Любое наше действие, от самого простого до самого сложного; любая эмоция, от самой слабой до самой сильной; все наши мысли, от самой тривиальной до самой мудрой, - все эти поведенческие акты могут быть разложены до основных составляющих - молекул химических веществ, которые двигаются между микроскопически малыми клетками, составляющими вашу нервную систему. Неважно, насколько сложны стимулы или ответ на них, существует набор удивительных биохимических и физиологических реакций, происходящих в вашем теле.
Нейрон - это основная клетка нервной системы, микроскопически малая клетка, передающая информацию в виде импульсов от одной части тела к другой. Эти клетки были открыты в начале 20 века. В мозге человека предположительно 100 миллиардов нервных клеток
В нервной системе три основных типа нейронов: сенсорные, нейроны двигательной коры и промежуточные нейроны. Каждый из них выполняет свою определенную функцию. Большинство из них обладают сходной структурой.
Поразмышляйте над каждым словом следующих стихов:
biblia01/nz03/Luka05.htm#12">Луки 5:12-16.
У всех видов нейронов есть тело нейрона, которое составляет наибольшую массу самого нейрона. Оно содержит в себе ядро клетки, в котором хранится генетическая информация. Эта информация поддерживает работу клетки. От тела нейрона отходят щупальцеобразные отростки, называемые дендритами, и один особенно длинный отросток, называемый аксон. Дендриты получают импульсы от соседних нейронов. Эти импульсы проходят через тело нейрона в аксон и через него к другим нейронам, мускулам или железам. Аксоны могут достигать очень большой длины, а в спинном мозге - до двух-трех футов.
Вопрос:
1. Из каких частей состоит нейрон?
(Выберите самый лучший ответ.)
Тело нейрона, ганглии и аксиомы.
Тело нейрона, дендриты и аксиомы.
Тело нейрона, дендриты и аксоны.
Некоторые нейроны покрыты белой субстанцией, состоящей из белка и жира, называемая миелин. Примерно половина нервной системы взрослого человека состоит из нейронов, аксоны которых покрыты миелином. Миелин покрывает аксон не ровно, а с промежутками, между которыми находятся перетяжки, не порытые миелином, называемые перехватами. Именно присутствие или отсутствие миелинового покрытия обуславливает разделение волокон нервной системы на серое вещество (дендриты и немиелиновые аксоны) и белое вещество (миелиновые аксоны). Миелин мы находим на тех аксонах, которые передают импульсы на относительно большие расстояния. Например, аксоны нейронов, передающих импульсы вдоль спинного мозга, покрыты миелином, а тех, которые передают импульсы поперек спинного мозга, не покрыты им.
Миелин имеет несколько функций. Он служит изоляцией, отделяющей его деятельность от соседних нейронов. Он защищает длинный уязвимый аксон. По миелиновому покрытию нервный импульс передается в десять раз быстрее, чем по аксонам, не покрытым миелином, - примерно со скоростью 120 метров в секунду. Миелиновое покрытие аксонов есть только у позвоночных животных.
Вопрос:
2. Каковы функции нейрона?
Так называемые терминалы аксона располагаются на его окончании. Они представляют собой разветвленные концы. Через терминалы аксона импульс передается другим нейронам.
После рождения в нашем организме не образуется ни одного нового нейрона. При рождении нам дано вдвое больше нейронов, чем нам необходимо. Незадействованные нейроны, в конце концов, отмирают. Брайан Колб наглядно описывает этот процесс отмирания нейронов. Он утверждает, что устроение мозга похоже на то, каким образом статуя вырубается из цельного куска гранита. Процесс осуществляется шаг за шагом, и материала у скульптора более чем достаточно. То, что нужно, идет в ход, остальное откидывается. Например, младенец (от шести до десяти месяцев) обладает нервной структурой, позволяющей ему или ей отделять звуки человеческой речи. Опыт овладения родной речью укрепляет эти нейроны, без которых ребенок не сможет овладевать родным языком. А те нейроны, которые не задействуются в этом процессе, атрофируются и отмирают. В результате ребенок, который чувствовал разницу между звуками родного языка и чужого, не может этого делать в 10-12 месяцев.
