Žmogus mūsų kūne veikia kaip savotiškas koordinatorius. Jis perduoda komandas iš smegenų į raumenis, organus, audinius ir apdoroja iš jų gaunamus signalus. Nervinis impulsas naudojamas kaip tam tikra duomenų laikmena. Ką jis atstovauja? Kokiu greičiu jis veikia? Į šiuos ir daugelį kitų klausimų galite atsakyti šiame straipsnyje.

Kas yra nervinis impulsas?

Taip vadinama sužadinimo banga, kuri plinta skaidulomis kaip atsakas į neuronų dirginimą. Šio mechanizmo dėka informacija iš įvairių receptorių perduodama į centrinę nervų sistemą. Ir iš jo, savo ruožtu, į skirtingus organus (raumenis ir liaukas). Bet kas yra šis procesas fiziologiniu lygmeniu? Nervinio impulso perdavimo mechanizmas yra tas, kad neuronų membranos gali pakeisti savo elektrocheminį potencialą. O mus dominantis procesas vyksta sinapsių srityje. Nervinio impulso greitis gali svyruoti nuo 3 iki 12 metrų per sekundę. Išsamiau apie tai, taip pat apie veiksnius, turinčius įtakos tam, pakalbėsime vėliau.

Struktūros ir darbo studija

Pirmą kartą nervinio impulso praėjimą pademonstravo vokiečių mokslininkai E. Goeringas ir G. Helmholtzas, kaip pavyzdį pateikę varlę. Kartu buvo nustatyta, kad bioelektrinis signalas sklinda anksčiau nurodytu greičiu. Apskritai tai įmanoma dėl ypatingos konstrukcijos.Kažkuo jie primena elektros kabelį. Taigi, jei su juo brėžiame paraleles, tai laidininkai yra aksonai, o izoliatoriai yra jų mielino apvalkalai (tai yra Schwann ląstelės membrana, kuri yra suvyniota keliais sluoksniais). Be to, nervinio impulso greitis pirmiausia priklauso nuo skaidulų skersmens. Antra svarbiausia – elektros izoliacijos kokybė. Beje, organizmas kaip medžiagą naudoja mielino lipoproteiną, turintį dielektriko savybių. Ceteris paribus, kuo didesnis jo sluoksnis, tuo greičiau praeis nerviniai impulsai. Net ir šiuo metu negalima teigti, kad ši sistema buvo iki galo ištirta. Daugelis su nervais ir impulsais susijusių dalykų vis dar lieka paslaptimi ir tyrimų objektu.

Struktūros ir veikimo ypatumai

Jei mes kalbame apie nervinio impulso kelią, tada reikia pažymėti, kad pluoštas nėra padengtas per visą ilgį. Konstrukcijos ypatybės yra tokios, kad dabartinę situaciją geriausiai galima palyginti su izoliacinių keraminių movų, tvirtai priveržtų ant elektros kabelio strypo (nors šiuo atveju ant aksono), sukūrimu. Dėl to susidaro nedidelės neizoliuotos elektros sekcijos, iš kurių jonų srovė gali saugiai ištekėti iš aksono į aplinką (arba atvirkščiai). Tai dirgina membraną. Dėl to generacija sukeliama tose srityse, kurios nėra izoliuotos. Šis procesas vadinamas Ranvier pertraukimu. Tokio mechanizmo buvimas leidžia daug greičiau plisti nerviniam impulsui. Pakalbėkime apie tai su pavyzdžiais. Taigi nervinio impulso laidumo greitis storame mielinizuotame pluošte, kurio skersmuo svyruoja 10-20 mikronų ribose, yra 70-120 metrų per sekundę. Tuo tarpu tiems, kurių struktūra neoptimali, šis skaičius yra 60 kartų mažesnis!

Kur jie sukurti?

Nerviniai impulsai kyla iš neuronų. Galimybė kurti tokius „pranešimus“ yra viena iš pagrindinių jų savybių. Nervinis impulsas užtikrina greitą to paties tipo signalų sklidimą išilgai aksonų į ilgas atstumas. Todėl tai yra labiausiai svarbi priemonė organizmas jame keistis informacija. Duomenys apie dirginimą perduodami keičiant jų pasikartojimo dažnį. Čia veikia sudėtinga periodinių leidinių sistema, kuri per vieną sekundę gali suskaičiuoti šimtus nervinių impulsų. Kiek panašiu principu, nors ir daug sudėtingesniu, veikia kompiuterinė elektronika. Taigi, kai nerviniai impulsai atsiranda neuronuose, jie tam tikru būdu užkoduojami ir tik tada perduodami. Tokiu atveju informacija sugrupuojama į specialias „pakuotes“, kurios turi skirtingą sekos numerį ir pobūdį. Visa tai kartu yra mūsų smegenų ritminio elektrinio aktyvumo pagrindas, kurį galima užregistruoti elektroencefalogramos dėka.

Ląstelių tipai

Kalbant apie nervinio impulso praėjimo seką, negalima ignoruoti (neuronų), per kuriuos perduodami elektriniai signalai. Taigi jų dėka įvairios mūsų kūno dalys keičiasi informacija. Atsižvelgiant į jų struktūrą ir funkcionalumą, išskiriami trys tipai:

1. Receptorius (jautrus). Jie koduoja ir paverčia nerviniais impulsais visus temperatūros, cheminius, garso, mechaninius ir šviesos dirgiklius.
2. Papildinys (taip pat vadinamas laidininku arba uždarymu). Jie naudojami impulsams apdoroti ir keisti. Daugiausia jų yra žmogaus smegenyse ir nugaros smegenyse.
3. Efektorius (variklis). Jie gauna komandas iš centrinės nervų sistemos atlikti tam tikrus veiksmus (šviesioje saulėje užmerkti akis ranka ir pan.).

Kiekvienas neuronas turi ląstelės kūną ir procesą. Nervinio impulso kelias per kūną prasideda būtent nuo pastarojo. Filialai yra dviejų tipų:

1. Dendritai. Jiems patikėta funkcija suvokti ant jų esančių receptorių dirginimą.
2. Aksonai. Jų dėka nerviniai impulsai perduodami iš ląstelių į darbinį organą.

Kalbant apie nervinio impulso laidumą ląstelėse, sunku nekalbėti apie vieną įdomų dalyką. Taigi, kai jie ilsisi, tarkime, kad natrio ir kalio siurblys judina jonus taip, kad viduje būtų gėlo vandens, o išorėje – sūraus vandens. Dėl atsirandančio potencialų skirtumo per membraną disbalanso galima pastebėti iki 70 milivoltų. Palyginimui tai yra 5% įprastų.Bet kai tik pasikeičia ląstelės būklė, sutrinka susidariusi pusiausvyra, jonai pradeda keistis vietomis. Taip atsitinka, kai per jį praeina nervinio impulso kelias. Dėl aktyvaus jonų veikimo šis veiksmas dar vadinamas veikimo potencialu. Kai ji pasiekia tam tikrą vertę, prasideda atvirkštiniai procesai ir ląstelė pasiekia ramybės būseną.

Apie veikimo potencialą

Kalbant apie nervinio impulso transformaciją ir jo sklidimą, reikia pažymėti, kad jis gali būti apgailėtinas milimetrais per sekundę. Tada signalai iš rankos į smegenis pasiektų per kelias minutes, o tai akivaizdžiai nėra gerai. Būtent čia anksčiau aptartas mielino apvalkalas atlieka savo vaidmenį stiprinant veikimo potencialą. O visi jo „pravažiavimai“ išdėstyti taip, kad signalo perdavimo greičiui jie tik teigiamai atsiliepia. Taigi, kai impulsas pasiekia pagrindinės vieno aksono kūno dalies galą, jis perduodamas arba į kitą ląstelę, arba (jei kalbame apie smegenis) į daugybę neuronų šakų. Pastaraisiais atvejais veikia kiek kitoks principas.

Kaip viskas veikia smegenyse?

Pakalbėkime apie tai, kokia nervinių impulsų perdavimo seka veikia svarbiausiose mūsų centrinės nervų sistemos dalyse. Čia neuronai nuo kaimynų atskirti nedideliais tarpeliais, kurie vadinami sinapsėmis. Veikimo potencialas negali jų kirsti, todėl ieško kito būdo patekti į kitą nervinę ląstelę. Kiekvieno proceso pabaigoje susidaro maži maišeliai, vadinami presinapsinėmis pūslelėmis. Kiekvienas iš jų turi specialių junginių – neuromediatorių. Kai į juos patenka veikimo potencialas, iš maišelių išsiskiria molekulės. Jie kerta sinapsę ir prisijungia prie specialių molekulinių receptorių, esančių ant membranos. Tokiu atveju sutrinka pusiausvyra ir tikriausiai atsiranda naujas veikimo potencialas. Tai dar tiksliai nežinoma, neurofiziologai šią problemą tiria iki šiol.

Neuromediatorių darbas

Kai jie perduoda nervinius impulsus, yra keletas variantų, kas jiems nutiks:

1. Jie išsisklaidys.
2. veikiamas cheminio skilimo.
3. Grįžkite į jų burbulus (tai vadinama atkūrimu).

XX amžiaus pabaigoje buvo atliktas stulbinantis atradimas. Mokslininkai išsiaiškino, kad vaistai, turintys įtakos neuromediatoriams (taip pat jų išsiskyrimui ir reabsorbcijai), gali iš esmės pakeisti žmogaus psichinę būseną. Taigi, pavyzdžiui, daugelis antidepresantų, tokių kaip Prozac, blokuoja serotonino reabsorbciją. Yra keletas priežasčių manyti, kad dėl Parkinsono ligos kaltas smegenų neurotransmiterio dopamino trūkumas.

Dabar mokslininkai, tyrinėjantys ribines valstybes žmogaus psichika bando išsiaiškinti, kaip visa tai veikia žmogaus protą. Tuo tarpu mes neturime atsakymo į tokį esminį klausimą: dėl ko neuronas sukuria veikimo potencialą? Kol kas šios ląstelės „paleidimo“ mechanizmas mums yra paslaptis. Šios mįslės požiūriu ypač įdomus yra pagrindinių smegenų neuronų darbas.

Trumpai tariant, jie gali dirbti su tūkstančiais neurotransmiterių, kuriuos siunčia jų kaimynai. Išsami informacija apie tokio tipo impulsų apdorojimą ir integravimą mums beveik nežinoma. Nors daugelis tyrimų grupių dirba šiuo klausimu. Šiuo metu paaiškėjo, kad visi gauti impulsai yra integruoti, o neuronas priima sprendimą – ar būtina palaikyti veikimo potencialą ir perduoti juos toliau. Žmogaus smegenų veikla pagrįsta šiuo esminiu procesu. Na, tada nenuostabu, kad mes nežinome atsakymo į šią mįslę.

