Fiziologie. Nivelul critic al depolarizării

Toate activitățile nervoase funcționează cu succes datorită alternării fazelor de repaus și excitabilitate. Defecțiunile din sistemul de polarizare perturba conductivitatea electrică a fibrelor. Dar, pe lângă fibrele nervoase, există și alte țesuturi excitabile - endocrine și musculare.

Dar vom lua în considerare caracteristicile țesuturilor care se desfășoară și pe exemplul procesului de excitare a celulelor organice, să descriem semnificația nivelului critic al depolarizării. Fiziologia activității nervoase este strâns legată de indicii de sarcină electrică din interiorul și din exteriorul celulei nervoase.

Dacă un electrod este atașat la carcasa exterioară a axonului și celălalt la partea sa interioară, atunci este vizibilă o diferență de potențial. Activitatea electrică a căilor nervoase se bazează pe această diferență.

Care este potențialul de odihnă și potențialul de acțiune?

Toate celulele sistemul nervos sunt polarizate, adică au sarcini electrice diferite în interiorul și în exteriorul membranei speciale. Celulele nervoase au întotdeauna membrană proprie de lipoproteine, care are funcția de izolator bioelectric. Datorită membranelor, se creează un potențial de repaus în celulă, care este necesar pentru activarea ulterioară.

Potențialul de odihnă este menținut prin transportul ionic. Randamentul ionilor de potasiu și intrarea clorului măresc potențialul de odihnă al membranei.

Potențialul de acțiune se acumulează în faza de depolarizare, adică creșterea încărcăturii electrice.

Fazele potențialului de acțiune. fiziologie

Deci, depolarizarea în fiziologie este o reducere a potențialului membranei. Depolarizarea este baza pentru apariția excitabilității, adică a potențialului de acțiune al celulei nervoase. Când ajungem la un nivel critic de depolarizare, nu, nici un stimulent puternic nu este capabil să provoace reacții ale celulelor nervoase. Sodiul este foarte mult în interiorul axonului.

Imediat după această etapă urmează o fază de excitabilitate relativă. Răspunsul este deja posibil, dar numai pe un stimul puternic de semnal. Excitabilitatea relativă trece încet în faza de exaltare. Ce este exaltarea? Acesta este vârful excitabilității țesuturilor.

Tot acest timp, canalele de sodiu de activare sunt închise. Și descoperirea lor se va întâmpla abia atunci fibre nervoase evacuate. Repolarizarea este necesară pentru a restabili încărcarea negativă din interiorul fibrei.

Ce înseamnă nivelul critic al depolarizării?

Așadar, excitabilitatea este în fiziologia capacității unei celule sau țesuturi de a răspunde la un stimul și de a genera un impuls. După cum am aflat, celulele de lucru au nevoie de o anumită încărcare - polarizare. Acumularea unei sarcini de la un minus la un plus se numește depolarizare.

După depolarizare, repolarizarea continuă. Încărcarea în interiorul fazei de excitație ar trebui să devină din nou negativă, astfel încât celula să se poată pregăti pentru următoarea reacție.

Când citirea voltmetrului este fixată la 80 - aceasta este faza odihnă. Apare după terminarea repolarizării și dacă dispozitivul prezintă o valoare pozitivă (mai mare de 0), atunci faza de repolarizare inversă se apropie de nivelul maxim - nivelul critic al depolarizării.

Cum sunt transmise impulsurile din celulele nervoase către mușchi?

Impulsurile electrice care apar atunci când membrana este excitată sunt transmise de-a lungul fibrelor nervoase la viteză mare. Viteza semnalului se explică prin structura axonului. Axon este parțial învelit de o cochilie. Și între site-urile cu mielină interceptează Ranvier.

Datorită acestui aranjament al fibrei nervoase, sarcina pozitivă este alternativă cu cea negativă, iar curentul de depolarizare se practică practic simultan pe toată lungimea axonului. Semnalul de contracție vine la mușchi într-o fracțiune de secundă. Un astfel de indicator ca nivelul critic al depolarizării membranei indică faptul că marcajul la care se atinge potențialul maxim de acțiune. După contracția mușchiului de-a lungul întregului axon, repolarizarea a început deja.

Ce se întâmplă cu depolarizarea?

Ce înseamnă un astfel de indicator ca nivelul critic al depolarizării? Acest lucru în fiziologie înseamnă că celulele nervoase sunt deja pregătite pentru muncă. Funcționarea corectă a întregului corp depinde de o schimbare normală și în timp util a fazelor potențialului de acțiune.

