Как сигнал передаётся от одного участка клетки к следующему
В покое внутри нервной клетки и снаружи неё разное распределение заряженных частиц — ионов. Поэтому на мембране, тонкой оболочке клетки, существует разность напряжений. Когда участок получает достаточно сильный сигнал, в нём открываются специальные белковые каналы: сначала внутрь проходят ионы натрия, и напряжение быстро меняется.
Эта перемена влияет на соседний участок мембраны и открывает его каналы. Так волна возбуждения продвигается вдоль клетки: ионы не пробегают от мозга до мышцы по всей длине нерва — локальное движение зарядов запускает изменения на следующем участке.
Почему импульс не движется назад
Вскоре после натрия открываются каналы для ионов калия. Калий выходит из клетки, возвращая напряжение ближе к исходному состоянию. На короткое время этот участок становится невосприимчивым к новому импульсу. Поэтому волне проще распространяться вперёд, а уже пройденная мембрана не запускает её обратно.
Клетка затем восстанавливает исходное распределение ионов с помощью белков-переносчиков. На это требуется энергия: нервный сигнал не бесплатен для клетки, хотя отдельный импульс расходует её немного.
Как нерв ускоряет передачу
У многих нервных волокон мембрану покрывает миелин — изолирующая оболочка. Под ней ионные каналы сосредоточены главным образом в промежутках между участками оболочки. Изменение напряжения быстро распространяется под миелином и заново усиливается в этих промежутках, поэтому сигнал как бы перескакивает от одного к другому.
Такая организация позволяет передавать сообщения быстрее, не заставляя каждый участок мембраны по всей длине волокна заново пропускать ионы. Именно согласованная работа каналов, восстановления и изоляции превращает краткое местное изменение напряжения в направленный сигнал.
