Die Person fungiert als eine Art Koordinator in unserem Körper. Es überträgt Befehle vom Gehirn an Muskeln, Organe, Gewebe und verarbeitet die von ihnen kommenden Signale. Als eine Art Datenträger dient ein Nervenimpuls. Wie ist er? Wie schnell funktioniert es? Diese und eine Reihe weiterer Fragen können in diesem Artikel beantwortet werden.
Was ist ein Nervenimpuls?
Dies ist der Name einer Erregungswelle, die sich als Reaktion auf die Stimulation von Neuronen entlang der Fasern ausbreitet. Dank dieses Mechanismus werden Informationen von verschiedenen Rezeptoren an das zentrale Nervensystem übermittelt. Und von dort wiederum zu verschiedenen Organen (Muskeln und Drüsen). Und was ist dieser Prozess auf physiologischer Ebene? Der Mechanismus der Übertragung eines Nervenimpulses besteht darin, dass die Membranen von Neuronen ihr elektrochemisches Potenzial ändern können. Und der für uns interessante Prozess findet im Bereich der Synapsen statt. Die Geschwindigkeit des Nervenimpulses kann zwischen 3 und 12 Metern pro Sekunde variieren. Wir werden ausführlicher darüber sprechen, sowie über die Faktoren, die es beeinflussen.
Studium der Struktur und Arbeit
Erstmals wurde die Passage eines Nervenimpulses von den deutschen Wissenschaftlern E. Göring und G. Helmholtz am Beispiel eines Frosches nachgewiesen. Gleichzeitig wurde festgestellt, dass sich das bioelektrische Signal mit der zuvor angegebenen Geschwindigkeit ausbreitet. Generell ist dies durch die spezielle Konstruktion möglich, sie ähneln in gewisser Weise einem Elektrokabel. Ziehen wir also Parallelen dazu, dann sind Axone die Leiter und ihre Myelinhüllen Isolatoren (sie sind die Membran einer Schwann-Zelle, die in mehreren Schichten gewickelt ist). Außerdem hängt die Geschwindigkeit des Nervenimpulses in erster Linie vom Durchmesser der Fasern ab. Die zweitwichtigste ist die Qualität der elektrischen Isolierung. Übrigens verwendet der Körper Myelin-Lipoprotein als Material, das dielektrische Eigenschaften hat. Bei ansonsten gleichen Bedingungen werden die Nervenimpulse umso schneller vergehen, je größer ihre Schicht ist. Noch kann nicht gesagt werden, dass dieses System vollständig untersucht wurde. Vieles, was mit Nerven und Impulsen zu tun hat, ist noch immer ein Rätsel und Gegenstand der Forschung.
Merkmale des Aufbaus und der Funktionsweise
Wenn wir über den Weg eines Nervenimpulses sprechen, ist zu beachten, dass die Faser nicht über ihre gesamte Länge bedeckt ist. Die Konstruktionsmerkmale sind so, dass die aktuelle Situation am besten mit der Herstellung von isolierenden Keramikkupplungen verglichen werden kann, die fest an der Stange eines Elektrokabels (in diesem Fall jedoch an einem Axon) aufgereiht werden. Dadurch entstehen kleine nicht isolierte elektrische Bereiche, aus denen Ionenstrom leicht aus dem Axon in die Umgebung (oder umgekehrt) fließen kann. Dies reizt die Membran. Als Ergebnis wird die Erzeugung in Gebieten verursacht, die nicht isoliert sind. Dieser Vorgang wird als Abfangen von Ranvier bezeichnet. Das Vorhandensein eines solchen Mechanismus macht es möglich, dass sich der Nervenimpuls viel schneller ausbreitet. Lassen Sie uns anhand von Beispielen darüber sprechen. Die Geschwindigkeit eines Nervenimpulses in einer dicken myelinisierten Faser, deren Durchmesser innerhalb von 10-20 Mikrometern schwankt, beträgt also 70-120 Meter pro Sekunde. Für diejenigen, die eine nicht optimale Struktur haben, ist dieser Indikator hingegen 60-mal geringer!
Wo werden sie erstellt?
Nervenimpulse entstehen in Neuronen. Die Fähigkeit, solche "Nachrichten" zu erstellen, ist eine ihrer Haupteigenschaften. Der Nervenimpuls sorgt für die schnelle Ausbreitung gleichartiger Signale entlang der Axone zu Fern... Daher ist dies das meiste wichtiges Heilmittel Organismus für den Informationsaustausch darin. Die Reizdaten werden übertragen, indem die Häufigkeit ihrer Wiederholung geändert wird. Hier arbeitet ein komplexes Zeitschriftensystem, das Hunderte von Nervenimpulsen pro Sekunde zählen kann. Nach einem etwas ähnlichen, wenn auch viel komplizierteren Prinzip funktioniert die Computerelektronik. Wenn also Nervenimpulse in Neuronen entstehen, werden sie auf eine bestimmte Weise kodiert und erst dann übertragen. In diesem Fall werden die Informationen in spezielle "Pakete" gruppiert, die eine unterschiedliche Anzahl und Art der Reihenfolge haben. All dies zusammen bildet die Grundlage für die rhythmische elektrische Aktivität unseres Gehirns, die dank des Elektroenzephalogramms aufgezeichnet werden kann.
Zelltypen
Wenn man über die Abfolge des Durchgangs eines Nervenimpulses spricht, kann man (Neuronen) nicht ignorieren, durch die elektrische Signale übertragen werden. Dank ihnen tauschen verschiedene Teile unseres Körpers Informationen aus. Je nach Aufbau und Funktionalität gibt es drei Typen:
- Rezeptor (empfindlich). Sie verschlüsseln und wandeln alle Temperatur-, chemischen, akustischen, mechanischen und Lichtreize in Nervenimpulse um.
- Einführbar (auch Leiter oder Schließung genannt). Sie dienen dazu, Impulse zu verarbeiten und zu schalten. Die meisten von ihnen befinden sich im menschlichen Gehirn und Rückenmark.
- Effektiv (Motor). Sie erhalten vom Zentralnervensystem Befehle, um bestimmte Aktionen auszuführen (in der hellen Sonne die Augen mit der Hand schließen usw.).
Jedes Neuron hat einen Zellkörper und einen Prozess. Der Weg eines Nervenimpulses durch den Körper beginnt genau mit letzterem. Es gibt zwei Arten von Auswüchsen:
- Dendriten. Ihnen wird die Funktion anvertraut, Reizungen der auf ihnen befindlichen Rezeptoren wahrzunehmen.
- Axone. Dank ihnen werden Nervenimpulse von den Zellen auf das Arbeitsorgan übertragen.
Wenn man über die Weiterleitung eines Nervenimpulses durch Zellen spricht, ist es schwierig, über einen interessanten Punkt nicht zu sprechen. Wenn sie also ruhen, dann bewegt, sagen wir, eine Natrium-Kalium-Pumpe, um Ionen so zu bewegen, dass sie die Wirkung von frischem Wasser im Inneren und salzigem Äußeren erzielen. Aufgrund des resultierenden Ungleichgewichts kann die Potentialdifferenz über die Membran bis zu 70 Millivolt beobachtet werden. Das sind zum Vergleich 5% des Üblichen, aber sobald sich der Zustand der Zelle ändert, ist das resultierende Gleichgewicht gestört und die Ionen beginnen ihre Plätze zu tauschen. Dies geschieht, wenn ein Weg eines Nervenimpulses durch ihn verläuft. Aufgrund der aktiven Wirkung von Ionen wird diese Aktion auch Aktionspotential genannt. Wenn es ein bestimmtes Niveau erreicht, beginnen die umgekehrten Prozesse und die Zelle erreicht einen Ruhezustand.
Über Aktionspotential
Wenn man über die Umwandlung eines Nervenimpulses und seine Ausbreitung spricht, sollte beachtet werden, dass es klägliche Millimeter pro Sekunde sein können. Dann würden die Signale von der Hand zum Gehirn in Minuten reichen, was eindeutig nicht gut ist. Hier spielt die zuvor besprochene Myelinscheide ihre Rolle bei der Verstärkung des Aktionspotentials. Und all seine "Lücken" sind so platziert, dass sie sich nur positiv auf die Geschwindigkeit der Signalübertragung auswirken. Wenn also ein Impuls das Ende des Hauptteils eines Axonkörpers erreicht, wird er entweder an die nächste Zelle oder (wenn wir über das Gehirn sprechen) an zahlreiche Neuronenzweige übertragen. In letzteren Fällen funktioniert ein etwas anderes Prinzip.
Wie funktioniert alles im Gehirn?
Lassen Sie uns darüber sprechen, welche Nervenimpulsübertragungssequenz in den wichtigsten Teilen unseres Zentralnervensystems funktioniert. Hier sind Neuronen durch kleine Lücken, die Synapsen genannt werden, von ihren Nachbarn getrennt. Das Aktionspotential kann sie nicht passieren, also sucht er nach einem anderen Weg, um zur nächsten Nervenzelle zu gelangen. Am Ende jedes Prozesses befinden sich kleine Bläschen, die präsynaptische Vesikel genannt werden. Jeder von ihnen enthält spezielle Verbindungen - Neurotransmitter. Wenn ein Aktionspotential an ihnen ankommt, werden Moleküle aus den Beuteln freigesetzt. Sie passieren die Synapse und heften sich an spezifische molekulare Rezeptoren, die sich auf der Membran befinden. In diesem Fall ist das Gleichgewicht gestört und wahrscheinlich entsteht ein neues Handlungspotential. Es ist noch nicht sicher, Neurophysiologen untersuchen das Thema bis heute.
Die Arbeit der Neurotransmitter
Wenn sie Nervenimpulse übertragen, gibt es mehrere Möglichkeiten, was mit ihnen passiert:
- Sie werden verbreitet.
- Chemischen Abbau erfahren.
- Gehen Sie zurück in ihre Blasen (dies wird Wiedereinfangen genannt).