Kai kurios teorinės ypatybės

Straipsnyje „nervinis impulsas“ ir „veiksmo potencialas“ buvo vartojami kaip sinonimai. Teoriškai tai tiesa, nors kai kuriais atvejais būtina atsižvelgti į kai kurias savybes. Taigi, jei kreipiatės į detales, veikimo potencialas yra tik nervinio impulso dalis. Išsamiai išnagrinėję mokslines knygas galite sužinoti, kad tai tik membranos krūvio pasikeitimas iš teigiamo į neigiamą ir atvirkščiai. Tuo tarpu nervinis impulsas suprantamas kaip sudėtingas struktūrinis ir elektrocheminis procesas. Jis plinta per neurono membraną kaip keliaujanti pokyčių banga. Veiksmo potencialas yra tik elektrinis nervinio impulso komponentas. Jis apibūdina pokyčius, atsirandančius dėl vietinės membranos dalies krūvio.

Kur sukuriami nerviniai impulsai?

Kur jie pradeda savo kelionę? Į šį klausimą gali atsakyti kiekvienas studentas, stropiai studijavęs susijaudinimo fiziologiją. Yra keturi parinktys:

1. Dendrito receptoriaus galas. Jei jis egzistuoja (o tai nėra faktas), tada galimas tinkamas dirgiklis, kuris pirmiausia sukurs generatoriaus potencialą, o tada nervinį impulsą. Panašiai veikia ir skausmo receptoriai.
2. Jaudinamosios sinapsės membrana. Paprastai tai įmanoma tik esant stipriam dirginimui arba jų sumavimui.
3. Danttrido trigerinė zona. Tokiu atveju vietiniai sužadinimo postsinapsiniai potencialai susidaro kaip atsakas į dirgiklį. Jei pirmasis Ranvier mazgas yra mielinizuotas, tada jie sumuojami ant jo. Dėl to, kad ten yra membranos dalis, kuri padidino jautrumą, čia atsiranda nervinis impulsas.
4. Aksono kalva. Tai yra vietos, kurioje prasideda aksonas, pavadinimas. Piliakalnis yra dažniausias neurono impulsas. Visose kitose vietose, kurios buvo svarstytos anksčiau, jų atsiradimo tikimybė yra daug mažesnė. Taip yra dėl to, kad čia membranos jautrumas yra padidintas, taip pat ir sumažintas, todėl, kai prasideda daugybės sužadinimo postsinapsinių potencialų sumavimas, į juos pirmiausia reaguoja kalvos.

Sklindančio sužadinimo pavyzdys

Pasakojimas medicinos terminais gali sukelti tam tikrų dalykų nesusipratimą. Norint tai pašalinti, verta trumpai peržvelgti nurodytas žinias. Kaip pavyzdį paimkime ugnį.

Prisiminkite praėjusios vasaros naujienų biuletenius (greitai tai taip pat galite išgirsti). Ugnis plinta! Tuo pačiu metu degantys medžiai ir krūmai lieka savo vietose. Tačiau ugnies priekis eina vis toliau nuo tos vietos, kur buvo gaisras. Nervų sistema veikia taip pat.

Dažnai reikia nuraminti prasidėjusį nervų sistemos susijaudinimą. Tačiau tai padaryti nėra taip paprasta, kaip gaisro atveju. Norėdami tai padaryti, dirbtinai trukdoma neurono darbui (in medicininiais tikslais) arba naudoti įvairias fiziologines priemones. Tai galima palyginti su vandens pilimu ant ugnies.

Sinapsinis perdavimas yra smegenų ląstelių sąveika.

Neuronai sukuria elektrocheminius trikdžius, kurie keliauja išilgai jų skaidulų. Šiuos sutrikimus, vadinamus nerviniais impulsais arba veikimo potencialais, sukuria mažos elektros srovės išilgai nervinės ląstelės membranos. Neuronai per sekundę gali sukurti iki tūkstančio veikimo potencialų, kurių seka ir trukme užkoduojama informacija.

Nerviniai impulsai – elektrocheminiai sutrikimai, perduodami išilgai nervinių skaidulų; per juos neuronai sąveikauja tarpusavyje ir su likusia kūno dalimi. Nervinių impulsų elektrinį pobūdį lemia ląstelės membranos struktūra, kurią sudaro du sluoksniai, atskirti nedideliu tarpu. Membrana atlieka ir kondensatoriaus vaidmenį – ji kaupiasi elektros krūvis, renkantis jonus ant savęs ir kaip pasipriešinimas, blokuojantis srovę. Ramybės būsenos neurone vidiniame membranos paviršiuje susidaro neigiamo krūvio jonų debesis, o išoriniame – teigiamų jonų.

Suaktyvintas neuronas skleidžia (taip pat vadinamas „generuoja“) nervinį impulsą. Jis atsiranda reaguojant į signalus, gaunamus iš kitų ląstelių, ir yra trumpas atvirkštinis membranos potencialų skirtumo pokytis: viduje ji akimirkai pasikrauna teigiamai, o po to greitai grįžta į ramybės būseną. Nervinio impulso metu nervinės ląstelės membrana praleidžia tam tikrų tipų jonus. Kadangi jonai yra elektriškai įkrauti, jų judėjimas yra elektros srovė per membraną.

neuronai ramybės būsenoje. Neuronų viduje yra jonų, tačiau pačius neuronus supa kitos koncentracijos jonai. Natūralu, kad dalelės iš didelės koncentracijos zonos pereina į mažos koncentracijos sritį, tačiau nervinės ląstelės membrana neleidžia šiam judėjimui, nes ji iš esmės yra nepralaidi.

Pasirodo, vieni jonai yra koncentruoti už membranos ribų, o kiti – viduje. Dėl to išorinis membranos paviršius yra teigiamai įkrautas, o vidinis – neigiamai. Taigi membrana yra poliarizuota.

Viskas prasidėjo nuo kalmarų. Veiksmo potencialo mechanizmas – sužadinimo bangos ant ląstelės membranos – buvo atrastas šeštojo dešimtmečio pradžioje, atliekant klasikinį eksperimentą su mikroelektrodais, įterptais į milžiniško kalmaro aksonus. Šie eksperimentai įrodė, kad veikimo potencialą sukuria nuoseklūs jonų judėjimai per membraną.

Pirmoje veikimo potencialo fazėje membrana trumpam tampa pralaidi natrio jonams ir jie užpildo ląstelę. Tai sukelia ląstelės depoliarizaciją – potencialų skirtumas per membraną pasikeičia, o vidinis membranos paviršius yra teigiamai įkraunamas. Po to kalio jonai greitai palieka ląstelę ir membranos potencialų skirtumas grįžta į pradinę būseną. Kalio jonų įsiskverbimas į vidų daro membranos krūvį neigiamesnį nei ramybės būsenoje, todėl ląstelė yra hiperpoliarizuota. Per vadinamąjį ugniai atsparų laikotarpį neuronas negali sukurti kito veikimo potencialo, bet greitai grįžta į ramybės būseną.

Veiksmo potencialai sukuriami struktūroje, vadinamoje aksono kalveliu, kur aksonas išauga iš ląstelės kūno. Veikimo potencialai juda išilgai aksono, nes vieno pluošto segmento depoliarizacija sukelia gretimo depoliarizaciją. Ši depoliarizacijos banga nukrypsta nuo ląstelės kūno ir, pasiekusi nervinės ląstelės galą, sukelia neurotransmiterių išsiskyrimą.

Vienas impulsas trunka vieną tūkstantąją sekundės dalį; Neuronai koduoja informaciją tiksliai nustatyta impulsų seka (smailia iškrova), tačiau vis dar neaišku, kaip tiksliai informacija užkoduojama. Neuronai dažnai paleidžia veikimo potencialą reaguodami į signalus iš kitų ląstelių, tačiau jie taip pat šaudo be jokių išorinių signalų. Bazinių pulsacijų, arba spontaninių veikimo potencialų, dažnis įvairaus tipo neuronuose skiriasi ir gali kisti priklausomai nuo kitų ląstelių signalų.

Mažai kas praeis. Jonai kerta nervų ląstelių membraną per statinės formos baltymus, vadinamus jonų kanalais. Jie prasiskverbia pro membraną ir susidaro per poras. Jonų kanalai turi jutiklius, kurie atpažįsta membranos potencialų skirtumo pokyčius ir atsidaro bei užsidaro reaguodami į šiuos pokyčius.

Žmogaus neuronų yra daugiau nei tuzinas skirtingi tipai tokius kanalus, o kiekvienas iš jų praleidžia tik vieno tipo jonus. Visų šių jonų kanalų aktyvumas veikimo potencialo metu yra griežtai reguliuojamas. Jie atsidaro ir užsidaro tam tikra tvarka – kad neuronai, reaguodami į iš kitų ląstelių gaunamus signalus, galėtų generuoti nervinių impulsų sekas.

Omo dėsnis.
Ohmo dėsnis paaiškina, kaip smegenų elektrinės savybės keičiasi įvesties metu. Jame aprašomas ryšys tarp nervinės ląstelės membranos potencialų skirtumo (įtampos), jos varžos ir ja tekančios srovės. Pagal šį ryšį srovė yra tiesiogiai proporcinga membranos įtampai ir apibūdinama lygtimi I = U/R, kur I – elektros srovė, U – potencialų skirtumas, o R – varža.

Greičiau nei Usainas Boltas.
Nugaros smegenų ir smegenų aksonus išskiria storas mielino audinys, kurį gamina smegenų ląstelės, vadinamos oligodendrocitais. Oligodendrocitas turi keletą šakų ir kiekviena susideda iš didelio, plokščio mielino lakšto, pakartotinai apvynioto aplink mažą kitam neuronui priklausančio aksono segmentą. Mielino apvalkalas per visą aksono ilgį yra netolygus: jis pertraukiamas reguliariais intervalais, o šių pertrūkių taškai vadinami Ranvier mazgais. Jonų kanalai sutirštėja kaip tik šiuose taškuose, taip užtikrinant veikimo potencialų peršokimą iš vienos pertraukos į kitą. Tai pagreitina visą veikimo potencialų judėjimo palei aksoną procesą – tai vyksta iki 100 m/s greičiu.

Motoneuronas.

