0: Сегодня у нас 2 лекция и, соответственно, она будет уже посвящена углублению во всякие принципы работы мозга. Курс. У нас называется химия мозга, но 1 лекция
1: Будет посвящена тому, что я назвал электричеством нашей нервной системы. Ну, взял в кавычки, потому что, естественно, разговор пойдёт только слегка об электрических процессах будет куча всего разного. Вот. Но
2: Не познакомившись с этим разделом работы мозга. Дальше двигаться ну просто невозможно, потому что, конечно, половина, так сказать, усилий нервных клеток уходит на то, чтобы переводить информацию.
3: Электрические импульсы. То есть, да, половина активности это передача сигналов на химическом уровне, то, что происходит в синапсах, но передача в виде электрических импульсов в виде потенциалов действия это очень важная часть жизни.
4: Ну и по сути, нервные клетки работают примерно как на, ну, по крайней мере, на этом уровне, да, как компьютеры с их двоичным кодом. То есть, превращая все наши мысли, чувства вот в последовательность нулей единиц.
5: Ну и сегодня мы попытаемся разобраться, откуда эти нули единицы берутся и как мы можем повлиять на их существование, свойства, параметры и так далее. Итак, здесь на схеме изображена нервная клетка.
6: Ну и, стало быть, у неё есть отростки дендриты, которые воспринимают сигналы, и аксон, по которым сигнал убегает к следующим клеткам. И, соответственно, когда сигнал убегает по аксону, он имеет
7: Вид вот такого приближённого к треугольнику электрического импульса, который называется потенциал действия или сокращённо пдд. Советую вам запомнить эту аббревиатуру. Она достаточно универсальна. Вот. И вот этот пд.
8: Бежит по аксону, ну примерно как импульс по электрическому проводу и действительно кодирует наши мысли, чувства, будущие движения и так далее. То есть если сравнивать с какой-нибудь такой бытовой ситуацией, то
9: По сути, работа нейрона это что-то вроде вот включения, выключения такого фонарика. Вот я попытался нарисовать фонарик, надеюсь, это напоминает фонарик напоминает, да, вот я его там включаю, выключаю, вот вы пытаетесь, например, стоя на берегу там
10: Не знаю, Москвы реки где-нибудь на нашей звенигородской биостанции, человеку, который в кустах с противоположной стороны, да, передать некую информацию. И вы нажимаете на кнопочку. Фонарик включается, выключается. Вам, конечно, заранее надо договориться про код.
11: С помощью которого вы все это дело передаёте. Но в любом случае вот этими импульсами можно общаться, но чтобы фонарик работал, чтобы включался, чтобы импульсы возникали, нужна батарейка. Так вот, соответственно,
12: Для того, чтобы нервная клетка по своей мембране проводила потенциалы действия, она тоже должна обладать некой батарейкой, а точнее, должна иметь постоянный электрический заряд, который как бы по кусочкам будет тратиться в тот момент.
13: Когда нейрон генерирует вот эти ступеньки тока, ну и оказывается, что нервным клеткам, и не только нервным, как вы сегодня увидите, присущ такой постоянный заряд, и он называется потенциал покоя. Пп.
14: Вот эти 2 феномена пп и пд. Потенциал покоя, потенциал действия это основное содержание сегодняшней лекции, ну и начнём мы с потенциала покоя в начале такое общее определение пп. Как некого феномена.
15: Электрического, то есть потенциал покоя это постоянный отрицательный заряд нервной клетки, который, ну, для такого усреднённого нейрона равен примерно - 70 милливольт. Значит, мили это, стало быть, 1000
16: Долю вольта. Ну, если переводить в вольты, это будет че то там - 7/100 вольта немного, но вполне себе осязаемо. То есть вот таким зарядом обладает нервная клетка. И следующий вопрос, который возникает, а как это вообще?
17: Можно зарегистрировать, то есть за каждым фактом, который я вам буду в течение этих нескольких месяцев сообщать. Конечно, стоят огромные пласты научных исследований, порой длящиеся десятилетиями, ну и
18: Если мы говорим, что внутри нейрона постоянный отрицательный заряд, значит, мы должны как-то попасть внутрь нейрона. Ну и такая технология была придумана в середине 20 века, когда как бы изобрели так называемые стеклянные микроэлектроды.
19: Ну вот здесь, мне кажется, вполне нормально виден этот стеклянный микроэлектрод, и он тоньше, тоньше, тоньше. Видите, его кончик упирается в нервную клетку, там ядро, отростки, тело нейрона, видно, такие микроэлектроды делают.
20: Ну, на специальной такой установке её называют кузница микроэлектродов, значит, берётся такая стеклянная трубочка диаметром 1 миллиметр и помещается внутрь вольфрамовой спирали, и спираль разогревается.
21: В тот момент, когда стекло уже потекло, 2 специальные пружины резко дёргают трубочку вверх и вниз, и в итоге вот эта расплавленная зона вытягивается в тончайшую нить, ну и ломается, EUVASVRUKAH2 стеклянных микроэлектрода с очень тонким кончиком. Настолько
22: Тонким, что когда вы смотрите под микроскопом, он как бы в 0 уходит. Но несмотря на то, что он уходит практически в 0, он остаётся трубочкой. То есть там внутри канал, а это значит, можно эту штуку заполнить раствором соли, ну там натрий хлор или калий хлор.
23: А там есть ионы, а ионы проводят ток и вот уже вот эту штуковину воткнуть в нервную клетку. И если вы будете делать это аккуратно,
24: То нервная клетка это почти не заметит, а вы сможете посмотреть, какой там содержится внутри заряд. Ну, соответственно, если в виде схемы это изображать, то вот представьте себе, нервная клетка и
25: У вас этот самый стеклянный микроэлектрод, и вы под микроскопом с помощью специальных винтов его медленно, медленно подводите к нейрону, прокалываете мембрану, и тут вот очень важно остановиться. То есть вы же делаете не шашлык из нервных клеток, да, а вам надо
26: Внутри цитоплазмы. Ну и соответственно, дальше вот можно регистрировать, если вы вовремя остановились и если нейрон не разрушен, мембрана не разорвана, то есть нет никакой вибрации во
27: То вы можете зарегистрировать
28: Следующую последовательность электрических событий. Итак, вот появилась система координат, где по горизонтали время, то есть событие, происходящее в нашем эксперименте. То есть люди, я прошу, сядьте поплотнее. Ну нехорошо, что сидят.
29: Ступеньках, а я вижу свободные места, особенно вот задний там блок. Сядьте поплотнее куда-нибудь ваши одежду куда-нибудь сложите. Ну давайте, давайте. Эмпатия.
30: Это значит сопереживать проблемам другого человека. Давайте
31: Так, а среднему отсеку это тоже относится? Да, давайте теперь отдельно вы будете двигать.
32: Так, уже лучше. Итак, по горизонтали время, а по вертикали показания нашего прибора. Ну, я его называю вольтметром. Хотя на самом деле сейчас это все в компьютере выводится. И вот что мы регистрируем. Итак, мы двигаем стеклянный микро.
33: Электрод по направлению к нейрону. И пока мы не воткнулись в него то идёт 0. То есть никакого заряда нет. И вот дальше момент прокола мембраны, и мы оказываемся внутри нервной клетки. И в этот момент показа
34: Нашего прибора прыгают резко вниз, и если вы вовремя остановились, то дальше вы можете
35: Часами находиться внутри нервной клетки и регистрировать, регистрировать вот этот постоянный отрицательный заряд. То есть там внутри цитоплазмы по сравнению с внешней средой обнаруживается отрицательный заряд. Ну а ещё, можно сказать, разность потенциалов, да, между
36: Цитоплазмой и внешней средой. И этот заряд равен вот примерно - 70 милливольт. Вот феномен, да, потенциал покоя, то есть с этого начинается большинство естественно научных исследований. Вы открыли какой-то факт и
37: Это самое начало, потому что дальше надо понять, откуда эта штука берётся и как вы можете её использовать. Ну и соответственно, нам нужно понять, откуда вообще возникает потенциал покоя, потому что эта штука, она характерна только для живого нейрона, если
38: Нейрон помер, то потенциал покоя очень быстро исчезает. То есть батарейка внутри фонарика очень быстро разряжается. Ну и, собственно, можно сразу взять быка за рога и сказать, что возникновение
39: Потенциал покоя это заслуга так называемого натрий калиевого насоса, особого белка, который способен переносить через мембрану нервной клетки ионы, натрия и калия. Ну,
40: Неделю назад я вам представлял белки, насосы, надеюсь, вы их помните, да? То есть такая чаша, которая может открываться, закрываться. И вот сейчас вы видите такой насос на мембране нервной клетки ещё раз натрий калиевый насос.
