Скорость проведения нервного импульса

Скорость распространения нервного импульса по толстым волокнам (10- 20мк ) у человека достигает 120м/с. А по тонким на два порядка ниже.

Проведение возбуждения в безмиелиновых волокнах отличается из-за разного строения оболочек. В безмиелиновых волокнах возбуждение постепенно охватывает соседние участки мембраны аксона и так распространяется до конца. Скорость распространения возбуждения по волокну определяется его диаметром. Благодаря миеленовой оболочке в нервном волокне возбуждение проходит, не затухая, бездекрементно. В миелиновых волокнах возбуждение охватывает только участки узловых перехватов, минуя зоны, покрытые миелином, такое проведение возбуждения называется сальтаторным (в узловых перехватах количество Na+ каналов значительно больше!, чем в любом другом участке волокна). В результате узловые перехваты являются наиболее возбудимыми обеспечивают большую скорость проведения возбуждения

Распределение потенциала действия в зависимости от расстояния х и времени t по немиелинизированному нервному волокну определяется так называемым телеграфным уравнением:

где D – диаметр волокна, l – толщина мембраны, С_М – электроемкость, - удельное сопротивление аксоплазмы, - удельное сопротивление мембраны, которое резко снижается при возбуждении.

Решение этого уравнения в стационарном режиме (при ) имеет следующий вид:

,

где - потенциал в точке - постоянная длины волокна, равная

.

Скорость проведения нервного импульса по немиелинизированным нервным волокнам, так же как и постоянная длины, пропорциональна квадратному корню из диаметра волокна. Увеличение диаметра способствует увеличению и скорости распространения возбуждения.

Для нервных волокон приблизительно одинакового диаметра скорость распространения возбуждения зависит от величины так называемого фактора надежности , который выражается следующим образом:

где - амплитуда потенциала действия, критический уровень деполяризации, вызывающий генерацию потенциала действия. Обычно фактор надежности составляет 5-6, то есть потенциал действия способен возбудить следующий участок мембраны, так как его величина значительно превышает пороговый уровень деполяризации.

Задачи:

1. На каком расстоянии х в немиелинизированном нервном волокне трансмембранная разность потенциалов уменьшается вчетверо, если постоянная длины волокна

2. Трансмембранная разность потенциалов в немиелинизированном нервном волокне уменьшается вдвое на расстоянии Вычислите постоянную длины волокна.

3. Вычислите диаметр D аксона, если удельное сопротивление единицы толщины мембраны удельное сопротивление аксоплазмы постоянная длины

4. В месте возбуждения немиелинизированного нервного волокна трансмембранная разность потенциалов составляет . Определите разность потенциалов на расстоянии если постоянная длины этого волокна равна

Литература

1. В.А.Тиманюк, Е.Н.Животова. Биофизика.М., 2004ж. стр.394-397

2. А.Н.Ремизов, А.Г.Максина, А.Я.Потапенко. Медицинская и биологическая физика.М. «Высшая школа». 2004г.

3. Ф.А.Антонов, А.М. Черныш, В.И.Пасечник и др. Практикум по биофизике, М. Владос, 2001г.

4. Ю.А.Владимиров, Д.И.Рощупкин А.Я.Потапенко, А.И.Деев.Биофизика. М., 1983г.

5. Н.И.Губанов, А.А.Утепбергенов. Медицинская биофизика.М.,1978г.

Контроль

Вопросы:

1. Нейроны. Нервные волокна

2. Потенциал действия.

3. Скорость проведения нервного импульса

4. Механизм генерации и распространения потенциала действия.

7