|
||||||
ХИМИЧЕСКИЙ ЯЗЫК НЕРВНОЙ КЛЕТКИ МОЗГ — удивительное творение природы, сложнейший инструмент познания, центр регуляции жизнедеятельности нашего организма. Исследователей, постигающих тайны строения и функции мозга, не перестает удивлять сложность и многокомпонентность его химического состава, богатство энергетических ресурсов, пластичность, надежность его работы. Каким же образом нервные клетки общаются друг с другом, передают необходимую информацию органам и тканям? Прежде всего, вспомним, что нервная клетка, или нейрон, как и другие клетки организма, имеет ядро и окружающую его цитоплазму, поверхностный слой которой образует клеточную мембрану. От каждого нейрона отходят многочисленные ответвления— дендриты и один длинный отросток— аксон, разветвляющийся на конце на тоненькие веточки, оплетающие другие нервные клетки. Длина аксона одних нейронов составляет доли миллиметра, других — достигает 1—1,5 метра. Химический состав клеток значительно отличается от состава окружающей их межклеточной жидкости. Внутри нервной клетки в 30 раз больше ионов калия и в 10 раз меньше ионов натрия, чем в межклеточной жидкости; внутри клетки преобладают отрицательные заряды, вне ее — положительные. Так как мембрана нейрона в покое фактически непроницаема для ионов, клетка в состоянии поддерживать разность концентрации этих ионов на определенном уровне. Но воздействующий на клетку раздражитель резко изменяет проницаемость мембраны, и ионы натрия устремляются внутрь клетки, а ионы калия — наружу. Это изменение полярности электрического заряда внутри и снаружи нервной клетки и представляет собой нервный импульс, который стремительно распространяется от одного нейрона к другому. Нейрофизиолог может как бы воочию увидеть этот процесс. Достаточно ввести очень тонкий микро электрод в нервную клетку, соединить его с усилителем, и на светящемся экране осциллоскопа отчетливо проявятся колебания электронного луча, отражающие стремительный ритм электрических импульсов. Микро электродом обычно служит тонкая пипетка диаметром 0,0005 миллиметра, заполненная солевым раствором, проводящим ток,— хлористым калием, например. Если такую пипетку ввести очень осторожно, то мембрана клетки быстро стягивается вокруг кончика микро электрода и нейроны способны нормально функционировать в течение нескольких часов. Такой методический прием дал очень много для изучения электрической природы нервного импульса. Итак, рождаясь в одной клетке, нервный импульс по ее отростку, как по телефонному кабелю, бежит по направлению к следующей клетке, чтобы передать дальше распоряжение центральной нервной системы органам и тканям организма. Электрический импульс— основной элемент кода в общении нервных клеток. Но вот он достигает окончания аксона в месте его соединения с другим нейроном и... исчезает, чтобы тотчас же возродиться в следующей нервной клетке. Долгое время считали, что импульс просто-напросто перескакивает с клетки на клетку. Оказалось, что процесс этот гораздо сложнее. Электронный микроскоп раскрыл тонкую архитектуру соединения аксона с соседней нервной клеткой, а многочисленные исследования обнаружили здесь сложную мозаику химических процессов. Аксон завершается колбообразным расширением, так называемым синоптическим окончанием. Вот именно здесь-то и прячется нервный импульс, прежде чем передать своеобразную электроэстафету следующему нейрону. Между синоптическим окончанием и так называемой постсинаптической мембраной соседней нервной клетки есть небольшое пространство (примерно 20 миллимикрон)— синоптическая щель. Место контакта двух нервных клеток получило название синапса. Внутри синоптических окончаний ученые обнаружили мельчайшие пузырьки, заполненные медиаторами — химическими передатчиками нервных импульсов. А теперь представим себе, что происходит в синапсах в момент прохождения нервного импульса. Как только импульс добегает до синоптического окончания, содержимое пузырьков изливается в синоптическую щель. Молекулы передатчика передвигаются к мембране соседнего нейрона и взаимодействуют с ее особыми белковыми или липидными компонентами— рецепторами. Молекулы медиатора, «падая» неопределенные участки постсинаптической мембраны нейрона, открывают в ней ворота для ионов натрия и калия. Возникает интенсивный поток ионов, который и вызывает к жизни новый нервный импульс. Сложная «фабрика-переводчик», совершающая