Funktionen af vores krops organer og væv afhænger af mange faktorer. Nogle celler (kardiomyocytter og nerver) er afhængige af overførslen af nerveimpulser genereret i specielle cellekomponenter eller noder. Grundlaget for nerveimpulsen er dannelsen af en specifik excitationsbølge, kaldet aktionspotentialet.
Hvad er det her?
Et aktionspotentiale kaldes almindeligvis en excitationsbølge, der bevæger sig fra celle til celle. På grund af dens dannelse og passage gennem cellemembraner opstår en kortvarig ændring i deres ladning (norm alt er den indvendige side af membranen negativt ladet, og den ydre side er positivt ladet). Den genererede bølge bidrager til en ændring i egenskaberne af cellens ionkanaler, hvilket fører til genopladning af membranen. I det øjeblik, hvor aktionspotentialet passerer gennem membranen, sker der en kortvarig ændring i dens ladning, hvilket fører til en ændring i cellens egenskaber.
Danningen af denne bølge ligger til grund for nervefiberens funktion såvel som hjertets system af veje.
Når dets dannelse forstyrres, udvikler der sig mange sygdomme, hvilket gør bestemmelsen af aktionspotentialet nødvendig iet kompleks af diagnostiske og behandlingstiltag.
Hvordan dannes et handlingspotentiale, og hvad er karakteristisk for det?
Forskningshistorik
Undersøgelsen af forekomsten af excitation i celler og fibre blev startet for ganske lang tid siden. De første til at bemærke dets forekomst var biologer, der undersøgte virkningerne af forskellige stimuli på frøens blottede skinnebensnerve. De bemærkede, at når de blev udsat for en koncentreret opløsning af bords alt, blev der observeret muskelsammentrækning.
I fremtiden blev forskningen videreført af neurologer, men den vigtigste videnskab efter fysik, der studerer aktionspotentialet, er fysiologi. Det var fysiologer, der beviste eksistensen af et aktionspotentiale i hjerteceller og nerver.
Da vi dykkede dybere ned i studiet af potentialer, blev tilstedeværelsen af hvilepotentialet også bevist.
Fra begyndelsen af det 19. århundrede begyndte man at skabe metoder til at opdage tilstedeværelsen af disse potentialer og måle deres størrelse. I øjeblikket udføres fikseringen og undersøgelsen af aktionspotentialer i to instrumentelle undersøgelser - fjernelse af elektrokardiogrammer og elektroencefalogrammer.
Aktionspotentiale mekanisme
Dannelsen af excitation sker på grund af ændringer i den intracellulære koncentration af natrium- og kaliumioner. Norm alt indeholder cellen mere kalium end natrium. Den ekstracellulære koncentration af natriumioner er meget højere end i cytoplasmaet. Ændringer forårsaget af aktionspotentialet bidrager til en ændring i ladningen på membranen, hvilket resulterer i strømmen af natriumioner ind i cellen. På grund af detteladningerne uden for og inde i cellen ændres (cytoplasmaet er positivt ladet, og det ydre miljø er negativt ladet.
Dette gøres for at lette passagen af bølgen gennem cellen.
Efter at bølgen er blevet transmitteret gennem synapsen, vendes ladningen på grund af strømmen inde i cellen af negativt ladede kloridioner. De oprindelige ladningsniveauer uden for og inde i cellen genoprettes, hvilket fører til dannelsen af et hvilepotentiale.
Perioder med hvile og spænding afveksler. I en patologisk celle kan alt ske anderledes, og dannelsen af AP der vil adlyde noget andre love.
PD-faser
Forløbet af et handlingspotentiale kan opdeles i flere faser.
Den første fase fortsætter, indtil der dannes et kritisk niveau af depolarisering (et passerende aktionspotentiale stimulerer en langsom udledning af membranen, som når et maksim alt niveau, norm alt omkring -90 meV). Denne fase kaldes prespiket. Det udføres på grund af, at natriumioner trænger ind i cellen.
Den næste fase, spidspotentialet (eller spidsen), danner en parabel med en spids vinkel, hvor den stigende del af potentialet betyder membrandepolarisering (hurtig), og den faldende del betyder repolarisering.
Tredje fase - negativt sporpotentiale - viser spordepolarisering (overgang fra toppen af depolarisering til hviletilstand). Forårsaget af indtrængen af chloridioner i cellen.
På den fjerde fase, positiv fasesporingspotentiale, vender ladningsniveauerne af membranen tilbage til det oprindelige.
Disse faser, der bestemmes af handlingspotentialet, følger strengt efter hinanden.
Handlingspotentiale funktioner
Utvivlsomt er udviklingen af aktionspotentialet vigtig for visse cellers funktion. Excitation spiller en stor rolle i hjertets arbejde. Uden den ville hjertet simpelthen være et inaktivt organ, men på grund af udbredelsen af bølgen gennem alle hjertets celler trækker det sig sammen, hvilket hjælper med at skubbe blod gennem karlejet og berige alle væv og organer med det.