Ende des 20. Jahrhunderts wurde eine überraschende Entdeckung gemacht. Wissenschaftler haben gelernt, dass Medikamente, die Neurotransmitter (sowie deren Freisetzung und Wiederaufnahme) beeinflussen, den mentalen Zustand einer Person grundlegend verändern können. Zum Beispiel blockieren eine Reihe von Antidepressiva wie Prozac die Wiederaufnahme von Serotonin. Es gibt Grund zu der Annahme, dass ein Mangel des Neurotransmitters Dopamin für die Parkinson-Krankheit verantwortlich ist.
Jetzt versuchen Forscher, die die Grenzzustände der menschlichen Psyche untersuchen, herauszufinden, wie sich das alles auf den menschlichen Geist auswirkt. Bislang haben wir keine Antwort auf eine so grundlegende Frage: Was bringt ein Neuron dazu, ein Aktionspotential zu erzeugen? Vorerst ist der Mechanismus des "Auslösens" dieser Zelle ein Geheimnis für uns. Besonders interessant aus der Sicht dieses Rätsels ist die Arbeit der Neuronen des Haupthirns.
Kurz gesagt, sie können mit Tausenden von Neurotransmittern arbeiten, die von ihren Nachbarn gesendet werden. Details zur Verarbeitung und Integration dieser Art von Impulsen sind uns nahezu unbekannt. Obwohl viele Forschungsgruppen daran arbeiten. Im Moment stellte sich heraus, dass alle empfangenen Impulse integriert werden und das Neuron eine Entscheidung trifft, ob es notwendig ist, das Aktionspotential aufrechtzuerhalten und weiterzuleiten. Die Funktionsweise des menschlichen Gehirns basiert auf diesem grundlegenden Prozess. Kein Wunder also, dass wir die Antwort auf dieses Rätsel nicht kennen.
Einige theoretische Funktionen
Im Artikel wurden „Nervenimpuls“ und „Aktionspotential“ synonym verwendet. Theoretisch stimmt dies, obwohl in einigen Fällen einige Besonderheiten berücksichtigt werden müssen. Geht man also ins Detail, dann ist das Aktionspotential nur ein Teil des Nervenimpulses. Bei genauer Betrachtung wissenschaftlicher Bücher kann man feststellen, dass nur die Änderung der Membranladung von positiv nach negativ so genannt wird und umgekehrt. Während ein Nervenimpuls als komplexer strukturelektrochemischer Vorgang verstanden wird. Es breitet sich entlang der Neuronenmembran aus wie eine Wanderwelle von Veränderungen. Ein Aktionspotential ist nur eine elektrische Komponente in einem Nervenimpuls. Es charakterisiert die Veränderungen, die mit der Ladung des lokalen Bereichs der Membran auftreten.
Wo werden Nervenimpulse erzeugt?
Wo beginnen sie ihre Reise? Die Antwort auf diese Frage kann jeder Schüler geben, der die Physiologie der Erregung sorgfältig studiert hat. Es gibt vier Optionen:
- Dendritenrezeptortermination. Wenn dies der Fall ist (was keine Tatsache ist), ist das Vorhandensein eines adäquaten Reizes möglich, der zuerst ein Generatorpotential und dann einen Nervenimpuls erzeugt. Schmerzrezeptoren funktionieren auf ähnliche Weise.
- Die Membran der erregenden Synapse. Dies ist in der Regel nur bei starken Reizungen oder deren Summation möglich.
- Dentrid-Triggerzone. In diesem Fall werden als Reaktion auf einen Reiz lokale exzitatorische postsynaptische Potentiale gebildet. Wenn Ranviers erster Abschnitt myelinisiert ist, werden sie darauf summiert. Durch das Vorhandensein eines dortigen Abschnitts der Membran, der eine erhöhte Empfindlichkeit aufweist, entsteht hier ein Nervenimpuls.
- Axon-Hügel. Dies ist der Name des Ortes, an dem das Axon beginnt. Ein Hügel ist der häufigste, der Impulse auf einem Neuron erzeugt. An allen anderen zuvor betrachteten Orten ist ihr Auftreten deutlich unwahrscheinlicher. Dies liegt daran, dass die Membran hier sowohl eine erhöhte als auch eine reduzierte Empfindlichkeit aufweist. Wenn die Summation zahlreicher erregender postsynaptischer Potenziale beginnt, reagiert der Hügel daher zuerst darauf.
Ein Beispiel für die Verbreitung von Aufregung
Das Sprechen in medizinischen Begriffen kann zu Missverständnissen in bestimmten Punkten führen. Um dies zu beseitigen, lohnt es sich, das dargestellte Wissen kurz durchzugehen. Nehmen wir als Beispiel ein Feuer.
Denken Sie an die Nachrichten vom letzten Sommer zurück (und Sie werden sie bald wieder hören). Das Feuer breitet sich aus! Gleichzeitig bleiben brennende Bäume und Sträucher an ihrem Platz. Aber die Front des Feuers geht immer weiter von der Stelle weg, an der sich das Feuer befand. Das Nervensystem funktioniert ähnlich.
Es ist oft notwendig, den Beginn der Erregung des Nervensystems zu beruhigen. Aber das ist nicht so einfach wie beim Feuer. Um dies zu tun, stören Sie künstlich die Arbeit des Neurons (in medizinische Zwecke) oder verschiedene physiologische Mittel verwenden. Es kann damit verglichen werden, Wasser über ein Feuer zu gießen.
Die synaptische Übertragung ist das Zusammenspiel von Gehirnzellen.
Neuronen produzieren elektrochemische Störungen, die entlang ihrer Fasern wandern. Diese Störungen, Nervenimpulse oder Aktionspotentiale genannt, werden durch kleine elektrische Ströme entlang der Nervenzellmembran erzeugt. Neuronen sind in der Lage, bis zu tausend Aktionspotentiale pro Sekunde zu produzieren, in deren Reihenfolge und Dauer Informationen kodiert sind.
Nervenimpulse - elektrochemische Störungen, die entlang der Nervenfasern übertragen werden; durch sie interagieren Neuronen miteinander und mit dem Rest des Körpers. Die elektrische Natur von Nervenimpulsen wird durch die Struktur der Zellmembran bestimmt, die aus zwei durch einen kleinen Spalt getrennten Schichten besteht. Die Membran fungiert sowohl als Kondensator - sie sammelt eine elektrische Ladung, sammelt Ionen an sich selbst, als auch als Widerstand, der den Strom blockiert. In einem ruhenden Neuron bildet sich eine Wolke aus negativ geladenen Ionen entlang der Innenfläche der Membran und positiven Ionen entlang der Außenfläche.
Ein Neuron sendet bei Aktivierung einen Nervenimpuls aus (auch "erzeugt"). Es entsteht als Reaktion auf Signale anderer Zellen und ist eine kurze umgekehrte Änderung der Potenzialdifferenz der Membran: Im Inneren wird sie für einen Moment positiv geladen, danach kehrt sie schnell in einen Ruhezustand zurück. Bei einem Nervenimpuls lässt die Membran der Nervenzelle bestimmte Arten von Ionen ins Innere. Da die Ionen elektrisch geladen sind, ist ihre Bewegung ein elektrischer Strom durch die Membran.
Ruhende Neuronen. In den Neuronen befinden sich Ionen, aber die Neuronen selbst sind von Ionen in unterschiedlichen Konzentrationen umgeben. Partikel neigen dazu, von einem Bereich mit hoher Konzentration in einen Bereich mit niedriger Konzentration zu wandern, die Membran der Nervenzelle verhindert diese Bewegung jedoch, da sie grundsätzlich undurchdringlich ist.
Es stellt sich heraus, dass einige Ionen außerhalb der Membran konzentriert sind, während andere - innen - sind. Dadurch wird die äußere Oberfläche der Membran positiv und die innere negativ geladen. Die Membran ist somit polarisiert.
Angefangen hat alles mit Tintenfisch. Der Mechanismus des Aktionspotentials - Anregungswellen an der Zellmembran - wurde Anfang der 1950er Jahre in einem klassischen Experiment mit Mikroelektroden aufgeklärt, die in die Axone eines Riesenkalmars eingeführt wurden. Diese Experimente bewiesen, dass das Aktionspotential durch aufeinanderfolgende Bewegungen von Ionen durch die Membran erzeugt wird.
In der ersten Phase des Aktionspotentials wird die Membran kurzzeitig durchlässig für Natriumionen und sie füllen die Zelle. Dies führt zu einer Depolarisation der Zelle – die Potenzialdifferenz über die Membran wird umgekehrt und die innere Oberfläche der Membran wird positiv geladen. Danach verlassen Kaliumionen schnell die Zelle und die Potentialdifferenz der Membran kehrt in ihren ursprünglichen Zustand zurück. Durch das Eindringen von Kaliumionen ins Innere wird die Ladung auf der Membran negativer als im Ruhezustand und die Zelle wird dadurch hyperpolarisiert. Während der sogenannten Refraktärzeit kann das Neuron das nächste Aktionspotential nicht mehr produzieren, sondern kehrt schnell in einen Ruhezustand zurück.
Aktionspotentiale werden in einer Struktur namens Axonhügel erzeugt, in der das Axon aus dem Zellkörper herauswächst. Aktionspotentiale bewegen sich entlang des Axons, weil die Depolarisation eines Fasersegments die Depolarisation eines benachbarten verursacht. Diese Depolarisationswelle rollt vom Zellkörper weg und erreicht das Ende der Nervenzelle und bewirkt die Freisetzung von Neurotransmittern.
Ein einzelner Impuls dauert eine Tausendstelsekunde; Neuronen kodieren Informationen mit einer zeitlich genau abgestimmten Impulsfolge (Spike-Entladungen), aber es ist noch unklar, wie die Informationen kodiert werden. Neuronen produzieren oft Aktionspotentiale als Reaktion auf Signale von anderen Zellen, aber sie erzeugen auch Impulse ohne externe Signale. Die Frequenz von basalen Pulsationen oder spontanen Aktionspotentialen variiert in verschiedenen Neuronentypen und kann sich abhängig von den Signalen anderer Zellen ändern.
Nur wenige werden passieren. Ionen passieren die Nervenzellmembran durch tonnenförmige Proteine, die als Ionenkanäle bezeichnet werden. Sie dringen in die Membran ein und bilden sich durch Poren. Es gibt Sensoren in Ionenkanälen, die Veränderungen der Potentialdifferenz der Membran erkennen, sie öffnen und schließen sich als Reaktion auf diese Veränderungen.