трансформацию электрического сигнала в химический, функционирует в каждом синапсе, в месте контакта отростка с прилегающей к нему нервной клеткой. Существование химического языка в общении нервных клеток ставит перед исследователями проблему детального изучения химических «букв», из которых слагаются различные сообщения, принимаемые нейронами. Чтобы знать в подробностях принцип работы нервной клетки, нужно освоить химическую азбуку синапсов. Какие медиаторы выделяются в синапсах центральной нервной системы при том или ином воздействии на организм? Как меняется работа нейрона под влиянием различных медиаторов? Ученые настойчиво ищут ответы на эти вопросы, в решении которых заинтересована как теоретическая, так и практическая медицина. Уже выделено немало медиаторов, изучен характер их действия на нервные клетки различных животных. В синапсах обнаружены такие вещества, как ацетилхолин, норад-реналин, серотонин, глицин, глютамат, гамма аминомасляная кислота и другие. Многие медиаторы получены в настоящее время в виде чистых веществ; и ученые располагают возможностью выяснить особенности их влияния на работу отдельной нервной клетки с помощью специальных многоканальных электродов. Специалисты проводят сравнительный анализ ответа клеток на действия медиаторов и других раздражителей. Оказалось, что реакцию нейронов на сигналы из внешней среды можно усилить или ослабить с помощью различных химических веществ. Выяснилось также, что в определенных зонах коры мозга, в различных подкорковых структурах у разных животных нервные клетки отличаются по чувствительности и типу реакции в ответ на воздействие разных медиаторов. Более того, определенную электрическую реакцию клетки можно нейтрализовать с помощью веществ, блокирующих действие медиатора. Исследователи, например, умеют подавлять реакции некоторых нервных клеток на вспышки света, подводя к ним атропин. Несмотря на то, что нейроны мозга осуществляют одну важную функцию—управление работой целого организма, «синоптическая кухня» каждой отдельной нервной клетки весьма своеобразна. Одна нервная клетка может быть взаимосвязана со множеством синапсов (до 10 тысяч), и каждому из них присущи свои химические превращения, определяющие электрический ответ клетки. Это качественное отличие составляет основу химического языка нейронов. Но есть и количественные критерии в оценке характера химической передачи информации между нейронами. Медиатор выделяется в синоптическую щель небольшими порциями — квантами. И количество квантов химического вещества зависит от частоты электрических импульсов, распространяющихся по отростку нейрона. Небольшое количество медиатора, например, ацетилхолина, вызывает у некоторых клеток учащение электрических разрядов. Если же количество ацетилхолина увеличивается, то та же самая клетка отвечает уменьшением числа импульсов. Итак, электрический «разговор» нейронов— это результат действия химических «букв» — молекул различных медиаторов на рецепторы постсинаптической мембраны нервных клеток. Определенный тип реакции нейрона на разные по своему значению сигналы обусловлен работой определенного типа рецепторов. А режим электрической активности клеток определяется химической природой медиатора. Исследование своеобразия химических реакций, протекающих в синапсах, преследует не только сугубо научную, познавательную цель. Выяснение особенностей синоптической передачи информации нервными клетками поможет понять механизм действия многих фармакологических веществ, а значит, наметить, в частности, дальнейшие пути совершенствования эффективности воздействия лекарственных препаратов на центральную нервную систему. НЕЙРОН Трудно представить себе орган более сложный, чем головной мозг человека. Однако мозговая ткань, как и любая другая, соткана из клеток. Правда, совершенно особых, нервных клеток, или нейронов. Именно с их работой связано все многообразие наших мыслей, чувств, действий, именно они обеспечивают регуляцию всех процессов жизнедеятельности организма. Как у любой клетки, у нейрона есть тело, заключенное в оболочку — наружную мембрану. Если рассматривать его под электронным микроскопом, то примерно в центре клетки можно увидеть темное пятно округлой формы — ядро, генетический аппарат нейрона. А цитоплазма клетки «нафарширована» различными органеллами. Одна из важнейших—гранулярный эндоплазматический ретикулум. Это