БИОФИЗИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РИТМИЧЕСКОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ НЕРВОВ

Кольс О. Р., Максимов Г. В., Ревин В. В.
Биологический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, 119899 Москва ; *Биологический факультет МордГУ им. Н.П. Огарева, 430000 Саранск
Одна из важнейших задач современной биофизики - выявление взаимосвязи между физиологическими функциями в организме и физико-химическими процессами в клетках и тканях, а также расшифровка механизмов этой взаимосвязи. В плане решения данной проблемы в настоящее время весьма плодотворны исследования ритмического возбуждения (РВ) нервов. Возникновение и проведение одиночного нервного импульса - потенциала действия (ПД) в аксоне уже детально исследовано биофизикой. Однако реальный биологический процесс - передача информации в организме - осуществляется нервом за счет проведения рядов ПД - ритмическим возбуждением. При РВ запускаются физико-химические процессы и происходят перестройки на субклеточном и молекулярном уровнях, что не имеет места при одиночных импульсах. Только в условиях РВ в нерве можно выявить и изучить первичные механизмы, которые обеспечивают протекание биологических процессов в естественных условиях. В экспериментах на нативных нервах мы исследовали характерные изменения физико-химических параметров рядов ПД разной частоты и продолжительности в нормальных физиологических условиях, в экстремальных ситуациях и при патологических состояниях нерва. Установлено, что структурно-метаболические перестройки непосредственно связаны с режимом РВ и протекают во время и по окончании РВ, Показано участие и определенная роль всех основных компонентов нервного ствола (аксон, шванновская клетка, миелин, субклеточные органеллы) в осуществлении РВ. Выявлено, что в координации работы всех составляющих РВ процессов решающая роль принадлежит системам перераспределения и транспорта межклеточного и внутриклеточного кальция. По новому оценено значение миелина, который является не только изолятором, но и межклеточным "депо" кальция и активно участвует в перераспределении иона. Наши данные указывают на большое значение РВ в оптимизации ряда физиологических процессов, адаптации к изменяющимся условиям существования, ликвидации последствий патологических процессов, формировании клеточных механизмов "памяти" и др. Биофизическое исследование РВ нервов имеет значение для расшифровки механизмов одного из основных биологических процессов и разработки биологической модели для исследования биофизических процессов в нативных объектах.