Звичайно нервові імпульси йдуть від дендритів до тіла, а також від тіла впродовж усієї довжини аксона до його термінальних фібрил

Поріг та принцип «усе або нічого». Усі потенціали дії починаються як місцеві. Коли стимулювання є достатнім для того, щоб викликати деполяризацію порядку 15-20 мВ, то виникає потенціал дії. Це означає, що у разі деполяризації мембрани від -70 мВ до -50-55 мВ у клітині виникає потенціал дії. Мінімальна деполяризація, що призводить до утворення потенціалу дії, називається порогом. Деполяризація, менша за порогову величину (15-20 мВ), не призводить до утворення потенціалу дії. Наприклад, якщо мембранний потенціал змінюється від -70 мВ до -60 мВ, змінення становить усього 10 мВ і не відповідає порогові, тому потенціал дії не виникає. Якщо ж деполяризація досягає або перевищує порогову величину, то утворюється потенціал дії. Це і є так званий принцип, або закон «усе або нічого».

Послідовність явищ при виникненні потенціалу дії. При будь-якому виникненні потенціалу дії має місце така послідовність явищ (рис. 2.2):

1. Підвищення проникності мембрани клітини для Nа⁺. У результаті стимулювання відкриваються Ка^канали мембрани. При досягненні порогу проникність збільшується у декілька сот разів. У клітину попадають іони натрію. Під час цієї початкової фази кількість іонів натрію, що проникають у клітину, перевищує число іонів калію, що виходять з неї, внаслідок чого внутрішня частина клітини стає позитивно зарядженою відносно зовнішньої. Зміна напруги (деполяризація), як правило, відбувається з -70 мВ до +30мВ (рис. 2.2, б).

2. Зниження натрієвої проникності. Початкова натрієва проникність дуже короткочасна. Як тільки мембранний потенціал промине відмітку «0», рух позитивно заряджених іонів у клітину припиняється. Окрім того, дуже швидко закриваються натрієві канали.

3. Реполяризація. У відповідь на підвищення позитивного заряду всередині клітини відкриваються калієві канали. Оскільки іони калію позитивно заряджені, то вони переміщуються до ділянки з більш негативним зарядом. Як тільки це відбувається, ззовні клітини знову збільшується позитивний заряд, що перевищує заряд усередині неї, і напруга знову вертається до звичайних значень -70 мВ. Ця завершальна фаза і є деполяризацією (рис. 2.2, г). Після завершення реполяризації, перш ніж нейрон дійсно вернеться до свого звичайного стану спокою, має відбутися ще одне явище. Під час генерації потенціалу дії Nа⁺ проникає у клітину, потім для здійснення оборотності деполяризації К⁺ виходить з неї. Таким чином, концентрація іонів натрію виявляється високою усередині клітини, а концентрація К⁺ — ззовні неї, тобто якраз зворотною порівняно зі станом спокою. Щоб цілком поставити усе на місце після завершення реполяризації, активізується натрій-калієвий насос, що вертає на свої місця іони калію та натрію (рис. 2.2, д).

Поширення потенціалу дії. З'ясувавши, як утворюється нервовий імпульс у вигляді потенціалу дії, ми можемо розглянути, як він поширюється або переміщується по нейрону. Швидкість проходження імпульсу через аксон залежить від двох чинників: мієлінізації аксона та величини нейрона.

Мієлінова оболонка. Аксони більшості рухових нейронів вкриті мієліновою оболонкою — жиромісткою речовиною, що ізолює клітинну мембрану. У периферичній нервовій системі ця оболонка утворена шванівськими клітинами. Оболонка не є цілісною, ділянки між сусідніми шванівськими клітинами не вкриті мієліновою оболонкою. Невкриті ділянки називаються перехватами Ранв'є. Потенціал дії, переміщуючись по мієлінізованому волокну, неначе перескакує з одного перехвату на другий. Це — скачкоподібна провідність, вона відрізняється більш високою інтенсивністю, ніж провідність у немієлізованих волокнах.

