Глава 3.
Нейроны и нервная система: путешествие по естественному информационному суперхайвею.
Зауряднейшему школьнику теперь известны такие истины, за которые Архимед расстался бы с жизнью.
– Эрнест Ренан
Принимая во внимание, что значительную часть нашего тела составляет жидкость, не стоит удивляться тому, что мозг состоит на 75 % из воды.
Что касается твёрдого материала, то, строго говоря, самые многочисленные клетки мозга – это глиальные клетки, названные так от греческого слова «глиа», что означает «клей». Глиальные клетки, по большей части, играют в мозге поддерживающую роль, как структурно, так и функционально, но также выполняют ряд задач, над пониманием которых учёные всё ещё ломают голову.Помимо воды и глиальных клеток, наш мозг в основном состоит из нервных клеток, называемых нейронами. (До этого момента мы называли их мозговыми клетками.) Во многих смыслах нейроны являются наиболее специализированными клетками и самым чувствительным типом ткани из всех биологических систем. Они обрабатывают информацию и передают ее другим нейронам, тем самым запуская особые процессы в различных частях нашего мозга и тела.
Самое примечательное то, что нейроны – это единственные клетки в теле, которые взаимодействуют друг с другом напрямую; они обмениваются сообщениями в виде электрохимических сигналов, или импульсов.
Нейроны не только наиболее примечательные клетки, образующие мозг, они также представляют собой фундаментальный компонент нашей нервной системы: запутанной сети структур, которая состоит из головного и спинного мозга и нервов и контролирует и координирует все функции тела. Уникальный способ взаимодействия нервных клеток делает нервную систему такой особенной и отличной от всех других систем тела.
В мозге имеется величайшее скопление нейронов. Тоненький срез мозговой ткани размером с песчинку содержит порядка 100 000 нейронов. Они размещены так плотно, что кусочек ткани человеческого мозга размером с гальку содержит около 3 км нейронного материала. А весь ваш мозг содержит примерно 100 миллиардов нейронов, каждый из которых размером меньше миллиметра. Чтобы вы составили представление о том, насколько это много, знайте, что для того, чтобы просто сосчитать до 100 миллиардов, секунду за секундой, вам потребуется примерно 3171 год. А если сложить стопку бумаги из 100 миллиардов листков, её высота составит около 8000 километров – расстояние между Лос‑Анджелесом и Лондоном.
Подобно ветвям дерева, каждая нервная клетка имеет бессчётные дендриты. Дендриты оканчиваются крохотными, зернистыми бугорками, названными дендритными шипиками. Эти узловатые отростки служат дендритам особыми приёмниками информации и играют важную роль в процессе обучения. И опять же вернёмся к рис. 3.1. Другие нейроны значительно длиннее мозговых нервных клеток. Некоторые проходят от головного мозга вдоль спинного и составляют до 90 см в длину. И хотя нейроны различаются по длине, все они, по сути, действуют единообразно.
Чтобы увидеть на примере, какие задачи выполняют нейроны в вашей жизни, представьте, что сейчас утро и вы планируете свой день. Пока ваш мозг складывает мозаику из идей о том, что вам нужно сделать в различные отрезки дня, нейроны передают электрохимическую информацию между его различными частями. Сенсорные нейроны посылают информацию в мозг не только о вашем внешнем окружении – полученную при помощи органов зрения, слуха, обоняния, вкуса, осязания, – но также и о внутренней среде, включая чувство голода, жажды, боли, температуру и т. п. Как только вы решаете подняться и сделать что‑то, моторные нейроны посылают электрохимические импульсы из головного мозга через спинной по всему телу, сочетая ваши движения с выстроенным умственным планом.
Основной метод коммуникации между нейронами одинаков для всех человеческих существ. Однако нервные клетки организованы в особые сети, или паттерны, которые формируют наше индивидуальное поведение и сообщают каждому из нас уникальные качества.
Составляющие нейронного дерева.
Типичная нервная клетка напоминает своим строением дерево, а если точнее, дуб зимой, то есть без листьев. В той части «дерева», где крупные ветви сходятся к центру, имеется ядро, или клеточное тело нейрона.
