Al nervøs aktivitet fungerer med succes på grund af vekslen mellem faser af hvile og ophidselse. Fejl i polarisationssystemet forstyrrer fibrenes elektriske ledningsevne. Men udover nervefibre er der andre excitable væv - endokrine og muskler.
Men vi vil overveje funktionerne i ledende væv, og ved at bruge eksemplet med excitationsprocessen af organiske celler vil vi fortælle om betydningen af det kritiske niveau af depolarisering. Fysiologien af nervøs aktivitet er tæt forbundet med indikatorerne for elektrisk ladning i og uden for nervecellen.
Hvis den ene elektrode er fastgjort til den ydre skal af axonen og den anden til dens indre del, så er der en potentialforskel. Den elektriske aktivitet af nervebanerne er baseret på denne forskel.
Hvad er hvilepotentiale og handlingspotentiale?
Alle celler i nervesystemet er polariserede, det vil sige, at de har en forskellig elektrisk ladning inden i og uden for en speciel membran. Nervecellen er altiddens lipoproteinmembran, som har funktionen af en bioelektrisk isolator. Takket være membranerne skabes hvilepotentialet i cellen, hvilket er nødvendigt for efterfølgende aktivering.
Hvilepotentialet opretholdes ved overførsel af ioner. Frigivelsen af kaliumioner og indtrængen af klor øger membranens hvilepotentiale.
Aktionspotentiale akkumuleres i depolariseringsfasen, det vil sige stigningen af en elektrisk ladning.
Faser af handlingspotentialet. Fysiologi
Så depolarisering i fysiologi er et fald i membranpotentiale. Depolarisering er grundlaget for fremkomsten af excitabilitet, det vil sige aktionspotentialet for en nervecelle. Når et kritisk niveau af depolarisering er nået, er nej, selv en stærk stimulus, i stand til at forårsage reaktioner i nerveceller. Samtidig er der meget natrium inde i axonet.
Umiddelbart efter dette trin følger fasen med relativ excitabilitet. Svaret er allerede muligt, men kun på et stærkt stimulussignal. Relativ excitabilitet går langsomt over i ophøjelsesfasen. Hvad er ophøjelse? Dette er toppen af vævets excitabilitet.
Hele denne tid er natriumaktiveringskanalerne lukkede. Og deres åbning vil kun forekomme, når nervefiberen udlades. Repolarisering er nødvendig for at genoprette den negative ladning inde i fiberen.
Hvad betyder det kritiske niveau af depolarisering (CDL)?
Så excitabilitet ligger i fysiologienen celles eller vævs evne til at reagere på en stimulus og generere en form for impuls. Som vi fandt ud af, har celler brug for en vis ladning - polarisering - for at fungere. Stigningen i ladning fra minus til plus kaldes depolarisering.
Efter depolarisering er der altid repolarisering. Ladningen indeni efter excitationsfasen skal blive negativ igen, så cellen kan forberede sig på den næste reaktion.
Når voltmeteraflæsningerne er fastsat til 80, er dette hvilefasen. Det sker efter afslutningen af repolarisering, og hvis enheden viser en positiv værdi (større end 0), nærmer den omvendte repolariseringsfase sig det maksimale niveau - det kritiske niveau af depolarisering.
Hvordan overføres impulser fra nerveceller til muskler?
Elektriske impulser, der er opstået under excitationen af membranen, overføres langs nervefibrene med høj hastighed. Signalets hastighed forklares af aksonets struktur. Axonet er delvist omsluttet af en kappe. Og mellem de myelinerede områder er Ranviers noder.
Takket være dette arrangement af nervefiberen veksler den positive ladning med den negative, og depolarisationsstrømmen forplanter sig næsten samtidigt langs hele axonens længde. Kontraktionssignalet når musklen på en brøkdel af et sekund. En sådan indikator som det kritiske niveau af membrandepolarisering betyder det mærke, hvor det maksimale aktionspotentiale nås. Efter muskelsammentrækning starter repolarisering langs hele axonen.
Hvad sker derunder depolarisering?
Hvad betyder sådan en indikator som et kritisk niveau af depolarisering? I fysiologien betyder det, at nervecellerne allerede er klar til at arbejde. Den korrekte funktion af hele organet afhænger af den normale, rettidige ændring af faser af aktionspotentialet.
Det kritiske niveau (CLL) er cirka 40–50 Mv. På dette tidspunkt falder det elektriske felt omkring membranen. Graden af polarisering afhænger direkte af, hvor mange natriumkanaler i cellen, der er åbne. Cellen på dette tidspunkt er endnu ikke klar til et svar, men samler et elektrisk potentiale. Denne periode kaldes absolut refraktæritet. Fasen varer kun 0,004 s i nerveceller og i cardiomyocytter - 0,004 s.
