Minden idegi tevékenység sikeresen működik a nyugalmi fázisok és az ingerlékenység váltakozása miatt. A polarizációs rendszer meghibásodása megzavarja a szálak elektromos vezetőképességét. De az idegrostokon kívül vannak más izgató szövetek is – endokrin és izom.
De megvizsgáljuk a vezetőképes szövetek sajátosságait, és a szerves sejtek gerjesztési folyamatának példáján elmondjuk a depolarizáció kritikus szintjének jelentőségét. Az idegi aktivitás fiziológiája szorosan összefügg az elektromos töltés mutatóival az idegsejt belsejében és kívül.
Ha az egyik elektróda az axon külső héjához, a másik pedig a belső részéhez van rögzítve, akkor potenciálkülönbség van. Az idegpályák elektromos aktivitása ezen a különbségen alapul.
Mi a nyugalmi potenciál és az akciós potenciál?
Az idegrendszer összes sejtje polarizált, vagyis egy speciális membránon belül és kívül eltérő elektromos töltéssel rendelkezik. Az idegsejt mindiglipoprotein membránja, amely bioelektromos szigetelő funkciót tölt be. A membránoknak köszönhetően létrejön a sejtben a nyugalmi potenciál, ami a későbbi aktiváláshoz szükséges.
A nyugalmi potenciált az ionok átvitele tartja fenn. A káliumionok felszabadulása és a klór bejutása növeli a membrán nyugalmi potenciálját.
Az akciós potenciál felhalmozódik a depolarizáció fázisában, vagyis az elektromos töltés növekedésében.
Az akciós potenciál fázisai. Fiziológia
Tehát a fiziológiában a depolarizáció a membránpotenciál csökkenése. A depolarizáció az ingerlékenység, vagyis az idegsejt akciós potenciáljának kialakulásának alapja. A depolarizáció kritikus szintjének elérésekor még egy erős inger sem képes reakciókat kiváltani az idegsejtekben. Ugyanakkor sok nátrium van az axonban.
Közvetlenül ezt a szakaszt követően a relatív ingerlékenység fázisa következik. A válasz már lehetséges, de csak erős ingerjelzésre. A relatív ingerlékenység lassan átmegy az ex altáció fázisába. Mi a felmagasztalás? Ez a szöveti ingerlékenység csúcsa.
Eddig a nátrium aktiváló csatornái zárva vannak. És a nyitásuk csak akkor következik be, amikor az idegrost kisül. Repolarizációra van szükség a szálon belüli negatív töltés helyreállításához.
Mit jelent a depolarizáció kritikus szintje (CDL)?
Tehát az ingerlékenység a fiziológiában vanegy sejt vagy szövet azon képessége, hogy reagáljon egy ingerre és valamilyen impulzust generáljon. Mint megtudtuk, a sejteknek bizonyos töltésre – polarizációra – van szükségük a működéshez. A töltés mínuszról pluszra történő növekedését depolarizációnak nevezzük.
A depolarizáció után mindig repolarizáció következik be. A belső töltésnek a gerjesztési fázis után ismét negatívvá kell válnia, hogy a sejt felkészülhessen a következő reakcióra.
Ha a voltmérő állását 80-on rögzítették, ez a pihenő fázis. Ez a repolarizáció vége után következik be, és ha a készülék pozitív értéket mutat (0-nál nagyobb), akkor a fordított repolarizációs fázis közeledik a maximális szinthez - a depolarizáció kritikus szintjéhez.
Hogyan továbbítják az impulzusokat az idegsejtektől az izmokhoz?
A membrán gerjesztése során keletkezett elektromos impulzusok nagy sebességgel továbbítják az idegrostok mentén. A jel sebességét az axon szerkezete magyarázza. Az axont részben burok borítja. A myelinizált területek között pedig Ranvier csomópontjai találhatók.
Az idegrost ezen elrendezésének köszönhetően a pozitív töltés váltakozik a negatívval, és a depolarizációs áram szinte egyidejűleg terjed az axon teljes hosszán. Az összehúzódási jel a másodperc törtrésze alatt eléri az izmot. Az olyan indikátor, mint a membrándepolarizáció kritikus szintje, azt a jelet jelenti, amelynél elérjük a csúcs akciós potenciált. Az izomösszehúzódás után a repolarizáció megindul a teljes axon mentén.
Mi folyik ittdepolarizáció során?
Mit jelent egy olyan mutató, mint a depolarizáció kritikus szintje? A fiziológiában ez azt jelenti, hogy az idegsejtek már készen állnak a munkára. Az egész szerv megfelelő működése az akciós potenciál normál, időben történő fázisváltásától függ.
A kritikus szint (CLL) körülbelül 40–50 Mv. Ekkor a membrán körüli elektromos tér csökken. A polarizáció mértéke közvetlenül függ attól, hogy a sejt hány nátriumcsatornája van nyitva. A sejt ekkor még nem áll készen a válaszra, de elektromos potenciált gyűjt. Ezt az időszakot abszolút tűzállóságnak nevezik. A fázis csak 0,004 másodpercig tart az idegsejtekben, és a szívizomsejtekben - 0,004 s.