Ядра нервных клеток, как и всех других, содержат генетическую информацию в виде ДНК, которая управляет производством белков, необходимых для поддержания структуры и функционирования клетки. ДНК нервных клеток почти ничем не отличаются от ДНК любых других клеток нашего тела (кроме красных кровяных телец, которые не содержат ДНК). Что отличает один тип клетки от другого – это активная экспрессия всего лишь нескольких отдельных генов. При экспрессии гена в клетке вырабатывается особый белок, связанный с конкретной функцией. Например, мышечная клетка вырабатывает особые белки, составляющие структуру мышечных тканей. В нервной же клетке экспрессия последовательности ДНК слегка отлична от той, что мы наблюдаем в мышечных или кожных клетках.
Также нервная клетка отличается от других своей внешней структурой. Нейрон имеет два типа отростков (также известных как нейриты), отходящих от тела клетки противоположных направлениях, как показано на рис. 3.1. Ствол нейронного дерева представляет собой длинное волокно, называемое «аксон»; все нейроны имеют только один аксон. Аксоны варьируются по длине от десятой доли миллиметра до двух метров. Если вы посмотрите на рисунок ствола нейронного дерева, то увидите корневидные концы, называемые «аксонные терминали».
А теперь давайте посмотрим на ствол нейронного дерева. Представьте крупные ветви этого древоподобного клеточного тела, простирающиеся в различных направлениях в трёх измерениях, сужающиеся до меньших ветвей, которые далее разделяются на пальцеобразные веточки. Эти ветви и веточки являются гибкими, антенноподобными отростками, называемыми «дендритами». Подобно ветвям дерева, каждая нервная клетка имеет бессчётные дендриты. Дендриты оканчиваются крохотными, зернистыми бугорками, названными дендритными шипиками. Эти узловатые отростки служат дендритам особыми приёмниками информации и играют важную роль в процессе обучения. И опять же вернёмся к рис. 3.1.
Рис. 3.1. Нейрон
Вообще‑то, все части нервных клеток настолько гибки, что больше напоминают спагетти, варящиеся в кипятке, а не сухие ветви дерева. Живые нейроны не жесткие, а эластичные и аморфные.
НЕЙРОНЫ: МНОГО ТИПОВ, МНОГО ФУНКЦИЙ
Нейроны классифицируются по различным факторам, включающим их местоположение, форму, направление, в котором они проводят импульсы, и число имеющихся у них отростков. Например, чувствительные нейроны получают информацию как изнутри тела, так и извне, через наши органы чувств, и пересылают её в головной или спинной мозг. Моторные нейроны передают сигналы от головного или спинного мозга в тело, к тканям и органам, вызывая движение или какую‑либо функцию.
Далее, нейроны можно классифицировать по числу, длине и расположению отростков, или ветвей. Например, униполярные нейроны имеют единственный нейрит, который разделяется на малом расстоянии от тела клетки на две ветви. Биполярные нейроны имеют удлинённое клеточное тело, от каждого конца которого отходит нейрит. Биполярные нейроны, не такие многочисленные, как другие типы, имеют один аксон и один дендрит. Мультиполярные нейроны имеют несколько отростков, отходящих от тела клетки. У них один аксон и несколько дендритов. Большинство нейронов головного и спинного мозга являются мультиполярными. Взгляните на рис. 3.2 для сопоставления различных типов нервных клеток.
Нейроны также классифицируются по размеру. Нейроны Гольджи I типа имеют аксон, который может достигать одного метра в длину. Аксоны пирамидных клеток коры, образуя нервные волокна, выходят из головного мозга в спинной. Аксоны нейронов спинного мозга образуют периферические нервы.
Наиболее многочисленный тип нервных клеток – это мультиполярные нейроны с короткими аксонами, известные как нейроны Гольджи II типа. Их короткие ветви обычно оканчиваются вблизи тела клетки, а в некоторых случаях аксон может и вовсе отсутствовать. Нейроны Гольджи II типа по форме напоминают звезду. Они наиболее типичные для коры мозжечка и больших полушарий – то есть эти маленькие нервные клетки образуют серое вещество мозга. На рис. 3.2 показаны нейроны Гольджи I и II типов.
