Đặc trưng của sự lan truyền tín hiệu trên thân dây thần kinh

Sợi thần kinh có myelin và không có bao myelin

Hình. Mặt cắt ngang của một thân thần kinh nhỏ chứa cả sợi myelin và sợi không myelin.

Hình cho thấy một mặt cắt ngang của một dây thần kinh nhỏ điển hình, bộc lộ nhiều sợi thần kinh lớn chiếm phần lớn diện tích mặt cắt ngang. Tuy nhiên, một cái nhìn thận trọng hơn cho thấy nhiều sợi nhỏ hơn nằm giữa những sợi lớn. Các sợi lớn được bao bởi bao myelin, và những sợi nhỏ không được bao bởi myelin. Những thân dây thần kinh trung bình bao gồm những sợi không myelin gấp 2 lần sợi có myelin.

Hình. Chức năng của tế bào Schwann để cách ly các sợi thần kinh. A: Bọc màng tế bào Schwann xung quanh một sợi trục lớn để tạo thành vỏ myelin của sợi thần kinh có bao myelin. B: Bao bọc một phần màng và tế bào chất của một tế bào Schwann xung quanh nhiều sợi thần kinh không myelin hóa (thể hiện trong mặt cắt ngang).

Hình cho thấy một sợi myelin hóa điển hình. Lõi trung tâm của sợi là sợi trục, và màng tế bào của sợi trục là màng mà thực sự tiến hành điện thế hoạt động.

Các sợi trục được gắn trung tâm của nó với chất sợi trục- một chất dính bên trong dịch nội bào. Xung quanh các sợi thần kinh là một vỏ bọc myelin thường là dày hơn nhiều so với các sợi trục của chính nó. Khoảng mỗi 1-3 mm dọc theo chiều dài của vỏ myelin là một nút Ranvier.

Các vỏ myelin được lắng đọng xung quanh sợi trục của tế bào Schwann theo cách thức sau đây: Các màng của một tế bào Schwann đầu tiên bao bọc các sợi thần kinh.

Các tế bào Schwann sau đó quay xung quanh trục thần kinh nhiều lần, đặt xuống nhiều lớp màng tế bào Schwann chứa hợp chất lipid là sphingomyelin. Chất này cách điện rất tốt, làm giảm dòng ion qua màng khoảng 5000 lần. Tại các điểm nối giữa mỗi hai tế bào Schwann tiếp dọc theo sợi trục, một khu vực không cách điện nhỏ chỉ 2-3 micromet chiều dài vẫn còn nơi các ion vẫn có thể chảy một cách dễ dàng thông qua các màng sợi trục giữa dịch ngoại bào và các chất lỏng bên trong nội bào sợi trục. Khu vực này được gọi là nút của Ranvier.

Dẫn điện nhảy cóc từ nút này sang nút khác

Hình. Dẫn truyền muối dọc theo sợi trục có bao myelin. Dòng điện từ nút này sang nút khác được minh họa bằng các mũi tên.

Mặc dù hầu như không có các ion có thể chảy qua các màng bọc myelin dày của dây thần kinh myelin, chúng có thể chảy một cách dễ dàng thông qua các nút Ranvier. Do đó, điện thế hoạt động chỉ xảy ra tại các nút. Điện thế hoạt động được dẫn truyền từ nút này tới nút tiếp, như thể hiện trong hình; này được gọi là Dẫn điện nhảy cóc. Đó là, dòng điện chảy qua xung quanh dịch ngoại bào bên ngoài vỏ myelin, cũng như thông qua các chất sợi trục bên trong từ nút tới nút, kích thích thành công nút tiếp theo. Do đó, các xung động thần kinh nhảy dọc theo sợi trục, đó là nguồn gốc của thuật ngữ “nhảy cóc”.

Dẫn điện nhảy cóc có giá trị vì hai lý do. Đầu tiên, bằng cách gây ra quá trình khử cực để nhảy đoạn dài dọc theo trục của sợi thần kinh, cơ chế này làm tăng vận tốc của dẫn truyền thần kinh trong sợi myelin nhiều như 5 đến 50 lần. Thứ hai, tiết kiệm năng lượng duy trì cho các sợi thần kinh bởi vì chỉ có các nút khử cực, cho phép ít hơn khoảng 100 lần mất mát của các ion nếu không cần thiết, và do đó việc yêu cầu tiêu hao năng lượng ít cho việc tái thiết lập sự khác biệt nồng độ na và kali trên màng sau một loạt các xung động thần kinh.

Tốc độ dẫn truyền của các sợi thần kinh

Vận tốc dẫn trong sợi thần kinh. Tốc độ lan truyền của điện thế hoạt động ở sợi thần kinh từ rất nhỏ 0,25 m / giây trong sợi không có myelin đến lớn như 100 m / giây (hơn chiều dài của một sân bóng đá trong 1 giây) trong sợi lớn có myelin.