Funkcionisanje organa i tkiva našeg tela zavisi od mnogih faktora. Neke ćelije (kardiomiociti i živci) ovise o prijenosu nervnih impulsa koji se stvaraju u posebnim ćelijskim komponentama ili čvorovima. Osnova nervnog impulsa je formiranje specifičnog talasa ekscitacije, nazvanog akcioni potencijal.
Šta je ovo?
Akcioni potencijal se obično naziva talas ekscitacije koji se kreće od ćelije do ćelije. Zbog njenog formiranja i prolaska kroz ćelijske membrane dolazi do kratkotrajne promjene njihovog naboja (normalno je unutrašnja strana membrane negativno nabijena, a vanjska pozitivno). Generirani val doprinosi promjeni svojstava ionskih kanala ćelije, što dovodi do ponovnog punjenja membrane. U trenutku kada akcioni potencijal prođe kroz membranu, dolazi do kratkotrajne promjene njenog naboja, što dovodi do promjene svojstava ćelije.
Formiranje ovog talasa je u osnovi funkcionisanja nervnog vlakna, kao i sistema puteva srca.
Kada je poremećeno njegovo formiranje, razvijaju se mnoge bolesti, zbog čega je neophodno određivanje akcionog potencijala ukompleks dijagnostičkih i terapijskih mjera.
Kako nastaje akcioni potencijal i šta je za njega karakteristično?
istorija istraživanja
Proučavanje pojave ekscitacije u ćelijama i vlaknima započeto je dosta davno. Prvi koji su primijetili njegovu pojavu bili su biolozi koji su proučavali efekte različitih podražaja na izloženi tibijalni živac žabe. Primijetili su da se prilikom izlaganja koncentrovanoj otopini kuhinjske soli primjećuje kontrakcija mišića.
U budućnosti su istraživanja nastavili neurolozi, ali glavna nauka nakon fizike koja proučava akcioni potencijal je fiziologija. Fiziolozi su dokazali postojanje akcionog potencijala u srčanim ćelijama i nervima.
Kako smo dublje ulazili u proučavanje potencijala, dokazano je i prisustvo potencijala mirovanja.
Od početka 19. veka počele su da se stvaraju metode za otkrivanje prisustva ovih potencijala i merenje njihove veličine. Trenutno se fiksacija i proučavanje akcionih potencijala provodi u dvije instrumentalne studije - uklanjanje elektrokardiograma i elektroencefalograma.
Mehanizam potencijalnog djelovanja
Formiranje ekscitacije nastaje zbog promjena u unutarćelijskoj koncentraciji jona natrijuma i kalija. Normalno, ćelija sadrži više kalijuma nego natrijuma. Ekstracelularna koncentracija natrijevih jona je mnogo veća nego u citoplazmi. Promjene uzrokovane akcionim potencijalom doprinose promjeni naboja na membrani, što rezultira protokom jona natrijuma u ćeliju. Zbog ovoganaboji izvan i unutar ćelije se mijenjaju (citoplazma je nabijena pozitivno, a vanjsko okruženje negativno.
Ovo je urađeno da bi se olakšao prolazak talasa kroz ćeliju.
Nakon što se val prenese kroz sinapsu, naboj se obrće zbog struje unutar ćelije negativno nabijenih hloridnih jona. Početni nivoi naelektrisanja izvan i unutar ćelije se obnavljaju, što dovodi do stvaranja potencijala mirovanja.
Izmjenjuju se periodi odmora i uzbuđenja. U patološkoj ćeliji, sve se može dogoditi drugačije, a formiranje AP-a će se povinovati nešto drugačijim zakonima.
PD faze
Tok akcionog potencijala može se podijeliti u nekoliko faza.
Prva faza se nastavlja sve dok se ne formira kritični nivo depolarizacije (prolazni akcioni potencijal stimuliše sporo pražnjenje membrane, koje dostiže maksimalni nivo, obično oko -90 meV). Ova faza se naziva prespike. Izvodi se zbog ulaska jona natrijuma u ćeliju.
Sljedeća faza, vršni potencijal (ili šiljak), formira parabolu sa oštrim uglom, gdje uzlazni dio potencijala znači depolarizaciju membrane (brzu), a silazni dio znači repolarizaciju..
Treća faza - negativni potencijal traga - pokazuje depolarizaciju traga (prijelaz iz vrha depolarizacije u stanje mirovanja). Uzrokuje ulazak jona hlorida u ćeliju.
U četvrtoj fazi, faza pozitivnogpotencijal traga, nivoi naelektrisanja membrane se vraćaju na originalni.
Ove faze određene akcionim potencijalom striktno slijede jedna za drugom.
Funkcije potencijala akcije
Nesumnjivo da je razvoj akcionog potencijala važan u funkcionisanju određenih ćelija. Ekscitacija igra veliku ulogu u radu srca. Bez toga bi srce jednostavno bilo neaktivan organ, ali zbog širenja talasa kroz sve ćelije srca ono se skuplja, što pomaže da se krv progura kroz vaskularni krevet, obogaćujući njome sva tkiva i organe.
