Распространение возбуждения

Мембраны нервных и мышечных волокон предназначены для проведения возбуждения. Распространение возбуждения идёт за счёт местных токов. Местные токи возникают между возбуждёнными и соседними покоящимися участками мембраны.

Механизм распространения возбуждения по мембранам клеток возбудимых тканей называется эстафетным. В основе данного механизма лежит изменение проводимости Na-каналов. Катионы Na, входящие в волокно в возбуждённом участке мембраны служат источником тока для возникновения деполяризации в соседнем участке мембраны. При достижении порога в этом участке возникает потенциал действия. Распространение возбуждения идёт «от точки к точке».

Распространение возбуждения по нервному волокну и тока по электрическому проводу различается. По проводам ток распространяется от положительного заряда к отрицательному. Направление между потенциалами и направлением распространения совпадает. В этом случает амплитуда колебаний падает с расстоянием. В нервных волокнах потенциал распространяется по обе стороны от мембраны. Направление распространения тока будет перпендикулярно направлению потенциала. Именно поэтому не происходит падения амплитуды с расстоянием.

Скорость распространения возбуждения будет зависеть от:

- активности Na-каналов, их количества, концентраций К и Na;

- диаметра волокна – чем больше диаметр, тем больше скорость распространения возбуждения;

- для нервных клеток: структуры волокна.

Законы проведения возбуждения:

Анатомическая и физиологическая целостность волокон.

Физиологическая целостность – это нормальное функционирование мембраны, обусловленное током катионов. Физиологическая целостность может быть нарушена при деполяризации катионами К, который накапливается в межклеточной среде при нарушении кровообращения.

Двустороннее проведение.

Изолированное проведение.

При совместном расположении волокон возбуждение с одного волокна не передаётся на соседние. Это обусловлено тем, что сопротивление межклеточной жидкости ниже сопротивления мембран волокна. Ток уходит в межклеточную жидкость, а не на соседнюю мембрану.

Раздражение электрическим током

На клетку могут действовать различные стимулы (раздражители). Они могут изменять концентрацию веществ в клетке, вызывать взаимодействие различных веществ и, тем самым стимулировать генерацию потенциала действия.

Адекватным раздражителем для нервных, мышечных и железистых клеток является постоянный электрический ток.

Действие постоянного тока на возбудимые клетки подчиняется ряду законов.

I. Полярный закон раздражения.

Возбуждение возникает при замыкании постоянного тока под катодом, а при размыкании – под анодом.

Для приложения тока используются микроэлектроды: анод+ и катод-.

Расположить электроды можно тремя способами:

1. Анод внутри клетки, катод на наружной стороне мембраны. Такое положение электродов стимулирует приток положительных зарядов в клетку, что вызывает открытие Na-каналов и деполяризацию мембраны, возникает потенциал действия.

2. Анод на внешней стороне мембраны, катод – в цитоплазме. Такое положение вызывает гиперполяризацию. ПД не возникает.

3. Внеклеточное подведение – катод и анод прикладываются к внешней стороне мембраны.

II. Критический уровень деполяризации.Это явление

Потенциал действия возникает тогда, когда деполяризация достигает определённой величины (уровня). Этот уровень определяется свойствами самой мембраны. Для возникновения ПД сила тока должна быть пороговой.

III. Локальный ответ.

Если сила тока подпороговая, возникает изменение мембранного потенциала, т.к. повышается Na-проводимость, но она не достаточная для возникновения ПД. Это локальный ответ. При увеличении силы тока локальный ответ может перейти в потенциал действия.