Порушення клітини. Виникнення потенціалу дії в клітині

По суті, будь-який фактор, здатний викликати дифузію достатнього числа іонів натрію через мембрану всередину клітини, може «запустити» автоматичне регенеративне відкриття натрієвих каналів. Це можливо в результаті впливів на мембрану механічних, хімічних або електричних подразників.

Всі вони використовуються в різних ділянках тіла для генерації потенціалів дії в нервах або м`язах: механічний тиск - для збудження чутливих нервових закінчень в шкірі, хімічні нейромедіатори - для передачі сигналів від одного нейрона до іншого в мозку, електричний струм - для передачі сигналів між прилеглими м`язовими клітинами в серце і кишечнику. Щоб зрозуміти процес збудження, обговоримо принципи електричної стимуляції.

Порушення нервового волокна негативнозарядженим металевим електродом. В умовах експериментальної лабораторії звичайним способом збудження нерва або м`язи є електричне роздратування через розміщення на їх поверхні два невеликих електрода, один з яких - негативний, інший - позитивний. В даному випадку збудлива мембрана стимулюється негативним електродом.

Розглянемо причини впливу негативного електрода. Згадайте, що потенціал дії ініціюється відкриттям електрокерованих натрієвих каналів, а ці канали, як відомо, відкриваються при зниженні нормального потенціалу спокою мембрани. Струм негативного електрода знижує позитивний потенціал на зовнішній стороні мембрани, наближаючи його до від`ємного значення потенціалу всередині волокна.

це зменшує трансмембранну різниця потенціалів і відкриває натрієві канали, в результаті виникає потенціал дії. Навпаки, у позитивного електрода, де на зовнішню поверхню мембрани нерва потрапляють позитивні заряди, трансмембранная різниця потенціалів не зменшується, а збільшується. Отже, тут виникає гиперполяризация - стан, що знижує збудливість, що не сприяє розвитку потенціалу дії.

Поріг порушення і локальні потенціали. Слабкий негативний електричний стимул може не порушити волокно. Однак при посиленні стимулу настає момент, коли збудження виникає. На малюнку показано вплив послідовно наносяться стимулів зростаючої сили. Дуже слабкий стимул в точці А змінює мембранний потенціал з -90 до -85 мВ, але цього зміни недостатньо для розвитку автоматичних регенеративних процесів, необхідних для виникнення потенціалу дії.

У точці Б сила стимулу більше, однак інтенсивність його все ж недостатня. Проте, кожен із цих слабких стимулів викликає місцеву зміну мембранного потенціалу тривалістю в 1 мсек і більше. Ці місцеві зміни потенціалу називають локальними потенціалами, але якщо вони не здатні викликати потенціал дії, їх називають підпороговими потенціалами. У точці В на рис. 5-18 стимул ще сильніше. На цей раз локальний потенціал досяг мінімального рівня, необхідного для виникнення потенціалу дії, званого пороговим рівнем, але потенціал дії виникає лише після короткого латентного періоду.
У точці Г стимул ще сильніше, амплітуда локального потенціалу більше, і потенціал дії виникає після коротшого латентного періоду.

Отже, навіть дуже слабкий стимул викликає місцеві зміни мембранного потенціалу, але інтенсивність локального потенціалу повинна піднятися до порогового рівня, перш ніж виникне потенціал дії.