Hoạt động của các cơ quan và mô trong cơ thể chúng ta phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Một số tế bào (tế bào cơ tim và dây thần kinh) phụ thuộc vào việc truyền các xung thần kinh được tạo ra trong các thành phần tế bào đặc biệt hoặc các nút. Cơ sở của xung thần kinh là sự hình thành của một làn sóng kích thích cụ thể, được gọi là điện thế hoạt động.
Đây là gì?
Điện thế hoạt động thường được gọi là làn sóng kích thích di chuyển từ ô này sang ô khác. Do sự hình thành và đi qua màng tế bào, sự thay đổi điện tích của chúng xảy ra trong thời gian ngắn (thông thường, mặt trong của màng tích điện âm và mặt ngoài tích điện dương). Sóng được tạo ra góp phần làm thay đổi đặc tính của các kênh ion của tế bào, dẫn đến sự tái nạp năng lượng của màng. Tại thời điểm điện thế hoạt động đi qua màng, có một sự thay đổi ngắn hạn về điện tích của nó, dẫn đến sự thay đổi các đặc tính của tế bào.
Sự hình thành của làn sóng này tạo cơ sở cho hoạt động của sợi thần kinh, cũng như hệ thống các con đường của tim.
Khi sự hình thành của nó bị xáo trộn, nhiều bệnh sẽ phát triển, điều này làm cho việc xác định điện thế hoạt động trở nên cần thiết trongphức hợp các biện pháp chẩn đoán và điều trị.
Tiềm năng hoạt động được hình thành như thế nào và đặc điểm của nó là gì?
Lịch sử nghiên cứu
Nghiên cứu về sự xuất hiện của kích thích trong tế bào và sợi đã được bắt đầu từ khá lâu trước đây. Những người đầu tiên nhận thấy sự xuất hiện của nó là các nhà sinh vật học, những người đã nghiên cứu tác động của các kích thích khác nhau lên dây thần kinh chày tiếp xúc của ếch. Họ nhận thấy rằng khi tiếp xúc với dung dịch muối ăn đậm đặc, cơ co lại được quan sát thấy.
Trong tương lai, các nhà thần kinh học vẫn tiếp tục nghiên cứu, nhưng khoa học chính sau vật lý nghiên cứu điện thế hoạt động là sinh lý học. Các nhà sinh lý học đã chứng minh sự tồn tại của điện thế hoạt động trong tế bào tim và dây thần kinh.
Khi chúng tôi nghiên cứu sâu hơn về điện thế, sự hiện diện của điện thế nghỉ cũng đã được chứng minh.
Từ đầu thế kỷ 19, các phương pháp bắt đầu được tạo ra để phát hiện sự hiện diện của các điện thế này và đo độ lớn của chúng. Hiện tại, việc định hình và nghiên cứu điện thế hoạt động được thực hiện trong hai nghiên cứu công cụ - loại bỏ điện tâm đồ và điện não đồ.
Cơ chế tiềm năng hành động
Sự hình thành kích thích xảy ra do sự thay đổi nồng độ trong tế bào của các ion natri và kali. Thông thường, tế bào chứa nhiều kali hơn natri. Nồng độ ngoại bào của ion natri cao hơn nhiều so với trong tế bào chất. Những thay đổi do điện thế hoạt động gây ra góp phần làm thay đổi điện tích trên màng, dẫn đến dòng ion natri vào tế bào. Bởi vì điều nàyđiện tích bên ngoài và bên trong tế bào thay đổi (tế bào chất tích điện dương và môi trường bên ngoài mang điện tích âm.
Điều này được thực hiện để tạo điều kiện cho sóng truyền qua ô.
Sau khi sóng được truyền qua khớp thần kinh, điện tích bị đảo ngược do dòng điện bên trong tế bào của các ion clorua mang điện tích âm. Các mức điện tích ban đầu bên ngoài và bên trong tế bào được phục hồi, dẫn đến sự hình thành điện thế nghỉ.
