I processi di inibizione nel sistema nervoso centrale (SNC) sono stati presentati come una scoperta scientifica nel 1962 da IM Sechenov. Il ricercatore ha notato questo fenomeno mentre studiava i riflessi di flessione delle rane, la cui eccitazione era regolata da reazioni chimiche di stimolazione nelle regioni centrali del cervello. Ad oggi, è riconosciuto che tale comportamento del sistema nervoso è essenziale per le reazioni protettive dell'organismo. Allo stesso tempo, gli scienziati moderni identificano diverse fasi e caratteristiche di questo processo. Particolare attenzione è rivolta alle inibizioni presinaptiche e pessimali, che influiscono in diversi modi sulla coordinazione dei riflessi e sull'attuazione delle funzioni protettive nelle cellule nervose.
Il processo di inibizione nel SNC come reazione biochimica
Le sinapsi responsabili della regolazione dell'eccitazione e dell'irritazione, lavorano principalmente con i canali del cloro, aprendoli. Sullo sfondo di questa reazione, gli ioni sono in grado di passare attraverso la membrana neuronale. In questo processo, è importante comprendere il significato del potenziale di Nernst per gli ioni. È pari a -70 mV, mentre è negativa anche la carica di un neurone di membrana in stato di calma, ma corrisponde già a -65 mV. Questa differenza provocacanali di apertura per garantire il movimento degli ioni negativi dal fluido extracellulare.
Durante questa reazione, cambia anche il potenziale di membrana. Ad esempio, può salire fino a -70 mV. Ma anche l'apertura dei canali del potassio può provocare un'inibizione pessimale. La fisiologia con i processi di regolazione dell'eccitazione in questo caso sarà espressa nel movimento di ioni positivi verso l'esterno. Aumentano gradualmente il loro potenziale negativo man mano che perdono la pace. Di conseguenza, entrambi i processi contribuiscono ad un aumento dei potenziali negativi, che provoca reazioni irritanti. Un' altra cosa è che in futuro le cariche possono essere controllate da fattori regolatori di terze parti, per cui, in particolare, a volte si verifica l'effetto di fermare una nuova ondata di eccitazione delle cellule nervose.
Processi inibitori presinaptici
Tali reazioni provocano l'inibizione degli impulsi nervosi nelle terminazioni assonali. In re altà, il luogo della loro origine ha determinato il nome di questo tipo di inibizione: precedono i canali che interagiscono con le sinapsi. Sono gli elementi assonali che fungono da collegamento attivo. Un assone estraneo viene inviato alla cellula eccitatoria, rilasciando un neurotrasmettitore inibitorio. Quest'ultimo colpisce la membrana postsinaptica, provocando processi di depolarizzazione in essa. Di conseguenza, l'input dalla fessura sinaptica in profondità nell'assone eccitatorio viene inibito, il rilascio del neurotrasmettitore diminuisce e si verifica un arresto a breve termine della reazione.
Proprio in questa fase, a volte c'è una pessima inibizione,che può essere visto come ripetuto. Si sviluppa nei casi in cui il processo primario di eccitazione sullo sfondo di una forte depolarizzazione non si ferma sotto l'influenza di impulsi multipli. Per quanto riguarda il completamento della reazione presinaptica, raggiunge il suo picco dopo 15-20 ms e dura circa 150 ms. Il blocco di tale inibizione è fornito da veleni convulsivi - picrotossina e biculina, che contrastano i mediatori assonici.
Anche la localizzazione nei dipartimenti del SNC potrebbe differire. Di norma, i processi presinaptici si verificano nel midollo spinale e in altre strutture del tronco cerebrale. Un effetto collaterale della reazione può essere un aumento delle vescicole sinaptiche, che vengono rilasciate dai neurotrasmettitori nell'ambiente eccitatorio.
