All nervös aktivitet fungerar framgångsrikt på grund av växlande faser av vila och excitabilitet. Fel i polarisationssystemet stör fibrernas elektriska ledningsförmåga. Men förutom nervfibrer finns det andra exciterbara vävnader - endokrina och muskler.
Men vi kommer att överväga egenskaperna hos ledande vävnader, och med hjälp av exemplet på processen för excitation av organiska celler kommer vi att berätta om betydelsen av den kritiska nivån av depolarisering. Fysiologin för nervaktivitet är nära relaterad till indikatorerna för elektrisk laddning inuti och utanför nervcellen.
Om en elektrod är fäst vid det yttre skalet av axonet och den andra till dess inre del, så finns det en potentialskillnad. Den elektriska aktiviteten hos nervbanorna baseras på denna skillnad.
Vad är vilopotential och handlingspotential?
Alla celler i nervsystemet är polariserade, det vill säga de har olika elektrisk laddning inuti och utanför ett speciellt membran. Nervcellen är alltiddess lipoproteinmembran, som har funktionen av en bioelektrisk isolator. Tack vare membranen skapas vilopotentialen i cellen, vilket är nödvändigt för efterföljande aktivering.
Vilopotentialen upprätthålls genom överföring av joner. Frigörandet av kaliumjoner och inträngandet av klor ökar membranets vilopotential.
Aktionspotential ackumuleras i depolarisationsfasen, det vill säga när en elektrisk laddning stiger.
Handlingspotentialens faser. Fysiologi
Så, depolarisering i fysiologi är en minskning av membranpotentialen. Depolarisering är grunden för uppkomsten av excitabilitet, det vill säga aktionspotentialen för en nervcell. När en kritisk nivå av depolarisering uppnås kan nej, även en stark stimulans, orsaka reaktioner i nervceller. Samtidigt finns det mycket natrium inuti axonet.
Omedelbart efter detta steg följer fasen av relativ excitabilitet. Svaret är redan möjligt, men bara på en stark stimulanssignal. Relativ excitabilitet går långsamt över i upphöjelsens fas. Vad är upphöjelse? Detta är toppen av vävnadsexcitabilitet.
Hel denna tid är natriumaktiveringskanalerna stängda. Och deras öppning kommer bara att inträffa när nervfibern töms. Repolarisering behövs för att återställa den negativa laddningen inuti fibern.
Vad betyder den kritiska nivån av depolarisering (CDL)?
Så, excitabilitet ligger i fysiologinförmågan hos en cell eller vävnad att svara på en stimulans och generera någon form av impuls. Som vi fick reda på behöver celler en viss laddning - polarisering - för att fungera. Ökningen av laddningen från minus till plus kallas depolarisering.
Efter depolarisering finns det alltid repolarisering. Laddningen inuti efter excitationsfasen måste bli negativ igen så att cellen kan förbereda sig för nästa reaktion.
När voltmetervärdena är fixerade till 80 är detta vilofasen. Det inträffar efter slutet av repolariseringen, och om enheten visar ett positivt värde (större än 0), närmar sig den omvända repolariseringsfasen maxnivån - den kritiska nivån av depolarisering.
Hur överförs impulser från nervceller till muskler?
Elektriska impulser som har uppstått under excitationen av membranet överförs längs nervfibrerna med hög hastighet. Signalens hastighet förklaras av axonets struktur. Axonet är delvis omslutet av ett hölje. Och mellan de myeliniserade områdena finns noder av Ranvier.
Tack vare detta arrangemang av nervfibern växlar den positiva laddningen med den negativa, och depolarisationsströmmen fortplantar sig nästan samtidigt längs hela axonets längd. Kontraktionssignalen når muskeln på en bråkdel av en sekund. En sådan indikator som den kritiska nivån av membrandepolarisering betyder det märke vid vilket den maximala aktionspotentialen nås. Efter muskelkontraktion startar repolarisering längs hela axonet.
Vad händerunder depolarisering?
Vad betyder en sådan indikator som en kritisk nivå av depolarisering? Inom fysiologi betyder det att nervcellerna redan är redo att arbeta. Den korrekta funktionen av hela organet beror på den normala, snabba förändringen av faserna av aktionspotentialen.
Den kritiska nivån (CLL) är cirka 40–50 Mv. Vid denna tidpunkt minskar det elektriska fältet runt membranet. Graden av polarisering beror direkt på hur många natriumkanaler i cellen som är öppna. Cellen vid denna tidpunkt är ännu inte redo för ett svar, men samlar en elektrisk potential. Denna period kallas absolut refraktäritet. Fasen varar endast 0,004 s i nervceller och i kardiomyocyter - 0,004 s.