Menschliche Neuronen enthalten mehr als ein Dutzend verschiedene Typen solche Kanäle, und jeder von ihnen lässt nur eine Art von Ionen durch. Die Aktivität all dieser Ionenkanäle während des Aktionspotentials ist streng reguliert. Sie öffnen und schließen sich in einer bestimmten Reihenfolge – so dass Neuronen als Reaktion auf Signale anderer Zellen Sequenzen von Nervenimpulsen erzeugen können.
Ohm'sches Gesetz.
Das Ohmsche Gesetz erklärt, wie sich die elektrischen Eigenschaften des Gehirns als Reaktion auf eingehende Signale ändern. Sie beschreibt den Zusammenhang zwischen der Potentialdifferenz (Spannung) der Membran einer Nervenzelle, ihrem Widerstand und dem durch sie fließenden Strom. Gemäß dieser Beziehung ist der Strom direkt proportional zur Spannung an der Membran und wird durch die Gleichung I = U / R beschrieben, wobei I der elektrische Strom, U die Potentialdifferenz und R der Widerstand ist.
Schneller als Usain Bolt.
Die Axone des Rückenmarks und des Gehirns werden durch dickes Myelingewebe isoliert, das von Gehirnzellen durch Oligodendrozyten produziert wird. Ein Oligodendrozyten hat wenige Äste und jeder besteht aus einem großen flachen Myelinblatt, das wiederholt um ein kleines Segment eines Axons gewickelt ist, das zu einem anderen Neuron gehört. Die Myelinscheide ist entlang des gesamten Axons ungleichmäßig: Sie wird in regelmäßigen Abständen unterbrochen, und die Punkte dieser Unterbrechungen werden Ranvier-Interceptions genannt. Die Ionenkanäle verdicken sich genau an diesen Stellen und sorgen so für einen Sprung von Aktionspotentialen von einem Abschnitt zum anderen. Dies beschleunigt den gesamten Bewegungsvorgang von Aktionspotentialen entlang des Axons - er erfolgt mit einer Geschwindigkeit von bis zu 100 m / s.
FORSCHUNGSARBEIT
Die elektrische Natur des Nervenimpulses
Einführung 3
Experimente von L. Galvani und A. Volta 3
Bioströme in lebenden Organismen 4
Reizwirkung. 5
Übertragung von Nervenzellen und Nervenimpulsen 6
Die Wirkung eines Nervenimpulses auf verschiedene Körperteile 8
Exposition gegenüber elektrischer Aktivität zu medizinischen Zwecken 9
Reaktionsgeschwindigkeit 10
Fazit 11
Literatur 11
Anwendung
Einführung
„Egal wie wunderbar die Gesetze und Phänomene sind
Elektrizität,
auftauchen in der welt
anorganisch oder
tote Materie, Interesse,
die sie
kann es mir kaum vorstellen
vergleichen mit
was der gleichen Macht innewohnt
in Verbindung mit dem nervösen
System und Leben"
M. Faraday
Zweck der Arbeit: Ermittlung der Einflussfaktoren auf die Ausbreitung des Nervenimpulses.
Diese Arbeit hatte folgende Aufgaben:
1. Die Geschichte der Entwicklung der Wissenschaft der Bioelektrizität zu studieren.
2. Betrachten Sie elektrische Phänomene in der belebten Natur.
3. Untersuchen Sie die Übertragung von Nervenimpulsen.
4. Prüfen Sie in der Praxis, was die Übertragungsgeschwindigkeit von Nervenimpulsen beeinflusst.
Die Experimente von L. Galvani und A. Volta
Zurück im 18. Jahrhundert. Der italienische Arzt Luigi Galvani (1737-1787) entdeckte, dass man einen Frosch zum enthaupteten Körper bringt elektrische Spannung, dann werden Kontraktionen seiner Beine beobachtet. So zeigte er die Wirkung von elektrischem Strom auf die Muskeln, daher wird er zu Recht als Vater der Elektrophysiologie bezeichnet. In anderen Experimenten hängte er ein Bein von einem präparierten Frosch an einem Messinghaken auf. In dem Moment, in dem der Fuß beim Schwingen das Eisengitter des Balkons berührte, auf dem die Versuche durchgeführt wurden, wurde erneut die Fußkontraktion beobachtet. Galvani schlug die Existenz einer Potentialdifferenz zwischen dem Nerv und der Pfote vor - "tierischer Elektrizität". Er erklärte die Kontraktion des Muskels durch die Wirkung eines elektrischen Stroms, der im Gewebe des Frosches auftritt, wenn der Stromkreis durch das Metall geschlossen wird.
Galvanis Landsmann, Alessandro Volta (1745-1827), studierte sorgfältig den von Galvani verwendeten Stromkreis und bewies, dass darin zwei unterschiedliche Metalle enthalten sind, die durch eine Kochsalzlösung geschlossen werden, d.h. angesichts des völligen Anscheins einer chemischen Stromquelle. Das neuromuskuläre Präparat sei in diesem Experiment nur ein empfindliches Galvanometer.
Galvani konnte sich nicht geschlagen geben. Er legte unter verschiedenen Bedingungen einen Nerv auf einen Muskel, um zu beweisen, dass es auch ohne Metall möglich ist, eine Muskelkontraktion durch Elektrizität "tierischen Ursprungs" zu erreichen. Einem seiner Anhänger ist es schließlich gelungen. Es stellte sich heraus, dass ein elektrischer Strom entsteht, wenn ein Nerv über einen beschädigten Muskel geworfen wird. So wurden elektrische Ströme zwischen gesundem und geschädigtem Gewebe entdeckt. Sie wurden so genannt -Fehlerströme. Später wurde gezeigt, dass jede Aktivität von Nerven, Muskeln und anderen Geweben von der Erzeugung elektrischer Ströme begleitet wird.
Damit ist das Vorhandensein von Bioströmen in lebenden Organismen nachgewiesen. Heute werden sie mit empfindlichen Instrumenten – Oszilloskopen – erfasst und untersucht.
Bioströme in lebenden Organismen
Die ersten Informationen über das Studium elektrischer Phänomene in der belebten Natur sind interessant. Die Beobachtungsobjekte waren elektrische Fische. Bei Experimenten mit einem elektrischen Strahl stellte Faraday fest, dass die von einem speziellen Organ dieses Fisches erzeugte Elektrizität völlig identisch mit der von einer chemischen oder anderen Quelle erhaltenen Elektrizität ist, obwohl sie ein Produkt der Aktivität einer lebenden Zelle ist. Spätere Beobachtungen zeigten, dass viele Fische spezielle elektrische Organe besitzen, eine Art "Batterien", die hohe Spannungen erzeugen. So erzeugt ein Riesenstachelrochen eine Spannung in der Entladung von 50-60 V, ein Nil-Elektrowels 350 V und ein Elektrophorus-Aal - über 500 V. Trotzdem hat diese hohe Spannung keine Auswirkungen auf den Körper des Fisches selbst!
Die elektrischen Organe dieser Fische bestehen aus Muskeln, die ihre Kontraktionsfähigkeit verloren haben: Muskelgewebe dient als Leiter und Bindegewebe als Isolator. Nerven aus dem Rückenmark gehen zum Organ, und im Allgemeinen handelt es sich um eine kleinlamellare Struktur aus abwechselnden Elementen. Zum Beispiel hat ein Aal zwischen 6.000 und 10.000 Elemente, die in Reihe verbunden sind, um eine Säule zu bilden, und ungefähr 70 Säulen in jedem Organ entlang des Körpers. Bei Erwachsenen macht dieses Organ etwa 40 % des gesamten Körpergewichts aus. Die Rolle der elektrischen Organe ist groß, sie dienen der Verteidigung und dem Angriff und sind auch Teil eines sehr sensiblen Navigations- und Ortungssystems.
Reizwirkung.
Eine der wichtigsten Funktionen des Körpers, genanntReizbarkeit - die Fähigkeit, auf Veränderungen in der Umgebung zu reagieren. Die höchste Reizbarkeit besteht bei Tieren und Menschen, die spezialisierte Zellen haben, die Nervengewebe bilden. Nervenzellen - Neuronen - sind für eine schnelle und spezifische Reaktion auf eine Vielzahl von Reizen aus der äußeren Umgebung und dem Gewebe des Körpers selbst angepasst. Das Empfangen und Senden von Reizen erfolgt mit Hilfe von elektrischen Impulsen, die sich auf bestimmten Wegen ausbreiten.
Übertragung von Nervenzellen und Nervenimpulsen
Eine Nervenzelle, ein Neuron, ist ein sternförmiger Körper und besteht aus dünnen Fortsätzen - Axonen und Dendriten. Das Ende des Axons geht in dünne Fasern über, die in Muskeln oder Synapsen enden. Bei einem Erwachsenen kann die Länge eines Axons 1-1,5 m bei einer Dicke von etwa 0,01 mm erreichen. Die Zellmembran spielt eine besondere Rolle bei der Bildung und Übertragung von Nervenimpulsen.
Die Tatsache, dass ein Nervenimpuls ein elektrischer Impuls ist, ist nur bewiesenMitte des 20. Jahrhunderts, hauptsächlich durch die Arbeit der Gruppe von A. Khodzhkin. 1963 erhielten A. Hodgkin, E. Huxley und J. Eckles den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin "für Entdeckungen über ionische Mechanismen, die an der Erregung und Hemmung in den peripheren und zentralen Regionen der Nervenzellmembran beteiligt sind". Die Experimente wurden an Riesenneuronen (Durchmesser 0,5 mm) - Tintenfischaxonen - durchgeführt.
Bestimmte Teile der Membran haben halbleitende und ionenselektive Eigenschaften – sie lassen Ionen gleichen Vorzeichens oder eines Elements durch. Das Auftreten des Membranpotentials beruht auf dieser selektiven Fähigkeit, von der die Arbeit der informations- und energieumwandelnden Systeme des Körpers abhängt. In der externen Lösung sind mehr als 90% der geladenen Teilchen Natrium- und Chlorionen. In der Lösung innerhalb der Zelle sind die meisten positiven Ionen Kaliumionen und die negativen sind große organische Ionen. Die Konzentration von Natriumionen ist außen 10 mal höher als innen und Kaliumionen innen - 30 mal höher als außen. Dadurch entsteht eine doppelte elektrische Schicht an der Zellwand. Da die Membran im Ruhezustand gut durchlässig ist, entsteht zwischen Innenteil und Außenumgebung eine Potentialdifferenz von 60-100 mV, und der Innenteil ist negativ geladen. Diese Potentialdifferenz heißtRuhepotential ein.