Tipi di processi di inibizione presinaptica
Di norma si distinguono reazioni laterali e inverse di questo tipo. Inoltre, l'organizzazione strutturale di entrambi i processi converge in gran parte con l'inibizione postsinaptica. La loro differenza fondamentale è dovuta al fatto che l'eccitazione non si ferma al neurone stesso, ma all'avvicinamento al suo corpo. Durante l'inibizione laterale, la catena di reazione è caratterizzata dall'influenza non solo sui neuroni bersaglio, che sono interessati dall'eccitazione, ma anche sulle cellule vicine, che inizialmente possono essere deboli e non infiammate. Questo processo è chiamato laterale perché il sito di eccitazione è localizzato nelle parti laterali rispetto al neurone. Fenomeni simili si verificano nei sistemi sensoriali.
Per quanto riguarda le reazioni del tipo inverso, il loro esempio è una dipendenza particolarmente evidente dal comportamentocellule nervose da sorgenti di impulsi. In qualche modo, l'opposto di questa reazione può essere chiamato inibizione pessimale. La fisiologia del sistema nervoso centrale in questo caso determina la dipendenza della natura del flusso di eccitazione non tanto dalle sorgenti quanto dalla frequenza degli stimoli. L'inibizione inversa presuppone che i mediatori assonici saranno diretti ai neuroni bersaglio attraverso diversi canali di collaterali. Questo processo è implementato secondo il principio del feedback negativo. Molti ricercatori notano che è necessario per la possibilità di autoregolazione dell'eccitazione dei neuroni con la prevenzione di reazioni convulsive.
Meccanismo frenante pessimo
Se il processo presinaptico discusso sopra è determinato dall'interazione delle singole cellule con altre fonti di irritazione, allora in questo caso il fattore chiave sarà la risposta dei neuroni alle eccitazioni. Ad esempio, con frequenti impulsi ritmici, le cellule muscolari possono rispondere con un aumento dell'irritazione. Questo meccanismo è anche chiamato inibizione pessimale di Vvedensky dal nome dello scienziato che ha scoperto e formulato questo principio di interazione tra le cellule nervose.
Per cominciare, vale la pena sottolineare che ogni sistema nervoso ha una propria soglia di eccitazione ottimale, stimolata dalla stimolazione di una certa frequenza. Con l'aumentare del ritmo degli impulsi, aumenterà anche la contrazione tetanica dei muscoli. Inoltre, c'è anche un livello di aumento di frequenza al quale i nervi smetteranno di essere irritati ed entreranno nella fase di rilassamento, nonostante la continuazioneprocessi entusiasmanti. La stessa cosa accade quando diminuisce l'intensità dell'azione dei mediatori. Si può dire che questo è un meccanismo rigenerativo inverso di inibizione pessimale. La fisiologia delle sinapsi in questo contesto dovrebbe essere considerata in base alle caratteristiche della labilità. Nelle sinapsi, questo indicatore è inferiore rispetto alle fibre muscolari. Ciò è dovuto al fatto che la traduzione dell'eccitazione è determinata dai processi di rilascio e dall'ulteriore scissione del mediatore. Anche in questo caso, a seconda del comportamento di un particolare sistema, tali reazioni possono verificarsi a velocità diverse.
Qual è l'optimum e il pessimimum?
Il meccanismo di transizione dallo stato di eccitazione a quello di inibizione è influenzato da molti fattori, la maggior parte dei quali sono legati alle caratteristiche dello stimolo, alla sua forza e frequenza. L'inizio di ciascuna onda può modificare i parametri di labilità e questa correzione è determinata anche dallo stato attuale della cellula. Ad esempio, l'inibizione pessimale può verificarsi quando un muscolo è in una fase di es altazione o refrattaria. Questi due stati sono definiti dai concetti di ottimo e pessimium. Come per il primo, in questo caso, le caratteristiche degli impulsi corrispondono all'indicatore di labilità cellulare. A sua volta, il pessimium suggerisce che la labilità del nervo sarà inferiore a quella delle fibre muscolari.