Nervni sistem takođe ne bi mogao normalno obavljati svoju funkciju bez akcionog potencijala. Organi nisu mogli primati signale za obavljanje određene funkcije, zbog čega bi jednostavno bili beskorisni. Osim toga, poboljšanje prijenosa nervnog impulsa u nervnim vlaknima (pojava mijelina i Ranvierovih intercepta) omogućilo je prijenos signala u djelićima sekunde, što je dovelo do razvoja refleksa i svijesti. pokreti.
Pored ovih sistema organa, akcioni potencijal se formira iu mnogim drugim ćelijama, ali u njima igra ulogu samo u obavljanju specifičnih funkcija ćelije.
Porast akcionog potencijala u srcu
Glavni organ čiji se rad zasniva na principu formiranja akcionog potencijala je srce. Zbog postojanja čvorova za formiranje impulsa, obavlja se rad ovog organa čija je funkcija isporuka krvi u tkiva ivlasti.
Akcioni potencijal u srcu se generiše u sinusnom čvoru. Nalazi se na ušću šuplje vene u desnu pretkomoru. Odatle se impuls širi duž vlakana provodnog sistema srca - od čvora do atrioventrikularnog spoja. Prolazeći duž Hisovog snopa, tačnije, duž njegovih nogu, impuls prelazi na desnu i lijevu komoru. U njihovoj debljini su manji putevi - Purkinjeova vlakna, kroz koja ekscitacija dopire do svake ćelije srca.
Akcioni potencijal kardiomiocita je složen, tj. zavisi od kontrakcije svih ćelija srčanog tkiva. U prisustvu bloka (ožiljak nakon srčanog udara) poremećeno je formiranje akcionog potencijala, što se bilježi na elektrokardiogramu.
Nervni sistem
Kako nastaje PD u neuronima - ćelijama nervnog sistema. Ovdje se sve radi malo lakše.
Spoljni impuls se percipira izraslinama nervnih ćelija - dendritima povezanim sa receptorima koji se nalaze kako u koži tako iu svim ostalim tkivima (potencijal mirovanja i akcioni potencijal takođe zamenjuju jedan drugog). Iritacija izaziva stvaranje akcionog potencijala u njima, nakon čega impuls prolazi kroz tijelo nervne ćelije do njenog dugog procesa - aksona, a od njega kroz sinapse do drugih ćelija. Tako generirani talas uzbuđenja stiže do mozga.
Odlika nervnog sistema je prisustvo dve vrste vlakana - prekrivenih mijelinom i bez njega. Pojava akcionog potencijala i njegov prijenos u onim vlaknima gdje postoji mijelin,izvode se mnogo brže nego kod demijeliniranih.
Ova pojava se opaža zbog činjenice da se širenje AP duž mijeliniziranih vlakana događa zbog "skokova" - impuls skače preko mijelinskih sekcija, što, kao rezultat, smanjuje njegovu putanju i, shodno tome, ubrzava njegovo širenje.
Potencijal mirovanja
Bez razvoja potencijala mirovanja, ne bi bilo akcionog potencijala. Potencijal mirovanja se podrazumijeva kao normalno, nepobuđeno stanje ćelije, u kojem se naboji unutar i izvan njene membrane značajno razlikuju (to jest, membrana je pozitivno nabijena izvana, a negativno nabijena iznutra). Potencijal mirovanja pokazuje razliku između naboja unutar i izvan ćelije. Obično se kreće od -50 do -110 meV. U nervnim vlaknima ova vrijednost je obično -70 meV.
To je zbog migracije jona klorida u ćeliju i stvaranja negativnog naboja na unutrašnjoj strani membrane.
Prilikom promjene koncentracije unutarćelijskih jona (kao što je gore spomenuto), PP zamjenjuje PD.
Normalno, sve ćelije tela su u neuzbuđenom stanju, pa se promena potencijala može smatrati fiziološki neophodnim procesom, jer bez njih kardiovaskularni i nervni sistem ne bi mogli da obavljaju svoje aktivnosti.
Značaj istraživanja o potencijalima mirovanja i akcije
Potencijal mirovanja i akcioni potencijal vam omogućavaju da odredite stanje tijela, kao i pojedinih organa.
Fiksacija akcionog potencijala iz srca (elektrokardiografija) omogućavautvrđuje njegovo stanje, kao i funkcionalnu sposobnost svih njegovih odjela. Ako proučavate normalan EKG, možete vidjeti da su svi zubi na njemu manifestacija akcionog potencijala i naknadnog potencijala mirovanja (odnosno, pojava ovih potencijala u atrijuma prikazuje P talas, a širenje ekscitacije u komore - R talas).
Što se tiče elektroencefalograma, pojava različitih talasa i ritmova na njemu (posebno alfa i beta talasa kod zdrave osobe) je takođe posledica pojave akcionih potencijala u neuronima mozga.
Ova istraživanja omogućavaju pravovremeno otkrivanje razvoja određenog patološkog procesa i utvrđuju skoro 50 posto uspješnog liječenja izvorne bolesti.