Bei Reizung der Zelle wird die elektrische Doppelschicht teilweise entladen. Sinkt das Ruhepotential auf 15-20 mV, erhöht sich die Durchlässigkeit der Membran und Natriumionen strömen in die Zelle. Sobald eine positive Potentialdifferenz zwischen beiden Membranoberflächen erreicht wird, trocknet der Natriumionenfluss aus. Gleichzeitig öffnen sich Kanäle für Kaliumionen und das Potenzial verschiebt sich auf die negative Seite. Dies wiederum reduziert die Zufuhr von Natriumionen und das Potential kehrt in einen Ruhezustand zurück.
Das in der Zelle entstehende Signal breitet sich aufgrund der Leitfähigkeit des darin befindlichen Elektrolyten entlang des Axons aus. Besitzt das Axon eine spezielle Isolierung - die Myelinscheide - dann passiert der elektrische Impuls diese Bereiche schneller und die Gesamtgeschwindigkeit wird durch die Größe und Anzahl der nicht isolierten Bereiche bestimmt. Die Impulsgeschwindigkeit im Axon beträgt 100 m / s.
Wie erfolgt die Signalübertragung durch die Lücke? Es stellte sich heraus, dass die Membran der Synapse eine heterogene Struktur hat - in den zentralen Regionen hat sie "Fenster" mit geringem Widerstand und am Rand ist der Widerstand hoch. Die Heterogenität der Membran wird auf besondere Weise erzeugt: mit Hilfe eines speziellen Proteins - Kopektin. Die Moleküle dieses Proteins bilden eine spezielle Struktur - Copnexon, das wiederum aus sechs Molekülen besteht und im Inneren einen Kanal hat. So verbindet die Synapse zwei Zellen mit vielen kleinen Röhrchen, die im Inneren der Proteinmoleküle verlaufen. Der Spalt zwischen den Membranen ist mit einem Isolator gefüllt. Bei Vögeln wirkt das Protein Myelin als Isolator.
Wenn die Potentialänderung in der Muskelfaser die Erregungsschwelle der elektroerregbaren Membran erreicht, entsteht in dieser ein Aktionspotential und die Muskelfaser zieht sich zusammen.
Die Wirkung eines Nervenimpulses auf verschiedene Körperteile
Seit mehr als einem Jahrtausend rätselt die Menschheit darüber, was im Gehirn eines jeden Menschen vor sich geht. Es ist jetzt bekannt, dass im Gehirn der Gedankenwerden unter dem Einfluss von elektrischem Strom geboren, aber der Mechanismus wurde nicht untersucht. In Bezug auf die Wechselwirkung chemischer und physikalischer Phänomene sagte Faraday: „So wunderbar die Gesetze und Phänomene der Elektrizität, die wir in der Welt der anorganischen Materie und der unbelebten Natur beobachtet haben, sind, das Interesse, das sie darstellen, kann kaum mit den Ursachen verglichen werden Kraft in Verbindung mit dem Leben."
Auch beim Menschen findet sich ein elektromagnetisches Feld, das durch bioelektrische Potentiale auf der Oberfläche von Zellen erzeugt wird. Dem sowjetischen Erfinder S.D. Kirlian gelang es, dieses Phänomen im wahrsten Sinne des Wortes deutlich zu machen. Er schlug vor, einen menschlichen Körper zu fotografieren, indem er ihn zwischen zwei große Metallwände platzierte, an die eine elektrische Wechselspannung angelegt wurde. In einer Umgebung mit einem erhöhten elektromagnetischen Feld treten Mikroladungen auf der menschlichen Haut auf, und die Stellen, an denen die Nervenenden ausgehen, sind am aktivsten. Auf Fotografien, die mit der Kirlian-Methode aufgenommen wurden, sind sie in Form kleiner, hell leuchtender Punkte sichtbar. Wie sich herausstellte, befinden sich diese Punkte genau an den Stellen des Körpers, an denen empfohlen wird, während der Akupunkturbehandlung Silbernadeln einzutauchen.
Mit der Aufzeichnung von Gehirnbioströmen als Rückmeldung, können Sie den Grad der Gebetsvertiefung des Patienten beurteilen.
Heute weiß man, dass bestimmte Teile des Gehirns für Emotionen und für Kreativität zuständig sind. Es ist möglich festzustellen, ob sich ein bestimmter Bereich des Gehirns in einem erregten Zustand befindet, aber es ist unmöglich, diese Signale zu entziffern, daher kann man mit Sicherheit sagen, dass die Menschheit nicht sehr bald lernen wird, Gedanken zu lesen.
Das menschliche Denken ist ein Produkt des Gehirns, das mit bioelektrischen Phänomenen in ihm und in anderen Teilen des Körpers verbunden ist. Es sind die Bioströme, die in den Muskeln einer Person entstehen, die daran denkt, die Finger zu einer Faust zu ballen, die von der entsprechenden Ausrüstung aufgefangen und verstärkt werden, die die Finger einer mechanischen Hand zusammenballt.
Akademischer PsychiaterWladimir Michailowitsch Bechterew und BiophysikerPeter Petrowitsch Lazarev erkannte, dass unter bestimmten, der Wissenschaft noch nicht genau bekannten Bedingungen die elektrische Energie eines Gehirns das Gehirn einer anderen Person aus der Ferne beeinflussen kann. Wenn dieses Gehirn entsprechend "gestimmt" ist, so vermuteten sie, ist es möglich, in ihm "resonante" bioelektrische Phänomene und als Produkt daraus die entsprechenden Repräsentationen zu induzieren.
Das Studium elektrischer Phänomene im Körper hat erhebliche Vorteile gebracht. Lassen Sie uns die bekanntesten auflisten.
Exposition gegenüber elektrischer Aktivität zu medizinischen Zwecken
О In der Medizin und Physiologie ist Elektrochemie weit verbreitet. Die Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten der Zelle wird mit Mikroelektroden bestimmt. Mit ihrer Hilfe ist es möglich, den Sauerstoffgehalt im Blut zu messen: Ein Katheter wird in das Blut eingeführt, dessen Basis eine Platinelektrode ist, die zusammen mit einer Referenzelektrode in eine Elektrolytlösung gelegt wird, die vom analysierten getrennt wird Blut durch einen porösen hydrophoben Teflonfilm; Im Blut gelöster Sauerstoff diffundiert durch die Poren des Teflonfilms zur Platinelektrode und wird dort reduziert.
О Im Verlauf der Vitalaktivität ändert sich der Zustand des Organs und damit seine elektrische Aktivität im Laufe der Zeit. Die Methode zur Erforschung ihrer Arbeit, basierend auf der Registrierung von Potenzialen elektrisches Feld auf der Körperoberfläche nennt man Elektrographie. Der Name des Elektrogramms gibt die zu untersuchenden Organe oder Gewebe an: Herz - Elektrokardiogramm, Gehirn - Elektroenzephalogramm, Muskeln - Elektromyogramm, Haut - galvanische Hautreaktion usw.
О In der medizinischen Praxis ist die Elektrophorese weit verbreitet - zur Trennung von Proteinen, Aminosäuren, Antibiotika, Enzymen, um den Krankheitsverlauf zu kontrollieren. Iontophorese ist ebenso üblich.
О Der bekannte Apparat „künstliche Niere“, an den ein Patient mit akutem Nierenversagen angeschlossen wird, basiert auf dem Phänomen der Elektrodialyse. Das Blut fließt in einem engen Spalt zwischen zwei mit Kochsalzlösung gewaschenen Membranen, während Schlacken daraus entfernt werden - Produkte des Stoffwechsels und des Gewebezerfalls.
Über Forscher in den Vereinigten Staaten haben die Behandlung von Epilepsie mit elektrischer Stimulation vorgeschlagen. Zu diesem Zweck wird ein winziges Gerät, das den Vagusnerv 30 Stunden lang im Abstand von 5-15 Minuten stimuliert, unter die Haut im oberen Teil der Brust genäht. Seine Wirkung wurde in den USA, Kanada, Deutschland getestet. Bei Patienten, denen nicht durch Medikamente geholfen wurde, nahm die Anzahl der Anfälle nach 3 Monaten um 25% ab, nach 1,5 Jahren um 50%.
Reaktionsschnelligkeit
Eine der Eigenschaften des Gehirns ist die Reaktionsgeschwindigkeit. Sie wird durch die Zeit bestimmt, in der der erste Impuls von den Rezeptoren des Organs, das den Reiz empfangen hat, zu dem Organ wandert, das die Reaktion des Körpers hervorruft. Aus meiner Umfrage geht hervor, dass viele Faktoren die Reaktionsgeschwindigkeit und Aufmerksamkeit beeinflussen. Sie kann insbesondere aus folgenden Gründen abnehmen: uninteressantes und (oder) eintöniges Unterrichtsmaterial durch die Lehrkraft; schwache Disziplin im Klassenzimmer; unklarer Zweck und Unterrichtsplan; verbrauchte Luft im Raum; Klassenzimmertemperatur ist zu hoch oder zu niedrig; Fremdgeräusche; das Vorhandensein neuer unnötiger Vorteile, Müdigkeit am Ende des Tages.
Es gibt auch individuelle Gründe für Unaufmerksamkeit: zu leichte oder zu schwierige Aufnahme des Stoffes; unangenehme Familienereignisse; Krankheit, Überarbeitung; Ansehen einer großen Anzahl von Filmen; spät einschlafen.