In caso di pessimimum, il risultato dell'impatto della precedente irritazione può essere una forte diminuzione o il blocco completo della transizione delle onde eccitatorie dalle terminazioni nervose al muscolo. Di conseguenza, il tetano sarà assente e si verificherà un'inibizione pessimale. Ottima e pessima in questocontesto differiscono in quanto a parità di parametri di stimolazione, il comportamento del muscolo sarà espresso in contrazione o rilassamento.
A proposito, la forza ottimale è semplicemente chiamata contrazione massima delle fibre alla frequenza ottimale dei segnali eccitatori. Tuttavia, accumulare e persino raddoppiare il potenziale d'impatto non porterà a un'ulteriore contrazione, ma al contrario, abbasserà l'intensità e, dopo un po', riporterà i muscoli ad uno stato di calma. Ci sono, tuttavia, reazioni eccitatorie opposte senza neurotrasmettitori irritanti.
Inibizione condizionale e incondizionata
Per una comprensione più completa delle risposte agli stimoli, vale la pena considerare due diverse forme di inibizione. Nel caso di una risposta condizionata, si presume che il riflesso si verificherà con poco o nessun rinforzo da stimoli non condizionati.
Separatamente, vale la pena considerare l'inibizione condizionata differenziale, in cui ci sarà il rilascio di uno stimolo utile per il corpo. La scelta della fonte ottimale di eccitazione è determinata dalla precedente esperienza di interazione con stimoli familiari. Se cambiano nella natura dell'azione positiva, anche le reazioni riflesse cesseranno la loro attività. D' altra parte, l'inibizione pessimale incondizionata richiede alle cellule di reagire immediatamente e inequivocabilmente agli stimoli. Tuttavia, in condizioni di intensa e regolare influenza dello stesso stimolo, il riflesso di orientamento diminuisce e anche attraversotempo, non ci sarà alcuna reazione di frenata.
Le eccezioni sono stimoli che trasportano costantemente importanti informazioni biologiche. In questo caso, i riflessi forniranno anche segnali di risposta.
L'importanza dei processi di frenata
Il ruolo principale di questo meccanismo è quello di consentire la sintesi e l'analisi degli impulsi nervosi nel SNC. Dopo l'elaborazione del segnale, le funzioni del corpo sono coordinate, sia tra loro che con l'ambiente esterno. Pertanto, si ottiene l'effetto della coordinazione, ma questo non è l'unico compito di frenare. Quindi, il ruolo di sicurezza o di protezione è di notevole importanza. Può essere espresso nella depressione del sistema nervoso centrale da segnali insignificanti afferenti sullo sfondo dell'inibizione pessimale. Il meccanismo e il significato di questo processo possono essere espressi nel lavoro coordinato dei centri antagonisti che escludono i fattori di eccitazione negativi.
L'inibizione inversa, a sua volta, può limitare la frequenza degli impulsi motoneuroni nel midollo spinale, svolgendo sia un ruolo protettivo che di coordinamento. In un caso, gli impulsi dei motoneuroni sono coordinati con la velocità di contrazione dei muscoli innervati e, nell' altro, viene impedita la sovraeccitazione delle cellule nervose.
Significato funzionale dei processi presinaptici
Innanzitutto va sottolineato che le caratteristiche delle sinapsi non sono costanti, pertanto le conseguenze dell'inibizione non possono essere considerate inevitabili. A seconda delle condizioni, il loro lavoro può procedere l'uno o l' altrogrado di attività. Nello stato ottimale, è probabile che si verifichi un'inibizione pessimale con un aumento della frequenza degli impulsi irritanti, ma, come dimostrano le analisi dell'influenza dei segnali precedenti, un aumento dell'intensità può anche portare al rilassamento delle fibre muscolari. Tutto ciò indica l'instabilità del significato funzionale dei processi di inibizione sul corpo, ma essi, a seconda delle condizioni, possono essere espressi in modo abbastanza specifico.
