Tutta l'attività nervosa funziona con successo grazie all' alternanza di fasi di riposo ed eccitabilità. I guasti nel sistema di polarizzazione interrompono la conduttività elettrica delle fibre. Ma oltre alle fibre nervose, ci sono altri tessuti eccitabili: endocrini e muscolari.
Ma considereremo le caratteristiche dei tessuti conduttivi e, usando l'esempio del processo di eccitazione delle cellule organiche, parleremo del significato del livello critico di depolarizzazione. La fisiologia dell'attività nervosa è strettamente correlata agli indicatori di carica elettrica all'interno e all'esterno della cellula nervosa.
Se un elettrodo è attaccato al guscio esterno dell'assone e l' altro alla sua parte interna, allora c'è una differenza di potenziale. L'attività elettrica delle vie nervose si basa su questa differenza.
Che cos'è il potenziale di riposo e il potenziale d'azione?
Tutte le cellule del sistema nervoso sono polarizzate, cioè hanno una carica elettrica diversa all'interno e all'esterno di una speciale membrana. La cellula nervosa è semprela sua membrana lipoproteica, che ha la funzione di isolante bioelettrico. Grazie alle membrane si crea il potenziale di riposo nella cellula, necessario per la successiva attivazione.
Il potenziale di riposo è mantenuto dal trasferimento di ioni. Il rilascio di ioni potassio e l'ingresso di cloro aumentano il potenziale di riposo della membrana.
Il potenziale d'azione si accumula nella fase di depolarizzazione, cioè l'aumento di una carica elettrica.
Fasi del potenziale d'azione. Fisiologia
Quindi, la depolarizzazione in fisiologia è una diminuzione del potenziale di membrana. La depolarizzazione è la base per l'emergere dell'eccitabilità, cioè il potenziale d'azione di una cellula nervosa. Quando si raggiunge un livello critico di depolarizzazione, no, anche un forte stimolo, è in grado di provocare reazioni nelle cellule nervose. Allo stesso tempo, c'è molto sodio all'interno dell'assone.
Subito dopo questa fase, segue la fase di eccitabilità relativa. La risposta è già possibile, ma solo a un forte segnale di stimolo. L'eccitabilità relativa passa lentamente nella fase di es altazione. Cos'è l'es altazione? Questo è il picco dell'eccitabilità dei tessuti.
Per tutto questo tempo i canali di attivazione del sodio sono chiusi. E la loro apertura avverrà solo quando la fibra nervosa sarà scaricata. La ripolarizzazione è necessaria per ripristinare la carica negativa all'interno della fibra.
Cosa significa il livello critico di depolarizzazione (CDL)?
Quindi, l'eccitabilità è nella fisiologiala capacità di una cellula o di un tessuto di rispondere a uno stimolo e generare una sorta di impulso. Come abbiamo scoperto, le cellule hanno bisogno di una certa carica - polarizzazione - per funzionare. L'aumento della carica da meno a più è chiamato depolarizzazione.
Dopo la depolarizzazione, c'è sempre una ripolarizzazione. La carica all'interno dopo la fase di eccitazione deve diventare nuovamente negativa in modo che la cellula possa prepararsi per la reazione successiva.
Quando le letture del voltmetro sono fisse a 80, questa è la fase di riposo. Si verifica dopo la fine della ripolarizzazione e se il dispositivo mostra un valore positivo (maggiore di 0), la fase di ripolarizzazione inversa si sta avvicinando al livello massimo, il livello critico di depolarizzazione.
Come vengono trasmessi gli impulsi dalle cellule nervose ai muscoli?
Gli impulsi elettrici che si sono formati durante l'eccitazione della membrana vengono trasmessi lungo le fibre nervose ad alta velocità. La velocità del segnale è spiegata dalla struttura dell'assone. L'assone è parzialmente avvolto da una guaina. E tra le aree mieliniche ci sono nodi di Ranvier.
Grazie a questa disposizione della fibra nervosa, la carica positiva si alterna a quella negativa e la corrente di depolarizzazione si propaga quasi contemporaneamente lungo l'intera lunghezza dell'assone. Il segnale di contrazione raggiunge il muscolo in una frazione di secondo. Un indicatore come il livello critico di depolarizzazione della membrana indica il segno in cui viene raggiunto il potenziale d'azione di picco. Dopo la contrazione muscolare, inizia la ripolarizzazione lungo l'intero assone.
Cosa sta succedendodurante la depolarizzazione?
Cosa significa un indicatore come un livello critico di depolarizzazione? In fisiologia, ciò significa che le cellule nervose sono già pronte per funzionare. Il corretto funzionamento dell'intero organo dipende dal normale e tempestivo cambiamento delle fasi del potenziale d'azione.