Ausgabe
Worte haben einen großen Einfluss auf die nervöse Aktivität eines Menschen. Je mehr die Hörer dem Sprecher vertrauen, desto heller ist die emotionale Färbung der Wörter, die sie wahrnehmen und desto stärker ist ihre Wirkung. Der Patient vertraut dem Arzt, der Schüler vertraut dem Lehrer, daher sollten die Worte mit besonderer Sorgfalt gewählt werden - die Reize des zweiten Signalsystems. So begann ein gut fliegender Kadett der Flugschule plötzlich eine überwältigende Angst zu verspüren. Es stellte sich heraus, dass ihm ein für ihn maßgeblicher Fluglehrer eine Nachricht hinterlassen hatte: "Ich hoffe, Sie bald zu sehen, aber seien Sie vorsichtig mit dem Korkenzieher."
Mit einem Wort, Sie können sowohl eine Krankheit verursachen als auch erfolgreich heilen. Worttherapie - Logotherapie - ist ein Teil der Psychotherapie. Meine nächste Erfahrung ist ein direkter Beweis dafür. Ich bat zwei Personen, Folgendes zu tun: gleichzeitig mit einer Hand in kreisenden Bewegungen über den Bauch streichen und mit der anderen in einer geraden Linie den Kopf berühren. Es stellte sich heraus, dass dies ziemlich schwierig war - die Bewegungen waren gleichzeitig entweder kreisförmig oder linear. Ich habe die Probanden jedoch auf unterschiedliche Weise beeinflusst: Dem einen habe ich gesagt, dass er Erfolg haben wird, und dem anderen, dass er es nicht schaffen wird. Nach einiger Zeit gelang es dem ersten, dem anderen jedoch nicht.
Bei der Berufswahl sollten persönliche Indikatoren angeleitet werden. Wenn die Reaktionsgeschwindigkeit niedrig ist, ist es besser, keinen Beruf zu wählen, der viel Aufmerksamkeit erfordert, eine schnelle Analyse der Situation (Pilot, Fahrer usw.).
Literatur
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Berkinblit M. B., Glagoleva E. G.Elektrizität in lebenden Organismen. - M.: Nauka, 1988.
Auswirkung von Ermüdung auf elektrische Nervenimpulse
Zweck: Überprüfung des Einflusses von körperlicher Aktivität auf die Reaktionsgeschwindigkeit.
Forschungsfortschritt:Die übliche Zeit für eine einfache Reaktion beträgt 100-200 ms für Licht, 120-150 ms für Ton und 100-150 ms für einen elektrokutanen Reiz. Ich habe ein Experiment nach der Methode des Akademiemitglieds Platonov durchgeführt.Zu Beginn des Unterrichts Körperkultur, haben wir die Reaktionszeit beim Fangen des Balls aufgezeichnet und diese Reaktion dann nach körperlicher Anstrengung getestet.
Name, Vorname 11A Klasse Schule Nr. 22Reaktionszeit auf körperliche Belastung
Reaktionszeit nach physikalischer. Ladungen
Kocharyan Karen
0,13 s
0,15s
Nikolaev Valery
0,15s
0,16s
Kasakow Vadim
0,14 s
0,16s
Kuzmin Nikita
0,8s
0,1s
Safiullin Timur
0,13 s
0,15s
Tukhvatullin Rishat
0,9s
0,11s
Farafonov Arthur
0,9s
0,11s
Fazit: Wir haben die Reaktionszeit vor und nach dem Training aufgezeichnet. Wir kamen zu dem Schluss, dass Müdigkeit die Reaktionszeit verlangsamt.Auf dieser Grundlage ist es möglich, Lehrern bei der Planung von Fächern, die maximale Aufmerksamkeit erfordern, zu empfehlen, sie mitten in den Schultag zu legen, wenn die Schüler noch nicht müde und zu vollwertiger geistiger Aktivität fähig sind.
NERVENIMPULS
NERVENIMPULS
Eine Erregungswelle breitet sich entlang der Nervenfaser aus und dient der Übertragung von Informationen aus der Peripherie. (empfindliche) Rezeptorenden zu den Nervenzentren im Inneren des Zentrums. Nervensystem und von diesem zum Exekutivapparat - Muskeln und Drüsen. N.'s Passage und. begleitet von transienter Elektrik. To-Roggen kann sowohl durch extrazelluläre als auch intrazelluläre Elektroden registriert werden.
Generierung, Übertragung und Verarbeitung von N. und. vom Nervensystem ausgeübt. Hauptsächlich Ein strukturelles Element des Nervensystems höherer Organismen ist eine Nervenzelle oder ein Neuron, bestehend aus einem Zellkörper und zahlreichen. Prozesse - Dendriten (Abb. 1). Einer der Prozesse des neriferich. Neuronen haben eine große Länge - es ist eine Nervenfaser oder ein Axon mit einer Länge von ~ 1 m und einer Dicke von 0,5 bis 30 Mikrometer. Es gibt zwei Klassen von Nervenfasern: fleischig (myelinisiert) und nicht fleischig. Die Zellstofffasern haben Myelin, gebildet durch spezielle. Membran, Kanten wie Isolierung werden auf ein Axon gewunden. Die Länge der Abschnitte der durchgehenden Myelinscheide reicht von 200 µm bis 1 mm, sie werden durch die sogenannte unterbrochen. Interceptions von Ranvier mit einer Breite von 1 Mikrometer. Die Myelinscheide dient als Isolierung; die Nervenfaser in diesen Bereichen ist passiv, elektrisch nur in den Interceptions von Ranvier aktiv. Fleischfreie Fasern haben keinen Isolator. Grundstücke; ihre Struktur ist über die gesamte Länge einheitlich, und die Membran hat elektrische. Aktivität auf der gesamten Fläche.
Nervenfasern enden an den Körpern oder Dendriten anderer Nervenzellen, sind aber von diesen getrennt durch
unheimlich ~ 10 nm breit. Dieser Kontaktbereich zwischen zwei Zellen wird genannt. Synapse. Die Membran des Axons, die in die Synapse eindringt, wird genannt. präsynaptisch und die entsprechenden Dendriten oder Muskelmembranen sind postsynaptisch (s. Zellstrukturen).
Unter normalen Bedingungen verläuft eine Reihe von N. und., die auf den Dendriten oder dem Zellkörper entstehen und sich entlang des Axons in Richtung vom Zellkörper ausbreiten, ständig entlang der Nervenfaser (das Axon kann N. und Richtungen). Die Häufigkeit dieser periodischen. Entladungen enthalten Informationen über die Stärke der Reizung, die sie verursacht hat; bei mäßiger Aktivität beträgt die Frequenz beispielsweise ~ 50-100 Impulse / s. Es gibt Zellen, die mit einer Frequenz von ~ 1500 Pulsen/s entladen werden.
N. Ausbreitungsgeschwindigkeit und. du .
hängt von der Art der Nervenfaser und ihrem Durchmesser ab D, du .
~ D 1/2. In den dünnen Fasern des menschlichen Nervensystems u .
~ 1 m / s und in dicken Fasern u .
~100-120m/s.
Jeder N. und. tritt als Folge einer Reizung des Körpers einer Nervenzelle oder Nervenfaser auf. N. und. hat immer die gleichen Eigenschaften (Form und Geschwindigkeit) unabhängig von der Stärke der Reizung, d.h. mit unterschwelliger N. Reizung und. tritt gar nicht auf, hat aber bei einem überschwelligen Wert eine volle Amplitude.
Nach der Erregung beginnt die Refraktärzeit, in der die Erregbarkeit der Nervenfaser reduziert wird. Unterscheiden Sie zwischen abs. die Refraktärzeit, wenn die Faser durch keine Reize stimuliert werden kann, und verweist. Refraktärzeit, wenn möglich, aber die Schwelle ist höher als normal. Abs. die Refraktärperiode begrenzt die Frequenz der Transmission N. von oben und. Die Nervenfaser hat die Eigenschaft der Akkommodation, dh sie gewöhnt sich an ständig wirkende Reizungen, die sich in einer allmählichen Erhöhung der Erregbarkeitsschwelle ausdrücken. Dies führt zu einer Abnahme der Frequenz von N. und. und sogar bis zu ihrem vollständigen Verschwinden. Wenn sich die Reizung langsam aufbaut, kann es sein, dass auch nach Erreichen der Schwelle keine Erregung auftritt.
Abb. 1. Ein Diagramm der Struktur einer Nervenzelle.
Entlang der Nervenfaser von N. und. in Form von elektrischen verteilt. Potenzial. An der Synapse findet eine Änderung des Ausbreitungsmechanismus statt. Wenn N. und. erreicht präsynaptisch. Endungen, in der Synaptik. die Lücke wird durch die aktive Chemikalie freigesetzt. - med und etwa r. Der Mediator diffundiert durch die Synapse. Lücke und verändert die Permeabilität der postsynaptischen. Membran, wodurch auf ihr eine neu erzeugte propagierende entsteht. So funktioniert die Chemikalie. Synapse. Es gibt auch einen elektrischen Zug. Synapse wann. das Neuron wird elektrisch erregt.
N.s Aufregung und. Phys. Ideen über das Aussehen der elektrischen. Potentiale in Zellen basieren auf dem sogenannten. Membrantheorie. Zellmembranen trennen Elektrolyte unterschiedlicher Konzentration und besitzen einen Überschuss. Durchlässigkeit für bestimmte Ionen. Somit ist die Axonmembran eine dünne Schicht aus Lipiden und Proteinen ~ 7 nm dick. Ihr elektrisches Ruhewiderstand ~ 0,1 Ohm. m 2 und die Kapazität ~ 10 mf / m 2. Im Axon sind die K + -Ionen hoch und die Konzentration der Na + - und Cl - -Ionen niedrig, und in Umgebung- und umgekehrt.
Im Ruhezustand ist die Axonmembran für K + -Ionen durchlässig. Aufgrund des Konzentrationsunterschieds C 0 K .
im ext. und C in int. Lösungen stellt sich auf der Membran ein Kaliummembranpotential ein
wo T - Abs. temp-pa, e- Elektronenladung. Auf der Membran des Axons wird tatsächlich ein Ruhepotential von ~ -60 mV beobachtet, was dem angegebenen f-le entspricht.
Ionen Na + und Cl – durchdringen die Membran. Um die notwendige Ungleichgewichtsverteilung der Ionen aufrechtzuerhalten, verwendet die Zelle das System des aktiven Transports, ein Schnitt wird für die Arbeit der Zelle verwendet. Daher ist der Ruhezustand der Nervenfaser thermodynamisch nicht im Gleichgewicht. Es ist aufgrund der Wirkung von Ionenpumpen stationär, und das Membranpotential in einem offenen Kreislauf wird aus der Gleichheit der Gesamtelektrizität gegen Null bestimmt. aktuell.
