Научное мировоззрение изменит вашу жизнь. Почему мы изучаем Вселенную и как это помогает нам понять самих себя?

Оставшиеся отрицательно заряженные ионы (это может быть Cl^—, PO₄^3–, остатки органических кислот и пр.) не полностью останавливают поток K⁺ из клетки, но делают так называемое динамическое равновесие. Сколько K⁺ покидает клетку, столько же из-за притяжения проникает в клетку.

2. Если бы все заканчивалось на K⁺, то внутри клетки заряд был бы равен –91 мВ. Но в игре еще участвует Na⁺, и он тоже не прочь попасть в клетку. Во-первых, ему тесно снаружи в окружении таких же, как он, и во-вторых, внутри клетки есть отрицательный заряд, который притягивает его. Натрий вытягивает заряд клетки в положительную сторону, и сила этого сдвига зависит от типа нервной клетки и количества таких натриевых каналов на ее мембране.

Проникновение ионов натрия в клетку

3. Если оставить все на этом моменте, нетрудно догадаться, что рано или поздно клетка обменяется с внешней средой всеми ионами и ее внутренний заряд станет равен 0. Чтобы не допустить подобного, и существует Na⁺-К⁺-насос, постоянно поддерживающий динамическое равновесие на уровне –70 мВ.

Работа Na⁺-К⁺-насоса

Вся активность нашего мозга по большому счету сводится к постоянному закачиванию в клетки ионов. И это закачивание должно быть беспрерывным, так как если его прекратить, то сдвигается ПП (потенциал покоя). Сдвигаться он не должен, поскольку чем меньше внутри клетки отрицательный заряд, тем она становится возбудимее. Но если вам нужно, вы можете сломать собственную систему транспорта ионов. Например, вы можете взять растение-лиану строфант комбе и выделить из него строфантин. Этот токсин сломает Na⁺-K⁺-насос, и теперь нечему будет выкачивать лишний натрий из клеток вашего мозга. ПП начнет сдвигаться в сторону –60 мВ и выше.

Зачем растения придумали массу разнообразных интересных токсинов? Это их защита от травоядных животных. Вы можете придумать колючки, быть горьким, кислым, острым, твердым или настолько жухлым, что жевать вас будет совсем не классно. Но самое крутое, что вы можете сделать, это придумать яд, способный убить абсолютно любое животное. У растений такой же план на жизнь, как и у всех других существ, – жить, размножаться, по возможности захватить мир. То, что животные вас едят, не входит ни в коем разе в ваши планы, только если вы этого не хотите и ваши семена не распространяются по окрестностям посредством кишечника лемура. Так что лиана строфант – хитрая.

Человек оказался еще более хитрым. Он догадался взять страшный яд и сильно его разбавить. Так получают лекарство на основе строфантина, кардиостимулятор, способный усилить работу сердца (то есть сделать клетки сердечной мышцы более возбудимыми). Все дело в дозировках. Когда вы пьете чай, не думайте, что мята, ромашка или календула придумали все свои вещества просто так или для нашего с вами удовольствия. В подавляющем большинстве случаев растение пыталось кого-нибудь отравить, будь то млекопитающее или насекомое. Но человек – исключение из правил, мы можем разбавлять эти вещества и получать полезный для себя продукт. В следующий раз, когда будете пить чай с горными травами, порадуйтесь собственному величию, ведь какая-нибудь травка в вашем чае точно намеревалась вас убить, но вы оказались хитрее.

Попробуем же теперь возбудить нервную клетку. Допустим, стеклянная трубочка до сих пор торчит из нее, а мы наблюдаем за нейроном в микроскоп. Подадим через трубочку слабый электрический сигнал и посмотрим, как отреагирует клетка. Если сигнал будет недостаточно сильный – ничего не произойдет. Клетка вернется в нормальное состояние. Но нам же интересно. Будем повышать дозу воздействия до тех пор, пока что-нибудь не случится. Пять милливольт, десять, пятнадцать. Ничего. Но как только мы подадим разряд в 20 мВ, то нервная клетка возбудится, у нее поменяется полярность внешней и внутренней мембраны, а затем все вернется на свои места. Это и есть потенциал действия – нейрон «включился». Напомню, что вся ваша память, все эмоции, чувства и прочее работают на нейронах, у которых два состояния – «вкл» и «выкл».

Возбуждение нервной клетки при преодолении порога ПД

Почему клетка возбудилась именно при воздействии в 20 мВ? Тут дело скорее не в силе воздействия, а в том, какой изначально у нее был потенциал покоя. Он может быть –70 мВ, может быть –80 мВ, но все нервные клетки ждут, пока электрический стимул не сдвинет их мембранный потенциал до уровня –50 мВ. Наша клетка под микроскопом не исключение и ждала именно такого сигнала. Ей хватило воздействия в 20 мВ, но если бы у нее ПП был –80 мВ, то сила воздействия должна быть, соответственно, –30 мВ.

Потенциал действия длится 1–2 мс. Амплитуда такая: все начинается на –70 мВ, затем выходит в положительную область – на +30 мВ и более, затем мембранный потенциал возвращается. Вершина называется овершут.

Деполяризация и реполяризация нервной клетки