Лекции по общей психологии - Лев Ительсон

От тела нейрона, извиваясь, разветвляясь протягивается множество коротких отростков — дендритов («древоподобных»). Дендриты воспринимают раздражения. Они служат, так сказать, «входом» нейрона. «Выходом» нейрона служит длинный (до 1 метра) ветвящийся отросток — аксон (по-гречески «хлыст»). Благодаря переплетению всех этих щупалец, ветвей и отростков образуется сложная сеть связей и переключений. Так, например, с аксона одного пирамидного нейрона может образоваться несколько тысяч переключений на тела других нейронов (через дендриты). «Не имеющий ног должен иметь длинные руки». Ведь нейроны неподвижны и плотно упакованы. А они должны достать везде, получить сведения отовсюду, начиная с внешнего мира, кончая самыми отдаленными уголками организма. Вот как внешне выглядит нейрон.

Как же он работает? Это было открыто лишь в последнее десятилетие.

Нейрон — это мешочек с тончайшими стенками, которые отделяют содержимое клетки от внешнего мира. Эти стенки нейрона называют мембраной, состоящей из четырех мономолекулярных слоев (протеин — липоид, липоид — протеин). Толщина мембраны составляет 0,00001 мм. Тем не менее, именно она является решающей в работе нервных клеток.

Мембрана имеет одно удивительное свойство: она способна пропускать ионы, т.е. заряженные осколки

257

9 За к. 2143 молекулы только в одном направлении. Кровь доставляет к нейрону ионы двух видов: ионы калия и ионы натрия. Они берутся из солей, растворенных в крови. Так, например, поваренная соль NaCl, растворяясь в крови, диссоциирует на Na+ и С1-. Точно так же кальциевые соли.

Так, вот мембрана работает следующим образом: она впускает через себя ионы калия и не впускает ионы натрия. Вернее, впускает их в 10—20 раз меньше. Что в результате получается? В результате внутри нейрона оказывается меньше ионов металла, чем снаружи. Соответственно, мембрана заряжается по отношению к внешней среде отрицательно. Нейрон превращается как бы в маленький конденсатор, емкостью около микрофарады, с удельным сопротивлением 0,4* 1012 ом-сантиметр и разностью потенциалов около 80 милливольт.

Это состояние нейрона называется состоянием покоя. Напряжение, создаваемое отрицательным зарядом внутренней стороны мембраны, называют потенциалом покоя. Его величина минус 70—80 милливольт.

Предположим, что на нейрон пришел сигнал. Что происходит? Электрический потенциал на теле нейрона понижается, происходит деполяризация. Когда это снижение потенциала достигает определенной для данного нейрона — пороговой — величины (например, —60 милливольт вместо 80), у основания аксона происходит внезапное изменение проницаемости его мембраны. Теперь наружные ионы натрия устремляются внутрь аксона, а избыток ионов калия выходит наружу. В итоге у основания аксона происходит перезарядка и этот участок приобретает положительный потенциал около +40 милливольт по отношению к окружающей жидкости. Разность потенциалов вызывает перемещение ионов в следующий участок и т.д. Таким образом, электрический импульс, или потенциал действия распространяется вдоль аксона. Скорость его распространения зависит от толщины аксона, а также других факторов, и колеблется от 1 до 100 метров в секунду. Как образно выразился один физиолог (Грей Уолтер), «Ток нервного импульса имеет вид электрохимического кольца около пяти сантиметров длиной, пробегающего вдоль нерва со скоростью до 100 метров в секунду и столь же неустойчивого, как кольцо дыма».

Описанный механизм довольно сложен. Но зато он обеспечивает важнейшее свойство нерва, как проводника: импульс проходит по нему, не ослабляясь. Как только импульс выдан, ионы натрия снова начинают выкачиваться наружу, и нейрон приобретает через одну-две тысячные секунды отрицательный заряд, т.е. опять создается потенциал покоя.

Таким образом, нейрон проходит четыре фазы в своей работе: фазу покоя (заряжен отрицательно, ионы натрия остаются снаружи); фазу возбуждения (ионы натрия закачиваются внутрь, нейрон перезаряжается и выдает импульсы тока); затем следует, так называемая, рефракторная фаза, в течение которой нейрон выкачивает из себя накопленный натрий и восстанавливает отрицательный потенциал. Во время этой рефракторной фазы нейрон не реагирует ни на что, ему нечем реагировать. Следующая фаза — фаза сверхувствительности, когда нейрон откликается на любое, даже самое слабое раздражение. И, наконец, за ней снова наступает фаза покоя. Нейрон опять готов к нормальной работе.

