Toată activitatea nervoasă funcționează cu succes datorită alternanței fazelor de repaus și excitabilitate. Defecțiunile sistemului de polarizare perturbă conductivitatea electrică a fibrelor. Dar, pe lângă fibrele nervoase, există și alte țesuturi excitabile - endocrine și musculare.
Dar vom lua în considerare caracteristicile țesuturilor conductoare și, folosind exemplul procesului de excitare a celulelor organice, vom spune despre semnificația nivelului critic de depolarizare. Fiziologia activității nervoase este strâns legată de indicatorii de sarcină electrică din interiorul și din exteriorul celulei nervoase.
Dacă un electrod este atașat de învelișul exterior al axonului, iar celăl alt de partea interioară, atunci există o diferență de potențial. Activitatea electrică a căilor nervoase se bazează pe această diferență.
Ce este potențialul de odihnă și potențialul de acțiune?
Toate celulele sistemului nervos sunt polarizate, adică au o sarcină electrică diferită în interiorul și în exteriorul unei membrane speciale. Celula nervoasă este întotdeaunamembrana sa lipoproteică, care are funcția de izolator bioelectric. Datorită membranelor, se creează potențialul de repaus în celulă, care este necesar pentru activarea ulterioară.
Potențialul de repaus este menținut prin transferul ionilor. Eliberarea ionilor de potasiu și intrarea clorului cresc potențialul de repaus al membranei.
Potențialul de acțiune se acumulează în faza de depolarizare, adică creșterea unei sarcini electrice.
Fazele potențialului de acțiune. Fiziologie
Deci, depolarizarea în fiziologie este o scădere a potențialului membranei. Depolarizarea este baza pentru apariția excitabilității, adică potențialul de acțiune al unei celule nervoase. Când este atins un nivel critic de depolarizare, nu, chiar și un stimul puternic, este capabil să provoace reacții în celulele nervoase. În același timp, există mult sodiu în interiorul axonului.
Imediat după această etapă, urmează faza de excitabilitate relativă. Răspunsul este deja posibil, dar numai la un semnal puternic de stimul. Excitabilitatea relativă trece încet în faza de ex altare. Ce este ex altarea? Acesta este vârful excitabilității tisulare.
În tot acest timp canalele de activare a sodiului sunt închise. Și deschiderea lor va avea loc numai atunci când fibra nervoasă este descărcată. Este necesară repolarizarea pentru a restabili sarcina negativă din interiorul fibrei.
Ce înseamnă nivelul critic de depolarizare (CDL)?
Deci, excitabilitatea este în fiziologiecapacitatea unei celule sau a unui țesut de a răspunde la un stimul și de a genera un fel de impuls. După cum am aflat, celulele au nevoie de o anumită încărcare - polarizare - pentru a funcționa. Creșterea sarcinii de la minus la plus se numește depolarizare.
După depolarizare, există întotdeauna repolarizare. Sarcina din interior după faza de excitare trebuie să redevină negativă, astfel încât celula să se poată pregăti pentru următoarea reacție.
Când valorile voltmetrului sunt fixate la 80, aceasta este faza de repaus. Apare după terminarea repolarizării, iar dacă dispozitivul prezintă o valoare pozitivă (mai mare de 0), atunci faza de repolarizare inversă se apropie de nivelul maxim - nivelul critic de depolarizare.
Cum se transmit impulsurile de la celulele nervoase la mușchi?
Impulsurile electrice care au apărut în timpul excitației membranei sunt transmise de-a lungul fibrelor nervoase cu viteză mare. Viteza semnalului este explicată de structura axonului. Axonul este parțial învelit de o teacă. Și între zonele mielinizate sunt noduri de Ranvier.
Datorită acestei aranjamente a fibrei nervoase, sarcina pozitivă alternează cu cea negativă, iar curentul de depolarizare se propagă aproape simultan pe toată lungimea axonului. Semnalul de contracție ajunge la mușchi într-o fracțiune de secundă. Un astfel de indicator precum nivelul critic de depolarizare a membranei înseamnă marcajul la care este atins potențialul de acțiune maxim. După contracția musculară, repolarizarea începe de-a lungul întregului axon.
Ce se întâmplăîn timpul depolarizării?
Ce înseamnă un astfel de indicator ca nivel critic de depolarizare? În fiziologie, aceasta înseamnă că celulele nervoase sunt deja gata să funcționeze. Funcționarea corectă a întregului organ depinde de schimbarea normală, în timp util, a fazelor potențialului de acțiune.
