Проведение и передача импульса

После того как стимул преобразуется в потенциал действия, потенциал действия должен распространиться по нерву. Это происходит вследствие последовательной деполяризации вдоль мембраны, которая инициируется активацией быстрых натриевых каналов. В миелинизированных нервах натриевые каналы находятся только в просветах миелиновой оболочки — узелках Ранвье (Ranvier), что приводит к скачкообразному проведению импульсов («прыжками») (Рисунок 1.7 А).

В немиелинизированных нервных волокнах проведение является непрерывным (Рисунок 1.7 В).

Так как сенсорная нервная система состоит из трех последовательных нейронов, стимул должен передаваться от одной нервной клетки к другой. Эта передача происходит при помощи нейромедиаторов в синапсах. Нейромедиатор высвобождается пресинаптически и активирует постсинаптические рецепторы. Постсинаптические рецепторы содержат ионные каналы, которые после активации открываются, что приводит к деполяризации клеточной мембраны, вновь возникает электрический сигнал, который проводится дальше по нервному волокну.

Модуляция импульса. В местах, где импульсы передаются другим нервам, импульсный стимул может усиливаться или угнетаться. Этот процесс называется нейромодуляцией. Он может возникать как на периферии, так и в точках соединения с центральной нервной системой. Одной из наиболее частых форм нейромодуляции является влияние на потенциалзависимые натриевые каналы, участвующие в образовании и проведении потенциалов действия. Возбуждающие нейромедиаторы уменьшают потенциал покоя (вызывают гипополяризацию).

В результате пороговый уровень может достигаться легче, а значит, потенциал действия может возникнуть быстрее. Угнетающие нейромедиаторы будут только вызывать открытие калиевых каналов, которые индуцируют гиперполяризацию мембраны, и затрудняют появление потенциала действия. Эти механизмы влияют на передачу импульсов. Высвобождение нейромедиаторов может также зависеть от пресинаптических рецепторов. В эту систему вовлечено много рецепторов, особенно в системе селективных ионных каналов (см. Блок 1.3).

Блок 1.3 Модуляция ноцицептивного стимула. Различные ионные каналы участвуют в модуляции ноцицептивного стимула. Они находятся, кроме всего прочего, в периферических окончаниях, участвующих в восприятии стимулов, где они модулируют чувствительность: ионные каналы температурной чувствительности (ваниллоидные рецепторы, VR1), каналы кислотной чувствительности (протон-активируемые рецепторы) и ионные каналы пуриновой чувствительности (Р2Х рецепторы). Кроме того, существуют также потенциалзависимые рецепторы, которые главным образом разрешают перемещение натрия и калия, и лигандзависимые каналы, которые преимущественно воздействуют на высвобождение нейромедиаторов.

Нейромедиаторы высвобождаются из пресинаптического нервного окончания в больших количествах и способны изменить полярность мембраны нерва путем открытия ионных каналов. Это вызывает появление постсинаптического потенциала, который, в зависимости от природы, является причиной либо деполяризации (возбуждающий постсинаптический потенциал), либо гиперполяризации (угнетающий постсинаптический потенциал). Когда нейромедиаторы открывают катионные каналы, нерв возбуждается (наступает деполяризация).

Когда они открывают анионные каналы, происходит угнетение (гиперполяризация). Самым важным возбуждающим нейромедиатором в ноцицепторах является глутамат. В пептидергических волокнах важную роль играет субстанция Р. Нейропептиды не только играют роль в модуляции входящей информации к спинальным ноцицептивным нейронам и вегетативным ганглиям, но также вызывают расширение сосудов, сокращение гладкой мускулатуры, высвобождение гистамина из тучных клеток, хемоаттракцию нейтрофильных гранулоцитов и пролиферацию Т-лимфоцитов и фибробластов.

Модуляция проведения импульсов возможна также при помощи клеточных вторичных мессенджеров. Примером является простагландин Е₂, который высвобождается при повреждении ткани. Простагландин Е₂ усиливает сенсорную трансдукцию (преобразование) посредством протеина G (протеинкиназы А). Это способствует притоку натрия и оттоку калия и изменяет электрический заряд по обе стороны мембраны; таким образом, нервная клетка будет стимулироваться легче. В результате ноцицептивный стимул будет легче распространяться. Таким образом, это — местная усиливающая система. С другой стороны, существуют афферентные волокна, которые угнетают процесс трансдукции. Например, возбуждение µ-рецепторов (опиоидами) повышает порог стимуляции, что отрицательно влияет на передачу импульсов. Фармакологическое лечение боли часто направлено на эти системы модуляции (Рисунок 1.8).