Меню

Влияние постоянного тока на мышцы

Действие постоянного тока на возбудимые ткани

ФИЗИОЛОГИЯ И Б И О Ф И 3 И К А В О 3 Б У Д И М Ы X

Понятие о раздражимости, возбудимости и возбуждении. Классификация раздражителей

Раздражимость — это способность клеток, тканей, организма в целом переходить под воздействием факторов внешней или внутренней среды из состояния физиологического покоя в состояние активности. Состояние активности проявляется изменением физиологических параметров клетки, ткани, организма, например изменением метаболизма.

Возбудимость — это способность живой ткани отвечать на раздражение активной специфической реакцией — возбуждением, т.е. генерацией нервного импульса, сокращением, секрецией. Т.е. возбудимость характеризует специализированные ткани — нервную, мышечные, железистые, которые называются возбудимыми. Возбуждение — это комплекс процессов реагирования возбудимой ткани на действие раздражителя, проявляющийся изменением мембранного потенциала, метаболизма и т.д. Возбудимые ткани обладают проводимостью. Это способность ткани проводить возбуждение. Наибольшей проводимостью обладают нервы и скелетные мышцы.

Раздражитель — это фактор внешней или внутренней среды действующий на живую ткань.

Процесс воздействия раздражителя на клетку, ткань, организм называется раздражением.

Все раздражители делятся на следующие группы: 1.По природе

а) физические (электричество, свет, звук, механические воздействия и т.д.)

б) химические (кислоты, щелочи, гормоны и т.д.)

в) физико-химические (осмотическое давление, парциальное давление газов и т.д.)

г) биологические (пища для животного, особь другого пола)

д) социальные (слово для человека). 2.По месту воздействия:

б) внутренние (эндогенные) З.По силе:

а) подпороговые (не вызывающие ответной реакции)

б) пороговые (раздражители минимальной силы, при которой возникает возбуждение)

в) сверхпороговые (силой выше пороговой) 4.По физиологическому характеру:

а) адекватные (физиологичные для данной клетки или рецептора, которые приспособились к нему в |процессе эволюции, например, свет для фоторецепторов глаза).

Если реакция на раздражитель является рефлекторной, то выделяют также:

а) безусловно-рефлекторные раздражители

Законы раздражения. Параметры возбудимости.

Реакция клеток, тканей на раздражитель определяется законами раздражения

I .Закон «все или ничего»: При допороговых раздражениях клетки, ткани ответной реакции не возникает. При пороговой силе раздражителя развивается максимальная ответная реакция, поэтому увеличение силы раздражения выше пороговой не сопровождается ее усилением. В соответствии с этим законом реагирует на раздражения одиночное нервное и мышечное волокно, сердечная мышца.

2. 3акон силы: Чем больше сила раздражителя, тем сильнее ответная реакция Однако выраженностъ ответной реакции растет лишь до определенного максимума. Закону силы подчиняется целостная скелетная, гладкая мышца, так как они состоят из многочисленных мышечных клеток, умеющих различную возбудимость.

3.Закон силы-длительности. Между силой и длительностью действия раздражителя имеется определенная взаимосвязь. Чем сильнее раздражитель, тем меньшее время требуется для возникновения ответной реакции. Зависимость между пороговой силой и необходимой длительностью раздражения отражается кривой силы-длительности. По этой кривой можно определить ряд параметров возбудимости, а) Порог раздражения — это минимальная сила раздражителя, при которой возникает возбуждение.

б) Реобаза — это минимальная сила раздражителя, вызывающая возбуждение при его действии в течение неограниченно долгого времени. На практике порог и реобаза имеют одинаковый смысл. Чем ниже порог раздражения или меньше реобаза, тем выше возбудимость ткани.

в) Полезное время — это минимальное время действия раздражителя силой в одну реобазу за которое возникает возбуждение.

г) Хронаксия — это минимальное время действия раздражителя силой в две реобазы, необходимое для возникновения возбуждения. Этот параметр предложил рассчитывать Л. Лапик, для более точного определения показателя времени на кривой силы-длительности. Чем короче полезное время или хронаксия, тем выше возбудимость и наоборот.