41: Или натрий калиевая атфаза, атфаза. Это значит, эта штука по ходу работы использует энергию атф. Так вот, эта самая атфаза берет натрий в цитоплазме.
42: И вытаскивает его наружу, и одновременно берет калий снаружи и запихивает его в цитоплазму. То есть, по сути, идёт обмен внутриклеточного натрия на межклеточный калий. Вот.
43: Такое занятие. И в результате работы этой молекулы, да, вот появилось ещё тут атф без атф никак в результате работы этой молекулы оказывается, что в клетке натрия
44: Гораздо меньше, чем в окружающей среде, а калия гораздо больше в разных нейронах, в разных частях мозга все немножко по разному, но средние.
45: Значение вот они сейчас на доске, то есть в среднем калия внутри в 30 раз больше in auth, да, снаружи, внутри, а натрия внутри в 10 раз меньше.
46: И вот эта разница концентрации Ионов, она позволяет создать отрицательный заряд.
47: Ну, это как бы не очень банально. Особенно если вы не занимаетесь там химией или там физикой, да, потому что 1 вопрос, который возникает, как же так? Натрий положительно заряжен, калий положительно заряжен. Откуда же берётся отрицательный заряд? Ну и
48: История примерно следующая. Давайте сейчас пока забудем про натрий и будем смотреть только на ионы калия. Они играют ключевую роль для возникновения потенциала покоя. И вот
49: Сейчас у нас нарисован кусок нервной клетки и исходно нервная клетка, как и все клетки организма, не заряжена. Ну потому что, чтобы создать заряд,
50: Это надо тратить какую-то энергию, какие-то процессы должны произойти, часто весьма непростые, а как бы такое стандартное состояние в такой в неживой даже природе это равенство положительных отрицательных зарядов. Самое
51: Такое энергетически устойчивое положение. Так вот, если мы посмотрим на исходное состояние нервной клетки, то она не заряжена. Ну, здесь, правда, надо понимать, что такое исходное состояние нервной клетки, исходное. Это имеется ввиду у эмбриона, то есть
52: Когда нервная клетка ещё вообще даже не начала близко передавать информацию, то есть эмбриональный мозг развивается, клетки нервные ещё делятся, занимают свои места внутри будущего мозга и вот на этом уровне
53: Примерно до 3 месяцев эмбрионального развития.
54: Никакого потенциала покоя нет. То есть они ведут себя, нейроны будущие, как, в общем, обычные клетки. И в обычных клетках мы не обнаруживаем никакого заряда. Но, кстати, Ионов калия много во всех клетках. Вот работа, натрий.
55: Насоса, она универсальна для того, чтобы очень многие белки в нашем организме, в наших клетках нормально функционировали, им нужен избыток калия, поэтому избыток калия в цитоплазме это такое совсем общее место, которое относится к любым живым клеткам.
56: Итак, сейчас на картинке изображена мембра цитоплазма, ещё незрелой нервной клетки и плюсиками показаны ионы калия, а минусами, ну, какие-то отрицательные ионные пары. Ну вот у нас был же натрий хлор, да, то есть натрий плюс
57: Хлор. Вот, соответственно, хлор это отрицательная ионная пара, а бывает фосфорная кислота. Бывают органические кислоты. Ну, в общем, исходно сколько плюсов, столько и минусов.
58: И дальше нервная клетка начинает созревать. И 1 акт, который случается, это включается ген для постоянно открытых калиевых каналов, то есть включа.
59: Ген. Внутри днк и рибосомы начинают синтезировать каналы для калия, и эти каналы встраиваются в мембрану нейрона. Так встроились. Да кто не уследил, могу повторить.
60: Встроились. И теперь поставьте себя на место, калия. Внутри вас много битком набито, да, снаружи вас мало. То есть, видите, как мало калия в 30 раз. И тут ещё и дырка. Что будем делать?
61: Выходить будем, да, это называется диффузия. То есть калий, увидев эту дыру, ломанёт наружу и будет активно выходить. Ну и вот я этот процесс выхода нарисовал. Вот видите, смотрите, калий раз и убежал.
62: А внутри нету. Вот ещё раз я нарисовал, когда мне так в какой-то момент понравилось это делать. Вот ещё али бежал, видите, да? Ну и вопрос, как долго будет выходить?
63: Да, банальный ответ пока не уравновесится концентрация, да, это было бы верно, если бы это была не заряженная частица. Ну, глюкоза какая-нибудь. А здесь ситуация несколько сложнее, интереснее, потому что каждый
64: Когда убегает калий, внутри остаётся его трогательная, одинокая ионная пара, отрицательная, а калий от неё убежал, да, убежал. Вот, то есть, смотрите, убегает калий и
65: Опа, а заряд цитоплазмы уже - 1 ещё убежал, уже - 2, ещё убежал - 3. То есть каждый раз, когда убегает калий, это приводит к накоплению отрицательного заряда, а плюсы к минусам притягиваются. Поэтому очеред
66: Убегающий калий, он должен преодолевать притяжение к отрицательно заряженной цитоплазме, и в какой-то момент отрицательный заряд станет такой большой, что калий, ну не то что перестанет убегать, но возникнет состояние.
67: Того, что называют динамическое равновесие, сколько калия будет убегать из за диффузии, столько же будет примерно возвращаться, притягиваясь к отрицательному заряду, и застынет все на неком стабильном уровне. И вот
68: Это то и есть потенциал покоя. Вот 2 определение потенциала покоя, смотрите, уже не как феномена, а уже мы начинаем понимать, а что, собственно, случается, да, то есть что такое потенциал покоя, потенциал покоя, это отрицательный заряд цитопл.
69: Который останавливает диффузию калия, уравновешивает диффузию калия.
70: Вот такая история. Ну, не скажу, что это какие-то вершины современной науки, потому что все это было описано 100 лет назад, и в 21 году вальтер нерст получил нобелевскую премию за описание подобных систем. И, в общем, здесь даже биология
71: То особо нет. Можно смоделировать такую вот мембрану с помощью там каких-нибудь пластиковых плёнок и так далее. Вот и окажется, что вот этот самый отрицательный заряд, останавливающий диффузию, его можно рассчитать этот заряд
72: Он пропорционален соотношению того, сколько его у нас снаружи и сколько внутри. Ну ещё, правда, надо взять логарифм. И ещё такой довольно сложный коэффициент пропорциональности, где присутствует, ну, скажем, температура
73: Ну кому интересно, вы можете посмотреть уравнение нерста где угодно, оно присутствует во всех учебниках.
74: У нас как бы нет такой цели. Важно, что для тех условий, которые у нас так проскочили, то есть соотношение концентрации 30 к 1 и температуры тела человека порядка 36 6 градусов.
75: Потенциал покоя должен составить - 91 милливольт, ну, - 90 для простоты.
76: То есть похоже на наши - 70, но не совсем, но, в принципе, похоже.
77: Похоже, потому, что пока мы учитывали только калий.
78: Но есть ли другие игроки в этой системе, да, например, ионы натрия и
79: Движение Ионов натрия через мембрану, то есть как бы следующий уровень сложности, да, позволяет поднять заряд нервной клетки, то есть наряду с каналами для калия на мембране нервной клетки.
