Funksjonen til organer og vev i kroppen vår avhenger av mange faktorer. Noen celler (kardiomyocytter og nerver) er avhengige av overføring av nerveimpulser generert i spesielle cellekomponenter eller noder. Grunnlaget for nerveimpulsen er dannelsen av en spesifikk eksitasjonsbølge, k alt aksjonspotensialet.
Hva er dette?
Et aksjonspotensial kalles ofte en eksitasjonsbølge som beveger seg fra celle til celle. På grunn av dens dannelse og passasje gjennom cellemembraner, oppstår en kortsiktig endring i ladningen deres (norm alt er den indre siden av membranen negativt ladet, og den ytre siden er positivt ladet). Den genererte bølgen bidrar til en endring i egenskapene til ionekanalene i cellen, noe som fører til opplading av membranen. I det øyeblikket aksjonspotensialet går gjennom membranen, skjer det en kortvarig endring i ladningen, som fører til en endring i cellens egenskaper.
Danningen av denne bølgen ligger til grunn for funksjonen til nervefiberen, så vel som systemet med hjertebaner.
Når dannelsen forstyrres, utvikles mange sykdommer, noe som gjør det nødvendig å bestemme handlingspotensialet iet kompleks av diagnostiske og behandlingstiltak.
Hvordan dannes et handlingspotensial og hva er karakteristisk for det?
Forskningshistorikk
Undersøkelsen av forekomsten av eksitasjon i celler og fibre ble startet for ganske lenge siden. De første som la merke til forekomsten var biologer som studerte effekten av ulike stimuli på froskens blottlagte tibialnerve. De la merke til at når de ble utsatt for en konsentrert løsning av bords alt, ble muskelsammentrekning observert.
I fremtiden ble forskningen videreført av nevrologer, men hovedvitenskapen etter fysikk som studerer aksjonspotensialet er fysiologi. Det var fysiologer som beviste eksistensen av et aksjonspotensial i hjerteceller og nerver.
Da vi gikk dypere inn i studiet av potensialer, ble tilstedeværelsen av hvilepotensialet også bevist.
Fra begynnelsen av 1800-tallet begynte det å lages metoder for å oppdage tilstedeværelsen av disse potensialene og måle deres størrelse. For tiden utføres fiksering og studie av aksjonspotensialer i to instrumentelle studier - fjerning av elektrokardiogrammer og elektroencefalogrammer.
Handlingspotensialmekanisme
Dannelsen av eksitasjon skjer på grunn av endringer i den intracellulære konsentrasjonen av natrium- og kaliumioner. Norm alt inneholder cellen mer kalium enn natrium. Den ekstracellulære konsentrasjonen av natriumioner er mye høyere enn i cytoplasmaet. Endringer forårsaket av aksjonspotensialet bidrar til en endring i ladningen på membranen, noe som resulterer i strømning av natriumioner inn i cellen. På grunn av detteladningene utenfor og inne i cellen endres (cytoplasmaet lades positivt, og det ytre miljøet er negativt ladet.
Dette gjøres for å lette passasjen av bølgen gjennom cellen.
Etter at bølgen har blitt overført gjennom synapsen, reverseres ladningen på grunn av strømmen inne i cellen av negativt ladede kloridioner. De opprinnelige ladningsnivåene utenfor og inne i cellen gjenopprettes, noe som fører til dannelsen av et hvilepotensial.
Perioder med hvile og spenning veksler. I en patologisk celle kan alt skje annerledes, og dannelsen av AP der vil følge noe andre lover.
PD-faser
Forløpet til et handlingspotensial kan deles inn i flere faser.
Den første fasen fortsetter til det dannes et kritisk nivå av depolarisering (et forbigående aksjonspotensial stimulerer en langsom utladning av membranen, som når et maksim alt nivå, vanligvis rundt -90 meV). Denne fasen kalles prespiken. Det utføres på grunn av at natriumioner trenger inn i cellen.
Den neste fasen, topppotensialet (eller spissen), danner en parabel med spiss vinkel, der den stigende delen av potensialet betyr membrandepolarisering (rask), og den synkende delen betyr repolarisering.
Tredje fase - negativt sporpotensial - viser spordepolarisering (overgang fra toppen av depolarisering til hviletilstand). Forårsaket av inntrengning av kloridioner i cellen.
På den fjerde fasen, fasen med positivsporingspotensial, går ladningsnivåene til membranen tilbake til originalen.
Disse fasene, bestemt av handlingspotensialet, følger strengt etter hverandre.
Handlingspotensiale
Utvilsomt er utviklingen av handlingspotensialet viktig for funksjonen til visse celler. Eksitasjon spiller en stor rolle i hjertets arbeid. Uten det ville hjertet rett og slett vært et inaktivt organ, men på grunn av forplantningen av bølgen gjennom alle hjertecellene trekker det seg sammen, noe som bidrar til å presse blod gjennom karsengen, og berike alt vev og organer med det.
