Основные свойства нервной клетки
1. Возбудимость - это свойство нейрона генерировать потенциал действия на раздражение. Исходя из этого определения, необходимо отметить следующее. Возбудимость является частным случаем наиболее общего свойства всех клеток - раздражимости.
К возбудимым клеткам относятся только те, которые генерируют потенциал действия. Это мышечные и нервные клетки. Нередко к возбудимым тканям относят и «железистую ткань». Однако для этого нет оснований, поскольку железистой ткани нет, имеются различные железы и железистый эпителий как вид ткани. В процессе активной деятельности железы в ней действительно регистрируются биоэлектрические явления, так как железа как орган состоит из различных клеток: соединительной ткани, эпителиальной, мышечной. ПД проводится по мембранам нервных и мышечных клеток, с его помощью передается информация и обеспечивается управление деятельностью клеток организма.
Невозбудимыми тканями являются эпителиальная и соединительная (собственно соединительная, ретикулярная, жировая, хрящевая, костная и гематопоэтические ткани в совокупности с кровью). Клетки этих тканей не генерируют потенциалы действия при действии на них раздражителя.
Раздражитель - это любое изменение внешней или внутренней среды организма, воспринимаемое клетками и вызывающее ответную реакцию. В зависимости от природы раздражители делят на физические (электрические, механические, температурные, световые) и химические, в зависимости от степени чувствительности клеток к тому или иному раздражителю - на адекватные и неадекватные. Адекватный раздражитель - это такой раздражитель, к которому клетка обладает наибольшей чувствительностью вследствие наличия специальных структур, воспринимающих этот раздражитель. Адекватным раздражителем нейронов являются медиаторы и электрические импульсы.
Из всех видов раздражителей в эксперименте часто используют электрический раздражитель, поскольку он является универсальным, его легко дозировать по силе, длительности, частоте и крутизне нарастания силы стимула.
2. Проводимость - это способность ткани и клетки проводить возбуждение (см. раздел 4.1). Процессы возбуждения и торможения нервных клеток (электрические явления) обеспечивают выполнение их функций. Следует отметить, что все клетки и ткани организма обладают раздражимостью - это общее свойство живой материи активно изменять характер своей жизнедеятельности при действии раздражителя. Реакции отдельных клеток, тканей на действие раздражителя могут быть весьма разнообразными: изменение интенсивности обмена веществ, рН, проницаемости клеточной мембраны, движение ионов, электрические явления, ускорение клеточного деления и роста, структурно-функциональные реакции (например, выделение секрета железистыми клетками или сокращение мышечных клеток). Степень выраженности возможных изменений может быть различной, она зависит от вида клеток или ткани, которые подвергаются действию раздражителя. Таким образом, возбудимость - это частный вид раздражимости.
Основные свойства нервной ткани
Каждая живая ткань обладает способностью в ответ на раздражение приходить в деятельное состояние - в состояние возбуждения. Это свойство ткани называется возбудимостью. Возбудимость присуща и нервной ткани.
В живом организме возбуждение в нервной ткани происходит в результате раздражения чувствительных нервных окончаний - рецепторов. На организм постоянно падают различные раздражения: звуковые, световые, температурные, вкусовые и т. д. В ответ на это в рецепторах возникает возбуждение.. Особенностью нервной ткани является то, что возбуждение не остается на месте его возникновения, а передается по нервным волокнам. Свойство нервной ткани передавать возбуждение называется проводимостью.
Проведение возбуждения по нервным волокнам сопровождается возникновением в нервной ткани биоэлектрических явлений - токов действия, которые могут быть зарегистрированы при помощи специальных очень чувствительных приборов. Пользуясь различными методами наблюдения, ученые выяснили многие закономерности распространения нервного возбуждения. Оказалось, что у лягушки возбуждение по нервам проводится со скоростью 23 - 27 м в секунду. У человека скорость проведения нервного возбуждения колеблется в зависимости от толщины нервных волокон в пределах 0,5 - 100 м в секунду.
Возбуждение проводится в нервах изолированно по каждому нервному волокну. Передачи возбуждения с одного нервного волокна на другие рядом лежащие нервные волокна никогда не происходит. Из этого следует, что возбуждение может передаваться не только сразу по всем волокнам, составляющим нерв, но и по некоторым из них. Благодаря этому возможно, например, сокращение отдельных мышечных волокон и определенных мышц, а не всей группы мышц, которые получают иннервацию из того или другого нерва.
Необходимым условием для проведения возбуждения является целостность нерва. При нарушении целостности нерва (ранение, ушиб и др.) возбуждение через поврежденный участок не проводится, что ведет к нарушению функции органа, который этим нервом иннервируется. Так, при повреждении двигательных нервов, идущих к мышцам, наступает паралич этих мышц, а при повреждении чувствительных нервов, иннервирующих кожу, нарушается ее чувствительность.
Проводимость нерва может быть временно нарушена при действии на него некоторых веществ. Этим пользуются в медицинской практике. Введение раствора новокаина (или другого обезболивающего вещества) в место расположения чувствительного нерва или его окончаний вызывает временное нарушение проводимости нерва. Вследствие этого выключается чувствительность определенного участка тела.
