Рефрактерность это взаимодействие нейронов в нервных сетях

В соответствии с системным подходом объединения нейронов могут приобретать свойства, которых нет у отдельных нервных клеток. Поэтому объединения нейронов и их свойства представляют особый предмет анализа в нейро- и психофизиологии.

Понятие модуля. Американские исследователи Дж. Эделмен и В. Маунткастл еще в 80-е гг. XX в. предложили в качестве своеобразной единицы нейрофизиологического обеспечения информационного процесса элементарный модуль обработки информации — колонку нейронов, настроенных на определенный параметр сигнала. Совокупность мини-колонок, в каждой из которых представлен определенный параметр сигнала, образуют макроколонку, которая соответствует определенному участку внешнего пространства. Таким образом, для каждого участка внешнего мира осуществляется параллельный анализ свойств представленного там сигнала.

Нейронная сеть. Важной единицей функциональной активности ЦНС считается элементарная нейронная сеть, т.е. сеть с конечным числом слоев из одиночных нейронов с различными типами связей между слоями нейронов. Принципы кооперативного поведения нейронов в сети предполагают, что совокупность взаимосвязанных элементов обладает большими возможностями функциональных перестроек, т.е. на уровне нейронной сети происходит не только преобразование входной информации, но и оптимизация межнейронных отношений, приводящая к реализации требуемых функций инфор-мационно-управляющей системы.

Сети нейроноподобных элементов. В настоящее время сетевой принцип в обеспечении процессов переработки информации получает все большее распространение. В основе этого направления лежат идеи о сетях элементов, имитирующих свойства нейронов, объединение которых порождает новые системные качества, не присущие отдельным элементам этой сети. Выделяют четыре подхода к исследованию нейронных сетей (Галушкин, 2014):

• 1) психологический подход, когда нужно смоделировать некую психологическую парадигму, для чего строится и исследуется нейронная сеть некоторой структуры;
• 2) нейрофизиологический подход, когда исходя из знаний о структуре некоторого отдела мозга строится и исследуется нейронная сеть, моделирующая функции данного отдела;
• 3) алгоритмический подход, когда ставится математическая задача и исходя из этой постановки строится адекватная нейронная сеть;
• 4) системный подход, объединяющий все вышеизложенные.

Интенсивное развитие сетевые модели переработки информации

получили в нейрокибернетике и так называемом коннекционизме. Высокий уровень абстракции и использование формального математического аппарата в этих моделях далеко не всегда опирается на реальное физиологическое содержание и в целом меняет плоскость анализа, переводя его из системы физиологических понятий в систему условных категорий с условными свойствами. Тем не менее исследования в этой области продвигаются весьма успешно и порождают такие модели, как, например, нейроинтеллект.

Морфологические типы сетей. В то же время в нейрофизиологии описаны некоторые реально существующие варианты сетей (Блум с соавт., 1988). По характеру организации в нервной системе чаще всего выделяют три типа сетей: иерархические, локальные и дивергентные. Первые характеризуются свойствами конвергенции (несколько нейронов одного уровня контактируют с меньшим числом нейронов другого уровня) и дивергенции (нейрон нижележащего уровня контактирует с большим числом клеток вышележащего уровня). Благодаря этому информация может многократно фильтроваться и усиливаться. Наиболее характерен такой тип сетей для строения сенсорных и двигательных путей. Сенсорные системы организованы по принципу восходящей иерархии: информация поступает от низших центров к высшим. Двигательные, напротив, организованы по принципу нисходящей иерархии: из высших корковых центров команды поступают к исполнительным элементам (мышцам). Иерархические сети обеспечивают очень точную передачу информации, однако выключение хотя бы одного звена (например, в результате травмы) приводит к нарушению работы всей сети.

