Свойства на възбудимите тъкани
Живата клетка се отличава от мъртвата клетка по наличието на метаболизъм, раздразнителност, а също и по йонната асиметрия на вътрешната среда на клетката в сравнение с тъканната течност.
Раздразнителност - способността на клетката в отговор на действието на дразнител да промени своя метаболизъм, пропускливостта на повърхностната мембрана, температурата, формата, двигателната активност и др.
Възбудимост - способността на тъканта в отговор на действието на достатъчен стимул да премине от състояние на покой в състояние на възбуда. Възбудимост имат само нервната, мускулната и жлезистата тъкан - те се наричат възбудими тъкани. Тези тъканисъщо имат проводимост и лабилност (функционална подвижност).
Възбуждането е активен физиологичен процес, придружен от презареждане на външната клетъчна мембрана, промяна в нейната пропускливост и др.
Проводимост - способността на възбудимата клетка да провежда възбуждане по протежение на повърхностната клетъчна мембрана по цялата й дължина и да я предава на други възбудими клетки.
В организма има два вида регулация -нервна и хуморална. Хуморалната регулация се осъществява с помощта на химикали, секретирани от едни клетки и действащи върху други; типичен пример са хормоните, секретирани в кръвта от жлезите с вътрешна секреция. Нервната система използва електрически сигнали - биопотенциали - за контрол. Хуморалните и електрическите сигнали като носители на информация са фундаментално различни един от друг.
- генерализирана (всички клетки, които са чувствителни към тези вещества, реагират на вещества, освободени в кръвта);
- бавно (химичните вещества се доставят в клетките за достатъчно дълго време идейства върху клетките също за дълго време);
- неточен (невъзможно е да се създаде определена концентрация на вещество в близост до целевата клетка с висока точност).
Такава сигнализация е идеална за генериране на дългосрочни програми, които включват целия организъм (стрес, растеж и развитие, пубертет), но не е подходяща за кратки, бързи и точни реакции, контролирани от нервната система (например мускулна контракция).
- наблюдение (електрически сигнал може да бъде насочен само към една клетка);
- бърз (електрическите сигнали се разпространяват бързо и могат да бъдат много кратки);
- точен (стойността на сигнала може да се регулира с точност над хилядни от волта).
С помощта на биопотенциали се извършва 1)пренос на информация и2)локална обработка на информация. За тези два типа информационни процеси се използват съответно два вида биопотенциали, които имат до голяма степен противоположни свойства:потенциали за действие (AP) и локални потенциали.
Потенциалите за действиеса проектирани да предават информация на дълги разстояния (например по нервните влакна) без изкривяване. Основните свойства на тези потенциали са:
— спазвайтезакона „всичко или нищо“: PD или съществува, или не, и стойността му не зависи от силата на стимула. Съответно тези потенциали се характеризират с праг: минималната сила (енергия) на стимула, при която възниква потенциалът, се наричапраг. Стимулите, чиято сила е по-малка от прага, се наричат подпрагови. Стимулите, които са по-силни от праговите, сасуперпрагови. Ако силата на стимула е под прага, потенциалът не възниква; ако е равна или по-висока от прага, значи се развивапотенциал, чиято стойност не се променя при по-нататъшно увеличаване на силата на стимула. В същото време предаваната информация не зависи от случайни промени в амплитудата на TP: важно е само наличието или отсъствието на TP;
- разпространяват се без затихване: тяхната величина не намалява при разпространението им;
- имат рефрактерност (невъзбудимост): докато един потенциал не приключи, не е възможно да се извика следващият. Поради това АП никога не се сливат един с друг, а възникват и се разпространяват като отделни импулси.
За появата на PD е необходимо идействието на стимул с голяма сила на нарастване. Ако много бавно увеличите силата на тока, действащ върху нерва или мускула, от нула до праговата сила, няма да възникне възбуждане. При бърз удар на нерва се получава незабавна реакция, т.к. имаше вълнение. При бавно налягане не се получава възбуждане. Адаптирането на тъканта към бавно нарастваща сила на дразнене се наричаакомодация. Това се обяснява с факта, че при дълъг период на действие на стимула в клетката настъпват промени, които повишават прага на възбудимост. В различните видове тъкани скоростта на акомодация не е еднаква: високо в двигателните нерви, ниско в сърдечния мускул, гладките мускули на стомаха и червата.
Локалните потенциалиса предназначени за локална обработка на информация, например за преобразуване на стимул, действащ върху нервно окончание, в електрически сигнал. В това отношение техните свойства са директно противоположни на свойствата на PD:
— те се подчиняватна „закона на силата“: колкото по-силен е стимулът, толкова по-голяма е величината на сигнала. Съответно тези потенциали не се характеризират с праг: дори най-слабите стимули могат да причинят малки потенциали. Но тази зависимост има определениограничения. Например, с увеличаване на силата на стимула, действащ върху скелетния мускул, идва момент, когато следващият по-силен стимул не увеличава, а намалява степента на мускулно съкращение, тъй като неговото действие причинява или намаляване на възбудимостта, или удължаване на рефрактерния период, или разрушителни промени в тъканта;
- разпространяват се със затихване;
- те са способни на сумиране: ако по време на локален потенциал действа повтарящ се стимул, тогава се появява друг потенциал, който се добавя към предишния. Поради това големината и продължителността на локалния потенциал отразяват общата сила и продължителност на действащите стимули.
В допълнение към основните закони на възбудимите тъкани: законът"сила"и законът"всичко или нищо", има изаконът за "сила-продължителност": колкото по-голяма е силата на действащия стимул, толкова по-малко време е необходимо за възникване на възбуда.Законът за "сила-продължителност" се проявява, когато някакъв стимул действа върху която и да е възбудима тъкан или структура. Например, колкото по-висока е концентрацията на адреналин в кръвта, толкова по-бързо се ускорява сърцето или се стеснява луменът на съдовете. Друг пример: колкото по-голяма е силата на стимула, толкова по-бързо възниква рефлексната реакция.
Този закон има графичен израз (фиг. 20). Графиката ви позволява да разберете по-добре понятия катореобаза, полезно време, хронаксия.
Реобаза е минималната сила на постоянен ток, която предизвиква тъканно възбуждане (участък FP - равен на 2 волта). По този начин реобазата е прагов стимул за правоъгълни DC импулси. По стойността му съдете за възбудимостта на тъканта.
Хронаксия е минималното време, през което постоянен ток, равен по сила на две реобази, действа върху тъканта и предизвиква нейното възбуждане (сегментът MN е равен на 4 ms).
Полезното време и хронаксията са времеви критерии за оценка на тъканната възбудимост. Но тъй като хронаксията е по-стабилен индикатор, тя всъщност се използва за оценка на възбудимостта на тъканите. Например, хронаксията на бицепса на рамото е 2 ms, а хронаксията на трицепса е 3 ms - при този човек възбудимостта на бицепса е по-висока.