Visa nervinė veikla sėkmingai funkcionuoja dėl ramybės ir susijaudinimo fazių kaitos. Poliarizacijos sistemos gedimai sutrikdo skaidulų elektrinį laidumą. Tačiau, be nervinių skaidulų, yra ir kitų sužadinančių audinių – endokrininių ir raumenų.
Bet mes apsvarstysime laidžių audinių ypatybes, o organinių ląstelių sužadinimo proceso pavyzdžiu papasakosime apie kritinio depoliarizacijos lygio reikšmę. Nervinės veiklos fiziologija yra glaudžiai susijusi su elektros krūvio rodikliais nervinės ląstelės viduje ir išorėje.
Jei vienas elektrodas pritvirtintas prie išorinio aksono apvalkalo, o kitas - prie jo vidinės dalies, yra potencialų skirtumas. Nervų takų elektrinis aktyvumas yra pagrįstas šiuo skirtumu.
Kas yra poilsio ir veikimo potencialas?
Visos nervų sistemos ląstelės yra poliarizuotos, tai yra, jos turi skirtingą elektros krūvį specialios membranos viduje ir išorėje. Nervinė ląstelė visadajo lipoproteinų membrana, kuri atlieka bioelektrinio izoliatoriaus funkciją. Membranų dėka ląstelėje sukuriamas ramybės potencialas, būtinas vėlesniam aktyvavimui.
Poilsio potencialas palaikomas pernešant jonus. Kalio jonų išsiskyrimas ir chloro patekimas padidina membranos ramybės potencialą.
Veikimo potencialas kaupiasi depoliarizacijos fazėje, tai yra, didėjant elektros krūviui.
Veikimo potencialo fazės. Fiziologija
Taigi, depoliarizacija fiziologijoje yra membranos potencialo sumažėjimas. Depoliarizacija yra jaudrumo, tai yra, nervinės ląstelės veikimo potencialo, atsiradimo pagrindas. Kai pasiekiamas kritinis depoliarizacijos lygis, joks, net stiprus dirgiklis, nesugeba sukelti nervų ląstelių reakcijų. Tuo pačiu metu aksono viduje yra daug natrio.
Iš karto po šio etapo prasideda santykinio jaudrumo fazė. Atsakymas jau galimas, bet tik esant stipriam stimulo signalui. Santykinis susijaudinimas pamažu pereina į išaukštinimo fazę. Kas yra išaukštinimas? Tai yra audinių jaudrumo pikas.
Visą šį laiką natrio aktyvinimo kanalai yra uždaryti. O jų atsidarymas įvyks tik tada, kai išsikraus nervinė skaidula. Norint atkurti neigiamą krūvį pluošto viduje, reikia repoliarizacijos.
Ką reiškia kritinis depoliarizacijos lygis (CDL)?
Taigi, jaudrumas yra fiziologijojeląstelės ar audinio gebėjimas reaguoti į dirgiklį ir generuoti tam tikrą impulsą. Kaip išsiaiškinome, ląstelėms veikti reikalingas tam tikras krūvis – poliarizacija. Įkrovos padidėjimas nuo minuso iki pliuso vadinamas depoliarizacija.
Po depoliarizacijos visada vyksta repoliarizacija. Krūvis viduje po sužadinimo fazės turi vėl tapti neigiamas, kad ląstelė galėtų pasiruošti kitai reakcijai.
Kai voltmetro rodmenys nustatomi ties 80, tai yra poilsio fazė. Jis įvyksta pasibaigus repoliarizacijai, o jei prietaisas rodo teigiamą reikšmę (didesnę nei 0), tada atvirkštinės repoliarizacijos fazė artėja prie didžiausio lygio – kritinio depoliarizacijos lygio.
Kaip impulsai perduodami iš nervų ląstelių į raumenis?
Elektriniai impulsai, atsiradę membranos sužadinimo metu, dideliu greičiu perduodami nervinėmis skaidulomis. Signalo greitis paaiškinamas aksono sandara. Aksoną iš dalies gaubia apvalkalas. O tarp mielinizuotų sričių yra Ranvier mazgai.
Dėl tokio nervinio pluošto išdėstymo teigiamas krūvis kaitaliojasi su neigiamu, o depoliarizacijos srovė sklinda beveik vienu metu per visą aksono ilgį. Susitraukimo signalas pasiekia raumenį per sekundės dalį. Toks indikatorius kaip kritinis membranos depoliarizacijos lygis reiškia ženklą, kai pasiekiamas didžiausias veikimo potencialas. Po raumenų susitraukimo repoliarizacija prasideda visame aksone.
Kas vykstadepoliarizacijos metu?
Ką reiškia toks rodiklis kaip kritinis depoliarizacijos lygis? Fiziologijoje tai reiškia, kad nervinės ląstelės jau yra pasirengusios dirbti. Teisingas viso organo funkcionavimas priklauso nuo normalaus, savalaikio veikimo potencialo fazių pasikeitimo.
