Нервные волокна, их виды и свойства

В зависимости от морфо-функциональных особенностей нервные волокна подразделяются на два типа: миелиновые и безмиелиновые. Оболочку миелиновых волокон в периферической нервной системе формируют шванновские клетки, а в ЦНС – олигодендроциты. Через равные промежутки, прерываясь, миелиновая оболочка образует перехваты Ранвье.

Согласно структурно-функциональным свойствам нервных волокон выделено три группы нервных волокон: А (включая подгруппы a, β, γ и σ), В и С, которые разделили по степени выраженности миелиновой оболочки и степени распространения возбуждения (таблица 1).

1. Волокна типа А имеют хорошо выраженную миелиновую оболочку, диаметром 20 мкм, скорость проведения нервного импульса 25-100 м/сек. К ним относятся: моторные волокна скелетной мускулатуры, афферентные нервные волокна, отходящие от рецепторов, воспринимающих давление.

2. Волокна типа В – миелиновая оболочка слабо выражена, диаметр 3-5 мкм, скорость проведения нервного импульса – 14-25 м/сек (нервы вегетативной нервной системы)

3. Волокна типа С – миелиновой оболочки не имеют, диаметр до 3 мкм, скорость проведения нервного импульса – 2-4 м/сек. К ним относятся афферентные волокна, отвечающие за болевую, температурную чувствительность.

Нервные волокна, объединяясь в пучки, составляют нервный ствол или нерв. Одни из нервов афферентные, другие – эфферентные, но большинство – смешанные, включают и те и другие.

Регенерация нейронов. У периферических нервов образуются колбы роста, утолщения, растущие в направлениях периферического отрезка. Регенерация начинается уже через 2-3 дня, скорость ее – 0,5-4 мм в сутки. В мышцах поврежденные нервы регенерируют уже через 1,5 месяца после перерезки. Полная регенерация длится годы. Отдельный отрезок дегенерирует, т.к. центр – сома.

Свойства нервных волокон:

1. Возбудимость (у мякотных волокон выше). Хронаксия – от 0,05 мс до 0,2 у двигательных волокон, у симпатических – до 5 мс. Лабильность – 500-1000 импульсов в секунду.

2. Изолированное проведение возбуждения. Изоляция обеспечивается миелиновой оболочкой. Нерв состоит из множества нервных волокон, но возбуждение распространяется по каждому волокну отдельно, не переходя на соседние. В безмякотных волокнах возбуждение передается медленно.

3. Двустороннее проведение возбуждения. Импульсы распространяются в обе стороны с одинаковой скоростью.

4. Функционирование только при наличии анатомической и физиологической целостности (при повреждении целостности нервного волокна нарушается изолированное проведение).

5. Неутомимость из-за низкого обмена веществ (Н.Е. Введенский).

6. Скорость проведения возбуждения. В безмякотных нервных волокнах возбуждение распространяется вдоль всей мембраны непрерывно. В мякотных нервных волокнах возбуждение распространяется скачкообразно из-за перехватов Ранвье. Возбуждение проводится при помощи круговых токов. Скорость проведения: мякотные волокна типа А проводят возбуждение со скоростью от 5 до 120 м/с. В мякотных волокна типа В скорость проведения возбуждения – от 3 до 18 м/с, в волокнах типа С – от 0,5 до 3 м/с.

Синапс

Синапс(от греч. синапсис – соединение) – это область функционального соединения одного нейрона с другой возбудимой клеткой (нервной, мышечной, железистой).

Классификация синапсов: 1) по виду соединяемых клеток: межнейрональные (между нейронами), нейроэффекторные (нейрон с мышцей, железой), нейрорецепторные (между нейроном и рецептором сенсорного нейрона);

2) по месту расположения: центральные (расположены в ЦНС), периферические (расположены вне ЦНС);

3) по функциональному эффекту: возбуждающие (передают возбуждение на постсинаптическую структуру), тормозные (препятствуют передаче возбуждения на постсинаптическую структуру);

4) по механизму передачи возбуждения: химические, электрические (эфапсы) – через них может передаваться только процесс возбуждения, смешанные.

Среднестатистический нейрон образует более тысячи синапсов с другими клетками мозга, всего же в мозгу человека приблизительно 10¹⁴ синапсов. В подавляющем большинстве синапсов для передачи информации от одной клетки к другой используются химические посредники – медиаторы. Но, наряду с химическими синапсами существуют электрические, в которых сигналы передаются без использования медиаторов.

Синапс состоит из 3 основных структур: пресинаптический аппарат, синаптическая щель, постсинаптическая мембрана.

В химических синапсах взаимодействующие клетки разделены заполненной внеклеточной жидкостью синаптической щелью шириной 20-40 нм. Для того, чтобы передать сигнал, пресинаптический нейрон выделяет в эту щель медиатор, который диффундирует к постсинаптической клетке и присоединяется к специфическим рецепторам её мембраны. Соединение медиатора с рецептором приводит к открытию (но в некоторых случаях – к закрытию) хемозависимых ионных каналов. Через открывшиеся каналы проходят ионы и этот ионный ток изменяет значение мембранного потенциала покоя постсинаптической клетки. Последовательность событий позволяет разделить синаптический перенос на два этапа: медиаторный и рецепторный. Передача информации через химические синапсы происходит гораздо медленней, чем проведение возбуждения по аксонам, и занимает от 0,3 до нескольких мс – в связи с этим получил распространение термин синаптическая задержка.

В электрических синапсах пресинаптический нейрон соединяется с постсинаптической клеткой особым видом ионных каналов (коннексонов), пересекающих синаптическую щель. По этим каналам локальный электрический ток может распространяться от одной клетки к другой. Передача информации в них происходит без химического посредника, а между взаимодействующими клетками очень небольшое расстояние: ширина синаптической щели около 3,5 нм.

Эти каналы обладают малым сопротивлением и потому хорошо проводят электрический ток от одной клетки к другой. Поток положительных зарядов от пресинаптической мембраны возбуждённой клетки вызывает деполяризацию постсинаптической мембраны. Когда такая деполяризация достигает критического значения, открываются потенциалзависимые каналы для натрия и возникает потенциал действия. Всё происходит очень быстро, без характерной для химических синапсов задержки, связанной с относительно медленной диффузией медиатора от одной клетки к другой. Соединённые электрическими синапсами клетки реагируют как единое целое на поступивший к одной из них сигнал, латентное время между пресинаптическим и постсинаптическим потенциалами практически не определяется.

Направление передачи сигнала в электрических синапсах обусловлено различиями входного сопротивления контактирующих клеток. Большинство известных электрических синапсов образованы большими пресинаптическими аксонами, контактирующими со сравнительно мелкими волокнами постсинаптических клеток. Обычно большое пресинаптическое волокно одновременно передаёт возбуждение нескольким соединённым с ним клеткам, создавая в них значительное изменение напряжения.

Электрическая синаптическая передача сигнала оказывается биологически полезной при осуществлении реакций бегства или защиты в случае внезапной опасности. Через каналы коннексонов осуществляется ещё и метаболическое взаимодействие клеток. Достаточно большой диаметр пор каналов позволяет проходить не только ионам, но и органическим молекулам средних размеров, в том числе и важным вторичным посредникам, таким, как циклический АМФ, инозитолтрифосфат, а также небольшим пептидам. Этот транспорт, имеет большое значение в процессе развития мозга.