Рис. 3.2
Нейроны сообщаются посредством своих аксонов и дендритов путём своеобразной, довольно запутанной системы связи. Аксоны посылают электрохимические сигналы одним нейронам, а дендриты принимают сообщения от других. Если продолжить древесную аналогию, можно сказать, что дендриты (ветви) получают сообщения от аксонных терминалей (корневой системы) других деревьев, где они соединяются, и передают их дальше (по стволу дерева) собственным аксонным терминалям (корням), которые соприкасаются с дендритами (ветвями) другого дерева, и так далее.
Это очень условный взгляд на процесс коммуникации. Что значит условный в данном случае? Прежде всего, на данном этапе нам удобно говорить о нейронах так, будто они соединяются между собой напрямую. Но в действительности нейроны никогда не соприкасаются. Между ними всегда существует пространство порядка одной миллионной сантиметра, называемое синапс. Точка A на рис. 3.3 поможет вам представить синаптическое пространство между нейронами.
Также в целях упрощения, несмотря на то что нейрон может сообщаться с тысячами других нервных клеток таким же древообразным способом, я начну с описания того, как одна нервная клетка (нейрон A) передаёт сообщение другой единственной нервной клетке (нейрон Б). И хотя аксонные терминали обычно передают информацию дендритам других нейронов, время от времени случается, что аксонный отросток соединяется напрямую с клеточным телом соседнего нейрона.
Рис. 3.3. Схематический вид синаптического пространства, дендритных шипиков и клеточной мембраны
Нервные импульсы рассылают сообщение.
Представьте, что вы решили взять в руку карандаш. Как нервные клетки передадут эту мысль мышцам и заставят руку сделать необходимые движения, чтобы взять карандаш? Давайте проследим за этим процессом (в сильно упрощённом виде, разумеется).
Сперва вам нужно понять, где и как происходит сообщение между нервами. Место, где начинается и осуществляется это сообщение, – нейронная клеточная мембрана, или плазменная мембрана. Можете представлять её в виде кожицы нервной клетки; эта протяжённая внешняя граница окружает каждый нейрон, включая клеточное тело и его отростки. Мембрана настолько тонкая – около 8 нанометров, или 100 000‑й доли метра, – что ёе невозможно увидеть в обычный оптический микроскоп. Пункт Б на рис. 3.3 показывает мембрану нервной клетки.
Возможно, вы помните термин «ион» из курса химии в средней школе. Так вот, ион – это атом, имеющий электрический заряд, поскольку он либо получил, либо потерял электрон в своей внешней оболочке. Ионы важны для нашего обсуждения, поскольку эти заряженные атомы вырабатывают электрические сигналы, посредством которых осуществляется сообщение между нервными клетками. Клеточная мембрана нейрона позволяет некоторым ионам проникать сквозь нее, но удерживает остальных. Больше всего нас в данном случае интересуют натриевый и калиевый ионы, имеющие положительный электрический заряд, и ионы хлора, имеющие отрицательный заряд. Когда нейрон пребывает в спокойном, или не стимулированном состоянии, внутренняя поверхность его клеточной мембраны имеет отрицательный заряд относительно внешней среды, потому что внутри клетки находится меньше положительно заряженных ионов, чем снаружи. Но, когда нейрон активируется, или стимулируется, в него внезапно перемещается больше ионов, изменяя заряд внутренней поверхности мембраны с отрицательного на положительный.
Поток ионов длится всего лишь пять миллисекунд, но этого достаточно для возникновения электрического тока, называемого потенциалом действия, который перемещается вдоль аксона. Для наших целей вам нужно знать о потенциале действия только то, что при возбуждении нервной клетки, когда она достигает определённого порога электрического заряда, происходит быстрый обмен заряженными частицами, которые плывут вдоль её мембраны к аксонным терминалям. Вслед за этим действием ионы быстро возвращаются к состоянию покоя.