Raumenų susitraukimą kontroliuoja didelis skaičius motoriniai neuronai- nervų ląstelės, kurių kūnai yra nugaros smegenyse, ir ilgos šakos, aksonai kaip motorinio nervo dalis, jie artėja prie raumens. Patekęs į raumenį, aksonas išsišakoja į daugybę šakų, kurių kiekviena yra sujungta į atskirą skaidulą, tarsi elektros laidai, pritvirtinti prie namų.Taigi vienas motorinis neuronas valdo visą skaidulų grupę (vad. neuromotorinis vienetas), kuris veikia kaip visuma.

Raumenys susideda iš daugybės neuromotorinių vienetų ir gali dirbti ne visa savo mase, o dalimis, o tai leidžia reguliuoti susitraukimo jėgą ir greitį.

Panagrinėkime detalesnę neurono ląstelės struktūrą.

Struktūrinis ir funkcinis nervų sistemos vienetas yra nervinė ląstelė. neuronas.

Neuronai- specializuotos ląstelės, galinčios priimti, apdoroti, perduoti ir saugoti informaciją, organizuoti reakciją į dirgiklius, užmegzti ryšius su kitais neuronais, organų ląstelėmis.

Neuroną sudaro 3–130 mikronų skersmens kūnas, kuriame yra branduolys (su didelis kiekis branduolinės poros) ir organelės (įskaitant labai išsivysčiusį šiurkštų endoplazminį tinklą su aktyviomis ribosomomis, Golgi aparatą), taip pat iš procesų. Yra dviejų tipų ūgliai: dendritai ir aksonai. Neuronas turi išvystytą ir sudėtingą citoskeletą, kuris prasiskverbia į jo procesus. Citoskeletas išlaiko ląstelės formą, jo siūlai tarnauja kaip „bėgeliai“ organelėms ir membraninėse pūslelėse supakuotoms medžiagoms (pavyzdžiui, neuromediatoriams) transportuoti.

Dendritai- šakojasi trumpi procesai, kurie suvokia signalus iš kitų neuronų, receptorių ląstelių arba tiesiogiai iš išorinių dirgiklių. Dendritas perduoda nervinius impulsus į neurono kūną.

aksonai- ilgas procesas, skirtas sužadinimui iš neurono kūno.

Unikalūs neurono sugebėjimai yra šie:

- gebėjimas generuoti elektros krūvius
- perteikti informaciją naudojant specialias galūnes -sinapsės.

Nervinis impulsas.

Taigi, kaip vyksta nervinio impulso perdavimas?
Jei neurono stimuliacija viršija tam tikrą slenkstinę vertę, tada stimuliacijos taške atsiranda cheminių ir elektrinių pokyčių serija, kuri išplinta visame neurone. Perduodami elektros pokyčiai vadinami nervinis impulsas.

Skirtingai nuo paprastos elektros iškrovos, kuri dėl neurono pasipriešinimo pamažu silps ir galės įveikti tik nedidelį atstumą, daug lėtesnis „bėgantis“ nervinis impulsas yra nuolat atstatomas (regeneruojamas) sklidimo procese.
Jonų (elektra įkrautų atomų) – daugiausia natrio ir kalio, taip pat organinių medžiagų – koncentracijos neurono išorėje ir jo viduje nėra vienodos, todėl ramybės būsenoje esanti nervinė ląstelė yra neigiamai įkraunama iš vidaus, o teigiamai – iš išorės. ; dėl to ląstelės membranoje atsiranda potencialų skirtumas (vadinamasis „ramybės potencialas“ yra maždaug -70 milivoltų). Bet koks pokytis, kuris sumažina neigiamą krūvį ląstelės viduje ir kartu potencialų skirtumą membranoje, vadinamas depoliarizacija.
Neuroną supanti plazminė membrana yra sudėtingas darinys, susidedantis iš lipidų (riebalų), baltymų ir angliavandenių. Jis praktiškai nepralaidus jonams. Tačiau kai kurios baltymų molekulės membranoje sudaro kanalus, per kuriuos gali praeiti tam tikri jonai. Tačiau šie kanalai, vadinami joniniais kanalais, ne visada yra atviri, bet, kaip ir vartai, gali atsidaryti ir užsidaryti.
Kai neuronas stimuliuojamas, stimuliacijos taške atsidaro dalis natrio (Na +) kanalų, dėl kurių į ląstelę patenka natrio jonai. Šių teigiamai įkrautų jonų antplūdis sumažina neigiamą membranos vidinio paviršiaus krūvį kanalo srityje, o tai sukelia depoliarizaciją, kurią lydi staigus įtampos pokytis ir iškrova - vadinamoji. „veiksmo potencialas“, t.y. nervinis impulsas. Tada natrio kanalai užsidaro.
Daugelyje neuronų depoliarizacija taip pat sukelia kalio (K+) kanalų atidarymą, todėl kalio jonai išteka iš ląstelės. Šių teigiamai įkrautų jonų praradimas vėl padidina neigiamą krūvį vidiniame membranos paviršiuje. Tada kalio kanalai užsidaro. Pradeda veikti ir kiti membraniniai baltymai – vadinamieji. kalio-natrio siurbliai, užtikrinantys Na + judėjimą iš ląstelės, o K + judėjimą į ląstelę, kuri kartu su kalio kanalų veikla atkuria pradinę elektrocheminę būseną (ramybės potencialą) stimuliacijos taške.
Elektrocheminiai pokyčiai stimuliacijos taške sukelia depoliarizaciją gretimame membranos taške, sukeldami tą patį pokyčių ciklą joje. Šis procesas nuolat kartojasi ir kiekviename naujame taške, kur vyksta depoliarizacija, gimsta tokio pat dydžio impulsas kaip ir ankstesniame taške. Taigi kartu su atnaujintu elektrocheminiu ciklu nervinis impulsas sklinda palei neuroną iš taško į tašką.

Mes išsiaiškinome, kaip nervinis impulsas praeina per neuroną, dabar išsiaiškinkime, kaip impulsas perduodamas iš aksono į raumenų skaidulą.

Sinapsė.

Aksonas yra raumenų skaiduloje savotiškose kišenėse, kurios susidaro iš aksono išsikišimų ir ląstelės skaidulos citoplazmos.
Tarp jų susidaro neuromuskulinė sinapsė.

neuromuskulinė jungtis- nervų galūnė tarp motorinio neurono aksono ir raumenų skaidulos.

1. Aksonas.
2. Ląstelės membrana.
3. Aksono sinapsinės pūslelės.
4. Receptoriaus baltymas.
5. Mitochondrijos.

Sinapsė susideda iš trijų dalių:
1) presinapsinis (dovanojantis) elementas, turintis sinaptinių pūslelių (pūslelių) su tarpininku
2) sinapsinis plyšys (transmisijos plyšys)
3) postsinapsinis (suvokiantis) elementas su receptorių baltymais, užtikrinančiais mediatoriaus sąveiką su postsinaptine membrana ir fermentiniais baltymais, kurie naikina arba inaktyvuoja mediatorių.

presinapsinis elementas- elementas, skleidžiantis nervinį impulsą.
postsinapsinis elementas- elementas, kuris gauna nervinį impulsą.
sinapsinis plyšys- tarpas, kuriame vyksta nervinio impulso perdavimas.

Kai į sinapsę „ateina“ nervinis impulsas veikimo potencialo pavidalu (transmembraninė srovė, kurią sukelia natrio ir kalio jonai), kalcio jonai patenka į presinapsinį elementą.

Tarpininkas– biologiškai aktyvi medžiaga, kurią išskiria nervų galūnės ir sinapsėje perduoda nervinį impulsą. Neurotransmiteris naudojamas impulsams perduoti į raumenų skaidulą. – acetilcholinas.

Kalcio jonai užtikrina burbuliukų plyšimą ir tarpininko išsiskyrimą į sinapsinį plyšį. Praėjęs pro sinapsinį plyšį, neuromediatorius prisijungia prie postsinapsinės membranos receptorių baltymų. Dėl šios sąveikos postsinapsinėje membranoje atsiranda naujas nervinis impulsas, kuris perduodamas kitoms ląstelėms. Po sąveikos su receptoriais mediatorius sunaikinamas ir pašalinamas fermentų baltymų. Informacija į kitas nervines ląsteles perduodama koduota forma (potencialų, atsirandančių ant postsinapsinės membranos, dažninės charakteristikos; supaprastintas tokio kodo analogas yra brūkšninis kodas ant produktų pakuočių). „Iššifravimas“ vyksta atitinkamuose nervų centruose.
Mediatorius, neprisijungęs prie receptoriaus, yra arba sunaikinamas specialių fermentų, arba sugaunamas atgal į presinapsinio galo pūsleles.

Įspūdingas vaizdo įrašas apie tai, kaip praeina nervinis impulsas:

Dar gražesnis video

Sinapsė

Kaip perduodamas nervinis impulsas (skaidrių demonstravimas)

TIRIAMASIS DARBAS

Nervinio impulso elektrinis pobūdis

3 įvadas

L. Galvani ir A. Voltos eksperimentai 3

Biologinės srovės gyvuose organizmuose 4

Suerzinimo efektas. 5

Nervų ląstelių ir nervinių impulsų perdavimas 6

Nervinio impulso poveikis įvairioms kūno dalims

Elektrinės veiklos poveikis medicininiais tikslais 9

Reakcijos greitis 10

11 išvada

Literatūra 11

Priedas

Įvadas

„Kad ir kokie nuostabūs būtų dėsniai ir reiškiniai

elektra,

pasirodo mums pasaulyje

neorganinių arba

negyva materija, palūkanos,

kuriuos jie

atstovauti, vargu ar gali

palygink su tuo

kuri būdinga tai pačiai jėgai

ryšium su nerviniais

sistema ir gyvenimas

M. Faradėjus

Darbo tikslas: Nustatyti veiksnius, turinčius įtakos nervinio impulso sklidimui.

Šis darbas buvo susijęs su šiomis užduotimis:

1. Išstudijuoti bioelektros mokslo raidos istoriją.

2. Apsvarstykite elektros reiškinius laukinėje gamtoje.

3. Ištirkite nervinio impulso perdavimą.

4. Praktiškai patikrinkite, kas turi įtakos nervinio impulso perdavimo greičiui.

L. Galvani ir A. Voltos eksperimentai

Dar XVIII a Italų gydytojas Luigi Galvani (1737-1787) išsiaiškino, kad jei atneši varlę prie nukirsto kūno elektros įtampa, tada stebimi jos letenų susitraukimai. Taigi jis parodė elektros srovės poveikį raumenims, todėl jis teisėtai vadinamas elektrofiziologijos tėvu. Kituose eksperimentuose jis pakabino išpjaustytos varlės koją ant žalvarinio kablio. Tuo metu, kai siūbuojant letenėlė palietė balkono, kuriame buvo atlikti eksperimentai, geležines grotas, vėl buvo stebimas letenos susitraukimas. Galvani pasiūlė egzistuojantį potencialų skirtumą tarp nervo ir pėdos – „gyvūninės elektros“. Raumens susitraukimą jis paaiškino veikiant elektros srovei, kuri atsiranda varlės audiniuose, kai grandinė užsidaro per metalą.

