Результаты изданы в научном журнале Physical Review X.Сигналы нерва управляют связью между миллиардами клеток в организме и позволяют им сотрудничать в нейронных сетях. Но как сигналы нерва работают?
Старая модельВ 1952 Ходжкин и Хаксли ввели модель, в которой сигналы нерва были описаны как электрический ток вдоль нерва, произведенного потоком ионов. Механизм произведен слоями электрически заряженных частиц (ионы натрия и калия) по обе стороны от мембраны нерва, которые меняются местами, когда стимулируется. Это ответственное изменение создает электрический ток.
Эта модель обладала полным одобрением. Больше 60 лет во всех медицинских учебниках и учебниках по биологии было сказано, что функция нервов происходит из-за электрического тока вдоль пути нерва. Однако эта модель не может объяснить много явлений, которые известны о функции нерва.Новая модель
Исследователи в Институте Нильса Бора в Копенгагенском университете теперь провели эксперименты, которые вызывают сомнения относительно этой известной модели электрических импульсов вдоль пути нерва.«Согласно теории этого механизма иона, электрический сигнал покидает бездействующий регион по своему следу, и нерв может только поддержать новые сигналы после короткого периода восстановления бездеятельности. Поэтому два электрических импульса, посланные из противоположных концов нерва, должны быть остановлены после столкновения и столкновения с этими бездействующими регионами», объясняет Томас Хаймбург, профессор и глава Membrane Biophysics Group в Институте Нильса Бора в Копенгагенском университете.
Томас Хаймбург и его исследовательская группа провели эксперимент в лаборатории, используя нервы от земляных червей и омаров. Нервы удалялись и использовались в эксперименте, в котором позволил исследователям стимулировать нервные волокна с электродами на обоих концах. Тогда они измерили сигналы в пути.«Наше исследование показало, что сигналы прошли друг через друга абсолютно беспрепятственного и неизменного.
Это – то, как работают звуковые волны. Звуковая волна не останавливается, когда она встречает другую звуковую волну.
Обе волны продвигаются беспрепятственные. Импульс нерва может поэтому быть объяснен тем, что пульс – механическая волна в форме здорового пульса, солитона, который проходит мембрана нерва», объясняет Томас Хаймбург.Теория подтверждена
Когда здоровый пульс перемещается через путь нерва, мембрана изменяется в местном масштабе от жидкости до более твердой формы. Мембрана сжата немного, и это изменение приводит к электрическому импульсу в результате пьезоэлектрического эффекта. «Электрический сигнал таким образом не на основе электрического тока, но вызван механической силой», указывает Томас Хаймбург.Томас Хаймбург, наряду с профессором Эндрю Джексоном, сначала предложил теорию, что нервы функционируют здоровыми импульсами в 2005.
Их исследование с тех пор оказало поддержку для этой теории, и новые эксперименты предлагают дополнительное подтверждение для теории, что сигналы нерва – здоровые импульсы.