В локальных сетях поток информации удерживается в пределах одного иерархического уровня, оказывая на нейроны-мишени возбуждающее или тормозящее действие, что позволяет модулировать поток информации. Таким образом, нейроны локальных сетей действуют как своеобразные фильтры, отбирая и сохраняя нужную информацию. Предполагается, что подобные сети имеются на всех уровнях организации мозга. Сочетание локальных сетей с дивергентным или конвергентным типом передачи может расширять или сужать поток информации.

Дивергентные сети характеризуются наличием нейронов, которые, имея один вход, на выходе образуют контакты с множеством других нейронов. Таким путем эти сети влияют одновременно на активность множества элементов, которые при этом могут быть связаны с разными иерархическими уровнями. Являясь интегративными по принципу строения, эти сети, по-видимому, выполняют централизованную регуляцию и управление динамикой информационного процесса. Конвергентные, дивергентные, латеральные и возвратные влияния являются постоянными свойствами большинства нервных связей во всей нервной системе (Николлс с соавт., 2003).

Векторная психофизиология. По мере развития представлений о строении и функционировании сетей разного типа наблюдается интеграция этих исследований и информационного подхода. Примером служит векторная психофизиология — новое направление, основанное на представлениях о векторном кодировании информации в нейронных сетях (Соколов, 1995). Предполагается, что этот подход открывает возможности для интеграции нейронных механизмов и закономерностей протекания психических процессов в единую непротиворечивую модель. Суть векторного кодирования заключается в следующем: в нейронных сетях внешнему стимулу ставится в соответствие вектор возбуждения — комбинация возбуждений элементов нейронного ансамбля. При этом ансамблем считается группа нейронов с общим входом, конвергирующих на одном или нескольких нейронах более высокого уровня. Различие между сигналами в нервной системе кодируется абсолютной величиной разности тех векторов возбуждения, которые эти стимулы генерируют. Управление реакциями осуществляется также комбинациями возбуждений, генерируемых командными нейронами. Например, выполненные в этой логике исследования цветового зрения человека показывают, что воспринимаемый цвет определяется направлением фиксированного четырехкомпонентного вектора возбуждения (Измайлов с со-авт., 1989).

Проблема связывания. Общепризнано, что головной мозг функционирует как единое целое, поэтому при описанных выше распределенных процессах он должен содержать какие-то механизмы диспетчеризации и синхронизации. Эти механизмы должны связывать друг с другом возникающие между отдельными узлами сетей варианты возбуждения в кратковременные объединения, последовательно преобразуемые в представительные состояния, отображающие ощущения.

Гипотеза связывания предполагает переход от независимых процедур переработки различных возбуждающих факторов на входе сопряженной системы в связанное нейронное возбуждение и соответственно отображение (Baars, Gage, 2010). Механизм, осуществляющий этот переход, т.е. связывание, — быстротечная синхронизация нейронных активностей в разных узлах системы. Согласно гипотезе связанное отображение не локализуется в каком-то отдельном узле, а встроено в динамическую активность системы. Эта активность помечается посредством синхронизирующей фазы или частоты биотоков мозга, и таким образом она может быть распознана и выделена среди других видов динамической активности, которые могут существовать одновременно в подобных или перекрывающихся друг с другом системах. Конкретные механизмы синхронизации как способ связывания активностей разных нейронных комплексов пока остаются неустановленными. Особое значение придается биотокам дельта-диапазона, в частности частоте 40 Гц, но не исключено, что синхронизирующая функция этой частоты — эпифеномен, скрывающий подлинные механизмы синхронизации, пока недоступен для изучения (Mountcastle, 1998).

Нейроны ЦНС посылают импульсы друг другу по аксонам (нервным волокнам), которые дихотомически делятся и образуют синапсы на теле или дендритах других нейронов. Имеются пря­мые и обратные связи нейронов друг с другом.