Galvani tautietis Alessandro Volta (1745-1827) atidžiai ištyrė Galvani naudojamą elektros grandinę ir įrodė, kad joje yra du skirtingi metalai, kurie uždaromi per druskos tirpalą, t.y. visiškai panašus į cheminio srovės šaltinį. Jis teigė, kad neuromuskulinis preparatas šiame eksperimente tarnauja tik kaip jautrus galvanometras.

Galvani negalėjo pripažinti savo pralaimėjimo. Įvairiomis sąlygomis jis užmetė nervą ant raumens, siekdamas įrodyti, kad ir be metalo galima gauti raumenų susitraukimą dėl „gyvulinės kilmės“ elektros. Vienam iš jo pasekėjų pagaliau pavyko. Paaiškėjo, kad elektros srovė atsiranda, kai nervas užmetamas ant pažeisto raumens. Taip buvo aptiktos elektros srovės tarp sveikų ir pažeistų audinių. Taip jie buvo pavadinti...gedimų srovės. Vėliau buvo įrodyta, kad bet kokią nervų, raumenų ir kitų audinių veiklą lydi elektros srovės generavimas.

Taigi įrodytas biosrovių buvimas gyvuose organizmuose. Šiais laikais jie fiksuojami ir tiriami jautriais instrumentais – osciloskopais.

Biosroves gyvuose organizmuose

Įdomi pirmoji informacija apie elektrinių reiškinių gyvojoje gamtoje tyrimą. Stebėjimo objektai buvo elektrinės žuvys. Atlikdamas eksperimentus su elektrine pačiūža Faradėjus nustatė, kad elektra, kurią sukuria specialus šios žuvies organas, yra visiškai identiška elektrai, gaunamai iš cheminio ar kitokio šaltinio, nors tai yra gyvos ląstelės veiklos produktas. Vėlesni stebėjimai parodė, kad daugelis žuvų turi specialius elektros organus – savotiškas „baterijas“, kurios generuoja aukštą įtampą. Taigi, milžiniškas erškėtis iškrovoje sukuria 50-60 V įtampą, Nilo elektrinis šamas 350 V, o elektroforinis ungurys - virš 500 V. Nepaisant to, ši aukšta įtampa neturi jokios įtakos pačios žuvies kūnui!

Šių žuvų elektriniai organai susideda iš raumenų, praradusių galimybę susitraukti: raumeninis audinys atlieka laidininko funkciją, o jungiamasis audinys – kaip izoliatorius. Nervai iš nugaros smegenų eina į organą, ir apskritai tai yra maža sluoksninė kintančių elementų struktūra. Pavyzdžiui, ungurys turi nuo 6 000 iki 10 000 nuosekliai sujungtų elementų, sudarančių koloną, ir apie 70 stulpelių kiekviename organe, esančiame palei kūną. Suaugusiesiems šis organas sudaro apie 40% viso kūno svorio. Elektrinių organų vaidmuo yra puikus, jie tarnauja gynybai ir puolimui, taip pat yra labai jautrios navigacijos ir vietos nustatymo sistemos dalis.

Suerzinimo efektas.

Viena iš svarbiausių kūno funkcijų, vadinamadirglumas - gebėjimas reaguoti į aplinkos pokyčius. Didžiausias dirglumas yra gyvūnams ir žmonėms, kurie turi specializuotų ląstelių, formuojančių nervinį audinį. Nervų ląstelės – neuronai – pritaikytos greitai ir konkrečiai reaguoti į įvairius dirgiklius, ateinančius iš išorinės aplinkos ir paties organizmo audinių. Dirgiklių priėmimas ir perdavimas vyksta tam tikrais keliais sklindančių elektrinių impulsų pagalba.

Nervų ląstelių ir nervinių impulsų perdavimas

Nervinė ląstelė, neuronas, yra žvaigždės formos kūnas ir susideda iš plonų procesų – aksonų ir dendritų. Aksono galas pereina į plonas skaidulas, kurios baigiasi raumenimis arba sinapsėmis. Suaugusio žmogaus aksono ilgis gali siekti 1–1,5 m, o storis apie 0,01 mm. Ląstelės membrana atlieka ypatingą vaidmenį formuojant ir perduodant nervinius impulsus.

Tai, kad nervinis impulsas yra elektros srovės impulsas, buvo įrodyta tikvidurio – daugiausia A. Hodžkino grupės kūryba. 1963 m. A. Hodžkinas, E. Huxley ir J. Ecclesas buvo apdovanoti Nobelio fiziologijos ir medicinos premija „už atradimus, susijusius su joniniais mechanizmais, susijusiais su sužadinimu ir slopinimu nervinių ląstelių membranos periferiniuose ir centriniuose regionuose“. Eksperimentai buvo atlikti su milžiniškais neuronais (skersmuo 0,5 mm) – kalmarų aksonais.

Tam tikros membranos dalys turi puslaidininkių ir jonų selektyvių savybių – jos praleidžia to paties ženklo ar vieno elemento jonus. Membraninio potencialo, nuo kurio priklauso organizmo informacinių ir energiją konvertuojančių sistemų darbas, atsiradimas yra pagrįstas tokiu selektyviu gebėjimu. Išoriniame tirpale daugiau nei 90% įkrautų dalelių yra natrio ir chlorido jonai. Ląstelės viduje esančiame tirpale pagrindinė teigiamų jonų dalis yra kalio jonai, o neigiami – dideli organiniai jonai. Natrio jonų koncentracija lauke yra 10 kartų didesnė nei viduje, o kalio jonų viduje yra 30 kartų didesnė nei išorėje. Taip ant ląstelės sienelės susidaro dvigubas elektrinis sluoksnis. Kadangi ramybės būsenoje membrana yra gerai pralaidi, tarp vidinės dalies ir išorinės aplinkos susidaro 60-100 mV potencialų skirtumas, o vidinė dalis yra neigiamai įkraunama. Šis potencialų skirtumas vadinamaspoilsio potencialas.

Kai ląstelė yra sudirginta, elektrinis dvigubas sluoksnis iš dalies išsikrauna. Ramybės potencialui nukritus iki 15–20 mV, padidėja membranos pralaidumas, į ląstelę veržiasi natrio jonai. Kai tik pasiekiamas teigiamas potencialų skirtumas tarp abiejų membranos paviršių, natrio jonų srautas išdžiūsta. Tuo pačiu metu atsidaro kalio jonų kanalai, o potencialas pasislenka į neigiamą pusę. Tai savo ruožtu sumažina natrio jonų laidumą, o potencialas grįžta į ramybės būseną.

Ląstelėje atsirandantis signalas sklinda palei aksoną dėl joje esančio elektrolito laidumo. Jeigu aksonas turi specialią izoliaciją – mielino apvalkalą – tai elektros impulsas per šias sritis praeina greičiau, o bendrą greitį lemia neapšiltintų plotų dydis ir skaičius. Impulso greitis aksone yra 100 m/s.

Kaip signalas perduodamas per tarpą? Paaiškėjo, kad sinapsės membrana yra nevienalytės struktūros – centriniuose regionuose turi mažo pasipriešinimo „langus“, o krašte varža yra didelė. Membranos nevienalytiškumas sukuriamas ypatingu būdu: naudojant specialų baltymą – kopektiną. Šio baltymo molekulės sudaro ypatingą struktūrą - kopneksoną, kuris, savo ruožtu, susideda iš šešių molekulių ir turi kanalą viduje. Taigi sinapsė jungia dvi ląsteles su daugybe mažų vamzdelių, praeinančių baltymų molekulių viduje. Tarpas tarp membranų užpildomas izoliatoriumi. Paukščiuose baltymas mielinas veikia kaip izoliatorius.

Potencialų pokyčiui raumens skaiduloje pasiekus elektriškai sužadinamos membranos sužadinimo slenkstį, joje atsiranda veikimo potencialas ir raumeninė skaidula susitraukia.

Nervinio impulso poveikis įvairioms kūno dalims

Žmonija jau ne vieną tūkstantmetį mįslinga dėl to, kas vyksta kiekvieno žmogaus smegenyse. Dabar žinoma, kad minties smegenysegimsta veikiant elektros srovei, tačiau mechanizmas nebuvo ištirtas. Galvojant apie cheminių ir fizikiniai reiškiniai Faradėjus sakė: „Kaip nuostabūs elektros dėsniai ir reiškiniai, kuriuos stebėjome neorganinės medžiagos ir negyvosios gamtos pasaulyje, jų atstovaujamą interesą vargu ar galima palyginti su tuo, kuris sukelia tą pačią jėgą kartu su gyvybe“.

Žmonėms taip pat buvo rastas elektromagnetinis laukas, kurį sukuria ląstelių paviršiuje esantys bioelektriniai potencialai. Sovietų išradėjui S.D.Kirlianui pavyko šį reiškinį paversti vaizdiniu tikrąja to žodžio prasme. Jis pasiūlė fotografuoti žmogaus kūną pastatant jį tarp dviejų didelių metalinių sienų, prie kurių buvo tiekiama kintamoji elektros įtampa. Aplinkoje su padidintu elektromagnetiniu lauku ant žmogaus odos atsiranda mikrokrūvių, o aktyviausios yra tos vietos, kur išlenda nervų galūnės. Kirliano metodu darytose nuotraukose jie matomi kaip maži, ryškiai švytintys taškeliai. Šie taškai, kaip paaiškėjo, yra būtent tose kūno vietose, į kurias gydant akupunktūrą rekomenduojama panardinti sidabrines adatas.

Taigi, naudojant smegenų biosrovių įrašymą kaip Atsiliepimas, galite įvertinti paciento pasinėrimo į maldą laipsnį.

Dabar žinome, kad kai kurios smegenų sritys yra atsakingos už emocijas ir kūrybinę veiklą. Galima nustatyti, ar ta ar kita smegenų sritis yra sužadintos, tačiau šių signalų iššifruoti neįmanoma, todėl galima tvirtai teigti, kad žmonija greitai neišmoks skaityti minčių.

