Передача информации в нервной системе
Ушедший XX в. характеризовался бурным развитием нейрофизиологии, позволившим нам в значительной степени приблизиться к пониманию закономерностей функционирования нервной системы и головного мозга. Нервная система представляет собой непрерывно работающий конгломерат нервных клеток, которые получают информацию, анализируют её, принимают решения и управляют всеми системами организма. В связи с этим изучение принципов и механизмов передачи информации в нервной системе является важной проблемой. Для передачи информации по мембране клетки, с клетки на клетку и внутри клетки нейроны используют электрические и химические сигналы.
Электрические сигналы бывают двух типов. Первый тип - локальные (не распространяющиеся на большое расстояние), градуальные (зависящие от силы раздражения), достаточно длительные, низкоамплитудные сигналы, к которым относятся рецепторные и синаптические потенциалы. Второй тип - высокоамплитудные, короткие, неградуальные, быстро распространяющиеся на большие расстояния сигналы, так называемые потенциалы действия. Они неизменны по амплитуде и длительности. Для примера рассмотрим сигналы, обеспечивающие возникновение классического сухожильного рефлекса, который выражается в сокращении скелетной мышцы при её растяжении (рис. 1).
Какие же механизмы лежат в основе электрических сигналов нервных клеток? Все электрические сигналы являются результатом временного изменения электрических токов, текущих в клетку и из клетки. Эти токи изменяют электрический потенциал на клеточной мембране, существующий в состоянии покоя. Электрические токи в живых тканях отличаются от электрических токов в радиоприёмниках, видеомагнитофонах и лампочках. В приборах электрические токи обеспечиваются движением электронов, в то время как в живых объектах все электрические сигналы обеспечиваются движением ионов через мембрану.