ПОТЕНЦИАЛ ДЕЙСТВИЯ

18.03.16

Общие закономерности раздражителей на живые структуры, а так же развитие процессов возбуждения и торможения находят полное объяснение в рамках мембранной теории. Согласно этой теории все живые клетки имеют мембрану (оболочку), которая обладает специфическое ионной проницаемостью и несёт определённый электрический заряд – так называемый мембранный потенциал, способный изменяться при воздействии раздражителе. Основные свойства возбудимых тканей определяются структурно-функциональными особенностями их мембран.

Мембранный потенциал - это разность потенциалов , существующая у живой покоящейся клетки, в следствие ассиметричного распределения ионов по обе стороны её мембраны. У разных клеток этот мембранный потенциал разный, но у всех клеток цитоплазма по отношению к внеклеточной среде имеет отрицательный заряд. Величина мембранного потенциала неодинакова на протяжении индивидуальной жизни человека. Основные положения мембранной теории были разработаны и опубликованы в 1902 году Юрием Бернштейном. Согласно это теории мембраны живых клеток избирательно проницаемы для ионов калия и малопроницаемы для ионов натрия и других ионов. Поэтому между наружной поверхностью клетки и её протоплазмой(или цитоплазмой – одно и то же) в состоянии покоя существует разность потенциалов; при этом поверхность клетки заряжена положительно, а цитоплазма – отрицательно. Эту разность потенциалов и называют мембранным потенциалом.В 1952 году американские студенты Ходжкин и Хаксли объяснили мембранно-ионную теорию, которую впервые предложил Бернштейн.

Согласно этой теории биоэлектрические потенциалы обусловлены неодинаковой концентрацией ионов калия, натрия и хлора внутри и вне клетки, а так же разной проницаемостью их через мембраны. Именно этих химических элементов больше всего в организме, во всех тканях. Это базовые элементы, являющиеся источником биоэлектрического потенциала.

Протоплазма нервных клеток содержит в 50 раз больше ионов калия и в 10 раз меньше ионов натрия и в 50 раз меньше ионов хлора, нежели внеклеточная жидкость. Препятствием для быстрого выравнивания такой разности концентрации ионов является мембрана, которая покрывает клетку. Проницаемость мембраны для разных катионов (положительных зарядов) тоже неодинакова, и она зависит от функционального состояния ткани. В покое мембранно-нервных волокон в 100 раз более проницаема для ионов калия, чем для ионов натрия. А при возбуждении натриевая проницаемость начинает превышать калиевую проницаемость. Концентрация ионов калия является основным фактором, определяющим величину потенциала покоя нервных волокон. Величина потенциала покоя нервных клеток определяется соотношением числа положительно заряженных ионов калия, диффундирующих в единицу времени из клетки наружу и положительно заряженных ионов натрия в противоположном направлении.

ПОТЕНЦИАЛ ДЕЙСТВИЯ

При воздействии на нервное волокно раздражителей в конкретном участке волокна возникает процесс возбуждения. В это время резко изменяется потенциал покоя и возникает потенциал действия. Амплитуда потенциала действия на 30-50миливольт (мв) превышает величину потенциала покоя. Причина этого повышения состоит в том, что возникает разность потенциала обратного знака, в результате чего наружная поверхность мембраны становится заряженной, электроотрицательной по отношении к внутренней среде (Рис 1) На кривой потенциала действия различают восходящую и нисходящую фазы. Поскольку во время восходящей фазы происходит исчезновение исходной поляризации мембраны, эту восходящую часть называют деполяризацией. Соответственно, нисходящую фазу, в течение которой поляризация мембраны возвращается к уровню покоя, её называют фазой реполяризации. Продолжительность потенциала действия варьирует от 0.1 до 5 милисекунд, при этом фаза реполяризации всегда продолжительнее фазы деполяризации. Потенциал действия сопровождается всегда так называемым следовым потенциалом. Различают отрицательный и положительный следовые потенциалы. Амплитуда их незначительная, а продолжительность от 2 до 100 милисекунд. Следовые потенциалы связаны с восстановительными

Рисунок 1

процессами, которые развиваются в нервных волокнах после возбуждения. Следовой отрицательный потенциал называют следовой деполяризацией мембраны, а следовой положительный выражается в усилении нормальной поляризации – это так называемая гиперполяризация. Он хорошо выражен в безмиелиновых(безмякотных) нервных волокнах. При ритмическом раздражении нерва следовые потенциалы суммируются.

Причиной возникновения потенциала действия является изменение ионной проницаемости мембраны нервных клеток.

В состоянии покоя проницаемость мембраны для калия превышает проницаемость для натрия. А при действии на клетку раздражителя проницаемость мембраны для ионов натрия резко повышается. Это приводит к перезарядке мембраны. Наружная поверхность становится заряжена электроотрицательно по отношению к внутренней среде. Происходит фаза деполяризации. Повышение проницаемости мембраны для ионов натрия продолжается в нервных волокнах очень короткое время. Вслед за этим идут восстановительные процессы, что приводит к тому, что проницаемость для натрия опять понижается, а для калия повышается. Это процесс, ведущий к понижению натриевой проницаемости, Ходжкин назвал инактивация. В результате инактивации увеличивается фаза реполяризации.

Что нужно знать обязательно по физиологии ЦНС:

Изучить функцию каждого участка ЦНС, соматическая – головной и спинной мозг.

ВОПРОСЫ К СЕМИНАРСКОМУ ЗАНЯТИЮ

В каждом вопросе нужно рассмотреть характеристику ядер и проводящих путей.

1 Механизм проведения возбуждения по миелиновым и безмиелиновым нервным волокнам. (химический состав клеток разбирать не нужно)

2 Механизм передачи нервного возбуждения через синапс.

3 Функции продолговатого мозга и моста.

4 Функции мозжечка.

5 Функции среднего мозга.

6 Функции промежуточного мозга.

7 Характеристика лимбической системы.