4.1. Проведение возбуждения по нервным волокнам

Как известно, потенциалы могут быть локальными, способны­ми распространяться с декрементом (затуханием) всего на 1-2 мм, и импульсными (ПД), которые распространяются без декремента по всей длине нервного или мышечного волокна - до нескольких десятков сантиметров: например, от мотонейронов спинного моз­га до мышечных волокон конечностей с учетом и длины самих конечностей. Локальные потенциалы могут возникать в любой клетке, способной генерировать ПД при действии подпорогового раздражения, а также в структурах нервной ткани, не имеющих быстрых потенциалзависимых каналов. Таковыми являются пост-синаптические мембраны, мембраны сенсорных рецепторов, часть мембраны тела нейрона и дендрита, клетки нейроглии.

А. Механизм проведения локального потенциала. Локальные потенциалы (препотенциал, рецепторный потенциал, возбуж­дающий постсинаптический потенциал) изменяют мембранный ПП, как правило, в сторону деполяризации в результате входа_в^ клетку ионов Na + . В результате этогсГмежду учТстком волокна, в котором возник локальный потенциал, и соседним участком мембраны формируется разность потенциалов, вызывающая пе­редвижение ионов согласно электрическому градиенту. В част­ности, ионы Na + на наружной поверхности мембраны начинают перемещаться в сторону того участка, в котором первично воз­ник локальный потенциал, при этом положительный потенциал наружной поверхности мембраны соседнего участка уменьшает­ся. Аналогичные изменения наблюдаются на внутренней поверхно­сти мембраны, где вошедшие в клетку ионы Na + движутся в обрат­ном направлении, что также ведет к уменьшению отрицательного потенциала соседнего участка. В итоге поляризации соседнего уча­стка мембрана уменьшится. Возникшая частичная деполяризация соседнего участка клеточной мембраны вызывает при достижении 50% Е_кр открытие рядом расположенных потенциалчувствительных ионных каналов клеточной мембраны (см. раздел 2.6.4), что обеспе­чивает ионный ток в этом месте и, как следствие, частичную депо­ляризацию мембраны – локальный потенциал. Последний также действует на соседний участок мембраны и т.д., при этом главное направление движения ионов (Na + - внутрь клетки, ионов К + - из клетки), т.е. перпендикулярно клеточной мембране. Если деполяри­зация соседнего участка мембраны также не достигает критическо­го уровня, то она не обеспечивает возникновения ПД. При этом быстро развивается инактивация Na-каналов, поэтому деполяриза­ция быстро сменяется реполяризацией вследствие выхода ионов К + из клетки по неуправляемым каналам (каналы утечки ионов), в ре­зультате чего локальный потенциал затухает.

Подобный механизм распространения локального потенциала наблюдается только в тех мембранах, которые содержат потенциал-чувствительные ионные каналы.

Если возникшая деполяризация мембраны не сопровождается изменением проницаемости потенциалзависимых натриевых, кальциевых и калиевых каналов, такую деполяризацию называют электротонической (физической).

Электротоническое распространение возбуждения характер­но для фрагментов мембран возбудимых клеток, где нет потен­циалзависимых ионных каналов, и ионы движутся только вдоль мембраны волокна. Такими участками являются, например, мембраны дендритов большинства нервных клеток, межпере-хватные промежутки в миелиновых нервных волокнах. Если распространяющееся локальное возбуждение достигает участков мембраны, способных генерировать ПД (перехваты Ранвье, ак-сонный холмик нейрона), и их амплитуда выходит на критиче­ский уровень деполяризации, формируется ПД, распростра­няющийся по всей длине волокна.

Эффективность электротонического распространения биопотен­циалов зависит от физических свойств нервного волокна: сопро­тивления, емкости мембраны, сопротивления цитоплазмы. Элек­тротоническое проведение в нервном волокне улучшается при увеличении его диаметра, что связано с уменьшением сопротив­ления цитоплазмы, а также при миелинизации волокна, увеличи­вающей сопротивление мембраны.

Проводимость нервного волокна для локального потенциала характеризует постоянная длины мембраны Хт - расстояние, на которое может электротонически распространиться биопотен­циал, пока его амплитуда не уменьшится до 37% от исходной величины. Постоянная длины мембраны тонких безмиелиновых волокон не превышает 1 мм, толстых миелиновых волокон до­стигает 5 мм.

