Физиология возбуждения

ПЕНЗЕНСКИЙ ФИЛИАЛ

НЕГОСУДАРСТВЕННОГО  ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«АКАДЕМИЯ МНЭПУ"

 

 

 

 

Факультет: Экологии, управления и права

Специальность: Психология

Дисциплина: Нейрофизиология

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

на тему: «Физиология возбуждения»

 

 

 

 

                                                                                                 Выполнила:

                                                                                                 Студентка гр.ПЗБ-2

                                                                                                 Степанова Н.Н.

                                                                                                 Проверил:

                                                                                                 Перестань В.В.

 

 

 

Пенза, 2013г.

Содержание:

 

Введение    ………………………....………………................................……стр.3

1. Свойства возбудимых тканей и показатели, их характеризующие .............................................................................................................стр.4
2. Электрические явления в возбудимых тканях................................стр.5
3. История исследования физиологии возбуждения..........................стр.9
4. Законы раздражения возбудимых тканей…...................................стр.9

Используемая  литература...............................................................................стр.14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Физиология (от греческих слов: физис – природа, логос – учение, наука) наука о функциях и процессах, протекающих в организме или его составляющих системах, органах, тканях, клетках, и механизмах их регуляции, обеспечивающих жизнедеятельность человека и животного в их взаимодействии с окружающей средой.

В основе изменения функциональных отправлений живых возбудимых систем лежат процессы возбуждения и торможения.

Процесс возбуждения  проявляется в функциональных отправлениях живых образований, процесс торможения — в прекращении функциональных отправлений.

Из сочетания  во времени процессов возбуждения  и торможения в отдельном физиологическом образовании формируется по ходу приспособительной изменчивости жизнедеятельность этого образования. Из сочетания во времени процессов возбуждения и торможения в различных живых образованиях — тканях и органах— формируется жизнедеятельность организма в целом.

В регуляции функции  сложного многоклеточного организма  особо важная роль принадлежит, как уже указывалось, деятельности нервной системы, другими словами, процессам возбуждения, и торможения, протекающим в нервной системе.

Под возбуждением понимается активный процесс, которым живая ткань отвечает на раздражение, т. е. на воздействие извне.

     Этот активный процесс заключается в ряде последовательных реакций, сопровождающихся освобождением живой тканью различных видов энергии. Отсюда процесс  возбуждения, возникая и протекая в живой ткани, имеет ряд внешних признаков, из которых одни являются общими для любой живой ткани, качественно неспецифическими, a другие, напротив, имеют неодинаковое выражение в реакции различных тканей на воздействие извне, т. е. являются специфическими.

К числу неспецифических, общих для всех живых образований признаков возбуждения относится протекание в любой живой ткани под влиянием внешнего раздражителя физико-химических и химических реакций, связанных с освобождением различных видов энергии — электрической, тепловой и, по ряду сведений, и лучистой.

1. Свойства возбудимых тканей и показатели, их характеризующие:

Свойства

1.Возбудимость – способность возбуждаться

2.Проводимость – способность проводить возбуждение, т.е. проводить ПД

3.Сократимость – способность развивать силу или напряжение при возбуждении

4.Лабильность – или функциональная подвижность – способность к ритмической активности

5.Способность выделять  секрет (секреторная активность),медиатор

     Показатели

      Порог раздражения, реобаза, хронаксия, длительность абсолютной рефракторной фазы, скорость аккомодации.

     Скорость проведения ПД, например, у нерва она может достигать120 м/с (около600 км/час).

     Максимальная величина силы (напряжения), развиваемая при возбуждении.

     Максимальное число возбуждений в единицу времени, например, нерв способен в 1с генерировать1000 ПД.

2. Электрические явления в возбудимых тканях

     Классификация:

     Биопотенциалы – общее название всех видов электрических процессов в живых системах.

    Потенциал повреждения – исторически первое понятие об электрической активности живого (демаркационный потенциал). Это разность потенциалов между неповрежденной и поврежденной поверхностями живых возбудимых тканей (мышцы, нервы). Разгадка его природы привела к созданию мембранной теории биопотенциалов.

