Молекулярная биология клетки - Албертс Б.
ISBN 5-03-001985-5
Скачать (прямая ссылка):
337
19.6. Прием сенсорной информации [38]
Выше было показано, как нервные клетки проводят, перерабатывают и
регистрируют электрические сигналы, а затем посылают их мышцам, чтобы
вызвать их Сокращение. Но откуда берутся эти сигналы? Имеются два типа
источников: спонтанное возбуждение и сенсорные стимулы. Существуют
спонтанно активные нейроны, например нейроны мозга, задающие ритм
дыхания; весьма сложная картина самопроизвольной активности может
генерироваться в одиночной клетке с помощью надлежащих комбинаций ионных
каналов тех типов, с которыми мы уже встречались при обсуждении
механизмов переработки информации нейронами. Прием сенсорной информации
тоже основан на уже известных нам принципах, но в нем участвуют клетки
весьма разнообразных и удивительных типов.
Органы чувств должны удовлетворять очень строгим требованиям - с высокой
точностью различать стимулы разных типов, воспринимать изменения силы
стимула в феноменально широких границах и обладать такой высокой
чувствительностью, какую только допускают законы физики. Обонятельная
клетка самца непарного шелкопряда способна обнаружить в воздухе одну-
единственную молекулу специфического полового аттрактанта (так
называемого феромона). выделяемого самкой на расстоянии мили от места
нахождения самца. Глаз человека видит и при ярком солнечном свете, и в
звездную ночь, когда освещение в 1012 раз слабее, и пять фотонов,
поглощенных сетчаткой, воспринимаются как вспышка света.
Мы сконцентрируем внимание на двух органах чувств, в которых клеточные
механизмы получения сенсорной информации начинают становиться понятными:
на органах слуха и зрения позвоночных. Каждый из этих двух входов в
нервную систему содержит
высокоспециализированные сенсорные клетки, очень различные, но в обоих
случаях обладающие необычайной избирательностью и чувствительностью в
широком диапазоне стимулов. Но прежде чем переходить к деталям, полезно
будет рассмотреть некоторые общие принципы.
19.6.1. Силу стимула отражает величина рецепторного потенциала [38,39]
Любой сигнал, получаемый нервной системой, должен прежде всего
превратиться в электрический. Превращение сигнала одного вида в другой
называется преобразованием, поэтому все сенсорные клетки-преобразователя.
В более общем смысле почти каждый нейрон является преобразователем:
получая в синапсах химические сигналы, он преобразует их в электрические.
Хотя одни сенсорные клетки реагируют на свет, другие на температуру,
третьи на определенные химические вещества, четвертые на механическую
силу или перемещение и т.д., во всех этих клетках преобразование основано
на ряде основных принципов, которые уже рассматривались при обсуждении
синаптической передачи с помощью нейромедиаторов. В некоторых органах
чувств преобразователь составляет часть сенсорного нейрона, проводящего
импульсы, а в других это часть сенсорной клетки. специально
приспособленной для преобразования сигнала, но не участвующей в
осуществлении дальней связи: такая клетка передает свои сигналы
связанному с нею нейрону через синапс (рис. 19-44). Но в обоих случаях
воздействие внешнего стимула вызывает в клетке-преобразователе
электрический сдвиг, называемый рецепторным потенциалом, который
аналогичен постсинаптическому потенциалу и тоже в конечном счете служит
для регуляции высвобождения нейромедиатора из другой части клетки.
338
Прикосновение Онсорньм преобразователь Тспо ьемсерного
тепли нервное сжон*л*ие нейрона у
<&___________________________________________
пиво*** дг пие
ткани
растяжение
мышцы ГРАДУАЛЬНЫЙ РЕЦЕПТОРНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ДЕЙСТВИЯ I*
ПОТЕНЦИАЛ I Б
' v-с ,р*ы.л п* мат. Л Т§ло сенсом-ого
шт**тг* г ^ап)
Эе**.
уеморпнре
Сеет
^;
I
с
S
градг ал">1ы>* * tце>'Т jpnt [•'
Потенциал ПОТЕНЦИАЛ ДЕЙСТВИЯ *
Ce№-D..M.." irwoB,ja30"a"n* См-гпсМЫ,*.. Син.гг и^рон лвлач-а с*?г<*ат*и
ГРАДУАЛЬНА РЕЦЕПТОРНЫЙ ___
ПОТЕНЦИАЛ иГГ,Ы" ПОТЕНЦИАЛ ДЕЙСТВИЯ
Рис. 19-44. Различные способы передачи сенсорной стимуляции нервной
системе. В некоторых случаях сенсорный преобразователь составляет часть
нервной системы (верхняя схема); в других случаях это отдельные сенсорные
клетки (две нижние схемы). Во всех трех случаях возникающий в Сенсорном
преобразователе градуальный рецепторный потенциал преобразуется в частот}
импульсов, которые быстро передают сигнал в ЦНС.
Так же как в синапсе, внешние раздражители способны влиять на
электрическое состояние клетки как непосредственно, воздействуя на ионные
каналы, гак и косвенно - через молекулы-рецепторы, запускающие синтез
внутриклеточного посредника, который уже воздействует на ионные каналы.
Как полагают (хотя здесь еще не все ясно), слуховые сенсорные клетки
используют прямой механизм действия с участием рецепторов, связанных с
каналами, а сенсорные клетки глаза - непрямой путь через рецепторы,
связанные с G-белком.
19.6.2. Волосковые клетки внутреннего уха реагируют на отклонение
стереоцилий [40]
Ухо предназначено не только для слуха: внутреннее ухо воспринимает также
