Sva živčana aktivnost uspješno funkcionira zahvaljujući izmjeni faza odmora i razdražljivosti. Greške u sustavu polarizacije remete električnu vodljivost vlakana. Ali osim živčanih vlakana, postoje i druga podražljiva tkiva - endokrino i mišićno.
Ali razmotrit ćemo značajke vodljivih tkiva i na primjeru procesa ekscitacije organskih stanica reći ćemo o značaju kritične razine depolarizacije. Fiziologija živčane aktivnosti usko je povezana s pokazateljima električnog naboja unutar i izvan živčane stanice.
Ako je jedna elektroda pričvršćena na vanjsku ljusku aksona, a druga na njegov unutarnji dio, tada postoji razlika potencijala. Električna aktivnost živčanih puteva temelji se na ovoj razlici.
Što je potencijal mirovanja i akcijski potencijal?
Sve stanice živčanog sustava su polarizirane, odnosno imaju različit električni naboj unutar i izvan posebne membrane. Živčana stanica je uvijeknjegova lipoproteinska membrana, koja ima funkciju bioelektričnog izolatora. Zahvaljujući membranama stvara se potencijal mirovanja u stanici koji je neophodan za naknadnu aktivaciju.
Potencijal mirovanja održava se prijenosom iona. Oslobađanje kalijevih iona i ulazak klora povećavaju potencijal mirovanja membrane.
Akcijski potencijal akumulira se u fazi depolarizacije, odnosno porasta električnog naboja.
Faze akcijskog potencijala. fiziologija
Dakle, depolarizacija u fiziologiji je smanjenje membranskog potencijala. Depolarizacija je osnova za nastanak ekscitabilnosti, odnosno akcijskog potencijala za živčanu stanicu. Kada se dosegne kritična razina depolarizacije, niti jedan, čak ni jak podražaj, nije u stanju izazvati reakcije u živčanim stanicama. U isto vrijeme, unutar aksona ima puno natrija.
Odmah nakon ove faze slijedi faza relativne ekscitabilnosti. Odgovor je već moguć, ali samo na jak signal podražaja. Relativna ekscitabilnost polako prelazi u fazu egz altacije. Što je egz altacija? Ovo je vrhunac podražljivosti tkiva.
Sve ovo vrijeme natrijevi aktivacijski kanali su zatvoreni. A njihovo otvaranje će se dogoditi tek kada se živčano vlakno isprazni. Repolarizacija je potrebna za vraćanje negativnog naboja unutar vlakna.
Što znači kritična razina depolarizacije (CDL)?
Dakle, razdražljivost je u fiziologijisposobnost stanice ili tkiva da reagiraju na podražaj i generiraju neku vrstu impulsa. Kako smo saznali, stanicama je za rad potreban određeni naboj - polarizacija. Povećanje naboja s minusa na plus naziva se depolarizacija.
Nakon depolarizacije uvijek dolazi do repolarizacije. Naboj iznutra nakon faze uzbude mora ponovno postati negativan kako bi se stanica mogla pripremiti za sljedeću reakciju.
Kada su očitanja voltmetra fiksirana na 80, ovo je faza mirovanja. Pojavljuje se nakon završetka repolarizacije, a ako uređaj pokazuje pozitivnu vrijednost (veću od 0), tada se faza repolarizacije približava maksimalnoj razini - kritičnoj razini depolarizacije.
Kako se impulsi prenose od živčanih stanica do mišića?
Električni impulsi koji su nastali tijekom ekscitacije membrane prenose se duž živčanih vlakana velikom brzinom. Brzina signala objašnjava se strukturom aksona. Akson je djelomično obavijen omotačem. A između mijeliniziranih područja nalaze se Ranvierovi čvorovi.
Zahvaljujući ovakvom rasporedu živčanog vlakna, pozitivni naboj se izmjenjuje s negativnim, a depolarizacijska struja se širi gotovo istovremeno cijelom dužinom aksona. Signal kontrakcije stiže do mišića u djeliću sekunde. Takav pokazatelj kao što je kritična razina depolarizacije membrane znači oznaku na kojoj se postiže vršni akcijski potencijal. Nakon kontrakcije mišića, počinje repolarizacija duž cijelog aksona.
Što se događatijekom depolarizacije?
Što znači takav pokazatelj kao kritična razina depolarizacije? U fiziologiji to znači da su živčane stanice već spremne za rad. Ispravan rad cijelog organa ovisi o normalnoj, pravodobnoj promjeni faza akcijskog potencijala.
Kritična razina (CLL) je približno 40–50 Mv. U tom trenutku se električno polje oko membrane smanjuje. Stupanj polarizacije izravno ovisi o tome koliko je natrijevih kanala u stanici otvoreno. Stanica u ovom trenutku još nije spremna za odgovor, ali skuplja električni potencijal. Ovo razdoblje naziva se apsolutna refraktornost. Faza traje samo 0,004 s u živčanim stanicama, a u kardiomiocitima - 0,004 s.
