Свойства возбудимых тканей: раздражимость, возбуждение и возбудимость.
Предмет и задачи электрофизиологии. История электрофизиологии.
Электрофизиология — раздел физиологии, изучающий электрические явления в организме при различных видах его деятельности. Предметом изучения в электрофизиологии является активность нервных и других элементов, отдельных органов и целостного организма при действии на них постоянного или переменного тока. В настоящее время собственно электрофизиология является одновременно методической базой многих разделов физиологии и психологии, а также медицины и биофизики. Начало электрофизиологии обычно связывают со знаменитыми опытами итальянского врача, анатома и физиолога Луиджи Гальвани. В 1791 году Гальвани опубликовал «Трактат о силах электричества при мышечном движении». В этом трактате были описаны ряд опытов, в том числе и знаменитый «балконный» опыт Гальвани — препараты были присоединены к громоотводу. Во время грозы происходило сокращение. Тогда Гальвани предположил, что разряды атмосферного электричества будут раздражать лапки и без подключения к громоотводу. Для проверки этого предположения он подвесил несколько препаратов к железным перилам балкона своего дома с помощью медных крюков. Как только ветер начинал раскачивать лапки, и они касались перил балкона, мышцы энергично сокращались. В дальнейшем Гальвани продемонстрировал, что сокращение лапок возможно без металла — он накидывал нерв одной лягушки на мышцу другой, при этом происходило сокращение этой мышцы. Дальнейшее развитие электрофизиологии связанно с Карло Маттеуччи, который в 1830—1840 годах показал, что в мышце всегда может быть отмечен электрический ток, который течёт от её неповрежденной поверхности к поперечному разрезу. В середине XIX века основы электрофизиологии были заложенны классическими работами Э. Дюбуа-Реймона, который показал связь между электрическим током и нервным импульсом. Дальнейшее развитие электрофизиологии тесно связанно с нейрофизиологией. В 1875 году независимо друг от друга английский хирург и физиолог Ричард Кэтон и русский физиолог В. Я. Данилевский показали, что мозг является генератором электрической активности, то есть были открыты биотоки мозга. Н. Е. Введенский (1884) применил телефон для прослушивания потенциалов действия. Важную роль в развитии электрофизиологии сыграл советский физиолог В. Ю. Чаговец, впервые применивший в 1896 теорию электролитической диссоциации для объяснения механизма появления электрических потенциалов в живых тканях. Бернштейн сформулировал в 1902 основные положения мембранной теории возбуждения, развитые позднее английскими учёными П. Бойлом и Э. Конуэем (1941), А. Ходжкином, Б. Кацем и А. Хаксли (1949).В начале XX в. для электрофизиологических исследований был использован струнный гальванометр, позволивший в значительной мере преодолеть инерционность других регистрирующих приборов; с его помощью В. Эйнтховен и Самойлов получили подробные характеристики электрических процессов в различных живых тканях. Позднее в электрофизиологии стала широко использоваться также электронно-вычислительная техника, позволяющая выделять очень слабые электрические сигналы на фоне шумов, проводить автоматическую статистическую обработку большого количества электрофизиологических данных, моделировать электрофизиологические процессы и т. д.
|
|
|
|
|
|
Эволюция возбудимых структур.
Любой организм является открытой системой. Это означает, что он не может существовать вне связи с внешним миром, все время происходит обмен веществом и энергией с окружающей средой. Как одноклеточный, так и сложно устроенный многоклеточный организм непрерывно подвергается действию множества различных факторов – раздражителей. Способность организма активно отвечать на воздействие той или иной формой деятельности, например, усилением метаболизма и роста, ускорением клеточного деления, выбросом секрета, движением, электрическим импульсом, называется раздражимостью. Раздражимость – это общебиологическое свойство, присущее как растительным, так и животным клеткам. Она не связана с наличием нервной системы, это – свойство самой протоплазмы. На основе раздражимости в ходе эволюции выработалось новое свойство живой ткани – возбудимость. Она проявляется не во всем организме, а характерна лишь для отдельных тканей. К возбудимым относятся нервные, мышечные и железистые клетки, а также специализированные рецепторные клетки и нервные окончания. Возбудимость – способность живых клеток воспринимать изменения внешней среды и отвечать на них реакцией возбуждения, которая проявляется в мгновенных и существенных сдвигах в метаболических процессах. Первый и обязательный признак возникшего возбуждения – электрическая реакция со стороны клеточной мембраны, затем наступает специфическая для каждого органа реакция, которая чаще всего выражается во внешней работе: мышца сокращается, железа выделяет секрет, в нервной клетке возникает нервный импульс. Раздражимость и возбудимость – очень древние свойства, которые появились до развития нервной ткани. Вместе с тем, уже на ранних этапах эволюции в живых организмах появились такие структуры, раздражимость и возбудимость которых была развита значительно лучше, чем у других клеток и тканей. У этих животных имеются клетки, которые своей выступающей наружу апикальной (верхушечной) частью воспринимают раздражение, проводят возникающее возбуждение к базальной части клетки, где и происходит сокращение. В дальнейшем