Основные способы проведения возбуждения
Существует два базовых механизма, с помощью которых нервный импульс распространяется по возбудимым тканям: непрерывный и сальтаторный. Оба они опираются на формирование локальных (местных) токов, но протекают совершенно по-разному.
1. Непрерывное проведение Этот тип передачи характерен для безмиелиновых нервных волокон (БМ) и для всех видов мышечной ткани. Процесс идет последовательно, шаг за шагом вовлекая новые участки клеточной мембраны:
- В зоне первоначального возбуждения происходит деполяризация (заряд «+» снаружи мембраны меняется на «-»).
- Между этим возбужденным участком и соседним, который еще находится в состоянии покоя, возникает разность потенциалов.
- Эта разница генерирует местные токи (ЛТ), которые текут последовательно по мембране.
- Местные токи воздействуют на соседний невозбужденный участок, вызывая его частичную деполяризацию.
- Как только заряд достигает критического уровня, в мембране открываются поры для ионов натрия (Na+).
- Возникает полноценный потенциал действия, и весь цикл повторяется для следующего участка мембраны.
2. Сальтаторное (скачкообразное) проведение Данный механизм присущ только миелиновым нервным волокнам (М). В них присутствует миелиновая оболочка, которая выполняет роль электрического изолятора.
- Возбуждение здесь распространяется скачкообразно, исключительно по перехватам Ранвье — небольшим участкам мембраны, свободным от миелина.
- Локальные токи замыкаются между перехватами, буквально «перепрыгивая» изолированные зоны.
- Возбуждение настолько сильное, что одновременно захватывает от 3 до 5 последующих невозбужденных перехватов.
- Главное преимущество такого механизма — скорость распространения возбуждения значительно выше, чем при медленном непрерывном проведении.
Законы проведения возбуждения в нервах
Физиология выделяет четыре основных закона, которым подчиняется распространение импульсов в нервных структурах:
- Закон анатомической и физиологической целостности (морфологической и функциональной непрерывности). Для успешного проведения сигнала необходима полная сохранность анатомической структуры нерва (отсутствие перерезок) и нормальное функциональное состояние его мембраны. Если функция нарушена (например, под действием анестетиков), проведение блокируется. Однако существует фактор надежности: возбуждение может «перепрыгнуть» заблокированный участок, если его длина меньше расстояния между 3–5 перехватами Ранвье.
- Закон двустороннего проведения возбуждения. При нанесении раздражения на любую точку нервного волокна, возникший импульс всегда распространяется от точки стимуляции (Р) в обе стороны симметрично.
- Закон изолированного проведения возбуждения. Сигнал, идущий по одному конкретному волокну в составе общего нервного ствола, не передается на соседние волокна. Изоляция надежно обеспечивается миелиновыми и соединительнотканными оболочками.
- Закон относительной неутомляемости нерва. При длительном ритмическом раздражении нерв способен проводить импульсы без признаков утомления значительно дольше, чем это могут делать мышцы или синапсы.
Суммарный потенциал действия нерва
Нервный ствол анатомически представляет собой пучок из множества различных нервных волокон. Если регистрировать электрическую активность целого нерва, форма получаемого графика будет сильно зависеть от расстояния до места раздражения.
- Вблизи места раздражения: Возбуждение стартует практически одновременно во всех волокнах нерва. На графике регистрируется один мощный, единый пик потенциала действия.
- На удалении от места раздражения: Происходит так называемая дисперсия (расслоение) сигнала на отдельные пики. На графике появляются множественные волны, которые обозначаются буквами (альфа, бета, гамма, дельта, B, C).
Причина такого расслоения заключается в том, что разные группы волокон обладают разной скоростью проведения возбуждения. Наибольшая скорость характерна для волокон группы A, а самая низкая скорость — для группы C. За время пути от точки раздражения до удаленного электрода «быстрые» импульсы успевают убежать вперед, а «медленные» отстают, формируя серию отдельных пиков.
Для запоминания типов волокон: Миелиновые — Молниеносные (проводят скачкообразно и быстро), Безмиелиновые — Более медленные (проводят сигнал непрерывно и последовательно).
Вопросы с занятий и экзамена
Почему сальтаторное проведение быстрее непрерывного?
В миелиновых волокнах локальные токи не проходят каждый микрометр мембраны последовательно. Они «перепрыгивают» изолированные миелином участки, замыкаясь только на перехватах Ранвье и захватывая сразу по 3–5 перехватов, что колоссально экономит время.
Что будет, если воздействовать на нерв анестетиком, сохраняя его анатомическую целостность?
Возникнет функциональный блок, и проведение импульса нарушится согласно закону физиологической целостности. Однако, если заблокированный участок достаточно короткий (меньше расстояния между 3–5 перехватами), сигнал сможет его перепрыгнуть благодаря фактору надежности.
Почему на удалении от точки стимуляции нерва регистрируется несколько пиков вместо одного?
Потому что целый нерв состоит из разных групп волокон с неодинаковой скоростью проведения (самые быстрые — группа A, самые медленные — группа C). На большом расстоянии этот разрыв в скорости приводит к расслоению единого сигнала на несколько волн.
Какова роль ионов натрия (Na+) в проведении возбуждения?
При достижении мембраной критического уровня деполяризации открываются специализированные поры. Через них ионы натрия массово устремляются внутрь клетки, что приводит к генерации нового потенциала действия на смежном участке.
Что ещё разобрать по теме
- Механизмы формирования разности потенциалов и местных токов
- Классификация нервных волокон по скорости проведения (группы A, B, C)
- Молекулярное строение перехватов Ранвье и концентрация Na-каналов
- Роль миелиновой и соединительнотканной оболочек в изолированном проведении
Разберите тему целиком в курсе «Физиология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Проведение возбуждения по нервным волокнам» и ещё 4 085 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 106 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Проведение возбуждения и синаптическая передача»
Весь раздел «Проведение возбуждения и синаптическая передача»Бесплатные видеоуроки: физиологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.