89689

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ

Доклад

Биология и генетика

Угасание потенциала происходит не только с течением времени в точке его возникновения но и также при распределения потенциала вдоль БМ по мере удаления от этой точки. Декремент потенциала вдоль БМ происходит достаточно быстро в обе стороны от того места где возник скачок мембранного потенциала. Распределение электрического потенциала на БМ устанавливается практически мгновенно так как скорость распределения ЭМП близка к скорости распространения света м с. Для длительно существующих сдвигов мембранного потенциала постоянная длины...

Русский

2015-05-13

120.71 KB

1 чел.

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ

Возбудимая мембрана относится к нелинейным и активным средам. Активной называют такую среду, которая генерирует электромагнитную энергию под действием приложенного к ней электромагнитного поля. Способность к БЭГ (к образованию ПД) отображает активный характер возбудимости мембраны. Активный характер проявляется также и в наличии участка ОДС на ее ВАХ. Это же свидетельствует о нелинейности возбудимой мембраны, поскольку, отличительным признаком нелинейности среды служит нелинейная функция, зависимость потоков от сил, которые их вызывают. В нашем случае - это зависимость ионного тока от трансмембранного напряжения. Применительно к электрическому процессу в целом, это означает нелинейную зависимость тока от напряжения.

Нервные и мышечные волокна, будучи генераторами ЭМЭ (электромагнитной энергии), обладают и пассивными электрическими свойствами. Пассивные электрические свойства характеризуют способность живых тканей поглощать энергию внешнего ЭМП (электромагнитного поля). Эта энергия затрачивается на их поляризацию, и она характеризуется потерями в тканях. Потери в живых тканях приводят к затуханию ЭМП, то есть, говорят о декременте. Закономерности затухания ЭМП идентичны для потенциалов, приложенных извне, и генерируемых самими живыми тканями (ПД). Степень декремента (затухания) зависит от сопротивления и емкости ткани. В электронике, сопротивление и емкость (индуктивность) называют пассивными свойствами электрических цепей.

Допустим, что в какой-то точке БМ потенциал мгновенно возрос до величины, в результате, затухания потенциал будет уменьшаться по exp закону:

 

- постоянная времени затухания, то есть, время, в течение которого амплитуда уменьшается в e раз (37 %).

Постоянная времени зависит от пассивных свойств нервных или мышечных волокон:

Так, например, для гигантского аксона кальмара, Rн составляет примерно , а равно примерно, следовательно, равна примерно 1 мс.

Угасание потенциала происходит не только с течением времени в точке его возникновения, но и также, при распределения потенциала вдоль БМ, по мере удаления от этой точки. Такой декремент является функцией не времени, а расстояния:

  

- постоянная длины, то есть, это расстояние, на которое уменьшается в раз.

Декремент потенциала вдоль БМ происходит достаточно быстро в обе стороны от того места, где возник скачок мембранного потенциала. Распределение электрического потенциала на БМ устанавливается практически мгновенно, так как скорость распределения ЭМП близка к скорости распространения света ( м/с). С течением времени, потенциал падает во всех точках волокна (мышечного или нервного). Для длительно существующих сдвигов мембранного потенциала, постоянная длины вычисляется по формуле:

- погонное сопротивление мембраны ();

- сопротивление цитоплазмы (Ом);

- сопротивление межклеточной среды (Ом).

При коротких импульсах, как ПД, необходимо учитывать емкостные свойства БМ. Из экспериментов установлено, что емкость БМ вносит искажение в эту формулу. С учетом поправки, постоянная длины для ПД, оценивается величиной.

Чем больше , тем слабее декремент потенциала вдоль мембраны. Так, в гигантском аксоне кальмара примерно равна 2,5 мм. У больших волокон составляет примерно 10-40 их диаметров.

Таким образом, и являются основными параметрами, которые характеризуют кабельные свойства БМ. Они количественно определяют декремент потенциала, как во времени, так и в пространстве. Для уяснения механизмов распределения возбуждения, особо важное значение имеет волокон. Анализ кабельных свойств нервных и мышечных, свидетельствует о их крайне низкой электропроводности. Так называемый аксон, диаметром 1 микрон и длиной 1 м, имеет сопротивление . Поэтому, в невозбудимой мембране всякий сдвиг мембранного потенциала быстро затухает в окрестности того места, где он возник, что полностью соответствует кабельным свойствам.