80: Обнаруживаются каналы для натрия. Вот он сейчас тихонечко выползает, выполз.
81: И, соответственно, это дырка для натрия, калий туда не ходит, способен проходить натрий. Ну и поставьте себя на место натрия снаружи вас много, внутри мало, да ещё и внутри отрицательный заряд.
82: Естественно, будем входить и ионы натрия охотно входят в цитоплазму, они положительно заряжены, и заряд в нейроне ползёт вверх вот он уже не - 90, а может, - 80, а - 70, - 60.
83: Все зависит от того, сколько вот этих каналов для натрия присутствует. А это уже индивидуальное свойство нервной клетки. То есть все, что касается калия, это довольно универсально для самых разных нейронов. А вот натрий это
84: Уже зависит от того, что это за нейрон, в каком месте мозга он находится и какие функции выполняет. Ну и получается, что натрий как бы протекает в нервную клетку, заряд идёт вверх и
85: Казалось бы, если оставить все в таком виде, то в конце Концов мы потеряем потенциал покоя, все придёт к нулю, но не тут то было, ведь есть же ещё натрий калиевый насос, и он вычерпывает натрий, заменяя.
86: Калий. И в целом получается, что итоговый потенциал покоя это равновесие 3 процессов, убегание натрия. Ой, извиняюсь, убегание калия.
87: Через постоянно открытые калиевые каналы, вход натрия, через натриевые каналы и работа насоса, который не даёт слишком большому количеству натрия войти в клетку и в итоге потенциал покоя.
88: Сдвигается вверх, сдвигается вверх.
89: Ну и уже не - 90, а - 80 или - 70. Зачем это я ещё объясню? То есть на самом деле я пока какую-то очень странную историю рассказываю, если так осознаете, да, то есть мы заряжали, заряжали нейрон, сделали.
90: - 90, а потом зачем-то часть заряда потеряли. Зачем? Это очень даже осмысленная штука. Через 10 минут расскажу. Но пока вот как бы осознаем вот эту схему, равновесие 3 процессов, уход.
91: Калия, вход натрия и работа насоса. И давайте немножечко поиграем с этой системой. То есть экспериментировать. Это же самое интересное. Представьте себе, что мы возьмём и добавим калия в межклеточную
92: Среду и соотношение будет уже не 30 к 1, ну а, скажем, там 5 к 1.
93: Что произойдёт с нашим потенциалом покоя? Ну, можно, конечно, взять уравнение ннерси, все посчитать. Ну и в принципе, без уравнения. Понятно. То есть, если у вас соотношение было 30 к 1, то для остановки диффузии нужен был большой отрицательный заряд. А если
94: Соотношение не такое драматичное 5 к 1 то, конечно, диффузию остановить легче, и это значит, что если мы добавляем калий в межклеточную среду, то потенциал покоя сдвинется вверх, ближе к нулю. Ну а если мы наоборот?
95: Уберём калий из межклеточной среды и соотношение станет, скажем, 100 к 1, то здесь для остановки диффузии понадобится уже большой отрицательный заряд. Вот, и в целом все это пойдёт вниз. То есть вот как бы такая
96: Экспериментальная ситуация. Слава Богу, у нас в нашем организме ничего подобного не происходит, потому что за концентрацией калия в межклеточной среде, ну так же, как натрия, очень тщательно следят, в конце Концов, почки, то есть небольшие сдвиги, они
97: Допустимы, но глобальных сдвигов в разы, в принципе, быть не может. Ну, если, конечно, у вас почки нормально работают, но с точки зрения понимания ситуации это достаточно важная деталь. То есть, добавляем натрий. Ой,
98: Добавляем калий и теряем потенциал покоя, убираем калий из межклеточной среды и, соответственно, увеличиваем потенциал покоя.
99: 2 история про натрий.
100: Как я уже сказал, вход натрия это довольно индивидуальное свойство нервных клеток. И вот вы сейчас видите 3 графика, характерные для 3 нейронов а б и в. То есть красная линия, фиолетовая и синяя, и вы
101: Видите, что эти 3 нейрона имеют разный потенциал покоя -60 - 70, - 80.
102: С точки зрения входа натрия, это обозначает, что 1 нейрон, у которого заряд ближе всего к нулю, в нём много натрия и натрий, входит в большом количестве и
103: Насос справляется с этим входом только на уровне - 60.
104: А вот нейрон в в нём меньше всего натриевых каналов натрий совсем чуть чуть протекает, и, соответственно, насос справляется уже на уровне - 80, ну а - 70 это такой средний уровень.
105: Так вот зачем нужны нейроны с разным потенциалом покоя. Чуть чуть забегая вперёд, могу сказать это нейроны с разным уровнем возбудимости, то есть способности реагировать на какие-то сигналы.
106: Чем ближе потенциал покоя к нулю, тем легче нервная клетка откликается на стимулы почему мы сегодня ещё это посмотрим. Пока примите, как факт, чем ближе заряд нейрона к минус.
107: 90 тем сильнее нужно стимулировать нейрон, чтобы он выдал потенциал действия. Ответил, среагировал. То есть вот этот разный уровень потенциала покоя это разный уровень возбудимости нейронов, а разная
108: Будимость нужна для выполнения разных задач, потому что в мозге же нейроны занимаются разными функциями, да, выполняют разные функции и, скажем, нейроны где-нибудь в центрах бодрствования, они должны вообще на все реагировать и задавать.
109: Тонус мозга. И для таких нейронов характерен потенциал покоя, ну, скажем, - 60, а иногда даже и больше. Ну, в смысле ближе к нулю.
110: А вот на противоположном полюсе находятся нейроны, которые у нас в двигательных центрах. То есть есть ведь нервные клетки, которые запускают двигательные программы, ну, скажем, там встал, повернулся и пошёл налево или там направо.
111: Или там начал подавать волейбольный мяч, да, во время игры, или ещё что-то большая двигательная программа. Вот такой нейрон должен работать только по очень особым поводам. Он ни в коем случае не должен случайно сработать, да, потому что если вы вдруг
112: Внезапно, стоя на краю дороги, совершите шаг вперёд. Вы можете просто помереть тут же на вас там самосвал наедет. То есть нейроны в двигательных центрах. У них очень низкий потенциал покоя, они срабатывают только по очень
113: Особому запросу по таким повторным, очень энергичным командам уже пошли, пошли, давай, уже не опасно. Все, мы уже все просмотрели, все проверили, можно шагать. И вот такие нейроны, у них потенциал покоя - 80, - 85, они мало возбудимы.
114: Вот зачем это нужно. То есть нейроны, у которых потенциал покоя низкий, мало возбудимый, а высокий, ну, соответственно, высоко возбудимый.
115: Ну и натрий калиевый насос. Что мы с ним можем сделать? А мы можем его поломать? Ну, вообще такое любимое занятие, да, учёных сначала поломать че-нибудь, а потом смотреть, почему это оно поломалось? Да я вроде не хотел ничего такого взять.
116: Атомное ядро разрушили или ещё что-нибудь такое. А вот здесь мы поломаем натрий калиевый насос, и нам поможет вот эта Лиана, которая называется строфанта, это африканская Лиана, и она вырабатывает токсин.
117: Называемый строфантин, этот токсин заклинивает чашу натрий калиевого насоса, и насос перестаёт работать.
118: И получается, что тот натрий, который втекает в клетку, его теперь уже никто не убирает, и потенциал покоя начинает расти. То есть с помощью строфантина мы можем вообще разрядить батарейку. Ну, если как следует польём клетку.
119: Этим самым веществом.
120: Строфантин. Вот 1, так сказать, такой токсин, который нам попадается. Ну и раз уж он попался, да, надо сказать, а зачем вообще Лиане такое вещество? То есть, зачем вот это милое растение, да, с таким довольно симпатичным, если
121: Цветочком делает токсин, который может убить любой вообще животный организм. Ну, на самом деле цель вполне понятна. Токсины вырабатываются растениями для защиты от травоядных животных, растения, катего.