В клинической практике реобазу и хронаксиго определяют, с помощью метода хронаксиметрии для исследования возбудимости нервных стволов.

4. Закон градиента или аккомодации. Реакция ткани на раздражение зависит от его градиента, Т.е. чем быстрее нарастает сила раздражителя во времени тем быстрее возникает ответная реакция. При низкой скорости нарастания силы раздражителя растет порог раздражения. Поэтому если сила раздражителя возрастает очень медленно возбуждения не будет. Это явление называется аккомодацией.

Физиологическая лабильность (подвижность) — это большая или меньшая частота реакций, которыми может отвечать ткань на ритмическое раздражение. Чем быстрее восстанавливается ее возбудимость после очередного раздражения, тем выше ее лабильность. Определение лабильности, предложено Н.Е. Введенским. Наибольшая лабильность у нервов, наименьшая у сердечной мышцы.

Впервые закономерности действия достоянного тока на нерв нервно-мышечного препарата исследовал в 19 веке Пфлюгер. Он установил, что при замыкании цепи постоянного тока, под отрицательным электродом, т.е. катодом возбудимость повышается, а под положительным – анодом, снижается. Это называется законом действия постоянного тока. Изменение возбудимости ткани (например, нерва) под действием постоянного тока в области анода или катода называется физиологическим электротоном. В настоящее время установлено, что под действием отрицательного электрода — катода потенциал мембраны клеток снижается. Это явление называется физическим катэлектротоном. Под положительным — анодом,» он возрастает. Возникает физический анэлектртон. Так как, под катодом мембранный потенциал приближается к критическому уровню деполяризация, возбудимость клеток и тканей повышается. Под анодом мембранный потенциал возрастает и удаляется от критического уровня деполяризации, поэтому возбудимость клетки, ткани падает. Следует отметить, что при очень кратковременном действии постоянного тока (1 мсек и менее)МП не успевает измениться, поэтому не изменяется и возбудимость ткани под электродами.

Постоянный ток широко используется в клинике для лечения и диагностики. Например, с помощью него производится электростимуляция нервов и мышц, физиопроцедуры: ионофорез и гальванизация.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

источник

Действие постоянного тока на возбудимые ткани

Впервые закономерности действия постоянного тока на нерв нервно-мышечного препарата исследовал в 19 веке Пфлюгер. Он установил, что при замыкании цепи постоянного тока, под отрицательным электродом, т.е. катодом возбудимость повышается, а под положительным — анодом снижается. Это называется законом действия постоянного тока. Изменение возбудимости ткани (например нерва) под действием постоянного тока в области анода или катода называется физиологическим электротоном. В настоящее время установлено, что под действием отрицательного электрода — катода потенциал мембраны клеток снижается. Это явление называется физическим катэлектротоном. Под положительным — анодом, он возрастает. Возникает физический анэлектртон. Так как, под катодом мембранный потенциал приближается к критическому уровню деполяризации, возбудимость клеток и тканей повышается. Под анодом мембранный потенциал возрастает и удаляется от критического уровня деполяризации, поэтому возбудимость клетки, ткани падает. Следует отметить, что при очень кратковременном действии постоянного тока (1 мсек и менее)МП не успевает измениться, поэтому не изменяется и возбудимость ткани под электродами.

Постоянный ток широко используется в клинике для лечения и диагностики. Например, с помощью него производится электростимуляция нервов и мышц, физиопроцедуры: ионофорез и гальванизация.

Строение и функции цитоплазматической мембраны клеток.

Цитоплазматическая клеточная мембрана состоит из трех слоев: наружного белкового, среднего бимолекулярного слоя липидов и внутреннего белкового. Толщина мембраны 7,5-10 нМ. Бимолекулярный слой липидов является матриксом мембраны. Липидные молекулы его обоих слоев взаимодействуют с белковыми молекулами, погруженными в них. От 60 до 75% липидов мембраны составляют фосфолипиды, 15-30% холестерин. Белки представлены в основном гликопротеинами. Различают интегральные белки, пронизывающие всю мембрану и периферические, находящиеся на наружной или внутренней поверхности. Интегральные белки образуют ионные каналы, обеспечивающие обмен определенных ионов между вне- и внутриклеточной жидкостью. Они, также являются ферментами, осуществляющими противоградиентный перенос ионов через мембрану. Периферическими белками являются хеморецепторы наружной поверхности мембраны, которые могут взаимодействовать с различными ФАВ.

