Personal tools
You are here: Home Archive 2007 March 07 Danska fysiker: Nervimpulser är ljudpulser, inte elektricitet
Navigation
 
Document Actions

Danska fysiker: Nervimpulser är ljudpulser, inte elektricitet

Här ett riktigt revolutionerande förslag som kommer från fysiker verksamma i Danmark, som tittat på nervsystemet. Deras utgångspunkt är enkel: Om nervimpulser är elektriska, varför ser vi inte en värmeutveckling?
Som alternativ har de utvecklat en hypotes där man ser nerver som mycket effektiva bärare av ljudpulser. Man menar sig då också kunna förklara bedövningsmedel, vilket man inte klarat tidigare: De ändrar densiteten i nervdelar så att ljudpulserna släcks ut. Om denna hypotes är sann så är det verkligen revolutionerande.

Physics explains biology Nerves are 'wrapped' in a membrane composed of lipids and proteins. According to the traditional explanation of molecular biology, a pulse is sent from one end of the nerve to the other with the help of electrically charged salts that pass through ion channels in the membrane. It has taken many years to understand this complicated process, and a number of the scientists involved in the task have been awarded the Nobel Prize for their efforts. But – according to the physicists – the fact that the nerve pulse does not produce heat contradicts the molecular biological theory of an electrical impulse produced by chemical processes.
Fysikerna är Thomas Heimburg och Andrew D. Jackson.

Läs mer: Physicists challenge notion of electric nerve impulses; say sound more likely | Science Blog

Uppdatering 20:11
Hypotesen har funnits i decennier enligt denna kommentar på Science Blog.

Uppdatering 8 mars 2007:
Här ett paper (pdf) där forskarna utvecklar sina teorier.

I detta paper menar man bl a att:
Man kan i aktta storleksförändringar i nerven, dvs en puls.
Energi konserveras, värme utvecklas men tas tillbaka igen

Lite utdrag ur detta paper
En bild på hur man menar att det inte fungerar:

Elnerv



Någar citat ur pappret:
Most striking, however,
is the finding that there are reversible changes in temperature
and heat during the action potential [16, 17, 18, 19, 20]. While
the Hodgkin-Huxley model [6] contains resistors that should
generate heat during the flow of ions, the reversible release
and re-absorption of heat does not find a satisfactory explanation
within this model [21]. Recently, Heimburg and Jackson
[22, 23] proposed that the action potential is rather a propagating
density pulse (soliton), and therefore an electromechanical
rather than a purely electrical phenomenon. This corresponds
to a localized piezoelectric sound pulse within the nerve membrane.
Such a model is able to explain most of the thermodynamical
findings on nerves and results in the correct propagation
velocity of about 100 m/s for a myelinated nerve. Interestingly,
Hodgkin and Huxley themselves proposed the possibility
that the nerve pulse is a propagating mechanical wave [24].

--

It seems evident that the solitons described above have many
similarities with real nerve pulses and can describe their thermodynamic
properties well. However, the action potential is
known to be a propagating voltage pulse with a net voltage
change of about 100mV. In the following we will argue that
this voltage change is a consequence of the change in area density
of the membrane in a manner similar to the propagation
of a piezoelectric wave. The membranes of biological membranes
contain charged lipids. Depending on cell and organelle
the fraction of charged lipids is between 10% and 40%. Some
membranes are especially rich in charged lipids, e.g. mitochondria.
Typically, most of these charged lipids are found on the
inner membrane, generating an electrical field.
Posted by jorgen on 2007-03-07 19:15
Taggar på intressant.se: , , , ,

Nervpulser är ljudpulser

Posted by Göran Johansson at 2007-03-07 21:15
Om nervpulser är ljudpulser, hur kommer det sig då att t ex EEG och ECG fungerar? Eller är det kanske atmosfäriska störningar man mäter?

