Mūsų kūno organų ir audinių funkcionavimas priklauso nuo daugelio veiksnių. Kai kurios ląstelės (kardiomiocitai ir nervai) priklauso nuo nervinių impulsų, generuojamų specialiuose ląstelių komponentuose arba mazguose, perdavimo. Nervinio impulso pagrindas yra specifinės sužadinimo bangos, vadinamos veikimo potencialu, susidarymas.
Kas tai?
Veiksmo potencialas paprastai vadinamas sužadinimo banga, judančia iš ląstelės į ląstelę. Dėl jo susidarymo ir praėjimo per ląstelių membranas įvyksta trumpalaikis jų krūvio pokytis (paprastai vidinė membranos pusė yra neigiamai įkrauta, o išorinė – teigiamai). Sukurta banga prisideda prie ląstelės jonų kanalų savybių pasikeitimo, o tai lemia membranos įkrovimą. Tuo metu, kai veikimo potencialas praeina per membraną, trumpalaikis jo krūvio pokytis, dėl kurio pasikeičia ląstelės savybės.
Šios bangos susidarymas yra nervų skaidulų, taip pat širdies takų sistemos veikimo pagrindas.
Sutrikus jo formavimuisi, išsivysto daug ligų, todėl būtina nustatyti veikimo potencialądiagnostikos ir gydymo priemonių kompleksas.
Kaip formuojasi veikimo potencialas ir kas jam būdinga?
Tyrimų istorija
Sužadinimo atsiradimo ląstelėse ir skaidulose tyrimas buvo pradėtas gana seniai. Pirmieji jo atsiradimą pastebėjo biologai, tyrinėję įvairių dirgiklių poveikį atviram varlės blauzdikauliniam nervui. Jie pastebėjo, kad veikiant koncentruotu valgomosios druskos tirpalu, buvo stebimas raumenų susitraukimas.
Ateityje tyrimus tęsė neurologai, tačiau pagrindinis mokslas po fizikos, tiriantis veikimo potencialą, yra fiziologija. Fiziologai įrodė, kad širdies ląstelėse ir nervuose yra veikimo potencialas.
Kai mes gilinomės į potencialų tyrimą, buvo įrodytas ir ramybės potencialo buvimas.
Nuo XIX amžiaus pradžios buvo pradėti kurti metodai, kaip aptikti šių potencialų buvimą ir išmatuoti jų dydį. Šiuo metu veikimo potencialų fiksavimas ir tyrimas atliekamas dviem instrumentiniais tyrimais – elektrokardiogramų ir elektroencefalogramų šalinimu.
Veiksmų potencialo mechanizmas
Sužadinimas susidaro dėl natrio ir kalio jonų koncentracijos ląstelėje pokyčių. Paprastai ląstelėje yra daugiau kalio nei natrio. Natrio jonų ekstraląstelinė koncentracija yra daug didesnė nei citoplazmoje. Pokyčiai, kuriuos sukelia veikimo potencialas, prisideda prie membranos krūvio pasikeitimo, dėl kurio į ląstelę patenka natrio jonai. Dėl tokinta krūviai ląstelės išorėje ir viduje (citoplazma įkraunama teigiamai, o išorinė aplinka – neigiamai.
Tai daroma siekiant palengvinti bangos prasiskverbimą per ląstelę.
Bangai perdavus per sinapsę, įkrovimas pasikeičia dėl neigiamo krūvio chlorido jonų srovės ląstelės viduje. Atkuriami pradiniai įkrovimo lygiai ląstelės išorėje ir viduje, todėl susidaro ramybės potencialas.
Poilsio ir įspūdžių periodai kaitaliojasi. Patologinėje ląstelėje viskas gali vykti skirtingai, o AP formavimasis ten paklūs šiek tiek skirtingiems dėsniams.
PD fazės
Veikimo potencialo eigą galima suskirstyti į kelias fazes.
Pirmoji fazė tęsiasi tol, kol susidaro kritinis depoliarizacijos lygis (praeinantis veikimo potencialas skatina lėtą membranos iškrovą, kuri pasiekia maksimalų lygį, paprastai apie -90 meV). Ši fazė vadinama prespike. Tai atliekama dėl natrio jonų patekimo į ląstelę.
Kita fazė, didžiausias potencialas (arba smaigalys), sudaro parabolę su smailiu kampu, kur kylanti potencialo dalis reiškia membranos depoliarizaciją (greita), o besileidžianti dalis reiškia repoliarizaciją.
Trečioji fazė – neigiamas pėdsakų potencialas – rodo pėdsakų depoliarizaciją (perėjimą iš depoliarizacijos piko į ramybės būseną). Atsiranda dėl chlorido jonų patekimo į ląstelę.
Ketvirtajame etape, teigiamo fazėpėdsakų potencialą, membranos įkrovos lygiai grįžta į pradinį.
Šios fazės, kurias lemia veikimo potencialas, griežtai seka viena po kitos.
Veiksmų potencialo funkcijos
Be jokios abejonės, veikimo potencialo plėtra yra svarbi tam tikrų ląstelių funkcionavimui. Sužadinimas vaidina svarbų vaidmenį širdies darbe. Be jo širdis būtų tiesiog neaktyvus organas, tačiau dėl bangos sklidimo per visas širdies ląsteles ji susitraukia, o tai padeda išstumti kraują per kraujagyslių dugną, praturtindamas juo visus audinius ir organus.
