Презентация «Распространение возбуждения по возбудимым мембранам. Биофизические основы электрокардиографии»
Смотреть слайды в полном размере 
Вы можете ознакомиться с презентацией онлайн, просмотреть текст и слайды к ней, а также, в случае, если она вам подходит - скачать файл для редактирования или печати. Документ содержит 88 слайдов и доступен в формате ppt. Размер файла: 0.98 MB
Pic.1
ВОЕННО–МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ имени С. М. Кирова Кафедра биологической и медицинской физики ЛЕКЦИЯ № 14 по дисциплине «Физика, математика» на тему: «Распространение возбуждения по возбудимым мембранам. …
Pic.2
1. Распространение потенциала действия по возбудимым мембранам При возбуждении нервного волокна (например, прямоугольным импульсом напряжения) можно зарегистрировать потенциалы действия не только в …
Pic.3
На всем протяжении нервного волокна ПД имеют одинаковую амплитуду, но появляются с задержкой, которая пропорциональна расстоянию от места нанесения стимула. Например, в двигательном нерве ПД …
Pic.4
Распространение возбуждения по нерву складывается из двух последовательных процессов: 1) распространения ЭМП с затуханием (декрементом); 2) ретрансляции ПД.
Pic.5
Пусть в некоторой точке нервного волокна (аксона) развился и достиг пика ПД, т. е. произошла деполяризация мембраны. В месте возникновения ПД потенциал внутренней стороны мембраны положителен, а …
Pic.6
И в цитоплазме, и в окружающей мембрану межклеточной жидкости возникают ионные токи (локальные токи): между участками поверхности мембраны с большим потенциалом (положительно заряженными) и участками …
Pic.7
Pic.8
За счет этих токов потенциал внутренней поверхности соседних невозбужденных участков мембраны повышается (становится более положительным), потенциал наружной поверхности невозбужденных участков …
Pic.9
Трансмембранная разность потенциалов уменьшается по абсолютной величине, невозбужденные участки мембраны деполяризуются.
Pic.10
По мере удаления от точки возникновения ПД изменения трансмембранной разности потенциалов убывают по экспоненциальному закону (распространение с затуханием или декрементом).
Pic.11
В тех точках мембраны, где сдвиг трансмембранной разности потенциалов оказывается выше КМП, открываются натриевые каналы и происходит развитие новых ПД (ретрансляция потенциала действия).
Pic.12
Таким образом, возникающий на возбудимой мембране ПД является надпороговым стимулом для определенного участка мембраны.
Pic.13
Поскольку распространение ЭМП происходит со скоростью света в среде, пассивные сдвиги трансмембранной разности потенциалов происходят быстро, и скорость распространения возбуждения по мембране …
Pic.14
Величина деполяризующего потенциала зависит от расстояния от возбужденного участка мембраны следующим образом: Ux = U0. e-x/λ
Pic.15
где Ux – величина деполяризующего потенциала в точке "х"; U0 – изменение мембранного потенциала в точке возбуждения; х – расстояние от места возникновения возбуждения; λ – постоянная длины …
Pic.16
Постоянная длины определяется следующими параметрами нервного волокна:
Pic.17
где rm – удельное электрическое сопротивление оболочки волокна; δ – толщина оболочки; а – радиус волокна; ri – удельное сопротивление цитоплазмы.
Pic.18
Чем больше константа длины мембраны, тем меньше затухание и выше скорость распространения нервного импульса. Величина λ тем больше, чем больше радиус аксона и удельное сопротивление мембраны и чем …
Pic.19
Большую скорость распространения нервного импульса по аксону кальмара обеспечивает их гигантский по сравнению с аксонами позвоночных диаметр, равный 1-2 мм (λ ~ 2,5 мм).
Pic.20
Такой способ повышения скорости распространения возбуждения посредством утолщения нервных волокон пригоден для животных, у которых мало быстропроводящих коммуникаций.
Pic.21
У позвоночных животных, которые имеют нервы с большим количеством проводящих волокон, возможности их утолщения ограничены размерами животного. Большая скорость передачи возбуждения в нервных волокнах …
Pic.22
Pic.23
Pic.24
Миелиновая оболочка образуется в процессе наматывания на аксон окружающих его шванновских клеток. Оболочка представляет собой многомембранную систему, включающую несколько десятков элементарных …
Pic.25
Диффузия ионов через миелиновую оболочку невозможна. Поэтому в мякотном волокне генерация ПД возможна только там, где миелиновая оболочка отсутствует (в перехватах Ранвье или активных узлах). В …
Pic.26
Мембрана перехвата Ранвье специализирована для генерации возбуждения: плотность натриевых потенциалзависимых каналов здесь примерно в 100 раз выше, чем в немиелинизированных нервных волокнах.
Pic.27
От перехвата к перехвату возбуждение распространяется за счет декрементного распространения ЭМП.
