Главная Обратная связь

Дисциплины:






Потенціал дії нервового волокна



Потенціал дії (ПД)—це короткочасні високоамплітудні зміни МПС, що виникають при збудженні. Основною причиною ПД є зміна проникності мембрани для іонів.

Розглянемо розвиток ПД на прикладі нервового волокна. Реєструвати ПД можна при введенні одного з електродів у волокно або розташовуючи обидва електроди на його поверхні. Простежимо процес формування ПД при внутрішньоклітинному методі. Можна чітко виділити п’ять фаз розвитку ПД:

1 – наростання (деполяризація), що триває близько 0,2-0.5 мс.

У стані спокою мембрана поляризована і МПС дорівнює
90 мВ. Як тільки починається збудження, величина цього потенціалу зменшується (це зменшення називається деполяризацією);

2 – овершут (від англ. overshoot - переліт). У ряді випадків потенціал боків мембрани змінюється на протилежний (так званий овершут);

3 – стадія реполяризації, під час якої величина різниці потенціалів падає майже до початкового рівня. Ці дві фази є піком ПД.

Після піку спостерігаються слідові потенціали – слідова деполяризація та слідова гіперполяризація.

4 – слідова деполяризація –швидкість реполяризації уповільнюється;

5 – слідова гіперполяризація (гіперполяризація — збільшення різниці потенціалів між боками мембрани). Наприклад, було 90 мВ, а стає 100 мВ.

Розвивається ПД дуже швидко — за кілька мілісекунд.

Параметри ПД:

1) змінний характер, бо змінюється напрямок руху струму;

2) величина, яка завдяки овершуту може перевищувати МПС;

3) час, протягом якого розвиваються ПД і окремі його стадії — деполяризація, реполяризація, слідова гіперполяризація.

Як формується ПД. У стані спокою «ворота» потенціалзалежних Nа+-каналів закриті. Закриті також «ворота» потенціалзалежних К+-каналів.

1.Під час фази деполяризації відбувається активізація Na+-кaналів. При цьому змінюється конформаційний стан білків, що входять до складу «воріт». Ці «ворота» відкриваються, і проникність мембрани для Na+ збільшується в кілька тисяч раз. Na+ лавоподібно входить у волокно нерва. У цей час К+-канали відкриваються дуже повільно. Отже, у волокно надходить значно більше Na+, ніж виводиться з нього К+.

2.Реполяризація характеризується закриттям Nа+-каналів. «Ворота» на внутрішній поверхні мембрани закриваються — спостерігається інактивація каналів під впливом електричних потенціалів. Інактивація відбувається повільніше, ніж активація. В цей час прискорюється активація К+-каналів і зростає дифузія К+ назовні.

Таким чином, деполяризація пов'язана переважно зі входом Na+ у волокно, а реполяризація — з виходом із нього К+. Співвідношення між входом Na+ і виходом К+ змінюється в процесі розвитку ПД: на початку ПД входить Na+ в кілька тисяч раз більше, ніж виходить К+, а потім виходить більше К+, ніж входить Na+.



Причиною слідових потенціалів є подальші зміни співвідношення між цими двома процесами. Під час слідової гіперполяризації
багато К+-каналів ще залишаються відкритими й К+ продовжує
виходити назовні.

Відновлення іонних градієнтів після ПД.Одиночні ПД змінюють різницю концентрацій іонів у нервовому волокні і за його межами дуже мало. Але в тих випадках, коли проходить значна кількість імпульсів, ця різниця може бути досить істотною.

Відновлення іонних градієнтів відбувається тоді за рахунок
посилення роботи Nа+/К+-насосів — що більшою мірою порушується цей градієнт, то інтенсивніше працюють насоси. При цьому використовується енергія АТФ. Частина її виділяється у вигляді тепла, тому в цих випадках спостерігається короткочасне підвищення температури волокна.

Умови, потрібні для виникнення ПД. ПД виникає лише за певних умов. Подразники, які діють на волокно, можуть бути різними. Частіше використовується постійний електричний струм. Він легко дозується, мало травмує тканину і найближчий до тих подразників, які існують у живих організмах.

За яких умов постійний струм може зумовити появу ПД? Струм
має бути досить сильним, діяти певний час, його наростання повинно бути швидким. Нарешті, має значення і напрямок струму (дія аноду чи катоду).

Залежно від сили розрізняють підпороговий (недостатній для
виникнення збудження), пороговий (достатній) і надпороговий (надмірний) струм.

Незважаючи на те що підпороговий струм не зумовлює збудження, він усе ж таки деполяризує мембрану, і ця деполяризація тим більша, чим вища його напруга.

Деполяризація, що розвивається при цьому, називається локальною відповіддю і є видом місцевого збудження. Воно характеризується тим, що не поширюється, величина його залежить від сили подразнення (закон силових стосунків: що більша сила подразнення, то активніша відповідь). Під час локальної відповіді збудливість тканини підвищується. Збудливість — це
здатність відповідати на подразнення і переходити в стан збудження.

ПД є одним із показників збудження — активного фізіологічного процесу, яким живі клітини (нервові, м'язові, залозисті) відповідають на подразнення. Під час збудження змінюються метаболізм, температура клітин, порушується іонна рівновага між цитоплазмою та зовнішнім середовищем, відбувається ряд інших процесів.

Крім сили постійного струму, виникнення ПД залежить також
від тривалості його дії.
Існує зворотна пропорційна залежність між
силою струму та тривалістю його дії. Підпороговий струм навіть
при дуже тривалій дії не зумовить збудження. Надпороговий
струм при надто короткій дії також не призведе до збудження.

Для виникнення збудження потрібна також певна швидкість
(крутизна) наростання сили струму.

Має значення й напрям струму: ПД виникає при замиканні
струму лише тоді, коли катод міститься на зовнішній поверхні
мембрани, а анод — у клітині чи волокні. При проходженні струму
змінюється МП. Якщо на поверхні лежить катод, то розвивається
деполяризація (збудливість підвищується), а якщо анод — гіперполяризація (збудливість знижується). Знання механізмів дії електричного струму на живі об'єкти конче потрібне для розробки і застосування в клініці методів фізіотерапії (діатермія, УВЧ, діафорез і ін.).

Реєстрація ПД широко використовується в клініці для діагностики захворювань серця, мозку, опорно-рухового апарата, шлунка тощо.

 





sdamzavas.net - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...