Miután a depolarizáció kritikus szintjén túllépünk, beáll a szupergerjeszthetőség. Az idegsejtek még a küszöb alatti inger hatására is képesek reagálni, vagyis a környezet viszonylag gyenge hatására.
A nátrium- és káliumcsatornák funkciói
Tehát a depolarizációs és repolarizációs folyamatok fontos résztvevője a fehérjeioncsatorna. Nézzük meg, mit jelent ez a fogalom. Az ioncsatornák fehérje makromolekulák, amelyek a plazmamembránon belül helyezkednek el. Nyitott állapotban szervetlen ionok juthatnak át rajtuk. A fehérjecsatornáknak szűrőjük van. Csak a nátrium halad át a nátriumcsatornán, csak ez az elem halad át a káliumcsatornán.
Ezeknek az elektromosan vezérelt csatornáknak két kapuja van: az egyik az aktiválás, képes az ionokat átadni, a másikinaktiválás. Abban az időben, amikor a nyugalmi membránpotenciál -90 mV, a kapu zárva van, de amikor a depolarizáció megkezdődik, a nátriumcsatornák lassan kinyílnak. A potenciál növekedése a csatornaszelepek éles zárásához vezet.
A csatornák aktiválódását befolyásoló tényező a sejtmembrán ingerlékenysége. Az elektromos ingerlékenység hatására 2 típusú ionreceptor indul el:
- beindítja a ligand receptorok működését - a kemodependens csatornák számára;
- Elektromos jel az elektromos működtetésű csatornákhoz.
Amikor a sejtmembrán depolarizációjának kritikus szintjét elérjük, a receptorok azt jelzik, hogy minden nátriumcsatornát be kell zárni, és a káliumcsatornák megnyílnak.
Nátrium-káliumszivattyú
A gerjesztő impulzus átvitelének folyamatai mindenhol a nátrium- és káliumionok mozgása következtében végbemenő elektromos polarizációnak köszönhetően mennek végbe. Az elemek mozgása az aktív iontranszport elve alapján történik - 3 Na+ befelé és 2 K+ kifelé. Ezt a cseremechanizmust nátrium-kálium pumpának nevezik.
A szívizomsejtek depolarizációja. A szívverés fázisai
A szívösszehúzódási ciklusok a vezetési utak elektromos depolarizációjához is társulnak. A kontrakciós jel mindig a jobb pitvarban elhelyezkedő SA sejtekből érkezik, és a Hiss útvonalak mentén terjed a Torel és Bachmann kötegek felé a bal pitvarba. A Hiss köteg jobb és bal folyamata továbbítja a jelet a szív kamráinak.
Az idegsejtek gyorsabban depolarizálódnak és hordozzák a jelet a mielinhüvely jelenléte miatt, de az izomszövet is fokozatosan depolarizálódik. Vagyis a töltésük negatívról pozitívra változik. A szívciklusnak ezt a fázisát diasztolénak nevezik. Itt minden sejt összekapcsolódik, és egyetlen komplexumként működik, mivel a szív munkáját a lehető legjobban koordinálni kell.
Amikor a jobb és a bal kamra falának kritikus szintje depolarizálódik, energiafelszabadulás jön létre – a szív összehúzódik. Ezután minden sejt repolarizálódik, és felkészül egy újabb összehúzódásra.
Depresszió Verigo
1889-ben leírtak egy fiziológiai jelenséget, amelyet Verigo katolikus depressziójának neveznek. A depolarizáció kritikus szintje az a depolarizációs szint, amelynél az összes nátriumcsatorna már inaktiválva van, és helyette a káliumcsatornák működnek. Ha az áramerősség még jobban megnő, akkor az idegrost ingerlékenysége jelentősen csökken. És az ingerek hatására a depolarizáció kritikus szintje lemegy.
Verigo depressziója alatt a gerjesztés sebessége csökken, és végül teljesen alábbhagy. A cella a funkcionális jellemzők megváltoztatásával kezd alkalmazkodni.
Alkalmazkodási mechanizmus
Előfordul, hogy bizonyos körülmények között a depolarizáló áram hosszú ideig nem kapcsol át. Ez az érzékszervi rostokra jellemző. Az ilyen áram fokozatos, hosszú távú, az 50 mV-os normát meghaladó növekedése az elektronikus impulzusok frekvenciájának növekedéséhez vezet.
Az ilyen jelekre válaszul aa kálium membrán vezetőképessége. A lassabb csatornák aktiválódnak. Ennek eredményeként az idegszövet képes megismételni a válaszokat. Ezt idegrost-adaptációnak hívják.
Az alkalmazkodás során a nagyszámú rövid jel helyett a sejtek felhalmozódnak, és egyetlen erős potenciált adnak ki. És a két reakció közötti időköz egyre nő.
