Alle nervösen Aktivitäten funktionieren erfolgreich durch den Wechsel von Ruhe- und Erregungsphasen. Fehler im Polarisationssystem stören die elektrische Leitfähigkeit der Fasern. Aber neben Nervenfasern gibt es noch andere erregbare Gewebe - endokrine und Muskel.
Aber wir werden die Eigenschaften von leitfähigen Geweben betrachten und am Beispiel des Erregungsprozesses organischer Zellen über die Bedeutung des kritischen Depolarisationsniveaus berichten. Die Physiologie der Nervenaktivität ist eng mit den Indikatoren der elektrischen Ladung innerhalb und außerhalb der Nervenzelle verbunden.
Wenn eine Elektrode an der äußeren Hülle des Axons befestigt ist und die andere an seinem inneren Teil, dann besteht eine Potentialdifferenz. Auf diesem Unterschied beruht die elektrische Aktivität der Nervenbahnen.
Was ist Ruhepotential und Aktionspotential?
Alle Zellen des Nervensystems sind polarisiert, dh sie haben innerhalb und außerhalb einer speziellen Membran eine unterschiedliche elektrische Ladung. Die Nervenzelle ist immerseine Lipoproteinmembran, die die Funktion eines bioelektrischen Isolators hat. Dank der Membranen entsteht das Ruhepotential in der Zelle, das für die anschließende Aktivierung notwendig ist.
Das Ruhepotential wird durch die Übertragung von Ionen aufrechterh alten. Die Freisetzung von Kaliumionen und der Eintrag von Chlor erhöhen das Membranruhepotential.
Aktionspotential akkumuliert sich in der Phase der Depolarisation, also des Anstiegs einer elektrischen Ladung.
Phasen des Aktionspotentials. Physiologie
Also ist Depolarisation in der Physiologie eine Abnahme des Membranpotentials. Die Depolarisation ist die Grundlage für die Entstehung der Erregbarkeit, also des Aktionspotentials einer Nervenzelle. Wenn ein kritischer Depolarisationsgrad erreicht ist, kann sogar ein starker Reiz Reaktionen in Nervenzellen hervorrufen. Gleichzeitig befindet sich viel Natrium im Axon.
Unmittelbar nach diesem Stadium folgt die Phase der relativen Erregbarkeit. Die Antwort ist bereits möglich, aber nur auf ein starkes Reizsignal. Die relative Erregbarkeit geht langsam in die Phase der Ex altation über. Was ist Erhöhung? Dies ist der Höhepunkt der Gewebeerregbarkeit.
Die ganze Zeit über sind die Natriumaktivierungskanäle geschlossen. Und ihre Öffnung erfolgt nur, wenn die Nervenfaser entladen ist. Um die negative Ladung in der Faser wiederherzustellen, ist eine Repolarisation erforderlich.
Was bedeutet das kritische Depolarisationsniveau (CDL)?
Erregbarkeit liegt also in der Physiologiedie Fähigkeit einer Zelle oder eines Gewebes, auf einen Reiz zu reagieren und eine Art Impuls zu erzeugen. Wie wir herausgefunden haben, brauchen Zellen eine bestimmte Ladung – Polarisierung – um zu funktionieren. Den Ladungsanstieg von Minus nach Plus nennt man Depolarisation.
Nach der Depolarisation gibt es immer eine Repolarisation. Die innere Ladung muss nach der Anregungsphase wieder negativ werden, damit sich die Zelle auf die nächste Reaktion vorbereiten kann.
Wenn die Voltmeter-Anzeigen fest auf 80 stehen, ist dies die Ruhephase. Sie tritt nach dem Ende der Repolarisation auf, und wenn das Gerät einen positiven Wert (größer als 0) anzeigt, nähert sich die Phase der umgekehrten Repolarisation dem Höchstwert – dem kritischen Depolarisationsgrad.
Wie werden Impulse von Nervenzellen zu Muskeln übertragen?
Elektrische Impulse, die bei der Erregung der Membran entstanden sind, werden mit hoher Geschwindigkeit entlang der Nervenfasern weitergeleitet. Die Geschwindigkeit des Signals erklärt sich aus der Struktur des Axons. Das Axon ist teilweise von einer Scheide umhüllt. Und zwischen den myelinisierten Bereichen befinden sich Knoten von Ranvier.
Dank dieser Anordnung der Nervenfaser wechselt die positive Ladung mit der negativen, und der Depolarisationsstrom breitet sich fast gleichzeitig über die gesamte Länge des Axons aus. Das Kontraktionssignal erreicht den Muskel in Sekundenbruchteilen. Ein solcher Indikator wie das kritische Niveau der Membrandepolarisation bedeutet die Marke, bei der das maximale Aktionspotential erreicht wird. Nach der Muskelkontraktion beginnt die Repolarisation entlang des gesamten Axons.
Was ist loswährend der Depolarisation?
Was bedeutet ein solcher Indikator wie ein kritisches Depolarisationsniveau? In der Physiologie bedeutet dies, dass die Nervenzellen bereits betriebsbereit sind. Die korrekte Funktion des gesamten Organs hängt vom normalen, rechtzeitigen Phasenwechsel des Aktionspotentials ab.
Der kritische Wert (CLL) liegt bei etwa 40–50 Mv. Zu diesem Zeitpunkt nimmt das elektrische Feld um die Membran herum ab. Der Grad der Polarisation hängt direkt davon ab, wie viele Natriumkanäle der Zelle geöffnet sind. Die Zelle ist zu diesem Zeitpunkt noch nicht bereit für eine Antwort, sondern sammelt ein elektrisches Potential. Dieser Zeitraum wird als absolute Refraktärität bezeichnet. Die Phase dauert in Nervenzellen nur 0,004 s und in Kardiomyozyten 0,004 s.