Какая-то часть нейронов с возрастом отмирает, в то время как связи между нейронами с развитием мозга множатся и усложняются. Несложный подсчет показывает, что для того чтобы при рождении у нас было 100 миллиардов нейронов, при формировании мозга клетки должны генерироваться со скоростью 250 000 нейронов в минуту. Здесь большое значение имеет пренатальное развитие и забота о нем. Например, мать, употребляющая во время беременности алкоголь, способствует его накоплению в сером веществе мозга младенца. Младенец в утробе матери не может перерабатывать алкоголь с такой же скоростью, что и его мать, таким образом, его организму наносится намного больший урон. Употребление алкоголя со стороны матери влияет отрицательно на развитие тонких моторных навыков ребенка. Тонкая моторика необходима для игры на музыкальных инструментах, работы с мелкой техникой, письма и других подобных навыков. Функции потерянных нейронов, однако, могут взять на себя сохранившиеся.
От одной клетки к другой - синапс.
В нервной системе миллиарды точек соприкосновения между разными нейронами. Область, в которой происходит передача импульса от одного нейрона к другому, называется синапс. В синапсе нейроны не соприкасаются друг с другом физически. Между окончанием аксона одного нейрона и другим нейроном существует микроскопическое пространство. Это пространство называется синаптической щелью.
Синаптическая передача.
На конце аксон разветвляется и образует ветки, называемые терминалами аксона. Во всем аксоне находятся очень маленькие сосудики, называемые пузырьками, которые особенно сконцентрированы в терминальной бляшке. В пузырьках содержатся химические вещества, называемые нейротрасмиттерами. Нейротрансмиттеры - молекулы химических веществ, которые возбуждают или подавляют передачу импульса следующему нейрону после того, как импульс проходит через синапс. Когда импульс достигает терминальной бляшки, пузырьки в нейронной мембране лопаются и освобождают содержащийся в них нейротрансмиттер. Освобожденный нейротрансмиттер устремляется в синаптическую щель - микроскопическое пространство между двумя нейронами. Попадая в синаптическую щель, некоторые молекулы проникают в мембрану, в так называемые рецепторные участки, особые участки нейрона, подходящие по форме определенным нейротрансмиттерам. Нейротрансмиттер можно сравнить с ключом, который подходит определенному замку на рецепторном участке. Как только ключ попадает в замок, нейротрансмиттер входит в мембрану соседнего нейрона.
Вопрос:
3. Что такое синапс?
(Один или несколько из следующих ответов являются правильными.)
Пузырька, содержающая нейротрасмиттеры.
Один из миллиардов точек соприкосновения между разными нейронами.
Микроскопическое пространство между окончанием аксона одного нейрона и другим нейроном.
Мембрана, где нейротрансмиттеры входят в рецепторные участки.
Что происходит затем? Может произойти несколько вещей. Самый распространенный сценарий синаптической активности - это когда нейротрансмиттеры пересекают синаптическую щель, входят в рецепторные участки следующего в цепи нервных клеток нейрона, возбуждают его потенциал покоя, после чего этот следующий нейрон пускает новый импульс к терминалам своего аксона. В этих терминалах пузырьки снова выпускают содержащиеся в них нейротрансмиттеры, они пересекают синаптическую щель и стимулируют следующий в цепи передачи нейрон. Такие нейротрансмиттеры называются возбуждающими. Но есть в нашем организме много таких нейронов, которые содержат в себе нейротрансмиттеры имеющие обратное действие. Эти нейротрансмиттеры сдерживают запуск импульса соседним нейроном. Они называются тормозными нейротрансмиттерами.
Именно таким образом только что описанный нами процесс вызывает сокращение мышцы или выделение гормона какой-либо железой в теле.
Нейротрансмиттеры.
Для того чтобы понять, как действуют нейротрансмиттеры, нам необходимо исследовать работу двух компонентов, составляющих работу синапса: нейротрансмиттеров и рецепторных участков. До недавнего времени считалось, что нейроны продуцируют и выпускают два нейротрансмиттера. Они либо возбуждают, либо подавляют импульсы. Теперь мы знаем, что это упрощенная точка зрения. Сейчас известны как минимум 60 нейротрансмиттеров, а остальные еще предстоит открыть. Существовало также мнение, что для каждого нейротрансмиттера существует один рецепторный участок. Теперь известно, что существует как минимум 1.000 рецепторов на каждый нейротрансмиттер. Мы видим, что весь процесс очень сложен: у каждого из 60 нейротрансмиттеров более одного рецепторного участка. Это значит, что для каждого химического вещества в мозге человека существуют разные подтипы рецепторных участков
Биохимия мозга удивительно сложна. Открытие нейротрансмиттеров и рецепторных участков предоставило новые сферы исследования мозга. Такое большое количество нейротрансмиттеров и рецепторных участков означает, что мозг обладает потенциалом для более четких и сложных отношений и связей внутри нервной системы. Например, гипоталамус одновременно получает сигналы о двух разных эмоциях: страхе и удивлении. Если бы существовал только один нейротрансмиттер и рецепторный участок, мозг бы не смог различить эти две эмоции. Большее количество трансмиттеров и рецепторных участков позволяет мозгу различать, отделять и узнавать независимые друг от друга сигналы.
