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

80646. ВЫВОЗ КАПИТАЛА КАК ФОРМА МЕЖДУНАРОДНЫХ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ОТНОШЕНИЙ 52 KB
  СУЩНОСТЬ ВЫВОЗА КАПИТАЛА СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ Вывоз капитала – это помещение капитала за границей с целью систематического присвоения прибавочной стоимости созданной трудящимися страны импортирующей иностранный капитал. Вывоз капитала – наиболее развитая усовершенствованная форма международной эксплуатации. При внешней торговле происходит однократная реализация прибавочной стоимости а при вывозе капитала прибавочная стоимость присваивается непрерывно до тех пор пока помещенный за границей капитал находится в собственности иностранной...
80647. ИНОСТРАННЫЕ ИНВЕСТИЦИИ В РОССИИ 146 KB
  Свободные экономические зоны СЭЗ как форма международных экономических отношений получили широкое распространение и существенно изменили свое содержание от простых организационно-функциональных форм связанных с торговлей товарами к более сложным ориентированным на производство массовой потребительской продукции разработку и производство новых товаров предоставление различного рода услуг и т. В 80е годы в ряде регионов промышленно развитых стран появились специальные экономические зоны: технопарки НТ...
80648. ИНТЕГРАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В МИРОВОЙ ЭКОНОМИКЕ 77.5 KB
  Экономическая интеграция определяется следующими функциями: интеграция производства и создание международных монополий нового типа к началу 90х годов на ТНК приходилось около 50 промышленного производства более 90 прямых частных вложений за рубежом; глубокие сдвиги в структуре международного разделения труда; НТР обусловившая необходимость международного обмена результатами достижений науки и техники; открытость национальных экономик и свобода торговли. Выделяют условно пять основных видов интеграционных объединений различающихся...
80649. МЕЖДУНАРОДНЫЕ ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОРГАНИЗАЦИИ 78.5 KB
  Приоритет в МЭО сохраняется за внешнеторговыми отношениями которые раньше строились на межстрановой узкорегиональной основе в основе которых строились принцип свободной внешней торговли и протекционизм. Глобализация МЭО обуславливает появление межрегиональных международных организаций: ОПЕК организация стран экспортеров нефти основанная в 1960 г. состоящая из 13 стран трех континентов; ОЭСР организация экономического сотрудничества и развития основанная в 1961 г. и состоящая из 24 стран четырех континентов.
80650. ГЛОБАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ И МЕЖДУНАРОДНЫЕ ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОТНОШЕНИЯ 60 KB
  Глобальные проблемы носят универсальный характер так как они касаются всех стран независимо от их общественно-политического строя и не могут быть решены одной или группой государств. НИОКР направлено на военные цели; обеспечение экономической стабильности для государств путем перестройки и повышения эффективности международных экономических отношений снижение инфляции и безработицы стабильный товарообмен более открытый доступ на мировые рынки эффективные меры для стран строящих...
80652. МЕЖДУНАРОДНАЯ ТОРГОВЛЯ И ВНЕШНЕТОРГОВАЯ ПОЛИТИКА 43 KB
  Международная торговля – это обмен товарами и услугами между различными странами связанный с всеобщей интернационализацией хозяйственной жизни и интенсификацией международного разделения труда в условиях НТР. Необходимость развития международной торговли: Образование мирового рынка. Экономическому росту международной торговли способствовали: НТР стимулирующая расширение основного капитала создание новых отраслей реконструкцию старых производств; государственное...
80653. Организационные формы управления предприятием в международном менеджменте 129.5 KB
  Понятие организационной структуры управления ее элементы. Принципы проектирования организационных структур управления. Требования к структуре управления.
80654. Кросс – культурные проблемы международного менеджмента 29 KB
  Некоторые результативные критерии культуры: длина иерархической лестницы – восприятие равенства между людьми в обществе в организации изображение состояния неопределенности – отношение людей к своему будущему к попыткам взять судьбу в свои руки индивидуализм – желание людей действовать независимо маскулинизм – манера поведения и предпочтение мужских и женских ценностей в обществе. Отношение к собеседнику. В международном менеджменте имеют непосредственное значение 3 элемента: Отношение ко времени ; Отношение к достижениям;...