Nervesystemet kunne heller ikke norm alt udføre sin funktion uden et aktionspotentiale. Organer kunne ikke modtage signaler til at udføre en bestemt funktion, som et resultat af hvilket de simpelthen ville være ubrugelige. Derudover gjorde forbedringen i transmissionen af en nerveimpuls i nervefibre (fremkomsten af myelin og opsnapper af Ranvier) det muligt at transmittere et signal i løbet af brøkdele af et sekund, hvilket førte til udvikling af reflekser og bevidsthed bevægelser.
Udover disse organsystemer dannes aktionspotentialet også i mange andre celler, men i dem spiller det kun en rolle i udførelsen af cellens specifikke funktioner.
Opståen af et handlingspotentiale i hjertet
Det vigtigste organ, hvis arbejde er baseret på princippet om dannelse af handlingspotentiale, er hjertet. På grund af eksistensen af knudepunkter til dannelse af impulser udføres dette organs arbejde, hvis funktion er at levere blod til vævene ogmyndigheder.
Aktionspotentialet i hjertet genereres ved sinusknuden. Det er placeret ved sammenløbet af vena cava i højre atrium. Derfra forplanter impulsen sig langs fibrene i hjertets ledningssystem - fra knudepunktet til det atrioventrikulære kryds. Passerer langs bundtet af His, mere præcist, langs dets ben, passerer impulsen til højre og venstre ventrikler. I deres tykkelse er der mindre baner - Purkinje-fibre, gennem hvilke excitation når hver eneste celle i hjertet.
Hardiomyocytters aktionspotentiale er sammensat, dvs. afhænger af sammentrækningen af alle celler i hjertevævet. Ved tilstedeværelse af en blokering (et ar efter et hjerteanfald) forstyrres dannelsen af et aktionspotentiale, som registreres på elektrokardiogrammet.
Nervesystem
Hvordan dannes PD i neuroner - celler i nervesystemet. Alt er gjort lidt nemmere her.
Ekstern impuls opfattes af udvækster af nerveceller - dendritter forbundet med receptorer lokaliseret både i huden og i alt andet væv (hvilepotentiale og aktionspotentiale erstatter også hinanden). Irritation fremkalder dannelsen af et aktionspotentiale i dem, hvorefter impulsen går gennem nervecellens krop til dens lange proces - axonen, og fra den gennem synapserne til andre celler. Således når den genererede excitationsbølge hjernen.
Et træk ved nervesystemet er tilstedeværelsen af to typer fibre - dækket med myelin og uden det. Forekomsten af et aktionspotentiale og dets transmission i de fibre, hvor der er myelin,udføres meget hurtigere end i demyeliniseret.
Dette fænomen observeres på grund af det faktum, at udbredelsen af AP langs myelinerede fibre sker på grund af "spring" - impulsen hopper over myelinsektionerne, hvilket som et resultat reducerer dens vej og dermed accelererer dens udbredelse.
Hvilepotentiale
Uden udviklingen af hvilepotentialet ville der ikke være noget handlingspotentiale. Hvilepotentialet forstås som cellens normale, uophidsede tilstand, hvor ladningerne inden i og uden for dens membran er væsentligt forskellige (det vil sige, at membranen er positivt ladet udenfor og negativt ladet indeni). Hvilepotentialet viser forskellen mellem ladningerne i og uden for cellen. Norm alt varierer det fra -50 til -110 meV. I nervefibre er denne værdi norm alt -70 meV.
Det skyldes migrationen af chloridioner ind i cellen og dannelsen af en negativ ladning på indersiden af membranen.
Når koncentrationen af intracellulære ioner ændres (som nævnt ovenfor), erstatter PP PD.
Norm alt er alle kroppens celler i en uophidset tilstand, så ændringen af potentialer kan betragtes som en fysiologisk nødvendig proces, da uden dem kunne det kardiovaskulære system og nervesystemet ikke udføre deres aktiviteter.
Betydningen af forskning i hvile- og handlingspotentialer
Hvilepotentiale og handlingspotentiale giver dig mulighed for at bestemme kroppens tilstand såvel som individuelle organer.
Fiksering af aktionspotentialet fra hjertet (elektrokardiografi) tilladerbestemme dens tilstand såvel som funktionsevnen af alle dens afdelinger. Hvis du studerer et norm alt EKG, kan du se, at alle tænderne på det er en manifestation af aktionspotentialet og det efterfølgende hvilepotentiale (henholdsvis forekomsten af disse potentialer i atrierne viser P-bølgen og spredningen af excitation i ventriklerne - R-bølgen).
Hvad angår elektroencefalogrammet, skyldes forekomsten af forskellige bølger og rytmer på det (især alfa- og beta-bølger hos en rask person) også forekomsten af aktionspotentialer i hjerneneuroner.
Disse undersøgelser tillader rettidig påvisning af udviklingen af en bestemt patologisk proces og bestemmer næsten 50 procent af den vellykkede behandling af den oprindelige sygdom.