122: Категорически против того, чтобы их ели. Они живут не для этого. Они живут, как всякий живой организм, чтобы размножиться и захватить мир. А тут вы приходите его съедаете, и какая-нибудь картошка. Она совершенно несчастлива от того, что его выкопали и съели.
123: Вы нарушили её жизненные планы, да, такой глобальный планы по захвату мира. Вот. И, соответственно, растения защищаются, можно защититься с помощью колючек, но колючки далеко не каждого останавливают. А вот хороший яд это то, что надо. И поэтому
124: Растения в ходе эволюции создали массу Ядов, попадающих в разные точки организма животных, и мы с этими ядами как раз будем очень плотно иметь дело, потому что многие из них влияют, ну, например, на работу синапсов.
125: И дальше уже дело человека взять этот яд и разбавить его, и вместо яда мы получим, ну, скажем, лекарство.
126: И тот же самый строфантин, разбавив чуть чуть, можно получить, ну, например, кардиостимулятор. То есть сердце будет биться сильнее, потому что потенциал покоя в сердечных клетках, а в мышечных клетках там тоже есть и потенциалы покоя, потенциалы действия. Вот поползёт.
127: И, соответственно, этот самый строфантин, ну вот его молекула, видите, такая не слабая молекула, то есть она должна заклинить насос, вот он используется и как лекарственный препарат, но в очень, очень, очень маленьких дозах.
128: И вот таких примеров миллионы. То есть, конечно, думать о том, что матушка природа заботится о здоровье человека, да, и там какая-нибудь календула специальная создаёт вещество, чтобы мы могли лечить какое-нибудь заболевание. Это очень трогательно. Вот
129: Это не имеет никакого отношения к реальности. Растения не заботятся о нашем здоровье. Они нас травят, чтобы мы их не ели, но мы можем разбавлять их токсины и получать. Ну, например, там не вещество, которое вызывает эпилептический припадок, да, а психостимулятор не вещество, которое
130: Дыхание, а успокаивающий препарат дело в дозе.
131: Ну и заканчивая разговор о потенциале покоя, хотелось бы привести аналогию, достаточно точную того, о чем мы, собственно, сейчас вот поговорили. То есть можно сравнить все эти события с такой лодкой, которая на поверхности водоёма.
132: Вот представьте себе, да, лодка и её борт находится на каком-то расстоянии от поверхности воды. И, собственно, это и есть потенциал покоя исходный - 90 и
133: Сколько борта над поверхностью воды определяется, ну, по сути, весом лодки, да, её там, формой. Ну, это, по сути, соотношение концентрации калия внутри и снаружи. И вот плавает наша лодка, но, как всякая лодка, она не без дырок и потихонечку туда.
134: Входят ионы натрия и лодка садится ниже, и burt уже на высоте не 90 сантиметров, да, а 80 70, то есть потенциал покоя снижается, это вот вход натрия, и если все оставить как есть.
135: То, соответственно, лодка утонет. Какой выход? Очень простой. Берём ковшичек, видите, ковшичек и черпаем. Всякий, кто рыбачил на старой лодке, знает, что без ковшичка нельзя выходить, не то что там.
136: В океан, да, старик, и море. Вот, ну даже вот посреди Москвы реки лучше не выплывать. То есть вы периодически черпаете ковшичком эту воду убираете. И в итоге то, насколько ваша лодка над водой
137: Находится, да, результат, результирующая 3 процессов, 3 событий веса лодки, дырок в лодке и работы ковшичка, калиевый ток, натриевый ток и натрий калиевый насос полома.
138: Кошечек строфантином. Лодка утонет. Осторожнее. Строфантин это яд. Так, ну все, рыбки кончились, можно дальше двигаться. 2 часть, 2 раздел лекции. Соответственно, это
139: Переход к потенциалу действия. То есть пока мы поговорили о том, как заряжен наш нейрон, как заряжена батарейка.
140: Но мы же это делали, и эволюция это делала для того, чтобы генерировать импульсы, для того, чтобы передавать информацию. Вот давайте мы сейчас тоже посмотрим, как это все случается, и попробуем в нашем нейроне передать какой-нибудь сигнал для
141: Этого мы воспользуемся все тем же нашим стеклянным микроэлектродом. Да, он продолжает торчать в нейроне, но его ведь можно использовать не только для регистрации, но и для стимуляции. Можно через него.
142: Подавать электрические импульсы и смотреть, как нейрон отреагирует. То есть это уже эксперимент, активное воздействие. Итак, начинаем стимулировать наш нейрон. Вот у него потенциал покоя - 70 и
143: Нажимаем на кнопочку и, скажем, даём ступеньку тока в 10 милливольт нажали, отпустили, ничего не вышло. Наш нейрон не отреагировал. Ну ладно, думаем мы, давай-ка посильнее и даём 15.
144: И опять ничего, ну, любопытству нет предела. А давайте 20 дадим. И вот в тот момент, когда заряд в нашем нейроне доходит до такого очень сакрального уровня - 50 милливольт.
145: Происходит следующее нервная клетка, которая до того особо на ваши стимулы не откликалась, вдруг как бы просыпается, и вы видите, что заряд в ней резко идёт вверх, уходит в плюсовую зону.
146: И потом резко возвращается назад, к уровню потенциала покоя, отреагировала. То есть это действительно похоже на ситуацию. Когда вы будете человека толкнул, спит, толкнул сильнее, спит, толкнул ещё сильнее, он как вскочит, то есть
147: Явная реакция системы больше, чем тот стимул, который вы выдали. И это, собственно и есть потенциал действия, то, что сейчас на доске пд. Потенциал действия универсальная реакция нейрона на самые разные стимулы ну.
148: Давайте для начала осознаем параметры этого самого пдд.
149: Длительность вот такой ступеньки тока составляет в разных нейронах от 1 до 2 миллисекунд. Молодые люди, вы мне мешаете.
150: От 1 до 2 миллисекунд. Ну, я дальше буду использовать 1 миллисекунду. Ну так, для простоты. Вот. То есть 1 1000 секунды. Какова амплитуда? Все начинается с уровня минус.
151: 70, а вершина на уровне где-то + 30 милливольт. То есть в сумме получается 100 милливольт. То есть 1 10 вольта немного, но нормально. Вот такой он потенциал действия и ещё очень важный параметр.
152: Здесь это то, что называется пороговый стимул. То есть для того, чтобы разбудить наш нейрон, нам от уровня - 70, нужно было подняться до уровня - 50, и, стало быть, понадобилось 20 милливольт.
153: Вот этот уровень - 50, он тотальный, он общий для всех нервных клеток, вне зависимости от потенциала покоя. Ну и, стало быть, если потенциал покоя - 80, то какой будет пороговый стимул?
154: 30. Да, чувствуется, в зале много математиков. Точно 30. А вот так 10. Сейчас проверим. Да. 10. Вот. И вот, собственно, наконец то полный ответ на вопрос, а зачем мне?
155: Разный потенциал покоя. Видите, для того, чтобы нейрон среагировал, нужно поднять в нём заряд до - 50. И если исходно он - 60, то поднять не сложно. А если исходно - 90.
156: То надо ещё потрудиться. Разный уровень возбудимости, нейроны, у которых низкий потенциал покоя, мало возбудимые, у которых высокий, легко возбудимые и в разных частях мозга нужны разные нейроны и
157: Более того, нам ещё встретятся нейроны даже сегодня, у которых такой сильный вход натрия, что потенциал покоя поднимается выше - 50. А что из этого получится? Ну, чуть позже? Есть ли такие?
