2. Мембранний потенціал спокою та потенціал дії

Усї живі клітини мають різний електричний заряд на зовнішній і внутрішній поверхнях мембрани. Таким чином, мембрана поляризована. У стані спокою зовнішня поверхня має позитивний, а внутрішня — негативний заряд. Ця різниця потенціалів називає­ться мембранним потенціалом спокою (МПС).

Мембранний потенціал спокою

Наявність МПС можна довести шляхом введення в клітину чи в нервове волокно тонкого скляного мікроелектрода, заповненого розчином КCl. Кінчик такого мікроелектрода дуже тонкий (діа­метр його становить 0,5—1 мкм). Інший, індиферентний, електрод міститься в позаклітинному середовищі. Коли мембрана ще не проколота, осцилограф не фіксує струму, але як тільки мік-роелектрод пройде через мембрану, прилад засвідчить зміну на­пруги.

Мембранний потенціал спокою характеризується певними пара­метрами: 1) постійністю; 2) полярністю (зовнішня поверхня мем­брани позитивна, внутрішня — негативна); 3) величиною, що ви­ражається в мілівольтах (мВ).

Величина МПС залежить від концентрації іонів по обидва боки мембрани. Електрорушійну силу (ЕРС) можна визначити за фор­мулою Нернста.

Потенціал дії

Потенціал дії (ПД) — це короткочасні високоамплітудні зміни МПС, що виникають при збудженні. Основною причиною ПД є зміна проникності мембрани для іонів.

Розглянемо розвиток ПД на прикладі нервового волокна. Реє­струвати ПД можна при введенні одного з електродів у волокно або розташовуючи обидва електроди на його поверхні. Простежи­мо процес формування ПД при внутрішньоклітинному методі.

1. У стані спокою мембрана поляризована і МПС дорівнює 90 мВ.

2. Як тільки починається збудження, величина цього потенціалу зменшується (це зменшення називається деполяризацією). У ряді випадків потенціал боків мембрани змінюється на протии- лежний (так званий овершут). Це перша стадія ПД — деполяри­зація,

3. Стадія реполяризації, під час якої величина різниці потенціалів падає майже до початкового рівня. Ці дві фази в піком ПД.

4. Після піку спостерігаються слідові потенціали — слідова деполяризація та слідова гіперполяризація (гіперполяризація — збільшення різниці потенціалів між боками мембрани). Наприклад, було 90 мВ, а стає 100 мВ.

Яке основне значення потенціа­лу дії(ПД)?

Однією з найхарактерніших ознак по­тенціалу дії є здатність поширюватися. Наприклад, передача нервового імпульсу полягає саме в проведенні ПД по мембрані нейрона; м'язовому скороченню також пере­дує розповсюдження ПД по мембрані волок­на. Характерною особливістю проведення ПД по будь-яких збудливих мембранах є без-декрементність, тобто величина ПД завжди однакова, навіть якщо він розповсюджується по аксону нейрона на відстань більше 1 м.

Показником цього процесу є швидкість проведення ПД.

ДОДАТОК № 2.

Як утворюються нейронні мережі?

Нервові клітини за рахунок своїх від­ростків функціонують у тісній взаємодії з безліччю інших. Ці міжнейронні взаємодії здійснюються за допомогою синапсів, які забезпечують передачу нервових імпульсів від одного нейрона до інших. В результаті кожен нейрон контактує або прямо, або (най­частіше) опосередковано з сотнями, тисяча­ми інших, утворюючи нейронні мережі. У кожного нейрона багато синапсів і розташо­вуються вони на тілі так тісно, що практично між ними немає вільної ділянки мембрани. Не має синапсів лише аксонний горбик. Від­стань між окремими синапсами приблизно однакова, тому їх кількість на тілі нейрона в першу чергу визначається розмірами соми: на малих клітинах їх до 5000, а на великих нейронах - до 200 000 синапсів. Є і функці­ональні відмінності в кількості синапсів на тілі клітини: у чутливих нейронів синапсів дещо менше, а у вставних і еферентних-більше.

5