Вопрос:
4. Каким образом нервный импульс передается он нейрона к нейрону?
Четыре нейротрансмиттера:
Ацетилхолин: Существует во всей нервной системе и может выступать и в качестве возбуждающего, и в качестве тормозного нейротрансмиттера. Именно этот нейротрансмиттер был обнаружен первым. Он действует в синапсах между нейронами и клетками мышечной ткани. Одна из форм пищевого отравления, ботулизм, блокирует выделение ацетилхолина в синапсах между нейронами и клетками мышечной ткани, вызывая паралич и смерть. Другие формы отравления имеют прямо противоположный эффект. Яд паука, например, вызывает выделение чрезмерного количества ацетилхолина, вызывая тем самым мышечный спазм, достаточно сильный, чтобы привести к смертельному исходу. Никотин - химическое вещество, которое, если его употреблять в небольших количествах, увеличивает выработку ацетилхолина. Однако большое количество никотина может вызвать усиление силы действия ацетилхолина и стать причиной смерти. Курение или жевание табака не может вызвать такого сильного воздействия. Чрезмерная доза никотина стимулирует мозговой центр, контролирующий рвотный рефлекс, вызывая рвоту прежде, чем слишком большое количество вещества попадет в ткани организма. Ацетилхолин влияет на нормальную работу памяти, поэтому болезнь Альцгеймера у человека исследуют вместе с уровнем ацетилхолина в мозге.
Норпинефрин: этот трансмиттер участвует в регуляции настроения. Он задействован в психологических реакциях, регулирующих уровень эмоционального подъема, которое проявляется в учащении сердцебиения, испарине и изменении кровяного давления. Повышенное содержание норпинефрина в спинном мозге может вызвать чувство возбуждения, повышенное физическое напряжение и тревогу. Наркотик кокаин повышает выработку норпинефрина, что приводит к возбужденному состоянию и ощущению «кайфа». Чересчур малое содержание норпинефрина в мозге связывают с угнетением чувств.
Дофамин: этот растространненый нейротрансмиттер также участвует в регуляции настроения. Он принимает участие в большом количестве мозговых реакций. Слишком большое или малое его содержание в нервной системе может иметь разное воздействие, в зависимости в основном от того, в какой системе нервных тканей мозга это происходит. Дофамин связывали с некоторыми нарушениями мышления и регуляции настроения при разных психологических расстройствах. Его также связывают с замедленным движением. Недостаток дофамина создает трудности в произвольном движении, а при избытке дофамина замечается непроизвольный тремор. Людям, страдающим синдромом Паркинсона, для сдерживания симптомов болезни, выписывают большие дозы дофамина.
Эндорфины: (их несколько) являются естественными обезболивающими. Болевой порог - способность переносить разные по интенсивности уровни боли, - является основой для выработки ендорфинов. При высоком содержании эндорфинов мы терпеливы к боли. Результатом дефицита эндорфнов является чрезмерная чувствительность к боли. Когда человек переживает сильный стресс, уровень эндорфинов повышается. Многие бегуны на длинные дистанции часто сообщают о состоянии эйфории после того, как они пробегут очень длинную дистанцию, - это результат повышенной выработки эндорфинов в целях защиты организма от боли и физического переутомления.
Вопрос:
5. Который из четырех нейротрансмиттеров, о которых было рассказано на этой лекции, влияет на регуляцию настроения? Каким образом?
В нашем организме очень большое количество нейротрансмиттеров. Они либо возбуждают, либо тормозят передачу нервных импульсов по нервной системе. Это возбуждение и торможение может оказывать некоторое воздействие на наши мысли, чувства и поведение.
Вопрос:
6. Сколько существует нейротрансмиттеров, и как они действуют?
Это упрощенное описание того, что на сегодняшний день известно науке. Передача нервного импульса редко представляет собой стимуляцию одного нейрона другим. Любой нейрон имеет сотни и тысячи окончаний аксона и синапсов и может возбуждать или тормозить импульсы (или получать возбуждающие или тормозные импульсы) во множестве других нейронов.
Вопрос:
7. Сколько окончаний аксона, участвующих в передаче импульса, существует у нейрона?
(Только один из следующих ответов является правильным.)
Четыре.
Шестьдесят.
Сотни или тысячи.