МОЗГ

Междисциплинарный семинар Руководитель семинара — К.В. Анохин

Рубрики

Семинары




Потенциал действия



Главная » Строение и функции мозга » Потенциал действия

Февраль 10, 2012

Под потенциалом действия понимают волну возбуждения, которая в процессе передачи нервного сигнала перемещается по мембране живой клетки. По своей сути - это электрический разряд или мгновенное изменение потенциала на коротком участке мембраны возбуждаемой клетки (железистой клетки, нейрона или мышечного волокна). В результате внешняя поверхность данного участка получает отрицательный заряд в отношении соседних участков мембраны, а внутренняя его поверхность – положительный. Потенциал действия – это  физическая основа нервных или мышечных импульсов, которые играют сигнальную или регуляторную роль.

38 Потенциал действия

Потенциалы действия различаются по своим параметрам. Это зависит от типа клетки и различных участков мембраны, принадлежащей одной и той же клетке. Характерным примером различий служит потенциал действия большинства нейронов и потенциал действия сердечной мышцы. Однако в основе каждого потенциала действия лежат нижеприведенные явления:

1. Мембрана клетки имеет избирательную проницаемость, зависящую от размеров различных частиц  (молекул или атомов), их химических свойств и электрического заряда.

2. Мембрана поляризована — внутренняя ее поверхность по отношению к внешней заряжена отрицательно вследствие того, что  раствор около ее внешней поверхности содержит бо́льшее число катионов (частиц с положительным зарядом), а анионы (отрицательно заряженные частицы) содержатся в большем  количество возле ее внутренней поверхности.

3. Мембрана возбудимой клетки может мгновенно изменить свою проницаемость для определенных катионов и способна перевести положительный заряд с внешней на внутреннюю сторону.

Два первых свойства присущи всем живым клеткам, а последнее - особенность клеток возбудимых тканей, а также причина, вследствие которой их мембраны могут проводить и генерировать потенциалы действия.

Разновидность фаз потенциалов действия

Потенциал положительный следовой (следовая гиперполяризация) - повышение мембранного потенциала и постепенный возврат его к отправной величине.

Потенциал отрицательный следовой (следовая деполяризация) - от критического уровня деполяризации мембраны до начального уровня ее поляризации.

Предспайк (локальный ответ, местное возбуждение) - медленная деполяризация мембраны до критического уровня деполяризации.

Спайк или потенциал пиковый -  состоит из деполяризации мембраны (восходящая часть) и ее реполяризаци (нисходящая часть).

Общие положения

Отличие ионного состава с наружной и внутренней стороны мембраны живой клетки обусловливает ее поляризацию. Если клетку не возбуждают (спокойное состояние), то ионы по разным сторонам мембраны создают потенциал покоя - относительно стабильная разность потенциалов. Но как только внутрь живой клетки вводится электрод, при измерении мембранного потенциала покоя, отмечается его отрицательное значение (приблизительно 70-90 мВ). Объяснить это можно  тем, что на внутренней стороне мембраны общий заряд значительно меньше, нежели на внешней ее стороне, хотя и там и там содержатся и анионы, и катионы. Внутри - на порядок больше отрицательно заряженных аминокислот, сульфатов, фосфатов, органических кислот, белковых молекул и ионов калия. Снаружи — ионов хлора, натрия и кальция. Здесь речь идет исключительно о заряде поверхности мембраны, т.к. в целом (и снаружи, и внутри клетки) среда имеет нейтральный заряд.

Потенциал мембраны изменяется под воздействием разных стимулов. Искусственный стимул - электрический ток, который подается через электрод на внутреннюю или внешнюю сторону мембраны. Естественным  стимулом обычно служит химический сигнал,  поступающий от соседних клеток через синапс или через межклеточную среду путем диффузной передачи. Если мембранный потенциал смещается в отрицательную сторону, то говорят о гиперполяризации, если в  положительную  - о деполяризации. Обычно потенциал действия нервной ткани возникает при деполяризации. В случае достижения деполяризацией мембраны нейрона определенного порогового значения или же его превышения, клетка возбуждается. При этом распространение волны электрического сигнала идет от тела возбуждаемой клетки к дендритам и аксонам.

Мембрана клетки возбудимой ткани в соответствии с  законом «все-или-ничего» либо вовсе не отвечает на стимул, или отвечает с силой, которая максимально возможна в  данный момент. Это значит, что при слишком слабом стимуле и недостигнутом пороге, потенциал действия абсолютно не возникает, но наряду с этим пороговый стимул вызывает потенциал действия той же амплитуды, что и  стимул, который превысил этот порог. Конечно, это не означает, что сила потенциала действия одинакова всегда — находящийся в разных состояниях один и тот же участок мембраны способен генерировать потенциалы действия с разными значениями амплитуды.