基本概念
跳躍節省時間並促進神經系統的能量效率,但並不是傳輸信號的唯一方式。儘管它是最常見的一種,但大多數情況下取決於傳遞什麼和來自哪裡。真正的快速脈衝和反應通常在沿神經核心(軸突)傳導的信號太多並且太慢時才使用這種跳躍移動。
神經解剖
神經通常由一個軸突(被多個叫做髓磷脂的脂肪物質節點圍繞)組成。髓磷脂起絕緣體作用,保護神經並保持其包含的信號。節點通常不覆蓋整個神經,並且節點之間在軸突或多或少暴露的地方有很小的空隙。這被叫做蘭氏結(nodesofRanvier)。信號從髓鞘跳躍到髓鞘時就會發生跳躍式傳導,本質上是從軸突頂部掠過。
理解神經脈衝
神經的主要作用是傳遞信號。它們傳導的信號有時與疼痛或冷熱等感覺有關。它們還幫助控制肌肉和器官的反應與運動。這類信號往往叫做“動作電位”。
可以將動作電位理解為將信號從神經元傳送到肌肉細胞的電脈衝。這些神經脈衝通常只在神經軸突內產生。然後,軸突將電流傳導到其最終的目的地(一般是突觸)。沿軸突的離子通道維持電流並保持其工作。
髓鞘的重要性
髓鞘有絕緣體作用,並防止電流從軸突膜泄露。實際上,有髓鞘軸突的所有離子通道都集中在蘭氏結。這些節點相互間隔約為1毫米。
電脈衝不能穿過軸突鞘部分,這是跳躍過程變得很重要的原因所在。相反,電流從一個節點跳躍到另一個,每次觸發另一個動作電位。在到達最終目的地之前,該過程都會沿著軸突繼續。
主要好處
並不是所有神經脈衝都使用該過程。例如,沒有髓磷脂的軸突就不能用它。傳導在無髓鞘軸突里通常更慢,因為電壓門控鈉和鉀通道需要在不同點再生活動以防止電流減弱。對於內部器官,消化系統,血管和大多數腺體來說,慢信號通常不是問題。然而,身體系統通常需要快速反應,如更依賴髓鞘軸突的中樞神經系統等,其結果就是跳躍過程。
這種快速傳導的兩大好處是提高信號速度和促進能效。這種傳導通常比連續傳導快30倍。通過限制到蘭氏結的電流,跳躍式傳導也能減少通過膜的離子滲漏。這樣能節省代謝能量,因為神經系統使用身體代謝能量的大約20%,因此這是一個明顯好處。