Sistem saraf manusia bertindak sebagai semacam koordinator dalam tubuh kita. Ini mengirimkan perintah dari otak ke otot, organ, jaringan dan memproses sinyal yang datang dari mereka. Impuls saraf digunakan sebagai semacam pembawa data. Apa yang dia wakili? Pada kecepatan berapa ia bekerja? Ini dan sejumlah pertanyaan lainnya dapat dijawab di artikel ini.
Apa itu impuls saraf?
Ini adalah nama gelombang eksitasi yang menyebar melalui serat sebagai respons terhadap rangsangan neuron. Berkat mekanisme ini, informasi ditransmisikan dari berbagai reseptor ke sistem saraf pusat. Dan dari sana, pada gilirannya, ke berbagai organ (otot dan kelenjar). Tetapi apakah proses ini pada tingkat fisiologis? Mekanisme transmisi impuls saraf adalah membran neuron dapat mengubah potensial elektrokimianya. Dan proses yang menarik bagi kita terjadi di bidang sinapsis. Kecepatan impuls saraf dapat bervariasi dari 3 hingga 12 meter per detik. Kami akan berbicara lebih banyak tentang hal itu, serta tentang faktor-faktor yang mempengaruhinya.
Penelitian struktur dan karya
Untuk pertama kalinya, perjalanan impuls saraf ditunjukkan oleh orang Jermanilmuwan E. Goering dan G. Helmholtz tentang contoh katak. Pada saat yang sama, ditemukan bahwa sinyal bioelektrik menyebar pada kecepatan yang ditunjukkan sebelumnya. Secara umum, ini dimungkinkan karena konstruksi khusus serabut saraf. Dalam beberapa hal, mereka menyerupai kabel listrik. Jadi, jika kita menggambar paralel dengannya, maka konduktor adalah akson, dan isolator adalah selubung mielinnya (mereka adalah membran sel Schwann, yang dililit dalam beberapa lapisan). Selain itu, kecepatan impuls saraf terutama tergantung pada diameter serat. Yang paling penting kedua adalah kualitas isolasi listrik. Omong-omong, tubuh menggunakan lipoprotein mielin, yang memiliki sifat dielektrik, sebagai bahan. Ceteris paribus, semakin besar lapisannya, semakin cepat impuls saraf akan lewat. Bahkan saat ini tidak dapat dikatakan bahwa sistem ini telah diselidiki sepenuhnya. Banyak hal yang berhubungan dengan saraf dan impuls masih menjadi misteri dan subjek penelitian.
Fitur struktur dan fungsi
Jika kita berbicara tentang jalur impuls saraf, perlu dicatat bahwa selubung mielin tidak menutupi serat sepanjang panjangnya. Fitur desain sedemikian rupa sehingga situasi saat ini dapat dibandingkan dengan pembuatan selongsong keramik isolasi yang digantung erat pada batang kabel listrik (meskipun dalam hal ini pada akson). Akibatnya, ada area listrik kecil yang tidak diisolasi dari mana arus ion dapat dengan mudah mengalir keluarakson ke lingkungan (atau sebaliknya). Ini mengiritasi membran. Akibatnya, pembangkitan potensial aksi disebabkan di daerah yang tidak terisolasi. Proses ini disebut intersep Ranvier. Kehadiran mekanisme semacam itu memungkinkan impuls saraf menyebar lebih cepat. Mari kita bicarakan ini dengan contoh. Jadi, kecepatan konduksi impuls saraf dalam serat mielin tebal, yang diameternya berfluktuasi dalam 10-20 mikron, adalah 70-120 meter per detik. Sedangkan untuk yang memiliki struktur suboptimal, angka ini 60 kali lebih kecil!
Di mana mereka dibuat?
Impuls saraf berasal dari neuron. Kemampuan untuk membuat "pesan" seperti itu adalah salah satu properti utama mereka. Impuls saraf memastikan propagasi cepat dari jenis sinyal yang sama di sepanjang akson dalam jarak jauh. Oleh karena itu, itu adalah sarana tubuh yang paling penting untuk pertukaran informasi di dalamnya. Data iritasi ditransmisikan dengan mengubah frekuensi pengulangannya. Sistem majalah yang kompleks bekerja di sini, yang dapat menghitung ratusan impuls saraf dalam satu detik. Menurut prinsip yang agak mirip, meskipun jauh lebih rumit, elektronik komputer bekerja. Jadi, ketika impuls saraf muncul di neuron, mereka dikodekan dengan cara tertentu, dan baru kemudian ditransmisikan. Dalam hal ini, informasi dikelompokkan ke dalam "paket" khusus, yang memiliki nomor dan sifat urutan yang berbeda. Semua ini, disatukan, adalah dasar untuk aktivitas listrik berirama otak kita, yang dapat dicatat berkatelektroensefalogram.