158: Ну, давайте ещё раз посмотрим на пд. Я на самом деле, у него довольно сложная форма. Ну, я так, в виде куска синусоиды нарисовал. Мы такие совсем то в тонкости не полезем. Нужно осознать, что все это длится примерно 1 миллисекунду и стало
159: Полмиллисекунды заряд идёт вверх. Это называется восходящая фаза и полмиллисекунды вниз. Это называется нисходящая фаза. Ну и следующий вопрос откуда они берутся? Что такое случается с нервной клеткой? Что в ней вдруг заряд?
160: Поскакал вверх, а потом быстро пошёл вниз ответ такой восходящая фаза происходит, случается за счёт того, что в клетку мощно начинает входить натрий.
161: А нисходящая фаза, её причина это очень быстрый, мощный выход калия, то есть входит натрий и вносит положительный заряд, и все вверх, а потом выходит калий, выносит положительный заряд. Все.
162: Вниз к уровню потенциала покоя и происходит как бы перезарядка ружья. И можно следующий импульс генерировать ещё, ещё, ещё, ну и так всю жизнь там все 50 или 70, или там 120 лет.
163: Почему натрий не входил, не входил и вдруг начинает так тотально входить. Ну, ответ вам, собственно, знаком по прошлой лекции это каналы, но только каналы уже не постоянно открытые, а каналы со створками.
164: И створки такого канала реагируют на заряд цитоплазмы. Подобные каналы называют электрочувствительные. Вот смотрите, сейчас появился этот канал на экране, и жёлтым показана белковая петля 100
165: Реагирующая на заряд цитоплазмы. А цитоплазма у нас - 70, например. То есть много отрицательных зарядов, а на самой створке там такие аминокислоты, что много положительных зарядов в итоге
166: Створка притягивается к цитоплазме и закрыта пока - 70 или пока - 60, но как только заряд оказывается выше - 50, его уже не хватает, чтобы удерживать створку и створка.
167: Раз и открывается. Если заряд вернуть обратно ниже - 50, то створка прекрасно закроется. То есть она совершенно спокойно туда сюда ходит. Никакой энергии атф не нужно. Все
168: Так сказать, чисто такие автоматические движения белковой молекулы.
169: Вот на основе таких каналов и сделан потенциал действия. Создан открытие, закрытие. Ну и дальше, собственно, получается, что потенциал действия обслужи.
170: Прежде всего так называемые электрочувствительные натриевые каналы и электрочувствительные калиевые каналы. И у них несколько разные свойства натриевый канал очень шустрый, очень быстрый, его створка открывает.
171: Практически мгновенно после стимула, но он самопроизвольно закрывается примерно через полмиллисекунды и в итоге в клетку успевает войти порция натрия.
172: А калиевый канал, он, наоборот, чуть медленнее, и открываются калиевые каналы в среднем через полмиллисекунды после стимула, в тот момент, когда натрии уже почти все закрылись.
173: И начинается выход калия, потому что в этот момент уже никакого отрицательного заряда не осталось уже + 30, и никто не мешает калию радостно убегать из цитоплазмы.
174: Вот такая история. Ну, правда, тут есть 1 важная тонкость. Натриевый канал несколько сложнее, чем я вам описал. У него не 1 створка, a2 створки. Вот эта жёлтенькая.
175: Её можно назвать малой створкой, она находится внутри Прохода.
176: В белковой молекуле. Но есть ещё, посмотрите, так называемая большая створка синяя, она со стороны цитоплазмы, и она в исходном положении открыта, но свойства у неё такие же, как у малой, тоже положе.
177: Заряд и если будет выше - 50, она начнёт двигаться в сторону внешней среды, ну и, по сути, закрываться
178: Ну если теперь вы все это поняли, можно наконец то посмотреть, как эта штука работает во время пд. Итак, вот пд и нас сейчас будет интересовать 4, ну можно сказать, 5 основных точек.
179: Положение номер 1 исходное положение во время потенциала покоя малая створка закрыта, большая открыта, в целом, канал закрыт.
180: Положение номер 2 восходящая фаза после - 50, положение номер 3, пик потенциала действия номер 4 после Прохода - 50 уже на нисходящей фазе и точка 5 опять потен.
181: Покоя, поэтому точка 1 равна точке 5. Ну, поэтому, строго говоря, всего 4 конфигурации натриевого канала я вам предлагаю осознать. Итак, конфигурация номер 1. Малая створка закрыта, большая открыта, ничего не про
182: Ходит и дальше. Мы с помощью нашего стимула поднимаем заряд выше - 50 и большая створка мгновенно, ой, извиняюсь, малая створка мгновенно открывается. А большая, посмотрите, она начинает
183: Движение в сторону внешней среды, но она помедленнее, и она ещё пока не закрыла канал.
184: Так, секунду. А вот, да, и поэтому, собственно, после того, как подняли заряд в клетке выше - 50, натриевый канал в целом открылся и натрий радостно входит, входит, входит, входит, но
185: Большая эта створка продолжает своё движение, и примерно через полмиллисекунды она закрывает канал.
186: То есть по сути эта штука работает как дозатор, входит порция Ионов натрия.
187: И дальше начинается нисходящая фаза, выходит калий, и когда все проходит, уровень - 50, малая створка мгновенно отрабатывает назад в точке.
188: 4 обе створки закрыты, но большая начинает открываться, и дальше она открывается, и вот наше ружьё перезарядилась вот такие вот этапы ну, если вы войдёте в YouTube, то вы увидите.
189: Эти более красивые, замечательные анимации на этот счёт, но мало что в принципе изменится. Вот так вот болтаются створки. Ну и вот я уже прорисовал это в целом для всего потенциала действия, для тех, кто не в курсе.
190: Я выкладываю презентации в почтовый ящик, поэтому не обязательно фотографировать все с экрана. Не, ну если вам прикольно, то, конечно, вы можете фотографировать. Я не против. Вот. Ну, вообще там в конце будет адрес, да? Угу. Вот. И кроме
191: Канала. Я здесь уже и калиевый канал поместил. А калиевый канал вот этот зелёненький, то с ним вообще все просто. То есть он как раз такой стандартный, у него 1 створка, она медленно открывается. Вот тут в точке 3 она открылась
192: И калий пошёл выходить, и выходит, выходит, выходит, а тут вот закрылась малая створка, а калий все выходит, выходит, выходит, и когда опустится, все до уровня потенциала покоя, как раз и калиевые каналы закроются, и большая створка.
193: Каналы откроются. Ну, на самом деле, конечно, для понимания всяких тонкостей работы мозга. Может быть, эти махания створок не так важны. Вот. Но, тем не менее, не рассказать об этом. Как-то мне казалось странным, но это такие
194: Совсем базовые механизмы. Вот тем более что дальше можно обсуждать. А что мы с этим можем сделать?
195: Итак, восходящая фаза, вход натрия. И вот, собственно, при такой конфигурации натрия канала входят эти ионы, а нисходящая выход калия, и вот при такой конфигурации калий выходит
196: Ну вот, а теперь давайте с этой штукой экспериментировать. Для начала возьмём вот этот токсин, который называется тетродотоксин. Тетродон, это 4. Как это?
197: 4 зуба да рыба тетродон иглобрюх. Ещё рыба фугу её ещё называют. Это такие вот рыбки, которые, ну, всякую живность в океане едят, морских звёзд, например, да, кораллы грызут. Ну и.
198: Большинство из них имеют довольно мощные шипы и в случае опасности набирают себя, воду и превращаются в такой колючий шар. Ну и наверняка вы это видели хотя бы в мультиках там или ещё где-то. И люди, которые уезжают там куда-нибудь.
199: Таиланд или там Египет. Если успели, вот, то, соответственно, могут привезти такую колючую рыбу, повесить где-нибудь. И потом вы от неё будете годами колоться и вспоминать о, было путешествие такое, да? Ну вот, и большинство иглобрюхов, да, иглобрюх.