Швидкість передачі нервового імпульсу по мієлізованих волокнах може досягати 120 м∙с^-1 (понад 250 км∙год^-1), тобто вона у 5-50 разів більша, ніж швидкість по немієлізованих волокнах такого самого діаметра

Процес мієлінізації рухових нейронів відбувається у перші роки життя людини, це частково поясняює, чому дітям необхідний якийсь час для розвитку координації рухів. У людей, хворих на певні неврологічні захворювання, відбувається дегенерація мієлінової оболонки, що призводить до порушення координації рухів.

Діаметр нейрона. Швидкість передачі нервового імпульсу також визначається розміром нейрона. Провідність нервових імпульсів по нейронах більшого діаметра вища, ніж по нейронах невеликого діаметра, оскільки опір у перших місцевому току нижчий.

В огляді...

1. Мембранний потенціал спокою нейрона -70 мВ є результатом поділу іонів натрію та калію, обумовленого головним чином дією натрій-калієвого насосу у сполученні з високою натрієвою та низькою калієвою проникністю мембрани нейрона.

2. Будь-яка зміна, що підвищує позитивний заряд мембранного потенціалу, називається деполяризацією. Будь-яка зміна, що підвищує негативний заряд, називається гіперполяризацією. Ці зміни мають місце при відкритих іонних каналах, що дозволяє іонам переміщуватися з однієї ділянки в іншу.

3. При деполяризації мембрани на 15-20 мВ досягається поріг, результатом котрого є потенціал дії. Потенціал дії не виникає, якщо поріг не досягається.

4. Виникнення потенціалу дії включає таку послідовність явищ:

• підвищення натрієвої проникності внаслідок відкриття натрієвих каналів;

• зниження натрієвої проникності при їх закритті;

• відкриття калієвих каналів та реполяризація.

5. У мієлінізованих нейронах імпульс переміщується по аксону, перескакуючи між перехватами Ранв'є (ділянки стоншення оболонки мієлізованого нервового волокна). Цей процес — скачкоподібна провідність — у 5-50 разів вищий, ніж провідність немієлізованого волокна такого самого діаметра.

6. Нервовий імпульс швидше переміщується по нейронах більшого діаметра.

СИНАПС

Зв'язок одного нейрона з іншими здійснюється завдяки потенціалу дії. Після виникнення потенціалу дії нервовий імпульс проходить через увесь аксон, досягаючи його закінчень. Як переходить нервовий імпульс з одного нейрона на інший?

Зв'язок нейронів один з одним здійснюється за допомогою синапсів. Синапс — це ділянка передачі імпульсу з одного нейрона на інший. Найхарактернішим видом синапсів є хімічний синапс, котрий ми і розглянемо. Як видно з рис. 2.3, синапс між двома нейронами включає кінцеву частину аксона нейрона, що несе імпульс; рецепти іншого нейрона та простір між цими структурами. Нейрон, що посилає імпульс через синапс, називається пресинаптичним, а закінчення аксона — пресинаптичними закінченнями.

Нейрон, що сприймає імпульс на другому кінці синапса, називається пост-

синаптичним і має постсинаптичні рецептори. Закінчення аксона та постсинаптичні рецептори фізично не контактують один з одним. Їх розділяє синаптична щілина.

Нервовий імпульс може передаватися через синапс тільки в одному напрямку: від закінчення аксона пресинаптичного нейрона до постсинаптичних рецепторів, що, як правило, знаходяться на дендритах постсинаптичного нейрона. Імпульси також можуть надходити безпосередньо на рецептори тіла нейрона, оскільки приблизно 5-20 % закінчень аксона знаходяться ближче до тіла, ніж до дендритів.