Передача информации на большие расстояния в пределах нерв­ной системы осуществляется с помощью нервных импульсов (ПД) по аксонам нейронов.

Б. Механизм проведения потенциала действия. Обязательным условием проведения нервного импульса является наличие на всем протяжении или в ограниченных, но повторяющихся уча­стках волокна быстрых потенциалзависимых (потенциалчув-ствительных) каналов, ответственных за формирование ПД. В распространении ПД можно выделить два этапа: этап электро­тонического проведения, обусловленного физическими свойст­вами нервного волокна, и этап генерации ПД в новом участке на пути его движения. В зависимости от расположения и концен­трации ионных каналов в мембране волокна возможно два типа проведения ПД: непрерывный и сальтаторный (скачкообраз­ный).

1. Непрерывное проведение нервного импульса (ПД) осуществ­ляется в безмиелиновых волокнах типа С, что объясняется рав­номерным распределением потенциалчувствительных ионных каналов, участвующих в генерации ПД. Возникший ПД обеспе­чивает открытие потенциалзависимых Na-каналов на соседнем участке мембраны нервного волокна и движение ионов Na + внутрь волокна и вдоль волокна, т.е. электротонически, что обеспечивает развитие критического уровня деполяризации на соседнем участке нервного волокна и возникновение нового ПД. Постоянная длины мембраны (Яш) безмиелиновых волокон со­ставляет примерно 0,1-1,0 мм, т.е. эта величина во много раз больше расстояния между отдельными каналами, что обеспечи­вает высокую надежность проведения ПД, способного деполя­ризовать мембрану до критического уровня и обеспечить гене­рацию нового ПД (рис. 4.1). Следует также отметить, что чисто электротонический этап распространения ПД (вдоль мембраны) в безмиелиновом волокне предельно мал и наблюдается только до достижения деполяризации мембраны 50% Е_кр. Далее вклю­чается перпендикулярное перемещение ионов за счет активации ионных каналов, при этом в каждом участке мембраны ПД возни­кает заново, поэтому он проводится без снижения амплитуды - без декремента.

Непрерывное распространение нервного импульса идет через генерацию новых ПД по эстафете, когда каждый возникший им­пульс является раздражителем для соседнего участка нервного волокна и обеспечивает возникновение нового ПД.

2. Сальтаторное проведение нервного импульса (ПД) осуществ­ляется в миелиновых волокнах, так как у них потенциалчувстви­тельные ионные каналы локализованы только в участках мембраны перехватов Ранвье, где их плотность достигает 12 ООО на 1 мкм 2 . В области миелиновых муфт (межузловые сегменты), обладающих высокими изолирующими свойствами, потенциалчувствительных каналов почти нет, вследствие чего мембрана осевого цилиндра там практически невозбудима. Поэтому ПД, возникший в одном пере­хвате Ранвье, электротонически (продольно, без участия ионных каналов) распространяется до соседнего перехвата и деполяризует мембрану до критического уровня, что ведет к возникновению но­вого ПД, т.е. возбуждение проводится скачкообразно (рис. 4.2). Движение ионов Na + внутрь миелинового волокна (перпен­дикулярно) имеется только в области перехвата Ранвье. Как отме­чалось, постоянная длины мембраны (Алл) миелинового волокна достигает 5 мм. Это обеспечивает высокую надежность проведения ПД, так как он, распространяясь электротонически на это расстоя­ние, сохраняет 37% от своей амплитуды (около 30 мВ) и может де­поляризовать мембрану до критического уровня (пороговый по­тенциал в перехватах Ранвье равен около 15 мВ). Даже в случае по­вреждения ближайших перехватов Ранвье на пути следования ПД он может электротонически возбудить 2-4-й и даже 5-й перехваты.

Сальтаторное проведение нервных импульсов является эволю-ционно более поздним механизмом, возникшим впервые у позво­ночных в связи с миелинизацией нервных волокон. Оно имеет два важных преимущества по сравнению с непрерывным механизмом проведения возбуждения:

более экономично в энергетическом плане, так как возбужда­ ются только перехваты Ранвье, площадь которых составляет менее 1% от площади мембраны волокна, следовательно, надо меньше энергии для восстановления трансмембранных градиентов ионов Na + и К + , уменьшающихся в процессе возникновения ПД;

возбуждение проводится с большей скоростью (до 120 м/с), чем в безмиелиновых волокнах (0,5-2,0 м/с), так как электротоническое распространение ПД в области миелиновых муфт происходит зна­ чительно быстрее, чем в результате непрерывной генерации ПД в безмиелиновых волокнах. В связи с этим миелиновые волокна в нервной системе сформировались там, где необходима наиболее быстрая регуляция функций. В миелиновых волокнах ПД как бы перескакивает от одного перехвата Ранвье к другому.

В. Закономерности проведения возбуждения по нервным во­локнам.

Двустороннее проведение возбуждения доказывается регист­ рацией нервных импульсов с двух сторон от места нанесения раз­ дражения на нерв, способного вызвать возбуждение (рис. 4.1). В условиях целого организма двустороннее проведение наблюдает­ ся в аксонном холмике нейрона. Возникающий в этом месте ПД переходит не только на аксон, но и на тело нейрона.

Изолированное проведение возбуждения в отдельных нервных волокнах. Обычно оно не передается с одного нервного волокна на другое. Это обусловлено тем, что петли тока в межклеточной жидкости ствола, имеющей низкое сопротивление, почти не про­ никают в невозбужденные волокна нерва вследствие высокого сопротивления их оболочек. Изолированное проведение импульсов по нервным волокнам обеспечивает высокую точность регуляторной деятельности ЦНС на другие нервные клетки и клеткиэффекторы рабочего органа.

3.Большая скорость проведения возбуждения, достигающая 120 м/с. Скорость проведения возбуждения по нервному волокну определяется его диаметром: чем толще нервное волокно, тем больше скорость проведения ПД по этому волокну. Так, при увеличении диаметра от 12 до 22 мкм скорость распространения нервного импульса возрастает от 70 до 120 м/с, при диаметре 8-12 мкм скорость составляет 40-70 м/с, 4-8 мкм - 15-40 м/с, 1-4 мкм - 5-15 м/с.

4.Неутомляемость нервного волокна. Н.Е.Введенский (1883) обнаружил, что нерв сохраняет способность к проведению возбу­ ждения в течение 6-8 ч непрерывного раздражения. Это обуслов­ лено тем, что при проведении ПД по нервным волокнам исполь­ зуется 1/1 000 000 часть запасов трансмембранных ионных гради­ ентов и, следовательно, нужны небольшие количества АТФ для восстановления ионных градиентов. Расход энергии в нерве при­ мерно в 16 раз меньше, чем на соответствующую единицу массы в целом организме в условиях покоя.

5.Возможность функционального блока проведения возбуждения при морфологической целостности нервных волокон. Н.Е.Введенский (1901) показал, что действие различных альтерирующих агентов на нерв вызывает состояние парабиоза, в результате чего нервный им­ пульс не проходит через этот участок нерва. Причиной блока явля­ ются специфические расстройства работы ионных каналов мембра­ ны под влиянием альтерирующих агентов. Для создания блока про­ тяженность парабиотического участка должна превысить посто­ янную длины мембраны, иначе ПД может распространиться через этот участок электротонически. Нарушение физиологической не­ прерывности нервных волокон можно наблюдать при действии на нерв анестетиков, различных ядов, растворов солей, новокаина, при гипоксии, охлаждении. Временная блокада проведения возбу­ ждения широко применяется в клинической практике.

Перед тем, как говорить о том, каково строение и свойства нейронов, необходимо уточнить, что это такое. Нейрон (рецепторный, эффекторный, вставочный) – функциональная и структурная часть нервной системы, представляющая собой электрически возбудимую клетку. Она отвечает за обработку, хранение, передачу информации химическими и электрическими импульсами.