200: Ещё называются или рыбы собаки, значит, они не ядовиты, но некоторые из них ядовиты и в таком случае особо мощные колючки даже уже не нужны. Вы обладаете вот таким вот токсином, который способен
201: Затыкать натриевые каналы электрочувствительные. То есть вот эта молекула, она работает как пробка натриевого канала. Ну здесь, если видно, есть такая аминогруппа и вот именно
202: Группа опускается сюда как бы в устье канала и забивает этот канал.
203: Ну и если вы такую рыбку съели, то ваши натриевые каналы начнут выходить из строя, а это означает, что не будет восходящей фазы, а это означает, что вообще не будет пд, то есть сигналы.
204: По нервной системе перестанут передаваться. И в начале у вас возникнет нарушение чувствительности. Ну а потом, может и паралич, и остановка дыхания, и вообще помереть можно. То есть такие серьёзные рыбки. И понятное дело, что никакая акула их не ест.
205: Вот, а люди иногда едят, ну, по крайней мере, в Японии существует такая отдельная культура, да, поедания рыбы, фугу, ну, что-то вроде русской рулетки, но только для настоящих самураев, да, то есть специально обученный.
206: Повара, то есть такой сертификат очень серьёзный, готовят из фугу вот такой вот сашими порция стоит около 200 $, и за свои деньги вы можете попытаться отравиться. Вот. Причём все на самом деле не просто. То есть так
207: Должно быть очень правильное количество, так чтобы возникли сенсорные нарушения. То есть возникает ощущение таких волн тепла и холода, которые бегут по коже, а вот паралич уже нет, вот это уже неправильно. А если клиент вообще
208: Помрёт это, ну это же Япония, да, страна строгая. То есть повару придётся делать харакири, то есть без вариантов.
209: Вот. Ну, по статистике, не больше 3, 4 человек в год в Японии умирают. То есть, в общем, практически так, считай, никто. Да? Да. Ну вот, собственно, вы видите саму эту рыбу японского повара. Ну, а
210: Впервые европейцы узнали о существовании фугу и этого самого яда от капитана джеймса кука. Ну, это тот самый джеймс кук, которого потом, помните, аборигены съели, но до того, как они его съели, да, он сначала съел фугу и съел.
211: Довольно много. То есть он дошёл до состояния паралича, когда отключается зрение, почти отключается слух. Вот. И, соответственно, несколько дней лежал, ну, практически таким соляным столбом, но потом отошёл, ну,
212: И, собственно, все это, конечно, интересно. И фармакологии все пытаются последние 200 лет из тетродотоксина сделать какое-нибудь обезболивающее, но как-то плохо получается. Вот. Но, в принципе, человечество с ним, с этим
213: Токсином давно и серьёзно работает. Если вы наберёте в сети рыбу фугу троттон, вы, скорее всего, встретите статьи о зомбировании, то есть традиционная культура африканская. И вот то, что называется вуду, да, подразумевает изготовление
214: Зомби и там такая адская смесь из разных токсинов, в том числе присутствует этодо токсин. Ну я уж не буду рекламировать эту технологию. Вот если что, сами посмотрите. Вот, но там вот, да, нужно вовремя отравит
215: Пациента нужно вовремя выкопать его из могилы, вовремя запрограммировать его, да, на то, чтобы он, не знаю, там рубил тростник на плантации и ничего не просил. Вот. Ну, в общем, все это достаточно интересно. Ещё 1 токсин называется тетти.
216: Та это вещество в природе не встречается.
217: Его химики придумали. Ну и соответственно, оказалось, что тетраэтил аммоний прекрасно затыкает калиевый канал, электро чувствительный калиевый канал. Вот тут как раз показана эта пробка. Ну и давайте подумаем, а что случи
218: С потенциалом действия. В этом случае вот как бы обычный потенциал действия длинной 1 миллисекунда. И мы выключили электрочувствительные калиевые каналы.
219: Это значит, что восходящая фаза, по идее, никак не должна пострадать. Натрий войдёт, то есть мы дойдём до уровня + 30, и что будет дальше, а дальше окажется, что
220: Все-таки нисходящая фаза имеется, но она длинная.
221: Вместо 0 5 миллисекунды она длится где-то 50 миллисекунд, то есть в 100 раз больше. То есть калий все-таки выходит. И если немножечко, так сказать, напрячься, то даже понятно, что он выходит через постоянно
222: Открытые калиевые каналы, то есть те, которые участвуют в образовании потенциала покоя, они никуда не делись, и калий может выходить и через них тоже, но просто этих каналов примерно в 100 раз меньше, чем канал.
223: Со створками, и поэтому выход длится в 100 раз дольше, то есть не 0 5, а целых 50 миллисекунд. И получается, что пд. Вместо того, чтобы длиться 1 1000 секунды, длится гораздо дольше. Ну и я
224: Что нормальное проведение информации нарушено, но при этом, например, дыхание не останавливается.
225: То есть человек будет в глубоком обмороке, но при этом не помрёт, в отличие от этодо токсина, который, так сказать, останавливает все тотально. Вот, и является очень, очень опасным ядом.
226: Ну, ещё 1 момент.
227: Так сказать, если ещё не догадались, то сейчас я скажу о некой такой пока что логической дырке во всей этой схеме. То есть смотрите, что получается потенциал действия. То есть каждый раз входит порция натрия и
228: Бегает порция калия, а ведь потенциал покоя это же избыток калия. То есть если каждый раз убегает калий, то наша батарейка очень скоро будет разряжена и нейрон не сможет генерировать следующий пд. Как же?
229: Устранить последствия потенциала действия. А это делает все тот же натрий калиевый насос. Вот эта схемка там, не знаю, 20 минут назад я её показывал для пп, но её легко превратить в схему для потенциала действия.
230: Достаточно добавить сюда створки. Вот видите, 2 створки в натриевом канале, 1 створка в калиевом. И получится, что каждый раз, когда во время пд входит порция натрия насос, этот натрий начинает оперативно
231: Убежал калий, насос начинает его оперативно запихивать обратно.
232: То есть получается, что у натрий калиевого насоса как минимум 3 функции во первых, он обеспечивает исходно высокую концентрацию калия в цитоплазме и низкую концентрацию натрия, во вторых.
233: Он способствует выводу потенциала покоя на некий индивидуальный, характерный именно для этого нейрона уровень, скажем, - 70 или там - 60, и 3 задача это ликвидировать последствия потенциала.
234: Действие, то есть, по сути, натрий калиевый насос в этой системе работает, ну как зарядное устройство.
235: Которая, собственно, держит батарейку все время в активном состоянии. Вот, да, здравствует натрий калиевый насос. Вот. И атф при этом, конечно, в огромном количестве расходуется. И мы говорим, что мозг это самая энергоёмкая ткань нашего организма.
236: Организма. Так вот, основную энергию в мозге съедают натрий калиевые насосы, они потребляют более 90% всей энергии.
237: Следующий момент вот сделали мы потенциал действия, вот он возник, но это как бы только начало, потому что он должен не только появляться в какой-то точке мембраны, он должен распространяться дальше, то есть сигнал
238: Должен передаваться по нейрону. Поэтому следующий момент, о котором нужно поговорить, это распространение пд. Как это происходит? Вот мембрана нашей нервной клетки и с помощью нашего стекля
239: Микроэлектрода, мы скажем, вот в этой точке запустили пд и начал он развиваться. То есть входит натрий.
240: И дальше оказывается, что для соседних точек мембраны развивающийся пд, по сути, тоже является возбуждающим стимулом.
241: Говорят, что когда пд разгорается в определённой точке мембраны, он в соседних точках тоже как бы поджигает пд. Перепад заряда вверх заставляет в соседних точках тоже открываться натриевые каналы и.
242: Через там какую-нибудь 10 миллисекунды мы увидим, что вот в этих соседних точках тоже начинается пд в 1 точке, скажем он дошёл до пика, а здесь вот развивается и вот
243: Эти точки поджигают ещё более удалённые точки, ещё более удалённые, ещё более удалённые. То есть потенциал действия расходится по мембране нейрона, ну как круги по воде.