Пресинаптичні закінчення аксона містять велику кількість синоптичних пухирців, або мішечків, у котрих знаходяться нейромедіатори. Коли імпульс досягає пресинаптичних закінчень, синаптичні пухирці реагують на нього виділенням своїх хімікалій у синаптичну щілину. Ці нейротрансмітери потім дифундують через синаптичну щілину до постсинаптичних рецепторів нейрона, котрі їх зв'язують. Якщо таке відбувається, то це означає, що імпульс досяг нейрона і може бути переданий далі.

НЕРВОВО-М'ЯЗОВЕ З'ЄДНАННЯ

Якщо зв'язок між нейронами здійснюється за допомогою синапсів, то їх зв'язок з м'язовими волокнами відбувається у нервово-м'язовому з'єднанні. Нервово-м'язове з'єднання виконує ту саму функцію, що й синапс. Навіть проксимальна частина нервово-м'язового з'єднання така сама: вона починається закінченнями аксона рухового нейрона, котрі виділяють нейротрансмітери у простір між двома клітинами. Закінчення аксона у нервово-м'язовому з'єднанні переходять у плоскі диски — кінцеві пластинки.

Кінцевий мозок складається з п'яти часток — чотирьох зовнішніх та центральної (рис. 2.7). Чотири частки виконують такі функції:

1) лобна частка — загальний інтелект та руховий контроль;

2) скронева частка — слухові сигнали та їх інтерпретація;

3) тім'яна частка — загальні сенсорні імпульси та їх інтерпретація;

4) потилична частка — зорові імпульси та їх інтерпретація.

Три основні ділянки головного мозку, що представляють для нас найбільший інтерес, про котрі йтиметься далі, це рухова ділянка кори головного мозку — у лобній долі; базальні ядра — у білій речовині; чутлива (аферентна) зона кори головного мозку — у тім'яній частці.

Проміжний мозок. Ця ділянка мозку складається в основному з таламуса та гіпоталамуса. Таламус є важливим сенсорним інтегративним центром.

До нього надходять усі сенсорні сигнали (за виключенням запахів) і передаються у відповідну ділянку кори головного мозку. Таламус відіграє важливу роль у руховому контролі.

Гіпоталамус, котрий знаходиться безпосередньо під таламусом, забезпечує підтримання гомеостазу, регулюючи всі процеси, що впливають на внутрішнє середовище тіла. Нервові центри тут регулюють:

• автономну нервову систему (і через неї — артеріальнийтиск, частотусерцевих скорочень, дихання, травлення, виділення тощо);

• температуру тіла;

• баланс рідини;

• нейроендокринний контроль;

• емоції;

• відчуття спраги;

• споживання їжі;

• цикли сну — пробудження.

Мозочок знаходиться позаду стовбура мозку. Він з'єднується з багатьма частинами мозку і відіграє важливу роль у контролі багатьох функцій організму, у тому числі у контролі руху.

Стовбур мозку складається із середнього мозку, варолієвого мосту і довгастого мозку (рис. 2.8) та являє собою частину мозку, що з'єднує головний мозок зі спинним. Через нього проходять усі сенсорні та рухові нерви, котрі забезпечують обмін інформацією між головним та спинним мозком. Тут беруть початок 10 з 12 пар черепних нервів. У стовбурі також містяться основні автономні регуляторні центри, що контролюють діяльність дихальної та серцево-судинної систем.

Ряд спеціальних нейронів, що утворюють своєрідну сітку та йдуть по усій довжині стовбура — так звана ретикулярна формація — підпадають під вплив і самі впливають практично на усі ділянки ЦНС. Ці нейрони сприяють: а) координації функції скелетних м'язів; б) підтриманню м'язового тонусу; в) контролю діяльності серцево-судинної та дихальної систем; г) визначенню нашого усвідомленого стану (пробудження та сон).

