành như một phản ứng với một kích thích. Nếu nút đầu tiên của Ranvier được myelin hóa, thì chúng được tổng hợp trên đó. Do sự hiện diện của một phần của màng ở đó, nơi có độ nhạy tăng cao, một xung thần kinh xảy ra ở đây.
- Đồi trục. Đây là tên của nơi bắt đầu sợi trục. Cơn gò là phổ biến nhất để tạo ra xung động trên một tế bào thần kinh. Ở tất cả những nơi khác đã được xem xét trước đó, khả năng xảy ra của chúng ít hơn nhiều. Điều này là do ở đây màng có độ nhạy tăng lên, cũng như mức độ khử cực tới hạn thấp hơn. Do đó, khi sự tổng hợp của nhiều điện thế sau synap kích thích bắt đầu, thì ngọn đồi trước hết sẽ phản ứng với chúng.
Ví dụ về sự kích thích lan tỏa
Nói theo thuật ngữ y tế có thể gây ra sự hiểu lầm về một số điểm nhất định. Để loại bỏ điều này, điều cần thiết là lướt qua những kiến thức đã nêu. Hãy lấy một ngọn lửa làm ví dụ.
Hãy nhớ lại các bản tin mùa hè năm ngoái (cũng sẽ sớm được nghe lại). Ngọn lửa đang lan rộng! Đồng thời, cây cối và bụi rậm bị cháy vẫn ở nguyên vị trí của chúng. Nhưng phía trước ngọn lửa càng ngày càng xa nơi xảy ra hỏa hoạn. Hệ thống thần kinh hoạt động theo cách tương tự.
Thường cần làm dịu hệ thống thần kinh đã bắt đầu hưng phấn. Nhưng điều này không dễ thực hiện như trong trường hợp hỏa hoạn. Để làm điều này, họ can thiệp nhân tạo vào hoạt động của tế bào thần kinh (cho mục đích y học) hoặc sử dụng các phương tiện sinh lý khác nhau. Nó có thể được so sánh như đổ nước vào lửa.