Der Prozess der nervösen Erregung entwickelt sich wie folgt (siehe auch Biophysik). Wird ein schwacher Stromimpuls durch das Axon geleitet, der zu einer Membrandepolarisation führt, dann wird nach Entfernen des ext. das Wirkungspotenzial kehrt monoton auf sein ursprüngliches Niveau zurück. Unter diesen Bedingungen verhält sich das Axon wie ein passiver Stromkreis. Schaltung bestehend aus einem Kondensator und einem Gleichstrom. Widerstand.
Reis. 2. Entwicklung des Aktionspotentials im NervenLokne: ein- unterschwellig ( 1
) und überschwellig (2) Reizung; B-Membranantwort; bei überschwelliger Reizung zeigt sich die volle PotenzAktion cial; v- Ionenstrom fließt durch Membran bei Erregung; G - Annäherung Ionenstrom in einem einfachen analytischen Modell.
Überschreitet der Stromimpuls einen bestimmten Schwellwert, ändert sich das Potential nach Abschalten der Störung weiter; das Potential wird positiv und kehrt erst dann zum Ruheniveau zurück und rutscht zunächst sogar etwas ab (Hyperpolarisationsregion, Abb. 2). In diesem Fall hängt die Reaktion der Membran nicht von der Störung ab; dieser Impuls heißt. Aktionspotential. Gleichzeitig fließt durch die Membran ein Ionenstrom, der zuerst nach innen und dann nach außen gerichtet ist (Abb. 2, v).
Phänomenologisch. Interpretation des Entstehungsmechanismus von N. und. wurde 1952 von A. L. Hodg-kin und A. F. Huxley gegeben. Der Gesamtionenstrom besteht aus drei Komponenten: Kalium, Natrium und Leckstrom. Wenn sich das Membranpotential um einen Schwellenwert j * (~ 20 mV) verschiebt, wird die Membran für Na + -Ionen durchlässig. Na + -Ionen strömen in die Faser und verschieben das Membranpotential, bis es das Gleichgewichts-Natriumpotential erreicht:
bilden ~ 60 mV. Daher erreicht die Gesamtamplitude des Aktionspotentials ~ 120 mV. Bis Sie max. Potenzial in der Membran beginnt sich Kalium zu entwickeln (und gleichzeitig nimmt Natrium ab). Dadurch wird der Natriumstrom durch einen nach außen gerichteten Kaliumstrom ersetzt. Dieser Strom entspricht einer Abnahme des Aktionspotentials.
Gegründete Empirie. Gleichungen zur Beschreibung von Natrium- und Kaliumströmen. Das Verhalten des Membranpotentials bei räumlich homogener Anregung der Faser wird durch die Ur-tion bestimmt:
wo MIT - Membrankapazität, ich- Ionenstrom, bestehend aus Kalium, Natrium und Kriechstrom. Diese Ströme werden durch Gleichstrom bestimmt. emf j K, j Na und j l und Leitfähigkeiten g K, g Na und gl:
Der Wert g l als konstant betrachtet, Leitfähigkeit g Na und g K werden durch Parameter beschrieben m, h und NS:
g N / A, g K - konstant; Optionen NS und NS lineare Gleichungen erfüllen
Abhängigkeitskoeffizient. ein .
und b auf dem Membranpotential j (Abb. 3) wird aus der Bedingung der besten Übereinstimmung gewählt
Reis. 3. Abhängigkeit der Koeffizientenein.
undBaus MembranenPotenzial.
berechnete und gemessene Kurven ich(T). Auch die Wahl der Parameter wird durch die gleichen Überlegungen motiviert. Abhängigkeit von stationären Werten NS und NS vom Membranpotential ist in Abb. 4. Es gibt Modelle mit eine große Anzahl Parameter. Somit ist die Membran der Nervenfaser ein nichtlinearer Ionenleiter, dessen Eigenschaften wesentlich von der Elektrik abhängen. Felder. Der Mechanismus der Anregungserzeugung ist wenig verstanden. Ur-nia Hodgkin-Huxley gibt nur eine erfolgreiche Erfahrung. Beschreibung des Phänomens, für das es keine spezifischen physikalischen gibt. Modelle. Daher ist es eine wichtige Aufgabe, die Mechanismen des Stromflusses zu untersuchen. Strom durch die Membranen, insbesondere durch gesteuerte elektrische. Feld-Ionenkanäle.
Reis. 4. Abhängigkeit von stationären Werten NS und NS
vom Membranpotential.
N.-Verteilung und. N. und. kann sich ohne Dämpfung und mit Gleichstrom entlang der Faser ausbreiten. Geschwindigkeit. Dies liegt daran, dass die für die Signalübertragung benötigte Energie nicht von einem einzigen Zentrum kommt, sondern lokal an jedem Punkt der Faser gesammelt wird. In Übereinstimmung mit zwei Arten von Fasern gibt es zwei Arten der Übertragung von N. und.: Kontinuierlich und Saltatorisch (intermittierend), wenn sich der Impuls von einer Ranvier-Anfangsstelle zur anderen bewegt und über die Bereiche der Myelinisolation springt.
Bei nicht-myelinisierten. Fasern des Membranpotentials j ( x, t) wird durch ur-niy bestimmt:
wo MIT - Membrankapazität pro Längeneinheit der Faser, R - die Summe der longitudinalen (intrazellulären und extrazellulären) Widerstände pro Längeneinheit der Faser, ich- Ionenstrom, der durch die Membran einer Faser einer Längeneinheit fließt. Elektr. aktuell ich ist ein Funktional des Potentials j, das von der Zeit abhängt T und Koordinaten NS. Diese Abhängigkeit wird durch ur-nii (2) - (4) bestimmt.
Funktionstyp ich spezifisch für eine biologisch erregbare Umgebung. Gleichung (5) jedoch, wenn wir die Form ignorieren ich, hat einen allgemeineren Charakter und beschreibt viele körperliche. Phänomene zum Beispiel. Verbrennungsprozess. Daher ist die Übertragung von N. und. verglichen mit dem Verbrennen einer Pulverschnur. Wenn in einer Wanderflamme der Zündvorgang aufgrund der Wärmeleitfähigkeit durchgeführt wird, dann in N. und. Aufregung erfolgt mit Hilfe der sogenannten. lokale Ströme (Abb. 5).
Reis. 5. Lokale Strömungen für die AusbreitungReduktion der Nervenimpulse.
Ur-nia Hodgkin - Huxley für die Verbreitung von N. und. wurden numerisch gelöst. Die erhaltenen Lösungen zusammen mit den akkumulierten Experimenten. Daten zeigten, dass die Verteilung von N. und. hängt nicht von den Details des Anregungsprozesses ab. Qualitäten. ein Bild der Verbreitung von N. und. kann mit einfachen Modellen erhalten werden, die nur die allgemeinen Eigenschaften der Anregung widerspiegeln. Dieser Ansatz ermöglichte es, die Form des N. zu berechnen und. in einer homogenen Faser, deren Änderung bei Vorhandensein von Inhomogenitäten und sogar komplexen Fortpflanzungsmoden der Anregung beispielsweise in aktiven Medien. im Herzmuskel. Es gibt einige. Matte. Modelle dieser Art. Die einfachste davon ist wie folgt. Der Ionenstrom, der während des Durchgangs von N. und. durch die Membran fließt, ist abwechselnd: zuerst fließt er in die Faser und dann nach außen. Daher kann sie durch eine stückweise konstante f-tion angenähert werden (Abb. 2, g). Eine Anregung tritt auf, wenn sich das Membranpotential um einen Schwellenwert j * verschiebt. In diesem Moment gibt es einen Strom, der innerhalb der Faser gerichtet ist und in der Größe J ". Nach t "wird der Strom umgekehrt, gleich J"Dies geht für eine Zeit von ~ t." Die selbstähnliche Lösung von Gleichung (5) kann als Funktion der Variablen gefunden werden t = x / du ,
wo bist du -
N. Ausbreitungsgeschwindigkeit und. (Abb. 2, B).
In realen Fasern ist die Zeit t " lang genug, daher bestimmt nur sie die Geschwindigkeit u ,
für einen Schwarm gilt: 
... Bedenkt, dass J" ~ ~ d, R ~ d 2 und MIT~ D, wo D - des Faserdurchmessers, finden wir in Übereinstimmung mit dem Experiment, dass u ~ d 1/2 .
Mittels stückweise konstanter Näherung wird die Form des Aktionspotentials gefunden.
Ur-nie (5) zum Ausbreiten von N. und. erlaubt eigentlich zwei Lösungen. Die zweite Lösung erweist sich als instabil; es gibt N. und. mit einer viel geringeren Geschwindigkeit und Amplitude des Potentials. Das Vorhandensein der zweiten, instabilen Lösung hat eine Analogie in der Verbrennungstheorie. Wenn sich eine Flamme mit einem seitlichen Kühlkörper ausbreitet, ist auch ein instabiler Modus möglich. Einfache Analyse Modell N. und. verbessert werden kann, unter Berücksichtigung add. Einzelheiten.
Bei einer Veränderung im Schnitt und bei der Verzweigung der Nervenfasern N.-Durchgang und. kann schwierig oder sogar komplett blockiert sein. In einer expandierenden Faser (Abb. 6) nimmt die Pulsgeschwindigkeit ab, wenn sie sich der Expansion nähert, und beginnt nach der Expansion zuzunehmen, bis sie einen neuen stationären Wert erreicht. N.'s Verlangsamung und. je stärker, desto größer der Unterschied in den Querschnitten. Bei ausreichend großer N.-Expansion und. stoppt. Es gibt eine kritische. die Ausdehnung der Faser, der Schnitt hält N fest. und.
Bei der Rückwärtsbewegung von N. und. (von breiter zu schmaler Faser) tritt keine Blockierung auf, aber die Geschwindigkeitsänderung ist das Gegenteil. Bei Annäherung an die Verengung, N.s Geschwindigkeit und. steigt an und beginnt dann auf einen neuen stationären Wert zu sinken. Auf dem Geschwindigkeitsdiagramm (Abb., 6 ein) erhält man eine Art Hystereseschleife.
