Нервные импульсы у человека

Ученый, верный своей профессиональной особенности, отказывается иметь дело с явлениями или предметами, которые он не может измерить или, по крайней мере, наблюдать.
Только прислушиваясь к ответам, даваемым природой на поставленные ей вопросы, и задавая соответственно этим ответам дальнейшие вопросы, ученый может опираться на этого безликого свидетеля, чтобы познавать все больше и больше.

Проблема измерения нервных импульсов. Чтобы изучать нервные импульсы, необходимо иметь некоторый индекс или мерку. Нервные импульсы оставались таинственными в течение столетий за отсутствием видимых знаков прохождения их по нервным волокнам. Сокращение изолированной икроножной мышцы лягушки при раздражении седалищного нерва можно использовать как показатель продвижения импульсов по нерву (сокращение наступает при каждом раздражении нерва, даже если раздражению подвергается значительно удаленный от мышцы — более чем на б см —участок нерва). Однако наблюдения, проводимые даже под микроскопом, не обнаруживают в самом нерве никаких изменений при его раздражении. Более того, до недавнего времени оставалась совершенно безуспешной попытка выявить путем измерения теплопродукции, потребления кислорода или наблюдения за какими-либо химическими реакциями повышение метаболической активности нерва во время проведения импульсов.

Поэтому нет ничего удивительного в том, что физиологи представляли себе нервы в виде пассивных путей или проводников, дающих только возможность возбуждению, возникшему при раздражении, передвигаться от одного конца нерва к другому. Вода, текущая по трубе, или электрический ток, идущий по проводу, — не говоря уже об автомобилях, едущих по дороге, — не находятся ни в какой зависимости от пути, по которому движутся. Количество протекающей воды, ее скорость, пульсация, развиваемое давление изменяются в зависимости от силы двигающего ее насоса. Долгое время считалось, что нервные импульсы — это проходящий сквозь невидимые поры нерва поток особой жидкости, которую называли «животной силой» или «жизненным духом» и поведение которой очень сходно с поведением воды, текущей по трубам. Подобные занимательные,
но бесполезные фантазии появляются в результате того, что глубочайшие умы пытаются уйти слишком далеко вперед от имеющихся реальных знаний.

Электрические явления и скорость.
Начало нашим действительным знаниям о природе нервного импульса было положено следующим экспериментом Гальвани, выполненным примерно полтораста лет назад. Наблюдая за лягушачьей лапкой, подвешенной к железной подставке на крючке из медной проволоки, подведенном под седалищный нерв, Гальвани случайно обнаружил, что, в каком бы месте висящая лапка ни дотронулась до железной подставки, мышцы ее будут сокращаться. Соединение железа и меди представляет собой слабую батарею, а потому, когда ткани лягушачьей лапки замыкают цепь, возникающий ток раздражает нерв и вызывает сокращение мышц. Таким образом, одновременно были открыты, вопервых, новый способ получения тока, известного и по сей день под названием гальванического, и, вовторых, важный факт возможности раздражения нерва с помощью электрического тока. За следующие 50 лет электрофизики сконструировали чувствительный гальванометр (названный так в честь Гальвани) и разнообразную электрическую аппаратуру, а один физиолог показал, что нерв и мышца (а практически и любая ткань) не только раздражаются при действии электрического тока, но,
что гораздо более поучительно, находясь в деятельном состоянии (каким бы образом оно ни было вызвано), сами продуцируют электрический ток.

Это открытие потрясло научный мир, и быстро был сделан вывод, что нервные импульсы — это электрический ток. А так как было известно, что электричество двигается с громадной скоростью, то Мюллер — ведущий физиолог того времени — с уверенностью предсказал, что на коротком отрезке нерва никогда не удастся измерить скорость нервного импульса. И, однако, несмотря на это, его же ученик Гельмгольц — один из великих умов всех времен — меньше чем через 10 лет измерил скорость нервного импульса.
И хотя это было сделано почти сто лет назад, точность определения не уступает современной. Оказалось, что сделать подобное измерение не так уж трудно, ибо речь идет об очень умеренной скорости: по нерву лягушки импульсы движутся со скоростью 30 м в секунду, или около 2 км в минуту, по нервам человека примерно в четыре раза быстрее.

Вы можете сами воспроизвести эксперимент Гельмгольца и определить скорость нервных импульсов. Для этого одна пара электрических проводов помещается на нерв вблизи мышцы, вторая — на другой его конец, на расстоянии, скажем, б см. Мышца будет сокращаться в ответ на раздражение, исходящее от любой пары проводов, но при использовании дальних электродов сокращение начнется позднее, чем при использовании близких. Сокращение будет запаздывать как раз на время, необходимое, чтобы нервный импульс
прошел расстояние в б см. Разность во времени, если исходить из известной нам теперь скорости нервного импульса, должна быть около 0,002 сек.

Для записи сокращений мышцы изготовляется специальный мышечный рычаг, проводящий белые линии на закопченной бумаге, укрепленной на достаточно быстро движущемся барабане.
Помещая при каждом испытании закопченную бумагу в одинаковое положение и давая раздражения в одно и то же время, можно обнаружить, что вторая кривая сокращений будет на протоколе смещена по сравнению с первой. Зная скорость движения бумаги, равную, например, 100 см в секунду, и величину полученного смещения, можно рассчитать скорость нервного импульса.

Описанный эксперимент ясно показывает, что нервный импульс не есть обыкновенный электрический ток, так как движется с гораздо меньшей скоростью.
Однако несомненно верным остается факт, что нервный импульс сопровождается электрическими изменениями. Вскоре было показано при помощи помещения измерительных электродов на различные участки раздражаемого нерва, что электрические изменения, или, как их называют, токи действия, движутся по нерву с той же
скоростью, что и нервный импульс. Можно предположить, что хотя токи действия и сопутствуют нервному импульсу, они, подобно шуму движущегося автомобиля, — только случайные и не имеющие значения явления. Однако многочисленные эксперименты, в которых использовались самые разнообразные критерии, показали, что токи действия бессменно сопутствуют нервному импульсу, их интенсивность, форма и другие характерные черты точно соответствуют интенсивности и прочим свойствам нервного импульса.

Поэтому есть все основания считать, что электрические изменения — это интегральная часть самого нервного импульса. Нервный импульс может быть детально изучен с помощью точного измерения токов действия, что вполне возможно при применении современных радиоусилителей и осциллографов. Таким образом, токи действия представляют собой тот столь необходимый сигнал, который свидетельствует о прохождении нервных импульсов
Полезное: сексуальная дисгармония в семье