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【果殼網(wǎng)】 神經(jīng)傳遞的信號(hào)是什么信號(hào),?電信號(hào),?化學(xué)信...

 寶輪散人 2014-07-25

神經(jīng)傳遞的信號(hào)是什么信號(hào)?

電信號(hào),?化學(xué)信號(hào),?還是別的信號(hào)?

 

1.知道用電極刺激青蛙腿,,青蛙腿會(huì)有反應(yīng),。
2.但記得在某本書(shū)上看到的,神經(jīng)信號(hào)的傳遞速度大約是100米/秒,。
由1可以得出,,似乎是電信號(hào)。
由2感覺(jué)到,,電信號(hào)不應(yīng)當(dāng)傳遞那么慢,。
但是又有心電圖,腦電圖之類的似乎說(shuō)明是電信號(hào),。
求解,。
       

      【解1】鬼谷藏龍神經(jīng)科學(xué)博士生ψ 昨天12:43

這個(gè)問(wèn)題難以一言以蔽之啊。
我就舉例說(shuō)兩個(gè)感覺(jué)神經(jīng)元吧(不同神經(jīng)元也有不同,,中樞的神經(jīng)元比周圍的神經(jīng)元還要復(fù)雜很多)
第一個(gè)感覺(jué)神經(jīng)元直接連接感受器,,就拿觸覺(jué)感受器來(lái)舉例吧,觸覺(jué)感受器在解除到東西的時(shí)候發(fā)生微弱的形變,,驅(qū)動(dòng)上面的機(jī)械門控通道打開(kāi),,導(dǎo)致鈣、鈉離子內(nèi)流同時(shí)鉀離子外流,,導(dǎo)致膜電位發(fā)生改變,,于是周圍的電壓門控通道會(huì)因此打開(kāi)導(dǎo)致更多的電壓門控通道打開(kāi),最后顯著改變膜電位,,于是神經(jīng)元上面的電壓門控通道會(huì)感受到周圍電壓的變化而開(kāi)放,,于是信號(hào)來(lái)到了神經(jīng)元上。
然后呢,,神經(jīng)元上有一類稱為髓鞘的結(jié)構(gòu),,神經(jīng)元每隔一定距離就會(huì)有一小段區(qū)域是沒(méi)有髓鞘的,這種結(jié)構(gòu)稱為郎飛節(jié),,一個(gè)郎飛節(jié)上膜電位變化會(huì)導(dǎo)致相鄰兩個(gè)郎飛節(jié)之間產(chǎn)生一個(gè)回路,,從而神經(jīng)信號(hào)可以從一個(gè)郎飛節(jié)跳躍到下一個(gè)郎飛節(jié),但是每跳躍一次,,就需要新的郎飛節(jié)上面的電壓門控通道打開(kāi),,膜內(nèi)外離子交換積累膜電位變化后才能完成下一次跳躍,。
當(dāng)信號(hào)終于傳到第一個(gè)神經(jīng)元末端(軸突末端突觸)的時(shí)候,突觸上面的電壓敏感蛋白會(huì)觸發(fā)一些二級(jí)信號(hào)分子導(dǎo)致內(nèi)部細(xì)胞骨架發(fā)生一系列的變化,,從而將一個(gè)含有很多化學(xué)物質(zhì)的小泡狀結(jié)構(gòu)(突觸小體)推動(dòng)到突觸的膜上,,從而釋放出突觸小體中包含的化學(xué)物質(zhì)(神經(jīng)遞質(zhì)),這些物質(zhì)會(huì)自由擴(kuò)散到與這個(gè)突觸靠的很近的第二級(jí)神經(jīng)元的突觸上,,并且會(huì)和這個(gè)突觸膜上的配體結(jié)合,,從而激活一系列二級(jí)信號(hào)分子,繼而打開(kāi)第二級(jí)神經(jīng)元上的一些專門的離子通道,,實(shí)現(xiàn)膜內(nèi)外離子交換,,從而將信號(hào)傳遞到二級(jí)神經(jīng)元上。
       

