О природе живого: механизмы и смысл - Ичас М.
ISBN 5-03-002805-6
Скачать (прямая ссылка):
В конце концов сигнал может дойти до органа-эффектора, например мышцы. Здесь тоже происходит выброс медиатора, вызывающего мышечное сокращение.
В нервной системе используется много различных нейромедиаторов. Один из самых распространенных — ацетилхолин, эфир уксусной кислоты, но есть и другие, в том числе ряд аминокислот. Особый интерес представляет группа медиаторов, напоминающих по своей структуре морфин и некоторые другие наркотики.
Для передачи следующего сигнала синапс должен быть приведен в первоначальное состояние. Для этого в нем имеются ферменты, очень быстро разрушающие медиатор. Если бы он не удалялся, то второй (постсипаптический) нейрон подвергался бы длительной стимуляции независимо от поступления дальнейших сигналов. Разумеется, медиатор в первом (пресипттическом) нейроне все время образуется заново, чтобы синапс был готов к передаче следующего сигнала.
Торможение
Выделяемый нейроном медиатор может также тормозить передачу сигналов через синапс между двумя другими нейронами. Возбуждающее или тормозное действие зависит не от самого медиатора, а от особенностей синапса, от того, каким видом рецепторов обладает постсинаптический нейрон. Наличие возбуждающих и тормозных синапсов как раз и делает возможной сложную переработку сигналов нервной системой.
Как и следовало ожидать, недостаточное образование или разрушение нейромедиаторов приводит к сбоям в функционировании нервной системы, например к болезни Паркинсона, особенно у пожилых людей. Ввиду их большого практического значения медиаторы, их рецепторы и вообще все аспекты синаптической передачи сигналов сейчас интенсивно изучаются.
О некоторых дополнительных функциях электрических сигналов
В биологии можно найти немало примеров того, как функции, развивающиеся для одной цели, в дальнейшем видоизменяются для выполнения совершенно иных задач. Это относится и к электрическим сигналам в нервно-мышечной системе.
Когда мышца сокращается, она производит слабый электрический разряд, подобно тому как это делает нейрон. Поскольку нейроны по природе своей чувствительны к электрическим токам, у ряда рыб, а среди млекопитающих — у утконосов, развились специальные сенсорные органы, позволяющие им распознавать добы-
чу (например, раков в мутных грязных водах) по токам, создаваемым ее мышцами.
Электрические потенциалы, возникающие в большинстве мышечных клеток, невелики, порядка 0,01 В, но у некоторых рыб они могут быть намного больше. Их электрорецепторы способны улавливать возмущения, производимые внешними объектами (особенно другими рыбами) в собственном электрическом поле рыбы, а путем изменения частоты импульсов одни особи могут подавать сигналы другим. Подобная деятельность носит характер активного исследования окружающей среды, сходного с эхолокацией у летучих мышей или с использованием радаров человеком.
С помощью батарей, состоящих из видоизмененных нервных клеток, соединенных последовательно, электрические скаты и электрические угри производят разряды, способные парализовать хищника или добычу.
Существует и много иных структур, первоначально выполняющих одну функцию, но впоследствии переключившихся на совсем другую. Например, три малюсенькие косточки в нашем ухе, служащие ныне для проведения звука, у наших рыбообразных предков находились в составе нижней челюсти и исходно служили опорой для жабр, которые вначале использовались для фильтрации пищи и воды, а позднее — для дыхания (рис. ‘20-8).
Взаимодействие нескольких нейронов
Переработка информации нервной системой подразумевает взаимодействие сигналов; их дальнейшая передача или затухание зависят от других сигналов. Возьмем два нейрона, а и 6, которые оба связаны с третьим нейроном, с. Этот третий нейрон соединен с каким-то четвертым или с эффектором:
— (нейрон а) —*
(нейрон с) —+ .. .
— (нейрон Ь) —?
Здесь возможны несколько ситуаций:
А. Нейрон с может активироваться сигналом как от а, так и от 6. Это будет цепь “или”: она включается под действием а или Ь.
Б. Из-за недостаточного количества выделяемого медиатора ни
а, ни 6 в отдельности не может активировать клетку с — для этого требуется их совместное воздействие. Это цепь “и”: с возбуждается только при одновременном действии а и Ь.
В. Возможны также различные тормозные эффекты. Один из нейронов, например 6, может подавлять передачу сигнала в синапсе. В этом случае цепь активируется под действием а, если только одновременно с а не действует Ъ. Это сеть типа а, но не вместе с 6.
По сути мы имеем здесь дело с переключательными устройствами того же типа, что и в калькуляторах, телефонных коммутаторах и т. п. Присутствием или отсутствием сигнала в нейроне b определяется возможность передачи а —*• с. Будет ли b облегчать или тормозить эту передачу, зависит от конструкции переключателя: сигнал в нейроне 6 может открыть путь между а и с или, наоборот, закрыть его.
Эти переключатели, однако, совсем не так просты, как в компьютере. В головном мозгу многие нейроны представлены очень маленькими клетками с сильно разветвленными дендритами и аксонами, которые образуют многочисленные синапсы с множеством расположенных поблизости нейронов. Некоторые из этих синапсов возбуждающие, другие —- тормозные, и передача сигнала с одного нейрона на другой зависит от совместного действия всех синапсов, т. е. от баланса между возбуждением и торможением. Некоторые синапсы выделяют больше медиатора, чем другие, а поэтому вносят более весомый вклад в окончательное решение.
