С целью углубления темы, осмелюсь предложить следующую информацию.
В подавляющем числе публикаций, описывающих процесс передачи аудиоинформации из уха в мозг, просто указывается, что информация о звуке из клеток, связанных с волосками улитки внутреннего уха, передается в специальный отдел головного мозга с помощью электрических сигналов, где как-то декодируется и преобразуется в звуковые ощущения.
Для того, чтобы не сложилось упрощенное понимание, что электрические сигналы передаются в мозгу по нервным волокнам, как по проводам в электронном устройстве, приведу
краткую информацию, выжатую мной из материала
"Физиология центральной нервной системы".
Еще короче описать сложнейшие процессы, происходящие при передаче информации в мозге, у меня не получилось...
Итак.
Центральную нервную систему (ЦНС) составляют спинной и головной мозг. Основными функциями ЦНС являются: 1) регуляция деятельности всех тканей и органов и объединение их в единое целое; 2) обеспечение приспособления организма к условиям внешней среды (организация адекватного поведения соответственно потребностям организма).
Управление различными функциями осуществляется и гуморальным путем (через кровь, лимфу, тканевую жидкость), однако нервная система играет главенствующую роль. У человека ведущим отделом ЦНС является кора больших полушарий, которая управляет также наиболее сложными функциями в жизнедеятельности человека — психическими процессами (сознание, мышление, память и др.).
Физиология нервной клетки (кратко)
Основным структурным элементом нервной системы является нервная клетка, или нейрон. Через нейроны осуществляется передача информации от одного участка нервной системы к другому, обмен информацией между нервной системой и различными участками тела. В нейронах происходят сложнейшие процессы обработки информации. С их помощью формируются ответные реакции организма на внешние и внутренние раздражения.
Нейроны разделяются на три основных типа: афферентные, эфферентные и промежуточные нейроны. Афферентные нейроны (чувствительные, или центростремительные) передают информацию от рецепторов в центральную нервную систему. Тела этих нейронов расположены вне центральной нервной системы — в спинномозговых ганглиях и в ганглиях черепно-мозговых нервов.
Промежуточные нейроны — это более мелкие клетки, осуществляющие связь между различными нейронами. Благодаря многочисленным разветвлениям промежуточные нейроны могут одновременно возбуждать большое число других нейронов.
Функциональное значение различных структурных элементов нервной клетки.
Различные структурные элементы нейрона имеют свои функциональные особенности и разное физиологическое значение. Нервная клетка состоит из тела, или сомы, и различных отростков. Многочисленные древовидно разветвленные отростки дендриты служат входами нейрона, через которые сигналы поступают в нервную клетку. Выходом нейрона является отходящий от тела клетки отросток аксон, который передает нервные импульсы дальше — другой нервной клетке или рабочему органу (мышце, железе). Форма нервной клетки, длина и расположение отростков чрезвычайно разнообразны и зависят от функционального назначения нейрона.
Среди нейронов встречаются самые крупные клеточные элементы организма. Размеры их поперечника колеблются от 6—7 мк (мелкие зернистые клетки мозжечка) до 70 мк (моторные нейроны головного и спинного мозга). Плотность их расположения в некоторых отделах центральной нервной системы очень велика. Например, в коре больших полушарий человека на 1 куб. мм приходится почти 40 тысяч нейронов. Тела и дендриты нейронов коры занимают в целом примерно половину объема коры.
Нейроны имеют
очень сложную и разнообразную внутреннюю структуру. Отметим лишь, что внутренняя часть клетки заполнена цитоплазмой, а в ядре нейрона содержатся кислоты ДНК, РНК и протеины. При возбуждении проницаемость клеточной мембраны изменяется, что играет важнейшую роль в возникновении потенциала действия и передаче нервных импульсов.
Основные функции нейрона.
Основными функциями нервной клетки являются восприятие внешних раздражений, их переработка и передача нервных влияний на другие нейроны или различные рабочие органы.
Особенности осуществления этих функций позволяют разделить все нейроны центральной нервной системы на 2 большие группы:
1) клетки, передающие информацию на большие расстояния (из одного отдела центральной нервной системы в другой, от периферии к центру, от центров к исполнительному органу).
2) клетки, обеспечивающие межнейроальные связи в пределах ограниченных нервных структур, они служат передатчиками возбуждающих или тормозящих влияний на другие нервные клетки.
Воспринимающая функция нейрона.
Все раздражения, поступающие в нервную систему, передаются на нейрон через определенные участки его мембраны, находящиеся в области синаптических контактов. В большинстве нервных клеток эта передача осуществляется химическим путем с помощью медиаторов. Ответом нейронов на внешнее раздражение является изменение величины мембранного электрического потенциала.
Чем больше синапсов на нервной клетке, тем больше воспринимается различных раздражений и, следовательно, шире сфера влияний на ее деятельность и возможность участия нервной клетки в разнообразных реакциях организма. На телах крупных мотонейронов спинного мозга насчитывают до 15000—20000 синапсов.
Приходящие в пресинаптическую часть контакта нервные импульсы вызывают опорожнение синоптических пузырьков с выведением медиатора в синаптическую щель. Веществами, передающими нервные влияния в синапсах нервных клеток, или медиаторами, могут быть ацетилхолин, норадреналин, некоторые аминокислоты и др. Диаметр пузырьков (250—300 ангстрем) примерно равен ширине синаптической щели при ширине синаптической щели (200—300 ангстрем).
Эффекты, возникающие при активации синапса, могут быть возбуждающими или тормозящими. Это зависит от качества медиатора и свойств постсинаптической мембраны. Возбуждающие нейроны выделяют возбуждающий медиатор, а тормозные — тормозной. Кроме того, один и тот же медиатор может оказывать различное воздействие в разных органах (например ацетилхолин возбуждает скелетные мышечные волокна и тормозит сердечные).
