Потенціал дії і його поширення в нервових клітинах

Міелінізірованние і неміелінізірованние нервові волокна. На малюнку показаний поперечний зріз типового невеликого нерва, на якому видно багато великих нервових волокон, що становлять більшу частину зрізу. Однак при більш уважному розгляді між великими волокнами можна виявити безліч дуже дрібних волокон. Великі волокна міелінізіровани, дрібні - неміелінізірованнимі. В середньому нервовий стовбур містить вдвічі більше не-міелінізірованних (безмякотних) нервових волокон, ніж міелінізірованних (м`якушевих).

На малюнку показано типове міелінізіровани волокно. Центральної його частиною є аксон, по мембрані якого проводиться потенціал дії. Аксон заповнений аксоплазмой - вузький внутрішньоклітинної рідиною. Аксон оточений мієлінової оболонкою, яка часто багато товщі, ніж сам аксон. Приблизно через кожні 1-3 мм уздовж мієлінової оболонки є перехоплення Ранвье.

Мієлінова оболонка формується навколо аксона шванновскими клітинами. Мембрана шванівської клітини спочатку охоплює аксон, потім шваннівською клітини багаторазово обертається навколо аксона, утворюючи численні мембранні шари, що містять ліпідну речовина сфингомиелин. Ця речовина є відмінним ізолятором і знижує іонний струм через мембрану аксона приблизно в 5000 разів. Між кожними двома послідовно розташованими шванновскими клітинами по ходу аксона залишається маленька неізольована область довжиною всього 2-3 мкм, де іони можуть вільно переходити через мембрану аксона з позаклітинної рідини у внутрішньоклітинну і назад. Цю область називають перехопленням Ранвье.

Відео: Потенціал дії в клітинах-пейсмейкер

Сальтаторного проведення в мієлінових волокнах від перехоплення до перехоплення. Іони практично не можуть проходити через товсту миелиновую оболонку м`якушевих волокон, однак вони легко дифундують через перехоплення Ранвье. Отже, потенціали дії виникають тільки в перехоплення і проводяться від перехоплення до перехвату- це називають сал`таторним (стрибкоподібним) проведенням. У цьому випадку електричний струм тече через позаклітинну рідину зовні від мієлінової оболонки, а також через аксоплазме всередині аксона від перехоплення до перехоплення, послідовно порушуючи один перехоплення за іншим. Таким чином, нервовий імпульс начебто стрибає по волокну, на підставі цього і з`явився термін «сал`таторное проведення».

Відео: Передача нервового імпульсу

сальтаторного проведення має дві переваги. По-перше, змушуючи процес деполяризації «стрибати» через великі проміжки вздовж аксона, цей механізм підвищує швидкість проведення в міелінізірованних волокнах в 5-50 разів. По-друге, сальтаторного проведення зберігає енергію для аксона, оскільки деполярізуется тільки перехоплення, що дозволяє приблизно в 100 разів знизити втрату іонів в порівнянні з можливими втратами в інших умовах. У зв`язку з цим знижуються витрати енергії, необхідні для відновлення трансмембранної різниці концентрацій іонів натрію і калію після серії нервових імпульсів.

Існує інша особливість сальтаторного проведення в великих міелінізірованних волокнах: Відмінна ізоляція, що забезпечується мієлінової оболонкою, і 50-кратне зниження мембранної ємності дозволяють здійснювати реполяризацию шляхом переміщення дуже незначного числа іонів.

Відео: Фізіологічні властивості м`язової і нервової тканини (навчальний відео)

Швидкість проведення в нервових волокнах. Швидкість проведення в нервових волокнах коливається від 0,25 м / сек в дуже тонких неміелінізірованнимі-них волокнах до 100 м (довжина футбольного поля) в 1 сек в дуже товстих міелінізірованних волокнах.