تعمل جميع الأنشطة العصبية بنجاح بسبب تناوب أطوار الراحة والإثارة. يؤدي فشل نظام الاستقطاب إلى تعطيل التوصيل الكهربائي للألياف. لكن إلى جانب الألياف العصبية ، هناك أنسجة أخرى قابلة للإثارة - الغدد الصماء والعضلات.
لكننا سننظر في ميزات الأنسجة الموصلة ، وباستخدام مثال عملية إثارة الخلايا العضوية ، سنخبرنا عن أهمية المستوى الحرج لإزالة الاستقطاب. يرتبط فسيولوجيا النشاط العصبي ارتباطًا وثيقًا بمؤشرات الشحنة الكهربائية داخل وخارج الخلية العصبية.
إذا تم توصيل قطب كهربائي واحد بالغطاء الخارجي للمحور ، والآخر بالجزء الداخلي منه ، فهناك فرق محتمل. يعتمد النشاط الكهربائي للمسارات العصبية على هذا الاختلاف.
ما هي إمكانات الراحة وإمكانات العمل؟
جميع خلايا الجهاز العصبي مستقطبة أي أن لديها شحنة كهربائية مختلفة داخل وخارج غشاء خاص. الخلية العصبية دائماغشاء البروتين الدهني ، الذي له وظيفة عازل بيولوجي. بفضل الأغشية ، يتم إنشاء إمكانات الراحة في الخلية ، وهو أمر ضروري للتنشيط اللاحق.
يتم الحفاظ على إمكانات الراحة عن طريق نقل الأيونات. إن إطلاق أيونات البوتاسيوم ودخول الكلور يزيدان من قدرة الغشاء على الراحة.
يتراكم جهد الفعل في مرحلة إزالة الاستقطاب ، أي صعود الشحنة الكهربائية.
مراحل إمكانات الفعل. علم وظائف الأعضاء
إذن ، إزالة الاستقطاب في علم وظائف الأعضاء هو انخفاض في إمكانات الغشاء. إزالة الاستقطاب هو الأساس لظهور الاستثارة ، أي إمكانية الفعل لخلية عصبية. عندما يتم الوصول إلى مستوى حرج من إزالة الاستقطاب ، لا ، حتى المنبه القوي ، قادر على إحداث تفاعلات في الخلايا العصبية. في نفس الوقت ، يوجد الكثير من الصوديوم داخل المحور.
مباشرة بعد هذه المرحلة ، يتبع مرحلة الاستثارة النسبية. الجواب ممكن بالفعل ، ولكن فقط لإشارة تحفيز قوية. الاستثارة النسبية تمر ببطء إلى مرحلة التمجيد. ما هو تمجيد؟ هذه ذروة استثارة الأنسجة.
كل هذا الوقت قنوات تنشيط الصوديوم مغلقة. وسيحدث فتحها فقط عندما يتم تفريغ الألياف العصبية. إعادة الاستقطاب ضروري لاستعادة الشحنة السالبة داخل الألياف.
ماذا يعني المستوى الحرج لإزالة الاستقطاب (CDL)؟
إذن ، الاستثارة في علم وظائف الأعضاءقدرة الخلية أو الأنسجة على الاستجابة لمنبه وتوليد نوع من الاندفاع. كما اكتشفنا ، تحتاج الخلايا إلى شحنة معينة - استقطاب - لكي تعمل. تسمى الزيادة في الشحنة من سالب إلى موجب إزالة الاستقطاب.
بعد إزالة الاستقطاب ، هناك دائما عودة للاستقطاب. يجب أن تصبح الشحنة الداخلية بعد مرحلة الإثارة سالبة مرة أخرى حتى تتمكن الخلية من الاستعداد لرد الفعل التالي.
عندما تكون قراءات الفولتميتر ثابتة عند 80 ، فهذه هي مرحلة الراحة. يحدث بعد نهاية عودة الاستقطاب ، وإذا أظهر الجهاز قيمة موجبة (أكبر من 0) ، فإن مرحلة عودة الاستقطاب العكسي تقترب من المستوى الأقصى - المستوى الحرج لإزالة الاستقطاب.
