กิจกรรมทางประสาททั้งหมดทำงานสำเร็จเนื่องจากการสลับระยะของการพักผ่อนและความตื่นเต้นง่าย ความล้มเหลวในระบบโพลาไรซ์ขัดขวางการนำไฟฟ้าของเส้นใย แต่นอกจากเส้นใยประสาทแล้ว ยังมีเนื้อเยื่อกระตุ้นอื่นๆ เช่น ต่อมไร้ท่อและกล้ามเนื้อ
แต่เราจะพิจารณาคุณสมบัติของเนื้อเยื่อนำไฟฟ้า และใช้ตัวอย่างกระบวนการกระตุ้นเซลล์อินทรีย์ เราจะบอกถึงความสำคัญของระดับวิกฤตของการสลับขั้ว สรีรวิทยาของการทำงานของประสาทสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับตัวบ่งชี้ประจุไฟฟ้าภายในและภายนอกเซลล์ประสาท
หากอิเล็กโทรดตัวหนึ่งติดอยู่ที่เปลือกนอกของแอกซอน และอีกขั้วหนึ่งติดอยู่ที่ส่วนด้านใน แสดงว่ามีความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นได้ กิจกรรมทางไฟฟ้าของทางเดินประสาทขึ้นอยู่กับความแตกต่างนี้
ศักยภาพในการพักผ่อนและศักยภาพในการดำเนินการคืออะไร
เซลล์ของระบบประสาททั้งหมดเป็นแบบโพลาไรซ์ กล่าวคือ มีประจุไฟฟ้าต่างกันภายในและภายนอกเมมเบรนพิเศษ เซลล์ประสาทอยู่เสมอเมมเบรนไลโปโปรตีนซึ่งมีฟังก์ชันเป็นฉนวนไฟฟ้าชีวภาพ ต้องขอบคุณเยื่อหุ้มเซลล์ ศักยภาพในการพักผ่อนในเซลล์จึงถูกสร้างขึ้น ซึ่งจำเป็นสำหรับการเปิดใช้งานในภายหลัง
ศักยภาพการพักตัวจะคงอยู่โดยการถ่ายโอนไอออน การปล่อยโพแทสเซียมไอออนและการเข้ามาของคลอรีนจะเพิ่มศักยภาพการพักตัวของเมมเบรน
ศักยภาพในการดำเนินการสะสมในระยะของการสลับขั้ว นั่นคือ การเพิ่มขึ้นของประจุไฟฟ้า
ระยะของศักยภาพการดำเนินการ สรีรวิทยา
ดังนั้น การสลับขั้วในทางสรีรวิทยาคือการลดลงของศักยภาพของเมมเบรน การสลับขั้วเป็นพื้นฐานสำหรับการเกิดขึ้นของความตื่นเต้นง่าย นั่นคือ ศักยภาพในการดำเนินการของเซลล์ประสาท เมื่อถึงระดับสำคัญของการสลับขั้ว แม้แต่การกระตุ้นที่รุนแรง ก็ไม่สามารถทำให้เกิดปฏิกิริยาในเซลล์ประสาทได้ ในขณะเดียวกันก็มีโซเดียมอยู่ในซอนเป็นจำนวนมาก
ทันทีหลังจากขั้นตอนนี้ ระยะของความตื่นเต้นง่ายสัมพัทธ์จะตามมา คำตอบนั้นเป็นไปได้แล้ว แต่สำหรับสัญญาณกระตุ้นที่แข็งแกร่งเท่านั้น ความตื่นเต้นง่ายสัมพัทธ์ค่อยๆ ผ่านเข้าสู่ระยะของความสูงส่ง ความสูงส่งคืออะไร? นี่คือจุดสูงสุดของความตื่นเต้นง่ายของเนื้อเยื่อ
ปิดช่องกระตุ้นโซเดียมตลอดเวลา และการเปิดจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อเส้นใยประสาทถูกปล่อยออกมา จำเป็นต้องทำการรีโพลาไรเซชันเพื่อคืนค่าประจุลบภายในไฟเบอร์
ระดับวิกฤตของการสลับขั้ว (CDL) หมายถึงอะไร
ความตื่นเต้นอยู่ที่สรีรวิทยาความสามารถของเซลล์หรือเนื้อเยื่อในการตอบสนองต่อสิ่งเร้าและสร้างแรงกระตุ้นบางอย่าง ตามที่เราค้นพบ เซลล์จำเป็นต้องมีประจุ - โพลาไรซ์ - เพื่อทำงาน การเพิ่มประจุจากลบเป็นบวกเรียกว่าการสลับขั้ว
หลังการสลับขั้ว จะมีการสลับขั้วเสมอ ประจุภายในหลังจากช่วงกระตุ้นจะต้องกลับกลายเป็นลบอีกครั้งเพื่อให้เซลล์สามารถเตรียมพร้อมสำหรับปฏิกิริยาครั้งต่อไป
