Как нервная клетка передает возбуждение - Биология человека - МНОГООБРАЗИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА

Передача возбуждения с нервного волокна осуществляется в синапсе — зоне контакта между нейроном и эффекторными органами (мышца, железа).

В синапсе различают пресинаптическое звено, или пресинапс (концевые утолщения или бляшки аксона), и постсинаптическое звено, или постсинапс (участок мембраны дендрита другого нейрона, либо мышечной или железистой клетки) (рис. 59).

Рисунок 59. Схематическое изображение ультраструктуры синапса

У большинства синапсов синаптическая щель, разделяющая пре- и постсинапс, широкая (10—20 нм) и потому обладает большим сопротивлением, препятствующим непосредственному переходу потенциала действия с пре- на постсинаптическую мембрану. Для этого используется химический посредник — медиатор, вырабатываемый телом нейрона и транспортируемый в окончания аксона, где он накапливается в пузырьках вдоль внутренней поверхности пресинаптической мембраны. Когда под действием нервного импульса наступает ее деполяризация, медиатор выбрасывается в межсинаптическую щель. Обязательным условием для процесса высвобождения медиатора является присутствие ионов Са²⁺ внутри концевого аксонного утолщения.

Далее медиатор связывается с рецепторными белками постсинаптической мембраны, вызывая повышение ее проницаемости для Na⁺. Поток Na⁺ из синаптической щели через постсинаптическую мембрану ведет к ее деполяризации и генерирует постсинаптический потенциал.

К химическим медиаторам относятся: ацетилхолин, норадреналин, серотонин, аминокислоты — глутаминовая, аспарагиновая, глицин, у-аминомасляная кислота и другие вещества.

Действие некоторых ядов основано на блокировании синаптической передачи в области нервно-мышечного соединения. Так, действие яда кураре основано на связывании его с рецепторными белками постсинаптической мембраны, что препятствует взаимодействию с ними ацетилхолина. Ботулинический токсин блокирует выход ацетилхолина из пресинапса.

Многие межнейронные синапсы, в отличие от нервно-мышечных, являются тормозными — высвобождающийся медиатор вызывает образование тормозного постсинаптического потенциала, что связано с гиперполяризацией постсинаптической мембраны. Функция тормозных синапсов состоит в подавлении активности нервных клеток.

Синапсы характеризуются рядом функциональных свойств:

1. Интервал между поступлением импульса в пресинапс и возникновением постсинаптического потенциала составляет 0,2—0,5 м/с (синаптическая задержка).

2. Химические синапсы отличаются односторонним проведением: от пре- к постсинапсу. В электрическом синапсе чаще двустороннее проведение.

3. Химические синапсы обеспечивают как возбуждение, так и торможение постсинаптического нейрона, в то время как электрические — только возбуждение.

4. Химические синапсы лучше, чем электрические, сохраняют следы предшествующей активности.

5. Химические синапсы более чувствительны к изменениям температуры, чем электрические, что имеет существенное значение для нервной системы пойкилотермных (эктотермных) животных.

Количество синапсов на одном нейроне колеблется от нескольких единиц до нескольких тысяч. Это связано с уровнем эволюционного развития животного. Так, 1 г коры головного мозга свинки содержит около 4 ∙ 10¹¹синапсов, человека — 1 ∙ 10¹⁸ синапсов.