Весь функционал ЦНС и нервной системы человека зависит от того, насколько хорошо нейроны взаимодействуют друг с другом. Только при совместной работе начинают образовываться сигналы, которые передаются железами, мышцами, клетками организма. Запуск и распространение сигналов происходит посредством ионов, генерирующих электрический заряд, проходимый через нейрон.

Общее число таких клеток в головном мозге человека – около 10 11 , в каждой из которых содержится примерно 10 тыс. синапсов. Если представить, что каждый синапс – это место для хранения информации, то теоретически мозг человека может хранить все данные и знания, которые накоплены человечеством за всю историю его существования.

Физиологические свойства и функции нейронов будут варьироваться в зависимости от того, в какой мозговой структуре они находятся. Объединения нейронов отвечают за регулирование какой-то конкретной функции. Это могут быть самые простые реакции и рефлексы человеческого организма (например, моргание или испуг), а также особо сложный функционал мозговой деятельности.

Особенности строения

Структура включает в себя три основных составляющих:

1. Тело. Тело включает в себя нейроплазму, ядро, которое разграничено мембранным веществом. Хромосомы ядра содержат гены, отвечающие за кодировку синтеза белков. Здесь также осуществляется синтез пептидов, которые требуются для обеспечения нормальной работы отростков. Если тело будет повреждено, то в скором времени произойдет и разрушение отростков. При повреждении одного из отростков (при условии сохранения целостности тела) он будет постепенно регенерироваться.
2. Дендриты. Образуют дендритное дерево, имеют безграничное число синапсов, сформированных аксонами и дендритами соседних клеток.
3. Аксон. Отросток, который, кроме нейронов, не встречается больше ни в одних клетках. Сложно переоценить их значение (например, аксоны ганглиозных клеток ответственны за формирование зрительного нерва).

Классификация нейронов в соответствии с функциональными и морфологическими признаками выглядит следующим образом:

• по числу отростков.
• по типу взаимодействия с другими клетками.

Все нейроны получают грандиозное число электрических импульсов из-за наличия множества синапсов, которые расположены по всей поверхности нейронной структуры. Импульсы также получаются через молекулярные рецепторы ядра. Электрические импульсы передаются разными нейромедиаторами и модуляторами. Поэтому важным функционалом также можно считать способность интеграции полученных сигналов.

Чаще всего сигналы интегрируются и обрабатываются в синапсах, после чего в остальных частях нейронной структуры суммируются постсинаптические потенциалы.

Мозг человека содержит примерно сто миллиардов нейронов. Число будет варьироваться в зависимости от возраста, наличия хронических заболеваний, травм мозговых структур, физической и умственной активности человека.

Развитие и рост нейронов

Современные ученые до сих пор дискутируют на тему деления нервных клеток, т.к. единого мнения по этому вопросу в сфере анатомии на данный момент нет. Многие специалисты в этой области уделяют больше внимания свойствам, а не строению нейронов, что является более важным и актуальным вопросом для современной науки.

Наиболее распространенная версия – развитие нейрона происходит из клетки, деление которой прекращается еще до момента выпуска отростков. Сначала развивается аксон, после чего дендриты.

Зависимо от основного функционала, места расположения и степени активности, нервные клетки развиваются по-разному. Их размеры существенно варьируются в зависимости от места расположения и выполняемых функций.

Основные свойства

Нервные клетки выполняют огромное количество функций. Основные свойства нейрона выглядят следующим образом: возбудимость, проводимость, раздражимость, лабильность, торможение, утомляемость, инертность, регенерация.

Раздражимость считается общей функцией всех нейронов, а также остальных клеток организма. Это их способность давать адекватный ответ на всевозможные раздражения с помощью изменений на биохимическом уровне. Подобные трансформации обычно сопровождаются изменениями ионного равновесия, ослаблением поляризации электрических зарядов в зоне воздействия раздражителя.