Rie. 6. Passage von Nervenimpulsen durch Expansionkriechende Faser: ein - die Änderung der Pulsgeschwindigkeit in je nach Richtung; B-schematisch das Bild der expandierenden Faser.
Eine andere Art von Heterogenität ist die Faserverzweigung. Am Verzweigungspunkt zersetzen. Möglichkeiten zur Durchleitung und Blockierung von Impulsen. Mit asynchronem N.-Ansatz und. die Sperrbedingung hängt vom Zeitversatz ab. Wenn die Zeit zwischen den Pulsen klein ist, helfen sie sich gegenseitig, in die breite dritte Faser einzudringen. Wenn die Verschiebung groß genug ist, dann N. und. sich gegenseitig stören. Dies liegt daran, dass N. und., die zuerst auftraten, aber die dritte Faser nicht erregten, den Knoten teilweise in einen feuerfesten Zustand versetzt. Außerdem gibt es einen Synchronisationseffekt: wie N. nähert und. zum Knoten, ihre Verzögerung relativ zueinander nimmt ab.
N.s Interaktion und. Nervenfasern im Körper werden zu Bündeln oder Nervenstämmen zusammengefasst und bilden eine Art Litzenkabel. Alle Fasern im Bündel sind in sich geschlossen. Kommunikationsleitungen, haben aber einen gemeinsamen "Draht" - den interzellularen. Wenn N. and. entlang einer der Fasern verläuft, erzeugt es Elektrizität in der Interzellularflüssigkeit. , beeinflusst ein Schnitt das Membranpotential benachbarter Fasern. Normalerweise ist ein solcher Einfluss vernachlässigbar und Kommunikationsleitungen funktionieren ohne gegenseitige Beeinflussung, aber er manifestiert sich auf pathologische Weise. und Künste. Bedingungen. Verarbeitung von Nervenstämmen speziell. chem. Substanzen kann man nicht nur die gegenseitige Beeinflussung, sondern auch die Übertragung der Anregung auf benachbarte Fasern beobachten.
Bekannte Experimente zur Interaktion zweier Nervenfasern, die in einem begrenzten externen Volumen platziert sind. Lösung. Wenn N. und. entlang einer der Fasern verläuft, dann ändert sich gleichzeitig die Erregbarkeit der zweiten Faser. Die Veränderung durchläuft drei Phasen. Anfänglich sinkt die Erregbarkeit der zweiten Faser (die Anregungsschwelle steigt). Diese Abnahme der Erregbarkeit eilt dem entlang der ersten Faser verlaufenden Aktionspotential voraus und dauert ungefähr an, bis das Potential in der ersten Faser sein Maximum erreicht. Dann wächst die Erregbarkeit, diese Phase fällt zeitlich mit dem Prozess der Verringerung des Potenzials in der ersten Faser zusammen. Die Erregbarkeit nimmt wieder ab, wenn in der ersten Faser eine leichte Hyperpolarisation der Membran auftritt.
Zur selben Zeit N.'s Passage und. manchmal war es möglich, eine Synchronisation über zwei Fasern zu erreichen. Trotz der Tatsache, dass seine eigene. N. Geschwindigkeit und. in verschiedenen Fasern sind gleichzeitig unterschiedlich. die Aufregung konnte kollektiv N entstehen. und. Wenn Ihr eigenes. die Geschwindigkeiten waren gleich, dann hatte der kollektive Impuls eine geringere Geschwindigkeit. Mit einem spürbaren Unterschied in der Eigenschaft. der Geschwindigkeiten hatte die kollektive Geschwindigkeit einen Zwischenwert. Nur N. und. konnten synchronisiert werden, deren Geschwindigkeiten sich nicht allzu sehr unterschieden.
Matte. eine Beschreibung dieses Phänomens liefert ein Urnensystem für die Membranpotentiale zweier paralleler Fasern j 1 und j 2:
wo R 1 und R 2 - Längswiderstand der ersten und zweiten Fasern, R 3 -
Längswiderstand der äußeren Umgebung, g = R 1 R 2 + R 1 R 3 .
+ R 2 R 3 .
Ionenströme ich 1 und ich 2 kann durch das eine oder andere Modell der nervösen Erregung beschrieben werden.
Bei Verwendung einer einfachen Analyse. Modelllösung führt zu einer Spur. Bild. Wird eine Faser erregt, wird in der benachbarten ein alternierendes Membranpotential induziert: Zuerst wird die Faser hyperpolarisiert, dann depolarisiert und schließlich wieder hyperpolarisiert. Diese drei Phasen entsprechen einer Abnahme, Zunahme und einer erneuten Abnahme der Fasererregbarkeit. Bei normalen Werten der Parameter erreicht die Verschiebung des Membranpotentials in der zweiten Phase in Richtung Depolarisation nicht den Schwellenwert, daher findet keine Übertragung der Anregung auf die benachbarte Faser statt. Zur selben Zeit Anregung von zwei Fasern, System (6) ermöglicht eine gemeinsame selbstähnliche Lösung, die zwei N. und. entspricht, sich mit gleicher Geschwindigkeit am Pfosten bewegen. Abstand voneinander. Wenn es ein langsames N. und vorn gibt, dann verlangsamt es den schnellen Impuls, lässt ihn nicht nach vorne los; beide bewegen sich mit relativ niedrigen Geschwindigkeiten. Wenn Fast II voraus ist. und., dann zieht es einen langsamen Impuls hoch. Es stellt sich heraus, dass die kollektive Geschwindigkeit nahe an der eigenen liegt. die Geschwindigkeit des schnellen Impulses. In komplexen neuronalen Strukturen ist das Auftreten von Auto-Volleyball.
Aufregende Umgebungen. Nervenzellen im Körper sind zu neuronalen Netzwerken zusammengefasst, To-Roggen werden je nach Häufigkeit der Verzweigung der Fasern in seltene und dichte unterteilt. In einem seltenen Netzwerk von dep. werden unabhängig voneinander angeregt und interagieren nur an Verzweigungsknoten, wie oben beschrieben.
In einem dichten Netz umfasst Spannung viele Elemente auf einmal, sodass deren Detailstruktur und die Art und Weise, wie sie miteinander verbunden sind, als unbedeutend erscheinen. Das Netzwerk verhält sich wie ein kontinuierliches erregbares Medium, dessen Parameter die Entstehung und Ausbreitung der Erregung bestimmen.
Das erregbare Medium kann dreidimensional sein, obwohl es häufiger als zweidimensional angesehen wird. Die Aufregung, die bei K.-L. Punkt auf der Oberfläche, breitet sich in Form einer Ringwelle in alle Richtungen aus. Die Erregungswelle kann sich um Hindernisse biegen, aber sie kann von ihnen nicht reflektiert werden und wird nicht von der Grenze des Mediums reflektiert. Wenn Wellen miteinander kollidieren, kommt es zu ihrer gegenseitigen Zerstörung; diese Wellen können sich aufgrund des Vorhandenseins eines feuerfesten Bereichs hinter der Anregungsfront nicht gegenseitig durchdringen.
Ein Beispiel für eine erregbare Umgebung ist das kardiale neuromuskuläre Synzytium - die Vereinigung von Nerven- und Muskelfasern zu einem einzigen leitenden System, das Erregung in jede Richtung übertragen kann. Die neuromuskuläre Synzytie kontrahiert synchron und gehorcht einer Erregungswelle, die von einem einzigen Kontrollzentrum - dem Schrittmacher - gesendet wird. Der gleichmäßige Rhythmus wird manchmal verletzt, es treten Arrhythmien auf. Einer dieser Modi wird aufgerufen. Vorhofflattern: Dies sind autonome Kontraktionen, die beispielsweise durch die Erregungszirkulation um ein Hindernis herum verursacht werden. obere oder untere Vene. Für das Auftreten eines solchen Regimes muss der Umfang des Hindernisses die Anregungswellenlänge überschreiten, die im menschlichen Vorhof ~ 5 cm entspricht.Wenn das Flattern periodisch auftritt. Vorhofkontraktion mit einer Frequenz von 3-5 Hz. Ein komplexerer Erregungsmodus ist Kammerflimmern, wenn dep. Elemente des Herzmuskels beginnen sich ohne ext. Befehle und ohne Kommunikation mit Nachbarelementen mit einer Frequenz von ~ 10 Hz. Fibrillation stoppt die Blutzirkulation.
Die Entstehung und Aufrechterhaltung der spontanen Aktivität eines erregbaren Mediums ist untrennbar mit der Entstehung von Wellenquellen verbunden. Die einfachste Wellenquelle (spontan angeregte Zellen) kann periodisch sein. Pulsieren der Aktivität, so ist der Herzschrittmacher aufgebaut.
Auch durch komplexe Räume können Erregungsquellen entstehen. Organisation des Anregungsmodus, zum Beispiel. ein Hallgerät vom Typ rotierender Spiralwellen, das im einfachsten erregbaren Medium auftritt. Eine andere Art von Hall tritt in einer Umgebung auf, die aus zwei Arten von Elementen mit unterschiedlichen Anregungsschwellen besteht; Der Haller erregt periodisch das eine oder andere Element, ändert seine Bewegungsrichtung und erzeugt ebene Wellen.
Der dritte Quellentyp ist das führende Zentrum (Echoquelle), das in einem Medium erscheint, das hinsichtlich Brechungsindex oder Anregungsschwelle heterogen ist. In diesem Fall erscheint eine reflektierte Welle (Echo) an der Inhomogenität. Das Vorhandensein solcher Wellenquellen führt zum Auftreten komplexer Anregungsmoden, die in der Theorie der Autowellen untersucht werden.
Zündete .: A. Hodgkin, Nervöser Impuls, trans. aus Englisch, M., 1965; Katz B., Nerv, Muskel und Synapse, trans. aus Englisch., M., 1968; Chodorov BI, Das Problem der Erregbarkeit, L., 1969; Tasaki I., Nervöse Aufregung, trans. aus Englisch, M., 1971; Markin V. S., Pastushenko V. F., Chizmad-zhev Yu. A., Theory of Excitable Media, M., 1981. S. Markin.