Nachdem ein kritischer Depolarisationsgrad überschritten wurde, setzt eine Übererregbarkeit ein. Nervenzellen können sogar auf die Wirkung eines unterschwelligen Reizes, also einer relativ schwachen Wirkung der Umgebung, reagieren.
Funktionen von Natrium- und Kaliumkanälen
Ein wichtiger Teilnehmer an den Prozessen der Depolarisation und Repolarisation ist also der Proteinionenkanal. Lassen Sie uns herausfinden, was dieses Konzept bedeutet. Ionenkanäle sind Protein-Makromoleküle, die sich innerhalb der Plasmamembran befinden. Wenn sie offen sind, können sie von anorganischen Ionen durchdrungen werden. Proteinkanäle haben einen Filter. Nur Natrium passiert den Natriumkanal, nur dieses Element passiert den Kaliumkanal.
Diese elektrisch gesteuerten Kanäle haben zwei Tore: eines ist Aktivierung, hat die Fähigkeit, Ionen zu passieren, das andereInaktivierung. Zu einem Zeitpunkt, an dem das Ruhemembranpotential -90 mV beträgt, ist das Tor geschlossen, aber wenn die Depolarisation beginnt, öffnen sich langsam die Natriumkanäle. Ein Anstieg des Potentials führt zu einem scharfen Schließen der Gangventile.
Der Faktor, der die Aktivierung von Kanälen beeinflusst, ist die Erregbarkeit der Zellmembran. Unter dem Einfluss der elektrischen Erregbarkeit werden 2 Arten von Ionenrezeptoren gestartet:
- startet die Wirkung von Ligandenrezeptoren - für chemoabhängige Kanäle;
- Elektrisches Signal angelegt für elektrisch betriebene Kanäle.
Wenn ein kritischer Depolarisationsgrad der Zellmembran erreicht ist, geben die Rezeptoren ein Signal, dass alle Natriumkanäle geschlossen werden müssen, und die Kaliumkanäle beginnen sich zu öffnen.
Natrium-Kalium-Pumpe
Die Prozesse der Übertragung des Erregungsimpulses überall finden aufgrund der elektrischen Polarisation statt, die aufgrund der Bewegung von Natrium- und Kaliumionen durchgeführt wird. Die Bewegung der Elemente erfolgt nach dem Prinzip des aktiven Ionentransports - 3 Na+ nach innen und 2 K+ nach außen. Dieser Austauschmechanismus wird Natrium-Kalium-Pumpe genannt.
Depolarisation von Kardiomyozyten. Phasen des Herzschlags
Herzkontraktionszyklen sind auch mit einer elektrischen Depolarisation der Leitungsbahnen verbunden. Das Kontraktionssignal kommt immer von den im rechten Vorhof befindlichen SA-Zellen und breitet sich entlang der Hiss-Bahnen zu den Torel- und Bachmann-Bündeln zum linken Vorhof aus. Der rechte und der linke Fortsatz des Hiss-Bündels leiten das Signal an die Herzkammern weiter.
Nervenzellen depolarisieren schneller und übertragen das Signal aufgrund des Vorhandenseins der Myelinscheide, aber auch Muskelgewebe depolarisiert allmählich. Das heißt, ihre Ladung ändert sich von negativ zu positiv. Diese Phase des Herzzyklus wird als Diastole bezeichnet. Alle Zellen sind hier miteinander verbunden und agieren als ein Komplex, da die Arbeit des Herzens so weit wie möglich koordiniert werden muss.
Wenn eine kritische Depolarisation der Wände der rechten und linken Herzkammer auftritt, wird eine Energiefreisetzung erzeugt – das Herz zieht sich zusammen. Alle Zellen repolarisieren dann und bereiten sich auf eine weitere Kontraktion vor.
Depression Verigo
1889 wurde ein Phänomen in der Physiologie beschrieben, das Verigos katholische Depression genannt wird. Das kritische Depolarisationsniveau ist das Depolarisationsniveau, bei dem alle Natriumkanäle bereits inaktiviert sind und stattdessen Kaliumkanäle arbeiten. Steigt die Stromstärke noch weiter an, wird die Erregbarkeit der Nervenfaser deutlich reduziert. Und das kritische Niveau der Depolarisation unter der Einwirkung von Reizen geht über die Skala hinaus.
Während der Verigo-Depression nimmt die Geschwindigkeit der Erregung ab und lässt schließlich vollständig nach. Die Zelle beginnt sich anzupassen, indem sie funktionelle Merkmale ändert.
Anpassungsmechanismus
Es kommt vor, dass der Depolarisationsstrom unter bestimmten Bedingungen längere Zeit nicht sch altet. Dies ist charakteristisch für sensorische Fasern. Eine allmähliche langfristige Erhöhung eines solchen Stroms über die Norm von 50 mV hinaus führt zu einer Erhöhung der Frequenz elektronischer Impulse.
Als Reaktion auf solche Signale, dieLeitfähigkeit der Kaliummembran. Langsamere Kanäle werden aktiviert. Dadurch entsteht die Fähigkeit des Nervengewebes, Antworten zu wiederholen. Dies wird Nervenfaseranpassung genannt.
Bei der Anpassung beginnen die Zellen statt einer großen Anzahl kurzer Signale, sich zu akkumulieren und geben ein einziges starkes Potential ab. Und die Intervalle zwischen zwei Reaktionen werden immer länger.