Žmogaus mintis yra smegenų darbo produktas, susijęs su jose ir kitose kūno vietose vykstančiais bioelektriniais reiškiniais. Būtent biosrovės, kylančios žmogaus, galvojančio sugniaužti pirštus į kumštį, raumenyse, pagautos ir sustiprintos atitinkama įranga, sugniaužia mechaninės rankos pirštus.

Akademinis psichiatrasVladimiras Michailovičius Bekhterevas ir biofizikasPiotras Petrovičius Lazarevas pripažino, kad tam tikromis ypatingomis sąlygomis, kurių mokslas dar tiksliai nežino, vienos smegenų elektros energija gali per atstumą veikti kito žmogaus smegenis. Atitinkamai „sureguliavus“ šias smegenis, jose galima iššaukti „rezonansinius“ bioelektrinius reiškinius ir dėl jų atitinkamas reprezentacijas.

Elektrinių reiškinių organizme tyrimas atnešė didelės naudos. Mes išvardijame garsiausius.

Elektrinės veiklos poveikis medicinos tikslais

О Elektrochemija plačiai naudojama medicinoje ir fiziologijoje. Potencialų skirtumas tarp dviejų ląstelės taškų nustatomas naudojant mikroelektrodus. Jų pagalba galima išmatuoti deguonies kiekį kraujyje: į kraują įvedamas kateteris, kurio pagrindas yra platinos elektrodas, kartu su etaloniniu elektrodu dedamas į elektrolito tirpalą, kuris atskiriamas nuo analizuojamo kraujo. akyta hidrofobinė teflono plėvelė; kraujyje ištirpęs deguonis pro tefloninės plėvelės poras pasklinda į platininį elektrodą ir ant jo redukuojamas.

О Vykstant gyvybinei veiklai, laikui bėgant kinta organo būklė, taigi ir elektrinis aktyvumas. Jų darbo tyrimo metodas, pagrįstas potencialų registravimu elektrinis laukas kūno paviršiuje, vadinama elektrografija. Elektrogramos pavadinimas nurodo tiriamus organus ar audinius: širdžiai – elektrokardiograma, smegenims – elektroencefalograma, raumenims – elektromiograma, odai – galvaninė odos reakcija ir kt.

О Medicinos praktikoje plačiai taikoma elektroforezė – atskirti baltymus, aminorūgštis, antibiotikus, fermentus, siekiant kontroliuoti ligos eigą. Jonoforezė yra tokia pat įprasta.

A Gerai žinomas aparatas „dirbtinis inkstas“, prie kurio prijungiamas pacientas esant ūminiam inkstų nepakankamumui, yra pagrįstas elektrodializės fenomenu. Kraujas teka siauru tarpu tarp dviejų membranų, nuplaunamas fiziologiniu tirpalu, o iš jo pasišalina toksinai – medžiagų apykaitos ir audinių irimo produktai.

A JAV mokslininkai pasiūlė elektrostimuliaciją epilepsijai gydyti. Norėdami tai padaryti, viršutinėje krūtinės dalyje po oda siuvamas mažytis prietaisas, užprogramuotas stimuliuoti klajoklio nervą 30 valandų su 5-15 minučių intervalu. Jo veikimas buvo išbandytas JAV, Kanadoje, Vokietijoje. Pacientams, kuriems vaistai nepadėjo, po 3 mėnesių priepuolių sumažėjo 25%, po 1,5 metų – 50%.

Greitoji reakcija

Viena iš smegenis apibūdinančių savybių yra reakcijos greitis. Jis nustatomas pagal laiką, per kurį pirmasis impulsas iš dirginimą gavusio organo receptorių nukeliauja į organą, sukeliantį organizmo reakciją. Iš mano atliktos apklausos matyti, kad reakcijos greičiui ir dėmesingumui įtakos turi daug veiksnių. Visų pirma jis gali sumažėti dėl šių priežasčių: neįdomios ir (ar) monotoniškos mokytojo pateiktos mokymo medžiagos; prasta drausmė klasėje; pamokos tikslo ir plano neaiškumas; pasenęs oras kambaryje; per aukšta arba per žema temperatūra klasėje; pašalinis triukšmas; naujų nereikalingų privalumų buvimas, nuovargis iki dienos pabaigos.

Taip pat yra individualių nedėmesingumo priežasčių: per lengvas arba per sunkus medžiagos įsisavinimas; nemalonūs šeimos įvykiai; liga, pervargimas; žiūrėti daug filmų; vėlyvas miegas.

Išvada

Žodžiai turi didžiulę įtaką nervinei žmogaus veiklai. Kuo labiau klausytojai pasitiki kalbėtoju, tuo ryškesnis emocinis jų suvoktų žodžių koloritas ir stipresnis jų poveikis. Pacientas pasitiki gydytoju, mokinys – mokytoju, todėl reikia atidžiai parinkti žodžius – antrosios signalizacijos sistemos dirgiklius. Taigi gerai skraidantis skrydžio mokyklos kursantas staiga pradėjo patirti didžiulę baimę. Paaiškėjo, kad jam išeidamas autoritetingas pilotų instruktorius paliko jam raštelį: „Tikiuosi greitai pasimatysime, bet būkite atsargūs su kamščiatraukiu“.

Žodžiu, gali ir sukelti ligą, ir sėkmingai ją išgydyti. Gydymas žodžiu – logoterapija – yra psichoterapijos dalis. Kita mano patirtis yra tiesioginis to įrodymas. Paprašiau dviejų žmonių atlikti tokius veiksmus: tuo pačiu metu viena ranka sukamaisiais judesiais glostykite skrandį, kita tiesia linija palieskite galvą. Paaiškėjo, kad tai padaryti gana sunku – judesiai buvo arba sukamieji, arba linijiniai. Tačiau aš įvairiai paveikiau tiriamuosius: vienam sakiau, kad tuoj pasiseks, o kitam, kad nepasiseks. Po kurio laiko pirmam pavyko, o kitam – ne.

Renkantis profesiją reikėtų vadovautis asmeniniais rodikliais. Jei reakcijos greitis mažas, tuomet verčiau nesirinkite profesijų, reikalaujančių daug dėmesio, greitos situacijos analizės (pilotas, vairuotojas ir pan.).

Literatūra

Voronkovas G.Ya.Elektra chemijos pasaulyje. - M.: Žinios, 1987 m.

Tretjakova S.V.Žmogaus nervų sistema. – Fizika („PS“), Nr.47.

Platonovas K.Linksma psichologija. - M.: Litras, 1997 m.

Berkinblit M.B., Glagoleva E.G.Elektra gyvuose organizmuose. - M.: Nauka, 1988 m.

Nuovargio poveikis nerviniam elektriniam impulsui

Tikslas: patikrinti fizinio aktyvumo įtaką reakcijos greičiui.

Tyrimo pažanga:Įprastas paprastos reakcijos laikas yra 100–200 ms iki šviesos, 120–150 ms iki garso ir 100–150 ms iki elektroodinio dirgiklio. Atlikau eksperimentą pagal akademiko Platonovo metodą.Pamokos pradžioje fizinis lavinimas, fiksavome reakcijos laiką gaudydami kamuolį, tada patikrinome šią reakciją po fizinio krūvio.

Reakcijos į pratimą laikas

Reakcijos laikas po treniruotės Kroviniai

Kocharyan Karen

0,13 sek

0,15 sek

Nikolajevas Valerijus

0,15 sek

0,16 sek

Kazakovas Vadimas

0,14 sek

0,16 sek

Kuzminas Nikita

0,8 sek

0,1 s

Safiullinas Timūras

0,13 sek

0,15 sek

Tukhvatullin Rishat

0,9 sek

0,11 sek

Farafonovas Artūras

0,9 sek

0,11 sek

Išvada: užfiksavome reakcijos laiką prieš ir po treniruotės. Padarėme išvadą, kad nuovargis lėtina reakcijos laiką.Remiantis tuo, mokytojai gali būti patariami planuojant dalykus, kuriems reikia maksimalaus dėmesio, nustatyti vidury mokyklos dienos, kai mokiniai dar nėra pavargę ir gali visavertiškai dirbti.

NERVINIS IMPULSAS

NERVINIS IMPULSAS

Sužadinimo banga, kuri plinta išilgai nervinės skaidulos ir padeda perduoti informaciją iš periferijos. receptorių (jautrių) galūnių į nervų centrus, centro viduje. nervų sistemą, o iš jos į vykdomąjį aparatą – raumenis ir liaukas. N. ištrauka ir. lydimas trumpalaikis elektros. procesų, į rugius galima registruoti tiek ekstraląstelinius, tiek tarpląstelinius elektrodus.

Gamyba, perdavimas ir apdorojimas N. ir. atlieka nervų sistema. Pagrindinis aukštesniųjų organizmų nervų sistemos struktūrinis elementas yra nervinė ląstelė arba neuronas, susidedantis iš ląstelės kūno ir daugybės. procesai – dendritai (1 pav.). Vienas iš neriferinių procesų. neuronai yra didelio ilgio - tai nervinė skaidula arba aksonas, kurio ilgis yra ~ 1 m, o storis - nuo 0,5 iki 30 mikronų. Yra dvi nervų skaidulų klasės: minkštos (mielinizuotos) ir amielinizuotos. Pulpy skaidulos turi mielino, suformuoto specialių. membrana, kraštai kaip izoliacija yra suvynioti ant aksono. Ištisinio mielino apvalkalo pjūvių ilgis yra nuo 200 mikronų iki 1 mm, juos pertraukia vadinamieji. Ranvier pertraukos, kurių plotis 1 μm. Mielino apvalkalas atlieka izoliacijos vaidmenį; nervinė skaidula šiose srityse yra pasyvi, elektra aktyvi tik Ranvier mazguose. Meleless pluoštai nėra izoliuoti. sklypai; jų struktūra yra vienalytė per visą ilgį, o membrana turi elektrinę. veikla visame paviršiuje.

Nervinės skaidulos baigiasi ant kitų nervinių ląstelių kūnų arba dendritų, bet yra atskirtos nuo jų tarpiniu

baisus plotis ~ 10 nm. Ši dviejų ląstelių sąlyčio sritis vadinama. sinapsė. Į sinapsę patenkanti aksono membrana vadinama. presinapsinė, o atitinkama dendritinė arba raumenų membrana yra postsinapsinė (žr. Ląstelių struktūros).

Normaliomis sąlygomis palei nervinę skaidulą nuolat eina N. ir. serija, atsirandanti ant dendritų arba ląstelės kūno ir plinta palei aksoną kryptimi nuo ląstelės kūno (aksonas gali vesti N. ir. abiem kryptimis. ). Šių periodinių dažnis išskyros neša informaciją apie jas sukėlusio dirginimo stiprumą; pvz., esant vidutiniam aktyvumui, dažnis ~ 50-100 impulsų/s. Yra ląstelių, į rugius iškraunama ~ 1500 impulsų/s dažniu.

