Всички нервни дейности функционират успешно благодарение на редуването на фазите на почивка и възбудимост. Неизправности в поляризационната система нарушават електрическата проводимост на влакната. Но освен нервните влакна има и други възбудими тъкани - ендокринни и мускулни.
Но ще разгледаме характеристиките на проводимите тъкани и използвайки примера на процеса на възбуждане на органичните клетки, ще разкажем за значението на критичното ниво на деполяризация. Физиологията на нервната дейност е тясно свързана с индикаторите за електрически заряд вътре и извън нервната клетка.
Ако единият електрод е прикрепен към външната обвивка на аксона, а другият към вътрешната му част, тогава има потенциална разлика. Електрическата активност на нервните пътища се основава на тази разлика.
Какво е потенциалът за почивка и потенциалът за действие?
Всички клетки на нервната система са поляризирани, тоест имат различен електрически заряд вътре и извън специална мембрана. Нервната клетка е винагинеговата липопротеинова мембрана, която има функцията на биоелектричен изолатор. Благодарение на мембраните се създава потенциалът на покой в клетката, който е необходим за последващо активиране.
Потенциалът за покой се поддържа чрез пренос на йони. Освобождаването на калиеви йони и навлизането на хлор увеличават потенциала на покой на мембраната.
Потенциалът за действие се натрупва във фазата на деполяризация, тоест нарастване на електрически заряд.
Фази на потенциала за действие. Физиология
И така, деполяризацията във физиологията е намаляване на мембранния потенциал. Деполяризацията е в основата на възникването на възбудимост, тоест потенциал на действие за нервната клетка. Когато се достигне критично ниво на деполяризация, нито един, дори силен стимул, не е в състояние да предизвика реакции в нервните клетки. В същото време вътре в аксона има много натрий.
Непосредствено след този етап следва фазата на относителна възбудимост. Отговорът вече е възможен, но само на силен стимулен сигнал. Относителната възбудимост бавно преминава във фазата на екзалтация. Какво е екзалтация? Това е пикът на тъканната възбудимост.
През цялото това време каналите за активиране на натрия са затворени. И отварянето им ще се случи само когато нервното влакно се разреди. Реполяризация е необходима за възстановяване на отрицателния заряд във влакното.
Какво означава критичното ниво на деполяризация (CDL)?
И така, възбудимостта е във физиологиятаспособността на клетка или тъкан да реагира на стимул и да генерира някакъв импулс. Както разбрахме, клетките се нуждаят от определен заряд - поляризация - за да работят. Увеличаването на заряда от минус до плюс се нарича деполяризация.
След деполяризация винаги има реполяризация. Зарядът вътре след фазата на възбуждане трябва да стане отново отрицателен, за да може клетката да се подготви за следващата реакция.
Когато показанията на волтметъра са фиксирани на 80, това е фазата на почивка. Това се случва след края на реполяризацията и ако устройството показва положителна стойност (по-голяма от 0), тогава фазата на обратната реполяризация се доближава до максималното ниво - критичното ниво на деполяризация.
Как се предават импулсите от нервните клетки към мускулите?
Електрическите импулси, възникнали по време на възбуждането на мембраната, се предават по нервните влакна с висока скорост. Скоростта на сигнала се обяснява със структурата на аксона. Аксонът е частично обвит от обвивка. А между миелинизираните области има възли на Ранвие.
Благодарение на това разположение на нервното влакно положителният заряд се редува с отрицателния, а деполяризационният ток се разпространява почти едновременно по цялата дължина на аксона. Сигналът за свиване достига мускула за част от секундата. Такъв индикатор като критичното ниво на деполяризация на мембраната означава марката, при която се достига пиковият потенциал на действие. След мускулна контракция започва реполяризация по целия аксон.
Какво ставапо време на деполяризация?
Какво означава такъв индикатор като критично ниво на деполяризация? Във физиологията това означава, че нервните клетки вече са готови за работа. Правилното функциониране на целия орган зависи от нормалната, навременна смяна на фазите на потенциала за действие.
Критичното ниво (CLL) е приблизително 40–50 Mv. По това време електрическото поле около мембраната намалява. Степента на поляризация директно зависи от това колко натриеви канала на клетката са отворени. Клетката в този момент все още не е готова за отговор, но събира електрически потенциал. Този период се нарича абсолютна рефрактерност. Фазата продължава само 0,004 s в нервните клетки, а в кардиомиоцитите - 0,004 s.
