А — безмиелиновое волокно (электротоническое проведение). Б — миелиновое волокно (сальтаторное проведение). Миелин, полностью окружая аксон в межузловых промежутках, выступает в роли электрического изолятора, а межклеточная жидкость в перехватах Ранвье — проводник.
Скорость проведения нервного импульса
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, СМ – 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:
Рассчитайте потенциал покоя гигантского аксона кальмара, если известно, что концентрация ионов натрия снаружи равна 440мМоль/л, а внутри его 49мМоль/л (температура 200С).
Потенциал покоя нерва конечности краба равен 89мВ. Чему равна концентрация ионов калия внутри нерва, если снаружи она составляет 12мМоль/л? Принять температуру равной 20ОС.
Определите время, в течение которого устанавливается равновесная концентрация эритрола в клетке, если объем клетки 70мкм3, коэффициент проницаемости 13мкм/с, а площадь поверхности мембраны клетки 43мкм2.
В клетках фагоцитов равновесная концентрация вещества устанавливается за 0,2с. Чему равен коэффициент проницаемости этого вещества через мембрану фагоцитов, если считать клетку телом сферической формы диаметром 8 мкм?
На каком расстоянии х в немиелинизированном нервном волокне трансмембранная разность потенциалов уменьшается вчетверо, если постоянная длины волокна
Трансмембранная разность потенциалов в немиелинизированном нервном волокне уменьшается вдвое на расстоянии Вычислите постоянную длины волокна.
Литература
Ремизов А.Н., Медицинская и биологическая физика, М.:ГЕОТАР-МЕДИА, 2016 г., стр.259-262.
Антонов, В.Ф. Физика и биофизика [Текст]: Учебник/В.Ф. Антонов, Е.К. Козлова, А.М.Черныш. - 2-е изд.с доп.-М.:ГЕОТАР-МЕДИА, 2013.-472с.: ил., стр.232-271.
Контрольные вопросы:
Потенциал покоя.
Гиперполяризация
Деполяризация
Мембранная проницаемость
Нейроны. Нервные волокна
Потенциал действия.
Достарыңызбен бөлісу: |