Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Распространение потенциалов действия вдоль миелинизированных аксонов нейронов, определение сальтации в эволюционной биологии.
Propagation of action potentials along the myelinated axons of neurons
the definition of saltation in evolutionary biology
В нейробиологии сальтаторная проводимость – это распространение потенциалов действия вдоль миелинизированных аксонов от одного узла Ранвье к следующему, увеличивающее скорость проведения потенциалов действия. Неизолированные узлы Ранвье – единственные участки аксона, где происходит обмен ионами через мембрану аксона, регенерируя потенциал действия между участками аксона, изолированными миелином, в отличие от электрической проводимости в простой цепи.
In neuroscience, saltatory conduction is the propagation of action potentials along myelinated axons from one node of Ranvier to the next node, increasing the conduction velocity of action potentials. The uninsulated nodes of Ranvier are the only places along the axon where ions are exchanged across the axon membrane, regenerating the action potential between regions of the axon that are insulated by myelin, unlike electrical conduction in a simple circuit.
Механизм
Миелинизированные аксоны позволяют потенциалам действия возникать только в немиелинизированных узлах Ранвье, расположенных между миелинизированными интернодами. Именно это ограничение обеспечивает сальтаторную проводимость, распространяющую потенциал действия вдоль аксона нейрона со скоростью, значительно превышающей скорость в немиелинизированных аксонах (150 м/с по сравнению с 0,5–10 м/с). Поток натрия в узел Ранвье создает электрическую силу, которая воздействует на ионы, уже находящиеся внутри аксона. Эта быстрая передача электрического сигнала достигает следующего узла и инициирует новый потенциал действия, тем самым восстанавливая сигнал. Таким образом, сальтаторная проводимость позволяет электрическим нервным импульсам распространяться на большие расстояния с высокой скоростью, не теряя при этом своей силы. Хотя кажется, что потенциал действия "перескакивает" вдоль аксона, на самом деле это просто быстрое проведение сигнала внутри миелинизированного участка аксона. Если бы вся поверхность аксона была изолирована, потенциалы действия не могли бы регенерироваться вдоль аксона, что привело бы к ослаблению сигнала.
Myelinated axons only allow action potentials to occur at the unmyelinated nodes of Ranvier that occur between the myelinated internodes. It is by this restriction that saltatory conduction propagates an action potential along the axon of a neuron at rates significantly higher than would be possible in unmyelinated axons (150 m/s compared to 0.5 to 10 m/s). As sodium rushes into the node it creates an electrical force which pushes on the ions already inside the axon. This rapid conduction of electrical signal reaches the next node and creates another action potential, thus refreshing the signal. In this manner, saltatory conduction allows electrical nerve signals to be propagated long distances at high rates without any degradation of the signal. Although the action potential appears to jump along the axon, this phenomenon is actually just the rapid conduction of the signal inside the myelinated portion of the axon. If the entire surface of an axon were insulated, action potentials could not be regenerated along the axon resulting in signal degradation.
Энергоэффективность
Помимо увеличения скорости нервного импульса, миелиновая оболочка способствует снижению энергозатрат по всей аксонной мембране, поскольку уменьшается количество ионов натрия и калия, которые необходимо перекачивать для восстановления концентраций до уровня покоя после каждого потенциала действия.
In addition to increasing the speed of the nerve impulse, the myelin sheath helps in reducing energy expenditure over the axon membrane as a whole, because the amount of sodium and potassium ions that need to be pumped to bring the concentrations back to the resting state following each action potential is decreased.
Распространение
Скачковая проводимость широко распространена в миелинизированных нервных волокнах позвоночных, но позднее была обнаружена в паре медиальных миелинизированных гигантских волокон креветок Fenneropenaeus chinensis и Marsupenaeus japonicus, а также в медианном гигантском волокне дождевого червя. Скачковая проводимость также была обнаружена в мелких и средних миелинизированных волокнах креветок Penaeus.
Saltatory conduction occurs widely in the myelinated nerve fibers of vertebrates, but was later discovered in a pair of medial myelinated giant fibers of Fenneropenaeus chinensis and Marsupenaeus japonicus shrimp, as well as in a median giant fiber of an earthworm. Saltatory conduction has also been found in the small and medium sized myelinated fibers of Penaeus shrimp.