1. Понятие биоэлектрогенеза. Возбудимость. Возбудимые клетки

Мир, в котором мы все живём, бескрайне многолик и изменчив. Его лица и изменения могут быть прямо обращены к нам, но могут существовать и независимо от нас. в любом случае, как только мы хоть краешком своего Я прикасаемся к этому миру, мы входим с ним во взаимодействие, и должны иметь устройства (аппараты, приборы, системы…), обеспечивающие эффективность этих взаимодействий. первым и главным из этих устройств является наша нервная система. Её задача — собирать информацию из внешнего мира, обрабатывать её и, сопоставив её с накопленным раньше опытом, принимать управленческие решения: как реагировать, и реагировать ли вообще. То есть наша нервная система — это информационная система со всеми её атрибутами. А раз так, должен быть язык, код, правила, по которым записывается информация.

Вот мы и добрались до биоэлектрогенеза, до особенностей возникновения электрических процессов в живых системах. Подозрение о том, что базовым, первичным кодом в нервной системе (подобно двоичному коду любого компьютера, где 00, 01, 11 или 10 удивительным образом ухитряется вместить все помыслы писателя, поверяемые им машине) может быть импульсный код, то есть определённая последовательность нервных (по сути, электрических) импульсов, возникло не на пустом месте. Ещё в конце XVII века в ожесточённом споре двух великих физиков — Луиджи Гальвани и Александро Вольта — родилась первая истина на этом долгом пути: в теле животных (и человека, естественно) есть электрические потенциалы и электрический ток. Потребовалось два с лишним века, чтобы мы начали понимать, что именно эти биоэлектрические явления и дают возможность нервной системе работать с информацией, и ещё почти век, чтобы начать понимать, как это происходит. Давайте обсудим, что мы сегодня знаем об этом.

Есть устойчивое мнение, что способностью к биоэлектрогенезу обладают только некоторые клетки животных, которые принято называть возбудимыми. Честно говоря, это не совсем правда! Сегодня уже хорошо известно, что электрический заряд на мембране имеют и клетки крови (например, эритроциты), и гепатоциты (то есть клетки печени), и половые клетки животных, и т.д. Более того, некоторые клетки растений тоже способны к генерации электрического заряда на своей поверхности, причём этот заряд меняется и распространяется, что позволяет биофизикам уже полвека говорить о наличии у растений нервной системы (тех, кто, в отличие от ботаников, наблюдал растения в реальной жизни, а не в гербарии, это едва ли удивит).

Тем не менее, клетки нервной, эндокринной и мышечной систем традиционно относят к особой группе, называя их (и только их) возбудимыми. Почему же? Ответ начнём с формулирования очень важного в нейробиологии понятия возбудимости. Одно из наиболее точных определений звучит так: возбудимость — это способность некоторых клеток (нервных, мышечных, эндокринных) отвечать на действие стимула закономерными изменениями электрического потенциала своей мембраны. То есть при действии какого-то раздражителя (напомним, что стимул — это вообще-то острый прутик, которым арбакеша побуждает заупрямившегося ослика к началу движения, раздражающий фактор) на мембране этих клеток однотипно, принципиально сходным образом меняются характеристики заряда. А чтобы что-то менять, надо это иметь. Стало быть, возбудимые клетки изначально, ещё до нанесения стимула, обладают зарядом мембраны. Попробуем разобраться, откуда же он берётся и как и почему он может меняться.