Электричество
в  нашем организме

Наша нервная система — это командный центр всего организма. Она регулирует системы нашего тела и позволяет нам ощущать окружающую среду.

Обширная сеть нервов посылает электрические импульсы к другим клеткам, железам и мышцам по всему телу и обратно. Эти нервы получают информацию из окружающего мира. Затем нервы интерпретируют информацию и контролируют нашу реакцию. Это похоже на огромную информационную магистраль, проходящую через все тело.

Наша нервная система использует специализированные клетки, называемые нейронами, для отправки импульсов или сигналов по всему телу. Эти электрические импульсы проходят между мозгом, кожей, органами, железами и мышцами.

Различные типы нейронов посылают разные сигналы.  Моторные нейроны заставляют наши мышцы двигаться. Сенсорные нейроны получают информацию от наших органов чувств и посылают сигналы в мозг. Другие типы нейронов контролируют то, что наше тело делает автоматически, например, дыхание, дрожь, регулярное сердцебиение и переваривание пищи.

Нервные клетки имеют звездчатую форму. Во внешнем строении нервной клетки выделяют тело нейрона и отростки разной длины.

Длинные отростки, проводящие нервные импульсы к другим нервным клеткам, — аксоны. Аксон в нейроне один. Место его выхода из сомы нервной клеткой носит название аксонный холмик. Оканчивается он разветвлениями, или аксонными терминалиями. У зрелого нейрона большая часть аксона изолирована от окружающего пространства миелиновой оболочкой, за исключением аксонного холмика и терминалий. Именно эта оболочка придаёт отросткам белый цвет.

Миелинизация осуществляется клетками нейроглии, а именно шванновскими клетками. Цитоплазма глиальных клеток, наполненная миелином, выделяется из пространства между мембранами в процессе «окутывания» отростка, в ходе которого шванновская клетка многократно накручивается на аксон. Образующийся слой миелина не сплошной, через небольшие расстояния остаются оголённые участки мембраны аксона, называемые перехваты Ранвье. Их функция — обеспечивать ускоренную передачу нервного импульса без затухания, в результате которой он передаётся по мембране аксона не непрерывно, а скачками от одного перехвата до другого, что увеличивает скорость передачи в несколько раз. В центральной нервной системе каждая терминаль аксона оканчивается на дендрите, теле или аксоне других нейронов. За пределами центральной нервной системы аксоны могут заканчиваться на других клетках, например на мышечных или железистых.

Короткие и ветвящиеся отростки называются дендритами. Нервная клетка имеет множество дендритов. Их основными функциями являются приём информации от других нервных клеток и её передача на аксон. В теле нейрона находятся ядро и другие клеточные органоиды, поддерживающие жизнедеятельность нервных клеток и обеспечивающих производство, транспорт и упаковку нейромедиаторов.

В результате поддерживаемой активным ионным транспортом различной концентрации ионов (прежде всего К+, Nа+ и Cl -) по разные стороны мембраны, нейроны имеют на своей поверхности электрический заряд (потенциал). Внутренняя поверхность мембраны заряжена отрицательно, а наружная положительно. В состоянии покоя разность мембранных потенциалов нейронов у человека составляет 70 мВ. Эта разность поддерживается за счет постоянного активного транспорта ионов при помощи работы сложного мембранного ферментативного комплекса, называемого Nа+/К+ насосом. Это самый распространённый и самый энергетически затратный физиологический процесс в организме животных, на работу которого в различных органах и тканях уходит от 30 до 70% (в нервных клетках до 3/4) суммарной потребляемой организмом энергии. В состоянии покоя ионы К+ активно закачиваются в клетку, а — Nа+ выкачиваются наружу. В результате концентрация ионов К+ в клетке поддерживается выше внеклеточной в 30 раз, а Nа+, ниже внеклеточной в 5 раз, а на мембране поддерживается электрический потенциал. Когда нервная клетка подвергается действию раздражителя (химического, электрического), происходит активация (открытие) потенциал зависимых Nа+К+ каналов, в результате ионы Nа+ лавинообразно устремятся внутрь клетки создавая ионный ток. На внутренней поверхности мембраны вокруг канала возникнет положительный заряд, а снаружи — отрицательный. В итоге происходит перезарядка (деполяризация) мембраны, которая, в свою очередь, приводит к открытию соседних каналов и распространению волны деполяризации по мембране клетки. Этот процесс распространения зоны временной деполяризации и называется нервным импульсом. Доходя до пресинаптической мембраны, импульс вызывает выделение нейромедиатора из везикул в синаптическую щель. Пройдя путём простой диффузии пространство щели до мембраны соседнего нейрона, медиатор взаимодействует со специфическими рецепторами на ней, что в свою очередь открывает ионные каналы, вызывает на ней локальную деполяризацию и возникновение нервного импульса, передающегося. таким образом к соседней клетке. Поскольку нейромедиаторы вырабатываются только на пресинаптической мембране, а рецепторы к ним имеются только на постсинаптической, информация в нервной системе передается только в одном направлении.

Сердце является одним из самых совершенных органов человеческого тела. Оно обладает набором удивительных качеств: мощность, неутомимость и способность приспосабливаться к постоянно меняющимся условиям окружающей среды. Благодаря работе сердца кислород и питательные вещества поступают во все ткани и органы. Именно оно обеспечивает непрерывный кровоток по всему организму.

 Потенциал действия кардиомицетов

В состоянии покоя внутренняя поверхность мембран кардиомиоцитов заряжена отрицательно. Потенциал покоя определяется в основном трансмембранным градиентом концентрации ионов К+ и у большинства кардиомиоцитов составляет от минус 80 до минус 90 мВ. При возбуждении в кардиомиоциты входят катионы, и возникает их временная деполяризация - потенциал действия.

Ионные механизмы потенциала действия в рабочих кардиомиоцитах и в клетках синусового узла и АВ-узла разные, поэтому и форма потенциала действия также различается.

У потенциала действия кардиомиоцитов системы Гиса-Пуркинье и рабочего миокарда желудочков выделяют пять фаз. Фаза быстрой деполяризации (фаза 0) обусловлена входом ионов Na+ по так называемым быстрым натриевым каналам. Затем, после кратковременной фазы ранней быстрой реполяризации (фаза 1), наступает фаза медленной деполяризации, или плато (фаза 2). Она обусловлена одновременным входом ионов Са2+ по медленным кальциевым каналам и выходом ионов К+. Фаза поздней быстрой реполяризации (фаза 3) обусловлена преобладающим выходом ионов К+. Наконец, фаза 4 — это потенциал покоя.

Автоматизм обусловлен тем, что после окончания потенциала действия (то есть в фазу 4) вместо потенциала покоя наблюдается так называемая спонтанная (медленная) диастолическая деполяризация. Ее причина — вход ионов Na+ и Са2+. Когда в результате спонтанной диастолической деполяризации мембранный потенциал достигает порога, возникает потенциал действия.

При многих заболеваниях и под действием ряда лекарственных средств скорость деполяризации в фазу 0 уменьшается. Кроме того, проводимость зависит и от пассивных свойств мембран кардиомиоцитов (внутриклеточного и межклеточного сопротивления). Так, скорость проведения возбуждения в продольном направлении (то есть вдоль волокон миокарда) выше, чем в поперечном (анизотропное проведение).