У головному мозку є система контролю больових відчуттів, так звана аналгезична система. Енкефаліни та β-ендорфіни — наркотичні речовини, що діють на ошатні рецептори цієї системи й знижують больові відчуття. Припускають, що тривалі фізичні навантаження підвищують природні рівні цих наркотичних речовин

СПИННИЙ МОЗОК

Найнижча частина стовбура мозку — довгастий мозок — переходить у спинний мозок. Він в основному складається з пучків нервових волокон, що забезпечують двостороннє проведення нервових імпульсів. Сенсорні (аферентні) волокна передають нервові сигнали з сенсорних рецепторів (м'язів та суглобів) на верхні рівні ЦНС. Рухові (еферентні) волокна головного мозку та верхньої частини спинного мозку йдуть до органів (м'язів, залоз).

В огляді...

1. Центральна нервова система складається з головного та спинного мозку.

2. Чотири основні частини головного мозку: кінцевий мозок, проміжний мозок, мозочок та стовбур мозку.

3. Кора головного мозку — наш інтелект.

4. Проміжний мозок складається з таламуса, що сприймає усі сенсорні сигнали, котрі надходять у головний мозок, та гіпоталамуса — головного центра контролю гомеостазу.

5. Мозочок, з'єднаний з багатьма частинами головного мозку, має велике значення для виконання рухів.

6. Стовбур мозку складається з середнього мозку, варолієвого мосту та довгастого мозку.

7. Спинний мозок в основному складається з сенсорних та рухових волокон, що забезпечують обмін інформацією між головним мозком та периферією.

ПЕРИФЕРИЧНА НЕРВОВА СИСТЕМА (ПНС)

ПНС включає 43 пари нервів: 12 пар черепних нервів, з'єднаних з головним мозком, та 31 пару спинномозкових, з'єднаних зі спинним мозком. Спинномозкові нерви безпосередньо «обслуговують» скелетні м'язи. Згадаймо структуру спинномозкового нерва (рис. 2.9). Кожному спинномозковому нерву відповідає сенсорний нейрон, що входить у спинний мозок через дорсальний корінець; тіла нейронів розміщуються на дорсальному корінці ганглія. Рухові нейрони виходять зі спинного мозку через вентральний корінець. Вони є останньою ланкою у ланцюгу контролю м'язової діяльності й закінчуються коло нейром'язових сполучень.

Периферична нервова система має два основних відділи: сенсорний та руховий. Розглянемо їх.

СЕНСОРНИЙ ВІДДІЛ

Сенсорний відділ периферичної нервової системи передає сенсорну інформацію до ЦНС. Сенсорні (аферентні) нейрони беруть початок у кровоносних та лімфатичних судинах; внутрішніх органах; органах відчуттів (смаку, запаху, зору, слуху, дотику); шкірі, а також м'язах та сухожилках.

Сенсорні нейрони ПНС закінчуються або у спинному, або у головному мозку; вони передають до ЦНС інформацію про постійну зміну статусу організму. Таким чином, головний мозок має повне уявлення про те, що відбувається в усіх частинах тіла, а також навколо нього. Вставні нейрони ЦНС пересилають інформацію у ділянки, де вона може бути оброблена та інтегрована з іншою інформацією, що надходить.

Сенсорний відділ отримує інформацію від п'яти основних видів рецепторів:

1) механорецепторів, котрі реагують на механічну силу, таку, як тиск, дотик або розтягнення;

2) терморецепторів, що реагують на зміни температури;

3) больових рецепторів, що реагують на больові стимули;

4) фоторецепторів, що реагують на електромагнітне випромінювання і забезпечують здорове сприйняття;

5) хеморецепторів, котрі реагують на хімічні стимули, такі, як їжа, запах або зміни концентрацій речовин у крові (кисню, діоксиду вуглецю, глюкози, електролітів тощо).

Деякі з цих рецепторів відіграють важливу роль у м'язовій та спортивній діяльності. Розглянемо їх. Вільні нервові закінчення виявляють грубий дотик, тиск, біль, спеку та холод. Отже, вони функціонують як механорецептори, больові рецептори та терморецептори. Ці нервові закінчення відіграють важливу роль у профілактиці травм під час спортивної діяльності.