Несмотря на то, что раздражимость является общей способностью всех клеток человеческого организма, наиболее выражено она проявляется именно у нейронов, которые связаны с восприятием запаха, вкуса, света и иных подобных раздражителей. Именно процессы раздражимости, протекающие в нервных клетках, запускают другую способность нейронов – возбудимость.

Важнейшее физиологическое свойство нервных клеток, которое заключается в генерировании потенциала действия на раздражитель. Под ним подразумеваются различные изменения, происходящие внутри и снаружи организма человека, которые воспринимаются нервной системой, что и приводит к вызову ответной детекторной реакции. Принято различать два вида раздражителей:

• Физические (получение электрических импульсов, механическое воздействие на разные участки тела, изменение окружающей температуры и температуры тела, световое воздействие, наличие или отсутствие света).
• Химические (изменения на биохимическом уровне, которые считываются нервной системой).

При этом наблюдается разная чувствительность нейронов к раздражителю. Она может быть адекватной и не адекватной. Если в организме человека есть структуры и ткани, которые могут воспринимать конкретного раздражителя, то к нему нервные клетки имеют повышенную чувствительность. Подобные раздражители считаются адекватными (электроимпульсы, медиаторы).

Свойство возбудимости актуально только для нервной и мышечной ткани. Также принято считать, что возбудимостью обладает и ткань желез. Если железа активно работает, то могут отмечаться различные биоэлектрические проявления с ее стороны, потому что она включает в себя клетки разных тканей организма.

Соединительная и эпителиальная ткани не обладают свойством возбудимости. Во время их работы не генерируются потенциалы действия даже в том случае, если происходит непосредственное воздействие раздражителя.

Левое полушарие мозга всегда содержит большее количество нейронов, нежели правое. При этом разница совсем незначительная – от нескольких сотен миллионов до нескольких миллиардов.

Разговаривая о том, каковы свойства нейронов, после возбудимости практически всегда отмечают проводимость. Функция проводника у нервной ткани заключается в особенности проведения возникшего в результате воздействия раздражителя возбуждения. В отличие от возбуждения, функцией проводимости наделены все клетки человеческого тела – это общая способность ткани менять тип своей активной деятельности в условиях воздействия раздражителя.

Повышенная проводимость в нейронных структурах наблюдается при развитии доминантного очага возбуждения. В одном нейроне может происходить конвергенция (объединение сигналов множественных входов, которые исходят от одного источника). Подобное актуально для ретикулярной формации и ряда других систем человеческого организма.

При этом клетки, вне зависимости от структур, в которых они располагаются, могут по-разному реагировать на воздействие раздражителя:

• Изменяется выраженность и выполнение процессов по обмену веществ.
• Изменяется уровень проницаемости мембраны клеток.
• Изменяются биоэлектрические проявления нейронов, двигательная активность ионов.
• Ускоряются процессы развития и деления клеток, повышается выраженность структурных и функциональных реакций.

Выраженность этих изменений также может серьезно варьироваться в зависимости от типа раздражителя, ткани и структуры, в которых находятся нейроны.

Часто можно слышать выражение – нужно предотвращать гибель нервных клеток. Но их гибель запрограммировала природа – за один год человек теряет примерно 1% всех своих нейронов, и никак предупредить подобные процессы нельзя.

Под лабильностью нервных клеток подразумевается скорость течения простейших реакций, которые лежат в основе раздражителя. В обычных условиях, при нормальном развитии всех мозговых структур, у человека отмечается максимально возможная скорость течения. Нейроны, которые различаются электрофизиологическими свойствами и размерами, имеют разные значения лабильности за единицу времени.

В одной нервной клетке лабильность различных структур (аксонной и дендритной частей, тела) будет заметно отличаться. Показатели лабильности нервной клетки определяют с помощью степени ее мембранного потенциала.

