Procesele de inhibiție în sistemul nervos central (SNC) au fost prezentate ca o descoperire științifică încă din 1962 de către IM Sechenov. Cercetătorul a observat acest fenomen în timp ce studia reflexele de îndoire ale broaștelor, a căror excitare era reglată de reacții chimice de stimulare în regiunile mijlocii ale creierului. Până în prezent, este recunoscut că un astfel de comportament al sistemului nervos este esențial pentru reacțiile de protecție ale organismului. În același timp, oamenii de știință moderni identifică diferite etape și caracteristici ale acestui proces. O atenție deosebită se acordă inhibițiilor presinaptice și pesimale, care afectează în diferite moduri coordonarea reflexelor și implementarea funcțiilor de protecție în celulele nervoase.
Procesul de inhibiție în SNC ca reacție biochimică
Sinapsele responsabile de reglarea excitației și iritației, funcționează în principal cu canalele de clorură, deschizându-le. Pe fondul acestei reacții, ionii sunt capabili să treacă prin membrana neuronală. În acest proces, este important să înțelegem semnificația potențialului Nernst pentru ioni. Este egal cu -70 mV, în timp ce încărcarea unui neuron de membrană în stare calmă este și ea negativă, dar corespunde deja la -65 mV. Această diferență provoacădeschiderea canalelor pentru a asigura mișcarea ionilor negativi din lichidul extracelular.
În timpul acestei reacții, se modifică și potențialul membranei. De exemplu, poate crește până la -70 mV. Dar, de asemenea, deschiderea canalelor de potasiu poate provoca o inhibiție pesimală. Fiziologia cu procesele de reglare a excitației în acest caz va fi exprimată în mișcarea ionilor pozitivi în exterior. Ei își măresc treptat potențialul negativ pe măsură ce își pierd liniștea. Ca urmare, ambele procese contribuie la creșterea potențialelor negative, ceea ce provoacă reacții iritante. Un alt lucru este că, în viitor, taxele pot fi controlate de factori de reglementare terți, din cauza cărora, în special, are loc uneori efectul de oprire a unui nou val de excitație a celulelor nervoase.
Procese inhibitorii presinaptice
Astfel de reacții provoacă inhibarea impulsurilor nervoase în terminațiile axonale. De fapt, locul de origine a determinat denumirea acestui tip de inhibiție - ele preced canalele care interacționează cu sinapsele. Elementele axonale sunt cele care acționează ca legătură activă. Un axon străin este trimis către celula excitatoare, eliberând un neurotransmițător inhibitor. Acesta din urmă afectează membrana postsinaptică, provocând procese de depolarizare în ea. Ca urmare, intrarea din fanta sinaptică adânc în axonul excitator este inhibată, eliberarea neurotransmițătorului scade și are loc o oprire pe termen scurt a reacției.
Doar în această etapă, uneori există o inhibiție pesimală,care poate fi văzut ca fiind repetat. Se dezvoltă în cazurile în care procesul primar de excitare pe fondul depolarizării puternice nu se oprește sub influența impulsurilor multiple. În ceea ce privește finalizarea reacției presinaptice, aceasta atinge apogeul după 15-20 ms și durează aproximativ 150 ms. Blocarea unei astfel de inhibiții este asigurată de otrăvurile convulsive - picrotoxina și biculina, care contracarează mediatorii axonilor.
Localizarea în departamentele CNS poate diferi. De regulă, procesele presinaptice apar în măduva spinării și în alte structuri ale trunchiului cerebral. Un efect secundar al reacției poate fi o creștere a veziculelor sinaptice, care sunt eliberate de neurotransmițători în mediul excitator.
Tipuri de procese de inhibiție presinaptică
De regulă, se disting reacțiile laterale și inverse de acest tip. Mai mult, organizarea structurală a ambelor procese converge în mare măsură cu inhibarea postsinaptică. Diferența lor fundamentală se datorează faptului că excitația nu se oprește la neuron în sine, ci la apropierea de corpul său. În timpul inhibării laterale, lanțul de reacție se caracterizează prin influența nu numai asupra neuronilor țintă, care sunt afectați de excitație, ci și asupra celulelor învecinate, care pot fi inițial slabe și neinflamate. Acest proces se numește lateral deoarece locul excitației este localizat în părțile laterale față de neuron. Fenomene similare apar în sistemele senzoriale.
În ceea ce privește reacțiile de tip invers, exemplul lor este în special dependența de comportamentcelulele nervoase din surse de impulsuri. Într-un fel, opusul acestei reacții poate fi numit inhibiție pesimală. Fiziologia sistemului nervos central în acest caz determină dependența naturii fluxului de excitație nu atât de surse, cât de frecvența stimulilor. Inhibarea inversă presupune că mediatorii axonilor vor fi direcționați către neuronii țintă prin mai multe canale de colaterale. Acest proces este implementat pe principiul feedback-ului negativ. Mulți cercetători notează că este necesar pentru posibilitatea de autoreglare a excitației neuronilor cu prevenirea reacțiilor convulsive.