Обеспечивает целостность клетки, как структурной единицы ткани.

Осуществляет обмен ионов между цитоплазмой и внеклеточной жидкостью.

3. Обеспечивает активный транспорт ионов и других веществ в клетку и из нее

4. Производит восприятие и переработку информации поступающей к клетке в виде химических и электрических сигналов.

Механизмы возбудимости клеток. Ионные каналы мембраны. Механизмы возникновения мембранного потенциала (мп) и потенциалов действия (пд)

В основном, передаваемая в организме информация имеет вид электрических сигналов (например нервные импульсы). Впервые наличие животного электричества установил физиолог Л Гальвани в 1786 г. С целью исследования атмосферного электричества он подвешивал нервно-мышечные препараты лапок лягушек на медном крючке. Когда эти лапки касались железных перил балкона, происходило сокращение мышц. Это свидетельствовало о действии какого-то электричества на нерв нервно-мышечного препарата. Гальвани посчитал, что это обусловлено наличием электричества в самих живых тканях. Однако, А. Вольта установил, что источником электричества является место контакта двух разнородных металлов — меди и железа. В физиологии первым классическим опытом Гальвани считается прикосновение к нерву нервно-мышечного препарата биметаллическим пинцетом, сделанным из меди и железа. Чтобы доказать свою правоту, Гальвани произвел второй опыт. Он набрасывал конец нерва, иннервирующего нервно-мышечный препарат, на разрез его мышцы. В результате возникало ее сокращение. Однако и этот опыт не убедил современников Гальвани. Поэтому другой итальянец Маттеучи произвел следующий эксперимент. Он накладывал нерв одного нервно-мышечного препарата лягушки на мышцу второго, которая сокращалась под действием раздражающего тока. В результате первый препарат тоже начинал сокращаться. Это свидетельствовало о передаче электричества (ПД) от одной мышце к другой. Наличие разности потенциалов между поврежденным и неповрежденным участками мышцы впервые точно установил в 19 веке с помощью струнного гальванометра (амперметра) Маттеучи. Причем разрез имел отрицательный заряд, а поверхность мышцы положительный.

Советуем прочитать:  Боли в животе мышцах суставах

источник

8.Законы раздражения возбудимых тканей. Действие постоянного тока на возбудимые ткани.

Существуют три закона раздражения возбудимых тканей:

закон длительности раздражения;

закон градиента раздражения.

Закон силы раздражения устанавливает зависимость ответной реакции от силы раздражителя. Эта зависимость неодинакова для отдельных клеток и для целой ткани. Для одиночных клеток зависимость называется «все или ничего». Характер ответной реакции зависит от достаточной пороговой величины раздражителя. При воздействии подпороговой величины раздражения ответная реакция возникать не будет («ничего»). При достижении раздражения пороговой величины возникает ответная реакция, она будет одинакова при действии пороговой и любой сверхпороговой величины раздражителя (« все»).

Для совокупности клеток (для ткани) эта зависимость иная, ответная реакция ткани прямо пропорциональна до определенного предела силе наносимого раздражения. Увеличение ответной реакции связано с тем, что увеличивается количество структур, вовлекающихся в ответную реакцию.

Закон длительности раздражений. Ответная реакция ткани зависит от длительности раздражения, но осуществляется в определенных пределах и носит прямо пропорциональный характер.

Закон градиента раздражения. Градиент – это крутизна нарастания раздражения. Ответная реакция ткани зависит до определенного предела от градиента раздражения. При сильном раздражителе примерно на третий раз нанесения раздражения ответная реакция возникает быстрее, так как она имеет более сильный градиент. Если постепенно увеличивать порог раздражения, то в ткани возникает явление аккомодации. Аккомодация – это приспособление ткани к медленно нарастающему по силе раздражителю. Это явление связано с быстрым развитием инактивации натриевых каналов. Постепенно происходит увеличение порога раздражения, и раздражитель всегда остается подпороговым, т. е. порог раздражения увеличивается.