Nervesystemet kunne heller ikke norm alt utføre sin funksjon uten et aksjonspotensial. Organer kunne ikke motta signaler for å utføre en bestemt funksjon, som et resultat av at de rett og slett ville være ubrukelige. I tillegg gjorde forbedringen i overføringen av en nerveimpuls i nervefibrene (utseendet til myelin og avskjæringer av Ranvier) det mulig å overføre et signal i løpet av brøkdeler av et sekund, noe som førte til utvikling av reflekser og bevissthet bevegelser.
I tillegg til disse organsystemene dannes aksjonspotensialet også i mange andre celler, men i dem spiller det kun en rolle i utførelsen av cellens spesifikke funksjoner.
Veksten av et handlingspotensiale i hjertet
Hovedorganet hvis arbeid er basert på prinsippet om aksjonspotensialdannelse er hjertet. På grunn av eksistensen av noder for dannelse av impulser, utføres arbeidet til dette organet, hvis funksjon er å levere blod til vevet ogmyndigheter.
Aksjonspotensialet i hjertet genereres ved sinusknuten. Den ligger ved sammenløpet av vena cava i høyre atrium. Derfra forplanter impulsen seg langs fibrene i hjertets ledningssystem - fra noden til det atrioventrikulære krysset. Passerer langs bunten av His, mer presist, langs bena, passerer impulsen til høyre og venstre ventrikkel. I tykkelsen deres er det mindre baner - Purkinje-fibre, gjennom hvilke eksitasjon når hver eneste celle i hjertet.
Aksjonspotensialet til kardiomyocytter er sammensatt, dvs. avhenger av sammentrekningen av alle cellene i hjertevevet. I nærvær av en blokkering (et arr etter et hjerteinfarkt) forstyrres dannelsen av et aksjonspotensial, som registreres på elektrokardiogrammet.
Nervesystem
Hvordan dannes PD i nevroner - celler i nervesystemet. Alt gjøres litt enklere her.
Ekstern impuls oppfattes av utvekster av nerveceller - dendritter assosiert med reseptorer lokalisert både i huden og i alt annet vev (hvilepotensial og aksjonspotensial erstatter også hverandre). Irritasjon provoserer dannelsen av et handlingspotensial i dem, hvoretter impulsen går gjennom nervecellens kropp til dens lange prosess - aksonet, og fra den gjennom synapsene til andre celler. Dermed når den genererte eksitasjonsbølgen hjernen.
Et trekk ved nervesystemet er tilstedeværelsen av to typer fibre - dekket med myelin og uten. Forekomsten av et aksjonspotensial og dets overføring i de fibrene der det er myelin,utføres mye raskere enn i demyelinisert.
Dette fenomenet er observert på grunn av det faktum at forplantningen av AP langs myeliniserte fibre skjer på grunn av "hopp" - impulsen hopper over myelinseksjonene, som som et resultat reduserer banen og følgelig akselererer dens utbredelse.
Hvilepotensial
Uten utviklingen av hvilepotensialet ville det ikke vært noe handlingspotensial. Hvilepotensialet forstås som cellens normale, ikke eksiterte tilstand, der ladningene i og utenfor membranen er vesentlig forskjellige (det vil si at membranen er positivt ladet utenfor og negativt ladet inni). Hvilepotensialet viser forskjellen mellom ladningene i og utenfor cellen. Norm alt varierer den fra -50 til -110 meV. I nervefibre er denne verdien vanligvis -70 meV.
Det skyldes migrering av kloridioner inn i cellen og dannelsen av en negativ ladning på innsiden av membranen.
Når konsentrasjonen av intracellulære ioner endres (som nevnt ovenfor), erstatter PP PD.
Vanligvis er alle celler i kroppen i en ikke-excitert tilstand, så endringen av potensialer kan betraktes som en fysiologisk nødvendig prosess, siden uten dem kunne ikke kardiovaskulær- og nervesystemet utføre sine aktiviteter.
Betydningen av forskning på hvile- og handlingspotensialer
Hvilepotensial og handlingspotensial lar deg bestemme tilstanden til kroppen, så vel som individuelle organer.
Fiksering av aksjonspotensialet fra hjertet (elektrokardiografi) tillaterbestemme dens tilstand, så vel som funksjonsevnen til alle avdelingene. Hvis du studerer et norm alt EKG, kan du se at alle tennene på det er en manifestasjon av aksjonspotensialet og det påfølgende hvilepotensialet (henholdsvis forekomsten av disse potensialene i atriene viser P-bølgen, og spredningen av eksitasjon i ventriklene - R-bølgen).
Når det gjelder elektroencefalogrammet, skyldes forekomsten av ulike bølger og rytmer på det (spesielt alfa- og betabølger hos en frisk person) også forekomsten av aksjonspotensialer i hjerneneuroner.
Disse studiene tillater rettidig oppdagelse av utviklingen av en bestemt patologisk prosess og bestemmer nesten 50 prosent av den vellykkede behandlingen av den opprinnelige sykdommen.