N. platinimo greitis ir. u . priklauso nuo nervinės skaidulos tipo ir jos skersmens d, u . ~ d 1/2. Plonose žmogaus nervų sistemos skaidulose u . ~ 1 m/s, o storuose pluoštuose u . ~ 100-120 m/s.

Kiekvienas N. ir. atsiranda dėl nervinės ląstelės ar nervinės skaidulos kūno sudirginimo. N. ir. visada turi tas pačias charakteristikas (formą ir greitį), nepaisant dirginimo stiprumo, t. nevyksta visai, bet su viršslenksčiu - turi visą amplitudę.

Po sužadinimo atsiranda ugniai atsparus laikotarpis, kurio metu sumažėja nervinės skaidulos jaudrumas. Išskirkite abs. ugniai atsparus laikotarpis, kai pluoštas negali būti sužadintas jokiais dirgikliais, ir nurodo. ugniai atsparus laikotarpis, kai įmanoma, tačiau jo slenkstis viršija įprastą. Abs. ugniai atsparus periodas riboja N perdavimo dažnį iš viršaus ir. Nervinė skaidula turi akomodacijos savybę, tai yra, pripranta prie nuolat veikiančio dirginimo, kuris išreiškiamas laipsnišku jaudrumo slenksčio didėjimu. Dėl to sumažėja N. dažnis ir. ir net iki visiško jų išnykimo. Jei dirginimas kaupiasi lėtai, sužadinimo gali nebūti net pasiekus slenkstį.

1 pav. Nervinės ląstelės sandaros diagrama.

Išilgai N. nervinės skaidulos ir. paskirstomas elektros pavidalu. potencialus. Sinapsėje pasikeičia sklidimo mechanizmas. Kai N. ir. pasiekia presinapsinį galūnės, sinapsėje. tarpas skiriamas aktyvus chem. - m e d i a t o r. Tarpininkas sklinda per sinapsę. atotrūkis ir keičia postsinapsinio pralaidumą. membrana, dėl kurios ji atsiranda ir vėl sukuria sklindančią . Taip veikia chemoterapija. sinapsė. Taip pat yra elektrinis sinapsė, kai . neuronas yra elektriškai sužadintas.

N. susijaudinimas ir. Fizik. idėjos apie elektros išvaizdą. potencialai ląstelėse yra pagrįsti vadinamaisiais. membranos teorija. Ląstelių membranos atskiria skirtingos koncentracijos elektrolitus ir turi is-byratą. pralaidumas tam tikriems jonams. Taigi aksono membrana yra plonas lipidų ir baltymų sluoksnis, kurio storis ~ 7 nm. Jos elektrinis pasipriešinimas ramybės būsenoje ~ 0,1 omo. m 2, o talpa ~ 10 mf / m 2. Aksono viduje yra didelė K + jonų koncentracija ir maža Na + ir Cl - jonų koncentracija, o aplinką- priešingai.

Ramybės būsenoje aksono membrana yra pralaidi K + jonams. Dėl koncentracijų skirtumo C 0 K . ext. ir C išoriniame lange tirpalų, ant membranos nustatomas kalio membranos potencialas

kur T - abs. pace-pa, e - elektrono krūvis. Ant aksono membranos iš tikrųjų stebimas ~ -60 mV ramybės potencialas, atitinkantis nurodytą f-le.

Jonai Na + ir Cl - prasiskverbia pro membraną. Kad išlaikytų būtiną nepusiausvyrinį jonų pasiskirstymą, ląstelė naudoja aktyvią transportavimo sistemą, kuri darbui naudoja ląstelės energiją. Todėl nervinės skaidulos ramybės būsena nėra termodinamiškai pusiausvyra. Jis yra nejudantis dėl jonų siurblių veikimo, o membranos potencialas atviros grandinės sąlygomis nustatomas nuo visos elektros lygybės iki nulio. srovė.

Nervinio sužadinimo procesas vystosi taip (taip pat žr Biofizika). Jei per aksoną praleidžiamas silpnos srovės impulsas, dėl kurio vyksta membranos depoliarizacija, tada pašalinus išorinį. poveikio potencialas monotoniškai grįžta į pradinį lygį. Tokiomis sąlygomis aksonas elgiasi kaip pasyvi elektros grandinė. grandinė, susidedanti iš kondensatoriaus ir nuolatinės srovės. pasipriešinimas.

Ryžiai. 2. Nervų sistemos veikimo potencialo ugdymaslokne: a- subslenkstis ( 1 ) ir viršslenkstį (2) dirginimas; b-membraninis atsakas; su dirginimu virš slenksčio atsiranda pilnas prakaitasveiksmų ciklas; v yra tekanti jonų srovė membrana susijaudinus; G - aproksimacija jonų srovė paprastame analitiniame modelyje.

Jei srovės impulsas viršija tam tikrą slenkstinę vertę, potencialas ir toliau keičiasi net ir išjungus trikdžius; potencialas tampa teigiamas ir tik tada grįžta į ramybės lygį, o iš pradžių net šiek tiek prašoka (hiperpoliarizacijos sritis, 2 pav.). Membranos reakcija nepriklauso nuo perturbacijos; šis impulsas vadinamas Veiksmo potencialas. Tuo pačiu metu membrana teka jonų srovė, pirmiausia nukreipta į vidų, o paskui į išorę (2 pav. v).

Fenomenologinis N. atsiradimo mechanizmo aiškinimas ir. davė A. L. Hodg-kin ir A. F. Huxley 1952. Bendra jonų srovė susideda iš trijų komponentų: kalio, natrio ir nuotėkio srovės. Kai membranos potencialas pasislenka ribine verte j* (~ 20mV), membrana tampa pralaidi Na + jonams. Na + jonai veržiasi į pluoštą, perkeldami membranos potencialą, kol jis pasiekia pusiausvyros natrio potencialą:

komponentas ~ 60 mV. Todėl visa veikimo potencialo amplitudė siekia ~ 120 mV. Iki to laiko maks. potencialas membranoje pradeda vystytis kalio (ir tuo pačiu mažėja natrio). Dėl to natrio srovė pakeičiama kalio srove, nukreipta į išorę. Ši srovė atitinka veikimo potencialo sumažėjimą.

Empirinis ur-tion natrio ir kalio srovių aprašymui. Membranos potencialo elgsena erdviškai homogeninio pluošto sužadinimo metu nustatoma pagal lygtį:

kur SU - membranos talpa, aš- jonų srovė, susidedanti iš kalio, natrio ir nuotėkio srovės. Šios srovės nustatomos pagal paštą. emf j K , j Na ir j l ir laidumas g K , g Na ir gl:

vertė g l laikomas pastoviu, laidumu g Na ir g K aprašomas naudojant parametrus m, h ir P:

g Na, g K - konstantos; parametrus t, h ir P tenkina tiesines lygtis

Koeficiento priklausomybė. a . ir b ant membranos potencialo j (3 pav.) atrenkami iš geriausios atitikties sąlygos

Ryžiai. 3. Koeficientų priklausomybėa. irbiš membranųpotencialus.

skaičiuojamos ir išmatuotos kreivės aš(t). Parametrai pasirenkami dėl tų pačių priežasčių. Stacionarių verčių priklausomybė t, h ir P apie membranos potencialą parodyta fig. 4. Yra modelių su didelis skaičius parametrus. Taigi nervinio pluošto membrana yra netiesinis joninis laidininkas, kurio savybės labai priklauso nuo elektros. laukai. Sužadinimo generavimo mechanizmas yra menkai suprantamas. Hodžkino-Huxley urna pateikia tik sėkmingą empirinį vaizdą. reiškinio, kuriam nėra specifinio fizinio, aprašymas. modeliai. Todėl svarbus uždavinys yra ištirti elektros srovės mechanizmus. srovė per membranas, ypač valdoma elektros srovė. lauko jonų kanalai.

Ryžiai. 4. Stacionarių verčių priklausomybė t, h ir P nuo membranos potencialo.

N. paskirstymas ir. N. ir. gali plisti išilgai pluošto be slopinimo ir su postu. greitis. Taip yra dėl to, kad signalo perdavimui reikalinga energija ateina ne iš vieno centro, o traukiama į vietą, kiekviename pluošto taške. Pagal dviejų tipų pluoštus yra du N. perdavimo būdai ir

Nemielinizacijos atveju membranos potencialo skaidulos j( x, t) nustatoma pagal lygtį:

kur SU - membranos talpa pluošto ilgio vienetui, R- išilginių (tarpląstelinių ir tarpląstelinių) pasipriešinimų pluošto ilgio vienetui suma, aš- jonų srovė, tekanti per vienetinio ilgio pluošto membraną. Elektrinis srovė aš yra potencialo j, kuris priklauso nuo laiko, funkcionalumas t ir koordinates X.Šią priklausomybę lemia (2) - (4) lygtys.

Funkcionalumo tipas aš būdingas biologiškai jaudinamai aplinkai. Tačiau (5) lygtis, išskyrus formą aš, turi bendresnį pobūdį ir apibūdina daugelį fizinių. reiškiniai, pvz. degimo procesas. Todėl N. perdavimo ir. prilyginamas parako virvelės deginimui. Jei bėgančioje liepsnoje uždegimo procesas vyksta dėl šilumos laidumo, tai N. ir. sužadinimas vyksta vadinamųjų pagalba. vietinės srovės (5 pav.).

Ryžiai. 5. Vietinės srovės, teikiančios paskirstymąnervinis impulsas.

Ur-tion of Hodžkin - Huxley už N. platinimą ir. išspręsta skaičiais. Gauti tirpalai kartu su sukauptais eksperimentais. duomenys parodė, kad N. paskirstymas ir. nepriklauso nuo sužadinimo proceso detalių. Savybės. N. paskirstymo nuotrauka ir. galima gauti naudojant paprastus modelius, kurie atspindi tik bendras sužadinimo savybes. Toks požiūris leido skaičiuoti ir N. formą ir. vienalyčiame pluošte, jų kitimas esant nehomogeniškumui ir netgi sudėtingiems sužadinimo sklidimo aktyviose terpėse būdai, pavyzdžiui. širdies raumenyje. Yra keli matematika. tokio tipo modeliai. Paprasčiausias iš jų yra toks. Per membraną praeinant N. ir. tekanti jonų srovė yra kintamoji: iš pradžių įteka į pluoštą, o paskui išeina. Todėl jį galima aproksimuoti pagal gabalų konstantos funkciją (2 pav., G). Sužadinimas atsiranda, kai membranos potencialas pasislenka slenkstinės reikšmės j*. Šiuo metu atsiranda srovė, nukreipta į pluošto vidų ir lygi absoliučia verte j". Po t "srovė pasikeičia į priešingą, lygią j". Tai tęsiasi laiką ~ t". Panašų (5) lygties sprendimą galima rasti kaip kintamojo funkciją t = x/ u , kur tu - N pasiskirstymo greitis ir. (2 pav., b).

Realiuose pluoštuose laikas t" yra pakankamai didelis, todėl tik jis lemia greitį u , kuriems galioja f-la: . Turint omenyje j" ~ ~d, R~d 2 ir SU~ d, kur d- pluošto skersmuo, sutinkame su eksperimentu, kad u ~d 1/2 . Naudojant dalinį pastovų aproksimaciją, randama veikimo potencialo forma.

Ur-tion (5) skleisti N. ir. iš tikrųjų pripažįsta du sprendimus. Antrasis sprendimas pasirodo nestabilus; tai suteikia N. ir. su daug mažesniu greičiu ir potencialo amplitude. Antrojo, nestabilaus tirpalo buvimas turi analogiją degimo teorijoje. Kai liepsna plinta su šonine šilumos kriaukle, taip pat gali susidaryti nestabilus režimas. Paprasta analitika N. modelis ir. galima patobulinti, atsižvelgiant į papildymus. detales.

Keičiant pjūvį ir išsišakojus nervinėms skaiduloms N. pasažas ir. gali būti sudėtinga arba net visiškai užblokuota. Besiplečiančiame pluošte (6 pav.) artėjant prie plėtimosi impulso greitis mažėja, o išsiplėtus pradeda didėti, kol pasiekia naują stacionarią reikšmę. N. vėlavimas ir. kuo stipresnis, tuo didesnis skerspjūvių skirtumas. Pakankamai didele N. plėtra ir. sustoja. Yra kritinis pluošto išsiplėtimas, pjūvis sulaiko N. ir.

Prie grįžtamojo judėjimo N. ir. (nuo plataus pluošto iki siauro) nėra blokavimo, tačiau greičio pokytis yra priešingas. Artėjant susiaurinti N. greitį ir. didėja ir tada pradeda kristi iki naujos stacionarios vertės. Greičio grafike (6 pav a) susidaro tam tikra histerezės kilpa.

Rie. 6. Nervinių impulsų perdavimas plečiantisbėgimo pluoštas: a - pulso greičio pokytis priklausomai nuo jo krypties; b- schematiškai besiplečiančio pluošto vaizdas.

Kitas heterogeniškumo tipas yra skaidulų išsišakojimas. Šakos mazge įvairios impulsų perdavimo ir blokavimo parinktys. Nesinchroniniam N. artėjant ir. blokavimo sąlyga priklauso nuo laiko poslinkio. Jei laikas tarp impulsų yra mažas, jie padeda vienas kitam prasiskverbti į platų trečiąjį pluoštą. Jei pamaina pakankamai didelė, tai N. ir. trukdyti vienas kitam. Taip yra dėl to, kad N. ir., kurie atsirado pirmieji, bet nepavyko sužadinti trečiojo pluošto, dalinai perkelia mazgą į ugniai atsparią būseną. Be to, yra sinchronizacijos efektas: vykstant N. požiūriui ir. į mazgą, jų vėlavimas vienas kito atžvilgiu mažėja.

N. sąveika ir. Nervinės skaidulos kūne sujungiamos į ryšulius arba nervinius kamienus, suformuojant tam tikrą suvytą laidą. Visi pluoštai pluošte yra nepriklausomi. ryšio linijų, tačiau turi vieną bendrą „laidą“ – tarpląstelinį. Kai N. ir eina palei kurią nors iš skaidulų, tarpląsteliniame skystyje sukuria elektros srovę. , pjūvis turi įtakos kitų pluoštų membranos potencialui. Paprastai tokia įtaka yra nereikšminga ir ryšio linijos veikia be abipusio trukdymo, tačiau pasireiškia patologinėmis. ir menai. sąlygos. Nervų kamienų apdorojimas specialus. chem. medžiagų, galima stebėti ne tik tarpusavio trukdžius, bet ir sužadinimo perdavimą į gretimus pluoštus.

Žinomi dviejų nervinių skaidulų, esančių ribotame išoriniame tūryje, sąveikos eksperimentai. sprendimas. Jeigu N. eina išilgai vienos skaidulos ir., tai tuo pačiu keičiasi ir antrojo pluošto jaudrumas. Pokyčiai vyksta trimis etapais. Iš pradžių krenta antrojo pluošto jaudrumas (pakyla sužadinimo slenkstis). Šis jaudrumo sumažėjimas atsiranda prieš veikimo potencialą, einantį palei pirmąjį pluoštą, ir trunka maždaug tol, kol pirmojo pluošto potencialas pasiekia savo maksimumą. Tada jaudrumas auga, šis etapas sutampa su potencialo mažinimo procesu pirmajame pluošte. Jaudrumas vėl sumažėja, kai pirmajame pluošte įvyksta nedidelė membranos hiperpoliarizacija.

Tuo pačiu metu N. ištrauka ir. ant dviejų skaidulų kartais buvo įmanoma pasiekti jų sinchronizavimą. Nepaisant to, kad savo N. greičiai ir. skirtinguose pluoštuose yra skirtingi, tuo pačiu metu. sužadinimas galėtų kilti kolektyvinis N. ir. Jei nuosavas. greičiai buvo vienodi, tada kolektyvinis impulsas turėjo mažesnį greitį. Su pastebimu turto skirtumu. greičiu, kolektyvinis greitis turėjo tarpinę reikšmę. Sinchronizuoti galėjo tik N. ir., kurių greičiai per daug nesiskyrė.

Matem. Šio reiškinio aprašymą pateikia dviejų lygiagrečių skaidulų j 1 ir j 2 membranos potencialų lygčių sistema:

kur R 1 ir R 2 - pirmojo ir antrojo pluošto išilginės varžos, R 3 - išilginis aplinkos atsparumas, g = R 1 R 2 + R 1 R 3 . + R 2 R 3 . Joninės srovės aš 1 ir aš 2 galima apibūdinti vienokiu ar kitokiu nervinio sužadinimo modeliu.

Naudojant paprastą analizę modelio sprendimas veda į tai. paveikslėlį. Sužadinus vieną skaidulą, gretimoje indukuojamas kintamasis membranos potencialas: pirmiausia pluoštas yra hiperpoliarizuojamas, tada depoliarizuojamas ir galiausiai vėl hiperpoliarizuojamas. Šios trys fazės atitinka pluošto jaudrumo sumažėjimą, padidėjimą ir naują sumažėjimą. Esant normalioms parametrų vertėms, membranos potencialo poslinkis antroje fazėje link depoliarizacijos nepasiekia slenksčio, todėl sužadinimas neperkeliamas į gretimą pluoštą. Tuo pačiu metu dviejų skaidulų sužadinimas, sistema (6) leidžia jungties savaime panašų sprendimą, kuris atitinka du N. ir. juda tuo pačiu greičiu vienam stulpui. atstumu vienas nuo kito. Jei priekyje yra lėtas N. ir., tai jis sulėtina greitą impulsą, nepaleidžia jo į priekį; abu juda palyginti lėtu greičiu. Jei priekyje laukia greitas II. ir., tada jis traukia lėtą impulsą. Pasirodo, kolektyvinis greitis yra artimas vidiniam greičiui. greitas impulso greitis. Sudėtingose ​​nervinėse struktūrose atsiranda auto valia.

jaudinančios aplinkos. Nervų ląstelės kūne yra sujungtos į neuroninius tinklus, kurie, priklausomai nuo skaidulų šakojimosi dažnio, skirstomi į retas ir tankias. Retame tinkle yra sužadinami nepriklausomai vienas nuo kito ir sąveikauja tik šakų mazguose, kaip aprašyta aukščiau.

Tankiame tinkle sužadinimas vienu metu apima daug elementų, todėl detali jų struktūra ir tarpusavio ryšio būdas pasirodo nereikšmingi. Tinklas elgiasi kaip ištisinė žadinanti terpė, kurios parametrai lemia sužadinimo atsiradimą ir plitimą.

Jaudinamoji terpė gali būti trimatė, nors dažniau laikoma dvimate. Jaudulys, kuris kilo. taškas paviršiuje, sklinda visomis kryptimis žiedinės bangos pavidalu. Sužadinimo banga gali apeiti kliūtis, bet neatsispindėti nuo jų, taip pat neatsispindėti nuo terpės ribos. Kai bangos susiduria viena su kita, įvyksta jų abipusis anihiliacija; šios bangos negali praeiti viena per kitą, nes už sužadinimo fronto yra ugniai atspari sritis.

Jaudinamos aplinkos pavyzdys yra širdies neuromuskulinis sincitas – nervų ir raumenų skaidulų susijungimas į vieną laidžią sistemą, galinčią perduoti sužadinimą bet kuria kryptimi. Neuroraumeninė sincitija susitraukia sinchroniškai, paklusdama sužadinimo bangai, kurią siunčia vienas valdymo centras – širdies stimuliatorius. Kartais sutrinka vienas ritmas, atsiranda aritmijų. Vienas iš šių režimų vadinamas prieširdžių plazdėjimas: tai yra savarankiški susitraukimai, kuriuos sukelia, pavyzdžiui, sužadinimo cirkuliacija aplink kliūtį. viršutinė ar apatinė vena. Tokiam režimui atsirasti, kliūties perimetras turi viršyti sužadinimo bangos ilgį, kuris žmogaus atriume yra ~ 5 cm. prieširdžių susitraukimas 3-5 Hz dažniu. Sudėtingesnis sužadinimo būdas yra širdies skilvelių virpėjimas, kai otd. širdies raumens elementai pradeda trauktis be išorinių. komandas ir be ryšio su kaimyniniais elementais ~ 10 Hz dažniu. Dėl virpėjimo sutrinka kraujotaka.

Jaudinamos terpės spontaniško aktyvumo atsiradimas ir palaikymas yra neatsiejamai susiję su bangų šaltinių atsiradimu. Paprasčiausias bangų šaltinis (spontaniškai susijaudinusios ląstelės) gali teikti periodines. aktyvumo pulsavimas, taip veikia širdies stimuliatorius.