Как только запускается потенциал действия, он проходит по нервной клетке в виде каскадного, волнообразного потока, называемого нервным импульсом. Для наглядности представьте, что вы держите конец длинной веревки. Если встряхнуть ее как кнут, вы создадите волну, которая прокатится по всей длине верёвки. Подобным же образом, как только на клетку воздействует стимул достаточно сильный, чтобы активировать, или зажечь её, это вызывает спонтанно распространяющийся электрический импульс, который не остановится до тех пор, пока не пройдёт весь путь до окончания аксона. Электрический ток проходит вдоль всего аксона единым импульсом до полной разрядки. Учёные называют это законом «всё или ничего», или законом Боудича. В этой книге мы ссылаемся на потенциал действия в любом нейроне или группе нейронов, используя такие выражения, как «когда нейроны зажигают», «когда нейроны активируют» или «когда нейроны включают».
Скорость этой передачи по нервным волокнам впечатляет. Потенциал действия, длящийся тысячную долю секунды, может пройти вдоль всего аксона со скоростью, превышающей 300 км/ч. Или для большей наглядности скажем, что этот импульс может преодолеть 100 метров, примерную длину футбольного поля, за секунду. Когда нервный импульс запускается, его интенсивность, или мощность, всегда остаётся неизменной до окончания передачи. Учитывая, что нервный импульс перемещается посредством электрического тока, перетекая вдоль аксона, можем ли мы изменить этот ток?
Ионный обмен внутри и снаружи нервных клеток (потенциал действия) вырабатывает электромагнитное поле. В процессе мозговой активности миллионы нейронов зажигаются синхронно, что вызывает поддающееся измерению электромагнитное поле. Если вам доводилось наблюдать технологию ЭЭГ в действии, в ходе которой на голове человека закрепляются электроды для считывания активности мозга, вы видели, как записываются эти индукционные поля. Нервные клетки, зажигаемые единым тандемом по всему мозгу, могут производить различные типы электромагнитных полей, обозначающих собой различные состояния разума. Используя технологию ЭЭГ, учёные даже могут соотносить повышенную активность этих электромагнитных полей с особыми областями мозга, связанными с различными мыслительными процессами.
Мы генерируем электрические импульсы у себя в мозге ежесекундно – когда обрабатываем информацию из внешней среды, обдумываем свои личные мысли и даже когда спим. Это происходит в различных областях нашего мозга, в миллионах и миллионах различных нейронов, каждую секунду.
Фактически, число нервных импульсов, вырабатываемых в течение дня в человеческом мозге, превышает число электрических импульсов всех сотовых телефонов на планете.
А теперь давайте посмотрим поближе, как перемещается информация от одной нервной клетки к другой. Когда нейроны передают сигналы в виде электрических импульсов, они должны сообщаться между собой через щель, разделяющую их. Эта щель между аксонной терминалью (отправителем сигнала) нервной клетки и дендритом (получателем сигнала) соседнего нейрона является местом синаптической связи, или синапсом. (Этот термин происходит от греческого слова, означающего «соединять» или «присоединять».) Всего лишь в тысячную долю миллиметра в ширину, синаптическая щель позволяет нервным импульсам беспрерывно продолжать свой путь от одного нейрона к другому.
Отправляющая сторона щели, где оканчивается аксонная терминаль (изображённая в виде корневой системы дерева в точке A на рис. 3.3), называется пресинаптической зоной, потому что сигнал на этой стороне щели ещё не пересек синапса. Принимающая сторона синапса, где дендрит принимает информацию, является постсинаптической зоной (самые дальние ветви дерева, напоминающие пальцы).
Имейте в виду, что нейроны не соединяются в виде простых цепочек, подобно железнодорожным товарным вагонам, составленным вместе, поочередно, один за другим. Во‑первых, аксон может направлять информацию одновременно более чем одной нервной клетке, что называется дивергенцией. Когда такое происходит, сообщение от одной нервной клетки расходится, или распространяется, по множеству соседних нервных клеток. Потенциально один нейрон создает каскад информации, который может направить многим тысячам других нейронов. Процесс нейронной дивергенции во многом похож на бросание камешка в воду, от которого расходятся волны во всех направлениях.
