Sva nervna aktivnost uspješno funkcioniše zahvaljujući smjeni faza odmora i razdražljivosti. Greške u sistemu polarizacije remete električnu provodljivost vlakana. Ali osim nervnih vlakana, postoje i druga podražljiva tkiva - endokrino i mišićno.
Ali ćemo razmotriti karakteristike provodnih tkiva, i na primeru procesa ekscitacije organskih ćelija reći ćemo o značaju kritičnog nivoa depolarizacije. Fiziologija nervne aktivnosti usko je povezana sa indikatorima električnog naboja unutar i izvan nervnih ćelija.
Ako je jedna elektroda pričvršćena na vanjski omotač aksona, a druga na njegov unutrašnji dio, tada postoji razlika potencijala. Električna aktivnost nervnih puteva zasniva se na ovoj razlici.
Šta je potencijal mirovanja i akcioni potencijal?
Sve ćelije nervnog sistema su polarizovane, odnosno imaju različit električni naboj unutar i izvan posebne membrane. Nervna ćelija je uveknjegova lipoproteinska membrana, koja ima funkciju bioelektričnog izolatora. Zahvaljujući membranama stvara se potencijal mirovanja u ćeliji, neophodan za naknadnu aktivaciju.
Potencijal mirovanja se održava prenosom jona. Oslobađanje jona kalija i ulazak hlora povećavaju potencijal mirovanja membrane.
Akcioni potencijal se akumulira u fazi depolarizacije, odnosno porasta električnog naboja.
Faze akcionog potencijala. fiziologija
Dakle, depolarizacija u fiziologiji je smanjenje membranskog potencijala. Depolarizacija je osnova za nastanak ekscitabilnosti, odnosno akcionog potencijala za nervnu ćeliju. Kada se dostigne kritični nivo depolarizacije, nijedan, čak ni jak podražaj, nije u stanju da izazove reakcije u nervnim ćelijama. U isto vrijeme, unutar aksona ima puno natrijuma.
Odmah nakon ove faze slijedi faza relativne ekscitabilnosti. Odgovor je već moguć, ali samo na jak signal stimulacije. Relativna ekscitabilnost polako prelazi u fazu egz altacije. Šta je egz altacija? Ovo je vrhunac ekscitabilnosti tkiva.
Sve ovo vrijeme kanali za aktivaciju natrijuma su zatvoreni. A njihovo otvaranje će se dogoditi tek kada se nervno vlakno isprazni. Repolarizacija je potrebna da se povrati negativni naboj unutar vlakna.
Šta znači kritični nivo depolarizacije (CDL)?
Dakle, ekscitabilnost je u fiziologijisposobnost ćelije ili tkiva da reaguju na stimulus i generišu neku vrstu impulsa. Kako smo saznali, ćelijama je potreban određeni naboj - polarizacija - da bi radile. Povećanje naboja od minusa do plusa naziva se depolarizacija.
Nakon depolarizacije, uvijek dolazi do repolarizacije. Unutrašnji naboj nakon faze ekscitacije mora ponovo postati negativan kako bi se ćelija mogla pripremiti za sljedeću reakciju.
Kada su očitanja voltmetra fiksirana na 80, ovo je faza mirovanja. Javlja se nakon završetka repolarizacije, a ako uređaj pokaže pozitivnu vrijednost (veću od 0), tada se faza repolarizacije približava maksimalnom nivou - kritičnom nivou depolarizacije.
Kako se impulsi prenose od nervnih ćelija do mišića?
Električni impulsi koji su nastali tokom ekscitacije membrane prenose se duž nervnih vlakana velikom brzinom. Brzina signala se objašnjava strukturom aksona. Akson je djelomično obavijen omotačem. A između mijeliniziranih područja nalaze se Ranvierovi čvorovi.
Zahvaljujući ovakvom rasporedu nervnog vlakna, pozitivno naelektrisanje se smenjuje sa negativnim, a struja depolarizacije se širi skoro istovremeno duž cele dužine aksona. Signal kontrakcije stiže do mišića u djeliću sekunde. Takav indikator kao što je kritični nivo depolarizacije membrane označava oznaku na kojoj se postiže vršni akcioni potencijal. Nakon kontrakcije mišića, počinje repolarizacija duž cijelog aksona.
Šta se dešavatokom depolarizacije?
Šta znači takav indikator kao kritični nivo depolarizacije? U fiziologiji, to znači da su nervne ćelije već spremne za rad. Pravilno funkcionisanje celog organa zavisi od normalne, pravovremene promene faza akcionog potencijala.
Kritični nivo (CLL) je približno 40–50 Mv. U tom trenutku električno polje oko membrane se smanjuje. Stepen polarizacije direktno zavisi od toga koliko je natrijumovih kanala u ćeliji otvoreno. Ćelija u ovom trenutku još nije spremna za odgovor, ali prikuplja električni potencijal. Ovaj period se naziva apsolutna refraktornost. Faza traje samo 0,004 s u nervnim ćelijama, au kardiomiocitima - 0,004 s.