Bra fråga

Posted by jorgen at 2007-03-07 21:29
Bra fråga, någon elektrisk komponent måste det ju finnas, annars skulle ju inte heller pacemakers fungera. Man menar väl att transporten av signaler i nervbanor kan vara ljud, men när väl destinationen är nådd, så måste ju rimligen elektrictet vara med. det finns det ju både mätningar (EEG, EKG) och styrsystem (pacemakers, grodlår och batteri) som visar.

Det intressanta tycker jag verkar vara det där med bedövningsmedel, att se dem från ett perspektiv av ljudpulser. Det fanns ingen bra länk vidare från den bloggpost som jag länkar till. Men från Science Blog:

"The membrane of the nerve is composed of lipids, a material that is similar to olive oil. This material can change its state from liquid to solid with temperature. The freezing point of water can be lowered by the addition of salt. Likewise, molecules that dissolve in membranes can lower the freezing point of membranes. The scientists found that the nerve membrane has a freezing point, which is precisely suited to the propagation of these concentrated sound pulses. Their theoretical calculations lead them to the same conclusion: Nerve pulses are sound pulses."

och

"But the curious turned out to be simple. If a nerve is to be able to transport sound pulses and send signals along the nerve, its membrane must have the property that its melting point is sufficiently close to body temperature and responds appropriately to changes in pressure. The effect of anesthetics is simply to change the melting point – and when the melting point has been changed, sound pulses cannot propagate."

Skeptisk

Posted by Malin at 2007-03-08 01:33
Nej, jag är skeptisk. Om inte annat med tanke på att jonkanaler är så dyra i drift; signalering och återställande av jonbalansen i nervceller tar upp en mycket god del av kroppensenergiförbrukning. Det vore evolutionärt vansinne att satsa så mycket energi på jonkanaler och -pumpar om de inte var nödvändiga för signalering. Och nervceller har oftast mängder med jonkanaler, med olika egenskaper som ger cellerna olika förmågor - blockerar man en jonkanal ändrar cellen sitt beteende. Hur skulle det kunna lösas med ljudvågor?

OK

Posted by jorgen at 2007-03-08 02:07
OK, då har Science Blog hoppat på pistolen (jumped the gun). De har heller inga referenser. Jag kan helt klart för lite om ämnet så det är bra att du går in och kommenterar.

Löper jonkanaler längs hela nerven? Jag får titta på Wikipedia (lite väl optimistiskt att jag hinner lära mig, men i alla fal):

http://en.wikipedia.org/wiki/Nerve_impulse#Speed_of_propagation
"As a result of myelination, the insulated portion of the axon behaves like a passive wire: it conducts action potentials rapidly because its membrane capacitance is low, and minimizes the degradation of action potentials because its membrane resistance is high. When this passively propagated signal reaches a node of Ranvier, it initiates an action potential, which subsequently travels passively to the next node where the cycle repeats."

Är det så att det finns en rent elektrisk del av en nerv? Eller går dessa olika jonkanaler längs hela nervens längd?

http://en.wikipedia.org/wiki/Saltatory_conduction

Paper om ljud -nerver

Posted by jorgen at 2007-03-08 16:41
Jag har lagt till en länk sist i bloggposten som länkar till ett paper där de utvecklar sina teorier.


Jonkanaler/Elektriska impulser.

Posted by Magnus at 2008-01-13 03:29
Då jag inte har någon djupare insikt i detta område, och inte heller har läst annat än vad som publicerats i Illustrerad Vetenskap (nr 2 2008 sid 44-47) tänker jag inte påstå mig ha 100% goda grunder för min teori om ovanstående ämne.
Då smältpunkten för nervfetterna är strax över kropptemperatur, är den då inte möjligt att de elektriska impulserna snabbt värmer nerverna det lilla extra som kan tänkas behövas för att ljudvågen ska fram?
På så sätt skulle de fungera som styrning, och det skulle också förklara hur ljudvågorna kan "Välja väg" i förgreningar och dessutom följa rätt nerv om två nerver ligger i kors.
om sagt, bara en plötslig tanke från en 18-åring utan naturvetenskapliga studier.


This site conforms to the following standards: