Cała aktywność nerwowa skutecznie funkcjonuje dzięki naprzemiennym fazom spoczynku i pobudliwości. Awarie w systemie polaryzacji zakłócają przewodnictwo elektryczne włókien. Ale oprócz włókien nerwowych istnieją inne tkanki pobudliwe - endokrynologiczne i mięśniowe.
Ale rozważymy cechy tkanek przewodzących i na przykładzie procesu wzbudzenia komórek organicznych opowiemy o znaczeniu krytycznego poziomu depolaryzacji. Fizjologia aktywności nerwowej jest ściśle związana ze wskaźnikami ładunku elektrycznego wewnątrz i na zewnątrz komórki nerwowej.
Jeżeli jedna elektroda jest przymocowana do zewnętrznej powłoki aksonu, a druga do jego wewnętrznej części, istnieje różnica potencjałów. Aktywność elektryczna szlaków nerwowych opiera się na tej różnicy.
Co to jest potencjał spoczynkowy i potencjał działania?
Wszystkie komórki układu nerwowego są spolaryzowane, co oznacza, że mają inny ładunek elektryczny wewnątrz i na zewnątrz specjalnej błony. Komórka nerwowa jest zawszejego błona lipoproteinowa, która pełni funkcję izolatora bioelektrycznego. Dzięki błonom powstaje potencjał spoczynkowy w komórce, który jest niezbędny do późniejszej aktywacji.
Potencjał spoczynkowy jest utrzymywany przez transfer jonów. Uwalnianie jonów potasu i wnikanie chloru zwiększa potencjał spoczynkowy błony.
Potencjał czynnościowy gromadzi się w fazie depolaryzacji, czyli wzrostu ładunku elektrycznego.
Fazy potencjału czynnościowego. Fizjologia
Więc depolaryzacja w fizjologii to spadek potencjału błonowego. Depolaryzacja jest podstawą do pojawienia się pobudliwości, czyli potencjału czynnościowego komórki nerwowej. Po osiągnięciu krytycznego poziomu depolaryzacji żaden, nawet silny bodziec, nie jest w stanie wywołać reakcji w komórkach nerwowych. Jednocześnie w aksonie znajduje się dużo sodu.
Zaraz po tym etapie następuje faza względnej pobudliwości. Odpowiedź jest już możliwa, ale tylko na silny sygnał bodźcowy. Pobudliwość względna powoli przechodzi w fazę egz altacji. Czym jest wywyższenie? To jest szczyt pobudliwości tkanek.
Przez cały ten czas kanały aktywacji sodu są zamknięte. A ich otwarcie nastąpi tylko wtedy, gdy włókno nerwowe zostanie rozładowane. Repolaryzacja jest potrzebna do przywrócenia ujemnego ładunku wewnątrz światłowodu.
Co oznacza krytyczny poziom depolaryzacji (CDL)?
Tak więc pobudliwość jest w fizjologiizdolność komórki lub tkanki do reagowania na bodziec i generowania pewnego rodzaju impulsu. Jak się dowiedzieliśmy, ogniwa potrzebują do działania pewnego ładunku - polaryzacji. Wzrost ładunku od minusa do plusa nazywa się depolaryzacją.
Po depolaryzacji zawsze następuje repolaryzacja. Ładunek wewnątrz po fazie wzbudzenia musi ponownie stać się ujemny, aby ogniwo mogło przygotować się do następnej reakcji.
Gdy odczyty woltomierza są ustalone na 80, jest to faza spoczynku. Następuje to po zakończeniu repolaryzacji, a jeśli urządzenie pokazuje wartość dodatnią (większą niż 0), to faza odwróconej repolaryzacji zbliża się do poziomu maksymalnego - krytycznego poziomu depolaryzacji.
Jak impulsy są przekazywane z komórek nerwowych do mięśni?
Impulsy elektryczne, które powstały podczas wzbudzania błony, są przesyłane wzdłuż włókien nerwowych z dużą prędkością. Szybkość sygnału tłumaczy się strukturą aksonu. Akson jest częściowo otoczony osłoną. A pomiędzy zmielinizowanymi obszarami znajdują się węzły Ranvier.
Dzięki takiemu ułożeniu włókna nerwowego ładunek dodatni zmienia się z ujemnym, a prąd depolaryzacji rozchodzi się prawie jednocześnie na całej długości aksonu. Sygnał skurczu dociera do mięśnia w ułamku sekundy. Taki wskaźnik, jak krytyczny poziom depolaryzacji błony, oznacza znak, przy którym osiągany jest szczytowy potencjał czynnościowy. Po skurczu mięśni następuje repolaryzacja wzdłuż całego aksonu.
Co się dziejepodczas depolaryzacji?
Co oznacza taki wskaźnik jak krytyczny poziom depolaryzacji? W fizjologii oznacza to, że komórki nerwowe są już gotowe do pracy. Prawidłowe funkcjonowanie całego narządu zależy od normalnej, terminowej zmiany faz potencjału czynnościowego.
Poziom krytyczny (CLL) wynosi około 40-50 Mv. W tym czasie pole elektryczne wokół membrany maleje. Stopień polaryzacji zależy bezpośrednio od liczby otwartych kanałów sodowych komórki. Komórka w tym czasie nie jest jeszcze gotowa na odpowiedź, ale gromadzi potencjał elektryczny. Ten okres nazywa się absolutną ogniotrwałością. Faza trwa zaledwie 0,004 s w komórkach nerwowych, a w kardiomiocytach 0,004 s.