      【解2】冰火夢(mèng)幻信息與計(jì)算科學(xué)學(xué)士,,算法控,,AI愛(ài)好者

實(shí)際上是神經(jīng)細(xì)胞之間逐個(gè)傳導(dǎo)的離子濃度梯度變化的信號(hào)……

基本概念:
網(wǎng)上隨便找的神經(jīng)細(xì)胞圖片。
細(xì)胞核四周的是樹(shù)突,,長(zhǎng)長(zhǎng)的伸出去的是軸突,,軸突連接到其他神經(jīng)元的樹(shù)突或軸突。

任何時(shí)候,,鈉離子是細(xì)胞膜外的濃度高于細(xì)胞膜內(nèi),,鉀離子是細(xì)胞膜外的濃度低于細(xì)胞膜內(nèi)。
靜息狀態(tài)下鉀離子是順著濃度梯度不斷離開(kāi)神經(jīng)細(xì)胞的,。
細(xì)胞膜的離子通透性很差,,只能通過(guò)離子通道(實(shí)際上是在細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)和外側(cè)來(lái)來(lái)回回的蛋白質(zhì))運(yùn)輸。從高濃度往低濃度方向運(yùn)輸離子是“協(xié)助擴(kuò)散”,,不消耗ATP,,反過(guò)來(lái)的運(yùn)輸是“主動(dòng)運(yùn)輸”,消耗ATP,。

具體過(guò)程是這樣:
  1. 靜止?fàn)顟B(tài)的神經(jīng)細(xì)胞,,帶一丁點(diǎn)負(fù)電。膜電位,,或者說(shuō)內(nèi)外電勢(shì)差,,大概是-70mV。
  2. 當(dāng)刺激從神經(jīng)元四周的樹(shù)突傳過(guò)來(lái)時(shí),,神經(jīng)細(xì)胞會(huì)先打開(kāi)一些從外向內(nèi)的鈉離子通道,,鈉離子帶正電,所以細(xì)胞內(nèi)外電壓差開(kāi)始縮?。?xì)胞內(nèi)部的負(fù)電被逐漸中和),。由于外部的鈉離子濃度本來(lái)就比較高,所以這個(gè)過(guò)程不消耗ATP,,屬于“協(xié)助擴(kuò)散”進(jìn)來(lái)的,。
  3. 當(dāng)電勢(shì)差變成-55mV時(shí)(閥值,,不同神經(jīng)細(xì)胞這個(gè)電位略有不同),大量的鈉離子通道被打開(kāi),,于是大量鈉離子開(kāi)始快速進(jìn)入神經(jīng)細(xì)胞。注意這個(gè)時(shí)候還是外面的鈉離子濃度比內(nèi)部高,。只不過(guò)濃度差比原來(lái)低了些,。所以這個(gè)過(guò)程還是不消耗ATP。
  4. 此時(shí),,由于該神經(jīng)細(xì)胞鈉離子濃度相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的神經(jīng)細(xì)胞高一些,,就開(kāi)始往四周神經(jīng)細(xì)胞擴(kuò)散(當(dāng)然是沿著軸突,因?yàn)榧?xì)胞膜離子通透性很差,,而且外部的鈉離子濃度比內(nèi)部高,,擴(kuò)散不出去……),于是開(kāi)始對(duì)下一個(gè)神經(jīng)細(xì)胞進(jìn)行刺激,。
  5. 由于鉀離子濃度是細(xì)胞膜內(nèi)壁細(xì)胞膜外高,,隨著帶正電的鉀離子離開(kāi)神經(jīng)細(xì)胞,當(dāng)前這個(gè)神經(jīng)細(xì)胞的電勢(shì)差逐漸恢復(fù)到-70mV,。此時(shí)下一個(gè)神經(jīng)細(xì)胞的電勢(shì)差差不多也該到-55mV了……

由于離子濃度變化是蛋白質(zhì)運(yùn)輸離子導(dǎo)致的,,耗費(fèi)時(shí)間電勢(shì)差才能到達(dá)閥值,所以神經(jīng)細(xì)胞之間的電信號(hào)傳播比自由電子慢一點(diǎn),。

 

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