Tipe sel
Berbicara tentang urutan perjalanan impuls saraf, seseorang tidak dapat mengabaikan sel-sel saraf (neuron) yang melaluinya transmisi sinyal listrik terjadi. Jadi, berkat mereka, berbagai bagian tubuh kita bertukar informasi. Tergantung pada struktur dan fungsinya, tiga jenis dibedakan:
- Reseptor (sensitif). Mereka mengkodekan dan berubah menjadi impuls saraf semua suhu, kimia, suara, mekanik dan rangsangan cahaya.
- Penyisipan (juga disebut konduktor atau penutup). Mereka berfungsi untuk memproses dan mengubah impuls. Jumlah terbesar ada di otak dan sumsum tulang belakang manusia.
- Efektif (motorik). Mereka menerima perintah dari sistem saraf pusat untuk melakukan tindakan tertentu (di bawah sinar matahari yang cerah, tutup mata Anda dengan tangan Anda, dan sebagainya).
Setiap neuron memiliki badan sel dan proses. Jalur impuls saraf melalui tubuh dimulai tepat dengan yang terakhir. Prosesnya ada dua jenis:
- Dendrit. Mereka dipercayakan dengan fungsi merasakan iritasi pada reseptor yang terletak di atasnya.
- Axon. Berkat mereka, impuls saraf ditransmisikan dari sel ke organ kerja.
Aspek kegiatan yang menarik
Berbicara tentang konduksi impuls saraf oleh sel, sulit untuk tidak mengatakan tentang satu momen yang menarik. Jadi, ketika mereka sedang istirahat, maka, katakanlahdengan demikian, pompa natrium-kalium terlibat dalam pergerakan ion sedemikian rupa untuk mencapai efek air tawar di dalam dan asin di luar. Karena ketidakseimbangan yang dihasilkan dari perbedaan potensial melintasi membran, hingga 70 milivolt dapat diamati. Sebagai perbandingan, ini adalah 5% dari baterai AA konvensional. Tetapi segera setelah keadaan sel berubah, keseimbangan yang dihasilkan terganggu, dan ion-ion mulai berpindah tempat. Ini terjadi ketika jalur impuls saraf melewatinya. Karena aksi aktif ion, aksi ini juga disebut potensial aksi. Ketika mencapai nilai tertentu, maka proses sebaliknya dimulai, dan sel mencapai keadaan istirahat.
Tentang potensial aksi
Berbicara tentang konversi dan propagasi impuls saraf, perlu dicatat bahwa itu bisa menjadi milimeter per detik yang menyedihkan. Kemudian sinyal dari tangan ke otak akan mencapai dalam hitungan menit, yang jelas tidak baik. Di sinilah selubung mielin yang telah dibahas sebelumnya memainkan perannya dalam memperkuat potensi aksi. Dan semua "pass"-nya ditempatkan sedemikian rupa sehingga hanya memiliki efek positif pada kecepatan transmisi sinyal. Jadi, ketika impuls mencapai ujung bagian utama dari satu badan akson, impuls itu ditransmisikan ke sel berikutnya, atau (jika kita berbicara tentang otak) ke banyak cabang neuron. Dalam kasus terakhir, prinsip yang sedikit berbeda bekerja.
Bagaimana semuanya bekerja di otak?
Mari kita bicara tentang apa urutan transmisi impuls saraf yang bekerja di bagian terpenting dari sistem saraf pusat kita. Di sini, neuron dipisahkan dari tetangganya oleh celah kecil, yang disebut sinapsis. Potensial aksi tidak dapat melewatinya, jadi ia mencari cara lain untuk sampai ke sel saraf berikutnya. Pada akhir setiap proses terdapat kantung-kantung kecil yang disebut vesikel prasinaps. Masing-masing mengandung senyawa khusus - neurotransmiter. Ketika potensial aksi tiba pada mereka, molekul dilepaskan dari kantung. Mereka melintasi sinaps dan menempel pada reseptor molekul khusus yang terletak di membran. Dalam hal ini, keseimbangan terganggu dan, mungkin, potensial aksi baru muncul. Ini belum diketahui secara pasti, ahli neurofisiologi sedang mempelajari masalah ini hingga hari ini.
Kerja neurotransmiter
Ketika mereka mengirimkan impuls saraf, ada beberapa opsi untuk apa yang akan terjadi pada mereka:
- Mereka akan menyebar.
- Akan mengalami penguraian kimiawi.
- Kembali ke gelembung mereka (ini disebut penangkapan kembali).
Penemuan mengejutkan terjadi pada akhir abad ke-20. Para ilmuwan telah mempelajari bahwa obat-obatan yang mempengaruhi neurotransmiter (serta pelepasan dan pengambilannya kembali) dapat mengubah keadaan mental seseorang secara mendasar. Jadi, misalnya, sejumlah antidepresan seperti Prozac memblokir pengambilan kembali serotonin. Ada beberapa alasan untuk percaya bahwa kekurangan neurotransmitter dopamin di otak adalah penyebab penyakit Parkinson.
