Funktionen av vår kropps organ och vävnader beror på många faktorer. Vissa celler (kardiomyocyter och nerver) är beroende av överföringen av nervimpulser som genereras i speciella cellkomponenter eller noder. Grunden för nervimpulsen är bildandet av en specifik excitationsvåg, kallad aktionspotential.
Vad är det här?
En aktionspotential kallas vanligtvis en excitationsvåg som rör sig från cell till cell. På grund av dess bildning och passage genom cellmembran uppstår en kortvarig förändring av deras laddning (norm alt är membranets insida negativt laddad och den yttre sidan positivt laddad). Den genererade vågen bidrar till en förändring av egenskaperna hos cellens jonkanaler, vilket leder till omladdning av membranet. I det ögonblick då aktionspotentialen passerar genom membranet sker en kortvarig förändring i dess laddning, vilket leder till en förändring av cellens egenskaper.
Bildandet av denna våg ligger till grund för nervfiberns funktion, såväl som hjärtats vägar.
När dess bildning störs utvecklas många sjukdomar, vilket gör det nödvändigt att fastställa aktionspotentialen iett komplex av diagnostiska och behandlingsåtgärder.
Hur bildas en handlingspotential och vad är utmärkande för den?
Forskningshistorik
Studien av förekomsten av excitation i celler och fibrer påbörjades för ganska länge sedan. De första som lade märke till dess förekomst var biologer som studerade effekterna av olika stimuli på grodans exponerade tibialnerv. De märkte att muskelsammandragning observerades när de exponerades för en koncentrerad lösning av bordss alt.
I framtiden fortsatte forskningen av neurologer, men den huvudsakliga vetenskapen efter fysiken som studerar aktionspotentialen är fysiologi. Det var fysiologer som bevisade förekomsten av en aktionspotential i hjärtceller och nerver.
När vi grävde djupare in i studiet av potentialer, bevisades också närvaron av den vilande potentialen.
Från början av 1800-talet började man skapa metoder för att upptäcka närvaron av dessa potentialer och mäta deras storlek. För närvarande genomförs fixering och studie av aktionspotentialer i två instrumentella studier - avlägsnande av elektrokardiogram och elektroencefalogram.
Aktionspotentialmekanism
Bildandet av excitation sker på grund av förändringar i den intracellulära koncentrationen av natrium- och kaliumjoner. Norm alt innehåller cellen mer kalium än natrium. Den extracellulära koncentrationen av natriumjoner är mycket högre än i cytoplasman. Förändringar orsakade av aktionspotentialen bidrar till en förändring av laddningen på membranet, vilket resulterar i att natriumjoner strömmar in i cellen. På grund av dettaladdningarna utanför och inuti cellen förändras (cytoplasman laddas positivt, och den yttre miljön är negativt laddad.
Detta görs för att underlätta vågens passage genom cellen.
Efter att vågen har sänts genom synapsen, vänds laddningen på grund av strömmen inuti cellen av negativt laddade kloridjoner. De initiala laddningsnivåerna utanför och inuti cellen återställs, vilket leder till bildandet av en vilopotential.
Perioder av vila och spänning växlar. I en patologisk cell kan allt hända annorlunda, och bildandet av AP där kommer att lyda något olika lagar.
PD-faser
Förloppet av en handlingspotential kan delas in i flera faser.
Den första fasen fortsätter tills en kritisk nivå av depolarisering bildas (en övergående aktionspotential stimulerar en långsam urladdning av membranet, som når en maximal nivå, vanligtvis runt -90 meV). Denna fas kallas prespike. Det utförs på grund av att natriumjoner tränger in i cellen.
Nästa fas, topppotentialen (eller spiken), bildar en parabel med en spetsig vinkel, där den stigande delen av potentialen betyder membrandepolarisering (snabb) och den fallande delen betyder ompolarisering.
Tredje fas - negativ spårpotential - visar spårdepolarisering (övergång från toppen av depolarisering till vilotillstånd). Orsakas av att kloridjoner tränger in i cellen.
På det fjärde steget, fasen av positivspårningspotential återgår laddningsnivåerna i membranet till originalet.
Dessa faser som bestäms av aktionspotentialen följer strikt efter varandra.
Action potential funktioner
Utan tvekan är utvecklingen av aktionspotentialen viktig för vissa cellers funktion. Excitation spelar en stor roll i hjärtats arbete. Utan det skulle hjärtat helt enkelt vara ett inaktivt organ, men på grund av utbredningen av vågen genom alla hjärtats celler drar det ihop sig, vilket hjälper till att trycka blod genom kärlbädden och berika alla vävnader och organ med det.
