V пр.бм. =аV р /pd

Методика и расчет скорости передачи нервного импульса
На основании предложенной гипотезы о наличии когерентных
квазичастиц в липидных слоях, прилегающих к воде липидного бислоя
(ЛБ), существуют когерентные квазичастицы а в слое хвостов с Вандер-Ваальсовой связью осуществляется слабая связь, и ЛБ
рассматривается как высокотемпературный Джозефсоновский сэндвич,
Это оказалось не только эффективным для объяснения многих свойств и
явлений ЛБ и биомембраны /1,2/, но и для предсказания и разработки
механизма передачи нервного импульса /3/. Согласно предложенному
механизму, импульс распространяется по безмякотной части аксона, где
в ЛБ равномерно встроены одинаковые по строению и ориентации
энерговозбудимые белки с альфа –спиральной электропроводной
частью. Резонансно поглотив энергию возбуждения, через время
релаксации Трел белок излучает поглощенную энергию, которая
воспринимается следующим ближайшим белком. И так возбуждение
передается от белка к белку по спирали с радиальной скоростью Vр=
а/Трел, где а - расстояние между белками, и продольной скоростью по
беэмякотному аксону Vпр.бм.=аVр/d, где d – диаметр безмякотного
аксона. Для определения а можно воспользоваться плотностью каналов
N/мкм2 изучению которой посвящено много работ. Окончательно для
безмякотных аксонов имеем: Vпр.бм.=аVр/d =а2/d Трел = 1/( Nd Трел),
м/сек . Согласно предлагаемому механизму, ЛБ, как
высокотемпературный сэндвич, обладает нулевым сопротивлением
вдоль мембраны для токов меньше критического, который зависит от
площади сечения когерентного слоя. Сечение можно увеличить либо
обертыванием ЛБ, как в миелиновой оболочке, либо просто увеличением
диаметра ЛБ, не имеющего вкрапления белков. Для мякотного аксона:
Vпр.м як.= Vпр.бм Lр /Lм, где Lр и Lм – длина перехвата Ранвье и миелиновой
оболочки соответственно. На рис.1 представлены результаты расчета
скорости передачи нервного импульса по безмякотному аксону в
зависимости от N и d при Трел = 10-8сек.
На рис.1 представлены результаты расчета скорости передачи нервного
импульса по безмякотному аксону в зависимости от N и d при Трел = 108
сек.
Скорость нервного импульса, м/сек
Плотность белков, N / мкм2
Рис.1. Скорость импульса по безмякотному аксону в зависимости от
плотности белков и диаметра аксона: 1) d=0,4мкм; 2) d=0,5мкм; 3)
d=1мкм; 4) d=1,5мкм; 5) d=2мкм; 6) d=2,5мкм. Трел =10-8сек.
Для мякотного аксона Vпр.мяк.= Vпр.бм Lр /Lм, например, для аксона с
перехватом Ранвье d=1мкм и Lр=1мкм, Lм=1мм при N=300/мкм2 Vпр.м
2
2
як.=106м/сек, при N=500/мкм Vпр.м як.=63,6м/сек, при N=700/мкм
Vпр.м як.=45,5м/сек, при N=1000/мкм2 Vпр.м як.=31,8м/сек.
На основании предлагаемого механизма движения импульса
возбуждения можно предположить, что вдоль всего липидного бислоя
аксона с большим диаметром (таким, как гигантский аксон кальмара)
расположены группы возбудимых белков, прерывающихся участками
мембраны, не имеющей таких белков.
Возбуждение белков приводит к возникновению тока по альфаспиральным участкам, что вызывает всплеск магнитного поля и ответное
поле, индуцированное ионами, находящимися внутри и вне аксона и
стремящимися уничтожить возникшее поле. Это и есть причиной
возникновения «ворот» и движение ионов сквозь мембрану является не
причиной, а следствием прохождения импульса. Изменение во времени
и в пространстве магнитного поля Ф(t,R) сопровождается по закону
Фарадея возникновением э.д.с.=d Ф /dt, которая и регистрируется как в
процессе изучения нервного импульса, так и при снятии электрограмм
при d Ф /dt и распространении этого поля в точке измерения R.
Литература.
1.М.Н. Осипова. Квантовые явления в биомембранах. Биофизика
том 48, вып.1, стр. 139, 2003
2. М.Н. Осипова. Передача нервного сигнала, как движение
магнитного вихря. Сайт «osipovam.ru».
3. М.Н. Осипова. Квантовая теория передачи нервного импульса.
Доклад на IIМеждународной виртуальной интернет- конференции
«Биотехнология. Взгляд в будущее». 26.03.20 13