Ad esempio, ad alte frequenze di stimolazione, si può osservare un aumento a lungo termine dell'efficienza dell'interazione tra i singoli neuroni. Così si può manifestare la funzionalità della fibra presinaptica e, in particolare, la sua iperpolarizzazione. D' altra parte, segni di depressione post-attivazione si verificano anche nell'apparato sinaptico, che si esprimono in una diminuzione dell'ampiezza del potenziale eccitatorio. Questo fenomeno può verificarsi anche nelle sinapsi durante l'inibizione pessimale sullo sfondo di una maggiore sensibilità all'azione del neurotrasmettitore. È così che si manifesta l'effetto della desensibilizzazione della membrana. La plasticità dei processi sinaptici come proprietà funzionale può anche determinare la formazione di connessioni neurali nel SNC, nonché il loro rafforzamento. Tali processi hanno un effetto positivo sui meccanismi di apprendimento e sviluppo della memoria.
Caratteristiche dell'inibizione postsinaptica
Questo meccanismo si verifica nella fase in cui il neurotrasmettitore viene rilasciato dalla catena, che si esprime come una diminuzione dell'eccitabilità delle membrane delle cellule nervose. Secondo i ricercatori, questo tipo di inibizionesi verificano sullo sfondo dell'iperpolarizzazione primaria della membrana neuronale. Questa reazione provoca un aumento della permeabilità della membrana postsinaptica. In futuro, l'iperpolarizzazione influisce sul potenziale di membrana, portandolo a uno stato normale di equilibrio, ovvero il livello critico di eccitabilità diminuisce. Allo stesso tempo, possiamo parlare di una connessione transitoria nelle catene dell'inibizione post- e presinaptica.
Reazioni pessimali in una forma o nell' altra possono essere presenti in entrambi i processi, ma sono più caratterizzate da onde secondarie di irritazione. A loro volta, i meccanismi postsinaptici si sviluppano gradualmente e non lasciano refrattarietà. Questa è già la fase finale dell'inibizione, sebbene possano verificarsi anche processi di aumento inverso dell'eccitabilità se c'è un'influenza di impulsi aggiuntivi. Di norma, l'acquisizione dello stato iniziale dei neuroni e delle fibre muscolari avviene insieme alla riduzione delle cariche negative.
Conclusione
L'inibizione è un processo speciale nel sistema nervoso centrale, strettamente correlato ai fattori di irritazione ed eccitazione. Con tutta l'attività dell'interazione di neuroni, impulsi e fibre muscolari, tali reazioni sono abbastanza naturali e benefiche per il corpo. In particolare, gli esperti sottolineano l'importanza dell'inibizione per l'uomo e gli animali come mezzo per regolare l'eccitazione, coordinare i riflessi ed esercitare funzioni protettive. Il processo stesso è piuttosto complesso e sfaccettato. I tipi descritti di reazioni costituiscono la sua base e la natura dell'interazione tra i partecipantideterminato dai principi dell'inibizione pessimale.
La fisiologia di tali processi è determinata non solo dalla struttura del sistema nervoso centrale, ma anche dall'interazione delle cellule con fattori esterni. Ad esempio, a seconda del mediatore inibitorio, il sistema può dare risposte diverse e talvolta con valore opposto. È per questo che è assicurato l'equilibrio dell'interazione dei neuroni e dei riflessi muscolari.
Lo studio in questa direzione lascia ancora molte domande, così come in generale l'attività cerebrale umana. Ma oggi è ovvio che i meccanismi di inibizione sono una componente funzionale importante nel lavoro del sistema nervoso centrale. Basti pensare che senza la regolazione naturale del sistema riflesso, il corpo non sarà in grado di proteggersi completamente dall'ambiente, essendo a stretto contatto con esso.