เมื่อการอ่านค่าโวลต์มิเตอร์คงที่ที่ 80 นี่คือช่วงพัก มันเกิดขึ้นหลังจากสิ้นสุดการโพลาไรเซชัน และหากอุปกรณ์แสดงค่าบวก (มากกว่า 0) ระยะการรีโพลาไรเซชันแบบย้อนกลับกำลังเข้าใกล้ระดับสูงสุด - ระดับวิกฤตของการสลับขั้ว
แรงกระตุ้นส่งผ่านจากเซลล์ประสาทไปยังกล้ามเนื้ออย่างไร
แรงกระตุ้นไฟฟ้าที่เกิดขึ้นระหว่างการกระตุ้นของเยื่อหุ้มเซลล์จะถูกส่งผ่านไปยังเส้นใยประสาทด้วยความเร็วสูง ความเร็วของสัญญาณอธิบายโดยโครงสร้างของซอน แอกซอนถูกห่อหุ้มบางส่วนด้วยฝัก และระหว่างบริเวณไมอีลิเนตจะมีโหนดของแรนเวียร์
ด้วยการจัดเรียงของเส้นใยประสาทนี้ ประจุบวกสลับกับประจุลบ และกระแสสลับขั้วจะแพร่กระจายเกือบพร้อมกันตลอดความยาวของซอน สัญญาณหดตัวไปถึงกล้ามเนื้อในเสี้ยววินาที ตัวบ่งชี้เช่นระดับวิกฤตของการสลับขั้วของเมมเบรนหมายถึงเครื่องหมายที่ถึงศักยภาพในการดำเนินการสูงสุด หลังจากการหดตัวของกล้ามเนื้อ การรีโพลาไรเซชันจะเริ่มต้นตามแอกซอนทั้งหมด
เกิดอะไรขึ้นระหว่างการสลับขั้ว?
ตัวบ่งชี้ดังกล่าวเป็นระดับวิกฤตของการสลับขั้วหมายความว่าอย่างไร ในทางสรีรวิทยาหมายความว่าเซลล์ประสาทพร้อมที่จะทำงานแล้ว การทำงานที่ถูกต้องของอวัยวะทั้งหมดขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงปกติของระยะของศักยภาพในการดำเนินการ
ระดับวิกฤต (CLL) อยู่ที่ประมาณ 40–50 Mv. ช่วงนี้สนามไฟฟ้ารอบเมมเบรนจะลดลง ระดับของโพลาไรซ์โดยตรงขึ้นอยู่กับจำนวนช่องโซเดียมของเซลล์ที่เปิดอยู่ เซลล์ในเวลานี้ยังไม่พร้อมสำหรับการตอบสนอง แต่รวบรวมศักย์ไฟฟ้า ช่วงเวลานี้เรียกว่าการหักเหสัมบูรณ์ ระยะนี้กินเวลาเพียง 0.004 วินาทีในเซลล์ประสาท และในเซลล์หัวใจ - 0.004 วินาที
หลังจากผ่านระดับวิกฤตของการสลับขั้ว เซลล์ประสาทสามารถตอบสนองต่อการกระทำของสิ่งเร้าที่ต่ำกว่า ซึ่งก็คือผลกระทบที่ค่อนข้างอ่อนแอของสิ่งแวดล้อม
หน้าที่ของช่องโซเดียมและโพแทสเซียม
ดังนั้น ผู้เข้าร่วมที่สำคัญในกระบวนการดีโพลาไรเซชันและรีโพลาไรเซชันคือช่องไอออนของโปรตีน มาดูกันว่าแนวคิดนี้หมายถึงอะไร ช่องไอออนเป็นโมเลกุลโปรตีนขนาดใหญ่ที่อยู่ภายในเยื่อหุ้มพลาสมา เมื่อเปิดออก ไอออนอนินทรีย์สามารถผ่านเข้าไปได้ ช่องโปรตีนมีตัวกรอง โซเดียมเท่านั้นที่ผ่านท่อโซเดียม ธาตุนี้เท่านั้นที่ผ่านท่อโพแทสเซียม
ช่องสัญญาณควบคุมด้วยไฟฟ้าเหล่านี้มีสองประตู: หนึ่งคือการเปิดใช้งาน, มีความสามารถในการผ่านไอออน, อีกทางหนึ่งปิดการใช้งาน ในช่วงเวลาที่ศักย์ไฟฟ้าของเมมเบรนพักอยู่ที่ -90 mV ประตูจะปิด แต่เมื่อการสลับขั้วเริ่มต้น ช่องโซเดียมจะเปิดขึ้นอย่างช้าๆ ศักยภาพที่เพิ่มขึ้นนำไปสู่การปิดวาล์วท่ออย่างแหลมคม
ปัจจัยที่ส่งผลต่อการเปิดใช้งานช่องสัญญาณคือความตื่นตัวของเยื่อหุ้มเซลล์ ภายใต้อิทธิพลของความตื่นตัวทางไฟฟ้า ตัวรับไอออน 2 แบบถูกเปิดตัว:
- เริ่มการทำงานของตัวรับลิแกนด์ - สำหรับช่องทางการพึ่งพาเคมี