Nakon prolaska kritičnog nivoa depolarizacije, nastupa super-ekscitabilnost. Nervne ćelije mogu da reaguju čak i na dejstvo stimulusa ispod praga, odnosno na relativno slabo dejstvo okoline.
Funkcije natrijumovih i kalijumovih kanala
Dakle, važan učesnik u procesima depolarizacije i repolarizacije je proteinski jonski kanal. Hajde da shvatimo šta ovaj koncept znači. Jonski kanali su proteinski makromolekuli smješteni unutar plazma membrane. Kada su otvoreni, neorganski joni mogu proći kroz njih. Proteinski kanali imaju filter. Samo natrijum prolazi kroz natrijum kanal, samo ovaj element prolazi kroz kalijumov kanal.
Ovi električno kontrolirani kanali imaju dvije kapije: jedna je aktivacija, ima sposobnost prolaska jona, drugainaktivacija. U trenutku kada je potencijal membrane mirovanja -90 mV, kapija je zatvorena, ali kada depolarizacija počne, natrijumski kanali se polako otvaraju. Povećanje potencijala dovodi do oštrog zatvaranja ventila kanala.
Faktor koji utiče na aktivaciju kanala je ekscitabilnost ćelijske membrane. Pod uticajem električne ekscitabilnosti pokreću se 2 tipa jonskih receptora:
- pokreće djelovanje ligandnih receptora - za hemozavisne kanale;
- Električni signal primijenjen za kanale na električni pogon.
Kada se dostigne kritični nivo depolarizacije ćelijske membrane, receptori daju signal da se svi natrijumski kanali moraju zatvoriti, a kalijumovi kanali počinju da se otvaraju.
Natrijum-kalijum pumpa
Procesi prenošenja pobudnog impulsa posvuda se odvijaju zbog električne polarizacije koja se izvodi zbog kretanja jona natrijuma i kalija. Kretanje elemenata odvija se na osnovu principa aktivnog transporta jona - 3 Na+ prema unutra i 2 K+ prema van. Ovaj mehanizam izmjene naziva se natrijum-kalijum pumpa.
Depolarizacija kardiomiocita. Faze otkucaja srca
Ciklusi srčane kontrakcije su takođe povezani sa električnom depolarizacijom provodnih puteva. Signal kontrakcije uvijek dolazi iz SA ćelija koje se nalaze u desnoj pretkomori i širi se duž Hissovih puteva do Torelovih i Bachmannovih snopova do lijevog atrijuma. Desni i lijevi procesi Hissovog snopa prenose signal do ventrikula srca.
Nervne ćelije se brže depolarizuju i prenose signal zbog prisustva mijelinske ovojnice, ali i mišićno tkivo postepeno se depolarizuje. Odnosno, njihov naboj se mijenja iz negativnog u pozitivan. Ova faza srčanog ciklusa naziva se dijastola. Sve ćelije su ovde međusobno povezane i deluju kao jedan kompleks, pošto rad srca mora biti što je moguće više koordinisan.
Kada dođe do kritičnog nivoa depolarizacije zidova desne i lijeve komore, dolazi do oslobađanja energije - srce se kontrahira. Sve ćelije se tada repolariziraju i pripremaju za drugu kontrakciju.
Depression Verigo
Godine 1889. opisan je fenomen u fiziologiji, koji se naziva Verigova katolička depresija. Kritični nivo depolarizacije je nivo depolarizacije na kojem su svi natrijumski kanali već inaktivirani, a kalijum kanali rade umesto njih. Ako se stupanj struje još više poveća, tada se ekscitabilnost nervnog vlakna značajno smanjuje. A kritični nivo depolarizacije pod dejstvom stimulusa prelazi skalu.
Tokom Verigo depresije, brzina ekscitacije se smanjuje i, konačno, potpuno jenjava. Ćelija se počinje prilagođavati promjenom funkcionalnih karakteristika.
Mehanizam adaptacije
Dešava se da se pod nekim uslovima depolarizujuća struja ne menja dugo vremena. Ovo je karakteristično za senzorna vlakna. Postepeno dugotrajno povećanje takve struje iznad norme od 50 mV dovodi do povećanja frekvencije elektronskih impulsa.
Kao odgovor na takve signale,provodljivost kalijumove membrane. Aktivirani su sporiji kanali. Kao rezultat, javlja se sposobnost nervnog tkiva da ponavlja odgovore. Ovo se zove adaptacija nervnih vlakana.
Prilikom prilagođavanja, umjesto velikog broja kratkih signala, ćelije počinju da se akumuliraju i odaju jedan snažan potencijal. I intervali između dvije reakcije se povećavaju.
