Вся нервова діяльність успішно функціонує завдяки чергуванню фаз спокою і збудливості. Збої в системі поляризації порушують електричну провідність волокон. Але крім нервових волокон є й інші збудливі тканини — ендокринна і м'язова. Але ми розглянемо особливості проводяться тканин, і на прикладі процесу збудження органічних клітин розповімо про значення критичного рівня деполяризації. Фізіологія нервової діяльності тісно пов'язана з показниками електричного заряду всередині і зовні нервової клітини.
Якщо один електрод приєднати до зовнішньої оболонці аксона, а інший - до його внутрішньої частини, то видно очевидна різниця потенціалів. Електрична активність нервових провідних шляхів заснована на цій різниці.
Що таке потенціал спокою і потенціал дії?
Всі клітини нервової системи поляризовані, тобто мають різний електричний заряд всередині і зовні спеціальної мембрани. Нервова клітина завжди має свою липопротеиновую мембрану, що має функцію біоелектричного ізолятора. Завдяки мембран створюється потенціал спокою в клітці, який необхідний для подальшої активації.
Потенціал спокою підтримується шляхом перенесення іонів. Вихід іонів калію та вхід хлору збільшує потенціал мембранного спокою.
Потенціал дії накопичується у фазі деполяризації, тобто підйому електричного заряду.
Фази потенціалу дії. Фізіологія
Отже, деполяризація у фізіології — це зниження мембранного потенціалу. Деполяризація основа виникнення збудливості, тобто потенціалу дії для нервової клітини. При досягненні критичного рівня деполяризації ніякої, навіть сильний подразник не здатний викликати реакції нервових клітин. Натрію при цьому дуже багато всередині аксона.
Відразу після цієї стадії слід фаза відносної збудливості. Відповідь вже можливий, але лише на сильний сигнал-подразник. Відносна збудливість повільно переходить у фазу екзальтації. Що таке екзальтація? Це пік збудливості тканин.
Все це час натрієві канали активації закриті. А їх відкриття відбудеться, тільки коли нервове волокно розрядиться. Реполяризація потрібна для відновлення негативного заряду усередині волокна.
Що означає критичний рівень деполяризації (КУД)?
Отже, збудливість, це в фізіології здатність клітини або тканини відреагувати на подразник і генерувати якийсь імпульс. Як ми з'ясували, для роботи клітин потрібен певний заряд — поляризація. Наростання заряду від мінуса до плюса називається деполяризацией. Після деполяризації завжди йде реполяризація. Заряд всередині після фази збудження знову повинен стати негативним, щоб клітина могла підготуватися до наступної реакції. Коли показання вольтметра зафіксовані на позначці 80 - це фаза спокою. Вона настає після закінчення реполяризації, а якщо прилад показує позитивне значення (більше 0), отже, зворотна фаза реполяризації, наближається до максимального рівня — критичного рівня деполяризації.
Як передаються імпульси від нервових клітин до м'язів?
Електричні імпульси, що виникли при порушенні мембрани, передаються по нервових волокнах з великою швидкістю. Швидкість сигналу пояснюється будова аксона. Аксон частково обволікається облочкой. А між ділянками з миелином знаходяться перехоплення Ранвье.
Завдяки такому пристрою нервового волокна позитивний заряд чергується з негативним, і деполяризационный струм практично одноразово поширюється вздовж всієї довжини аксона. Сигнал про скорочення доходить до м'язи в частки секунди. Такий показник, як критичний рівень деполяризації мембрани означає ту позначку, при якій досягається максимальний потенціал дії. Після скорочення м'язи вздовж всього аксона запускається вже реполяризація.
Що відбувається при деполяризації?
Що означає такий показник, як критичний рівень деполяризації? Це в фізіології означає, що нервові клітини вже готові до роботи. Справна робота цілого органу залежить від нормальної, своєчасної зміни фаз потенціалу дії. Критичний рівень (КУД) дорівнює приблизно 40-50 Мв. В цей час електричне поле навколо мембрани зменшується. Ступінь поляризації прямо залежить від того, скільки натрієвих каналів клітини відкрито. Клітка в цей час ще не готова до відповіді, але збирає електричний потенціал. Цей період має назву абсолютна рефрактерность. Триває фаза всього 0004 з в нервових клітинах, а в кардиомиоцитах - 0004 с. Після проходження критичного рівня деполяризації настає супервозбудимость. Нервові клітини можуть дати відповідь навіть на дію подпорогового подразника, тобто щодо слабкий вплив середовища.
