Образование воротных токов в мембранах нервных волокон. Распространение электрического импульса в нервных волокнах

Заряженные частицы, которые перераспределяются в мембране под действием электрического поля, переводят ионные каналы в проводящее или непроводящее состояние. Эти заряженные частицы образуют воротный ток. Удалось обнаружить воротные токи смещения, связанные с частицами, открывающими Na-канал.

Вместе с тем предположение, что перескок нескольких заряженных групп должен происходить через всю толщу мембраны, представляется маловероятным. Поэтому предлагается иная интерпретация природы воротных токов.

· Возможно, воротный ток обусловлен не перемещением заряженных частиц через мембраны, а кооперативным изменением ориентации диполей, выстилающих внутреннюю полость канала.

· Переориентация диполей может существенно изменить энергию взаимодействия иона с окружением канала.

· Конформационные перестройки белка могут изменить геометрию канала, что скажется на его пропускной способности.

· Электрическое поле может, изменив дипольные моменты, «погрузить» белок переносчик в мембрану с образованием сквозной поры – ионного канала.

Распространение нервного импульса.

Импульс распространяется вдоль волокна без затухания с постоянной скоростью. Распространение возбуждения связано с протеканием локальных токов между покоящимися и активными (возбужденными) участками.

В области возникновения потенциала действия внутренняя часть нервного волокна заряжена положительно, а в соседних невозбужденных участках – отрицательно. В результате возникает локальный ток, который деполяризует мембрану, при достижении критической величины эта область также возбуждается (рис. 5.23).

В волокнах позвоночных поверхность покрыта миелином (изолятор), поэтому локальный ток проходит между перехватами Ранвье, возбуждение передается скачками. Происходит это с большей скоростью и с меньшими потерями энергии. Электрическая емкость миелиновой оболочки очень мала, на ее зарядку идет меньше энергии, чем на зарядку мембраны, имеющей высокую электрическую емкость.

Аксон не обычный кабель, вдоль его волокна в мембране размещены молекулярные генераторы, подпитывающие импульс. В организме нервные волокна объединены в нервные стволы, где каждое волокно может самостоятельно проводить возбуждение. Электрическое поле, возникающее в этом возбужденном волокне, влияет на мембранный потенциал соседних волокон, которые тем самым при некоторых условиях могут также возбуждаться.