Mecanism de frânare pesimal
Dacă procesul presinaptic discutat mai sus este determinat prin interacțiunea celulelor individuale cu alte surse de iritare, atunci în acest caz factorul cheie va fi răspunsul neuronilor la excitații. De exemplu, cu impulsuri ritmice frecvente, celulele musculare pot răspunde cu o creștere a iritației. Acest mecanism mai este numit și inhibiția pesimală a lui Vvedensky după omul de știință care a descoperit și formulat acest principiu de interacțiune între celulele nervoase.
Pentru început, merită subliniat faptul că fiecare sistem nervos are propriul prag optim de excitație, stimulat de stimularea unei anumite frecvențe. Pe măsură ce ritmul impulsurilor se acumulează, contracția tetanică a mușchilor va crește și ea. Mai mult, există și un nivel de creștere a frecvenței la care nervii nu vor mai fi iritați și vor intra în stadiul de relaxare, în ciuda continuării.procese interesante. Același lucru se întâmplă pe măsură ce intensitatea acțiunii mediatorilor scade. Se poate spune că acesta este un mecanism regenerativ invers de inhibiție pesimală. Fiziologia sinapselor în acest context ar trebui luată în considerare în funcție de caracteristicile labilitatii. În sinapse, acest indicator este mai mic decât în fibrele musculare. Acest lucru se datorează faptului că translația excitației este determinată de procesele de eliberare și de divizare ulterioară a mediatorului. Din nou, în funcție de comportamentul unui anumit sistem, astfel de reacții pot apărea cu viteze diferite.
Care este optimul și pessimum?
Mecanismul de trecere de la starea de excitație la inhibiție este influențat de mulți factori, dintre care majoritatea sunt legați de caracteristicile stimulului, de puterea și frecvența acestuia. Debutul fiecărui val poate modifica parametrii de labilitate, iar această corecție este determinată și de starea curentă a celulei. De exemplu, inhibarea pesimală poate apărea atunci când un mușchi se află într-o fază de ex altare sau refractară. Aceste două stări sunt definite de conceptele de optim și pessimum. În ceea ce privește primul, în acest caz, caracteristicile impulsurilor corespund indicatorului de labilitate celulară. La rândul său, pessimum sugerează că labilitatea nervului va fi mai mică decât cea a fibrelor musculare.
În caz de pessimum, rezultatul impactului iritației anterioare poate fi o scădere bruscă sau blocarea completă a tranziției undelor excitatorii de la terminațiile nervoase la mușchi. Ca urmare, tetanosul va fi absent și va apărea o inhibiție pesimală. Optim și pessimum în astacontextul diferă prin aceea că, cu aceiași parametri de stimulare, comportamentul mușchiului va fi exprimat fie în contracție, fie în relaxare.
Apropo, puterea optimă se numește doar contracția maximă a fibrelor la frecvența optimă a semnalelor excitatorii. Cu toate acestea, construirea și chiar dublarea potențialului de impact nu va duce la o contracție suplimentară, ci dimpotrivă, va scădea intensitatea și, după un timp, va aduce mușchii într-o stare de calm. Există, totuși, reacții excitatorii opuse, fără neurotransmițători iritanți.
Inhibație condiționată și necondiționată
Pentru o înțelegere mai completă a răspunsurilor la stimuli, merită să luăm în considerare două forme diferite de inhibiție. În cazul unui răspuns condiționat, se presupune că reflexul va apărea cu o întărire mică sau deloc din partea stimulilor necondiționați.
Separat, merită luată în considerare inhibiția condiționată diferențială, în care va exista o eliberare a unui stimul util organismului. Alegerea sursei optime de excitație este determinată de experiența anterioară de interacțiune cu stimuli familiari. Dacă se schimbă natura acțiunii pozitive, atunci și reacțiile reflexe își vor înceta activitatea. Pe de altă parte, inhibarea pesimală necondiționată necesită ca celulele să reacționeze imediat și fără ambiguitate la stimuli. Totuși, în condiții de influență intensă și regulată a aceluiași stimul, reflexul de orientare scade și de asemenea printimp, nu va exista nicio reacție de frânare.
Excepțiile sunt stimuli care transportă în mod constant informații biologice importante. În acest caz, reflexele vor furniza și semnale de răspuns.
Importanța proceselor de frânare
Rolul principal al acestui mecanism este de a permite sinteza și analiza impulsurilor nervoase în SNC. După procesarea semnalului, funcțiile organismului sunt coordonate, atât între ele, cât și cu mediul extern. Astfel, se realizează efectul de coordonare, dar aceasta nu este singura sarcină de frânare. Deci, rolul de securitate sau de protecție este de o importanță considerabilă. Poate fi exprimat în depresia sistemului nervos central prin semnale aferente nesemnificative pe fondul inhibiției pesimile. Mecanismul și semnificația acestui proces pot fi exprimate în munca coordonată a centrilor antagonici care exclud factorii de excitație negativi.
