Сигнал о некоторых понятиях кибернетики - Полетаев И.А.
Скачать (прямая ссылка):
После каждого прохождения импульса по нервному волокну последнее в течение некоторого времени должно «отдохнуть» и подготовиться к проведению следующего импульса, который пройдет или не пройдет в зависимости от наличия сигнала на входе. Эта пауза, или рефрактерный период, длится от 0,02 до 0,1 секунды. Таким образом, нервное волокно может находиться лишь в одном из двух возможных состояний: состоянии полного покоя или полного возбуждения. Все сообщения, передаваемые по нерву, ко-
симое на окончание нервного волокна, вызывает только начало, «поджиг», процесса распространения раздражения, который затем уже продолжается самостоятельно, подобно искре, бегущей по бикфордову шнуру. Каждая такая «искра», импульс, пробегает самостоятельно.
0 19 29 30 М 50 60 79 60 99 t Миллисекунды
Рис. 5.15. Одиночный электрический импульс нервного возбуждения.
123
дируются с помощью двоичного алфавита, состоящего из двух символов: «покой», «возбуждение».
Однако, несмотря на то, что нервное волокно работает в двоичном алфавите, по нерву могут передаваться сообщения о различной степени возбуждения, причем передаваемая величина может изменяться непрерывно. Различные степени возбуждения, передаваемые по нервному волокну, изменяют частоту следования импульсов. Таким образом, в нерве мы имеем дело с частотн о-и мпульс-ной модуляцией, получившей в последнее время широкое применение в технике связи. С увеличением степени раздражения увеличивается и число волокон нерва, передающих раздражение.
Работа нервного волокна
Распространение импульса возбуждения по нервному волокну протекает примерно следующим образом. Внутренняя часть волокна, как мы уже говорили, отделена оболочкой от наружной. Эта оболочка в нормальном состоянии покоя является электрическим изолятором и находится в состоянии электрической поляризации. Она разделяет области высокой концентрации ионов отрицательного знака (внутри оболочки) и области положительных ионов (снаружи оболочки). Таким образом, нервное волокно в состоянии покоя представляет собой длинный и тонкий заряженный цилиндрический конденсатор. Емкость перегородки равна приблизительно одной микрофараде на квадратный сантиметр ее поверхности.
Если в любой точке оболочки каким-либо путем нарушить ее изоляционные свойства, электрически «повредить» оболочку, возникнет местный электрический ионный ток («пробой» конденсатора). Ток замыкается через соседние участки оболочки и тем самым- нарушает их равновесное состояние, изоляционные свойства и поляризацию. В результате участок проводимости оболочки перемещается вдоль волокна в обе стороны от места первоначального нарушения. Вместе с тем перемещается и место протекания ионного тока и вся картина распределения потенциалов, с ним связанная. Это перемещение распределения потенциала и воспринимается измерительным прибором в точке, где наложен электрод, как проходящий импульс напряжения. Амплитуда импульса напряжения равна разности потенциалов между внутренней частью (аксоплаз-мой) и внешней оболочкой нервного волокна и составляет
124
30—60 милливольт. Для данного волокна величина импульса остается всегда постоянной, если только нерв нормально питается и не поврежден.
Процесс восстановления активности нервного волокна еще не полностью изучен. Чтобы избежать излишних подробностей, мы не будем обсуждать здесь этот вопрос.
Итак, одиночное нервное волокно представляет собой канал связи для передачи сообщений об одной единственной величине. На входном конце канала находится чувствительный элемент (рецептор), который воспринимает внешнее событие и кодирует сообщение в алфавите канала в виде периодического импульсного возбуждения конца нервного волокна, примыкающего к рецептору. Увеличение раздражения соответствует возрастанию частоты периодических возбуждений. Каждый отдельный акт возбуждения — нервный импульс — распространяется по волокну и достигает выходного конца, в случае афферентных нервов — тела нервной клетки. Импульс может пройти сквозь клетку дальше, на другие ее отростки, и перейти через соединения (синапсы), существующие между телами клеток, дендритами и аксонами клеток, на одно из волокон следующей по цепи клетки или нескольких клеток сразу. Распространяясь по волокнам и переходя с одной нервной клетки на другую, сигнал достигает места своего окончательного назначения — стоящего на выходе канала исполнительного элемента (мышечного волокна или клетки железы), который под воздействием пришедшего сигнала включается в работу. Происходит декодирование сигнала и его исполнение.
Передача сигнала раздражения с рецептора на волокно, с сдиой клетки на другую и с волокна на исполнительный элемент (эффектор) происходит обычно с участием промежуточных химических веществ (нейрогуморов), которые выделяются в синапсах и нервных окончаниях с приходом нервного импульса и воздействуют на последующее звено канала. Характер воздействия нейрогуморов может быть различным. Так, например, возбуждение некоторых нервов ведет к торможению работы органа (остановке сокращений изолированного сердца при раздражении блуждающего нерва), возбуждение других нервов — к усилению их работы (ускорение биений сердца при раздражении симпатических нервов).