Возбудимым мембранам также присущ декремент потенциала, по мере удаления от места возникновения возбуждения. Однако, если затухающий потенциал достаточен для включения воротного процесса потенциал зависимых ионных каналов, то на удалении от первичного очага возбуждения возникает новый ПД. Для этого должно соблюдаться условие:

Регенерированный ПД также будет распределяться с декрементом, но, угасая сам, он возбудит последующий участок волокна, и этот процесс повторяется многократно:

В силу огромной скорости декрементного распределения потенциала, электроизмерительные приборы не способны зарегистрировать угасание каждого предыдущего ПД на последующих участках БМ. Вдоль всей возбудимой мембраны, при распределении по ней возбуждения, приборы регистрируют только одинаковые по амплитуде ПД. Распределение возбуждения напоминает горение бикфордова шнура. Создается впечатление, будто электрический потенциал распределяется по БМ без декремента. На самом деле, бездекрементное движение ПД по возбудимой мембране, является результатом взаимодействия двух процессов:

1. Декрементного распределения потенциала от предыдущего ПД.

2. Генерация нового ПД. Этот процесс называют регенерацией.

Первый из них протекает на несколько порядков быстрее, чем второй, поэтому, скорость проведения возбуждения по волокну тем выше, чем реже приходится ретранслировать (регенерировать) ПД, что, в свою очередь, зависит от декремента потенциала вдоль БМ (). Волокно, обладающее большей , быстрее проводит нервные импульсы (импульсы возбуждения).

В физиологии принят и иной подход для описания распределения возбуждения по нервным и мышечным волокнам, которое не противоречит выше рассмотренному. Этот подход был разработан Германном, и его называют методом локальных токов

 

1 - возбудимый участок;

2 - невозбудимый участок.

Согласно этой теории, между возбудимым и невозбудимым участками волокна, течет электрический ток, так как внутренняя поверхность первого из них обладает положительным потенциалом относительно второго, и между ними существует разность потенциалов. Токи, возникающие в живых тканях вследствие возбуждения, называются локальными, так как распределяются на незначительное расстояние от возбужденного участка. Их ослабление обусловлено затратами энергии на заряд мембраны и на преодоление сопротивления цитоплазмы волокна. Локальный ток служит раздражителем для покоящихся участков, которые непосредственно прилегают к месту деполяризации (возбуждения). В них развивается возбуждение, а значит и новая деполяризация. Она приводит к установлению разности потенциалов между вновь деполяризированными и покоящимися (последующими) участками волокна, вследствие чего, возникает локальный ток в следующем микроконтуре, следовательно, распределение возбуждения представляет собой многократно повторяющийся процесс.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

9738. Значение подписи и печати в договоре 39.5 KB
  Значение подписи и печати в договоре. Для придания юридической силы любому документу, в частности договору, необходима подпись лица, которое составило данный документ. Подпись - это реквизит документа (в том числе договора), представляющий собой соб...
9739. Организация договорной работы внутри предприятия 44.5 KB
  Организация договорной работы внутри предприятия. Организация договорной работы - это приведение входящих в содержание данной работы мероприятий (действий) в состояние необходимой упорядоченности, обеспечение единства взаимодействия исполнителей для...
9740. Ссылочные типы данных (указатели) 62 KB
  Ссылочные типы данных (указатели) Переменные рассмотренных ранее типов данных называют статическими, так как по имени переменной осуществляется обращение к заранее (во время трансляции) зарезервированной области памяти. Иногда возникает необходимо...
9741. Общая структура модуля в языке Turbo Pascal 335.5 KB
  Модули Введение Понятие модуля или, в более общем случае, модульного программирования, возникло на определенном этапе развития вычислительного дела и было обусловлено, в первую очередь, возрастающими объемами программ, их увеличивающейся...
9742. Классы и объекты в Object Pascal 82.5 KB
  Классы и объекты Классами в Object Pascal называются специальные типы, которые содержат поля, методы и свойства. Как и любой другой тип, класс служит лишь образцом для создания конкретных экземпляров реализации, которые называются объектами. Сразу ж...
9743. Робота з бібліотеками динамічного підключення 63.5 KB
  Бібліотеки динамічного підключення (Dynamic Link Library - DLL), це відкомпільований набір певних функцій. Зазвичай при розробці програм ви використовуєте так звані статичні бібліотеки (модулі), які містять деякий набір процедур та функцій
9744. Любовь в подростковом возрасте 14.39 KB
  Любовь в подростковом возрасте Что такое любовь. Каковы ее соотношения с дружбой. На эти вечные вопросы никто еще не дал исчерпывающего ответа. Однако, несомненно, эти прекрасные чувства играют исключительно важную роль в формировании личности челов...
9745. Условия залегания и свойства горных пород 51.17 KB
  Условия залегания и свойства горных пород Осадочные породы состоят из пластов и слоев. Пласт - это геологическое тело, сложенное однородной осадочной горной породой, и ограниченное сверху и снизу параллельными плоскостями. Положение пласта в простра...
9746. Свойства горных пород. Породоразрушающие инструменты 19.15 KB
  Свойства горных пород. Породоразрушающие инструменты. Механическое разрушение - энергия для разрушения горной породы передается от двигателя с поверхности к породоразрушающему инструменту. После изобретения долота 1906 году, шарошечными долотами бур...