Законы раздражения возбудимых тканей объясняют зависимость ответной реакции от параметров раздражителя и обеспечивают адаптацию организмов к факторам внешней и внутренней среды.

Действие постоянного тока на возбудимые ткани:

Впервые закономерности действия постоянного тока на нерв нервно-мышечного препарата исследовал в 19 веке Пфлюгер. Он установил, что при замыкании цепи постоянного тока под отрицательным электродом (катодом) возбудимость повышается, а под положительным (анодом) снижается. Это называется законом действия постоянного тока. Изменение возбудимости ткани (например, нерва) под действием постоянного тока в области анода или катода называется физиологическим электротоном.

В настоящее время установлено, что под действием отрицательного электрода (катода) потенциал мембраны клеток снижается. Это явление называется физическим катэлектротоном. Под положительным (анодом) МП возрастает. Возникает физический анэлектротон. Так как под катодом мембранный потенциал приближается к критическому уровню деполяризации, возбудимость клеток и тканей повышается. Под анодом мембранный потенциал возрастает и удаляется от критического уровня деполяризации, поэтому возбудимость клетки, ткани падает. Следует отметить, что при очень кратковременном действии постоянного тока (1 мс и менее) МП не успевает измениться, поэтому не изменяется и возбудимость ткани под электродами.

Постоянный ток широко используется в клинике для лечения и диагностики. Например, с помощью него производится электростимуляция нервов и мышц, физиопроцедуры: ионофорез и гальванизация.

источник

Законы действия постоянного тока на возбудимые ткани

Полярный закон действия тока. При раздражении нерва или мышцы постоянным током возбуждение возникает в момент замыкания постоянного тока только под катодом, а в момент размыкания — только под анодом, причем порог замыкательного удара меньше, чем размыкательного. Прямые измерения показали, что прохождение через нервное или мышечное волокно электрического тока вызывает прежде всего изменение мембранного потенциала под электродами. В области приложения к поверхности ткани анода (+) положительный потенциал на наружной поверхности мембраны возрастает, т.е. в этом участке происходит гиперполяризация мембраны, что не способствует возбуждению, а, наоборот, ему препятствует. В том же участке, где к мембране приложен катод (-), положительный потенциал наружной поверхности снижается, происходит деполяризация, и если она достигает критической величины — в этом месте возникает ПД.

Изменение МП возникают не только непосредственно в точках приложения к нервному волокну катода и анода, но и на некотором расстоянии от них, но величина этих сдвигов убывает по мере удаления от электродов. Изменения МП под электродами носят название электротонических ( соответственно кат-электротон и ан-электротон), а за электродами — периэлектротонических (кат- и ан- периэлектротон).

Увеличение МП под анодом (пассивная гиперполяризация) не сопровождается изменением ионной проницаемости мембраны даже при большой силе приложенного тока. Поэтому при замыкании постоянного тока возбуждение под анодом не возникает. В отличие от этого, уменьшение МП под катодом (пассивная деполяризация) влечет за собой кратковременное повышение проницаемости для Na, что приводит к возбуждению.

Повышение проницаемости мембраны для Na при пороговом раздражении не сразу достигает максимальной величины. В первый момент деполяризация мембраны под катодом приводит к небольшому увеличению натриевой проницаемости и открытию небольшого числа каналов. Когда же под влиянием этого в протоплазму начинают поступать заряженные положительно ионы Na+, то деполяризация мембраны усиливается. Это ведет к открытию других Na-каналов, и, следовательно, к дальнейшей деполяризации, которая, в свою очередь, обуславливает еще большее повышение натриевой проницаемости. Этот круговой процесс, основанный на т.н. положительной обратной связи, получил название регенеративной деполяризации. Возникает она только при снижении Ео до критического уровня (Ек ). Причина повышения натриевой проницаемости при деполяризации связана, вероятно, с удалением Са++ из натриевых ворот при возникновении электроотрицательности (или снижении электроположительности) на наружной стороне мембраны.

Повышенная натриевая проницаемость через десятые доли миллисекунды за счет механизмов натриевой инактивации прекращается.

Скорость, с которой происходит деполяризация мембраны, зависит от силы раздражающего тока. При слабой силе деполяризация развивается медленно, и поэтому для возникновения ПД такой стимул должен иметь большую длительность.

