Б2] Распространение возбуждения как волновой процесс

Возбудимость,

Проводимость,

3. автоматизм

4. способность формировать специфический ответ.

 

Вопросы возбудимости мы рассмотрели на предыдущих лекция. Сегодня мы знакомимся с процессами распространения возбуждения – проведением.

План лекции

Распространение возбуждения как волновой процесс 1

Описание процессов распространения автоволн. 2

Встречное движение автоволн. 4

Аннигиляция автоволн. 4

Циркуляция возбуждения в замкнутых возбудимых структурах (кольце). Повторный вход возбуждения (re-entry) 5

Распространение электротона. 8

Распространение возбуждения в нервных волокнах 9

Явление перескока при проведении возбуждения в нервных волокнах 10

Сальтаторное проведение потенциалов действия. 10

Электрофизиология нервного ствола. 12

Классификация нервных волокон по Эрлангеру-Гассеру 12

Законы проведения возбуждения в нервных волокнах и нервах 14

Литература основная. 14

Литература дополнительная. 15

 

Б2] Распространение возбуждения как волновой процесс

 

Сегодня нам пригодятся Ваши знания по волновым процессам, в частности, вопросам распространения автоволн. С этими вопросами Вы знакомились на занятиях по биофизике. Вспомним наиболее важные вопросы, которые непосредственно касаются распространения возбуждения. Рассмотрим автоволны с позиций и в терминах нормальной физиологии.

 

Волна — это процесс распространения колебаний или отдель­ных возмущений в пространстве[Мф3].

Примером волн может быть распространение механических, электромагнитных волн.

Основным [V.G.4] механизмом передачи волн возбужде­ния в живом организме является распространение потенциалов действия.

 

Характеристики волны:

1. период

2. длина

3. скорость распространения

4. амплитуда

5. форма.

 

Процесс распространения волн возбуждения в тканях орга­низма имеет ряд существенных особенностей по сравнению с механическими и электромагнитными волнами. Главное — эти волны распространяются в активных сре­дах.

Активная среда [V.G.5] — это среда, состоящая из большого числа отдельных элементов, каждый из ко­торых является автономным источником энергии.

Примером активных сред в организме являются возбудимые ткани. Примеры элементов активных сред — клетки возбудимых тканей, участков плазматической мембраны.

Элементы активной среды имеют контакт между собой и могут переда­вать импульс возбуждения от одной клетки к другой. В таких средах распространяются волны возбуждения, называе­мые автоволнами.

Автоволны — это самоподдерживающиеся волны возбуждения в активной среде, сохраняющие свои харак­теристики постоянными за счет распределенных в среде источ­ников энергии.

Характеристики автоволны в установив­шемся в режиме зависят только от локальных свойств активной среды и не зависят от начальных условий.

 

При распространении автоволны не происходит переноса энергии. Энергия не переносится, а освобождается, когда до участка активной среды доходит возбуждение.

Можно провести аналогию с пожаром в степи. Пламя распрос­траняется по области с распределенными запасами энергии (по сухой траве). Каждый последующий элемент (сухая травинка) зажигается от предыдущего. И таким образом распространя­ется фронт волны возбуждения (пламя) по активной среде (сте­пи).

В реальной системе некоторая часть ΔЕ собственной энер­гии элемента расходуется на возбуждение последующего элемента, который в свою очередь выделяет собственную энергию Е. При этом в активных средах будет выполняться нера­венство: ΔЕ «Е.

Механические и электромагнитные волны в неактивной сре­де переносят энергию от источника возмущения. Интенсив­ность волны при этом уменьшается по мере удаления от источ­ника возмущения, то есть волна затухает. Другими словами волна распространяется с декрементом.

 

Декремент от латинского decrementurn — убывание, уменьшение. Англ.: decrement ['dekrimэnt] [n] - уменьшение, степень убыли, успокоение, демпфирование

Декремент проведения — постепенное ослабление возбуждения (затухание волны депо­ляризации) по мере его распространения по возбудимой структуре[Мф6].

 

Потенциалы действия распространяются по нервным и мышечным волокнам без затухания (бездекрементно). В каждой точке возбудимой активной среды, до которой дошло возбуждение, заново генерируется потенциал действия. Мышечные и нервные волокна являются средами с распределенными источниками энергии метаболизма клеток.