Kritinis lygis (CLL) yra maždaug 40–50 Mv. Šiuo metu elektrinis laukas aplink membraną mažėja. Poliarizacijos laipsnis tiesiogiai priklauso nuo to, kiek ląstelės natrio kanalų yra atviri. Šiuo metu ląstelė dar nėra pasirengusi reaguoti, bet surenka elektrinį potencialą. Šis laikotarpis vadinamas absoliučiu atsparumu ugniai. Fazė nervų ląstelėse trunka tik 0,004 s, o kardiomiocituose - 0,004 s.
Praėjus kritiniam depoliarizacijos lygiui, atsiranda itin didelis jaudrumas. Nervų ląstelės gali reaguoti net į subslenkstinio dirgiklio veikimą, tai yra, palyginti silpną aplinkos poveikį.
Natrio ir kalio kanalų funkcijos
Taigi, svarbus depoliarizacijos ir repoliarizacijos procesų dalyvis yra b altymų jonų kanalas. Išsiaiškinkime, ką reiškia ši sąvoka. Jonų kanalai yra b altymų makromolekulės, esančios plazmos membranos viduje. Kai jie yra atviri, pro juos gali prasiskverbti neorganiniai jonai. B altymų kanalai turi filtrą. Tik natris praeina per natrio kanalą, tik šis elementas praeina per kalio kanalą.
Šie elektra valdomi kanalai turi du vartus: vienas yra aktyvavimo, turi galimybę praleisti jonus, kitasinaktyvavimas. Tuo metu, kai ramybės membranos potencialas yra -90 mV, vartai užsidaro, tačiau prasidėjus depoliarizacijai natrio kanalai atsidaro pamažu. Padidėjus potencialui, ortakių vožtuvai staiga užsidaro.
Kanalų aktyvacijai įtakos turintis veiksnys yra ląstelės membranos jaudrumas. Veikiant elektriniam sužadinimui, paleidžiami 2 tipų jonų receptoriai:
- pradeda veikti ligandų receptorius – nuo chemoterapijos priklausomiems kanalams;
- Elektros signalas taikomas elektra valdomiems kanalams.
Kai pasiekiamas kritinis ląstelių membranos depoliarizacijos lygis, receptoriai duoda signalą, kad reikia uždaryti visus natrio kanalus, ir pradeda atsidaryti kalio kanalai.
Natrio kalio siurblys
Sužadinimo impulso perdavimo procesai visur vyksta dėl elektrinės poliarizacijos, vykdomos dėl natrio ir kalio jonų judėjimo. Elementų judėjimas vyksta aktyvaus jonų pernešimo principu – 3 Na+ į vidų ir 2 K+ į išorę. Šis mainų mechanizmas vadinamas natrio-kalio pompa.
Kardiomiocitų depoliarizacija. Širdies plakimo fazės
Širdies susitraukimų ciklai taip pat yra susiję su laidumo takų elektrine depoliarizacija. Susitraukimo signalas visada ateina iš SA ląstelių, esančių dešiniajame prieširdyje, ir plinta Hiss takais iki Torel ir Bachmann ryšulių iki kairiojo prieširdžio. Dešinysis ir kairysis Hiss pluošto procesai perduoda signalą į širdies skilvelius.
Nervinės ląstelės depoliarizuojasi greičiau ir perduoda signalą dėl mielino apvalkalo, tačiau raumenų audinys taip pat palaipsniui depoliarizuojasi. Tai yra, jų krūvis keičiasi iš neigiamo į teigiamą. Ši širdies ciklo fazė vadinama diastole. Visos ląstelės čia yra tarpusavyje susijusios ir veikia kaip vienas kompleksas, nes širdies darbas turi būti kuo labiau koordinuotas.
Kai atsiranda kritinis dešiniojo ir kairiojo skilvelio sienelių depoliarizacijos lygis, susidaro energijos išsiskyrimas – širdis susitraukia. Tada visos ląstelės repoliarizuojasi ir pasiruošia kitam susitraukimui.
Depresija Verigo
1889 m. buvo aprašytas fiziologijos reiškinys, vadinamas Verigo katalikiška depresija. Kritinis depoliarizacijos lygis yra depoliarizacijos lygis, kai visi natrio kanalai jau yra inaktyvuoti, o vietoj jų veikia kalio kanalai. Jei srovės laipsnis dar labiau padidėja, nervinio pluošto jaudrumas žymiai sumažėja. Ir kritinis depoliarizacijos lygis, veikiant dirgikliams, nukrenta.
Verigo depresijos metu sužadinimo greitis mažėja ir galiausiai visiškai nurimsta. Ląstelė pradeda prisitaikyti keisdama funkcines savybes.
Adaptacijos mechanizmas
Būna taip, kad tam tikromis sąlygomis depoliarizacinė srovė ilgą laiką nepersijungia. Tai būdinga jutimo skaiduloms. Laipsniškas ilgalaikis tokios srovės padidėjimas virš 50 mV normos padidina elektroninių impulsų dažnį.
Reaguojant į tokius signalus,kalio membranos laidumas. Įjungiami lėtesni kanalai. Dėl to atsiranda nervinio audinio gebėjimas pakartoti reakcijas. Tai vadinama nervų skaidulų adaptacija.
Adaptuojant, vietoj daugybės trumpų signalų ląstelės pradeda kauptis ir išskiria vieną stiprų potencialą. Ir intervalai tarp dviejų reakcijų didėja.
