Строение и функции нейронов

Нейроны являются базовыми структурными элементами нервной системы. По данным Д. Пауэлла, нервная система человека состоит приблизительно из 30 миллиардов нейронов (D. Powell, 1980). Количество нейронов само по себе не определяет уровень сложности нервной системы. Например, никто не сомневается, что сообразительная ворона «умнее» глупого осьминога. Однако в ее нервной системе «всего» десятки миллионов нервных клеток, а в примитивно организованной нервной системе осьминога — сотни миллионов нейронов. Но степень координации взаимодействия между нейронами, их способность организовывать нейронные сети и решать задачи совместно намного важнее, чем их количество. Общее число соединений между нейронами в мозгу человека достигает астрономической цифры — 10 в 15-й степени!

Нейрон представляет собой клетку, состоящую из трех основных частей: тела, дендритов и аксона. Тело клетки имеет шарообразную форму и содержит все структурные элементы любой соматической клетки: ядро, митохондрии и т.д. От тела нейрона отходит основной отросток цилиндрической формы — аксон. Основная функция аксона — передача электрического импульса. Аксон покрыт жировой оболочкой, которая препятствует утечке импульса. Кроме аксона от тела нейрона отходит множество коротких отростков — дендритов, которые служат для приема информации. Длина аксона колеблется в пределах от долей миллиметра до метра и более, длина дендритов не превышает миллиметра. Вблизи своего окончания аксон разделяется на мелкие веточки, которые близко подходят к телам и Дендритам других нейронов, но не соприкасаются с ними вплотную. Зазор между концевыми участками аксона и дендритами других

 

Глава 3. Психика и организм

клеток называется синаптической щелью, а сама эта область — синапсом {рис. 14).

Любые виды информации, которые циркулируют в нервной системе, передаются по нейронным сетям в виде электрических импульсов. Скорость передачи нервного импульса по аксону нервной клетки может превышать 100 м/сек. При некоторых заболеваниях, например рассеянном склерозе, разрушается миелиновая оболочка аксонов, и скорость передачи снижается за счет утечки электрических зарядов. Удивительно, что независимо от того, какую информацию передают нервные импульсы, они ничем не отличаются друг от друга. Качественные различия между сигналами определяются не самими этими сигналами, а тем местом, куда они приходят. Условно говоря, если звук горна слышат в детском лагере, то дети выстраиваются на утреннюю линейку, а если в концертном зале — то раздаются аплодисменты слушателей. Как же происходит эта передача? Принцип передачи электрического импульса внутри нейрона был открыт в 1952 г. А. Ходжкином и А. Хаксли.

3.4. Психика и нервная система

 

Рис. 14. Внешний вид нейрона

- Нервный электрический импульс возникает в результате химических процессов в основании аксона. В спокойном состоянии жидкая среда внутри аксона содержит преимущественно отрицательно заряженные ионы (С1), а жидкая среда снаружи аксона — положительные (Na, К). Клеточная мембрана аксона пронизана особыми отверстиями — натриевыми и калиевыми каналами (первые избирательно пропускают ионы натрия, а вторые — калия). В состоянии покоя большинство калиевых каналов открыто, а большинство натриевых каналов закрыто. При воздействии на тело клетки происходит деполяризация: натриевые «поры» мембраны небольшого участка аксона раскрываются и избирательно пропускают внутрь положительно заряженные ионы натрия. Участок жидкой среды вблизи активированного канала мгновенно становится электроотрицательным снаружи и электроположительным внутри (напряжение внутри клетки меняется примерно с +70 до — 40 милливольт). Результатом становится «выстрел» нейрона — генерация электрического импульса. Нейрон производит электрические импульсы по закону «все или ничего», т.е. сила и скорость импульса всегда постоянна. Интенсивность действия стимула кодируется с помощью частоты импульса-ции — при слабом воздействии электрические разряды образуются редко, а при сильном воздействии — часто.

Электрический разряд пробегает по аксону подобно пламени по бикфордову шнуру и достигает конечных разветвлений аксона. Достигнув окончания аксона в месте синаптического соединения с другим нейроном, импульс провоцирует высвобождение молекул специальных химических веществ — нейромедиаторов. Нейромедиаторы достигают поверхности соседнего нейрона и активизируют или тормозят его. Каждый нейрон способен образовывать около 1000 синапсов, так что каждый нейрон получает информацию от множества других нейронов.

В различных частях нервной системы используются специфические нейромедиаторы. В настоящее время описано около 75 разных нейромедиаторов. Такое разнообразие веществ, обеспечивающих «связь» в разных отделах нервной системы объясняет, в частности, влияние некоторых препаратов на психическое состояние. Напри-Мер, наркотические препараты опиатной группы содержат морфин — вещество, близкое по составу природному нейромедиатору эндорфину, который курсирует в областях мозга, ответственных за снятие боли и создание приятных ощущений. Поэтому употребление наркотика воздействует избирательно только на упомянутые зоны мозга, тогда как другие нейроны остаются к нему нейтральными. Беда заключается в том, что под воздействием искусственных Морфинов организм перестает вырабатывать естественные эндор-

 

фины. Отсюда, патологическая зависимость от наркотика и ужасающее состояние «ломки» при его отмене.

Нейроны, образующие нервную систему, неоднородны по своему составу. Различают аффекторные (сенсорные) нейроны, которые проводят информацию от мышц и органов чувств к спинному и головному мозгу; эффекторные (моторные) нейроны, которые посылают «инструкции» от спинного и головного мозга к периферии тела, и интернейроны (промежуточные), которые отвечают за коммуникацию внутри центральной нервной системы. Аксоны нейронов объединяются в пучки, которые в рамках периферической нервной системы называются нервами, а в рамках центральной нервной системы — трактами. Рассмотрим теперь основные составляющие нервной системы.