Efter att ha passerat en kritisk nivå av depolarisering börjar superexcitabiliteten inträda. Nervceller kan reagera även på verkan av en subtröskelstimulus, det vill säga en relativt svag effekt av miljön.
Natrium- och kaliumkanalers funktioner
Så, en viktig deltagare i processerna för depolarisering och repolarisering är proteinjonkanalen. Låt oss ta reda på vad det här konceptet betyder. Jonkanaler är proteinmakromolekyler som finns inuti plasmamembranet. När de är öppna kan oorganiska joner passera genom dem. Proteinkanaler har ett filter. Endast natrium passerar genom natriumkanalen, endast detta element passerar genom kaliumkanalen.
Dessa elektriskt styrda kanaler har två grindar: den ena är aktivering, har förmågan att passera joner, den andrainaktivering. Vid en tidpunkt då vilomembranpotentialen är -90 mV är porten stängd, men när depolariseringen börjar öppnas natriumkanalerna långsamt. En ökning av potentialen leder till en kraftig stängning av kanalventilerna.
Faktören som påverkar aktiveringen av kanaler är cellmembranets excitabilitet. Under påverkan av elektrisk excitabilitet lanseras 2 typer av jonreceptorer:
- startar verkan av ligandreceptorer - för kemoberoende kanaler;
- Elektrisk signal applicerad för elektriskt drivna kanaler.
När en kritisk nivå av cellmembrandepolarisering uppnås, ger receptorer en signal om att alla natriumkanaler måste stängas och kaliumkanaler börjar öppnas.
natriumkaliumpump
Processerna att överföra excitationsimpulsen överallt sker på grund av den elektriska polariseringen som utförs på grund av rörelsen av natrium- och kaliumjoner. Förflyttning av element sker på basis av principen om aktiv jontransport - 3 Na+ inåt och 2 K+ utåt. Denna utbytesmekanism kallas natrium-kaliumpumpen.
Depolarisering av kardiomyocyter. Faser av hjärtslag
Hjärtkontraktionscykler är också associerade med elektrisk depolarisering av ledningsbanorna. Kontraktionssignalen kommer alltid från SA-cellerna i höger förmak och fortplantar sig längs Hiss-vägarna till Torel- och Bachmann-buntarna till vänster förmak. De högra och vänstra processerna i hissknippet överför signalen till hjärtats ventriklar.
Nervceller depolariseras snabbare och bär signalen på grund av närvaron av myelinskidan, men muskelvävnad depolariseras också gradvis. Det vill säga deras laddning ändras från negativ till positiv. Denna fas av hjärtcykeln kallas diastole. Alla celler här är sammankopplade och fungerar som ett komplex, eftersom hjärtats arbete måste koordineras så mycket som möjligt.
När en kritisk nivå av depolarisering av väggarna i höger och vänster kammare inträffar, genereras en energifrisättning - hjärtat drar ihop sig. Alla celler repolariseras sedan och förbereder sig för ytterligare en sammandragning.
Depression Verigo
År 1889 beskrevs ett fenomen inom fysiologin, som kallas Verigos katolska depression. Den kritiska nivån av depolarisering är den nivå av depolarisering där alla natriumkanaler redan är inaktiverade, och kaliumkanaler fungerar istället. Om graden av ström ökar ännu mer, reduceras nervfiberns excitabilitet avsevärt. Och den kritiska nivån av depolarisering under inverkan av stimuli går utanför skalan.
Under Verigos depression minskar excitationshastigheten, och slutligen avtar den helt. Cellen börjar anpassa sig genom att ändra funktionella funktioner.
anpassningsmekanism
Det händer att den depolariserande strömmen under vissa förhållanden inte växlar under en lång tid. Detta är karakteristiskt för sensoriska fibrer. En gradvis långvarig ökning av en sådan ström över normen på 50 mV leder till en ökning av frekvensen av elektroniska pulser.
Som svar på sådana signaler harledningsförmågan hos kaliummembranet. Långsammare kanaler aktiveras. Som ett resultat uppstår nervvävnadens förmåga att upprepa svar. Detta kallas nervfiberanpassning.
När man anpassar sig, istället för ett stort antal korta signaler, börjar celler ackumuleras och avger en enda stark potential. Och intervallen mellan två reaktioner ökar.
