Όλη η νευρική δραστηριότητα λειτουργεί με επιτυχία λόγω της εναλλαγής των φάσεων ανάπαυσης και διεγερσιμότητας. Βλάβες στο σύστημα πόλωσης διαταράσσουν την ηλεκτρική αγωγιμότητα των ινών. Αλλά εκτός από τις νευρικές ίνες, υπάρχουν και άλλοι διεγερτικοί ιστοί - ενδοκρινικοί και μυϊκοί.
Αλλά θα εξετάσουμε τα χαρακτηριστικά των αγώγιμων ιστών και χρησιμοποιώντας το παράδειγμα της διαδικασίας διέγερσης των οργανικών κυττάρων, θα πούμε για τη σημασία του κρίσιμου επιπέδου της εκπόλωσης. Η φυσιολογία της νευρικής δραστηριότητας σχετίζεται στενά με τους δείκτες ηλεκτρικού φορτίου εντός και εκτός του νευρικού κυττάρου.
Αν το ένα ηλεκτρόδιο είναι συνδεδεμένο στο εξωτερικό κέλυφος του άξονα και το άλλο στο εσωτερικό του τμήμα, τότε υπάρχει διαφορά δυναμικού. Η ηλεκτρική δραστηριότητα των νευρικών οδών βασίζεται σε αυτή τη διαφορά.
Τι είναι η δυνατότητα ανάπαυσης και η δυνατότητα δράσης;
Όλα τα κύτταρα του νευρικού συστήματος είναι πολωμένα, έχουν δηλαδή διαφορετικό ηλεκτρικό φορτίο εντός και εκτός ειδικής μεμβράνης. Το νευρικό κύτταρο είναι πάντατη λιποπρωτεϊνική του μεμβράνη, η οποία έχει τη λειτουργία ενός βιοηλεκτρικού μονωτή. Χάρη στις μεμβράνες δημιουργείται το δυναμικό ηρεμίας στο κύτταρο, το οποίο είναι απαραίτητο για την επακόλουθη ενεργοποίηση.
Το δυναμικό ηρεμίας διατηρείται με τη μεταφορά ιόντων. Η απελευθέρωση ιόντων καλίου και η είσοδος χλωρίου αυξάνουν το δυναμικό ηρεμίας της μεμβράνης.
Το δυναμικό δράσης συσσωρεύεται στη φάση της εκπόλωσης, δηλαδή στην άνοδο ενός ηλεκτρικού φορτίου.
Φάσεις του δυναμικού δράσης. Φυσιολογία
Έτσι, η εκπόλωση στη φυσιολογία είναι μια μείωση του δυναμικού της μεμβράνης. Η εκπόλωση είναι η βάση για την εμφάνιση της διεγερσιμότητας, δηλαδή το δυναμικό δράσης για ένα νευρικό κύτταρο. Όταν επιτευχθεί ένα κρίσιμο επίπεδο εκπόλωσης, κανένα, ακόμη και ένα ισχυρό ερέθισμα, δεν μπορεί να προκαλέσει αντιδράσεις στα νευρικά κύτταρα. Ταυτόχρονα, υπάρχει πολύ νάτριο μέσα στον άξονα.
Αμέσως μετά από αυτό το στάδιο, ακολουθεί η φάση της σχετικής διεγερσιμότητας. Η απάντηση είναι ήδη δυνατή, αλλά μόνο σε ένα ισχυρό σήμα διέγερσης. Η σχετική διεγερσιμότητα περνάει αργά στη φάση της ανάτασης. Τι είναι η ανάταση; Αυτή είναι η κορυφή της διεγερσιμότητας των ιστών.
Όλο αυτό το διάστημα τα κανάλια ενεργοποίησης νατρίου είναι κλειστά. Και το άνοιγμά τους θα συμβεί μόνο όταν αποφορτιστεί η νευρική ίνα. Απαιτείται επαναπόλωση για την αποκατάσταση του αρνητικού φορτίου μέσα στην ίνα.
Τι σημαίνει το κρίσιμο επίπεδο αποπόλωσης (CDL);
Έτσι, η διεγερσιμότητα είναι στη φυσιολογίατην ικανότητα ενός κυττάρου ή ιστού να ανταποκρίνεται σε ένα ερέθισμα και να δημιουργεί κάποιου είδους ώθηση. Όπως ανακαλύψαμε, τα κύτταρα χρειάζονται ένα συγκεκριμένο φορτίο - πόλωση - για να λειτουργήσουν. Η αύξηση της χρέωσης από το μείον στο συν ονομάζεται αποπόλωση.
Μετά την εκπόλωση, υπάρχει πάντα επαναπόλωση. Το φορτίο μέσα μετά τη φάση διέγερσης πρέπει να γίνει ξανά αρνητικό, ώστε το κύτταρο να μπορεί να προετοιμαστεί για την επόμενη αντίδραση.