Pic.28
Pic.29
При этом постоянная длины (λ) для этих волокон больше (так как увеличиваются сопротивление мембраны и ее толщина). Высокое значение постоянной длины обеспечивает высокую скорость распространения …
Pic.30
Ретрансляция ПД обычно происходит на 2-3 соседних перехватах Ранвье. Более частое, чем необходимо для обеспечения нормального распространения возбуждения, расположение активных узлов служит повышению …
Pic.31
Поскольку ретрансляция ПД происходит только в перехватах Ранвье, то возбуждение как бы "перепрыгивает" через миелинизированные участки мембраны; такой тип проведения возбуждения получил …
Pic.32
Миелинизация обеспечивает повышение скорости проведения при существенной экономии энергетических ресурсов. Потребление кислорода такими волокнами в 200 раз меньше, чем при непрерывном распространении …
Pic.33
2. Синаптическая передача. Функциональный межклеточный контакт, обеспечивающий переход возбуждения с одной клетки на другую, получил название сИнапса (от греч. глагола "синапто" – смыкать).
Pic.34
Существует два принципиально различных типа синапсов – электрические и химические.
Pic.35
Электрическая синаптическая передача возможна только при очень тесном соприкосновении взаимодействующих клеток – при расстоянии между ними не более 10-20 нанометров (часто 2-4 нм).
Pic.36
В этом случае развитие ПД на мембране одной клетки приводит за счет возникновения локальных токов к деполяризации мембраны другой клетки, которая может оказаться выше порога генерирования ПД.
Pic.37
Pic.38
Большое значение для осуществления электрической передачи нервного импульса имеет существование в области синапса особых межклеточных контактов – щелевых контактов (нексусов). При этом в каждой из …
Pic.39
Pic.40
Такие контакты обычны для ЦНС, миокарда и гладкой мускулатуры, где связанные щелевыми контактами клетки образуют функциональный синцитий (возбуждение переходит от одной клетки к другой очень быстро и …
Pic.41
Щелевые контакты регулируемы, они могут закрываться при снижении рН или повышении концентрации Са2+ (повреждение клеток или глубокие нарушения обмена). За счет такого механизма пораженные места …
Pic.42
Химическая синаптическая передача осуществляется с помощью химических веществ-посредников (медиаторов). В этом случае расстояние между взаимодействующими клетками в области контакта (ширина …
Pic.43
Электрическое поле затухает в пределах синаптической щели и не может деполяризовать постсинаптическую мембрану. Отсюда возникает необходимость химического посредника.
Pic.44
Pic.45
Деполяризация пресинапса приводит к изменению проницаемости пресинаптической мембраны для медиатора, медиатор выбрасывается в синаптическую щель, диффундирует через нее и взаимодействует с …
Pic.46
Изменение конформации белков-рецепторов при образовании комплекса "рецептор-медиатор" приводит к открытию на мембране специфических химиочувствительных ионных каналов, протекающие через …
Pic.47
В зависимости от направления изменения трансмембранного потенциала химические синапсы могут быть возбуждающими (деполяризация постсинаптической мембраны) или тормозными (гиперполяризация …
Pic.48
В случае возникновения ВПСП (возбуждающего постсинаптического потенциала) он с затуханием (декрементом) распространяется по постсинаптической мембране и может вызвать возникновение ПД на возбудимых …
Pic.49
3. Особенности биоэлектрогенеза мышечных волокон миокарда сердца. Сердце выполняет в кровеносной системе роль четырехкамерного насоса, обеспечивающего движение крови по сосудам. Оно представляет …
Pic.50
Ритмические сокращения сердца возникают под действием импульсов (ПД), зарождающихся в нем самом. Если изолированное сердце поместить в соответствующие условия, то оно будет продолжать биться с …
Pic.51
Функциональным элементом сердца служит мышечное волокно – цепочка из клеток миокарда, соединенных "конец в конец" и заключенных в общую саркоплазматическую оболочку (основную мембрану).
Pic.52
В зависимости от морфологических и функциональных особенностей различают два типа волокон миокарда:
Pic.53
1) волокна рабочего миокарда предсердий и желудочков, составляющие его основную массу и обеспечивающие нагнетательную функцию (типичные миокардиальные волокна = ТМВ);
Pic.54
2) волокна водителя ритма (пейсмекера) и проводящей системы (атипичные мышечные волокна), отвечающие за генерацию возбуждения и проведение его к клеткам рабочего миокарда.