كيف تنتقل النبضات من الخلايا العصبية إلى العضلات؟
النبضات الكهربائية التي ظهرت أثناء إثارة الغشاء تنتقل على طول الألياف العصبية بسرعة عالية. يتم تفسير سرعة الإشارة من خلال هيكل المحور العصبي. يتم تغليف المحوار جزئيًا بغمد. وبين المناطق الميالينية توجد عقد رانفير
بفضل هذا الترتيب للألياف العصبية ، تتناوب الشحنة الموجبة مع الشحنة السالبة ، وينتشر تيار إزالة الاستقطاب بشكل متزامن تقريبًا على طول كامل المحور العصبي. تصل إشارة الانقباض إلى العضلة في جزء من الثانية. مؤشر مثل المستوى الحرج لإزالة الاستقطاب من الغشاء يعني العلامة التي يتم عندها الوصول إلى ذروة جهد الفعل. بعد تقلص العضلات ، تبدأ عودة الاستقطاب على طول المحور العصبي بأكمله.
ما الذي يحدثأثناء إزالة الاستقطاب؟
ماذا يعني مؤشر مثل المستوى الحرج لإزالة الاستقطاب؟ في علم وظائف الأعضاء ، هذا يعني أن الخلايا العصبية جاهزة بالفعل للعمل. يعتمد الأداء الصحيح للعضو بأكمله على التغيير الطبيعي في الوقت المناسب لمراحل إمكانات العمل.
المستوى الحرج (CLL) حوالي 40-50 ميغا فولت. في هذا الوقت ، ينخفض المجال الكهربائي حول الغشاء. تعتمد درجة الاستقطاب بشكل مباشر على عدد قنوات الصوديوم المفتوحة في الخلية. الخلية في هذا الوقت ليست جاهزة بعد للاستجابة ، لكنها تجمع جهدًا كهربائيًا. هذه الفترة تسمى الحران المطلق. تستمر المرحلة 0.004 ثانية فقط في الخلايا العصبية ، وفي خلايا عضلة القلب - 0.004 ثانية.
بعد اجتياز مستوى حرج من إزالة الاستقطاب ، تبدأ الاستثارة الفائقة. يمكن أن تستجيب الخلايا العصبية حتى لعمل منبهات فرعية ، أي تأثير ضعيف نسبيًا للبيئة.
وظائف قنوات الصوديوم والبوتاسيوم
إذن ، أحد المشاركين المهمين في عمليات إزالة الاستقطاب وإعادة الاستقطاب هو قناة أيون البروتين. لنكتشف ما يعنيه هذا المفهوم. القنوات الأيونية هي جزيئات بروتينية ضخمة تقع داخل غشاء البلازما. عندما تكون مفتوحة ، يمكن أن تمر الأيونات غير العضوية من خلالها. قنوات البروتين لها مرشح. يمر الصوديوم فقط من خلال قناة الصوديوم ، فقط هذا العنصر يمر عبر قناة البوتاسيوم.
هذه القنوات التي يتم التحكم فيها كهربائيًا لها بوابتان: أحدهما تنشيط ، لديه القدرة على تمرير الأيونات ، والآخرتعطيل. في الوقت الذي تكون فيه إمكانات غشاء الراحة -90 مللي فولت ، يتم إغلاق البوابة ، ولكن عندما يبدأ نزع الاستقطاب ، تنفتح قنوات الصوديوم ببطء. تؤدي الزيادة في الإمكانات إلى إغلاق حاد لصمامات مجرى الهواء.
العامل الذي يؤثر على تنشيط القنوات هو استثارة غشاء الخلية. تحت تأثير الإثارة الكهربائية ، يتم إطلاق نوعين من مستقبلات الأيونات:
- يبدأ عمل مستقبلات ligand - للقنوات المعتمدة كيميائيًا ؛
- تطبيق إشارة كهربائية للقنوات التي تعمل بالكهرباء.
