Химический язык нервной клетки

МОЗГ

— удивительное творение приро­ды, сложнейший инструмент познания, центр регуляции жизнедеятельности нашего организма. Исследователей, постига­ющих тайны строения и функции мозга, не перестает удивлять сложность и многокомпонентность его химического состава, богат­ство энергетических ресурсов, пластичность, надежность его работы.

Каким же образом нервные клетки обща­ются друг с другом, передают необходимую информацию органам и тканям?

Прежде всего, вспомним, что нервная клетка, или нейрон, как и другие клетки организма, имеет ядро и окружающую его цитоплазму, поверхностный слой которой об­разует клеточную мембрану. От каждого нейрона отходят многочисленные ответвле­ния— дендриты и один длинный отро­сток— аксон, разветвляющийся на конце на тоненькие веточки, оплетающие другие нерв­ные клетки. Длина аксона одних нейронов составляет доли миллиметра, других — до­стигает 1—1,5 метра.

Химический состав клеток значительно отличается от состава окружающей их меж­клеточной жидкости.

Внутри нервной клетки в 30 раз больше ионов калия и в 10 раз меньше ионов натрия, чем в межклеточной жидкости; внутри клет­ки преобладают отрицательные заряды, вне ее — положительные. Так как мембрана ней­рона в покое фактически непроницаема для ионов, клетка в состоянии поддерживать разность концентрации этих ионов на опреде­ленном уровне. Но воздействующий на клет­ку раздражитель резко изменяет проница­емость мембраны, и ионы натрия устремля­ются внутрь клетки, а ионы калия — наружу. Это изменение полярности электрического заряда внутри и снаружи нервной клетки и представляет собой нервный импульс, кото­рый стремительно распространяется от одно­го нейрона к другому.

Нейрофизиолог может как бы воочию увидеть этот процесс. Достаточно ввести очень тонкий микро электрод в нервную клет­ку, соединить его с усилителем, и на светя­щемся экране осциллоскопа отчетливо про­явятся колебания электронного луча, отра­жающие стремительный ритм электрических импульсов. Микро электродом обычно служит тонкая пипетка диаметром 0,0005 миллимет­ра, заполненная солевым раствором, прово­дящим ток,— хлористым калием, например. Если такую пипетку ввести очень осторожно, то мембрана клетки быстро стягивается вок­руг кончика микро электрода и нейроны спо­собны нормально функционировать в тече­ние нескольких часов. Такой методический прием дал очень много для изучения элек­трической природы нервного импульса.

Итак, рождаясь в одной клетке, нервный импульс по ее отростку, как по телефонному кабелю, бежит по направлению к следующей клетке, чтобы передать дальше распоряже­ние центральной нервной системы органам и тканям организма. Электрический им­пульс— основной элемент кода в общении

нервных клеток. Но вот он достигает оконча­ния аксона в месте его соединения с другим нейроном и . исчезает, чтобы тотчас же возродиться в следующей нервной клетке.

Долгое время считали, что импульс про­сто-напросто перескакивает с клетки на клетку. Оказалось, что процесс этот гораздо сложнее. Электронный микроскоп раскрыл тонкую архитектуру соединения аксона с соседней нервной клеткой, а многочислен­ные исследования обнаружили здесь слож­ную мозаику химических процессов.

Аксон завершается колбообразным рас­ширением, так называемым синоптическим окончанием. Вот именно здесь-то и прячется нервный импульс, прежде чем передать свое­образную электроэстафету следующему нейрону.

Между синоптическим окончанием и так называемой постсинаптической мембраной соседней нервной клетки есть небольшое пространство (примерно 20 миллимик­рон)— синоптическая щель. Место контакта двух нервных клеток получило название синапса. Внутри синоптических окончаний ученые обнаружили мельчайшие пузырьки, заполненные медиаторами — химическими передатчиками нервных импульсов. А теперь представим себе, что происходит в синапсах в момент прохождения нервного импульса.