Способность возбудимой ткани изменять свои свойства или состояние под действием раздражителей называют возбудимостью. Ее количественной мерой служит интенсивность порогового раздражителя, т. е. самого слабого стимула, в ответ на который возникает ПД, а вслед за ним и специфическая реакция. Чем ниже порог, тем выше возбудимость. Следовательно, между порогом и возбудимостью имеется обратно пропорциональная зависимость.
Вызвать возбуждение клеток можно, применив электрические стимулы. Если один электрод поместить внутрь клетки, а другой снаружи, и пропускать через цитоплазму ток, можно смещать уровень мембранного потенциала и добиться появление потенциала действия, или (синоним) нервного импульса, при том условии, что ток будет выходящим, т.е. отрицательный электрод (катод) должен быть в интерстиции, а анод- в цитоплазме.
Значение мембранного потенциала, при котором начинается резкий вход в клетку ионов Na+, и развивается деполяризация мембраны, носит название критический уровень деполяризации (КУД), а величина смещения потенциала, достаточная для достижения КУД – пороговой величиной, или порогом.
Все электрические реакции клетки можно грубо разделить на те, реакция которых не зависит от силы действующего раздражителя и те, которые пропорциональны силе действующего стимула. Последние носят название градуальных (пошаговых, пример-локальный ответ), в то время как первые – неградуальных (потенциал действия). Градуальность характерна тем клеткам, или тем процессам в клетках, при которых не происходит активация потенциалзависимых каналов. Поэтому понятие градуальности применимо для всех невозбудимых клеток и тканей (у них вообще нет потенциалзависимых ионных каналов), и возбудимых в том случае, если все изменения мембранного потенциала не достигают КУД (все виды гиперполяризации и допороговая деполяризация).
Применение спаренных стимулов для раздражения клетки или нервного волокна позволяет определить и другие важные характеристики возбудимости клеток. Если не закончилось полностью развитие предыдущего потенциала действия, второй стимул может не вызвать следующий ПД. Период невозбудимости после предыдущего потенциала действия называется рефрактерностью.
Абсолютная рефрактерность – полная невозбудимость клетки- обусловлена тем, что в эту фазу все потенциал–зависимые натриевые каналы уже «заняты» проведением натриевого ионного тока внутрь клетки и новых проводящих пор в мембране открыть нет возможности из-за их отсутствия. Абсолютная рефрактерность (1-5 мс для нерва, около 300 мс для сердечной мышцы) продолжается весь период развития восходящей фазы потенциала действия.
Если повторный стимул приложить к клетке чуть позже, когда уже начнется реполяризация, на заднем фронте потенциала действия, в период закрытия h-ворот натриевых каналов, ПД может появиться, но при более высоком значении стимулирующего тока. Эта фаза называется относительной рефрактерностью.
Продолжительность рефрактерных фаз обусловлена разной инерционностью потенциалзависимых ионных каналов. В тех клетках, в которых мембраны снабжены быстрыми натриевыми каналами, рефрактерный период наименьший, единицы миллисекунд. Возбуждение клеток, мембраны которых имеют медленные кальциевые каналы (в частности, в гладких мышцах), демонстрирует длительные рефрактерные фазы, до секунд. В мембране кардиомиоцитов имеются натриевые и кальциевые каналы, поэтому рефрактерность миокарда средняя по продолжительности, до 300 мс. Последнее обстоятельство определяет частоту сердечных сокращений и функционирование миокарда как единого образования.
После окончания фазы реполяризации в клетке могут наблюдаться следовые процессы – следовая деполяризация и следовая гиперполяризация.
При следовой деполяризации возбудимость повышена, что явилось основанием для введения понятия супернормальность, или экзальтация. ПП в это время приближен к КУД, что отражается в уменьшении порога возбуждения. Наоборот, при следовой гипреполяризации возбудимосчть понижена, ПП дальше от КУД, фаза субнормальности.
Натриевая и калиевая проводимость мембраны обусловливает проведение потенциалов действия по мембранам аксонов. При передаче сигналов по дендритам и соме нервных клеток, или по мышечным клеткам, большую роль играет проведение через мембрану ионов Са++.
Рефрактерность и следовые процессы определяют лабильность возбудимой ткани. Она определяется способностью нерва передавать определенную максимальную частоту потенциалов действия, без искажения (трансформации ритма). Частота импульсов определяется скоростью изменений ионной проницаемости, которая, в свою очередь, зависит от продолжительности реактивации потенциалзависимых каналов (в аксонах — натриевых, в миоцитах — натриевых и кальциевых).
Прочие статьи:
Об основах теории интегративно-структурных слоев материи
19 ноября 2010 г. Великому
русскому ученому, философу и
поэту М.В.Ломоносову
исполняется 299 лет
со дня рождения.
Эта работа построена на идеях русского мыслителя и ученого Михаила Васильевича Ломоносова, о котором сегодня столь мало ...
Размножение
Большинство представителей отряда моногамны, у некоторых видов пары образуются на всю жизнь, и участие в воспитании потомства принимают оба родителя. Однако у большинства видов гусеобразных пары образуются только на один сезон, причём сам ...
Результаты исследований. Гнездовая биология
совообразных Брестской области
Все гнездовья сов обследовались 2-3 раза за сезон. За указанный период отмечено 57 случаев гнездования в искусственных гнездовьях четырёх видов: серой неясыти (n=11), ушастой совы (n=42), филина (n=3), мохноногого сыча (n=1). Окольцовано ...