Studie bestätigt, dass Nervensignale sind Schallimpulse

Nach der traditionellen Lehre von Nerven , die von entgegengesetzten Enden einer Nerven annihilate schickte zwei Nervenimpulse , wenn sie kollidieren. Neue Forschungsergebnisse aus Niels Bohr Institut jetzt zeigt, dass zwei kollidierenden Nervenimpulse einfach durcheinander hindurch und weiter unberührt. Dies unterstützt die Theorie, dass die Nerven wirken als Schallimpulse . Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Physical Review X veröffentlicht


Die Abbildung zeigt zwei Nervensignale , die durch einander völlig ungehindert. Dies bestätigt die Theorie, dass das Signal aus Wellen in Form eines Schallimpulses ein Soliton , das entlang der Nervenmembran bewegt werden. Da die Schallimpuls bewegt sich entlang der Nervenbahn , die Membran Änderungen lokal von Flüssigkeit (grün) , um mehr Feststoff ( rot) bilden . Die Membran ist leicht zusammengedrückt , und ein Spannungsimpuls wird durch den piezoelektrischen Effekt erzeugt wird.
Credit: Marie Dyekjær Eriksen , NBI

Nervensignale steuern die Kommunikation zwischen den Milliarden von Zellen in einem Organismus und ihnen ermöglichen, in neuronalen Netze zusammenarbeiten. Aber wie Nervensignale zu arbeiten?

Old -Modell

1952 , Hodgkin und Huxley wurde ein Modell, in dem Nervensignale wurden als ein elektrischer Strom entlang der durch die Strömung der Ionen erzeugt nerve beschrieben . Der Mechanismus wird durch Schichten von elektrisch geladenen Teilchen (Ionen von Natrium und Kalium ), die auf beiden Seiten der Nervenmembran , die Plätze tauschen , wenn stimuliert werden . Diese Änderung in der Ladung erzeugt einen elektrischen Strom .

Dieses Modell hat sich die allgemeine Akzeptanz genossen . Seit mehr als 60 Jahren haben alle medizinischen und biologischen Lehrbüchern , dass Nerven -Funktion ist auf einen elektrischen Strom entlang der Nervenbahn . Allerdings kann dieses Modell nicht erklären, eine Reihe von Phänomenen, die über Nervenfunktion bekannt sind.

neues Modell

Forscher am Niels-Bohr- Institut an der Universität von Kopenhagen haben nun Experimente durchgeführt , die Zweifel an dieser gut etablierten Modell der elektrische Impulse entlang der Nervenbahn zu erhöhen.

" Nach der Theorie der Ionenmechanismuslässt das elektrische Signal einen inaktiven Bereich in seinem Kielwasser , und der Nerv kann neue Signale nach einer kurzen Erholungsphase der Inaktivität nur unterstützen. Daher ist aus entgegengesetzten Enden der Nerven schickte zwei elektrische Impulse sollten nach einer Kollision und läuft in diese inaktiven Bereichen gestoppt werden ", erklärt Thomas Heimburg , Professor und Leiter der Gruppe Membranbiophysik am Niels -Bohr-Institut an der Universität Kopenhagen.

Thomas Heimburg und seine Forschungsgruppe durchgeführt Experiment im Labor mit Nerven aus Regenwürmern und Hummer . Die Nerven wurden entfernt und in einem Experiment , in dem erlaubt den Forschern , die Nervenfasern mit Elektroden an beiden Enden zu stimulieren . Dann messen sie die Signale auf dem Weg .

" Unsere Studie hat gezeigt , dass die Signale, die durch einander völlig ungehindert und unverändert übergeben. Das ist, wie Schallwellen zu arbeiten. Eine Schallwelle nicht zu stoppen , wenn es eine weitere Schallwelle trifft . Beide Wellen auf ungehinderten fortsetzen. Der Nervenimpuls kann daher durch erklärt werden die Tatsache, dass die Puls ist eine mechanische Welle in der Form einer Schall Puls Ein Solitonen , die sich entlang der Nervenmembran bewegt ", erklärt Thomas Heimburg .

Die Theorie wird bestätigt

Wenn die Schallimpulses durch die Nervenbahn bewegt, wird die Membran lokal ändert von einer Flüssigkeit zu einer festen Form . Die Membran ist leicht zusammengedrückt , und diese Änderung führt zu einem elektrischen Impuls als Folge der den piezoelektrischen Effekt . " Das elektrische Signal wird somit nicht auf einen elektrischen Strom auf der Basis , sondern wird durch eine mechanische Kraft bewirkt , " weist darauf hin, Thomas Heimburg .

Thomas Heimburg , zusammen mit Professor Andrew Jackson, zuerst die Theorie vorgeschlagen, dass Nerven -Funktion von Schallimpulse in 2005. Ihre Forschung hat seit Unterstützung für diese Theorie zur Verfügung gestellt , und die neuen Experimente bieten zusätzliche Bestätigung für die Theorie, dass die Nervensignale sind Schallimpulse .