Нервові закінчення деяких м'язів та суглобів бувають різних видів і виконують багато функцій, кожний вид реагує на певний стимул. Розглянемо приклади: кінестетичні рецептори суглобів, що є у суглобових капсулах, чутливі до кута суглоба та швидкості зміни кута, отже, вони сприймають положення і будь-який рух суглобів; нервово-м'язове веретено визначає ступінь розтягнення м'яза; нервово-сухожилкові веретена визначають ступінь розтягнення сухожилків м'язів, забезпечуючи інформацію про силу м'язових скорочень.

РУХОВИЙ ВІДДІЛ

ЦНС передає інформацію в різні ділянки тіла через руховий, або еферентний відділ ПНС. Обробивши інформацію, що надійшла з сенсорного відділу, ЦНС вирішує, як на неї реагувати. По найскладнішій сітці нейронів, що йдуть від спинного та головного мозку в усі частини тіла, передаються докладні інструкції в ділянки-мішені, у нашому випадку — у м'язи.

АВТОНОМНА НЕРВОВА СИСТЕМА

Автономна нервова система, котру часто розглядають як частину рухового відділу ПНС, забезпечує контроль мимовільних внутрішніх функцій. Деякі з них дуже важливі для спортсмена. Це

•ЧСС;

• артеріальнийтиск крові;

• розподіл крові;

• дихання.

Автономна нервова система має два основних відділи: симпатичний та парасимпатичний. Вони беруть початок у різних ділянках спинного мозку, а також коло основи головного мозку. Їх дії здебільшого є антагоністичними, однак вони завжди функціонують разом.

СИМПАТИЧНА НЕРВОВА СИСТЕМА

Симпатична нервова система являє собою систему, що забезпечує реакцію «боротьба або втеча», тобто вона готує наш організм до «зустрічі з кризою». Коли людина збуджена, симпатична нервова система здійснює значний розряд, готуючи тіло до дії. Несподіване голосне скрикування, ситуація, що загрожує життю, останні секунди перед стартом змагань — все це приклади, коли людина зазнає на собі дію симпатичної нервової системи. Стимуляція з боку цієї системи має велике значення для спортсменів:

— збільшуються ЧСС та сила серцевих скорочень;

— розширюються кровоносні судини, збільшуючи кровопостачання серцевого м'яза з метою задовольнити зрослі потреби;

— розширення судин забезпечує надходження більшого обсягу крові до активних скелетних м'язів;

— звуження судин у більшості інших тканин спрямовує кров від них до активних м'язів;

— підвищується артеріальний тиск, поліпшуючи перфузію м'язів та венозне повернення;

— розширюються бронхи, поліпшуючи газообмін;

— зростає інтенсивність процесів обміну, що відбиває підвищені зусилля організму, спрямовані на задоволення зрослих потреб, обумовлених м'язовою діяльністю;

— поліпшується розумова діяльність, що дозволяє краще сприймати сенсорні стимули і краще сконцентруватися на виконанні м'язової діяльності;

— з печінки у кров виділяється глюкоза у якості джерела енергії;

— сповільнюються функції, що не є у даний момент першочерговими (функція нирок, засвоєння їжі), тим самим зберігається енергія, котра може бути використана.

Наведені зміни полегшують рухову реакцію і демонструють важливість автономної нервової системи у підготовці організму до короткочасної стресової ситуації або м'язової діяльності.

ПАРАСИМПАТИЧНА НЕРВОВА СИСТЕМА

Парасимпатична нервова система виконує роль «домогосподарки». Вона займається такими процесами, як засвоєння їжі, сечовипускання, секреція залоз та збереження енергії. Ця система більш активна, коли людина спокійна і відпочиває. Її дії протилежні діям симпатичної нервової системи. Вона викликає

— зниження ЧСС;

— звуження коронарних судин;

— звуження бронхів.

Таблиця 2.2

Дата добавления: 2014-10-17