Локальный ответ, который возникает при под пороговых стимулах, так же, как и ПД, обусловлен повышением натриевой проницаемости мембраны. Однако при под пороговом стимуле это повышение недостаточно велико для того, чтобы вызвать процесс регенеративной деполяризации мембраны. Поэтому начавшаяся деполяризация приостанавливается инактивацией и повышением калиевой проницаемости.

Подводя итог изложенному выше, можно следующим образом изобразить цепь событий, развивающихся в нервном или мышечном волокне под катодом раздражающего тока: пассивная деполяризация мембраны —- повышение натриевой проницаемости — усиление потока Na внутрь волокна — активная деполяризация мембраны — локальный ответ — превышение Ек — регенеративная деполяризация — потенциал действия (ПД).

Каков же механизм возникновения возбуждения под анодом при размыкании? В момент включения тока под анодом мембранный потенциал возрастает — происходит гиперполяризация. При этом разница между Ео и Ек растет, и для того, чтобы сдвинуть МП до критического уровня, нужна большая сила. При выключении тока (размыкание) исходный уровень Ео восстанавливается. Казалось бы, в это время нет условий для возникновения возбуждения. Но это справедливо только для того случая, если действие тока продолжалось очень короткое время (менее 100 мсек.). При длительном действии тока начинает меняться сам критический уровень деполяризации — он растет. И, наконец, возникает момент, когда новый Ек становится равным старому уровню Ео. Теперь при выключении тока возникают условия для возбуждения, ибо мембранный потенциал становится равным новому критическому уровню деполяризации. Величина ПД при размыкании всегда больше, чем при замыкании.

Советуем прочитать:  Чем лечить растяжение связок икроножной мышцы

Зависимость пороговой силы стимула от его длительности. Как уже указывалось, пороговая сила любого стимула в определенных пределах находится в обратной зависимости от его длительности. В особенно четкой форме эта зависимость проявляется при использовании в качестве раздражителя прямоугольных толчков постоянного тока. Полученная в таких опытах кривая получила название «кривой силы-времени». Она была изучена Гоорвегом, Вейсом и Лапиком в начале века. Из рассмотрения этой кривой прежде всего следует, что ток ниже некоторой минимальной величины или напряжения не вызывает возбуждения, как бы длительно он не действовал. Минимальная сила тока, способная вызвать возбуждение, названа Лапиком реобазой. Наименьшее время, в течение которого должен действовать раздражающий стимул, называют полезным временем. Усиление тока приводит к укорочению минимального времени раздражения, но не беспредельно. При очень коротких стимулах кривая силы-времени становится параллельной оси координат. Это означает, что при таких кратковременных раздражениях возбуждения не возникает, как бы ни была велика сила раздражения.

Определение полезного времени практически затруднено, так как точка полезного времени находится на участке кривой, переходящей в параллельную. Поэтому Лапик предложил использовать полезное время двух реобаз — хронаксию. Ее точка находится на самом крутом участке кривой Гоорвега-Вейса. Хронаксиметрия получила широкое распространение как в эксперименте, так и в клинике для диагностики повреждений волокон двигательных нервов.

Выше уже указывалось, что деполяризация мембраны приводит к началу двух процессов: одного — быстрого, ведущего к повышению натриевой проницаемости и возникновению ПД, а другого — медленного, приводящего к инактивации натриевой проницаемости и к окончанию возбуждения. При крутом нарастании стимула Na-активация успевает достичь значительной величины прежде, чем развивается Na-инактивация. В случае медленного нарастания силы тока на первый план выступают процессы инактивации, приводящие к повышению порога и снижению амплитуды ПД. Все агенты, усиливающие или ускоряющие инактивацию, увеличивают скорость аккомодации.

Аккомодация развивается не только при раздражении возбудимых тканей электрическим током, но и в случае применения механических, термических и прочих стимулов. Так, быстрый удар палочкой по нерву вызывает его возбуждение, при медленном же надавливании на нерв той же палочкой возбуждения не возникает. Изолированное нервное волокно можно возбудить быстрым охлаждением, а медленным — нельзя. Лягушка выпрыгнет, если ее бросить в воду с температурой 40 градусов, но если ту же лягушку поместить в холодную воду, и медленно нагревать ее, то животное сварится, но не будет реагировать прыжком на подъем температуры.

