Занимательная биология

Все происходит за одну-две тысячных доли секунды, и, продолжает Вулдридж, «к тому моменту, когда участок аксона вновь приобретает способность к возбуждению, потенциал действия уже проходит расстояние, во много раз превышающее диаметр аксона, и находится слишком далеко, чтобы вызвать повторный разряд в восстановившей свою возбудимость протоплазме». Вот почему нервный импульс всегда бежит по аксону только в одну сторону: прочь от своего нейрона к другому нейрону.

Как только мембрана, одевающая основание аксона, захлопнет обе «дверцы», новый нервный импульс может отправиться с этого старта в путешествие по аксону.

Если сигналы, побуждающие нейрон к действию, очень сильные, «пробой» быстро нарушает преграду, разделяющую внутренние и наружные ионы. Поэтому и нервные импульсы быстро бегут друг за другом: иногда через каждую сотую секунды. Но когда сигналы слабые, требуется больше времени для преодоления ионами пограничных постов мембраны. Тогда и частота нервных импульсов невелика.

По толстым нервным волокнам электрические разряды продвигаются быстрее, чем по тонким.

У человека есть аксоны, по которым они мчатся со скоростью урагана: 100 метров в секунду! Но есть и другие: возбуждение проходит по ним не быстрее пешехода — 3–4 километра в час (метр в секунду).

Однако с какой бы скоростью и частотой ни распространялись импульсы по нерву, они приходят к финишу в отличной форме: такими же сильными, какими тронулись со старта. Даже если от старта до финиша расстояние в тысячу раз больше, чем диаметр проводника, то есть нервного волокна.

В начале физиологи никак не могли понять, почему так невероятно «выносливы» эти электробегуны по нервам. Теперь мы знаем почему: ведь каждый «пробой» возбуждает импульс такой же силы, какой обладал породивший его самого импульс от предыдущего «пробоя». Таким образом, импульсы на всем пути своего продвижения бесконечное число раз заново возрождаются.

А энергию, необходимую для питания этой бесконечной регенерации, нервная клетка черпает, принудительно поддерживая (против норм осмотического давления) неравную концентрацию ионов натрия и калия по обе стороны своей оболочки.

Ионная сегрегация на границах атома жизни — вот, по-видимому, первичный источник энергии наших ощущений и чувств.

Касающийся света кусочек мозга

Когда мы смотрим на что-нибудь, в глаза попадают лучи света. Они могут идти прямо от солнца или лампы, но чаще — это отраженный свет. Поверхности предметов неровные и отражают свет по-разному. Поэтому мы и видим мир не однотонным и аморфным, а богатым красками и формами.

Наш глаз устроен, как фотографическая камера. Еще в прошлом веке Гельмгольц доказал это. Но как световая энергия преобразуется глазом в энергию нервных импульсов?

Примерно так же, как на фотопленке: одно вещество, превращаясь под действием света в другое, возбуждает в нерве электрический импульс. Фотопленкой служит сетчатка — внутренняя оболочка глаза, сплошь усеянная светочувствительными клетками ^[39], а веществом-преобразователем энергии — родопсин, или зрительный пурпур. Это белок опсин, соединенный с ретиненом. А ретинен — окисленный витамин А. Поэтому, когда в пище мало витамина А, человек слепнет. Он плохо видит главным образом в сумерках: это называют куриной слепотой. Дело в том, что родопсин содержит в себе так называемые палочки — воспринимающие свет клеточки в сетчатке глаза. Кроме них, есть еще и колбочки. Но они приспособились оповещать нас о красках зримого мира и реагируют, кроме цветных, преимущественно на лучи яркие, несущие много световой энергии. Палочки же функционируют в сумерках, ночью — в общем всегда, когда света мало. Так что, когда не хватает витамина А, в палочках — дефицит родопсина, и глаз плохо видит в сумерках.

Установлено, что каждый фотон, поглощенный молекулой родопсина, возбуждает одну палочку. Но кванты света действуют на сетчатку глаза иначе, чем на хлорофилл в листьях растений. Они не производят здесь, по-видимому, никакой фотохимической работы, лишь включают «ток» в уже заряженных энергией нервных проводниках. Пусковой механизм действует не прямо на аксоны: сначала фотоны заставляют родопсин разделиться на ретинен и опсин; некоторые вещества, возникающие при этом превращении, возбуждают палочки. А те уже, возбудясь через биохимические клеммы нейронов, «включают свет» и в мозгу: от сетчатки по аксонам зрительного нерва побегут электрические импульсы, частота которых расскажет слепому мозгу в образах о картинах мира, спроецированных на сетчатке.