своеобразная фабрика, где синтезируются различные белки, в том числе нейроспецифические. Но есть у нейрона и свои, характерные только для нервной клетки образования, имеющие непосредственное отношение к его функции. Ведь главная задача нейрона получить информацию, «осмыслить» ее и передать дальше. Для этого нейрон снабжен многочисленными дендритами, по которым различная информация поступает в клетку, и одним-единственным аксоном: по нему обработанная информация покидает нейрон, передаваясь дальше по нервной цепочке. На некотором расстоянии от тела клетки аксон начинает ветвиться, посылая свои отростки к другим нервным клеткам, а также к их дендритам. Каждый такой отросток оканчивается особым утолщением—синоптической бляшкой, заполненной пузырьками, в которых хранятся различные химические вещества— медиаторы. Без них было бы практически невозможно общение между нейронами, ведь язык мозга— это язык импульсов, не только электрических, но и химических. Нервные импульсы, покидающие нейрон и передающиеся по аксону, представляют собой специфические электрические сигналы. Сам же аксон можно сравнить с электрическим проводом, центральная часть которого образована нервными волокнами и сверху покрыта особой изоляцией— миелиновой оболочкой. Она обеспечивает высокую скорость проведения электрических импульсов по нервному волокну, изолируя его от электрохимических влияний других нервных волокон. Электрический импульс, добежав по аксону до синоптической бляшки, запускает здесь химические реакции, в результате которых высвобождаются и выбрасываются в синоптическую щель (микро пространство, разделяющее две мембраны: синоптическую и постсинаптическую) медиаторы. Молекулы медиатора взаимодействуют с рецепторами, встроенными в постсинаптическую мембрану, благодаря чему в клетке открываются каналы для ионов калия и натрия. Возникший интенсивный поток ионов приводит нервную клетку в состояние возбуждения, рождает в ней электрический импульс, который передается следующему нейрону и так далее. Однако этот процесс не бесконечен. Если бы возбуждение начало распространяться по всем каналам межнейронных связей, подобная цепная реакция неизбежно привела бы к дезорганизации работы мозга и даже гибели организма. Этого не происходит благодаря тому, что наряду с возбуждением существует торможение. Специалисты настойчиво пытаются понять природу торможения, ведь роль тормозных импульсов в работе головного мозга так же важна, как и возбуждающих. Когда нарушаются процессы торможения и нейроны начинают «разговаривать» одновременно и безостановочно, это становится причиной развития тех или иных психических расстройств. Изучая сложные механизмы передачи нервных импульсов, специалисты установили, что число ветвлений отростков нейрона меняется на протяжении жизни, благодаря чему и происходят рост и развитие головного мозга. Ведь зрелая нервная клетка не способна к делению и воспроизведению себе подобных. Те 10—14 миллиардов нейронов (по данным разных авторов), которые формируются к моменту рождения ребенка, затем не увеличиваются ни на одну единицу. А вот число дендритов, так же как и ветвлений аксона, постоянно меняется. Особенно интенсивный рост этих элементов наблюдается в первые пять—семь лет жизни ребенка. Соответственно растет и число синоптических связей нейронов; по наблюдениям специалистов, до 80% поверхности нервной клетки может быть покрыто синапсами. В последние годы ученым удалось узнать много нового об организации межнейронных связей. В частности, они обнаружили, что количество синапсов, свидетельствующих о количестве связей нейрона, у разных нервных клеток сильно варьирует. Еще не так давно считалось, что синоптическая связь существует только между аксоном и его ветвлениями одного нейрона и телом или дендритами другого. С помощью электронного микроскопа исследователи обнаружили контакты между аксонами двух нейронов, даже между их телами. Установлена также динамичность синоптических связей: одни из них способны исчезать, другие—возникать. И здесь очень важное значение имеет та функциональная нагрузка, которую получают либо, напротив, не получают нейроны. Когда здоровых экспериментальных животных с момента рождения содержали в абсолютной темноте, у них не развивались синоптические связи тех нейронов зрительного центра головного мозга, которые воспринимают и обрабатывают только световую информацию (так