Sužadinimo šaltiniai taip pat gali atsirasti dėl sudėtingų erdvių. pavyzdžiui, sužadinimo režimo organizavimas. besisukančios spiralinės bangos tipo reverberatorius, atsirandantis paprasčiausioje jaudinamoje terpėje. Kitas aidėjimas atsiranda aplinkoje, kurią sudaro dviejų tipų elementai su skirtingais sužadinimo slenksčiais; aidėjimas periodiškai sužadina vienus ar kitus elementus, tuo pačiu keisdamas savo judėjimo kryptį ir generuodamas plokščias bangas.

Trečiasis šaltinių tipas yra pirmaujantis centras (aido šaltinis), atsirandantis aplinkoje, kuri yra nevienalytė ugniai atsparumo ar sužadinimo slenksčio požiūriu. Tokiu atveju ant nehomogeniškumo atsiranda atsispindėjusi banga (aidas). Tokių bangų šaltinių buvimas lemia sudėtingų sužadinimo režimų atsiradimą, kurie tiriami autobangų teorijoje.

Lit.: Hodžkinas A., Nervinis impulsas, vert. iš anglų k., M., 1965; Katz B., Nervai, raumuo ir sinapsė, trans. iš anglų k., M., 1968; Chodorov B. I., Jaudrumo problema, L., 1969; Tasaki I., Nervinis susijaudinimas, vert. iš anglų k., M., 1971; V. S. Markinas, V. F. Pastušenko, Yu. A. Chizmadževas, Jaudinamosios medijos teorija, Maskva, 1981. V. S. Markinas.

NERNSTA TEOREMA- tokspat Trečiasis termodinamikos dėsnis.

NERNSTA EFEKTAS(išilginis galvanotermomagnetinis efektas) – atsiradimas laidininke, kuriuo teka srovė j , esantis magnete. lauke H | j , temperatūros gradientas T , nukreiptas palei srovę j ; temperatūros gradientas nekeičia ženklo, kai keičiasi lauko kryptis H priešingai (lygus efektas). Atidarė W. G. Nernst (W. H. Nernst) 1886. N. e. atsiranda dėl to, kad srovės perdavimą (krūvininkų srautą) lydi šilumos srautas. Tiesą sakant, N. e. atstovauja Peltier efektas sąlygomis, kai temperatūrų skirtumas, atsirandantis mėginio galuose, kompensuoja šilumos srautą, susijusį su srove j , šilumos srautas dėl šilumos laidumo. N. e. stebimas ir nesant magneto. laukai.

NERNSTA-ETTINGSHAUSEN EFEKTAS- elektros atsiradimas. laukai E ne laidininke, kuriame yra temperatūros gradientas T , magnetinei statmenai kryptimi lauke H . Atskirkite skersinį ir išilginį poveikį.

Skersinis H.-E. e. susideda iš elektros atsiradimo. laukai E ne | (galimas skirtumas V ne | ) statmena kryptimi H ir T . Nesant magneto. termoelektrinių laukų laukas kompensuoja temperatūrinio gradiento sukuriamą krūvininkų srautą, o kompensacija vyksta tik bendrajai srovei: elektronai, kurių energija didesnė už vidutinę (karštą), juda iš karštojo bandinio galo į šaltąjį, elektronai. kurių energija mažesnė už vidutinę (šalta) – priešinga kryptimi. Lorenco jėga nukreipia šias nešėjų grupes statmena kryptimi T ir magn. lauke, įvairiomis kryptimis; nukrypimo kampas (Halės kampas) nustatomas pagal tam tikros nešėjų grupės atsipalaidavimo trukmę t, t.y., skiriasi karštų ir šaltų nešėjų, jei t priklauso nuo energijos. Šiuo atveju šaltų ir karštų nešėjų srovės skersine kryptimi ( | T ir | H ) negali panaikinti vienas kito. Taip susidaro laukas E | ne , kurio reikšmė nustatoma iš visos srovės lygybės 0 sąlygos j = 0.

Lauko reikšmė E | nepriklauso nuo T, H ir medžiagos savybės, apibūdinamos koeficientu. Nernst-Ettingsha-Usen N | :

V puslaidininkiai Esant įtakai T skirtingų ženklų krūvininkai juda ta pačia kryptimi ir magnetine. laukas nukreipiamas priešingomis kryptimis. Dėl to Nernst-Ettingshausen lauko kryptis, kurią sukuria skirtingų ženklų krūviai, nepriklauso nuo nešėjų ženklo. Tai žymiai išskiria skersinį Š.-E. e. iš salės efektas, kur skirtingų ženklų krūviams Halės lauko kryptis yra skirtinga.

Kadangi koeficientas N | yra nulemta nešėjų atsipalaidavimo laiko t priklausomybės nuo jų energijos, tada N.-E. e. jautrus mechanizmui krūvininkų sklaida. Krūvininkų sklaida sumažina magneto įtaką. laukai. Jei t ~ , tada at r> 0 karštųjų nešėjų išsisklaido rečiau nei šaltieji ir lauko kryptis E | ne nustatoma pagal nukreipimo kryptį, išreikštą magn. karštųjų nešėjų laukas. At r < 0 направление E | ne yra priešinga ir yra nulemta šalčio nešiotojų.

V metalai, kur srovę neša elektronai, kurių energija intervale ~ kTšalia Fermi paviršiai, dydžio N | pateikiamas išvestiniu d t /d. ant Fermi paviršiaus = const (dažniausiai metalams N | > 0, bet, pavyzdžiui, vario N | < 0).

Išmatavimai N.-E. e. puslaidininkiuose leidžia nustatyti r, y., atkurti funkciją t(). Paprastai esant aukštai temperatūrai savo teritorijoje. puslaidininkių laidumas N | < 0 dėl nešėjų išsibarstymo ant optinio. fononai. Kai temperatūra nukrenta, atsiranda sritis su N | > 0, atitinkantis priemaišų laidumą ir nešėjų sklaidą. arr. fononuose ( r< < 0). При ещё более низких T dominuoja jonizacijos sklaida. priemaišų su N | < 0 (r > 0).

Esant silpnam magnetui laukai (w su t<< 1, где w с - ciklotrono dažnis vežėjai) N | nepriklauso nuo H. Stipriuose laukuose (w c t >> 1) koeficientas. N | proporcingas vienas/ H 2. Anizotropiniuose laidininkuose koeficientas. N | - tenzoras. Pagal sumą N | paveikti elektronų pasipriešinimą fotonais (padidėja N | ), Fermio paviršiaus anizotropija ir kt.

Išilginis H.-E. e. susideda iš elektros turtingų atsiradimo. laukai E || ne (potencialus skirtumas V || ne) kartu T dalyvaujant H | T . Nes kartu T yra termoelektra. lauke E a = a T , kur a yra koeficientas. termoelektrinis laukus, tada išvaizda papildys. laukai išilgai T yra tolygus lauko pakeitimui E a . taikant magnetą. laukai:

Magn. laukas, lenkdamas elektronų trajektorijas (žr. aukščiau), sumažina jų vidutinį laisvąjį kelią l kryptimi T . Kadangi vidutinis laisvas kelias (atsipalaidavimo laikas t) priklauso nuo elektronų energijos, mažėja l nėra vienodas karšto ir šalto nešiotojams: jis yra mažesnis tai grupei, kuriai m yra mažesnis. T. o., magn. laukas keičia greitųjų ir lėtųjų nešėjų vaidmenį energijos perdavime ir termoelektrinį. turi pasikeisti laukas, užtikrinantis krūvio nebuvimą perduodant energiją. Tuo pačiu koeficientas N || taip pat priklauso nuo nešiklio sklaidos mechanizmo. Termoelektrinis srovė didėja, jei m mažėja didėjant nešiklio energijai (nešėjų sklaidos metu akustiniais fononais), arba mažėja, jei m didėja didėjant (priemaišų sklaidos metu). Jei skirtingos energijos elektronai turi vienodą t, efektas išnyksta ( N|| = 0). Todėl metaluose, kur perdavimo procesuose dalyvaujančių elektronų energijos diapazonas yra mažas (~ kT), N || mažas: puslaidininkyje su dviejų tipų laikikliais N ||~ ~ g/kT. Esant žemai temp-pax N|| gali padidėti ir dėl fononų elektronų traukos įtakos. Stiprioje magnetinėje laukų bendras termoelektrinis laukas magn. laukas „prisotinamas“ ir nepriklauso nuo nešiklio sklaidos mechanizmo. Feromagnete. metalai N.-E. e. turi savybių, susijusių su spontanišku įmagnetinimu.

Sužadinimo banga, sklindanti palei nervinę skaidulą ir pasireiškianti elektrine. (veikimo potencialas), joninis, mechaninis, terminis. ir kiti pakeitimai. Teikia informacijos perdavimą iš periferinių įrenginių. receptorių galūnės į nervų centrus viduje ... Biologinis enciklopedinis žodynas

nervinis impulsas- Pamatykite veikimo potencialą. Psichologija. A Ya. Žodyno žinynas / Per. iš anglų kalbos. K. S. Tkačenka. M.: SĄŽININGA SPAUDA. Mike'as Cordwellas. 2000... Didžioji psichologinė enciklopedija

Nervinis impulsas yra elektrinis impulsas, sklindantis išilgai nervinės skaidulos. Nervinių impulsų perdavimo pagalba vyksta informacijos mainai tarp neuronų ir informacija iš neuronų perduodama į kitų kūno audinių ląsteles. Nervingas ... ... Vikipedija

Sužadinimo banga, sklindanti išilgai nervinės skaidulos, reaguojant į neuronų stimuliavimą. Užtikrina informacijos perdavimą iš receptorių į centrinę nervų sistema o iš jo į vykdomuosius organus (raumenis, liaukas). Nervų vedimas ...... enciklopedinis žodynas

nervinis impulsas- sužadinimo banga, sklindanti išilgai nervų skaidulų ir per nervų ląstelių kūną, reaguodama į neuronų dirginimą ir skirta perduoti signalą iš receptorių į centrinę nervų sistemą, o iš jos - į vykdomuosius organus (raumenis, ... ... Šiuolaikinio gamtos mokslo pradžia

nervinis impulsas- nervinis impulsas statusas T sritis Kūno kultūra ir sportas apibrėžtis Jaudinimo banga, plintanti nerviniu audiniu. Atsiranda padirginus ląsteles. Perduoda signalą iš jautrių periferinių miesto galūnių (receptorių) į centrinę… … Sporto terminodynas

Žiūrėkite nervinį impulsą... Didžioji sovietinė enciklopedija

NERVINIS IMPULSAS- Žiūrėkite impulsą (4) ... Žodynas psichologijoje