Il livello critico (CLL) è di circa 40–50 Mv. In questo momento, il campo elettrico attorno alla membrana diminuisce. Il grado di polarizzazione dipende direttamente da quanti canali del sodio della cellula sono aperti. La cellula in questo momento non è ancora pronta per una risposta, ma raccoglie un potenziale elettrico. Questo periodo è chiamato refrattarietà assoluta. La fase dura solo 0,004 s nelle cellule nervose e nei cardiomiociti - 0,004 s.
Dopo aver superato un livello critico di depolarizzazione, si instaura la supereccitabilità. Le cellule nervose possono rispondere anche all'azione di uno stimolo sottosoglia, cioè un effetto relativamente debole dell'ambiente.
Funzioni dei canali del sodio e del potassio
Quindi, un importante partecipante ai processi di depolarizzazione e ripolarizzazione è il canale ionico delle proteine. Scopriamo cosa significa questo concetto. I canali ionici sono macromolecole proteiche situate all'interno della membrana plasmatica. Quando sono aperti, gli ioni inorganici possono attraversarli. I canali proteici hanno un filtro. Solo il sodio passa attraverso il dotto del sodio, solo questo elemento passa attraverso il dotto del potassio.
Questi canali controllati elettricamente hanno due porte: una è l'attivazione, ha la capacità di passare ioni, l' altrainattivazione. In un momento in cui il potenziale di membrana a riposo è -90 mV, il gate è chiuso, ma quando inizia la depolarizzazione, i canali del sodio si aprono lentamente. Un aumento del potenziale porta ad una brusca chiusura delle valvole del condotto.
Il fattore che influenza l'attivazione dei canali è l'eccitabilità della membrana cellulare. Sotto l'influenza dell'eccitabilità elettrica, vengono lanciati 2 tipi di recettori ionici:
- inizia l'azione dei recettori del ligando - per i canali chemiodipendenti;
- Segnale elettrico applicato ai canali azionati elettricamente.
Quando viene raggiunto un livello critico di depolarizzazione della membrana cellulare, i recettori segnalano che tutti i canali del sodio devono essere chiusi e i canali del potassio iniziano ad aprirsi.
Pompa di sodio e potassio
I processi di trasferimento dell'impulso di eccitazione ovunque avvengono a causa della polarizzazione elettrica operata dal movimento degli ioni sodio e potassio. Il movimento degli elementi avviene sulla base del principio del trasporto di ioni attivi - 3 Na+ verso l'interno e 2 K+ verso l'esterno. Questo meccanismo di scambio è chiamato pompa sodio-potassio.
Depolarizzazione dei cardiomiociti. Fasi del battito cardiaco
I cicli di contrazione cardiaca sono anche associati alla depolarizzazione elettrica delle vie di conduzione. Il segnale di contrazione proviene sempre dalle cellule SA situate nell'atrio destro e si propaga lungo le vie di Hiss fino ai fasci Torel e Bachmann nell'atrio sinistro. I processi destro e sinistro del fascio di Hiss trasmettono il segnale ai ventricoli del cuore.
Le cellule nervose si depolarizzano più velocemente e trasportano il segnale a causa della presenza della guaina mielinica, ma anche il tessuto muscolare si depolarizza gradualmente. Cioè, la loro carica cambia da negativa a positiva. Questa fase del ciclo cardiaco è chiamata diastole. Tutte le cellule qui sono interconnesse e agiscono come un unico complesso, poiché il lavoro del cuore deve essere coordinato il più possibile.
Quando si verifica un livello critico di depolarizzazione delle pareti dei ventricoli destro e sinistro, viene generato un rilascio di energia - il cuore si contrae. Tutte le cellule quindi si ripolarizzano e si preparano per un' altra contrazione.
Depressione Verigo
Nel 1889 fu descritto un fenomeno fisiologico chiamato depressione cattolica di Verigo. Il livello critico di depolarizzazione è il livello di depolarizzazione a cui tutti i canali del sodio sono già inattivati e funzionano invece i canali del potassio. Se il grado di corrente aumenta ancora di più, l'eccitabilità della fibra nervosa viene notevolmente ridotta. E il livello critico di depolarizzazione sotto l'azione degli stimoli va fuori scala.
Durante la depressione di Verigo, la velocità di eccitazione diminuisce e, infine, si attenua completamente. La cellula inizia ad adattarsi modificando le caratteristiche funzionali.
Meccanismo di adattamento
Succede che in alcune condizioni la corrente depolarizzante non cambia per molto tempo. Questo è caratteristico delle fibre sensoriali. Un graduale aumento a lungo termine di tale corrente al di sopra della norma di 50 mV porta ad un aumento della frequenza degli impulsi elettronici.
In risposta a tali segnali, ilconducibilità della membrana di potassio. Vengono attivati i canali più lenti. Di conseguenza, sorge la capacità del tessuto nervoso di ripetere le risposte. Questo è chiamato adattamento delle fibre nervose.
Quando si adattano, invece di un gran numero di brevi segnali, le cellule iniziano ad accumularsi ed emettono un unico forte potenziale. E gli intervalli tra due reazioni stanno aumentando.
