Nervesignaler er lydbølger - Membrane

More documents

Recommendations

Info

$Periodic solutions and refractory periods in the soliton ... - Membrane$

Gammel teori: Spændingsforskel skaber signalet Efter den gamle Hodgkin-Huxley-model skyldes nervesignalet, at natrium- og kaliumioner strømmer ind og ud af nervecellen og skaber en spændingsforskel. Modellen har dog ikke været i stand til at forklare de bølgende bevægelser, som kan observeres, når signalet løber gennem cellen. Teorien er i overensstemmelse med den temperaturstigning, der sker i cellen, når spændingsforskellen opstår, men den har hidtil ikke kunnet forklare det efterfølgende temperaturfald. forskere efterhånden at tage dem alvorligt. Der findes nemlig en lang række bedøvelsesmidler, som kemisk set er vidt forskellige, og det har hidtil været en gåde, hvordan de allesammen alligevel formår at slukke for nerverne, så vi ikke mærker smerte under en operation. Ifølge den nye teori skyldes nervesignalerne en bestemt slags lydbølger, der kaldes solitoner. Almindelige lydbølger udbreder sig til alle sider og bliver gradvist svagere, men solitoner udmærker sig ved kun at bevæge sig i én retning og bevare deres styrke, indtil de pludselig dør helt ud. Lyd udbreder sig næsten altid som almindelige bølger, men hvis de går gennem et materiale med helt bestemte egenskaber, kan de blive til solitoner i stedet. Og netop disse egenskaber har Illustreret Videnskab nr. 2/2008 K + Na + Natriumioner Kaliumioner Nervesignalets retning Ny teori: Nervesignalet er en lydbølge Ifølge den nye teori skyldes nervesignalerne en bestemt slags lydbølger kaldet solitoner. Når signalet løber gennem nervecellen, opstår en bølge, hvor cellen først bliver presset sammen og derefter udvidet, inden den Nervesignal vender tilbage til normal form. Ved sammenpresningen øges cellemembranens temperatur, og ved udvidelsen falder temperaturen. Netop disse fysiske forandringer kan lydbølgeteorien forklare. Den spændingsforskel, som kan måles ved nervesignalet, er blot et biprodukt af lydbølgen og skyldes elektrisk ladede ioner og proteiner i membranen. nervernes fedtholdige cellemembran, når den befinder sig lige i overgangen mellem dens faste og flydende form. Temperaturfald kan nu forklares Ligesom smør og olivenolie er flydende ved køkkentemperatur, men størkner i køleskabet, så har nervernes fedtstoffer et smeltepunkt, der ligger lidt over kropstemperaturen, og det giver dem de særlige soliton-egenskaber. Når nervesignaler i form af de specielle lydbølger løber ned gennem en nerve, presses cellemembranen let sammen ved bølgens front og vender derefter tilbage til sin normale form, lige så snart den har passeret. Og det er netop under denne sammenpresning, at det elektriske signal, der ledsager enhver nerveimpuls, opstår Nervecelle som en følgevirkning. I cellemembranen sidder der nemlig et utal af elektrisk ladede proteiner, molekyler og ioner, og når afstanden mellem dem ændres under påvirkning af solitonens trykbølge, opstår der en elektrisk spænding. Den nye teori forklarer nogle af de fænomener ved nervesignaler, som man ikke hidtil har haft nogen god forklaring på. Eksempelvis har man i flere år vidst, at en nerveimpuls ledsages af en svag stigning og derefter et kortvarigt fald i cellemembranens temperatur, før den atter vender tilbage til udgangspunktet. Temperaturstigningen er nem at forklare ud fra den klassiske teori, fordi en elektrisk modstand altid bliver varm, når der løber strøm igennem den. Men det efterfølgende fald i temperaturen strider 45
Narkose bryder lydbølgerne Cellemembranens temperatur skal ligge på smeltepunktet, for at vi kan føle smerte. Netop her kan lydbølger, og dermed nervesignaler, forplante sig ned gennem nerven. Narkosen bevirker, at cellens membran bliver flydende, hvilket stopper lydbølgens udbredelse. membran under normale forhold Cellemembranens smeltepunkt ligger lige over kropstemperaturen under normale betingelser. Derfor er dele af membranen faste, mens andre dele er flydende. Derved kan solitoner opstå, og lydbølgerne kan sende nervesignaler af sted. Patienten kan føle smerte. direkte mod termodynamikkens love, som ikke tillader, at strøm kan få temperaturen til at falde i en modstand. Ingen har kunnet forklare, hvordan det alligevel kan forekomme, og det har været et alvorligt problem for den gamle teori. Hvis nervesignaler i stedet udbredes som lydbølger, eller solitoner, er temperaturfaldet derimod en logisk konsekvens af den forbigående sammenpresning og udvidelse af cellemembranen. Forskere har i øvrigt tidligere observeret, at nerverne faktisk ændrer deres tykkelse, når der løber impulser gennem dem. Det minder om, når en slange har spist en mus, og den kan ses som en udbulning, der efterhånden glider længere og længere ned gennem slangens krop. Heller ikke denne fysiske ændring har SmErTETærSKEl membran under narkose Narkose opløser membranen Narkose sænker cellemembranens smeltepunkt, så den bliver flydende. Nu kan solitoner ikke længere opstå, og nervesignalerne går i stå. Patienten kan ikke længere føle smerte. haft en naturlig forklaring ud fra den klassiske Hodgkin-Huxley-model, mens det er en logisk konsekvens af Heimburg/ Jacksons nye lydbølgemodel. Teori forklarer narkosens virkning Forskernes bedste argument for deres kontroversielle teori er imidlertid, at den giver en forklaring på virkningen af narkose. Vidt forskellige kemiske stoffer som det frie grundstof xenon (Xe), en simpel, uorganisk forbindelse som lattergas (N 2O), et lille, organisk molekyle som æter (C 4H 10O) og et mere komplekst stof som isofluran (C 3 H 2 ClF 5 O) har den samme blokerende virkning på nerverne, så de forhindres i at sende impulser videre. Hvordan det kan forholde sig sådan, har været en gåde, lige siden æter i 1846 blev Flydende membran Fast membran Betændt membran membran med betændelse Membranen er som grødis Betændelse hæver smeltepunkt Cellemembranens smeltepunkt hæves ved betændelse. Derfor skal narkosens mængde øges for at bedøve nerven. Med en normal dosis narkose vil membranen stadig være halvt fast og halvt flydende, og derved kan patienten fortsat føle smerte. brugt ved den første operation med narkose. Den gængse forklaring har været, at stofferne binder sig til proteiner i nervernes cellemembran og sætter dem ud af funktion, så de ikke kan danne det elektriske signal, men teorien er aldrig blevet bekræftet ved eksperimentelle forsøg. Heimburg og Jackson har imidlertid en helt logisk og ganske ligetil forklaring på problemet. De hæfter sig ved, at man lige siden starten af forrige århundrede har vidst, at narkosestoffernes bedøvende virkning svarer meget nøjagtigt til deres opløselighed i olivenolie. Den britiske biolog Charles Ernest Overton og den tyske kemiker Hans Meyer formulerede allerede i 1901 den såkaldte fedtteori, som sagde, at et effektivt narkosemiddel simpelt hen opløser nervecellernes fedt- 46 Illustreret Videnskab nr. 2/2008
Page 1: NY TEORI Nervesignaler er lydbølge

Nervesignaler er lydbølger - Membrane

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?