عندما يتم الوصول إلى مستوى حرج من إزالة الاستقطاب من غشاء الخلية ، تعطي المستقبلات إشارة إلى ضرورة إغلاق جميع قنوات الصوديوم ، وتبدأ قنوات البوتاسيوم في الانفتاح.
مضخة بوتاسيوم الصوديوم
تحدث عمليات نقل نبضة الإثارة في كل مكان بسبب الاستقطاب الكهربائي الذي يتم بسبب حركة أيونات الصوديوم والبوتاسيوم. تحدث حركة العناصر على أساس مبدأ النقل الأيوني النشط - 3 Na+إلى الداخل و 2 K+للخارج. آلية التبادل هذه تسمى مضخة الصوديوم والبوتاسيوم.
إزالة استقطاب خلايا عضلة القلب. مراحل ضربات القلب
ترتبط دورات الانقباض القلبي أيضًا بإزالة الاستقطاب الكهربائي لمسارات التوصيل. تأتي إشارة الانكماش دائمًا من خلايا SA الموجودة في الأذين الأيمن وتنتشر على طول مسارات Hiss إلى حزم Torel و Bachmann إلى الأذين الأيسر. تنقل العمليات اليمنى واليسرى لحزمة Hiss الإشارة إلى بطيني القلب.
الخلايا العصبية تزيل الاستقطاب بشكل أسرع وتحمل الإشارة بسبب وجود غمد المايلين ، لكن الأنسجة العضلية تزيل الاستقطاب تدريجيًا أيضًا. أي أن شحنتهم تتغير من سالب إلى موجب. تسمى هذه المرحلة من الدورة القلبية بالانبساط. جميع الخلايا هنا مترابطة وتعمل كمركب واحد ، حيث يجب تنسيق عمل القلب قدر الإمكان.
عند حدوث مستوى حرج من إزالة الاستقطاب لجدران البطينين الأيمن والأيسر ، يتم إطلاق إطلاق للطاقة - ينقبض القلب. ثم تستقطب جميع الخلايا وتستعد لانكماش آخر.
الاكتئاب Verigo
في عام 1889 ، تم وصف ظاهرة في علم وظائف الأعضاء ، والتي تسمى اكتئاب Verigo الكاثوليكي. المستوى الحرج لإزالة الاستقطاب هو مستوى إزالة الاستقطاب حيث تكون جميع قنوات الصوديوم معطلة بالفعل ، وتعمل قنوات البوتاسيوم بدلاً من ذلك. إذا زادت درجة التيار بشكل أكبر ، فإن استثارة الألياف العصبية تنخفض بشكل كبير. والمستوى الحرج لإزالة الاستقطاب تحت تأثير المنبهات يخرج عن نطاقه.
أثناء اكتئاب Verigo ، تنخفض سرعة الإثارة ، وأخيراً تنحسر تمامًا. تبدأ الخلية في التكيف عن طريق تغيير الميزات الوظيفية.
آلية التكيف
يحدث أنه في ظل بعض الظروف ، لا يتغير تيار إزالة الاستقطاب لفترة طويلة. هذه سمة من سمات الألياف الحسية. تؤدي الزيادة التدريجية طويلة المدى في مثل هذا التيار فوق المعدل الطبيعي البالغ 50 مللي فولت إلى زيادة وتيرة النبضات الإلكترونية.
استجابة لمثل هذه الإشارات ، فإن ملفموصلية غشاء البوتاسيوم. يتم تنشيط القنوات الأبطأ. نتيجة لذلك ، تنشأ قدرة النسيج العصبي على تكرار الاستجابات. وهذا ما يسمى تكيف الألياف العصبية.
عند التكيف ، بدلاً من عدد كبير من الإشارات القصيرة ، تبدأ الخلايا في التراكم وإعطاء إمكانات قوية واحدة. والفترات الفاصلة بين تفاعلين تتزايد.