NERNSTA THEOREM- das Gleiche wie Der dritte Hauptsatz der Thermodynamik.
NERNSTA-EFFEKT(longitudinaler galvanothermomagnetischer Effekt) - das Auftreten in einem Leiter, durch den Strom fließt J , befindet sich im magn. Gebiet h | J , Temperaturgefälle T , entlang der Strömung geführt J ; der Temperaturgradient ändert das Vorzeichen nicht, wenn sich die Feldrichtung ändert n im Gegenteil (gleichmäßige Wirkung). 1886 von W. N. Nernst eröffnet. entsteht dadurch, dass der Stromübergang (Ladungsträgerfluss) von einem Wärmefluss begleitet wird. Tatsächlich ist N. e. repräsentiert Peltier-Effekt unter Bedingungen, bei denen die an den Enden der Probe auftretende Temperaturdifferenz zur Kompensation des mit dem Strom verbundenen Wärmestroms führt J , Wärmestrom aufgrund der Wärmeleitfähigkeit. N. e. auch ohne magn beobachtet. Felder.
NERNSTA-ETTINGSHAUSEN-EFFEKT- das Aufkommen der elektrischen. Felder E ne in einem Leiter, in dem es einen Temperaturgradienten gibt T
,
in einer Richtung senkrecht zu magn. Gebiet n
.
Es gibt Quer- und Längseffekte.
Kreuz H.-E. NS. besteht im Aussehen von elektrischen. Felder E ne |
(Potenzieller unterschied V ne |
) in Richtung senkrecht zu n
und T
... In Ermangelung von magn. thermoelektrische Felder das Feld kompensiert den durch den Temperaturgradienten erzeugten Ladungsträgerfluss, und die Kompensation erfolgt nur für den Gesamtstrom: Elektronen mit einer höheren Energie als der Durchschnitt (heiß) bewegen sich vom heißen Ende der Probe zum kalten Ende, Elektronen mit einer niedrigeren Energie als der Durchschnitt (kalt), - in die entgegengesetzte Richtung. Die Lorentzkraft lenkt diese Trägergruppen in die Richtung senkrecht zu T
und mag. Feld, in verschiedene Richtungen; der Ablenkwinkel (Hallwinkel) wird durch die Relaxationszeit τ einer gegebenen Trägergruppe bestimmt, d. h. er unterscheidet sich für heiße und kalte Träger, wenn t von der Energie abhängt. In diesem Fall werden die Ströme von kalten und heißen Trägern in Querrichtung ( |
T
und |
n
) können sich nicht gegenseitig kompensieren. Dies führt zum Erscheinen des Feldes E |
ne ,
dessen Wert sich aus der Gleichheitsbedingung 0 des Gesamtstroms ergibt J = 0.
Feldstärke E |
ne hängt davon ab NS und die Eigenschaften des Stoffes, gekennzeichnet durch den Koeffizienten. Nernst-Ettingsha-usena n |
:
V Halbleiter Unter dem Einfluss T Ladungsträger unterschiedlichen Vorzeichens bewegen sich in eine Richtung und in magn. das Feld wird in entgegengesetzte Richtungen abgelenkt. Dadurch ist die Richtung des Feldes Nernst - Ettingshausen, das durch Ladungen mit entgegengesetztem Vorzeichen entsteht, nicht vom Vorzeichen der Träger abhängig. Dies unterscheidet im Wesentlichen den transversalen N.-E. NS. von Hall-Effekt, wobei die Richtung des Hallfeldes für Ladungen mit entgegengesetztem Vorzeichen unterschiedlich ist.
Da der Koeffizient. n |
durch die Abhängigkeit der Relaxationszeit t der Ladungsträger von ihrer Energie bestimmt wird, dann gilt N.-E. NS. Mechanismus empfindlich Streuung von Ladungsträgern. Trägerstreuung reduziert den Einfluss von Magneten. Felder. Wenn t ~, dann für R> 0 heiße Träger werden seltener gestreut als kalte Träger und die Richtung des Feldes E |
ne wird durch die Abweichungsrichtung in magn bestimmt. heißes Medienfeld. Bei R < 0 направление E |
ne ist das Gegenteil und wird durch Kälteträger definiert.
V Metalle, wobei der Strom von Elektronen mit Energien im Bereich ~ . getragen wird kT in der Nähe von Fermi-Oberflächen, Größe n |
gegeben durch die Ableitung D T / D.
auf der Fermi-Oberfläche = const (normalerweise für Metalle n |
> 0, aber zum Beispiel für Kupfer n |
< 0).
N.-O.-Messungen NS. in Halbleitern lassen sich bestimmen R, d.h. stelle die Funktion t () wieder her. Meist bei hoher Temp-Pax im eigenen Bereich. Halbleiterleitfähigkeit n |
<
0 durch Streuung von Trägern an der Optik. Phononen. Mit abnehmender Temperatur wird ein Bereich mit n |
> 0, entsprechend der Verunreinigungsleitfähigkeit und Ladungsträgerstreuung Ch. arr. auf Phononen ( R< < 0). При ещё более низких T Streuung durch Ionisationen dominiert. Verunreinigungen mit n |
< 0 (R > 0).
Bei schwacher Magn. Felder (w mit t<< 1, где w с - Zyklotronfrequenz Spediteure) n |
hängt nicht davon ab h... In starken Feldern (w C t >> 1) Koef. n |
Anteil. 1/ h 2. Bei anisotropen Leitern ist der Koeff. n |
-
Tensor. Nach der Menge n |
Einfluss auf das Mitreißen von Elektronen durch Photonen (erhöht n |
),
Anisotropie der Fermi-Oberfläche usw.
Längsschnitt H.-E. E. besteht in der Entstehung von Elektro-reich. Felder E || ne (Potenzialdifferenz V || ne) entlang T
wenn vorhanden h
|
T
... Da entlang T
es gibt thermoelektrik. Gebiet E ein =
ein T
,
wobei a der Koeffizient ist. thermoelektrischer Trich. Felder, wird das Auftreten ergänzen. Felder entlang T
ist gleichbedeutend mit dem Ändern des Feldes E ein .
beim Auftragen von magn. Felder:
Magn. das Feld, das die Bahnen der Elektronen verbiegt (siehe oben), verringert ihre mittlere freie Weglänge l in die Richtung T . Da die freie Weglänge (Relaxationszeit t) von der Elektronenenergie abhängt, ist die Abnahme l es ist nicht dasselbe für heiße und kalte Medien: es ist weniger für diese Gruppe, für einen Schnitt ist t geringer. Also, mag. Feld ändert die Rolle von schnellen und langsamen Ladungsträgern bei der Energieübertragung und thermoelektrisch. das Feld, das die Ladungsfreiheit bei der Energieübertragung gewährleistet, muss sich ändern. In diesem Fall ist der Koeffizient. N || hängt auch vom Trägerstreuungsmechanismus ab. Thermoelektrisch der Strom nimmt zu, wenn mit steigender Trägerenergie abnimmt (bei Streuung von Ladungsträgern durch akustische Phononen) oder sinkt, wenn τ mit zunehmender Energie zunimmt (bei Streuung durch Verunreinigungen). Wenn Elektronen mit unterschiedlichen Energien das gleiche t haben, verschwindet der Effekt ( n|| = 0). Daher ist in Metallen, wo der Energiebereich der an den Transferprozessen beteiligten Elektronen klein ist (~ kT), N || klein: In einem Halbleiter mit zwei Arten von Ladungsträgern N ||~ ~ g/kT. Bei niedriger Temperatur-Pax n|| kann auch durch den Effekt des Elektronenschleppens durch Phononen zunehmen. In starkem magn. Felder voll thermoelektrisch. Feld in magn. das Feld ist "gesättigt" und hängt nicht vom Trägerstreuungsmechanismus ab. Im Ferromagneten. Metalle N.-E. NS. weist Merkmale auf, die mit dem Vorhandensein einer spontanen Magnetisierung verbunden sind.
Eine Erregungswelle, die sich entlang der Nervenfaser ausbreitet und sich in elektrischer Form manifestiert. (Aktionspotential), ionisch, mechanisch, thermisch. und andere Änderungen. Bietet Informationsübertragung vom Peripheriegerät. Rezeptorenden zu den Nervenzentren im Inneren ... ... Biologisches enzyklopädisches Wörterbuch
Nervenimpuls- Siehe Aktionspotential. Psychologie. Ein Ya. Dictionary Nachschlagewerk / Per. aus dem Englischen K. S. Tkatschenko. M.: MESSEN SIE PRESSE. Mike Cordwell. 2000 ... Große psychologische Enzyklopädie
Ein Nervenimpuls ist ein elektrischer Impuls, der sich entlang einer Nervenfaser ausbreitet. Mit Hilfe der Übertragung von Nervenimpulsen werden Informationen zwischen Neuronen ausgetauscht und Informationen von Neuronen an Zellen anderer Gewebe des Körpers übertragen. Nervös ... ... Wikipedia
Eine Erregungswelle, die sich als Reaktion auf die Stimulation von Neuronen entlang einer Nervenfaser ausbreitet. Bietet die Übertragung von Informationen von Rezeptoren an die zentrale nervöses System und von dort zu den ausführenden Organen (Muskeln, Drüsen). Durchführen eines nervösen ... ... enzyklopädisches Wörterbuch
Nervenimpuls- eine Erregungswelle, die sich als Reaktion auf die Stimulation von Neuronen entlang der Nervenfasern und entlang des Nervenzellenkörpers ausbreitet und dazu dient, ein Signal von Rezeptoren an das Zentralnervensystem und von diesem an die Exekutivorgane (Muskeln, ... ... Die Anfänge der modernen Naturwissenschaft
Nervenimpuls- nervinis impulsas statusas T sritis Kūno kultūra ir sportas apibrėžtis Jaudinimo Banga, plintanti nerviniu audiniu. Atsiranda padirginus nervų ląsteles. Perduoda signalus iš jautriųjų periferinių nervų galūnių (rezeptorių) į centrinę nervų…… Sporto terminų žodynas
Siehe Nervöser Impuls ... Große sowjetische Enzyklopädie
NERVENIMPULS- Siehe Impuls (4) ... Erklärendes Wörterbuch in der Psychologie