Po przejściu krytycznego poziomu depolaryzacji pojawia się nadpobudliwość. Komórki nerwowe mogą reagować nawet na działanie bodźca podprogowego, czyli stosunkowo słabego oddziaływania otoczenia.
Funkcje kanałów sodowych i potasowych
Tak więc ważnym uczestnikiem procesów depolaryzacji i repolaryzacji jest kanał jonowy białka. Zastanówmy się, co oznacza ta koncepcja. Kanały jonowe to makrocząsteczki białkowe znajdujące się wewnątrz błony komórkowej. Kiedy są otwarte, mogą przez nie przechodzić jony nieorganiczne. Kanały białkowe mają filtr. Przez przewód sodowy przechodzi tylko sód, tylko ten pierwiastek przechodzi przez przewód potasowy.
Te elektrycznie sterowane kanały mają dwie bramki: jedna jest aktywacją, ma zdolność przepuszczania jonów, drugadezaktywacja. W momencie, gdy potencjał spoczynkowy błony wynosi -90 mV, bramka jest zamknięta, ale gdy zaczyna się depolaryzacja, kanały sodowe powoli się otwierają. Wzrost potencjału prowadzi do gwałtownego zamknięcia zaworów kanałowych.
Czynnikiem wpływającym na aktywację kanałów jest pobudliwość błony komórkowej. Pod wpływem pobudliwości elektrycznej uruchamiane są 2 rodzaje receptorów jonowych:
- rozpoczyna działanie receptorów ligandów - dla kanałów chemozależnych;
- Sygnał elektryczny zastosowany do kanałów obsługiwanych elektrycznie.
Kiedy zostanie osiągnięty krytyczny poziom depolaryzacji błony komórkowej, receptory dają sygnał, że wszystkie kanały sodowe muszą zostać zamknięte, a kanały potasowe zaczynają się otwierać.
Pompa sodowo-potasowa
Procesy przenoszenia impulsu wzbudzającego wszędzie zachodzą w wyniku polaryzacji elektrycznej zachodzącej w wyniku ruchu jonów sodu i potasu. Ruch pierwiastków odbywa się na zasadzie aktywnego transportu jonów - 3 Na+ do wewnątrz i 2 K+ na zewnątrz. Ten mechanizm wymiany nazywany jest pompą sodowo-potasową.
Depolaryzacja kardiomiocytów. Fazy bicia serca
Cykle skurczu serca są również związane z elektryczną depolaryzacją ścieżek przewodzenia. Sygnał skurczu zawsze pochodzi z komórek SA znajdujących się w prawym przedsionku i rozchodzi się wzdłuż szlaków Hissa do wiązek Torela i Bachmanna do lewego przedsionka. Prawy i lewy wyrostek pęczka Hissa przekazują sygnał do komór serca.
Komórki nerwowe depolaryzują się szybciej i przenoszą sygnał ze względu na obecność osłonki mielinowej, ale tkanka mięśniowa również stopniowo się depolaryzuje. Oznacza to, że ich ładunek zmienia się z ujemnego na dodatni. Ta faza cyklu serca nazywana jest rozkurczem. Wszystkie komórki są tutaj ze sobą połączone i działają jak jeden kompleks, ponieważ praca serca musi być w jak największym stopniu skoordynowana.
Kiedy następuje krytyczny poziom depolaryzacji ścian prawej i lewej komory, następuje uwolnienie energii – serce kurczy się. Wszystkie komórki następnie repolaryzują się i przygotowują do kolejnego skurczu.
Depresja Verigo
W 1889 roku opisano zjawisko w fizjologii, które nazywa się katolicką depresją Verigo. Krytycznym poziomem depolaryzacji jest poziom depolaryzacji, przy którym wszystkie kanały sodowe są już dezaktywowane, a zamiast nich działają kanały potasowe. Jeśli stopień prądu wzrasta jeszcze bardziej, pobudliwość włókna nerwowego jest znacznie zmniejszona. A krytyczny poziom depolaryzacji pod wpływem bodźców przekracza skalę.
Podczas depresji Verigo, prędkość pobudzenia spada, aż w końcu całkowicie ustępuje. Komórka zaczyna się dostosowywać, zmieniając cechy funkcjonalne.
Mechanizm adaptacji
Zdarza się, że w pewnych warunkach prąd depolaryzujący nie przełącza się przez długi czas. Jest to charakterystyczne dla włókien czuciowych. Stopniowy, długotrwały wzrost takiego prądu powyżej normy 50 mV prowadzi do wzrostu częstotliwości impulsów elektronicznych.
W odpowiedzi na takie sygnały,przewodnictwo błony potasowej. Wolniejsze kanały są aktywowane. W rezultacie powstaje zdolność tkanki nerwowej do powtarzania odpowiedzi. Nazywa się to adaptacją włókien nerwowych.
Podczas adaptacji, zamiast dużej liczby krótkich sygnałów, komórki zaczynają się akumulować i wydzielać pojedynczy silny potencjał. A odstępy między dwiema reakcjami rosną.