Όταν οι ενδείξεις του βολτόμετρου είναι σταθερές στο 80, αυτή είναι η φάση ηρεμίας. Εμφανίζεται μετά το τέλος της επαναπόλωσης και εάν η συσκευή εμφανίσει θετική τιμή (μεγαλύτερη από 0), τότε η φάση της αντίστροφης επαναπόλωσης πλησιάζει το μέγιστο επίπεδο - το κρίσιμο επίπεδο εκπόλωσης.
Πώς μεταδίδονται οι ώσεις από τα νευρικά κύτταρα στους μύες;
Ηλεκτρικές ώσεις που έχουν προκύψει κατά τη διέγερση της μεμβράνης μεταδίδονται κατά μήκος των νευρικών ινών με υψηλή ταχύτητα. Η ταχύτητα του σήματος εξηγείται από τη δομή του άξονα. Ο άξονας περιβάλλεται μερικώς από ένα περίβλημα. Και μεταξύ των μυελοποιημένων περιοχών υπάρχουν κόμβοι του Ranvier.
Χάρη σε αυτή τη διάταξη της νευρικής ίνας, το θετικό φορτίο εναλλάσσεται με το αρνητικό και το ρεύμα εκπόλωσης διαδίδεται σχεδόν ταυτόχρονα σε όλο το μήκος του άξονα. Το σήμα συστολής φτάνει στον μυ σε κλάσματα δευτερολέπτου. Ένας τέτοιος δείκτης όπως το κρίσιμο επίπεδο αποπόλωσης της μεμβράνης σημαίνει το σημείο στο οποίο επιτυγχάνεται το μέγιστο δυναμικό δράσης. Μετά τη σύσπαση των μυών, η επαναπόλωση ξεκινά κατά μήκος ολόκληρου του άξονα.
Τι συμβαίνεικατά την εκπόλωση;
Τι σημαίνει ένας τέτοιος δείκτης ως κρίσιμο επίπεδο αποπόλωσης; Στη φυσιολογία, αυτό σημαίνει ότι τα νευρικά κύτταρα είναι ήδη έτοιμα να λειτουργήσουν. Η σωστή λειτουργία ολόκληρου του οργάνου εξαρτάται από την κανονική, έγκαιρη αλλαγή των φάσεων του δυναμικού δράσης.
Το κρίσιμο επίπεδο (CLL) είναι περίπου 40–50 Mv. Αυτή τη στιγμή, το ηλεκτρικό πεδίο γύρω από τη μεμβράνη μειώνεται. Ο βαθμός πόλωσης εξαρτάται άμεσα από το πόσα κανάλια νατρίου του κυττάρου είναι ανοιχτά. Η κυψέλη αυτή τη στιγμή δεν είναι ακόμη έτοιμη για απόκριση, αλλά συλλέγει ένα ηλεκτρικό δυναμικό. Αυτή η περίοδος ονομάζεται απόλυτη ανθεκτικότητα. Η φάση διαρκεί μόνο 0,004 δευτ. στα νευρικά κύτταρα και στα καρδιομυοκύτταρα - 0,004 δευτ.
Μετά από ένα κρίσιμο επίπεδο αποπόλωσης, εμφανίζεται υπερδιεγερσιμότητα. Τα νευρικά κύτταρα μπορούν να ανταποκριθούν ακόμη και στη δράση ενός ερεθίσματος υποκατωφλίου, δηλαδή σε μια σχετικά ασθενή επίδραση του περιβάλλοντος.
Λειτουργίες των καναλιών νατρίου και καλίου
Έτσι, ένας σημαντικός συμμετέχων στις διαδικασίες εκπόλωσης και επαναπόλωσης είναι ο δίαυλος ιόντων πρωτεΐνης. Ας καταλάβουμε τι σημαίνει αυτή η έννοια. Τα κανάλια ιόντων είναι πρωτεϊνικά μακρομόρια που βρίσκονται μέσα στην πλασματική μεμβράνη. Όταν είναι ανοιχτά, ανόργανα ιόντα μπορούν να περάσουν μέσα από αυτά. Τα κανάλια πρωτεΐνης έχουν φίλτρο. Μόνο το νάτριο διέρχεται από τον αγωγό νατρίου, μόνο αυτό το στοιχείο διέρχεται από τον αγωγό καλίου.
Αυτά τα ηλεκτρικά ελεγχόμενα κανάλια έχουν δύο πύλες: η μία είναι ενεργοποίηση, έχει την ικανότητα να διοχετεύει ιόντα, η άλληαδρανοποίηση. Σε μια εποχή που το δυναμικό ηρεμίας της μεμβράνης είναι -90 mV, η πύλη είναι κλειστή, αλλά όταν ξεκινά η εκπόλωση, τα κανάλια νατρίου ανοίγουν αργά. Η αύξηση του δυναμικού οδηγεί σε απότομο κλείσιμο των βαλβίδων του αγωγού.
Ο παράγοντας που επηρεάζει την ενεργοποίηση των καναλιών είναι η διεγερσιμότητα της κυτταρικής μεμβράνης. Υπό την επίδραση της ηλεκτρικής διεγερσιμότητας, εκτοξεύονται 2 τύποι υποδοχέων ιόντων:
- ξεκινά τη δράση των υποδοχέων συνδέτη - για χημειοεξαρτώμενα κανάλια;
- Ηλεκτρικό σήμα εφαρμόζεται για ηλεκτρικά λειτουργικά κανάλια.