Nervų sistema taip pat negalėtų normaliai atlikti savo funkcijos be veikimo potencialo. Organai negalėjo priimti signalų, kad galėtų atlikti tam tikrą funkciją, todėl jie būtų tiesiog nenaudingi. Be to, pagerėjus nervinio impulso perdavimui nervinėse skaidulose (atsirado mielinas ir Ranvier pertraukos) buvo įmanoma perduoti signalą per sekundės dalis, o tai paskatino refleksų vystymąsi ir sąmoningumą. judesiai.
Be šių organų sistemų, veikimo potencialas formuojasi ir daugelyje kitų ląstelių, tačiau jose jis vaidina vaidmenį tik atliekant specifines ląstelės funkcijas.
Širdies veikimo potencialo padidėjimas
Pagrindinis organas, kurio darbas grindžiamas veikimo potencialo formavimo principu, yra širdis. Dėl to, kad yra mazgų impulsų formavimui, atliekamas šio organo darbas, kurio funkcija yra tiekti kraują į audinius irvaldžios institucijos.
Širdies veikimo potencialas sukuriamas sinusiniame mazge. Jis yra tuščiosios venos santakoje dešiniajame prieširdyje. Iš ten impulsas sklinda išilgai širdies laidumo sistemos skaidulų – nuo mazgo iki atrioventrikulinės jungties. Eidamas Jo pluoštu, tiksliau, išilgai jo kojų, impulsas pereina į dešinįjį ir kairįjį skilvelius. Jų storyje yra mažesni takai – Purkinje skaidulos, per kurias sužadinimas pasiekia kiekvieną širdies ląstelę.
Kardiomiocitų veikimo potencialas yra sudėtinis, t.y. priklauso nuo visų širdies audinio ląstelių susitraukimo. Esant blokadai (randui po infarkto), sutrinka veikimo potencialo formavimasis, kuris užfiksuojamas elektrokardiogramoje.
Nervų sistema
Kaip susidaro PD neuronuose – nervų sistemos ląstelėse. Čia viskas daroma šiek tiek lengviau.
Išorinį impulsą suvokia nervinių ląstelių ataugos – dendritai, susiję su receptoriais, esančiais tiek odoje, tiek visuose kituose audiniuose (ir ramybės potencialas ir veikimo potencialas taip pat pakeičia vienas kitą). Dirginimas išprovokuoja juose veikimo potencialo susidarymą, po kurio impulsas per nervinės ląstelės kūną pereina į ilgą jos procesą – aksoną, o iš jo per sinapses į kitas ląsteles. Taigi sukurta sužadinimo banga pasiekia smegenis.
Nervų sistemos ypatybė yra dviejų tipų skaidulų buvimas – padengtas mielinu ir be jo. Veikimo potencialo atsiradimas ir jo perdavimas skaidulose, kuriose yra mielino,atliekama daug greičiau nei demielinizuota.
Šis reiškinys pastebimas dėl to, kad AP plitimas mielinizuotomis skaidulomis vyksta dėl „šuolių“- impulsas šokinėja per mielino dalis, dėl to sumažėja jo kelias ir atitinkamai pagreitėja. jo plitimas.
Poilsio potencialas
Be poilsio potencialo išvystymo nebūtų jokio veikimo potencialo. Ramybės potencialas suprantamas kaip normali, nesužadinta ląstelės būsena, kai krūviai jos membranos viduje ir išorėje labai skiriasi (tai yra, membrana yra teigiamai įkrauta išorėje, o viduje – neigiamai). Ramybės potencialas parodo skirtumą tarp krūvių ląstelės viduje ir išorėje. Paprastai jis svyruoja nuo -50 iki -110 meV. Nervų skaidulose ši vertė paprastai yra –70 meV.
Taip yra dėl chlorido jonų migracijos į ląstelę ir neigiamo krūvio susidarymo membranos viduje.
Keičiant viduląstelinių jonų koncentraciją (kaip minėta aukščiau), PP pakeičia PD.
Paprastai visos organizmo ląstelės yra nesužadintos, todėl potencialų kitimas gali būti laikomas fiziologiškai būtinu procesu, nes be jų širdies ir kraujagyslių bei nervų sistemos negalėtų atlikti savo veiklos.
Tyrimo apie poilsį ir veikimo potencialą reikšmė
Poilsio potencialas ir veikimo potencialas leidžia nustatyti kūno, taip pat atskirų organų būklę.
Širdies veikimo potencialo fiksavimas (elektrokardiografija) leidžianustatyti jo būklę, taip pat visų jos skyrių funkcines galimybes. Ištyrę įprastą EKG, pamatysite, kad visi ant jos esantys dantys yra veikimo potencialo ir vėlesnio ramybės potencialo pasireiškimas (atitinkamai, šių potencialų atsiradimas prieširdžiuose rodo P bangą, o sužadinimo plitimas skilveliai – R banga).
Kalbant apie elektroencefalogramą, įvairių bangų ir ritmų atsiradimas joje (ypač alfa ir beta bangos sveikam žmogui) taip pat atsiranda dėl veikimo potencialo atsiradimo smegenų neuronuose.
Šie tyrimai leidžia laiku nustatyti konkretaus patologinio proceso vystymąsi ir nustatyti beveik 50 procentų sėkmingo pradinės ligos gydymo.