Khoảng thời gian nghỉ ngơi và phấn khích xen kẽ. Trong một tế bào bệnh lý, mọi thứ có thể xảy ra khác nhau và sự hình thành AP ở đó sẽ tuân theo các quy luật hơi khác nhau.
Pha PD
Quá trình của một tiềm năng hoạt động có thể được chia thành nhiều giai đoạn.
Giai đoạn đầu tiên tiến hành cho đến khi hình thành mức khử cực tới hạn (điện thế hoạt động đi qua kích thích sự phóng điện chậm của màng, đạt mức tối đa, thường là khoảng -90 meV). Giai đoạn này được gọi là prespike. Nó được thực hiện do sự xâm nhập của các ion natri vào tế bào.
Pha tiếp theo, điện thế đỉnh (hoặc tăng vọt), tạo thành một đường parabol với một góc nhọn, trong đó phần tăng dần của điện thế có nghĩa là khử cực màng (nhanh), và phần giảm dần có nghĩa là tái phân cực.
Pha thứ ba - điện thế vết âm - cho thấy dấu vết khử cực (chuyển từ đỉnh khử cực sang trạng thái nghỉ). Gây ra bởi sự xâm nhập của các ion clorua vào tế bào.
Ở giai đoạn thứ tư, giai đoạn tích cựctheo dõi điện thế, các mức điện tích của màng trở lại như ban đầu.
Các giai đoạn này được xác định bởi điện thế hoạt động, tuân thủ nghiêm ngặt từng giai đoạn.
Chức năng tiềm năng hành động
Không còn nghi ngờ gì nữa, sự phát triển của điện thế hoạt động rất quan trọng trong hoạt động của các tế bào nhất định. Kích thích đóng một vai trò quan trọng trong công việc của tim. Nếu không có nó, tim sẽ đơn giản là một cơ quan không hoạt động, nhưng do sự truyền sóng qua tất cả các tế bào của tim, nó sẽ co lại, giúp đẩy máu qua lòng mạch, làm giàu tất cả các mô và cơ quan với nó.
Hệ thống thần kinh bình thường cũng không thể thực hiện chức năng của nó nếu không có điện thế hoạt động. Các cơ quan không thể nhận tín hiệu để thực hiện một chức năng cụ thể, do đó chúng đơn giản là vô dụng. Ngoài ra, sự cải thiện trong việc dẫn truyền xung thần kinh trong các sợi thần kinh (sự xuất hiện của myelin và các điểm chặn của Ranvier) khiến nó có thể truyền tín hiệu chỉ trong một phần nhỏ của giây, dẫn đến sự phát triển của phản xạ và ý thức. chuyển động.
Ngoài các hệ thống cơ quan này, điện thế hoạt động cũng được hình thành ở nhiều tế bào khác, nhưng ở chúng, nó chỉ đóng một vai trò trong việc thực hiện các chức năng cụ thể của tế bào.
Sự trỗi dậy của một tiềm năng hành động trong tim
Cơ quan chính hoạt động dựa trên nguyên tắc hình thành điện thế hoạt động là tim. Do sự tồn tại của các nút để hình thành các xung động, công việc của cơ quan này được thực hiện, chức năng của nó là cung cấp máu đến các mô vàchính quyền.
Điện thế hoạt động trong tim được tạo ra ở nút xoang. Nó nằm ở nơi hợp lưu của tĩnh mạch chủ trong tâm nhĩ phải. Từ đó, xung động truyền dọc theo các sợi của hệ thống dẫn truyền của tim - từ nút đến ngã ba nhĩ thất. Đi dọc theo bó của Ngài, chính xác hơn, dọc theo chân của nó, xung lực sẽ truyền đến tâm thất phải và trái. Trong độ dày của chúng là những con đường nhỏ hơn - sợi Purkinje, qua đó kích thích đến mọi tế bào của tim.
Tiềm năng hoạt động của tế bào cơ tim là hợp chất, tức là phụ thuộc vào sự co bóp của tất cả các tế bào của mô tim. Khi có một khối (vết sẹo sau cơn đau tim), sự hình thành điện thế hoạt động bị rối loạn, được ghi lại trên điện tâm đồ.