Nervsystemet kunde norm alt inte heller utföra sin funktion utan en aktionspotential. Organ kunde inte ta emot signaler för att utföra en viss funktion, som ett resultat av vilket de helt enkelt skulle vara värdelösa. Dessutom gjorde förbättringen av överföringen av en nervimpuls i nervfibrer (uppkomsten av myelin och avlyssningar av Ranvier) det möjligt att överföra en signal på bråkdelar av en sekund, vilket ledde till utvecklingen av reflexer och medvetenhet rörelser.
Förutom dessa organsystem bildas aktionspotentialen även i många andra celler, men i dem spelar den bara roll för utförandet av cellens specifika funktioner.
Uppgång av en handlingspotential i hjärtat
Det huvudsakliga organet vars arbete bygger på principen om aktionspotentialbildning är hjärtat. På grund av förekomsten av noder för bildandet av impulser utförs detta organs arbete, vars funktion är att leverera blod till vävnaderna ochmyndigheter.
Aktionspotentialen i hjärtat genereras vid sinusknutan. Den är belägen vid sammanflödet av vena cava i höger förmak. Därifrån fortplantar sig impulsen längs fibrerna i hjärtats ledningssystem - från noden till den atrioventrikulära korsningen. Passerar längs bunten av His, mer exakt, längs dess ben, impulsen passerar till höger och vänster kammare. I sin tjocklek finns mindre banor - Purkinje-fibrer, genom vilka excitation når varje cell i hjärtat.
Kardiomyocyters aktionspotential är sammansatt, dvs. beror på sammandragningen av alla celler i hjärtvävnaden. I närvaro av ett block (ett ärr efter en hjärtinfarkt) störs bildandet av en aktionspotential, vilket registreras på elektrokardiogrammet.
Nervsystem
Hur bildas PD i neuroner - celler i nervsystemet. Allt görs lite lättare här.
Yttre impuls uppfattas av utväxter av nervceller - dendriter associerade med receptorer som finns både i huden och i alla andra vävnader (vilopotential och aktionspotential ersätter också varandra). Irritation provocerar bildandet av en aktionspotential i dem, varefter impulsen går genom nervcellens kropp till dess långa process - axonet, och från den genom synapserna till andra celler. Således når den genererade excitationsvågen hjärnan.
En egenskap hos nervsystemet är närvaron av två typer av fibrer - täckta med myelin och utan. Förekomsten av en aktionspotential och dess överföring i de fibrer där det finns myelin,utförs mycket snabbare än i demyelinerad.
Det här fenomenet observeras på grund av det faktum att utbredningen av AP längs myeliniserade fibrer sker på grund av "hopp" - impulsen hoppar över myelinsektionerna, vilket som ett resultat minskar dess väg och följaktligen accelererar dess spridning.
Vilopotential
Utan utvecklingen av vilpotentialen skulle det inte finnas någon handlingspotential. Vilopotentialen förstås som cellens normala, oexciterade tillstånd, där laddningarna inuti och utanför dess membran är signifikant olika (det vill säga membranet är positivt laddat utanför och negativt laddat inuti). Vilopotentialen visar skillnaden mellan laddningarna inuti och utanför cellen. Norm alt sträcker det sig från -50 till -110 meV. I nervfibrer är detta värde vanligtvis -70 meV.
Det beror på migreringen av kloridjoner in i cellen och skapandet av en negativ laddning på insidan av membranet.
När koncentrationen av intracellulära joner ändras (som nämnts ovan), ersätter PP PD.
Norm alt är alla celler i kroppen i ett oexciterat tillstånd, så förändringen av potentialer kan betraktas som en fysiologiskt nödvändig process, eftersom utan dem skulle hjärt- och kärl- och nervsystemet inte kunna utföra sina aktiviteter.
Betydelsen av forskning om vilo- och handlingspotentialer
Vilopotential och handlingspotential låter dig bestämma kroppens tillstånd, såväl som enskilda organ.
Fixering av aktionspotentialen från hjärtat (elektrokardiografi) tillåterbestämma dess tillstånd, såväl som funktionsförmågan hos alla dess avdelningar. Om du studerar ett norm alt EKG kan du se att alla tänder på det är en manifestation av aktionspotentialen och den efterföljande vilopotentialen (respektive förekomsten av dessa potentialer i förmaken visar P-vågen och spridningen av excitation i ventriklarna - R-vågen).
När det gäller elektroencefalogrammet beror förekomsten av olika vågor och rytmer på det (särskilt alfa- och betavågor hos en frisk person) också på förekomsten av aktionspotentialer i hjärnneuroner.
Dessa studier möjliggör snabb upptäckt av utvecklingen av en viss patologisk process och avgör nästan 50 procent av den framgångsrika behandlingen av den ursprungliga sjukdomen.