Όταν επιτευχθεί ένα κρίσιμο επίπεδο αποπόλωσης της κυτταρικής μεμβράνης, οι υποδοχείς δίνουν ένα σήμα ότι όλα τα κανάλια νατρίου πρέπει να κλείσουν και τα κανάλια καλίου αρχίζουν να ανοίγουν.
αντλία καλίου νατρίου
Οι διαδικασίες μεταφοράς της ώθησης διέγερσης παντού λαμβάνουν χώρα λόγω της ηλεκτρικής πόλωσης που πραγματοποιείται λόγω της κίνησης των ιόντων νατρίου και καλίου. Η κίνηση των στοιχείων γίνεται με βάση την αρχή της μεταφοράς ενεργών ιόντων - 3 Na+ προς τα μέσα και 2 K+ προς τα έξω. Αυτός ο μηχανισμός ανταλλαγής ονομάζεται αντλία νατρίου-καλίου.
Αποπόλωση καρδιομυοκυττάρων. Φάσεις του καρδιακού παλμού
Οι κύκλοι καρδιακής συστολής σχετίζονται επίσης με την ηλεκτρική εκπόλωση των οδών αγωγής. Το σήμα συστολής προέρχεται πάντα από τα κύτταρα SA που βρίσκονται στον δεξιό κόλπο και διαδίδεται κατά μήκος των οδών Hiss προς τις δέσμες Torel και Bachmann προς τον αριστερό κόλπο. Η δεξιά και η αριστερή διαδικασία της δέσμης του Hiss μεταδίδουν το σήμα στις κοιλίες της καρδιάς.
Τα νευρικά κύτταρα αποπολώνονται πιο γρήγορα και μεταφέρουν το σήμα λόγω της παρουσίας του ελύτρου μυελίνης, αλλά και ο μυϊκός ιστός σταδιακά εκπολώνεται. Δηλαδή το φορτίο τους αλλάζει από αρνητικό σε θετικό. Αυτή η φάση του καρδιακού κύκλου ονομάζεται διαστολή. Όλα τα κύτταρα εδώ είναι αλληλένδετα και λειτουργούν ως ένα σύμπλεγμα, αφού το έργο της καρδιάς πρέπει να συντονιστεί όσο το δυνατόν περισσότερο.
Όταν εμφανίζεται ένα κρίσιμο επίπεδο αποπόλωσης των τοιχωμάτων της δεξιάς και της αριστερής κοιλίας, δημιουργείται μια απελευθέρωση ενέργειας - η καρδιά συσπάται. Όλα τα κύτταρα στη συνέχεια επαναπολώνονται και προετοιμάζονται για μια άλλη συστολή.
Depression Verigo
Το 1889, περιγράφηκε ένα φαινόμενο στη φυσιολογία, το οποίο ονομάζεται καθολική κατάθλιψη του Verigo. Το κρίσιμο επίπεδο αποπόλωσης είναι το επίπεδο αποπόλωσης στο οποίο όλα τα κανάλια νατρίου είναι ήδη απενεργοποιημένα και αντ' αυτού λειτουργούν τα κανάλια καλίου. Εάν ο βαθμός του ρεύματος αυξηθεί ακόμη περισσότερο, τότε η διεγερσιμότητα της νευρικής ίνας μειώνεται σημαντικά. Και το κρίσιμο επίπεδο αποπόλωσης υπό τη δράση ερεθισμάτων ξεφεύγει.
Κατά τη διάρκεια της κατάθλιψης του Verigo, η ταχύτητα διέγερσης μειώνεται και, τελικά, υποχωρεί εντελώς. Το κελί αρχίζει να προσαρμόζεται αλλάζοντας λειτουργικά χαρακτηριστικά.
Μηχανισμός προσαρμογής
Συμβαίνει ότι υπό ορισμένες συνθήκες, το ρεύμα εκπόλωσης δεν αλλάζει για μεγάλο χρονικό διάστημα. Αυτό είναι χαρακτηριστικό των αισθητήριων ινών. Μια σταδιακή μακροπρόθεσμη αύξηση σε ένα τέτοιο ρεύμα πάνω από το κανονικό των 50 mV οδηγεί σε αύξηση της συχνότητας των ηλεκτρονικών παλμών.
Σε απάντηση σε τέτοια σήματα, τοαγωγιμότητα της μεμβράνης καλίου. Ενεργοποιούνται πιο αργά κανάλια. Ως αποτέλεσμα, προκύπτει η ικανότητα του νευρικού ιστού να επαναλαμβάνει τις αποκρίσεις. Αυτό ονομάζεται προσαρμογή νευρικών ινών.
Κατά την προσαρμογή, αντί για μεγάλο αριθμό σύντομων σημάτων, τα κύτταρα αρχίζουν να συσσωρεύονται και να εκπέμπουν ένα μόνο ισχυρό δυναμικό. Και τα μεσοδιαστήματα μεταξύ δύο αντιδράσεων αυξάνονται.
