4.2. Powstawanie I przewodzenie impulsów nerwowych

Impuls nerwowy ma charakter elektryczny. Powstawanie impulsu nerwowego jest związane ze zmianami potencjału elektrycznego w błonie komórkowej neuronu.

Błona komórkowa neuronu w stanie spoczynku jest spolaryzowana (ma potencjał spoczynkowy; rys. 15). Na zewnętrznej powierzchni błony komórki gromadzi się ładunek dodatni, a na wewnętrznej powierzchni błony komórki gromadzi się ładunek ujemny. Polaryzacja błony komórkowej zależy od stężenia jonów sodu (Na⁺), potasu (K⁺) i chloru (Cl^-) po obu jej stronach. Stan polaryzacji błony neuronu jest wywołany przez:

1. dyfuzję jonów chloru, które są transportowane przez błonę neuronu w ten sposób, że po obu stronach błony utrzymuje się ich równe stężenie;

2. działanie pompy sodowo-potasowej, która transportuje jony Na⁺ i K⁺ wbrew gradientowi stężeń w ten sposób, że jony sodu gromadzą się po zewnętrznej stronie błony neuronu, a jony potasu po wewnętrznej stronie błony neuronu. Wyrównanie stężenia jonów sodu po obu stronach błony neuronu jest niemożliwe, ponieważ jest ona bardzo słabo przepuszczalna dla kationów Na⁺ (zamknięte są kanały sodowe obecne w błonie komórkowej neuronu).

Rys. 15. Schemat przedstawiający mechanizm polaryzacji błony neuronu

Działanie bodźca na komórkę nerwową powoduje depolaryzację, czyli zmianę ładunku po obu stronach błony neuronu (potencjał czynnościowy; rys. 16). Stan depolaryzacji błony neuronu jest wywołany przez:

1. zahamowanie działania pompy sodowo-potasowej i transport jonów Na⁺, K⁺ w kierunku zgodnym z gradientem stężeń;

2. otwarcie kanałów sodowych powodujące wzrost przepuszczalności błony neuronu dla jonów sodu, które przepływają do wnętrza komórki;

3. transport jonów potasu zgodny z gradientem stężeń to znaczy na zewnątrz komórki.

Rys. 16. Schemat przedstawiający mechanizm powstawania impulsu nerwowego

Impuls nerwowy jest to przesuwająca się fala depolaryzacji błony komórkowej neuronu. Impuls nerwowy jest przekazywany zawsze w jednym kierunku: dendryty → ciało komórki → akson. Po przejściu impulsu nerwowego błona komórkowa neuronu ulega ponownej polaryzacji.

Przekazywanie impulsów nerwowych z jednej komórki nerwowej na drugą lub na narząd wykonawczy, czyli efektor odbywa się w synapsach. W układzie nerwowym wyróżniamy dwa rodzaje synaps: synapsę chemiczną i synapsę elektryczną.

Rys. 17. Schemat budowy synapsy chemicznej.1 – kolba presynaptyczna, 2 – pęcherzyki synaptyczne, 3 – szczelina synaptyczna, 4 – kolba postsynaptyczna

Budowa synapsy chemicznej (rys. 17). Ten typ synapsy jest zbudowany z dwóch kolbek, które są od siebie oddzielone szczeliną synaptyczną. Są to kolbka presynaptyczna, która należy do zakończenia aksonu i kolbka postsynaptyczna, która należy do komórki odbierającej impulsy nerwowe. Wewnątrz kolbki presynaptycznej są liczne pęcherzyki synaptyczne. Pęcherzyki te zawierają przekaźniki nerwowe – neurotransmitery (mediatory) np.: acetylocholina, adrenalina, noradrenalina, dopamina, serotonina, histamina.

Gdy impuls nerwowy dochodzi do synapsy, do szczeliny synaptycznej zostaje uwolniony mediator. Mediator wywołuje depolaryzację błony kolbki postsynaptycznej. Powoduje to zmianę potencjału elektrycznego błony, a tym samym przepływ impulsu nerwowego.

Budowa synapsy elektrycznej. Jej budowa jest podobna do budowy synapsy chemicznej. Różnica polega na tym, że szczelina synaptyczna jest bardzo mała, a kolby synaptyczne znajdują się bardzo blisko siebie. W przekazywaniu impulsu nerwowego nie uczestniczą neurotransmitery. Impuls nerwowy „przeskakuje” z jednej komórki nerwowej na drugą.