Neurověda pro Geeky 3. Dráty a hradla.

29. července 2012 v 2:20 | Petr |  NeuroScience pro Geeky
Máme - li se někam dostat je nezbytné probrat základy. Takže dneska to bude nuda, která je bohužel nutná.
Nervová soustava je jako naše vláda - látky z krve do tkání volně procházejí difuzí. Až na výjimku a tou je mozek, který je od krve oddělen tzv. hematoencefalickou bariérou. Ta je pro molekuly, které mají elektrický moment (jsou tzv. polární) nebo mají molární hmotnost nad 500 g/mol zcela nepropustná, Vše co se dostane do mozku je aktivně řízeno buňkami, které obklopují mozkové cévy. Tělo tedy může značně trpět aniž by si mozek něco poznal. Navíc je zde jistá asymetrie - mozek tvoří 2% hmotnosti organismu, spotřebuje však 25% klidového energetického příkonu.
Nervová soustava je samozřejmě tvořena Neurony, ale ty tvoří jen menšinu všech buněk. Musel bych hodně googlovat ale střelím od boku 20% buněk v mozku jsou neurony. Ostatní buňky jsou tzv. glie - pomocné buňky, které se o neurony starají. Bohatství naší mysli vziká tím, že neurony spolu komunikují. K tomu jsou anatomicky uzpůsobeny tak že mají množství výběžků zvaných dendrity, kterými signály od svých kolegů přivádějí a pak maji JEDINÝ výběžek, který signál odvádí tzv. Axon. Axon se samozřejmě větví a stimuluje více než jeden další neuron. Smysl proč je axon jenom jeden je v tom, aby bylo "stanovisko" každého neuronu jednoznačné, ne aby levá polovina neuronu byla vybuzená a pravá ne.

Pokusím se srozumitelně vysvětlit jak neurony fungují na nejnižší úrovni. Je to svérázná kombinace analogové a digitální komunikace.
Na povrchu neuronu jsou membránové proteiny, tzv. iontové pumpy, které do neuronu ženou draslík a z neuronu ven vyhazují sodík. Přitom membrána neuronu je pro sodík téměř naprosto nepropustná, zatímco pro draslík je propustná volně. Z hlediska elektro chemického tedy buněčná membrána tvoří něco jako separátor v baterii. Protože uvnitř buňky je množsví bílkovin, které fungují jako záporné ionty je draslík v elektrickým nábojem držen uvnitř což se jeví jakoby membrána buňky měla záporné napětí proti okolní vodě ve výši 70-100 mV. Čím je buňka vzrušivější tím má vyšší záporné membránové napětí.
Pokud nějakým podnětem membránu elektricky podráždíte uzavřou se v membráně draslíkové a otevřou sodíkové kanály - sodík vtrhne dovnítř což se elektricky projeví jako tzv depolarizace - elektrické napětí memrány neuronu stoupne někam k + 20 mV. Na kladné napětí reagují draslíkové kanály tím, že se opět otevřou a draslík se vylije - proti směru pronikání sodíku čímž se membránové napětí vrátí zpátky do klidových záporných hodnot - tzv repolarizace. Detaily zde. Membránové kanály mají "refrekterní periodu" tedy pokud se jednou otevřely a zavřely nemohou tak učinit okamžitě znovu, takže membrána je po podráždění chvíli nevzrušivá. To slouží k tomu, že vzruch zvaný "Akční potenciál" se po membráně šíří jedním směrem a to vpřed a nikoliv zpátky (analogie Huygensova-Fresnellova principu z optiky).
Schwanovy buňky
Rychlost šíření akčního potenciálu po axonech je o něco méně než 1m/sec - to u velkých zvířat nestačí ( i do ocasu musí dojít signál z mozku ), proto příroda přišla na fintu - buňky glie zvané Schwanovy buňky obtáčejí axon jako izolace drát a opravdu elektricky izolují. Akční potenciál se jako chemický signál - tedy pomalu - šíří jenom v mezerách mezi Schwanovými buňkami pod Schwanovými buňkami se šíří jako elektrický proud - rychlostí světla. Důvod proč schwanovy buňky nejsou delší spočívá v elektrickém odporu tekutin - mezery mezi buňkami sice signál zpomalí ale tím že se v nich vybudí akční potenciál se signál zároveň zesílí a opět správně vytvaruje.Tímto tzv. saltatorickým šířením vzruchu dosahuje rychlosti něco přes 5m/sec a to stačí i pro slony, žirafy a velryby....

Mám pocit, že čtenáři toho mají plné zuby. Takže pokračování příště - probrali jsme digitální část komunikace mezi buňkami - příště probereme analogovou a vysvětlíme si proč současné matematické modely neuronových sítí patrně nepovedou nikam.

Pořád jsem nedošel k názoru komu budu v této sérii radit . Že by gayům - nebude to už příliš a co jim budu radit když jem sám spíše na holky ???
 

Buď první, kdo ohodnotí tento článek.

Komentáře

1 anatomka anatomka | 31. května 2015 v 1:28

Myelizovaná vlákna dokážou vést informaci rychlostí až 120m/s.Jinak ale hezký článek, vlastně celý nápad :)

Komentáře jsou uzavřeny.


Aktuální články

Reklama