Inhibarea inversă, la rândul ei, poate limita frecvența impulsurilor motoneuronilor în măduva spinării, îndeplinind atât un rol protector, cât și un rol de coordonare. Într-un caz, impulsurile neuronului motor sunt coordonate cu rata de contracție a mușchilor inervați, iar în celăl alt caz, supraexcitarea celulelor nervoase este împiedicată.
Semnificația funcțională a proceselor presinaptice
În primul rând, trebuie subliniat că caracteristicile sinapselor nu sunt constante, prin urmare, consecințele inhibiției nu pot fi considerate inevitabile. În funcție de condiții, munca lor poate continua cu una sau altagradul de activitate. În starea optimă, apariția inhibiției pesimile este probabilă cu o creștere a frecvenței impulsurilor iritante, dar, așa cum arată analizele influenței semnalelor anterioare, o creștere a intensității poate duce și la relaxarea fibrelor musculare. Toate acestea indică instabilitatea semnificației funcționale a proceselor de inhibiție asupra organismului, dar ele, în funcție de condiții, pot fi exprimate destul de specific.
De exemplu, la frecvențe în alte de stimulare, se poate observa o creștere pe termen lung a eficienței interacțiunii între neuronii individuali. Așa se poate manifesta funcționalitatea fibrei presinaptice și, în special, hiperpolarizarea acesteia. Pe de altă parte, semnele de depresie post-activare au loc și în aparatul sinaptic, care se vor exprima printr-o scădere a amplitudinii potențialului excitator. Acest fenomen poate apărea și în sinapse în timpul inhibiției pesimile pe fondul sensibilității crescute la acțiunea neurotransmițătorului. Așa se manifestă efectul desensibilizării membranei. Plasticitatea proceselor sinaptice ca proprietate funcțională poate determina, de asemenea, formarea conexiunilor neuronale în SNC, precum și întărirea acestora. Astfel de procese au un efect pozitiv asupra mecanismelor de învățare și de dezvoltare a memoriei.
Caracteristici ale inhibiției postsinaptice
Acest mecanism apare în stadiul în care neurotransmițătorul este eliberat din lanț, care este exprimat ca o scădere a excitabilității membranelor celulelor nervoase. Potrivit cercetătorilor, acest tip de inhibițieapar pe fondul hiperpolarizării primare a membranei neuronilor. Această reacție provoacă o creștere a permeabilității membranei postsinaptice. În viitor, hiperpolarizarea afectează potențialul membranei, aducându-l la o stare normală echilibrată - adică nivelul critic de excitabilitate scade. În același timp, putem vorbi despre o legătură tranzitorie în lanțurile de inhibiție post- și presinaptică.
Reacțiile pesimile într-o formă sau alta pot fi prezente în ambele procese, dar sunt caracterizate mai mult de valuri secundare de iritare. La rândul lor, mecanismele postsinaptice se dezvoltă treptat și nu lasă refractaritate. Aceasta este deja etapa finală a inhibiției, deși pot apărea și procese de creștere inversă a excitabilității dacă există o influență a impulsurilor suplimentare. De regulă, dobândirea stării inițiale a neuronilor și a fibrelor musculare are loc odată cu reducerea sarcinilor negative.
Concluzie
Inhibația este un proces special în sistemul nervos central, strâns legat de factorii de iritație și excitație. Cu toată activitatea de interacțiune a neuronilor, impulsurilor și fibrelor musculare, astfel de reacții sunt destul de naturale și benefice pentru organism. În special, experții subliniază importanța inhibiției pentru oameni și animale ca mijloc de reglare a excitației, de coordonare a reflexelor și de exercitare a funcțiilor de protecție. Procesul în sine este destul de complex și cu mai multe fațete. Tipurile de reacții descrise stau la baza acesteia și natura interacțiunii dintre participanțideterminată de principiile inhibiției pesimile.
Fiziologia unor astfel de procese este determinată nu numai de structura sistemului nervos central, ci și de interacțiunea celulelor cu factorii externi. De exemplu, în funcție de mediatorul inhibitor, sistemul poate da răspunsuri diferite și uneori cu valoare opusă. Din această cauză este asigurat echilibrul interacțiunii neuronilor și reflexelor musculare.
Studiul în această direcție lasă încă multe întrebări, precum și în activitatea generală a creierului uman. Dar astăzi este evident că mecanismele de inhibiție sunt o componentă funcțională importantă în activitatea sistemului nervos central. Este suficient să spunem că fără reglarea naturală a sistemului reflex, organismul nu se va putea proteja pe deplin de mediul înconjurător, fiind în contact strâns cu acesta.