В специальных опытах с раздражением нервов установлено, что возбуждение по нервным волокнам передается в обе стороны от места приложения раздражения, т. е. в нервах возможно двустороннее проведение возбуждения. Но в обычных условиях в организме нервное возбуждение проводится только в одном направлении. Нервные клетки соединяются между собой, образуя цепочки нейронов. При этом аксон одной клетки прилежит к дендриту или телу другой клетки. Место контакта одной нервной клетки с другой носит название синапса. Нервное возбуждение по цепочке нейронов передается только в направлении дендрит - тело - аксон нервной клетки. Это объясняется тем, что синапсы обладают односторонней проводимостью: от аксона одной нервной клетки к дендриту или телу другой или с аксона нервной клетки на рабочий орган. Практически это означает, что по чувствительным нервам возбуждение (нервные импульсы) передается только с периферии (от рецепторов) в центральную нервную систему, а по двигательным нервам - из нервных центров на периферию к органам (мышцы, железы и др.).
В синапсах скорость проведения возбуждения меньше, чем в самих нервных волокнах, причем в них может происходить задержка нервного возбуждения.
Основные свойства нейронов: раздражимость, возбудимость, проводимость, лабильность, инертность, утомляемость, торможение, регенерация и др.
Раздражимость — способность нервной клетки отвечать на различные раздражения биохимическими изменениями, сопровождающимися нарушением ионного равновесия и деполяризацией электрических зарядов на мембранах клетки в месте раздражения. Раздражимость присуща всем клеткам, и особенно нервным, связанным с чувствительным восприятием запаховых, звуковых, световых и других раздражителей.
Раздражимость — пусковой механизм проявления другого свойства — возбудимости.
Возбудимость — способность отдельных частей нервной клетки генерировать электрохимические импульсы, т. е. отвечать на раздражение возбуждением. Для перехода нервной клетки в состояние возбуждения необходимо, чтобы сила действующего раздражителя достигла критического предела — пороговой величины. Способность нейрона отвечать возбуждением на наименьшую силу раздражителя называется нижним порогом возбудимости. Чем чувствительнее нервная клетка к раздражению, тем меньше порог возбудимости, и, следовательно, даже самый слабый раздражитель может вызвать возбуждение. Величина возбуждения нейрона зависит от силы раздражителя и возрастает по закону силовых отношений до определенного предела — верхнего порога возбудимости. Применение раздражителей сверхпороговой силы создает в нейроне запредельное торможение, которое охраняет нервную клетку от перевозбуждения (рис. 2)
.
Одиночное раздражение обычно вызывает серию импульсов определенной силы, продолжительности и частоты. В разных нервных клетках частота импульсов различная — от 100 до 1000 в секунду. Сила и продолжительность импульсов возбуждения зависит от характера раздражения. Проводимость — способность нейрона проводить импульсы возбуждения с определенной скоростью, в неизменном ритме и силе. Возбуждение по нервному волокну может распространяться в обе стороны от раздражаемого участка. В разных нервных клетках скорость проведения возбуждения неодинакова и зависит от физиологического состояния нейрона и толщины волокна. В чувствительных нейронах возбуждение распространяется со скоростью 100 — 120 метров в секунду, в двигательных — 60 — 100, а в вегетативной нервной системе — 5 — 7.
Лабильность (подвижность) — способность нервной клетки принимать и передавать максимальное число импульсов за единицу времени без искажения. Подвижность двигательных нейронов не более 500 импульсов в секунду. Лабильность обеспечивает направленное распределение и проведение импульсов возбуждения нужной частоты по определенным нервным путям. В процессе роста и развития организма, а также при систематической тренировке, лабильность увеличивается и обеспечивает динамичность нервной системы, при утомлении и старении — уменьшается. Инертность — способность нервной клетки накапливать и хранить в себе следы возбуждения и торможения. Полученная информация откладывается в дендритах, соме клетки, хромосомах ядра в виде биохимических изменений ДНК и РНК плазмы. Это свойство нейронов обеспечивает память организма, которая имеет решающее значение в процессе обучения животных. Утомляемость — естественный процесс снижения работоспособности клетки при длительном возбуждении или торможении. Проявляется в виде уменьшения силы возбуждения, замедления частоты ритма импульсов и скорости их проведения. Отдых нервных клеток или смена нервной деятельности снимает утомление, и все свойства восстанавливаются.
Торможение — процесс, обратный возбуждению. Заключается в ослаблении, остановке или предупреждении возникновения возбужденния.
Торможение — активный процесс, распространяясь по нервным клеткам, он обеспечивает согласованную работу отдельных органов и всего организма в целом. Регенерация — способность нервной клетки восстанавливать утраченные или поврежденные отростки путем прорастания. Нервные клетки не размножаются, погибшие нейроны не восстанавливаются. Волокна нервной клетки способны прорастать, если сохранилось тело клетки