Показатели мембранного потенциала должны находиться на определенном уровне, чтобы в нейроне могла получиться наиболее подходящая степень возбудимости и лабильности (зачастую вкупе с ритмической активностью). Только в этом случае нервная клетка сможет в полной мере передать полученную информацию в виде электрических импульсов. Подобные процессы и обуславливают работу нервной системы в целом, а также гарантируют нормальное протекание и формирование всех необходимых реакций.

В спинном мозге предельный уровень ритмической активности нервных клеток может достигать значения в 100 импульсов в секунду, что соответствует наиболее оптимальным значениям мембранного потенциала. В обычных условиях данные значения редко превышают уровень в 40-70 импульсов в секунду.

Существенное превышение показателей наблюдается при характерных выраженных реакциях, поступающих со стороны главных отделов ЦНС, мозговых структуры, коры. Частота разрядов при определенных условиях может достигать значений в 250-300 импульсов в секунду, но подобные процессы развиваются крайне редко. Также они являются кратковременными – их быстро сменяют замедленные ритмы активности.

Наиболее высокие показатели частоты разрядов обычно наблюдаются в нервных клетках спинного мозга. В возникающих в результате выраженного воздействия раздражителя очагах начальных реакций частота разрядов может составлять 700-1000 импульсов в секунду. Протекание подобных процессов в нейронных структурах является необходимостью, чтобы клетки спинного мозга могли резко и быстро воздействовать на мотонейроны. Спустя небольшой промежуток времени частота разрядов существенно снижается.

Нейроны существенно различаются по размеру (в зависимости от места расположения и других факторов). Размеры могут варьироваться от 5 до 100 мкм.

С точки зрения физиологии человека торможение, как ни странно, является одним из наиболее активных процессов, протекающих в нейронных структурах. Особенности строения и свойств нейронов подразумевают, что торможение вызывается возбуждением. Процессы торможения проявляются в снижении активности или предупреждении вторичной волны возбуждения.

Способность нервных клеток к торможению совместно с функцией возбуждения позволяет обеспечить нормальную работу отдельных органов, систем, тканей организма, а также всего человеческого тела в целом. Одна из наиболее важных характеристик процессов торможения в нейронах – обеспечение защитной (охранной) функции, что актуально для клеток, располагающихся в коре головного мозга. За счет процессов торможения также обеспечивается защита ЦНС от чрезмерного перевозбуждения. Если они нарушены, у человека проявляются негативные психоэмоциональные черты и отклонения.

Важной функцией торможения также является прямое взаимодействие с возбуждением, что позволяет анализировать и синтезировать в центральной нервной системе полученные электрические импульсы. Это помогает правильно согласовывать деятельность и функции всех систем, тканей и органов человеческого тела, а также адекватно контактировать с окружающей средой. Данную функцию также принято называть координационной.

Несмотря на то, что нейроны имеют удивительно малые размеры, современные технологии позволяют ученым провести измерение активности каждого найденного нейрона. Подобные процедуры зачастую проводятся для диагностики различных заболеваний (например, эпилепсии).

К общим признакам всех нейронов относится их способность к физиологической и репаративной регенерации. В нервных клетках она подразумевает протекание следующих процессов:

• Частичное увеличение количества хромосом в ядре.
• Восстановление синапсов (если они были повреждены).
• Развитие и возвращение в обычное состояние отростков (при их повреждении).
• Обновление метаболических и химических компонентов нервных клеток в процессе протекания внутриклеточного обмена веществ.

Если нервная ткань будет повреждена, то в зоне поражения сразу начнет развиваться нейроглия. Это невыраженная дифференцированная ткань, которая делится митозом.

В случае получения повреждений, которые нарушили целостность нервных волокон, происходит распадение периферических частей на отдельные части миелиновых оболочек и осевых цилиндров. Если отсутствуют воспалительные процессы, рубцы соединительной ткани, то есть высокая вероятность восстановления иннервации нервных тканей. Отростки нейронов регенерируются довольно быстро – 2-3 мм за 24 часа.

Вопреки распространенному мнению, нейроны вполне могут восстанавливаться – их генерирование происходит сразу в трех частях организма человека.