244: То есть, если по другому немножко нарисовать, то вот так вот, да, вот центральная точка и дальше потенциал действия расходится во все стороны. Все дальше выходит на аксон и дальше по аксону добегает.
245: До пресинаптического окончания выделяется медиатор и все такое прочее.
246: Вот такая вот история.
247: Насколько бы да, на самом деле самой точной аналогией является даже не круги по воде, а бенгальский огонь.
248: Вот если вы возьмёте палочку бенгальского огня и подожжёте по центру, вот это будет очень точная аналогия пд. То есть некое место в этой палочки разгорится, подожжёт соседние точки, они разго
249: Подожгут ещё более удалённые точки и так далее, и так далее.
250: И, конечно, процесс этот идёт медленно. Вот в этом месте нервные клетки совершенно отличаются от электронных систем, потому что в компьютере или там в какой-нибудь микро.
251: Схеме, да, электрический ток это движение электронов, которые идут со скоростью света, а здесь жутко медленный процесс, связанный с открыванием белковых молекул. Поэтому скорость распространения потенциала действия чудовищно ни
252: 1, 2 метра в секунду, не скорость света даже близко. 1, 2 метра в секунду. Ну, представьте себе, если бы у нас была такая скорость, вот рука длиной в 1 метр. Обожгли палец и дальше, значит, секунду.
253: Сигнал идёт до мозга, обрабатывается и секунду идёт обратно. Вообще вся рука уже сгорела. А представьте себе, динозавра длинной, там, не знаю, в 20 метров, да, кто-то начал есть его хвост. И вот через 20 секунд головной мозг
254: Мозг об этом узнал вообще без хвоста можно остаться, поэтому эволюция искала способы, как увеличить скорость проведения пд, и нашла 2 основных способа 1 больше характерен для беспозвоночных.
255: Это сделано за счёт того, что очень толстый аксон, ну, в электричестве на самом деле такая же ситуация. Если толстый провод, да, то электричество идёт легче. Вот примерно здесь также, да, то есть передача вот этого сигнала ионного идёт.
256: Легче по толстым аксонам и скорость можно догнать до 10 метров в секунду. И здесь рекордсменами являются кальмары у них существуют так называемые гигантские аксоны толщиной в целый миллиметр, и за счёт этих оксонов кальмар сокращает
257: Свою мантийную полость и вот как ракета движется в своё время именно аксоны кальмара их называют гигантские аксоны кальмара ещё до изобретения стеклянных микроэлектродов были модельным объектом вообще для изучения нервной системы.
258: Потому что такой аксон, с ним можно работать вот реально, как с такой трубкой, да, то есть отрезали аксон, видите, валиком выдавили из него цитоплазму.
259: Вместо неё налили раствор с той концентрацией, там калия натрия, которая вам интересна, запихнули туда не стеклянный микроэлектрод, а просто, так сказать, тонкую стеклянную трубочку, и уже можно работать, то есть в своё время кальмары.
260: Послужили как бы вот в самом начале нейрофизиологии таким модельным объектом, так что они не только на салат годятся, но и вот как бы очень интересны с точки зрения физиологии, а позвоночные, ну и, кстати, членистоногие тоже пошли другим путём.
261: Они создали так называемые миелиновые оболочки, то есть специальные вспомогательные клетки, они называются глиальные клетки оборачиваются вокруг аксона. Вот видите, как оборачиваются и формируют
262: Изолированные участки.
263: Причём между участками остаются изолированными, да, голые промежутки. Эти промежутки называются перехваты ранвье. Их описал французский физиолог ранвье. Он впервые это увидел в микроскоп. Вот представьте себе, да, вы смотрите на аксон и видите, что он учас.
264: Заизолирован. И вот это Середина 19 века. Вы же понимаете, что это не просто так, но у вас даже вообще никаких гипотез нет. Зачем это? Да? То есть вообще непонятно. Сейчас то мы понимаем, что это сделано для того, чтобы быстрее проводить
265: Электрический сигнал. Дело в том, что если вот так вот все заизолировано, то закорачивание электрического тока будет происходить через ближайший неизолированный участок и
266: Не нужно поджигать весь этот бенгальский огонь по очереди загорелся, так сказать, возбудился 1 перехват. Ранее оп, перескочили на следующий, ещё на следующий. Это получается быстро, экономно. И прирост скорости примерно в 100 раз. Ну,
267: Этого процесса, честно мне объяснять некогда, а аналогию привести могу. Если у вас были домашние животные, мелкие, там всякие котята, маленькие крысы, морские свинки, они очень часто грызут электрические провода, и вы берете такой провод, и он вас через дыру.
268: Бьёт током. Вот примерно тоже самое происходит в этой системе. То есть закорачивание идёт через ближайший голый участок и получается очень быстро и экономно, потому что не вся мембрана работает, не вся мембрана теряя.
269: Калий и впускает натрий, и скорость достигает 100 120 метров в секунду, а в случае креветки креветка в этом рекордсмен аж 200 метров в секунду это, конечно, не скорость света даже близко.
270: Но это лучше, чем 1 метр в секунду. И вот наша максимальная скорость 100 метров в секунду. То есть мы успеваем отдёрнуть руку до того, как она сгорела дотла, но все равно обжигаемся, потому что скорость не очень высока. Если бы мы работали со скоростью света, мы бы вообще не обжигали.
271: Для нас это было бы таким медленным событием о. Сковорода нагревает наш палец, да, то есть мы бы совсем в другом временном режиме существовали.
272: Соответственно, та оболочка, которая накручивается, она состоит из очень специфичного липидно белкового комплекса, который называется миелин, и по
273: Поэтому эти оболочки назвали миелиновыми оболочками, и они в основном на аксонах, ну а поскольку миелин имеет ещё и белый цвет, то оказалось что-то, что мы называем белое вещество мозга, это в основном аксоны.
274: А вот более тёмные зоны, это там, где Мелина мало, это так называемое серое вещество мозга, там в основном тела нейронов и вообще разделение на белое серое вещество, оно идёт ещё там со времён античности, а в какой-то момент оказалось, что дело не в цвете, а
275: Функция, то есть мы реально серым веществом думаем, это платы нашего мозгового компьютера, а белое вещество это кабели, которые соединяют платы, ну и клетки, которые создают Нелинов её оболочки, они называются алиго
276: Это вспомогательные глиальные клетки нервной ткани, которые, собственно, обслуживают нейроны, помогают им передавать информацию, ну и вообще нервная сеть, она же состоит из нейронов этих самых глиальных
277: Клеток и глиальных клеток почти в 10 раз больше, и они как клетки няньки для нейронов, они поддерживают эту тончайшую сеть отростков, они заботятся о химическом составе межклеточной среды.
278: И поэтому нервную ткань, её сравнивают с такой булочкой с изюмом, где изюм это нейроны, а вот все остальное это глиальные клетки. Ну и вот тут представлены основные типы глиальных клеток. Это алигории, которые создают Нелинова оболочки.
279: И следят за межклеточной средой.
280: Астроциты клетки с большим количеством отростков. Вот клетка на жёлтом фоне, и здесь вот он астроцит, они механическую опору создают для нейронов. А ещё они, видите, отвечают за
281: Перенос веществ от капилляров к нейронам, то есть как бы являются барьером между кровью и мозгом. Это называется гематоэнцефалический барьер. Мы про него ещё не раз вспомним. Это очень важная часть работы мозга, потому что не должны какие попало
282: Вещества из крови в мозг проникать. Если бы так было, то какая-нибудь съеденная булочка вызывала бы судороги или галлюцинации. Это неправильно. Вот поэтому гематоэнцефалический барьер работает всегда. А если люди создают, например, психотропные препараты, то надо обманывать.