В другом процессе, называемом конвергенцией, одна нервная клетка принимает сообщения с помощью своих дендритов от множества нейронов, а затем конвергирует эти различные разряды информации в единый сигнал, который передаёт через аксон. Представьте наш дуб, ветви (дендриты) которого распространяются во всех направлениях. А затем представьте тысячи других деревьев, парящих в трехмерном пространстве с их корневыми системами (аксонными терминалями), касаясь малой части кроны нашего исходного дерева. Эти различные деревья передают бесчисленные электрические токи одному дереву, и оно конвергирует всю эту информацию по единому пути вдоль своего ствола до самых корней. Конвергенция происходит, когда широкая нейронная активность связывается воедино таким образом, чтобы все нервные импульсы сошлись в нескольких отдельных нейронах. Вы можете увидеть процессы дивергенции и конвергенции на рис. 3.4.
Как взять в руку карандаш?
Итак, наш карандаш лежит и ждёт нас. Что должно произойти, чтобы вы взяли его? Если вы потянулись и взяли карандаш, значит, во множестве нейронов в различных областях вашего мозга зажёгся каскад потенциалов действия, вызывая согласованное движение вашей руки. Далее расписаны простейшие шаги этого процесса, которые, впрочем, не обязательно должны происходить в такой последовательности.
Рис. 3.4. Дивергенция и конвергенция
- Мысль о том, чтобы поднять карандаш, вызывает первую серию потенциалов действия в мозге.
- Глаза видят карандаш и запускают вторую серию потенциалов действия.
- 3. Затылочная доля (область мозга, отвечающая за зрение) регистрирует образ,
- Височная доля (отвечающая за ассоциации совместно с хранением воспоминаний и обучением) ассоциирует образ, который вы видите, с тем, чем располагает ваша память относительно карандашей, что запускает очередную серию потенциалов действия.
- Лобная доля (отвечающая за высшую умственную деятельность) позволяет вам удерживать внимание, пока вы намеренно тянетесь за карандашом.
- Когда вы начинаете формулировать и интегрировать движение руки за карандашом, лобная доля и теменная доля (двигательный отдел мозга, также отвечающий за языковые механизмы и общие сенсорные функции) помогают вам начать движение плеча, предплечья, кисти и пальцев и включают ваше сенсорное прогнозирование того, как должен ощущаться карандаш у вас в руке.
- Теменная доля позволяет вам почувствовать, что вы держите в руке карандаш – вы можете ощутить его форму, граненую поверхность дерева, заостренный грифель на одном конце и упругий ластик на другом.
- В то же время мозжечок (отвечающий за согласование произвольной мышечной активности) позволяет совершать точные моторные движения в направлении карандаша, чтобы вы могли протянуть за ним руку и взять его. Без помощи мозжечка вы могли бы взять карандаш, а затем забросить его за голову или кинуть на пол.
В процессе этого каскада потенциалов действия через ваши нервные клетки в обоих направлениях проносились натриевые и калиевые ионы, и вся эта электрохимическая активность происходила без вашего сознательного участия. И слава Богу!
НЕРВНЫЙ, КАК МЕДУЗА.
Первые нервные клетки развились у существ, напоминавших современных медуз. Миллионы лет назад выживание этих примитивных организмов зависело от их способности распознавать пищу (сенсорная функция) и двигаться к ней (моторная функция). Первостепенно важным было то, что медузы развили особые клетки, которые могли запускать движение при помощи сокращения тканей. Но эти движения должны были быть чем‑то большим, нежели спонтанными действиями.
Медузам требовалась система, способная направлять движения с определенной степенью осознанности и координации, чтобы они могли взаимодействовать более эффективно со своим окружением. Такая система потребовала способности получать сенсорные сообщения из внешней среды и переводить эти сигналы в клетки, которые стали отвечать за осуществление движений. По сути, в этом и состоит работа нервной системы: она ощущает внешнюю среду, а затем реагирует на эти ощущения соответствующим образом через движения и действия, иногда произвольно, иногда непроизвольно.
