Введение пипетки в нервную клетку с токопроводящей жидкостью

Если вводить пипетку достаточно осторожно и закрепить ее неподвижно, то клеточная мембрана быстро стягивается вокруг кончика пипетки; тем самым предотвращается утечка тока через прокол в мембране. Такие «посаженные на кол» нервные клетки способны нормально функционировать в течение нескольких часов. Хотя непосредственно в момент введения пипетки наблюдать клетки нельзя, при введении можно руководствоваться электрическими сигналами, улавливаемыми пипеткой вблизи активных нервных клеток.

Используя этот метод, я и мои коллеги приступили к изучению двигательных нейронов. Эти крупные нервные клетки лежат в спинном мозгу: их функция заключается в активации мышц. Наш выбор оказался очень удачным; впоследствии мы убедились в том, что работать с двигательными нейронами легче, чем с любыми другими нервными клетками млекопитающих, а результаты получаются более плодотворными.

Вскоре мы установили, что реакция нервной клетки на синаптический передатчик зависит отчасти от ее ионного состава, который также связан с распространением импульсов в самом теле клетки и по ее аксону. Находясь в состоянии покоя, нервная клетка не отличается по своей физиологии от большинства остальных клеток: ее внутренняя среда резка отличается по составу от омывающего ее раствора. Однако нервная клетка способна использовать эту разницу между внутренним составом и составом внешней среды совершенно особым образом — для выработки электрического импульса и передачи его в синапсе.

Состав наружного раствора известен: он почти не отличается от состава крови, из которой удалены форменные элементы (кровяные клетки) и белки. Состав внутреннего раствора известен лишь приблизительно. Исходя из косвенных данных, можно предположить, что концентрация ионов натрия и хлора вне клетки превышает их концентрацию в клетке соответственно в 10 и 14 раз. Концентрация же ионов калия внутри клетки почти в 30 раз выше, чем снаружи.

Как объяснить это примечательное явление? Отчасти дело здесь в том, что внутри клетка заряжена отрицательно по отношению к ее наружной поверхности; разность потенциалов составляет примерно 70 милливольт. Поскольку одноименные заряды отталкиваются, ионы хлора (СГ) под влиянием внутреннего отрицательного заряда стремятся выйти через мембрану наружу; в то же время обратное их поступление в клетку затруднено.

Оказывается, что разности потенциалов в 70 милливольт как раз достаточно для поддержания наблюдаемых различий в концентрации ионов хлора внутри и вне клетки (ионы хлора диффундируют через мембрану в обоих направлениях с одинаковой скоростью). Итак, разность потенциалов в 70 милливольт по обе стороны мембраны определяет «потенциал равновесия» для ионов хлора.

«Молекулы и клетки», под ред. Г.М.Франка

• Объяснения некоторых типов торможения
• Способность синапсов изменять ионную проницаемость
• Деполяризующие потенциалы
• Условия для отсутствия ВПСП
• Возникновение нервного импульса в мембране
• Скорость распространения нервных импульсов
• Изучение нервной клетки
• Разность во внутренней и наружной концентрации ионов калия
• Опыт раздражения нерва содержащего толстые волокна, идущие от рецептора растяжения
• Тормозные синапсы
• Генерирование ТПСП
• Возникновение проницаемости мембраны для ионов калия