Efter at have bestået et kritisk niveau af depolarisering, sætter superspændingen ind. Nerveceller kan reagere selv på virkningen af en subtærskelstimulus, det vil sige en relativt svag effekt af miljøet.
Natrium- og kaliumkanalers funktioner
Så en vigtig deltager i processerne med depolarisering og repolarisering er proteinionkanalen. Lad os finde ud af, hvad dette koncept betyder. Ionkanaler er proteinmakromolekyler placeret inde i plasmamembranen. Når de er åbne, kan uorganiske ioner passere gennem dem. Proteinkanaler har et filter. Kun natrium passerer gennem natriumkanalen, kun dette grundstof passerer gennem kaliumkanalen.
Disse elektrisk styrede kanaler har to porte: den ene er aktivering, har evnen til at sende ioner, den andeninaktivering. På et tidspunkt, hvor hvilemembranpotentialet er -90 mV, er porten lukket, men når depolariseringen begynder, åbner natriumkanaler sig langsomt. En stigning i potentialet fører til en skarp lukning af kanalventilerne.
Den faktor, der påvirker aktiveringen af kanaler, er excitabiliteten af cellemembranen. Under påvirkning af elektrisk excitabilitet lanceres 2 typer ionreceptorer:
- starter virkningen af ligandreceptorer - for kemoafhængige kanaler;
- Elektrisk signal anvendes til elektrisk drevne kanaler.
Når et kritisk niveau af cellemembrandepolarisering nås, giver receptorer et signal om, at alle natriumkanaler skal lukkes, og kaliumkanaler begynder at åbne sig.
natriumkaliumpumpe
Processerne med at overføre excitationsimpulsen over alt finder sted på grund af den elektriske polarisering, der udføres på grund af bevægelsen af natrium- og kaliumioner. Bevægelsen af grundstoffer sker på grundlag af princippet om aktiv iontransport - 3 Na+ indad og 2 K+ udad. Denne udvekslingsmekanisme kaldes natrium-kalium-pumpen.
Depolarisering af kardiomyocytter. Faser af hjerteslag
Hjertekontraktionscyklusser er også forbundet med elektrisk depolarisering af ledningsbanerne. Kontraktionssignalet kommer altid fra SA-cellerne i højre atrium og forplanter sig langs Hiss-vejene til Torel- og Bachmann-bundterne til venstre atrium. Højre og venstre processer i bundtet af Hiss sender signalet til hjertets ventrikler.
Nerveceller depolariseres hurtigere og bærer signalet på grund af tilstedeværelsen af myelinskeden, men muskelvæv depolariseres også gradvist. Det vil sige, at deres ladning ændres fra negativ til positiv. Denne fase af hjertecyklussen kaldes diastole. Alle celler her er forbundne og fungerer som ét kompleks, da hjertets arbejde skal koordineres så meget som muligt.
Når der opstår et kritisk niveau af depolarisering af væggene i højre og venstre ventrikler, genereres en energifrigivelse - hjertet trækker sig sammen. Alle celler repolariseres derefter og forbereder sig på endnu en sammentrækning.
Depression Verigo
I 1889 blev et fænomen i fysiologien beskrevet, som kaldes Verigos katolske depression. Det kritiske niveau af depolarisering er det niveau af depolarisering, hvor alle natriumkanaler allerede er inaktiveret, og kaliumkanaler virker i stedet. Hvis graden af strøm stiger endnu mere, reduceres nervefiberens excitabilitet betydeligt. Og det kritiske niveau af depolarisering under påvirkning af stimuli forsvinder fra skalaen.
Under Verigos depression falder excitationshastigheden og aftager til sidst fuldstændigt. Cellen begynder at tilpasse sig ved at ændre funktionelle funktioner.
Tilpasningsmekanisme
Det sker, at den depolariserende strøm under nogle forhold ikke skifter i lang tid. Dette er karakteristisk for sensoriske fibre. En gradvis langsigtet stigning i en sådan strøm over normen på 50 mV fører til en stigning i frekvensen af elektroniske impulser.
Som svar på sådanne signaler erledningsevne af kaliummembranen. Langsommere kanaler aktiveres. Som et resultat opstår nervevævets evne til at gentage reaktioner. Dette kaldes nervefibertilpasning.
Ved tilpasning begynder celler i stedet for et stort antal korte signaler at akkumulere og afgive et enkelt stærkt potentiale. Og intervallerne mellem to reaktioner stiger.
