Распространение потенциала действия. Выполнено студентом 3 -го курса

Распространение потенциала действия. Выполнено студентом 3 -го курса кафедры Антропологии, Биологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова Лян Дмитрием

Содержание: Распространение потенциала действия (ПД) Кабельные свойства нервного волокна, теория локальных токов Факторы, определющие скорость проведения возбуждения по нервному волокну Особенности проведения возбуждения по миелинизированному и немиелинизированному волокну

Распространение потенциала действия (ПД): Проведение возбуждения осуществляется посредством так называемых местных токов, возникающих между возбуждённым (деполяризованным) и покоящимися (нормально поляризованными) участками волокна

Теория местных токов: Впервые была предложена Л. Германном во второй половине ХIX века Согласно этой теории между возбужденным и невозбужденным участками волокна возникают токи Ток, выходящий из данного участка мембраны нервного волокна, служит своеобразным раздражителем для соседнего участка, затухая в месте его инициации

Теория местных токов: Скорость распространения возбуждения должна зависеть от сопротивления среды, окружающей волокно (сопротивление аксоплазмы принимается за const. ) Распространение ПД возможно благодаря «кабельным» свойствам нервного волокна

«Кабельные» свойства нервного волокна: Кабель- это проводник электричества, окруженный изолятором и погруженный в проводящую среду При подаче сигнала создается разность потенциалов между «жилой» кабеля и окружающей средой Сигнал проходит по кабелю независимо от того, что находится на другом его конце, где этот конец расположен, как он изолирован Для того, чтобы сигнал прошёл по всей длине, необходима надёжная изоляция Нервное волокно: 1) Мембрана имеет большое сопротивление (от 500 до 10000 Ом/кв. см. ) 2) Мембрана обладает большой емкостью (1 -5 мк. Ф/кв. см. ) 3) Мембрана разделяет два «раствора» - окружающую среду и аксоплазму 4) Скорость проведения зависит от сопротивления среды, окружающей волокно

Факторы, определяющие скорость проведения возбуждения по нервному волокну: ДИАМЕТР ВОЛОКНА Повышение скорости посредством уменьшения внутреннего сопротивления СТЕПЕНЬ ИЗОЛЯЦИИ (МИЕЛИНИЗАЦИИ) Повышение скорости посредством увеличения сопротивления мембраны

В СЛУЧАЕ ИЗМЕНЕНИЯ ДИАМЕТРА: В немиелиновом волокне скорость распространения ПД определяется по формуле: ν=S*λ/τ, где S- фактор надежности; λ- пространственная константа; τ- временная константа.

Временная константа характеризует длительность нарастания и падения изменения мембранного потенциала и зависит от сопротивления и емкости мембраны: τ=R(m)C(m), где R(m)- сопротивление мембраны; С(m)- емкость мембраны

Пространственная константа характеризует протяженность распространения надпороговой деполяризации: λ=(R(m)/R(i))^1/2 где R(m)- сопротивление мембраны; R(i)- сопротивление внешней среды

Скорость распространения ПД связана с λ и l (lрасстояние от места раздражения, мм, на котором местный градуальный потенциал снижается до 1/l своей исходной величины) Соотношение λ и l

В СЛУЧАЕ ИЗМЕНЕНИЯ СТЕПЕНИ ИЗОЛЯЦИИ: Согласно теории местных токов повышение скорости распространения ПД может быть достигнуто посредством повышения сопротивления мембраны, окружающей аксон Эту функцию в процессе эволюции выполняет миелин Миелин, с точки зрения электродинамики, является очень надёжным изолятором

Сравнение эффективности способов: Характеристика волны возбуждения в нерве краба и лягушки

Особенности проведения возбуждения по миелинизированному волокну: Для миелиновых нервов характерно сальтаторное (скачкообразное) проведение Поскольку сопротивление в миелиновых сегментах значительно выше, чем в межмиелиновых перехватах (перехватах Ранвье), ПД генерируется в последних и распространяется скачкообразно- от перехвата к перехвату

Обсуждая факторы, определяющие скорость распространения ПД в миелиновых волокнах, как правило, учитывают расстояние между перехватами (L), соотношение диаметра волокна (D) и его осевого циллиндра (d): L/D=d/D(ln. D/d)^1/2 Увеличение расстояния между миелиновыми волокнами сопровождается усилением миелинизации При варьировании отноношения L/D, время «прыжка» с перехвата на перехват почти не изменяется

Известно, что длина и площадь перехвата Ранвье даже при незначительном изменении функционального состояния нервного волокна, изменяется Если перехват между межмиелиновыми сегментами возрастает, то сопротивление падает и процесс «перескока» ПД облегчается, что снижает суммарный порог и увеличивает скорость проведения возбуждения Таким образом, эволюция нервной системы работала в двух направлениях Увеличение диаметра нервного волокна Усиление миелинизации Повышение кабельных свойств

Использованная литература: «Физиология человека» под ред. Г. И. Косицкого «Биофизика» под ред. В. В. Ревина neurogene. ru chel-o-vek. ru medbiol. ru ru. wikipedia. org

CПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!