Занимательная биология

Возможно, чувство, которое Вебер исследовал на себе, было у него не очень развито. Потому что позднее ученые, экспериментируя с другими людьми, получили иные цифры: по-видимому, предел чувствительности к изменению нагрузки лежит не около одной семнадцатой, а у одной пятидесятой первоначального веса. Более дробные различия наша нервная система не воспринимает.

Но закон, названный именем Вебера, остается в силе: у каждого раздражителя есть своя определенная и постоянная (во всяком случае, при раздражениях средней силы) добавочная доза, которая вызывает в наших чувствах соответствующие ощущения.

Энергия для наших чувств

Итак, мы чувствуем с помощью электричества. Нервная система — это сложное переплетение электрических проводников. Но проводников, устроенных очень своеобразно: ток не бежит по нервам, как по проводам ^[35].

Для электронов в нерве приготовлено не ровное шоссе. Нет, их путь природа превратила в скачку с препятствиями.

Скачка начинается приблизительно так.

Нервная клетка, или нейрон, несколько похожа на вырванное с корнем дерево. «Корни» — тело клетки, взъерошенное исходящими из него отростками — дендритами. «Ствол» — аксон, длинное нервное волокно, растущее из тела клетки. На конце аксон ветвится — это «ветви» дерева, на которое похожа нервная клетка.

Аксон бывает и длинным и коротким. На некоторых нервных путях, соединяющих мозг человека с кончиками пальцев на ногах, только три нейрона, последовательно соединившись, образуют цепь нервной передачи. У них аксоны длиной больше метра! (Хотя сам нейрон, наделенный столь длинным «хвостом» меньше двух сотых сантиметра в поперечнике.) Но аксоны нейронов головного мозга обычно не длиннее сотых долей миллиметра.

Аксон — это тот проводник, по которому бежит нервный импульс. По веточкам на конце, которые входят в контакт с входными «клеммами» других нейронов, он передает возбуждение следующим членам нервной цепи. Место соединения аксона с дендритом либо телом другого нейрона называют синапсом.

Оболочка клетки, мы уже это знаем, постоянно «выкачивает» ионы натрия наружу, вон из клетки, и «накачивает» в протоплазму ионы калия ^[36].

Уже 100 лет, как известно, что протоплазма клетки заряжена отрицательно по отношению к окружающей клетку жидкости. По-видимому, активный и избирательный перенос ионов клеточной мембраной поддерживает электрическое напряжение на ее границах. В нервной клетке внутренний отрицательный потенциал равен приблизительно 70 милливольтам.

В некоторых клетках минус 80–90 милливольт. Но когда нейрон получает через свои «клеммы» от других нейронов электрические импульсы, они несколько понижают его внутренний электрический потенциал.

Дальше происходит вот что: «это снижение потенциала, — пишет Дин Вулдридж в книге, которую каждый должен прочитать ^[37], — распространяется на ближний участок основания аксона. Если деполяризация достигает достаточной величины, то аксон проявляет интересную, лишь ему свойственную особенность: происходит электрический „пробой“ его оболочки. Точнее говоря, уменьшение его внутреннего потенциала с 70 до 60 милливольт ведет к внезапному изменению проницаемости мембраны, отделяющей протоплазму аксона от окружающей жидкости».

Отворяется, как иногда говорят физиологи, натриевая «дверца», ионы натрия, которые толпились снаружи у клеточной оболочки, бессильные ее преодолеть, сразу устремляются внутрь аксона. Они заряжены положительно, и поэтому внутренний потенциал аксона в месте, где произошел «пробой», падает еще ниже: от минус 60 милливольт до некоторой положительной величины по отношению к замембранной территории ^[38].

Положительный потенциал внутри клетки! — сразу же в соседнем участке аксона возникает новый «пробой». А за пробоем — перемещение ионов натрия внутрь аксона. Затем деполяризация и этого участка и новый, третий, «пробой» с ним по соседству. И так все дальше и дальше: вдоль по аксону бежит импульс деполяризации, или, как говорят, потенциал действия.

А в том месте, где только что был «пробой», разыгрываются уже другие события.

«Натриевая дверца», открывшись ненадолго, сейчас же закрывается, и открывается «калиевая дверца». Мембрана аксона быстро пропускает теперь сквозь себя ионы калия, которые торопливо выскакивают наружу и уносят с собой положительные заряды (ведь они, как и ионы натрия, тоже отмечены крестиками!). Сейчас же там, где открылась «калиевая дверца» и утекли плюсовые заряды, возникает номинальный отрицательный потенциал — минус 70 милливольт. И сейчас же снова в этой зоне аксона начинает действовать натриево-калиевый насос, а клеточная мембрана вновь устанавливает прежнюю сегрегацию ионов калия и натрия (обе дверки захлопнулись!).