Методическое пособие по курсу «Физиология человека и животных» для студентов
жүктеу/скачать 4,05 Mb. Pdf көрінісі
|
287454697 (1)
| ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
ЯВЛЕНИЯ В ВОЗБУДИМЫХ ТКАНЯХ Возбуждение – это ответная реакция возбудимых тканей в виде физико - химических изменений на мембране нервной и мышечной клетки и генерации биопотенциалов . С помощью биопотенциалов осуществляется : – передача информации , для чего используются распространя - ющиеся потенциалы , или потенциалы действия ( ПД ); – местная обработка информации , для которой используются местные потенциалы ( рис . 1). ПД предназначены для передачи информации на большие рас - стояния ( например , по нервным волокнам ) без искажения . Отсюда и их основные свойства : подчиняются закону « все или ничего »: ПД либо есть , либо его нет , и его величина не зависит от силы раздражителя ( рис . 1, А ). Со - ответственно существует минимальное значение раздражителя , при котором такой потенциал возникает – пороговая сила . Если сила раздражителя меньше пороговой , потенциал не возникает ; если она равна или выше пороговой , то развивается потенциал , величина ко - торого не меняется при увеличении силы раздражителя . При этом от случайных изменений амплитуды ПД передаваемая информация не зависит : важно лишь его наличие или отсутствие . Такой принцип используется в технике для защиты от искажений под названием цифрового кодирования ( двоичного кода , 0 – 1); 8 распространяются без затухания ; их величина не снижается по мере распространения по нервным волокнам ( рис . 1, А , 2 ); обладают рефрактерностью , или невозбудимостью : пока не закончится один потенциал , невозможно вызвать следующий ( рис . 1, А , 3 ). Благодаря этому потенциалы не сливаются , а возни - кают и распространяются как отдельные импульсы . Рис . 1. Свойства биопотенциалов . Вертикальные стрелки внизу обозначают нанесение раздражителей : А – потенциалы действия ( распространяющиеся потенциалы ); Б – местные потенциалы Местные потенциалы предназначены для местной обработки информации , например для преобразования действующего на нервное окончание раздражителя в форму электрического сигнала . В связи с этим их свойства прямо противоположны свойствам ПД : подчиняются закону силы : чем сильнее раздражитель , тем больше величина сигнала ( рис . 1, Б , 1 ). Соответственно эти потен - циалы не имеют порога – даже слабые раздражители могут вы - звать небольшие по величине потенциалы ; распространяются с затуханием ( рис . 1, Б , 2 ); не обладают рефрактерностью , напротив , они способны к суммации : если во время местного потенциала действует повтор - ный раздражитель , то возникает очередной потенциал , складыва - ющийся с предыдущим ( рис . 1, Б , 3 ). Благодаря этому величина и 9 длительность местного потенциала отражают суммарную силу и длительность действующих раздражителей . К местным потенциалам относятся локальные ответы , рецеп - торные потенциалы , генераторные потенциалы , синаптические потенциалы и др . Местные потенциалы и ПД переходят друг в друга , обеспечивая единый процесс обработки и передачи информации . Например , под действием раздражителя в тактильном рецепторе возникает местный потенциал , величина которого тем больше , чем выше си - ла раздражителя . Когда величина местного потенциала превосхо - дит пороговый уровень , то возникают несколько ПД . Таким обра - зом , величина раздражителя сначала ( при местной обработке ин - формации ) кодируется величиной местного потенциала , а затем ( при передаче информации ) – количеством ПД ( рис . 2). Рис . 2. Взаимодействие потенциалов . Местный потенциал , превышающий пороговый уровень , вызывает ПД ; чем выше местный потенциал , тем больше возникает ПД Почти все клетки организма в той или иной степени заряжены и способны менять свой заряд . В то же время в большинстве клеток биопотенциалы выполняют не информационную функцию , а обес - печивают , например , перенос через мембраны ионов и других за - ряженных частиц , взаимное отталкивание или притяжение клеток и т . д . И только в нервной и мышечной тканях , где нужна быстрая , точная и четко локализованная сигнализация , биопотенциалы ис - 10 пользуются как носители информации . Большинство клеток этих тканей способны генерировать ПД , т . е . в большей степени способ - ны к возбуждению , чем клетки других тканей , поэтому их и назы - вают возбудимыми . Открытие электрических явлений в тканях относят к 1791 г ., когда итальянский ученый Луиджи Гальвани опубликовал резуль - таты своих исследований . Занимаясь изучением физиологического действия разрядов электрической машины и атмосферного элек - тричества , возникающего во время грозы , Гальвани подвешивал нервно - мышечный препарат лягушки на медный крючок к желез - ной стойке балкона ( чувствительность нервно - мышечного препа - рата к электрическому току превышала чувствительность всех имеющихся приборов и в течение долгого времени его использо - вали как индикатор слабых электрических токов ). Каждый раз , когда мышца препарата касалась железной стойки балкона , она интенсивно сокращалась . Гальвани предположил , что внутри мышцы имеется положительный заряд , а на ее поверхности – от - рицательный . Поэтому , когда внутренняя ее поверхность через нерв и металлический проводник соединяется с наружной , проис - ходит разряд « животного электричества », который вызывает со - кращение мышцы . Оппонентом Гальвани выступил известный физик Алессандро Вольта , который причину возникновения электрического тока ви - дел не в мышце , а в металле . Вольта обнаружил , что опыт Гальва - ни особенно хорошо получался , когда к препарату прикладывалась металлическая дуга из двух спаянных на одном конце разнород - ных металлов . На свободных концах такой дуги возникает доста - точно большая « контактная разность потенциалов », которая и раз - дражает препарат . В ответ Гальвани поставил второй опыт , где нерв препарата набрасывался на поврежденную ( разрез ) и неповрежденную по - верхность мышцы того же или другого препарата и мышца сокра - щалась . Так было доказано существование электрических потен - циалов в живых тканях . 11 Через 50 лет Карло Маттеучи воспроизвел опыты Гальвани и дал им более убедительное обоснование . Он использовал два нервно - мышечных препарата . Нерв 2- го препарата накладывался на мышцу 1- го , при раздражении нерва которого сокращались обе мышцы . Т . е . электрические изменения , возникающие в 1- й мышце при раздражении нерва , вызывали раздражение нерва 2- го препа - рата . Кроме того , Маттеучи показал , что наружная поверхность мышцы заряжена электроположительно по отношению к ее внут - реннему содержимому . « Отцом » электрофизиологии считают немецкого физиолога Э . Г . Дюбуа - Реймона . Он создал первую теорию биоэлектрических явлений в живых тканях и использовал приборы для регистрации « животного электричества ». Первые оригинальные исследования по электрофизиологии в России относятся к 1875 году , когда В . Я . Данилевский записал первую электроэнцефалограмму . В настоящее время электрофи - зиология – один из ведущих методов физиологии . Итак , о том , что нервные импульсы имеют электрическую при - роду , было известно уже более 200 лет назад . Позднее – в 19 в – было установлено , что сигналы , возникающие в нервных клетках и других возбудимых тканях , обусловлены электрическими свой - ствами клеточных мембран . Пассивные электрические свойства клеточных мембран опре - деляются тем , что : 1. В основе структуры мембраны лежит бимолекулярный ли - пидный слой ; этот слой непроницаем для ионов , поэтому он может жүктеу/скачать 4,05 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|