эти элементы разделяются на воспринимающую (рецепторную) и сократительную (мышечную) клетки, позже между ними формируются нервные клетки, из которых затем развиваются нервные сети (рис.1,В,Г). В ходе эволюции произошла дифференцировка чувствительных клеток в зависимости от вида той энергии, к восприятию которых они приспособились. В связи с этим происходит дифференцировка нервных структур, связанных с различными типами рецепторов. Возникает узловая нервная система, характерная для сложных форм беспозвоночных (иглокожие, моллюски, членистоногие). На ранних этапах эволюционного развития у животных имелись лишь контактные рецепторы. Высокая двигательная активность способствовала формированию дистантных рецепторов, сосредоточенных на головном конце и позволяющих на расстоянии обнаруживать опасность или источник пищи. В свою очередь, это привело к особому развитию головных нервных узлов. Позвоночным, в том числе и человеку, присущ трубчатый тип нервной системы. В этом случае центральная нервная система закладывается в виде трубки, которая позже дифференцируется на спинной и головной мозг. Таким образом, в ходе эволюции возникли специализированные чувствительные структуры – рецепторы. Все они делятся на три группы. Это экстерорецепторы, воспринимающие действие внешних раздражителей; интерорецепторы, расположенные на стенках внутренних органов, и проприорецепторы – рецепторы мышц и сухожилий. В группе экстерорецепторов различают зрительные, слуховые, тактильные, вкусовые, болевые, температурные и прочие рецепторы. Среди интерорецепторов можно выделить хеморецепторы (реагируют на изменение химического состава внутренней среды организма), барорецепторы (возбуждаются при изменении степени растяжения стенки полого органа), осморецепторы (реагируют на изменение осмотического давления плазмы крови и т.д. Проприорецепторы возбуждаются при растяжении скелетных мышц.
|
|
|
|
|
|
3. Теория биопотенциалов. Механизм возникновения мембранного потенциала.Биопотенциалы– любые разности потенциалов в живых системах: разность потенциалов между клеткой и окружающей средой; между возбуждённым и невозбуждённым участками клетки; между участками одного организма, находящимися в разных физиологических состояниях.
Виды биопотенциалов:
1. Потенциал покоя(ПП) – постоянно существующая в живых системах разность потенциалов, характерная для стационарного состояния системы. Он поддерживается постоянно протекающими звеньями обмена веществ.
2. Потенциал действия(ПД) – быстро возникающая и вновь исчезающая разность потенциалов, характерная для переходных процессов.
Биопотенциалы– ионные потенциалы, преимущественно мембранной природы – это основное положение Мембранной теории биопотенциалов(Бернштейн, Ходжкин, Катц).
Причина возникновения потенциала покоя. Стационарный потенциал Гольдмана.
Натриевый насос – создаёт и поддерживает градиент концентрации иона натрия, иона калия, регулируя их поступление в клетку и выведение из неё.
В состоянии покоя клетка проницаема главным образом для ионов калия. Они диффундируют по градиенту концентрации через клеточную мембрану из клетки в окружающую жидкость. Крупные органические анионы, содержащиеся в клетке не могут преодолеть мембрану. Таким образом внешняя поверхность мембраны заряжается положительно, а внутренняя – отрицательно.
Изменение зарядов и разности потенциалов на мембране продолжается пока силы, обуславливающие градиент концентрации калия не уравновесятся силами возникающего электрического поля, следовательно, не будет достигнуто стационарное состояние системы.
Разность потенциалов через мембрану в этом случае и есть – потенциал покоя.
Вторая причина возникновения потенциала покоя – электрогенность калий-натриевого насоса.
Свойства возбудимых тканей: раздражимость, возбуждение и возбудимость.
Организм человека обладает выраженной способностью адаптироваться к постоянно меняющимся условиям внешней среды. В основе приспособительных реакций организма лежит универсальное свойство живой ткани - раздражимость - способность отвечать на действие раздражающих факторов изменением структурных и функциональных свойств. Раздражимостью обладают все ткани животных и растительных организмов. В процессе эволюции происходила постепенная дифференциация тканей, осуществляющих приспособительную деятельность организма. Раздражимость этих тканей достигла наивысшего развития и трансформировалась в новое свойство - возбудимость. Под этим термином понимают способность ткани отвечать на раздражение специализированной реакцией - возбуждением. Возбуждение - это сложный биологический процесс, который характеризуется специфическим изменением процессов обмена веществ, теплообразования, временной деполяризацией мембраны клеток и проявляющийся специализированной реакцией ткани (сокращение мышцы, отделение секрета железой и т. д.). Возбудимостью обладают нервная, мышечная и секреторная ткани, их объединяют в понятие "возбудимые ткани". Возбудимость различных тканей неодинакова. Мерой возбудимости является порог раздражения - минимальная сила раздражителя, которая способна вызвать возбуждение. Менее сильные раздражители называются подпороговыми, а более сильные - сверхпороговыми. Раздражителем живой клетки может быть любое изменение внешней или внутренней среды, если оно достаточно велико, возникло достаточно быстро и продолжается достаточно долго.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 744; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!