Sekarang para peneliti yang mempelajari keadaan batas dari jiwa manusia mencoba mencari tahu bagaimana hal ituSemuanya mempengaruhi pikiran seseorang. Sementara itu, kita tidak memiliki jawaban untuk pertanyaan mendasar seperti itu: apa yang menyebabkan neuron menciptakan potensial aksi? Sejauh ini, mekanisme "peluncuran" sel ini masih dirahasiakan bagi kami. Yang sangat menarik dari sudut pandang teka-teki ini adalah kerja neuron di otak utama.
Singkatnya, mereka dapat bekerja dengan ribuan neurotransmiter yang dikirim oleh tetangga mereka. Detail mengenai pemrosesan dan integrasi jenis impuls ini hampir tidak kita ketahui. Meskipun banyak kelompok penelitian sedang mengerjakan ini. Saat ini, ternyata untuk mengetahui bahwa semua impuls yang diterima terintegrasi, dan neuron membuat keputusan - apakah perlu untuk mempertahankan potensial aksi dan mentransmisikannya lebih lanjut. Fungsi otak manusia didasarkan pada proses fundamental ini. Kalau begitu, tidak heran kita tidak tahu jawaban dari teka-teki ini.
Beberapa fitur teoretis
Dalam artikel tersebut, "impuls saraf" dan "potensial aksi" digunakan sebagai sinonim. Secara teoritis, ini benar, meskipun dalam beberapa kasus perlu mempertimbangkan beberapa fitur. Jadi, jika Anda merinci, maka potensial aksi hanyalah bagian dari impuls saraf. Dengan pemeriksaan rinci buku-buku ilmiah, Anda dapat mengetahui bahwa ini hanya perubahan muatan membran dari positif ke negatif, dan sebaliknya. Sedangkan impuls saraf dipahami sebagai proses struktural dan elektrokimia yang kompleks. Ini menyebar melintasi membran neuron seperti gelombang perubahan yang berjalan. Potensitindakan hanyalah komponen listrik dalam komposisi impuls saraf. Ini mencirikan perubahan yang terjadi dengan muatan bagian lokal membran.
Di mana impuls saraf dihasilkan?
Dari mana mereka memulai perjalanan? Jawaban atas pertanyaan ini dapat diberikan oleh setiap siswa yang rajin mempelajari fisiologi gairah. Ada empat opsi:
- Ujung reseptor dendrit. Jika ada (yang bukan fakta), maka kehadiran stimulus yang memadai dimungkinkan, yang pertama-tama akan menciptakan potensi generator, dan kemudian impuls saraf. Reseptor nyeri bekerja dengan cara yang sama.
- Membran sinaps rangsang. Sebagai aturan, ini hanya mungkin jika ada iritasi yang kuat atau penjumlahannya.
- Zona pemicu Dentrid. Dalam hal ini, potensi postsinaptik rangsang lokal terbentuk sebagai respons terhadap stimulus. Jika simpul pertama Ranvier bermielin, maka simpul itu dirangkum. Karena adanya bagian membran di sana, yang sensitivitasnya meningkat, impuls saraf terjadi di sini.
- bukit akson. Ini adalah nama tempat akson dimulai. Gundukan adalah yang paling umum untuk membuat impuls pada neuron. Di semua tempat lain yang dipertimbangkan sebelumnya, kemunculannya jauh lebih kecil kemungkinannya. Ini disebabkan oleh fakta bahwa di sini membran memiliki sensitivitas yang meningkat, serta tingkat depolarisasi kritis yang lebih rendah. Oleh karena itu, ketika penjumlahan berbagai potensi postsinaptik rangsang dimulai, hillock pertama-tama bereaksi terhadapnya.
Contoh menyebarkan eksitasi
Menceritakan dalam istilah medis dapat menyebabkan kesalahpahaman pada poin-poin tertentu. Untuk menghilangkan ini, ada baiknya secara singkat melalui pengetahuan yang disebutkan. Mari kita ambil contoh api.
Ingat buletin berita musim panas lalu (juga akan segera terdengar lagi). Api menyebar! Pada saat yang sama, pohon dan semak yang terbakar tetap berada di tempatnya. Tapi bagian depan api semakin jauh dari tempat api berada. Sistem saraf bekerja dengan cara yang sama.
Seringkali perlu menenangkan sistem saraf yang sudah mulai menggairahkan. Tetapi ini tidak mudah dilakukan, seperti dalam kasus kebakaran. Untuk melakukan ini, mereka melakukan intervensi buatan dalam pekerjaan neuron (untuk tujuan pengobatan) atau menggunakan berbagai cara fisiologis. Itu bisa dibandingkan dengan menuangkan air ke api.