    Мембранный потенциал и его происхождение

    МП, или потенциал покоя, – это разность потенциалов между наружной и внутренней поверхностями клетки (мышечного волокна) в покое. В среднем у клеток возбудимых тканей он достигает50–80 мВ, со знаком«–» внутри клетки. Обусловлен преимущественно ионами калия. Как известно, в клетках возбудимых тканей концентрация ионов калия достигает 150ммоль/л, в среде– 4–5 ммоль (ионов калия намного больше в клетке, чем в среде). Поэтому по градиенту концентрации калий может выходить из клетки, и это происходит с участием калиевых каналов, часть которых открыта в условиях покоя. В результате из-за того, что мембрана непроницаема для анионов клетки (глутамат, аспартат, органические фосфаты), на внутренней поверхности клетки образуется избыток отрицательно заряженных частиц, а на наружной– избыток положительно заряженных частиц. Возникает разность потенциалов. Чем выше концентрация калия в среде – тем меньше это отношение, тем меньше величина мембранного потенциала. Однако расчетная величина, как правило, ниже реальной. Например, по расчетам МП должен быть-90 мВ, а реально-70 мВ. Это расхождение обусловлено тем, что ионы натрия и хлора тоже вносят свой вклад в создание МП. В частнос-ти, известно, что натрия больше в среде (140ммоль/л против14 ммоль/л внутриклеточной). Поэтому натрий может войти в клетку. Но большая часть натриевых каналов в условиях покоя закрыта. Поэтому в клетку входит лишь небольшая часть ионов натрия. Но и этого достаточно, чтобы хотя бы частично компенсировать избыток анионов. Ионы хлора, наоборот, входят в клетку (частично) и вносят отрицательные заряды. В итоге величина мембранного потенциала определяется в основном калием, а также натрием и хлором.

     Для того чтобы МП поддерживался на постоянном уровне, необходимо поддержание ионного гетсрогенитета – ионной асимметрии. Для этого, в частности, служит калий-натриевый насос (и хлорный), который восстана-вливает ионную асимметрию, особенно после акта возбуждения. Доказательством калиевой природы МП является наличие зависимости: чем выше концентрация калия в среде, тем меньше величина МП. Для дальнейшего изложения важно понятие: деполяризация(уменьшение МП, например, от минус 90мВ до минус70 мВ) и гиперполяризация– противопо-ложное явление.

     Внеклеточно-регистрируемый потенциал действия – это кратковременное изменение разности потенциала между наружной и внутренней поверхностями мембраны (или между двумя точками ткани), возникающее в момент возбуждения. При регистрации потенциала действия с помощью микроэлектродной техники наблюдается типичный пикообразный потенциал. В нем выделяют следующие фазы или компоненты:

1. Локальный ответ – начальный этап деполяризации.

2. Фазу деполяризации – быстрое снижение мембранного потенциала до нуля и перезарядка мембраны (реверсия, илиовершут).

3. Фазу реполяризании – восстановление исходного уровня мембранного потенциала;

     В ней выделяют фазу быстрой реноляризации и фазу медленной реполяризации, в свою очередь, фаза медленной реполяризации представлена следовыми процессами (потенциалами):

следовая негативность (следовая деполяризация) и следовая позитивность (следовая гиперполяризация). Амплитудно-временные характеристики потенциала действия нерва, скелетной мышцы таковы: амплитуда потенциала действия140–150 мВ; длительность пика потенциала действия (фаза деполяризации + фаза реполяризации)составляет 1–2 мс, длительность следовых потенциалов– 10–50 мс.

       Форма потенциала действия (при внутриклеточном отведении) зависит от вида возбудимой ткани: у аксона нейрона, скелетной мышцы – пикообразные потенциалы, у гладких мышц в одних случаях пикообразные, в других –платообразные (например, потенциал действия гладких мышц матки беременной женщины – платообразный, а длительность его составляет почти 1 минуту).У сердечной мышцы потенциал действия имеет платообразную форму.

