How do nerves work? - Elliot Krane

Переводчик: Alina Siluyanova Редактор: Madina Juarez

How do nerves work?

Как работают нервы?

Are nerves simply the wires in the body

Просто ли это провода в теле, по которым передаётся электричество,

that conduct electricity, like the wires in the walls of your home

вроде проводов в стенах дома

or in your computer?

или в компьютере?

This is an analogy often made,

Это частая аналогия, но правда в том,

but the reality is that nerves have a much more complex job in the body.

что нервы в теле выполняют куда более сложную работу.

They are not just the wires, but the cells that are the sensors,

Они — не просто провода, а клетки, служащие сенсорами,

detectors of the external and internal world,

детекторами внутреннего и внешнего мира,

the transducers that convert information to electrical impulses,

преобразователями, конвертирующими информацию в электрические импульсы,

the wires that transmit these impulses,

проводами, по которым передаются импульсы,

the transistors that gate the information

транзисторами, пропускающими информацию

and turn up or down the volume-

и изменяющими её объём, —

and finally, the activators that take that information

и, наконец, активаторами, которые используют эту информацию

and cause it to have an effect on other organs.

для влияния на другие органы.

Consider this. Your mother gently strokes your forearm

Рассмотрим следующее. Мама аккуратно гладит по твоему предплечью,

and you react with pleasure.

это вызывает приятные ощущения.

Or a spider crawls on your forearm and you startle and slap it off.

Или паук ползёт по руке, и ты пугаешься и смахиваешь его.

Or you brush your forearm against a hot rack while removing a cake from the oven

Или случайно задеваешь горячую решётку, пока вытаскиваешь торт из духовки,

and you immediately recoil.

и тут же отскакиваешь.

Light touch produced pleasure, fear, or pain.

Небольшое прикосновение вызвало приятные ощущения, страх и боль.

How can one kind of cell have so many functions?

Как один вид клетки может обладать столь многими функциями?

Nerves are in fact bundles of cells called neurons

Нервы — это пучки клеток, называемых нейронами,

and each of these neurons is highly specialized to carry nerve impulses,

каждый их которых узкоспециализирован на передачу нервного импульса,

their form of electricity,

вида энергии,

в ответ только на один из стимулов и только в одном направлении.

in response to only one kind of stimulus, and in only one direction.

The nerve impulse starts with a receptor,

Нервный импульс берёт начало у рецептора —

a specialized part of each nerve,

специальной части каждого нерва,

где возникают электрические импульсы.

where the electrical impulse begins.

Рецептор нерва может быть тепловым,

One nerve's receptor might be a thermal receptor,

designed only to respond to a rapid increase in temperature.

созданным только для реакции на быстроe повышение температуры.

Another receptor type is attached to the hairs of the forearm,

Другой вид рецепторов примыкает к волоскам предплечья,

detecting movement of those hairs, such as when a spider crawls on your skin.

определяя их движения, например, когда паук ползёт по коже.

Yet another kind of neuron is low-threshold mechanoreceptor,

А ещё один вид нейронов — механорецептор с низким порогом,

activated by light touch.

возбуждающийся от лёгкого прикосновения.

Each of these neurons then carry their specific information:

Каждый из этих нейронов несёт свою конкретную информацию:

pain, warning, pleasure.

боль, предупреждение, удовольствие.

And that information is projected to specific areas of the brain

Информация поступает в специфические отделы мозга

and that is the electrical impulse.

в виде электрического импульса.

The inside of a nerve is a fluid that is very rich in the ion potassium.

Внутри нерва — жидкость, насыщенная ионами калия.

It is 20 times higher than in the fluid outside the nerve

Его концентрация в 20 раз выше, чем в жидкости снаружи нерва,

while that outside fluid has 10 times more sodium than the inside of a nerve.

в которой концентрация натрия в 10 раз выше, чем внутри нерва.

