§6. Нейрони, синапси, нерви. Рефлекторний принцип діяльності нервової системи

• Назад до змісту

Нейрони - це клітини, що виконують головні завдання нервової системи. Особливістю будови нейронів є наявність у них тіла клітини й відростків - аксона і дендритів, якими передаються нервові імпульси. Мієлінова оболонка на поверхні аксонів прискорює передачу сигналів. Нейрони з’єднуються між собою та з іншими клітинами через синапси - спеціальні структури. Нервова система працює за рефлекторним принципом.

🔍🧪 БІОЛОГІЧНИЙ ДЕТЕКТИВ

У сучасній косметології і деяких галузях медицини набуває популярності використання ботоксу. Ці ліки створюють на основі ботулотоксину, який є надзвичайно потужним токсином. Як одна й та сама речовина може бути і вбивчою, і лікувальною? І до чого тут синапси?

Ботулотоксин — це дуже сильна отрута, яка блокує виділення нейромедіатора в синаптичну щілину між нервами й м’язовими клітинами. Через це сигнал від нерва до м’яза не передається, і м’яз не може скорочуватися. У великих дозах це може призвести до паралічу та смерті, тому ботулотоксин є вбивчим.

Проте в дуже малих і контрольованих дозах ботулотоксин (ботокс) використовують у медицині й косметології для лікування м’язових спазмів, зменшення зморшок та інших станів, пов’язаних із надмірною активністю м’язів. Таким чином, одна й та сама речовина може бути й небезпечною, і корисною — все залежить від дози та способу застосування.

Синапси тут головні, бо саме в хімічних синапсах між нервом і м’язом ботулотоксин блокує передачу сигналу, впливаючи на роботу м’язів.

🧠 ТРЕНУЙСЯ ДУМАТИ

1. В організмі людини є два основні типи синапсів — електричні й хімічні. Швидкість передачі сигналу через електричні синапси значно вища. Проте їх в організмі значно менше, ніж хімічних. Чому?

Хоча електричні синапси передають сигнал швидше, хімічні синапси мають перевагу, бо через них легше регулювати передачу сигналу. У хімічних синапсах можна змінювати силу сигналу, блокувати чи посилювати передачу, що важливо для складної роботи нервової системи. Тому хімічних синапсів у організмі більше, бо вони забезпечують гнучкість і можливість регуляції нервових процесів.

2. У людини, як і в інших хребетних тварин, частина відростків нейронів вкрита спеціальною мієліновою оболонкою… Навіщо потрібна така оболонка, якщо нейрони і без неї можуть виконувати свої функції?

Мієлінова оболонка потрібна для того, щоб значно (до 50 разів) збільшити швидкість передачі нервових імпульсів по аксону. Вона ізолює аксон і забезпечує стрибкоподібне проведення імпульсу — сигнал “перескакує” від одного розриву оболонки до іншого, що робить передачу набагато швидшою та ефективнішою.

❓ ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. Які основні структури входять до складу нейрона?

Тіло клітини (з ядром), дендрити (короткі відростки), аксон (довгий відросток).

2. Наведи два-три приклади рефлекторних рухів із життя звичайної людини.

• Відсмикування руки від гарячого предмета
• Кашель при потраплянні пилу в дихальні шляхи
• Моргання при раптовому яскравому світлі

3. Розмісти у правильному порядку компоненти рефлекторної дуги зіничного рефлексу:

2. рецептори (світлочутливі клітини сітківки ока)

3. чутливий (доцентровий) нейрон

4. проміжний нейрон (у головному мозку)

5. руховий (відцентровий) нейрон

1. м’язи ока, що звужують зіницю (робочий орган)

4. У чому переваги й недоліки наявності мієлінової оболонки на аксонах нейронів?

Переваги: значно збільшує швидкість передачі імпульсу (до 50 разів), економить енергію.

Недоліки: пошкодження мієліну призводить до серйозних порушень у передачі сигналу.

5. Запропонуй одну з можливих схем дії токсинів із блокування передавання сигналу в хімічному синапсі.

Одна з можливих схем дії токсинів полягає в блокуванні виділення нейромедіатора в синаптичну щілину. Через це сигнал від нерва до м’яза не передається, що робить неможливою роботу м’язів і призводить до їх розслаблення або паралічу.

6. Проведи віртуальне дослідження збудження нейрона з інтерактивною симуляцією PFET. Виконай в додатку завдання 6.2

1. Який заряд («+» чи «-») на внутрішній поверхні мембрани? На зовнішній?

На внутрішній поверхні мембрани нейрона заряд негативний («-»), а на зовнішній — позитивний («+»).

Чи всі канали у мембрані відкриті? Наскільки швидко йони переміщуються всередину і назовні нейрона?

Не всі канали відкриті. У стані спокою відкриті лише окремі канали, тому йони переміщуються повільно.

2. Як змінилася проникність мембрани? Які канали відкрилися після стимуляції?

Після стимуляції проникність мембрани різко зростає для натрію — відкриваються натрієві канали, для калію — відкриваються калієві канали

Як змінився заряд на внутрішній поверхні?

Заряд на внутрішній поверхні стає позитивним («+»), бо натрій швидко входить у клітину.

3. Чи відновився заряд на мембрані через короткий проміжок часу?

Так, через кілька мілісекунд заряд на мембрані повертається до початкового (негативного) значення.

4. Коли мембранний потенціал додатний, а коли від’ємний?

На графіку потенціал спокою — від’ємний, а під час збудження (потенціал дії) — додатний.

5. Наскільки швидко (у мілісекундах) нейрон знову зможе реагувати на збудження?

Нейрон може реагувати приблизно через 2 мілісекунди після попереднього збудження.

6. Висновки:

Роль іонів у функціонуванні нервових клітин: Іони (натрію, калію, хлору) створюють різницю потенціалів на мембрані та забезпечують передачу нервового імпульсу.

Яких умінь ти набув / набула під час роботи із симуляцією? Як змінилося твоє уявлення про роботу нейронів: Я навчився/навчилася спостерігати за рухом іонів, розрізняти стани мембрани, аналізувати графік потенціалу. Тепер краще розумію, як саме виникає і поширюється нервовий імпульс.

🧩 СКЛАДАЮ РЕФЛЕКСИВНУ МОЗАЇКУ

1. Назви три факти, які ти дізнався/дізналася після опанування параграфа.

• Нейрон складається з тіла клітини, дендритів і аксона, а на багатьох аксонах є мієлінова оболонка
• В організмі людини є два типи синапсів: електричні (дуже швидкі) та хімічні (легко регулюються)
• Основний принцип роботи нервової системи — рефлекторний, тобто об’єднання нейронів у рефлекторні дуги для здійснення швидких реакцій

2. Закінчи одне з речень:

Я став більш обізнаним щодо того, як працюють синапси й чому мієлінова оболонка так сильно впливає на швидкість передачі нервових імпульсів.

3. З якими перешкодами ти зіткнувся/зіткнулася під час опанування параграфа? Як ти подолав/подолала труднощі?

Було складно зрозуміти різницю між електричними та хімічними синапсами, але я ще раз перечитав приклади у підручнику, щоб краще уявити, як саме відбувається передача сигналу.

4. Де і як ти зможеш використати знання і набутий досвід?

Ці знання допоможуть мені краще розуміти, як працює нервова система людини, і пояснювати, чому ми так швидко реагуємо на небезпеку або як деякі ліки впливають на м’язи та нерви.