Функції натрієвих і калієвих каналів
Отже, важливий учасник процесів деполяризації і реполяризації білковий ионовый канал. Розберемося, що має на увазі під собою це поняття. Іонні канали — це знаходяться всередині плазмової оболонки білкові макромолекули. Коли вони відкриті, через них можуть проходити ионны неорганічного походження. Білкові канали мають фільтр. Через натрієвий протока проходить тільки натрій, через калієвий — тільки цей елемент.
Ці електрокеровані канали мають двоє воріт: одні активаційні, володіють властивістю пропускати іони, інші инактивационные. У той час, коли мембранний потенціал спокою дорівнює -90 мВ, ворота закриті, але при початку деполяризації, натрієві канали повільно відкриваються. Збільшення потенціалу призводить до різкого закриття стулок протоки. Фактором, який впливає на активацію каналів, є збудливість мембрани клітини. Під дією електричної збудливості і запускаються 2 види іонових рецепторів:
запускається дію ліганд рецепторів — для хемозависимых каналів; електричний сигнал подається для електрокерованих каналів. При досягненні критичного рівня деполяризації мембрани клітини рецептори дають сигнал про те, що всі натрієві канали потрібно закрити, а калієві починають відкриватися.
Натрієво-калієвий насос
Процеси передачі імпульсу збудження скрізь проходять завдяки електричної поляризації, що здійснюється за рахунок руху іонів натрію і калію. Рух елементів відбувається на основі принципу активного транспорту іонів - 3 Na + всередину і 2 До + назовні. Цей механізм обміну називається натрій-калієвим насосом.
Деполяризація кардіоміоцитів. Фази скорочення серця
Серцеві цикли скорочень також пов'язані з електричною деполяризацией проводяться шляхів. Сигнал про скорочення завжди виходить від СА-клітин, що знаходяться в правому передсерді, і поширюється по проводять шляхах Гисса в пучок Тореля і Бахмана в ліве передсердя. Праві і ліві відростки пучка Гисса передають сигнал в шлуночки серця.
Нервові клітини швидше деполяризуются і переносять сигнал завдяки наявності мієлінової оболонки, але м'язові тканини також поступово деполяризуются. Тобто їх заряд з негативного перетворюється в позитивний. Ця фаза серцевого циклу називається диастолой. Всі клітини тут з'єднані між собою і діють як один комплекс, оскільки робота серця повинна бути максимально скоординована. Коли настає критичний рівень деполяризації стінок правого і лівого шлуночків, генерується викид енергії — відбувається скорочення серця. Потім всі клітини реполяризуются і готуються до нового скорочення.
Депресія Веріго
У 1889 році описано явище в фізіології, яке називається католицької депресією Веріго. Критичний рівень деполяризації — це рівень деполяризації, при якому всі натрієві канали вже инактивированы, а замість них працюють калієві. Якщо ступінь струму ще більше збільшується, тоді значно знижується збудливість нервового волокна. А критичний рівень деполяризації при дії подразників зашкалює. Під час депресії Веріго швидкість проведення збудження знижується, і, нарешті, зовсім спадає. Клітина починає адаптуватися за рахунок зміни функціональних особливостей.
Адаптаційний механізм
Буває, при деяких умовах деполяризующий струм довго не перемикається. Це властиво сенсорним волокнам. Поступове тривале підвищення такого струму понад норми в 50 мВ призводить до збільшення частоти електронних імпульсів. У відповідь на такі сигнали підвищується калієвої провідності мембрани. Активуються більш повільні канали. У підсумку виникає здатність нервової тканини до повторних відповідей. Це називається адаптацією нервових волокон. При адаптації замість великої кількості коротких сигналів клітини починають акумулювати і віддавати одиночний сильний потенціал. А інтервали між двома реакціями збільшуються.