называемые моно сенсорные нейроны). В результате, несмотря на то, что все другие элементы органа зрения, в том числе зрачок, сетчатая оболочка глаза, нервные проводящие пути, у них были сохранны, животные оставались слепыми. Чем меньше был срок содержания животных в темноте, тем легче и в большей степени удавалось восстановить у них функцию моно сенсорных нейронов и вернуть им зрение. Подобные эксперименты проводились и с нейронами слуховых центров — результаты оказались сходными. Эксперименты еще раз убеждают в том, что нейроны всех центров головного мозга — зрительных, слуховых, двигательных и других—для нормального своего развития нуждаются в притоке информации, в адекватной функциональной нагрузке. Лишь в этом случае формируются многосторонние межнейронные связи, в значительной степени определяющие надежность и пластичность всех механизмов центральной нервной системы, включая механизмы адаптации, обучения, запоминания. По многочисленным просьбам читателей открываем рубрику «Познайте свой организм», материалы которой будут рассказывать о строении и функциях органов и систем организма человека. Головной мозг Головной мозг — пожалуй, самое удивительное творение природы. Это материальный субстрат мысли, уникальный инструмент познания окружающего мира, средоточие духовной деятельности человека. Мозг непрерывно перерабатывает, анализирует, кодирует, сопоставляет информацию, поступающую извне, а также от различных органов и тканей, регулирует работу отдельных органов и систем, интегрирует их деятельность. В головном мозге человека выделяют эволюционно древнюю часть., состоящую из мозгового ствола, мозжечка, и более позднее образование — полушария большого мозга. Мозговой ствол включает продолговатый мозг (1), мост (2), средний мозг (3) и промежуточный мозг (4). Здесь локализуются многочисленные скопления нервных клеток — ядер, обладающих разнообразными функциями. Так, например, комплекс ядер, расположенных в продолговатом мозге, выполняет функции дыхательного центра, регулирующего как вдох, так и выдох. Одни ядра среднего мозга представляют собой первичные зрительные, другие - слуховые центры, третьи — центры мышечного тонуса... Особо следует выделить ретикулярную, или сете видную, формацию мозгового ствола. Она образована крупными и мелкими ядрами, которые соединены между собой густой сетью нервных волокон. Эта структура выполняет функции связного между различными частями центральной нервной системы. Ей также отводится роль энергетического центра мозга, непрерывно как бы подзаряжающего энергией и активизирующего кору больших полушарий. Промежуточный мозг расположен на границе с полушариями большого мозга. В него входят правый и левый таламусы, или зрительные бугры (5), являющиеся как бы последней инстанцией, через которую проходят все чувствительные нервные пути, направляющиеся в кору больших полушарий. В промежуточном мозге находится и гипоталамус, или подбугорье (6). На весьма небольшом участке мозга, который занимает гипоталамус, сосредоточено более сорока различных ядер; обычно их делят на передние, средние и задние. Это центры вегетативной нервной системы, регулирующие обмен веществ в организме (воды, солей, белков, углеводов и т.д.), температуру тела, работу органов сердечно-сосудистой, пищеварительной, выделительной и других систем. Гипоталамус имеет связь практически со всеми отделами мозга, но особенно тесно и анатомически и функционально он связан с лежащим рядом гипофизом (7). В организме нет другой железы, которая по многообразию своего действия могла бы сравниться с гипофизом. В нем различают три доли: переднюю, промежуточную и заднюю. И каждая доля секретирует, выделяет свои гормоны. Роль их в жизнедеятельности организма необычайно велика. Например, передняя доля гипофиза продуцирует соматотропный гормон, называемый еще гормоном роста, ибо он оказывает самое непосредственное влияние на рост и развитие организма. А гонадотропные гормоны, вырабатываемые здесь же, способствуют половому созреванию, нормальной деятельности половых желез. |
Приглашения09.12.2013 - 16.12.2013 Международный конкурс хореографического искусства в рамках Международного фестиваля искусств «РОЖДЕСТВЕНСКАЯ АНДОРРА»09.12.2013 - 16.12.2013 Международный конкурс хорового искусства в АНДОРРЕ «РОЖДЕСТВЕНСКАЯ АНДОРРА»
|
Copyright © 2012 г.
При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна.