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.