Двойственная электрохимическая природа активности мозга – результат химических и электрических реакций на внешние стимулы. Химическая сторона ответа на стимул представляет собой обмен химическими элементами в синапсах (окончаниях нервных клеток). Об этом мы поговорим позже. А электрическая сторона реакции – это перевод наших мыслей и ощущений в электрические заряды. В действительности это единая электрохимическая реакция. Однако удобнее разобраться в работе мозга, рассматривая химические и электрические реакции по отдельности. Нейрон, или нервная клетка, имеет длинный отросток – аксон , по которому сигнал передается к другим клеткам, и короткие отростки – дендриты , принимающие сигналы.
Электрический импульс, бегущий по аксону, называется потенциалом действия . Именно он лежит в основе всей нервной деятельности, а значит, действий, решений, реакций. Скорость потенциала действия определяет скорость нервных реакций. На самом деле мы не такие быстрые, как нам бы того хотелось. Дело в том, что максимальная скорость прохождения нервного импульса примерно 100 метров в секунду: это позволяет отдернуть руку от раскаленной поверхности утюга, но при этом мы успеваем немного обжечься.
У разных нервных клеток разная возбудимость. Это важно для выполнения различных задач. Например, клетки в зонах бодрствования возбуждаются легко, чтобы поддерживать нашу активность. Клетки, запускающие дыхание и работу сердца, вообще не имеют покоя, постоянно находясь в возбужденном состоянии. Двигательные клетки, напротив, маловозбудимые: они реагируют только на специальным образом кодированные сигналы. Это предотвращает ошибки в движении, не позволяя случайно шагнуть в пропасть или под мчащийся автомобиль.
Электроимпульс запускают два элемента: калий и натрий. Для того чтобы нервные клетки работали хорошо, в организме должно содержаться достаточное количество калия (он встречается в растительной пище, особенно в свежей зелени). А распределение натрия зависит от типа нейрона (какую функцию он выполняет и в каком месте находится). При прохождении нервного импульса происходит изменение концентрации натрия и калия в клетке, которое контролируется так называемым натрий-калиевым насосом. Это жизненно важный механизм непрерывного перекачивания из клетки в клетку натрия и калия. Кстати, работа этого насоса – самый энергозатратный процесс нашей нервной системы. К тому же для полноценной деятельности мозгу необходимо очень много энергии: он потребляет примерно 20 % всей энергии организма.
Нельзя не упомянуть и глиальные клетки, которые оборачиваются вокруг аксона, изолируют его участки и ускоряют прохождение сигнала. Нервная сеть фактически состоит из нейронов и глиальных клеток (их больше), которые заботятся о химическом составе среды мозга и питают нервные клетки.
Нейротрансмиттеры и другие вещества, необходимые для работы мозга
Рассмотрим основные химические процессы, происходящие в мозге. Но прежде хочу вас предупредить: именно химические элементы определяют наши реакции и действия, в том числе внимание.
Изменение химического баланса организма меняет восприятие самого себя и окружающего мира. Поэтому осознанный, разумный подход к питанию с учетом индивидуальных потребностей в макро- и микроэлементах, которые формируют необходимые мозгу аминокислоты, – важная составляющая качественной полноценной жизни.
Химическое влияние на клетку оказывают нейротрансмиттеры, иначе говоря, нейромедиаторы. Это химические вещества, которые участвуют в передаче сигналов между нейронами и от нейронов к клеткам-исполнителям. Можно сказать, что с помощью этих химических веществ нейроны «разговаривают» друг с другом.
Роль нейротрансмиттеров заключается в запуске биохимической реакции, в результате которой возникает потенциал действия. Так нервный импульс передается следующей клетке.
В нашем организме существуют два типа нейротрансмиттеров: возбуждающие и тормозящие. Как мы уже видели, все нервные реакции сводятся к чередованию торможения и возбуждения, поэтому важно, чтобы между этими процессами соблюдался баланс.
Возбуждающие нейротрансмиттеры активизируют мозг, действуя по принципу педали газа. Когда мы жмем на газ, увеличивается частота оборотов двигателя; похожий процесс происходит и при поступлении стимулирующих организм нейротрансмиттеров. К ним относятся ацетилхолин, дофамин (он же допамин), норадреналин, адреналин, глутамат, серотонин и другие.
Читать дальше