- สัญญาณไฟฟ้าที่ใช้กับช่องสัญญาณไฟฟ้า
เมื่อถึงระดับวิกฤตของการสลับขั้วของเยื่อหุ้มเซลล์ ตัวรับจะส่งสัญญาณว่าจำเป็นต้องปิดช่องโซเดียมทั้งหมด และช่องโพแทสเซียมจะเริ่มเปิด
ปั๊มโซเดียมโปแตสเซียม
กระบวนการถ่ายโอนแรงกระตุ้นกระตุ้นทุกที่เกิดขึ้นเนื่องจากการโพลาไรซ์ไฟฟ้าที่ดำเนินการเนื่องจากการเคลื่อนที่ของโซเดียมและโพแทสเซียมไอออน การเคลื่อนที่ขององค์ประกอบเกิดขึ้นบนพื้นฐานของหลักการของการขนส่งไอออนแบบแอคทีฟ - 3 Na+ เข้าด้านในและ 2 K+ ออกด้านนอก กลไกการแลกเปลี่ยนนี้เรียกว่าปั๊มโซเดียมโพแทสเซียม
การสลับขั้วของคาร์ดิโอไมโอไซต์ ระยะของการเต้นของหัวใจ
วงจรการหดตัวของหัวใจยังสัมพันธ์กับการสลับขั้วไฟฟ้าของเส้นทางการนำไฟฟ้าด้วย สัญญาณการหดตัวมักมาจากเซลล์ SA ที่อยู่ในเอเทรียมด้านขวา และแพร่กระจายไปตามเส้นทาง Hiss ไปยังกลุ่ม Torel และ Bachmann ไปยังเอเทรียมด้านซ้าย กระบวนการทางขวาและซ้ายของกลุ่ม Hiss จะส่งสัญญาณไปยังโพรงหัวใจ
เซลล์ประสาทจะขั้วเร็วขึ้นและส่งสัญญาณเนื่องจากมีปลอกไมอีลิน แต่เนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อก็ค่อยๆ ขั้วเช่นกัน นั่นคือประจุของพวกมันเปลี่ยนจากลบเป็นบวก ระยะของวัฏจักรหัวใจนี้เรียกว่าไดแอสโทล ทุกเซลล์ที่นี่เชื่อมต่อกันและทำหน้าที่เป็นหนึ่งเดียว เนื่องจากการทำงานของหัวใจจะต้องประสานกันมากที่สุด
เมื่อเกิดการขั้วของผนังหัวใจห้องล่างขวาและห้องล่างซ้ายในระดับวิกฤต พลังงานจะปลดปล่อยออกมา - หัวใจจะหดตัว จากนั้นเซลล์ทั้งหมดจะทำการรีโพลาไรซ์และเตรียมการหดตัวอีกครั้ง
โรคซึมเศร้า
ในปี พ.ศ. 2432 ได้มีการอธิบายปรากฏการณ์ทางสรีรวิทยาซึ่งเรียกว่าภาวะซึมเศร้าแบบคาทอลิกของ Verigo ระดับสำคัญของการสลับขั้วคือระดับของการสลับขั้วที่ช่องโซเดียมทั้งหมดถูกปิดใช้งานแล้ว และช่องโพแทสเซียมทำงานแทน หากระดับของกระแสเพิ่มขึ้นความตื่นเต้นของเส้นใยประสาทจะลดลงอย่างมาก และระดับวิกฤตของการสลับขั้วภายใต้การกระทำของสิ่งเร้าก็ลดระดับลง
ในช่วงภาวะซึมเศร้าของ Verigo ความเร็วของการกระตุ้นลดลง และในที่สุดก็บรรเทาลงอย่างสมบูรณ์ เซลล์เริ่มปรับตัวโดยการเปลี่ยนคุณสมบัติการทำงาน
กลไกการปรับตัว
มันเกิดขึ้นที่ภายใต้เงื่อนไขบางประการ กระแสสลับขั้วจะไม่เปลี่ยนเป็นเวลานาน นี่คือลักษณะของเส้นใยประสาทสัมผัส การเพิ่มขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปของกระแสที่สูงกว่าปกติที่ 50 mV นำไปสู่ความถี่ของพัลส์อิเล็กทรอนิกส์ที่เพิ่มขึ้น
เพื่อตอบสนองต่อสัญญาณดังกล่าวการนำไฟฟ้าของโพแทสเซียมเมมเบรน เปิดใช้งานช่องที่ช้ากว่า เป็นผลให้ความสามารถของเนื้อเยื่อประสาทในการตอบสนองซ้ำเกิดขึ้น สิ่งนี้เรียกว่าการปรับตัวของเส้นใยประสาท
เมื่อต้องปรับตัว แทนที่จะใช้สัญญาณสั้นจำนวนมาก เซลล์จะเริ่มสะสมและปลดปล่อยศักยภาพที่แข็งแกร่งเพียงจุดเดียว และระยะห่างระหว่างปฏิกิริยาทั้งสองก็เพิ่มขึ้น