Nivelul critic (LUD) este de aproximativ 40-50 Mv. În acest moment, câmpul electric din jurul membranei scade. Grad de polarizare direct depinde de numărul de canale de sodiu pe care celula este deschisă. Cușca în acest moment nu este încă pregătită să răspundă, ci colectează potențialul electric. Această perioadă se numește refractare absolută. Faza durează numai 0,004 s în celulele nervoase, iar în cardiomiocite - 0,004 s.

După trecerea unui nivel critic de depolarizare, se instalează super-excitabilitatea. Celulele nervoase pot reacționa chiar și la acțiunea unui stimul sub-prag, adică la un efect relativ slab al mediului.

Funcțiile canalelor de sodiu și potasiu

Deci, un important participant la procesele de depolarizare și repolarizare este canalul de ioni de proteine. Vom înțelege ce implică acest concept. Canalele ionice sunt macromoleculele de proteine ​​din interiorul membranei plasmatice. Când sunt deschise, ionicele de origine anorganică pot trece prin ele. Canalele de proteine ​​au un filtru. Prin canalul de sodiu trece doar sodiu, prin intermediul acestui element de potasiu.

Aceste canale controlate electric au două porți: o singură activare, au capacitatea de a trece ioni, alte inactivări. Într-un moment în care potențialul de repaus al membranei este de -90 mV, poarta este închisă, dar la începutul depolarizării, canalele de sodiu se deschid încet. Creșterea potențialului duce la o închidere clară a pliantelor canalului.

Factorul care afectează activarea canalelor este excitabilitatea membranei celulare. Sub influența excitabilității electrice, se declanșează două tipuri de receptori ionici:

• ligandul receptorilor este activat - pentru canalele dependente chimic;
• un semnal electric este aplicat pe canalele controlate electric.

Când nivelul critic al depolarizării membranei ajunge la celule, receptorii dau un semnal că toate canalele de sodiu trebuie să fie închise și canalele de potasiu încep să se deschidă.

Pompă sodică-potasiu

Procesele de transmitere a impulsului de excitație sunt transmise pretutindeni prin polarizarea electrică, care se realizează prin mișcarea ionilor de sodiu și potasiu. Mișcarea elementelor se bazează pe principiu transportul activ ioni - 3 Na⁺ În interior și 2 K⁺ out. Acest mecanism de schimb este numit o pompă de sodiu-potasiu.

Depolarizarea cardiomiocitelor. Faze de contracție cardiacă

Ciclurile cardiace ale contracțiilor sunt, de asemenea, asociate cu depolarizarea electrică a căilor. Semnalul de contracție provine întotdeauna din celulele CA situate în atriul drept și se întinde de-a lungul căilor de ghidare ale lui Guiss în mănunchiul lui Torrel și Bachmann în atriul stâng. Procesele din dreapta și din stânga ale pachetului Guissa transmit semnalul către ventriculele inimii.

Celulele nervoase sunt depolarizate mai rapid și transporta semnalul datorită prezenței tecii de mielină, dar și țesuturile musculare sunt, de asemenea, depolarizate treptat. Adică, sarcina lor din partea negativă se transformă într-una pozitivă. Această fază a ciclului inimii se numește diastol. Toate celulele sunt interconectate și acționează ca un complex, deoarece activitatea inimii trebuie să fie cât mai coordonată posibil.

Când există un nivel critic de depolarizare a pereților ventriculului drept și stâng, se generează o eliberare de energie - inima este contractată. Apoi, toate celulele repolarizează și se pregătesc pentru o nouă contracție.

Depresiunea Verigo

În 1889, a descris un fenomen în fiziologie, care se numește depresiunea catolică a lui Verigo. Nivelul critic al depolarizării este nivelul de depolarizare, în care toate canalele de sodiu sunt deja inactivate, iar cele de potasiu sunt utilizate în schimb. În cazul în care gradul de curent este în continuare crescut, atunci excitabilitatea fibrelor nervoase este semnificativ redusă. Nivelul critic al depolarizării cu acțiunea stimulilor se stinge.

În timpul depresiunii lui Verigo, rata de excitație este redusă și, în final, se cade complet. Celula începe să se adapteze datorită schimbărilor în caracteristicile funcționale.

Mecanism de adaptare

Uneori, în anumite condiții, curentul de depolarizare nu trece prea mult timp. Acest lucru este specific fibrelor senzoriale. Creșterea treptată prelungită a unui astfel de curent deasupra normei de 50 mV conduce la o creștere a frecvenței impulsurilor electronice.

Ca răspuns la astfel de semnale, conductivitatea membranei de potasiu crește. Se activează canalele mai slabe. Ca urmare, capacitatea țesutului nervos de a repeta răspunsurile. Aceasta se numește adaptarea fibrelor nervoase.

Când se adaptează în loc de un număr mare de semnale scurte, celulele încep să se acumuleze și să dea un singur potențial puternic. Iar intervalele dintre cele două reacții cresc.