283: Гематоэнцефалический барьер. Вот, и мы о нём ещё не раз вспомним. Ну а есть ещее микроглиальные клетки. Это такие маленькие фагоциты, которые аккуратно ходят по мозгу и собирают мусор. Вирусов там всяких
284: Вот, собственно, основная часть лекции закончена, и остались несколько дополнительных замечаний. Вот 4 замечания, да, мне ещё пришли в голову. Итак, мы познакомились с потенциалом покоя, потенциалом действия и ещё несколько вариаций на
285: Эту тему начнём с так называемых нейронов нюкеров.
286: Pacemaker. Если переводить это слово мейкер делатель, а pes это 1 из значений этого слова. Это ритм. Ну, ударники в рок группах называются пейсмейкеры. Вот ринго старр, например, да, пейсмекер, значит, соответственно, это нейроны, у которых
287: Так много натриевых каналов, что потенциал покоя у них, по сути, вообще не существует заряд клетки ползёт, ползёт вверх, доходит до уровня - 50 и раз возникает
288: Потенциал действия, потом за счёт выхода калия все это отбрасывается, скажем, на уровень - 60 или там - 65. Опять начинает входить, входить натрий, щёлк, следующий пд. И так постоянно вот они
289: Нейроны, пейсмекеры, они способны сами из себя генерировать электрический импульс без каких-то дополнительных воздействий. Его не нужно бить током. На него не нужно выливать какой-нибудь там медиатор, он сам себе генератор электрических импульсов и
290: Такие клетки нам очень нужны. Например, в дыхательных центрах каждый наш вдох запускается такими нейронами, и похожие клетки, правда, не нейроны, а мышечные клетки находятся в сердце и запускают наши сердечные сокращения. Понятно?
291: Что чем интенсивнее вход натрия, тем чаще ритм.
292: Ну и мы об этом тоже ещё поговорим, потому что 1 из тем будет касаться, как мы с помощью нервной системы управляем работой внутренних органов. Там нам эти писмейкер, конечно, ещё раз встретятся. Замечание номер 2 касается.
293: Местных анестетиков анестезия с греческого переводится как потеря чувствительности это ещё не наркоз, то есть не тотальное засыпание всего организма, а всего лишь местная потеря чувствительности.
294: Ну и я думаю, что большинство из вас имеют опыт знакомства с такими веществами, препаратами, ну, скажем, у дантиста, то есть вам че то такое колют в верхнюю или в нижнюю челюсть, и не только больще.
295: Ну, вообще любая чувствительность, да ещё и так парализует слегка. И доктор ещё, по идее, должен спросить, как у вас там, нет ли повышенной чувствительности? То есть не грохнетесь ли вы в обморок, да от этой самой анестезии?
296: Примером является новокаин что делают местные анестетики посмотрите, они привязываются к большой створке натриевого канала.
297: В тот момент, когда эта створка закрыта и в итоге происходит выключение натриевого канала и в итоге кусок нервного волокна ну просто не проводит пдд, а значит сигнал никуда не идёт.
298: Вот такие вот вещества, тут главное их не передозировать. Ну и, как правило, то, что доктор вам вводит в верхнюю или в нижнюю челюсть, там, помимо собственно местного анестетика содержится ееще сосудосуживающий препарат, чтобы не очень все это растекалось по
299: Окрестностям, но тем не менее, особенно если это укол в верхнюю челюсть, то я рекомендую прислушиваться к собственным ощущениям, и если голова побежала, то лучше в следующий раз какой-нибудь другой местный анестетик попробовать.
300: А вот ещё 1 токсин лягушечки, такие симпатичные, жёлтые. Ну и те, кто знаком с биологией, знают, что если вот такая яркая лягушечка, это не просто так, это называется предупреждающая окраска, типа не ешь меня хуже будет, отравишься.
301: И действительно, эти лягушечки очень ядовиты. Правда, они не сами вырабатывают этот яд, а едят специальных ядовитых Жучков и потом накапливают их в своей коже этот яд. Ну, кстати, между прочим, тетродотоксин точно так.
302: Рыба фугу не сама его делает, она ест специальных ядовитых морских звёзд.
303: Что делает токсин этих лягушек? Он называется батрахотоксин, он привязывается опять же к большой створке, но на этот раз в открытом положении.
304: И получается, натрий входит, входит, входит, входит, то есть заряд доходит до - 50, разряд, ещё разряд. И в какой-то момент батарейка садится, и паралич. То есть сначала возникает судорога, а потом паралич и
305: Эти лягушки, в общем, весьма впечатляющее, ядовиты, то есть от 10 до 100 смертельных доз, ну, правда, в брачный период и, конечно, в амазонии, то есть там, где они живут, если они живут где-нибудь в Московском зоопарке, то у вас же нет этих ядовитых Жучков, то есть
306: Краска жёлтая будет, а яда не будет. Ну и слава Богу. Ну и кстати, тут как-то я встречал рассуждения, что вот помните эти казни египетские, когда жабы сыпались по приказу моисея? И вот там была такая ремарка, наверное, это были
307: Не просто жабы, а вот эти вот лягушечки, потому что от просто жаб не очень много толку. А если вы хотите тотально уничтожить что-то, то вот такие лягушки очень даже подходят. Ну и вот ещё 1 симпатяга, это электрический уголь.
308: Которое обладает встроенным электрошокером и сделан этот электрошокер за счёт мышечных клеток. Ну, у нас об этом ещё разговор. Впереди мышечные клетки, так же как и нервные, обладают и потенциалом покоя, и потенциалом действия их
309: Потенциал действия, ну, тоже где-то - 0 1 вольта. Вот. И это вроде немного. Но сделайте батарею, скажем, из 100 клеток уже будет 10 вольт, а 1000 клеток.
310: 100 вольт, а 10000 и получается очень впечатляющая конструкция. И вот этот уголь может выдавать на выходе 500, 700 вольт. Этого достаточно, чтобы оглушить добычу и достаточно, чтобы за
311: Защищаться от врагов. Вот. Ну и у нас нет такого встроенного электрошокера. И, конечно, слава Богу, да, это из разряда бодливой коровы господь рога не даёт, потому что представьте, если бы у нас была такая штука, что бы творилось в Московском метро,
312: В час пик, да, то есть синие молнии слетали бы там у всех с пальцев. Вот. То есть нет, ничего такого нету. Вот. А угорь, в общем, серьёзное существо и довольно много электрических Скатов угри, они живут только в амазонии, а
313: Они повсеместно распространены, и у них хоть разряд, и поменьше, там 300 вольт, но этого достаточно порой, чтобы человек потерял сознание и, ну, например, гуляя там по колено по рифу, взял и утонул. И в этом смысле электрический-ка.
314: Гораздо более опасные существа, чем, например, акулы, да, то есть акула там откусит кому-нибудь ногу и на весь мир. Вообще новости, новости. А если кто-то утонул тихонько на рифе, то как-то и не интересно. А вообще, знаете, какое самое опасное тропическое живое существо?
315: Это кокосовая Пальма. То есть больше всего туристов погибает от удара кокосом по башке. Так что вот аккуратнее, если что, вот, вот такие вот рыбы электрические. Ну и надо сказать, что электричество у рыб очень такая, исполь.
316: Так сказать, материя, и далеко не все рыбы используют это как электрошокер.
317: Многие из них генерируют электрические поля для того, чтобы ощупывать окружающий мир. И вот этот симпатичный слоник, да, нильский маленькая рыбка, он, по сути, пользуется это как дополнительным осязанием, и очень многие
318: Рыбы просто реагируют на электрические поля, то есть им не нужно втыкать в кого-то микроэлектроды, чтобы учуять пд и акула, когда плывёт над песком, она с помощью своих так называемых ампул лоренцини.
319: Чувствует камбалу, которая зарылась в песок, но сердце то у неё, у камбалы, бьётся.
320: И она чувствует эти потенциалы действия и вытаскивает её из песка. Ну и, кстати, дельфины на такое же способны. У них тоже такой орган есть. И вот утконосы из наших родственников, а у нас такого нет. Так что приходится вольтметры использовать. Ну вот, собственно,
321: Собственно, на сегодня все.