В состоянии покоя мембрана поляризована: снаружи регистрируется положительный заряд, а внутри — отрицательный. В нервной клетке мембранный потенциал покоя равен примерно 70 мВ.
При возбуждающих влияниях увеличение проницаемости мембраны обусловливает вхождение положительно заряженных
ионов натрия в клетку и, следовательно, уменьшение разности потенциалов по обе стороны мембраны, т.е. ее деполяризацию. В мембране данного участка клетки при этом регистрируется небольшое кратковременное (1-2 мс) отрицательное колебание мембранного потенциала с амплитудой около 10 мВ.
При тормозных воздействиях за счет выхода из клетки
ионов калия происходит положительное колебание потенциала мембраны с амплитудой около 5 мВ.
Интегративная функция нейрона.
Общее изменение мембранного потенциала нейрона является результатом сложного взаимодействия (интеграции) местных возбуждающих и тормозящих влияний всех многочисленных активированных синапсов на теле и дендритах клетки. На мембране нейрона происходит процесс алгебраического суммирования положительных и отрицательных колебаний потенциала. В конечном итоге реакция нервной клетки определяется суммой всех синаптических влияний. Преобладание тормозных синаптических воздействий приводит к гиперполяризации мембраны и торможению деятельности клетки. При сдвиге мембранного потенциала в сторону деполяризации повышается возбудимость клетки. Ответный разряд нейрона возникает лишь тогда, когда изменения мембранного потенциала достигают порогового значения — критического уровня деполяризации. Для этого величина возбуждающего влияния клетки должна составлять примерно 10 мВ.
С момента достижения критического уровня деполяризации начинается лавинообразное вхождение ионов натрия в клетку и возникает потенциал действия (ПД). В ПД различают кратковременную высоковольтную часть, или спайк (пик), и длительные низкоамплитудные колебания — следовые потенциалы. ПД мотонейронов имеют амплитуду пика 80—100 мВ и длительность его около 1,5 мс.
Эффекторная функция нейрона.
С появлением потенциала действия, который в отличие от местных изменений мембранного потенциала является распространяющимся процессом, нервный импульс начинает проводиться от тела нервной клетки вдоль по аксону к другой нервной клетке или рабочему органу. Импульсы, приходящие через аксосоматический синапс, как правило, вызывают ответный разряд нейрона, а импульсы, действующие на аксодендритический синапс — лишь подпороговое изменение его возбудимости. Так, разряды мотонейронов спинного мозга и пирамидных нейронов коры, вызывающие двигательные реакции организма, являются ответом на специфические аксосоматические влияния. Но возникнет ли этот ответ или нет, определяется характером воздействий, поступающих через аксодендритические синапсы от других нервных путей. Так складываются адекватные реакции, зависящие от многих раздражении, действующих на организм в данный момент времени, и осуществляется тонкое приспособление поведения к меняющимся условиям внешней среды.
Процессы, происходящие в активном нейроне, можно представить в виде следующей цепи:
потенциал действия в пресинаптическом окончании предыдущего нейрона —> выделение медиатора в синаптическую щель —> увеличение проницаемости постсинаптической мембраны —> ее деполяризация или гиперполяризация —> взаимодействие возбуждающих и тормозных потенциалов на мембране нейрона —> сдвиг мембранного потенциала в случае преобладания возбуждающих влияний —> достижение критического уровня деполяризации —> возникновение потенциала действия в низкопороговой зоне нейрона —> распространение потенциала действия вдоль по аксону (процесс проведения нервного импульса) —> выделение медиатора в окончаниях аксона (передача нервного процесса на следующий нейрон или на рабочий орган).
Таким образом,
передача информации в нервной системе происходит с помощью двух механизмов — электрического (возбуждающие, тормозные потенциалы, потенциалы действия)
и химического (медиаторы).
В естественных условиях частота разрядов нейрона обычно не превышает 50—60 импульсов в 1 сек. В мелких промежуточных нейронах спинного мозга частота разрядов в начальные моменты активации достигает 600—800 имп/сек, а иногда превышает 1000. Такая частота необходима для резкого и быстрого воздействия этих клеток на мотонейроны; через некоторое время она резко замедляется.
Значение нервных импульсов.
Все взаимодействия между нервными клетками осуществляются благодаря двум механизмам:
1) влияниям электрических полей нервных клеток;
2) влияниям нервных импульсов.
Первые распространяются на очень небольшие территории мозга. Электрический заряд нервной клетки создает вокруг нее электрическое поле, колебания которого вызывают изменения электрических полей лежащих рядом нейронов, что приводит к изменениям их возбудимости, лабильности и проводимости. Электрическое поле нейрона имеет сравнительно небольшую протяженность — около 100 мк, оно быстро затухает по мере удаления от клетки и может оказывать воздействие лишь на соседние нейроны.
Второй механизм обеспечивает не только ближайшие взаимодействия, но и передачу нервных влияний на большие расстояния. Именно с помощью нервных импульсов происходит объединение отдаленных и изолированных участков мозга в общую, синхронно работающую систему. Нервный импульс, следовательно, является основным средством связи между нейронами. Высокая скорость распространения импульсов и локальное их воздействие на избранную точку мозга способствуют быстрой и точной передаче информации в нервной системе.
В межнейронных взаимодействиях используется частотный код, т.е. изменения функционального состояния и характера ответных реакций одной нервной клетки кодируются изменением частоты импульсов (потенциалов действия), которые она посылает к другой нервной клетке.
Дочитавших до конца благодарю за мужество и усидчивость.
.
что мне необходимо для