Nivelul critic (CLL) este de aproximativ 40–50 Mv. În acest moment, câmpul electric din jurul membranei scade. Gradul de polarizare depinde direct de câte canale de sodiu ale celulei sunt deschise. Celula în acest moment nu este încă pregătită pentru un răspuns, dar colectează un potențial electric. Această perioadă se numește refractaritate absolută. Faza durează doar 0,004 s în celulele nervoase, iar în cardiomiocite - 0,004 s.
După ce a trecut de un nivel critic de depolarizare, se instalează super-excitabilitatea. Celulele nervoase pot răspunde chiar și la acțiunea unui stimul subprag, adică la un efect relativ slab al mediului.
Funcțiile canalelor de sodiu și potasiu
Deci, un participant important în procesele de depolarizare și repolarizare este canalul ionic al proteinei. Să ne dăm seama ce înseamnă acest concept. Canalele ionice sunt macromolecule proteice situate în interiorul membranei plasmatice. Când sunt deschise, ionii anorganici pot trece prin ele. Canalele proteice au un filtru. Doar sodiul trece prin canalul de sodiu, doar acest element trece prin canalul de potasiu.
Aceste canale controlate electric au două porți: una este activare, are capacitatea de a transmite ioni, ceal altăinactivare. Într-un moment în care potențialul membranei de repaus este de -90 mV, poarta este închisă, dar când începe depolarizarea, canalele de sodiu se deschid încet. O creștere a potențialului duce la o închidere bruscă a supapelor de conductă.
Factorul care afectează activarea canalelor este excitabilitatea membranei celulare. Sub influența excitabilității electrice, sunt lansate 2 tipuri de receptori de ioni:
- începe acțiunea receptorilor liganzilor - pentru canalele chimiodependente;
- Semnal electric aplicat canalelor acționate electric.
Când este atins un nivel critic de depolarizare a membranei celulare, receptorii dau un semnal că toate canalele de sodiu trebuie să fie închise, iar canalele de potasiu încep să se deschidă.
Pompă sodiu-potasiu
Procesele de transfer al impulsului de excitație peste tot au loc datorită polarizării electrice efectuate datorită mișcării ionilor de sodiu și potasiu. Mișcarea elementelor are loc pe baza principiului transportului ionic activ - 3 Na+ spre interior și 2 K+ spre exterior. Acest mecanism de schimb se numește pompă de sodiu-potasiu.
Depolarizarea cardiomiocitelor. Fazele bătăilor inimii
Ciclurile de contracție cardiacă sunt, de asemenea, asociate cu depolarizarea electrică a căilor de conducere. Semnalul de contracție vine întotdeauna de la celulele SA situate în atriul drept și se propagă de-a lungul căilor Hiss către fasciculele Torel și Bachmann către atriul stâng. Procesele dreapta și stânga ale mănunchiului de Hiss transmit semnalul către ventriculii inimii.
Celulele nervoase se depolarizează mai repede și transportă semnalul datorită prezenței tecii de mielină, dar și țesutul muscular se depolarizează treptat. Adică, sarcina lor se schimbă de la negativ la pozitiv. Această fază a ciclului cardiac se numește diastolă. Toate celulele de aici sunt interconectate și acționează ca un singur complex, deoarece activitatea inimii trebuie coordonată cât mai mult posibil.
Când apare un nivel critic de depolarizare a pereților ventriculului drept și stâng, se generează o eliberare de energie - inima se contractă. Toate celulele se repolarizează apoi și se pregătesc pentru o altă contracție.
Depresie Verigo
În 1889, a fost descris un fenomen în fiziologie, care se numește depresia catolică a lui Verigo. Nivelul critic de depolarizare este nivelul de depolarizare la care toate canalele de sodiu sunt deja inactivate, iar canalele de potasiu funcționează în schimb. Dacă gradul de curent crește și mai mult, atunci excitabilitatea fibrei nervoase este redusă semnificativ. Iar nivelul critic de depolarizare sub acțiunea stimulilor iese din scară.
În timpul depresiei lui Verigo, viteza excitației scade și, în cele din urmă, scade complet. Celula începe să se adapteze prin schimbarea caracteristicilor funcționale.
Mecanism de adaptare
Se întâmplă ca în anumite condiții, curentul depolarizant să nu comute mult timp. Aceasta este caracteristica fibrelor senzoriale. O creștere treptată pe termen lung a unui astfel de curent peste norma de 50 mV duce la o creștere a frecvenței impulsurilor electronice.
Ca răspuns la astfel de semnale,conductivitatea membranei de potasiu. Sunt activate canalele mai lente. Ca rezultat, apare capacitatea țesutului nervos de a repeta răspunsurile. Aceasta se numește adaptarea fibrelor nervoase.
La adaptare, în loc de un număr mare de semnale scurte, celulele încep să se acumuleze și să dea un singur potențial puternic. Și intervalele dintre două reacții cresc.