This imbalance between sodium outside and potassium inside the cell

Такой дисбаланс концентрации натрия снаружи и калия внутри клетки

results in the inside of the nerve having a negative electrical charge

приводит к наличию отрицательного электрического заряда внутри нерва

relative to the outside of the nerve,

в сравнении с зарядом снаружи,

about equal to -70 or -80 millivolts.

приблизительно равным -70, -80 милливольт.

This is called the nerve's resting potential.

Это называют потенциалом покоя нерва.

But in response to that stimulus the nerve is designed to detect,

Но в ответ на стимул, на который нерв заточен реагировать,

pores in the cell wall near the receptor of the cell open.

пóры в клеточной стенке возле рецептора открываются.

These pores are specialized protein channels

Эти пóры — специальные каналы белкá,

that are designed to let sodium rush into the nerve.

предназначенные для ввода натрия в нерв.

Ионы натрия понижают разницу в их концентрации,

The sodium ions rush down their concentration gradient,

and when they do, the inside of the nerve becomes more positively charged-

и когда это происходит, нерв внутри становится заряженным положительно —

about +40 millivolts.

около +40 милливольт.

While this happens, initially in the nerve right around the receptor,

Пока всё это происходит, в нерве прямо рядом с рецептором,

если изменение электрического заряда нерва достаточно велико,

if the change in the nerve's electrical charge is great enough,

if it reaches what is called threshold,

если он достигает так называемого порога,

the nearby sodium ion channels open, and then the ones nearby those,

соседние каналы ионов натрия открываются, а затем те, что возле этих,

and so on, and so forth,

и так далее,

so that the positivity spreads along the nerve's membrane

и положительный заряд распространяется по всей мембране нерва

to the nerve's cell body

к телу клетки нерва,

and then along the nerve's long, thread-like extension, the axon.

и так по всей его длине, по нитевидному отростку — аксону.

Meanwhile, potassium ion channels open,

Тем временем открываются каналы ионов калия,

potassium rushes out of the nerve,

калий выходит наружу,

and the membrane voltage returns to normal.

и напряжение мембраны приходит в норму.

Или, скорее, несколько выше нормы.

Actually, overshooting it a bit.

And during this overshoot,

И пока это превышение сохраняется,

the nerve is resistant to further depolarization-it is refractory,

нерв устойчив к дальнейшей деполяризации, он невосприимчив,

which prevents the nerve electrical impulse from traveling backwards.

что препятствует возвращению нервного электрического импульса.

Then, ion pumps pump the sodium back back out of the nerve,

Затем ионы выталкивают натрий обратно из нерва,

and the potassium back into the nerve,

а калий — в нерв,

restoring the nerve to its normal resting state.

возвращая нерв в его нормальное состояние покоя.

The end of the nerve, the end of the axon,

Окончание нерва, окончание аксона,

communicates with the nerve's target.

взаимодействует с целью нерва.

Цель — это другие нервы в специальной зоне спинного мозга

This target will be other nerves in a specialized area of the spinal cord,

to be processed and then transmitted up to the brain.

для обработки и передачи дальше в мозг.

Or the nerve's target may be another organ, such as a muscle.

Или же целью может быть другой орган, например, мышца.

When the electrical impulse reaches the end of the nerve,

Когда электрический импульс достигает окончания нерва,

small vesicles, or packets, containing chemical neurotransmitters,

маленькие везикулы, или пузырьки, содержащие химические нейротрансмиттеры,

высвобождаются внутрь нерва и мгновенно взаимодействуют с целью нерва.

are released by the nerve and rapidly interact with the nerve's target.

This process is called synaptic transmission,

Этот процесс носит название синаптическая передача,

because the connection between the nerve and the next object in the chain

так как связь между нервом и следующим звеном в цепи

is called a synapse. And it is here, in this synapse,

называется синапс. Именно здесь, в синапсе,

электрическая информация нейрона может быть модулирована,

that the neuron's electrical information can be modulated,

amplified,

усилена,

blocked altogether

полностью блокирована

or translated to another informational process.

или переведена на другой информационный процесс.