Tham khảo nhé:
3.3.1. Khái niệm về phản xạ, cung phản xạ, vòng phản xạ
+ Phản xạ: là phản ứng của cơ thể trả lời kích thích của môi trường thông qua hệ thần kinh.
+ Cung phản xạ: là con đường mà luồng xung thần kinh truyền từ cơ quan thụ cảm, qua trung ương thần kinh, rồi từ trung ương thần kinh đến cơ quan phản ứng.
Một cung phản xạ gồm các thành phần cơ bản là: cơ quan thụ cảm; nơ ron hướng tâm; trung ương thần kinh; nơ ron li tâm; cơ quan thừa hành. Ngoài ra còn có nơ ron trung gian.
+ Vòng phản xạ: là phản ứng tiếp theo của cung phản xạ nhờ thông báo ngược từ cơ quan thừa hành, về trung ương thần kinh. Từ trung ương thần kinh phân tích thông tin và đưa ra những mệnh lệnh mới bổ sung, điều chỉnh, phối hợp. Đường đi của phản xạ thần kinh được khép kin thành một vòng gọi là vòng phản xạ
Vậy các xung động thần kinh được truyền như thế nào trong hệ thần kinh?
3.3.2. Cơ chế dẫn truyền xung thần kinh
a/. Sự dẫn truyền dọc theo sợi thần kinh
a.1. Sự dẫn truyền hưng phấn qua sợi thần kinh trần (không có bao miêlin)
Ở sợi thần kinh không có bao miêlin, hưng phấn được lan truyền từ đầu sợi đến cuối sợi trên cơ sở phát sinh dòng điện hoạt động do chênh lệch điện thế giữa điểm hưng phấn và vùng còn yên tĩnh trên sợi thần kinh.
Ở trạng thái nghỉ ngơi, ngoài màng của sợi trục tích điện dương, còn trong màng tích điện âm. Khi một điểm (A) đầu sợi trục bị kích thích và phát sinh hưng phấn, tại đó màng sợi trục thay đổi tính thấm, dẫn tới đảo cực: ngoài màng tích điện (-), trong màng tích điện (+), tạo nên sự chênh lệch điện thế giữa điểm (A) hưng phấn và điểm còn yên tĩnh (B), làm phát sinh dòng điện hoạt động (gọi là dòng điện cục bộ). Dòng điện này trong sợi trục chạy từ A đến B. Dòng điện này lại kích thích khu vực bên cạnh, làm xuất hiện điện thế động mới do sự chênh lệch điện thế giữa điểm kích thích (B) và điểm yên tĩnh (C) … Cứ như vậy, xung động sẽ lan truyền từ điểm từ điểm này sang điểm khác, từ khu vực này sang khu vực khác.
a.2. Sự dẫn truyền hưng phấn qua sợi thần kinh có bao miêlin
Các sợi thần kinh có bao Miêlin cách điện nên dòng điện cục bộ phải nhảy từ eo Ravie này sang eo Ranvie kế tiếp, hình thành phương thức “nhảy bậc”.
Cơ chế của sự "nhảy bậc" đó diễn ra như sau: Ở trạng thái yên tĩnh, mặt ngoài màng của tất cả các eo Ranvie đều tích điện dương, trong màng tích điện âm. Khi eo A hưng phấn, tại đó xảy ra hiện tượng đảo cực: ngoài màng tích điện (-), trong màng tích điện (+), làm phát sinh dòng điện hoạt động chạy trong sợi trục từ eo A đến eo B và qua eo B nhảy về eo A, nhưng do ở eo A hưng phấn vẫn còn được tiếp tục, tạm thời trở nên trơ. Do đó hưng phấn ở eo B truyền ngay sang eo C, và sự nhảy bậc lại tiếp tục diễn ra đến hết sợi trục.
Phương thức “nhảy bậc” có tốc độ nhanh hơn sự lan truyền, đồng thời tiết kiệm được năng lượng vì sự chuyển dịch ion Na+ và K+ chỉ diện ra ở các eo Ranvie, gây ra sự đảo cực chứ không diễn ra trên toàn bộ sợi như ở sợi trần.
Sự dẫn truyền hưng phấn (kích thích) dọc theo sợi thần kinh có những đặc điểm chung là:
+ Hưng phấn được dẫn truyền theo phương thức điện học. Bản chất của hưng phấn thần kinh là sự xuất hiện điện thế hoạt động do tính thấm của màng tế bào đối với ion khác nhau bị thay đổi. Khi kích thích tới ngưỡng, sẽ xuất hiện điện thế hoạt động có khả năng lan truyền theo kiểu truyền xung điện.
+ Tốc độ dẫn truyền tỉ lệ thuận với đường kính của dây thần kinh và tuỳ thuộc vào loài, vào tính chất của dây thần kinh. Sợi thần kinh càng lớn thì ngưỡng kích thích càng nhỏ. Tốc độ dẫn truyền hưng phấn ở sợi thần kinh có bao Mielin nhanh hơn ở sợi trần.
+ Xung thần kinh chỉ đi theo một chiều và giá trị hiệu điện thế giảm dần theo độ dài của đường dẫn truyền và thời gian dẫn truyền.
b/. Cơ chế dẫn truyền hưng phấn qua xináp
b.1. Cấu tạo một xinap
Xinap là diện tiếp hợp giữa nơ ron này với nơron khác hoặc giữa nơron với các mô. Cấu trúc một xináp gồm 4 yếu tố cơ bản:
- Cúc tận cùng (chuỳ xináp) là đầu mút phình ra của các nhánh sợi trục, trong cúc tận cùng có chứa các bóng nhỏ dễ vỡ, trong bóng có chứa chất môi giới thần kinh là Axeltyl colin;
- Màng trước xinap: là màng của cúc tận cùng;
- Khe xinap: là khoảng cách giữa màng trước và màng sau. Khe hở xinap giữa nơron-nơron khoảng 150 Ao, giữa nơron – cơ khoảng 500Ao
- Màng sau xináp: là màng của tua nhánh của nơron tiếp theo, hoặc màng tế bào cơ
b.2. Cơ chế dẫn truyền hưng phấn qua xinap
Có nhiều giả thuyết về cơ chế dẫn truyền hưng phấn qua xináp như cơ chế điện vật lí, cơ chế hoá học, cơ chế điện – hoá – điện
- Cơ chế điện vật lí (thuyết điện học). Sự dẫn truyền hưng phấn qua xinap tuân theo cơ chế điện vật lí.
Ta biết rằng, muốn vượt qua xinap, tin điện phải vượt qua một lớp bào chất, một lớp màng, một khe hở … thì xung điện hoạt động chỉ còn một phần vạn lúc ban đầu (tức chỉ bằng 0,01mV). Trong khi đó điện cần thiết để phát động nơron sau hưng phấn phải lớn ít nhất là 20mV. Do đó giả thuyết xung điện truyền trực tiếp qua xinap nơron – nơron là không thể khả thi, khó chấp nhận. Với xinap nơron – cơ, diện xinap lớn 500Ao thì giả thuyết đó lại càng khó chấp nhận. Trong điều kiện như thế, muốn kích thích sợi cơ, cần một dòng điện có điện thế khoảng 40mV, với cường độ khoảng 3.10-6A. Nhưng thực tế, dòng điện qua xinap chỉ đo được khoảng 0,01mV với cường độ khoảng 10 -11A. Như vậy sự dẫn truyền hưng phấn qua xinap phải có một cơ chế khác
- Cơ chế hoá học (thuyết chất môi giới). Theo thuyết này thì khi xung thần kinh được truyền dọc theo sợi trục của nơron đến cúc tận cùng làm các bóng nhỏ dao động và vỡ tan, giải phóng chất môi giới thần kinh là axetylcolin. Chất này sẽ thấm qua màng trước xinap vào khe xinap, tác động lên màng sau xinap, làm biến đổi tính thấm của màng sau xinap đối với Na+ và K+. Màng sau xinap sẽ xuất hiện điện thế hoạt động và hưng phấn đó được tiếp tục truyền dọc theo sợi thần kinh để đến cúc tận cùng khác theo cơ chế tin điện.
Như vậy ở xinap, hưng phấn cũng chỉ truyền theo một chiều và tốc độ dẫn truyền hưng phần qua xi nap chậm hơn ở sợi thần kinh
Người ta còn thấy rằng, về bản chất hoá học, khi axetylcolin tác động lên màng sau xinap và gây được biến đổi tính thấm đối với Na+ thì trong khe hở xinap đã xuất hiện một enzim Axetylcolin - Esteraza. Dưới tác động của enzim này, axetylcolin bị thuỷ phân thành axetat và colin. Sau đó axetat và colin được xinap thu hồi ngay để tổng hợp thành axetylcolin mới bù vào chỗ vừa bị mất đi. Người ta đã tinh toán rằng một phân tử enzim Axetylcolin - Esteraza ở 25oC, trong một giây có thể phân huỷ 30 vạn phân tử axetylcolin. Như vậy là một phân tử enzim, chỉ cần 3 phần triệu giây đã thuỷ phân xong 1 phân tử chất môi giới thần kinh.
- Cơ chế điện - hoá - điện. Ngày nay người ta thấy rằng, cơ chế dẫn truyền hưng phấn qua xinap có sự tham gia đồng bộ của dòng điện và chất môi giới hoá học gọi là cơ chế điện – hoá – điện
Ta có thể khái quát bằng sơ đồ sau: "Xung thần kinh (tin điện) => màng trước xinap, làm giải phóng chất môi giới (tin hoá) => màng sau xinap => tính thấm của màng sau xinap thay đổi => đảo cực => phát sinh dòng điện hoạt động (tinđiện) => hưng phấn tiếp tục truyền đi”.
[TẶNG BẠN] TRỌN BỘ Bí kíp học tốt 08 môn