Pic.55
Миокард (сердечная мышца), подобно нервным тканям и скелетным мышцам, принадлежит к возбудимым тканям. Это значит, что клетки миокарда обладают потенциалом покоя (ПП), отвечают на надпороговые …
Pic.56
Межклеточные соединения (щелевые контакты) способствуют проведению возбуждения и обеспечивают функционирование миокарда как функционального синцития (т. е. возбуждение, возникшее в каком-либо из …
Pic.57
Как и в нервных клетках и волокнах скелетных мышц, ПД в типичных миокардиальных волокнах возникает в ответ на стимул (переданный с АТМВ ПД) и начинается с быстрой реверсии мембранного потенциала от …
Pic.58
За этой фазой быстрой деполяризации (продолжительность – 1-2 мс) следует более длительная фаза плато – специфическая особенность клеток миокарда, затем наступает фаза реполяризации, по окончании …
Pic.59
Длительность ПД кардиомиоцитов составляет 200-400 мс, т. е. более чем в 100 раз превышает соответствующую величину для скелетных мышц и нервных волокон.
Pic.60
Pic.61
ПП близок к К+-равновесному потенциалу; деполяризация обусловлена лавинообразно нарастающим Na+-током (однако, этот Na-ток быстро инактивируется); фаза плато обусловлена входящим Са2+-током …
Pic.62
Специфическая форма ПД ТМВ имеет большое функциональное значение, так как определенным фазам ПД соответствует определенные изменения возбудимости мембраны (фазы рефрактерности),
Pic.63
Во время длительной деполяризации мембраны (плато) Na+-каналы инактивируются, и ТМВ находится в состоянии абсолютной рефрактерности. Восстановление активности натриевых каналов происходит только …
Pic.64
Длительный рефрактерный период предохраняет сердце от слишком быстрого повторного возбуждения и повторного сокращения. Такое возбуждение, возникшее до расслабления мышечного волокна, могло бы …
Pic.65
ПД атипичных мышечных волокон – отличается отсутствием устойчивого уровня ПП. Эти клетки спонтанно деполяризуются до критического уровня. Фазы ПД – медленная диастолическая деполяризация до КМП; …
Pic.66
Pic.67
4. Проводящая система сердца. Распространение возбуждения по миокарду. АТМВ миокарда образуют так называемую проводящую систему. Она представляет собой совокупность узлов и пучков атипичной мышечной …
Pic.68
Строение проводящей системы обеспечивает строго согласованное и последовательное возбуждение и сокращение различных отделов сердца.
Pic.69
Pic.70
В норме водителем ритма является синоатриальный узел, расположенный в стенке правого предсердия в месте впадения в него верхней полой вены. Частота разрядов СА в покое составляет около 70 1/мин. От …
Pic.71
Pic.72
Единственный путь, по которому возбуждение может пройти к желудочкам, образует атриовентрикулярный узел (АВ), лежащий в предсердно-желудочковой перегородке (остальная часть атриовентрикулярного …
Pic.73
Это приводит к тому, что возбуждение "задерживается" в АВ-узле (АВ-задержка необходима для полного перехода крови из предсердий в желудочки во время сокращения предсердий).
Pic.74
Далее возбуждение распространяется по пучку Гиса, ножкам пучка Гиса и волокнам Пуркинье к верхушке сердца со все возрастающей (до 4-5 м/с) скоростью (увеличение диаметра АТМВ), а затем переходит на …
Pic.75
5. Электрокардиография. Электрокардиограмма. Интегральный электрический вектор сердца. Сложный характер распространения возбуждения по сердцу отображается в электрокардиограмме (ЭКГ), по форме …
Pic.76
Если рассмотреть отдельное миокардиальное волокно, то в покое его наружная поверхность имеет положительный, а внутренняя – отрицательный потенциал. При возбуждении (ПД) возбужденный участок мембраны …
Pic.77
Возбужденное волокно можно рассматривать как диполь, обладающий определенным дипольным моментом. Векторная сумма дипольных моментов всех волокон миокарда называется интегральным электрическим …
Pic.78
Этот вектор в каждый момент времени направлен от наиболее возбужденного (электроотрицательного) к наименее возбужденному (электроположительному) участку сердца, и величина и направление его в ходе …
Pic.79
Как известно, движущиеся заряды создают вокруг себя переменное электрическое поле, которое распространяется в пространстве. Поэтому работающее сердце также является источником электрического поля, …
Pic.80
Для этого на различные точки поверхности тела накладывают отводящие электроды и регистрируют разность потенциалов между ними. Регистрирующий прибор (электрокардиограф) по сути представляет собой …
Pic.81
Pic.82
Кривая, отображающая зависимость этой разности потенциалов от времени, называется электрокардиограммой. Она представляет собой периодическое (Т = 1/ЧСС) колебание сложной формы.
Pic.83
Pic.84
Величина разности потенциалов, регистрируемой между двумя электродами, находящимися на поверхности тела человека будет зависеть от величины интегрального электрического вектора и угла между …
Pic.85
Виллем Эйнтховен (1860-1927), Нобелевский лауреат 1924 г.
Pic.86
Pic.87
Pic.88
Если вам понравился сайт и размещенные на нем материалы, пожалуйста, не забывайте поделиться этой страничкой в социальных сетях и с друзьями! Спасибо!