Hệ thần kinh
PD được hình thành như thế nào trong tế bào thần kinh - tế bào của hệ thần kinh. Mọi thứ được thực hiện dễ dàng hơn một chút ở đây.
Xung động bên ngoài được cảm nhận bởi các tế bào thần kinh phát triển nhanh - đuôi gai liên kết với các thụ thể nằm trong da và tất cả các mô khác (điện thế nghỉ và điện thế hoạt động cũng thay thế nhau). Sự kích thích kích thích sự hình thành một điện thế hoạt động trong chúng, sau đó xung động đi qua cơ thể của tế bào thần kinh đến quá trình dài của nó - sợi trục, và từ nó qua khớp thần kinh đến các tế bào khác. Do đó, làn sóng kích thích được tạo ra sẽ truyền đến não.
Một đặc điểm của hệ thần kinh là sự hiện diện của hai loại sợi - được bao phủ bởi myelin và không có nó. Sự xuất hiện của một điện thế hoạt động và sự truyền dẫn của nó trong những sợi có myelin,được thực hiện nhanh hơn nhiều so với khử men.
Hiện tượng này được quan sát thấy do sự lan truyền của AP dọc theo các sợi có myelin xảy ra do "bước nhảy" - xung động nhảy qua các phần myelin, do đó, làm giảm đường đi của nó và do đó, tăng tốc sự truyền bá của nó.
Tiềm năng nghỉ ngơi
Không có sự phát triển của điện thế nghỉ, sẽ không có điện thế hoạt động. Điện thế nghỉ được hiểu là trạng thái bình thường, không bị kích thích của tế bào, trong đó điện tích bên trong và bên ngoài màng của nó khác nhau đáng kể (nghĩa là màng tích điện dương bên ngoài và điện tích âm bên trong). Điện thế nghỉ cho thấy sự khác biệt giữa các điện tích bên trong và bên ngoài tế bào. Thông thường, nó dao động từ -50 đến -110 meV. Trong các sợi thần kinh, giá trị này thường là -70 meV.
Đó là do sự di chuyển của các ion clorua vào trong tế bào và tạo ra điện tích âm ở bên trong màng.
Khi thay đổi nồng độ của các ion nội bào (như đã đề cập ở trên), PP thay thế PD.
Thông thường, tất cả các tế bào của cơ thể đều ở trong trạng thái không được kích thích, vì vậy sự thay đổi điện thế có thể được coi là một quá trình sinh lý cần thiết, vì nếu không có chúng, hệ thống tim mạch và thần kinh không thể thực hiện các hoạt động của chúng.
Tầm quan trọng của nghiên cứu về tiềm năng nghỉ ngơi và hoạt động
Tiềm năng nghỉ ngơi và tiềm năng hoạt động cho phép bạn xác định trạng thái của cơ thể, cũng như các cơ quan riêng lẻ.
Việc cố định điện thế hoạt động từ tim (điện tâm đồ) cho phépxác định tình trạng của nó, cũng như khả năng hoạt động của tất cả các bộ phận của nó. Nếu bạn nghiên cứu điện tâm đồ bình thường, bạn có thể thấy rằng tất cả các răng trên đó là biểu hiện của điện thế hoạt động và điện thế nghỉ tiếp theo (tương ứng, sự xuất hiện của các điện thế này trong tâm nhĩ hiển thị sóng P và sự lan truyền của kích thích trong tâm thất - sóng R).
Đối với điện não đồ, sự xuất hiện của các sóng và nhịp điệu khác nhau trên đó (đặc biệt là sóng alpha và beta ở người khỏe mạnh) cũng là do sự xuất hiện của điện thế hoạt động trong tế bào thần kinh não.
Những nghiên cứu này cho phép phát hiện kịp thời sự phát triển của một quá trình bệnh lý cụ thể và xác định gần 50% việc điều trị thành công căn bệnh ban đầu.