Другими словами, медузам требовалось рудиментарное сознание, или разум, и простая нервная система для повышения базового уровня осознанности. Соответственно, эти существа выработали у себя нервные клетки, а также сенсорные и моторные функции, тем самым создав одну из первых нервных систем в истории эволюции.
Простые неврологические механизмы, развившиеся у медузы и других примитивных организмов, обеспечили такую эффективную адаптацию, что сделались нормой эволюции. Все нервные клетки – будь они у медуз, других животных или человеческих существ – действуют по тем же самым базовым электрохимическим принципам. Сегодня мы, люди, ведем себя и реагируем на нашу внешнюю среду, используя те же самые процессы, которые выработались у медуз миллионы лет назад.
Как же природа сумела совершить квантовый скачок от наиболее примитивных нервных систем к человеческому мозгу? Чтобы развивать все более усложненное, утонченное и адаптивное поведение, организмам требовалось всего лишь соединять вместе все больше нервных клеток разнообразными способами.
По мере того как нейроны скрепляются вместе во всё более разветвлённые нервные сети, сообщение между ними возрастает в геометрической прогрессии. Это простая корреляция: по мере эскалации сообщения между нейронами повышается разумность, и организмы всё лучше приспосабливаются к окружающей среде, и их поведение становится всё более совершенным. По сути, мы можем обучаться, запоминать, создавать, изобретать и видоизменять наше поведение быстрее, чем любые другие особи, благодаря размеру нашего развивающегося мозга. Человеческие существа, благодаря огромному числу взаимосвязанных нервных клеток, делающих наш мозг таким объёмным и невероятно усложненным, находятся на верхней ступени иерархической лестницы.
Химические посредники осуществляют сообщение.
А теперь давайте посмотрим внимательнее на то, как нервные импульсы путешествуют от одного нейрона до другого. Как они преодолевают синаптическую щель?
Когда нервный импульс перемещается по нейрону до самого конца аксона, он достигает пресинаптической зоны. Здесь располагаются мелкие синаптические везикулы, в которых содержатся химические посредники, называемые нейромедиаторами. Нейромедиаторы передают важную информацию другим нервным клеткам через крохотное синаптическое пространство, а также в различные части организма для слаженного управления особыми функциями. Точка A на рис. 3.5 показывает эти везикулы, наполненные нейромедиаторами.
Нейромедиаторы (например, серотонин или дофамин) также вызывают настроение, окрашивающее наши переживания. Они бывают причиной того, что мы испытываем чувство счастья, занимаясь чем‑то, хотя в других случаях мы можем заниматься тем же самым и испытывать весьма различные эмоции. Если, как и большинство людей, вы переживаете множество различных настроений в течение дня, от возбуждения и энтузиазма до подавленности, раздражения или апатии, знайте, это эффекты нейромедиаторов. Химия мозга, вырабатываемая каждодневно за счёт наших мыслей, определяет то, как мы себя чувствуем.
Представьте везикулы на концах аксонных терминалей в виде крохотных, особым образом устроенных шариков с водой, а нейромедиаторы – в виде жидкости в этих шариках. Только сочетающиеся наборы терминалей и нейромедиаторов могут работать вместе. Подобно разряду молнии, электрохимическая активность нервного импульса вызывает взрыв одной или нескольких везикул, и каждая такая везикула высвобождает тысячи молекул нейромедиаторов. С каждым нервным импульсом лопаются несколько везикул, тогда как другие остаются нетронутыми, так что выделяются определенные нейромедиаторы, тогда как другие химические посредники остаются на месте.
Что же определяет, какие нейромедиаторы должны выделиться? Не все нервные импульсы одинаковые; каждый электрический импульс, путешествующий по нейрону, имеет особую частоту (или величину заряда), и каждый вид нейромедиатора реагирует на различную частоту. Поэтому особый электромагнитный импульс заставляет взрываться конкретные везикулы, выделяя соответствующие по частоте нейромедиаторы.
