Мистер Томпкинс внутри самого себя. - Гамов Г.
ISBN 5-7029-0343-9
Скачать (прямая ссылка):
— Но нервный импульс делает то же, что и электрический. Сигнал есть сигнал, — продолжал настаивать мистер Томпкинс.
— Да, но между нервным волокном и медным проводом есть еще одно различие. Медный провод передает сигнал, амплитуда, или величина, которого зависит от разности потенциалов на концах провода, нервное волокно действует иначе. Если возбуждение слишком слабо, то никакой сигнал по волокну не проходит, так как сопротивление мембраны не преодолено. Но стоит раздражению слегка превысить некоторый порог, как происходит разрядка «конденсатора», и по волокну передается максимальный сигнал. При дальнейшем усилении возбуждения амплитуда сигнала не увеличивается. Нервное волокно действует, как заряженный пистолет. Если вы нажали на курок недостаточно сильно, то выстрела вообще не будет. Если вы нажали на курок достаточно сильно, то произойдет выстрел. Но от того, что вы станете нажимать на курок сильнее, пуля быстрее не полетит.
Существует и еще одно различие, после каждого импульса нервное волокно должно восстановить сопротивление своей мембраны, поэтому в течение примерно У10оо секунды оно утрачивает способность прово-
На пляже, или как работают мышцы
73
Деполяризация распространяется по нервному волокну, как детонация по запальному шнуру
дить нервные импульсы. Максимальная скорость передачи импульсов по нервному волокну составляет около 1 ООО импульсов в секунду.
В результате всего этого нерв в действительности передает информацию с помощью частотной модуляции, или ЧМ. Иначе говоря, существенны не величина, или амплитуда нервных импульсов, а число импульсов, передаваемых в секунду. Амплитуда всегда одна и та же. Если нерв передает мышце сигнал сократиться сильнее, то сигналы к мышце поступают чаще, а не с большей амплитудой.
— Мне почему-то кажется, — сказал мистер Томпкинс. — что нервные волокна сплетаются на концах, образуя более длинные нервные «провода».
— Сплетение концов достигается химическим путем, — пояснил Сент. — На конце нервного волокна имеются крохотные химические заводы, которые выделяют некоторое вещество, когда импульс достигает их. Это вещество стимулирует следующее нервное волокно и т. д. Соединение двух нервных волокон называется синапсом. Аналогичные соединения существуют между нервами и мышцами, а также между
74
Мистер Томпкинс внутри самого себя
нервами и другими органами. Эти соединения играют очень важную роль, и южноамериканские индейцы исследовали их давным-давно.
— Вы действительно считаете, что индейцы проводили научные исследования? — удивился мистер Томпкинс.
— В каком-то смысле да. Индейцев интересовала практическая проблема, как парализовать мышцы животных, на которых они охотились, и индейцы открыли вещество растительного происхождения, известного под названием кураре. Если наконечник стрелы намазать кураре, то такая стрела, попав в добычу, парализует ее, а зачастую жертва погибает, так как мышцы, участвующие в процессе дыхания, перестают функционировать. Исследования кураре оказались очень ценными для нас, так как позволили понять, как нерв стимулирует мышцу. Интересно, что в действительности кураре не лишает мышцу способности сокращаться. В этом нетрудно убедиться, раздражая кураризирован-ную мышцу слабым электрическим током. Кураре не мешает нервному импульсу распространяться по нервному волокну, а нервному окончанию — выделять вещество, стимулирующее мышцу. Оно, так сказать, оглушает ту часть мышечной клетки, которая чувствительна к стимулирующему химическому веществу. Иногда кураре используют в медицинских целях, когда возникает необходимость временно лишить ту или иную мышцу способности двигаться.
— Если нерв выделяет вещество, стимулирующее работу мышцы, — спросил мистер Томпкинс, — то что заставляет мышцу перестать сокращаться? Может быть, существует какое-то другое вещество, действующее, как тормоз, и говорящее мышце «стоп»?
— Нет, — отозвался Сент, — существует фермент, который разрушает стимулирующее вещество менее чем за У10оо Д°лю секунды, а потом все готово повториться с начала. Этот эффект также имеет «практическое» приложение, но на этот раз открытие совершили не южноамериканские индейцы, я имею в виду так называемые нервно-паралитические отравляющие вещества, разработанные для использования в химической войне. Они предотвращают действие фермента, о котором я только что упомянул. Все нервные окончания переполняются стимулирующим веществом, и жертва погибает в судорогах. Как вы видите, применение науки на благо человечества поистине неисчерпаемо.
Мистер Томпкинс услышал в голосе Сента саркастические нотки и решил переменить тему разговора.
На пляже, или как работают мышцы
75
— Как быстро распространяется нервный импульс? — поинтересовался он.
— Скорость нервного импульса варьируется в широких пределах, — последовал ответ Сента, — и зависит главным образом от толщины нервного волокна и от того, покрыто ли оно жировой оболочкой (вещество, из которого состоит оболочка, мы называем миелином). В самых толстых нервных волокнах, покрытых миелиновой оболочкой, скорость распространения нервного импульса достигает почти 90 м/с, но в некоторых таких волокнах может составлять всего лишь около 0,5 м/с, или, с круглым числом, — от 16 до 320 км/ч. Это весьма невысокие скорости, и иногда из-за них для организма могут возникать кое-какие проблемы. В некоторых случаях очень важно, чтобы все части мышцы сокращались одновременно. Загляните, пожалуйста, вон в те большие аквариумы. Там у дна вы увидите весьма интересных животных. Они называются кальмарами. Это настоящие изобретатели реактивного двигателя. Тело кальмаров окружено мышечной оболочкой, называемой мантией. Когда мантия сокращается, поток воды выбрасывается в одну сторону, а кальмар получает толчок и начинает двигаться в противоположную сторону. Ясно, что все части мантии должны сокращаться по возможности почти одновременно, тогда сигнал на сокращение поступает из одной точки — мозга кальмара, нервный импульс, стимулирующий мышцы мантии, должен распространяться быстро, и поэтому у кальмара очень толстые нервные волокна, ведущие от мозга к мантии. У таких нервных волокон очень крупные клетки, и изучать их гораздо легче, чем изучать обычные нервные волокна. Поэтому в нашей лаборатории так много кальмаров — их очень любят мои коллеги— нейрофизиологи.