След преминаване на критично ниво на деполяризация, възниква свръхвъзбудимост. Нервните клетки могат да реагират дори на действието на подпрагов стимул, тоест на относително слаб ефект на околната среда.
Функции на натриевите и калиеви канали
И така, важен участник в процесите на деполяризация и реполяризация е протеиновият йонен канал. Нека да разберем какво означава това понятие. Йонните канали са протеинови макромолекули, разположени вътре в плазмената мембрана. Когато са отворени, през тях могат да преминат неорганични йони. Протеиновите канали имат филтър. Само натрият преминава през натриевия канал, само този елемент преминава през калиевия канал.
Тези електрически управлявани канали имат две врати: единият е активиращ, има способността да пропуска йони, другиятинактивиране. В момент, когато потенциалът на мембраната в покой е -90 mV, портата е затворена, но когато започне деполяризация, натриевите канали бавно се отварят. Увеличаването на потенциала води до рязко затваряне на вентилите на канала.
Факторът, който влияе върху активирането на каналите е възбудимостта на клетъчната мембрана. Под влияние на електрическата възбудимост се стартират 2 вида йонни рецептори:
- започва действието на лигандните рецептори - за химиозависими канали;
- Електрически сигнал, приложен за електрически задвижвани канали.
Когато се достигне критично ниво на деполяризация на клетъчната мембрана, рецепторите дават сигнал, че всички натриеви канали трябва да бъдат затворени и калиеви канали започват да се отварят.
Натриево-калиева помпа
Процесите на пренасяне на импулса на възбуждане навсякъде протичат поради електрическата поляризация, осъществявана поради движението на натриеви и калиеви йони. Движението на елементите се осъществява на основата на принципа на активния йонен транспорт - 3 Na+ навътре и 2 K+ навън. Този обменен механизъм се нарича натриево-калиева помпа.
Деполяризация на кардиомиоцитите. Фази на сърдечния ритъм
Циклите на сърдечна контракция също са свързани с електрическа деполяризация на проводящите пътища. Сигналът за свиване винаги идва от SA клетките, разположени в дясното предсърдие и се разпространява по пътищата на Hiss към сноповете на Torel и Bachmann към лявото предсърдие. Десният и левият израстъци на снопа Хис предават сигнала към вентрикулите на сърцето.
Нервните клетки се деполяризират по-бързо и пренасят сигнала поради наличието на миелинова обвивка, но мускулната тъкан също постепенно се деполяризира. Тоест зарядът им се променя от отрицателен към положителен. Тази фаза от сърдечния цикъл се нарича диастола. Всички клетки тук са взаимосвързани и действат като един комплекс, тъй като работата на сърцето трябва да бъде координирана колкото е възможно повече.
Когато настъпи критично ниво на деполяризация на стените на дясната и лявата камера, се генерира енергийно освобождаване - сърцето се свива. След това всички клетки се реполяризират и се подготвят за нова контракция.
Depression Verigo
През 1889 г. е описано явление във физиологията, което се нарича католическа депресия на Вериго. Критичното ниво на деполяризация е нивото на деполяризация, при което всички натриеви канали вече са инактивирани и вместо това работят калиеви канали. Ако степента на тока се увеличи още повече, тогава възбудимостта на нервното влакно е значително намалена. И критичното ниво на деполяризация под действието на стимули излиза извън мащаба.
По време на депресията на Вериго скоростта на възбуждане намалява и накрая напълно отшумява. Клетката започва да се адаптира чрез промяна на функционалните характеристики.
Механизъм за адаптация
Случва се, че при някои условия деполяризиращият ток не се превключва за дълго време. Това е характерно за сетивните влакна. Постепенното продължително увеличаване на такъв ток над нормата от 50 mV води до увеличаване на честотата на електронните импулси.
В отговор на подобни сигнали,проводимост на калиевата мембрана. По-бавните канали се активират. В резултат на това възниква способността на нервната тъкан да повтаря реакции. Това се нарича адаптация на нервните влакна.
При адаптиране, вместо голям брой кратки сигнали, клетките започват да се натрупват и да излъчват един-единствен силен потенциал. А интервалите между две реакции се увеличават.