      Природа потенциала действия

При исследовании ПД аксонов  и сомы нервной клетки, ПД скелетной  мышцы было установлено,что фаза деполяризации обусловлена значительным повышением проницаемости для ионов натрия,которые входят в клетку в начале процесса возбуждения и таким образом уменьшают существующую разность потенциала(деполяризация). При этом чем выше степень деполяризации, тем выше становится проницаемость натриевых каналов, тем больше входит ионов натрия в клетку и тем выше степень деполяризации. В этот период происходит не только снижение разности потенциалов до нуля, но и изменение поляризованности мембраны – на высоте пика ПД внутренняя поверхность мембраны заряжена положительно по отношению к наружной (явление реверсии, илиовершута). Однако бесконечно этот процесс идти не может: в результате закрытия инактивационных ворот натриевые каналы закрываются, и приток натрия в клетку прекращается. Затем наступает фаза реполяризации. Она связана с увеличением выхода из клетки ионов калия. Это происходит за счет того, что в результате деполяризации большая часть калиевых каналов, которые в условиях покоя были закрыты, открываются и «+» заряды уходят за пределы клетки. Вначале этот процесс идет очень быстро, потом – медленно, поэтому фаза реполяризации вначале протекает быстро (нисходящая часть пика ПД), а потом медленно (следовая негатив-ность). Этот же процесс лежит в основе фазы следовой гиперполяризации. На фоне следовых потенциалов происходит активация калий-натриевого насоса. Если он работает в электронейтральном режиме (2иона натрия выносятся из клетки в обмен на 2 вносимых в клетку иона калия), то на форме ПД этот процесс не отражается. Если же насос работает в электрогенном режиме, когда3 иона натрия выносятся из клетки в обмен на 2 вносимых в клетку иона калия, то в результате на каждый такт работы насоса в клетку вносится на 1 катион меньше, чем выносится, поэтому в клетке постепенно возрастает избыток анионов, т. с. в таком режиме насос способствует появлению дополнительной разности потенциалов. Это явление может лежать в основе фазы следовой гиперполяризации.

В сердечной мышце природа ПД иная: процесс деполяризации обусловлен ионами натрия и кальция эти ионы входят внутрь клетки в начале фазы деполяризации.

     В гладких мышцах сосудов, желудка, кишечника, матки и других образований генерация ПД связана с тем, что в момент возбуждения в клетку входят главным образом не ионы натрия, а ионы кальция.

     Рецепторный (генераторный) потенциал – изменение МП рецепторных клеток во время их возбуждения.

     Постсинаптические потенциалы (варианты: возбуждающий постсинаптический потенциал – ВПСП, тормозной постсинаптический потенциал – ТПСП, частный случай возбуждающего постсинаптического потенциала – ПКП – потенциал концевой пластинки).

     Вызванный потенциал – это потенциал действия нейрона, возникающий в ответ на возбуждение рецептора, несущего информацию к этому нейрону.

        Ш. История исследования физиологии возбуждения

     Л. Гальвани был первым, кто убедился в существовании «живого электри-чества». Его первый (балконный) опыт состоял в том, что препарат задних лапок лягушек на медном крючке был подвешен к железному балкону. От ветра он задевал балконные перила, и это вызывало сокращение мышц. По Гальвани, это было результатом замыкания цепи тока, в результате чего «живое электричество» вызывало сокращение. Вольта (итальянский физик) опроверг такое объяснение. Он полагал, что сокращение обусловлено наличием «гальванической пары» – железо-медь. В ответ Гальвани поставил второй опыт (опыт без металла), который доказывал идею автора: набрасывался нерв между поврежденной и неповрежденной поверхностями мышцы и в ответ – сокращение интактной мышцы.

        IV. Законы раздражения возбудимых тканей

     Прежде чем рассмотреть эти законы, необходимо представить, каким образом происходит возбуждение, т.е. какие условия должны возникнуть в возбудимой ткани, чтобы она реализовала свою способность возбуждаться.  Основное условие – это снижение мембранного потенциала до критического уровня деполяризации (КУД). Любой агент, если он способен это сделать, одновременно вызывает и возбуждение ткани. Например, МП -70 мВ. КУД= -50 мВ. Чтобы вызвать возбуждение, надо деполяризовать мембрану до-50 мВ, т. с. на20 мВ снизить ее исходный потенциал покоя. Как только МП достигнет уровня КУД, то в дальнейшем процесс (в силу регенеративности) будет продолжаться самостоятельно и приведет к открытию всех натриевых каналов, т. с. к генерации полноценного ПД. Если мембранный потенциал не достигнет этого уровня, то в лучшем случае возникнет так называемый местный потенциал (локальный ответ).