Представьте этих химических посредников, если хотите, в виде крохотных паромов, пересекающих канал и причаливающих на другой стороне в определенных точках. У принимающего дендрита причаливает конкретный нейромедиатор или, точнее сказать, соединяется с особым химическим рецептором, подобно ключу, входящему в свой замок. Форма нейромедиатора должна совпадать с формой рецептора. Точки Б и В на рис. 3.5 демонстрируют эту модель с ключом и замком.
Рис. 3.5. Действие нейромедиаторов в синаптическом пространстве
В той точке, где нейромедиаторы причаливают, они высаживают своих «пассажиров», выполняющих затем особые обязанности. Пассажиры, сошедшие с паромов, могут все вместе отправиться по одному пути, но у них различные задачи. Кто‑то может зайти домой и отдохнуть, кто‑то может пойти на работу, кто‑то может быть в отпуске, а кто‑то даже может патрулировать сам паром.
Это примерно объясняет, как ведут себя нейромедиаторы. Они пересекают щель между нейроном, выделившим их, и соседней нервной клеткой. На принимающей стороне щели они вызывают выделение особых химикалий, влияющих на активность соседней нервной клетки. Это, в свою очередь, влияет на следующий принимающий нейрон и так далее.
Химически‑электрический обмен.
Вы замечали, что электрические импульсы, возникающие в природе, затем превращаются в химические, а затем снова становятся электрическими? Другими словами, электрические импульсы, вырабатываемые нейронами, преобразуются в химические импульсы в синапсе посредством нейромедиаторов. Эти химические сообщения стимулируют комплексные молекулярные взаимодействия, включая ионные потоки, запускающие электрические импульсы в соседнем нейроне. При достижении определенного электрического порога происходит активация прилегающего нейрона и срабатывает потенциал действия, передающий это сообщение дальше по принимающей нервной клетке.
Не каждая нервная клетка передаёт принимаемые сообщения. Чтобы лучше понять это, представьте, что вы пытаетесь подбодрить друга, который погружён в депрессию из‑за несчастной любви. Он застрял в этих эмоциях, постоянно прокручивая в голове свою утрату. Вы понимаете, что ему нужно как‑то забыть о своём несчастье, и решаете отвлечь его различными способами. Вы ведёте его на ужин, прогуливаетесь по пляжу и едите мороженое, идёте вместе в кино, а после этого встречаетесь с вашими общими друзьями в ночном клубе.
В какой‑то момент в ходе всех этих действий ваш друг, вероятно, достигает предела, перейдя который достаточно оттаивает и вовлекается в происходящее.
Нервные клетки переходят из состояния покоя в состояние возбуждения примерно как ваш несчастный друг в этом примере. Какой‑то одной формы воздействия может быть недостаточно, но, если вы обеспечите стимуляцию в достаточном объёме, они возбудятся и останутся в таком состоянии. Когда нервная клетка возбуждается в постсинаптической зоне, она превращается из приемника информации в отправителя. Теперь эта нервная клетка будет распространять свое возбуждение.
Когда нейромедиаторы выделяются в пресинаптической зоне (отправная точка нейрона), они вырабатывают электрический отклик в постсинаптической зоне принимающей нервной клетки. Этот электрический импульс должен проследовать от (принимающего) дендрита до клеточного тела и вдоль по аксону прежде, чем нейромедиатор выполнит свою работу. Считайте нейромедиаторы химикалиями, обеспечивающими сообщение между нейронами, чтобы импульсы могли путешествовать через мозг.
Обычно требуется избыточная активность нейромедиаторов (стимуляции) в постсинаптической зоне (принимающий конец нейрона), чтобы следующая нервная клетка достаточно возбудилась для возгорания. Малые объёы нейромедиаторов, как правило, не достигают порога для выработки потенциала действия в постсинаптической зоне. Это феномен из серии «всё или ничего», как тот момент, когда срабатывает ваш будильник – либо вы встанете с постели, либо нет, но нельзя сделать и то, и другое. Различные типы нейромедиаторов также играют роль в том, возгорятся ли нервные клетки или проигнорируют сигнал.
Свежие комментарии