Nakon prolaska kritične razine depolarizacije, dolazi do superpodražljivosti. Živčane stanice mogu reagirati čak i na djelovanje podpražnog podražaja, odnosno na relativno slab učinak okoline.
Funkcije natrijevih i kalijevih kanala
Dakle, važan sudionik u procesima depolarizacije i repolarizacije je proteinski ionski kanal. Hajde da shvatimo što ovaj koncept znači. Ionski kanali su proteinske makromolekule smještene unutar plazma membrane. Kada su otvoreni, anorganski ioni mogu proći kroz njih. Proteinski kanali imaju filter. Samo natrij prolazi kroz natrijev kanal, samo ovaj element prolazi kroz kalijev kanal.
Ovi električno kontrolirani kanali imaju dva vrata: jedan je aktivacijski, ima sposobnost prolaska iona, drugiinaktivacija. U vrijeme kada je potencijal membrane mirovanja -90 mV, vrata su zatvorena, ali kada počne depolarizacija, natrijevi kanali se polako otvaraju. Povećanje potencijala dovodi do oštrog zatvaranja ventila kanala.
Čimbenik koji utječe na aktivaciju kanala je ekscitabilnost stanične membrane. Pod utjecajem električne ekscitabilnosti pokreću se 2 vrste ionskih receptora:
- počinje djelovanje ligandnih receptora - za kemo-ovisne kanale;
- Električni signal primijenjen za kanale na električni pogon.
Kada se dosegne kritična razina depolarizacije stanične membrane, receptori daju signal da se svi natrijevi kanali moraju zatvoriti, a kalijevi kanali počinju otvarati.
Natrijeva kalijeva pumpa
Procesi prijenosa pobudnog impulsa posvuda se odvijaju zbog električne polarizacije koja se provodi zbog kretanja natrijevih i kalijevih iona. Kretanje elemenata odvija se na temelju principa aktivnog transporta iona - 3 Na+ prema unutra i 2 K+ prema van. Ovaj mehanizam izmjene naziva se natrij-kalijeva pumpa.
Depolarizacija kardiomiocita. Faze otkucaja srca
Ciklusi srčane kontrakcije također su povezani s električnom depolarizacijom provodnih puteva. Signal kontrakcije uvijek dolazi iz SA stanica smještenih u desnom atriju i širi se duž Hissovih puteva do Torelovih i Bachmannovih snopova do lijevog atrija. Desni i lijevi procesi Hissovog snopa prenose signal do ventrikula srca.
Živčane stanice se brže depolariziraju i prenose signal zbog prisutnosti mijelinske ovojnice, ali i mišićno tkivo postupno se depolarizira. Odnosno, njihov se naboj mijenja iz negativnog u pozitivan. Ova faza srčanog ciklusa naziva se dijastola. Sve stanice ovdje su međusobno povezane i djeluju kao jedan kompleks, budući da rad srca mora biti što je moguće više koordiniran.
Kada dođe do kritične razine depolarizacije stijenki desne i lijeve klijetke, dolazi do oslobađanja energije - srce se kontrahira. Sve stanice se tada repolariziraju i pripremaju za novu kontrakciju.
Depression Verigo
Godine 1889. opisan je fenomen u fiziologiji, koji se naziva Verigova katolička depresija. Kritična razina depolarizacije je razina depolarizacije na kojoj su svi natrijevi kanali već inaktivirani, a umjesto njih rade kalijevi kanali. Ako se stupanj struje još više poveća, tada se ekscitabilnost živčanog vlakna značajno smanjuje. A kritična razina depolarizacije pod djelovanjem podražaja prelazi skalu.
Tijekom Verigove depresije, brzina ekscitacije se smanjuje i, konačno, potpuno jenjava. Stanica se počinje prilagođavati promjenom funkcionalnih značajki.
Mehanizam prilagodbe
Dešava se da se pod nekim uvjetima depolarizirajuća struja ne mijenja dugo vremena. To je karakteristično za senzorna vlakna. Postupno dugotrajno povećanje takve struje iznad norme od 50 mV dovodi do povećanja frekvencije elektroničkih impulsa.
Kao odgovor na takve signale,vodljivost kalijeve membrane. Aktivirani su sporiji kanali. Kao rezultat, javlja se sposobnost živčanog tkiva da ponavlja odgovore. To se zove adaptacija živčanih vlakana.
Prilikom prilagođavanja, umjesto velikog broja kratkih signala, stanice se počinju akumulirati i odavati jedan snažan potencijal. I intervali između dvije reakcije se povećavaju.