Возникает вопрос, как же все это происходит? Что там выкачивает ионы натрия, что закачивает их внутрь при его возбуждении и что снова возвращает их обратно, когда нейрон находится в рефракторной фазе? К сожалению, мы пока не знаем, как это происходит. Механизм «ионных насосов», неустанно работающий в нервных клетках, еще остается тайной нашего мозга. Пока что наиболее правдоподобно предположение, что это делают специальные органические молекулы-переносчики, имеющиеся в мембране.

Итак, мы с вами остановились на самом драматическом моменте в существовании любого живого существа: нейрон сработал, электрический импульс в аксоне возник. Что происходит с этим импульсом дальше?

Он перекидывается на соседние нейроны. Но происходит это совсем не так просто, как, например, в телефонном реле или электрическом переключателе.

Дело в том, что принципы передачи электрического сигнала в нейронных цепях иные, чем в цепях электрической связи, создаваемых техникой.

Каждый дендрит и ответвления аксона кончаются круглой бляшкой, похожей на тарелку, которую называют синапсом (в переводе — «застежка», «пуговица»).

Синапсы могут примыкать к телу нейрона или к его дендритам. Но (обратите внимание!) они никогда не касаются ни тела другого нейрона, ни другого синапса. Между ними всегда остается крохотное, в десятитысячную долю миллиметра пространство.

Итак, электрический импульс, чтобы с синапса попасть на тело или на дендрит другого нейрона, должен проскочит крохотное пространство между синапсом и другим нейроном.

Как это происходит?

Установлено, что под влиянием пришедшего импульса синапс выделяет особые активные химические вещества (так называемые медиаторы, т.е. «посредники»): ацетилхолин, сератонин, адреналин. Соприкоснувшись с телом соседнего нейрона, эти медиаторы возбуждают его, приоткрывая «дверь» для ионов натрия. Отрицательный заряд нейрона начинает уменьшаться. Как только медиатор совершил свою работу, выделяются «антимедиаторы», которые его разрушают. Например, ацетилхолин разрушается наступающей ему навстречу холинэстеразой, которая разлагает его на неактивные холин и уксусную кислоту. Затем истощившийся медиатор восстанавливается обратным синтезом, и синапс снова готов к работе.

Между прочим, если в мозг попадают вещества, похожие по составу на медиаторы (так называемые, психотомиметики), то этот механизм нарушается. Антимедиаторы не справляются со своей работой. Возбуждения нейронов своевременно не прекращаются, происходит хаотическое замыкание разнообразных связей. В умеренных дозах человек испытывает при этом просто психический подъем. На этом основано действие так называемых тонизирующих средств (кофе, фенамин, женьшень и т.д.). При более активных психото-миметиках вся психическая деятельность дезорганизуется, начинаются галлюцинации, непроизвольные движения и т.п. В этом, по-видимому, заключается суть действия наркотиков.

Для чего нужна такая сложная схема? Почему нельзя было бы просто передать импульс тока прямо с нейрона на нейрон?

Оказывается, разные синапсы вырабатывают разные медиаторы. Поэтому, импульс, который выдается нейроном, действует с разбором. Одни нейроны он возбуждает, а другие оставляет равнодушными. Каждый синапс как бы выбирает адресата, чувствительного к его импульсам. Таким образом, осуществляется адресация информации в те системы, где она должна быть использована. Это — во-первых.

А во-вторых, возможно, что медиаторы изменяют химический состав межсинаптической щели. Некоторые исследователи считают, что именно это изменение химизма синаптических областей лежит в основе образования межнейронных связей.

Мы пока рассматривали нейрон вообще. Но нейроны отнюдь не тождественны. Различные нейроны работают по-разному.

Прежде всего это зависит от того, в какой части нервной системы они находятся. С этой точки зрения все нейроны можно подразделить на три группы:

1. Эффекторные нейроны, которые посылают управляющие команды к внутренним органам и мышцам. Принцип их действия тот же, но генерируемые ими на выходе импульсы вызывают сокращение мышц или работу желез. Эти нейроны, по-видимому, объединены в группы определенными врожденными связями, которые обеспечивают выполнение программ действия в ответ на определенные пусковые сигналы (нервные и гуморальные).