В лаборатории показателем скорости аккомодации является та наименьшая крутизна нарастания тока, при которой стимул еще сохраняет способность вызывать ПД. Эту минимальную крутизну называют критическим наклоном. Его выражают или в абсолютных единицах (мА/сек), или в относительных (как отношение пороговой силы того постепенно нарастающего тока, который еще способен вызывать возбуждение, к реобазе прямоугольного толчка тока).

Рисунок 4. Кривая силы-времени Гоорвега-Вейса. Обозначения: Х – хронаксия, ПВ — полезное время, Р — реобаза, 2р — сила в две реобазы

Закон «все или ничего». При изучении зависимости эффектов раздражения от силы приложенного стимула был установлен т.н. закон «все или ничего».

Согласно этому закону, под пороговые раздражения не вызывают возбуждения («ничего»), при пороговых же стимулах возбуждение сразу приобретает максимальную величину («все»), и уже не возрастает при дальнейшем усилении раздражителя.

Эта закономерность первоначально была открыта Боудичем при исследовании сердца, а в дальнейшем подтверждена и на других возбудимых тканях. Долгое время закон «все или ничего» неправильно интерпретировался как общий принцип реагирования возбудимых тканей. Предполагали, что «ничего» означает полное отсутствие ответа на под пороговый стимул, а «все» рассматривалось как проявление полного исчерпания возбудимым субстратом его потенциальных возможностей. Дальнейшие исследования, в особенности микроэлектродные, показали, что эта точка зрения не соответствует действительности. Выяснилось, что при под пороговых силах возникает местное не распространяющееся возбуждение (локальный ответ). Вместе с тем оказалось, что «все» также не характеризует того максимума, которого может достигнуть ПД. В живой клетке существуют процессы, активно приостанавливающие деполяризацию мембраны. Если каким-либо воздействием на нервное волокно, например, наркотиками, ядами, ослабить входящий Na-ток, обеспечивающий генерацию ПД, то он перестает подчиняться правилу «все или ничего» — его амплитуда начинает градуально зависеть от силы стимула. Поэтому «все или ничего» рассматривается сейчас не как всеобщий закон реагирования возбудимого субстрата на раздражитель, а лишь как правило, характеризующее особенности возникновения ПД в данных конкретных условиях.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Сдача сессии и защита диплома — страшная бессонница, которая потом кажется страшным сном. 8842 — | 7177 — или читать все.

источник

Воздействие электрического тока на живые организмы

Электролов рыбы стал возможным в основном, благодаря использованию явления ориентированного движения рыбы в поле постоянного тока. Внешне это явление выражается в том, что рыба, попадая в поле постоянного тока, при известных значениях напряженности поля устремляется к положительному электроду. «Внутренние» причины такого направленного движения можно объяснить основными понятиями из раздела «Общей физиологии», где студенты знакомятся с вопросами физиологии возбудимых тканей: потенциал покоя, потенциал действия, фазовые изменения возбудимости и их оценка, лабильность возбудимых структур, проведение возбуждения по нервным волокнам и передача его в синапсах, механизмы мышечного сокращения. Особое внимание уделяется действию на них электрического тока и законам раздражения возбудимых тканей: закон силы, закон «все или ничего», закон физиологического электротона, полярный закон, закон «силы-длительности» (обеспечивает понимание основ электронейромиостимуляции, физиотерапевтических воздействий на нервную систему с использованием постоянного и импульсного электрического тока). Не даром авторы монографий по электролову, излагая его биологические или физиологические предпосылки сообщают не только данные специальных исследований на рыбах, но и широко обращаются к общим закономерностям нервно-мышечной физиологии, пытаясь применить их для объяснения особенностей реакций рыб в электрическом поле. Если кто желает подробнее ознакомиться с этими вопросами – может ознакомиться с ними в Интернете – было бы желание. Владимир однажды попытался на сайте Данилы-мастера объяснить эту проблему, используя, на мой взгляд, слишком «научный материал», где используется терминология, не привычная нашему уху и, при этом, не давая пояснения о значениях этих терминов. Чтобы понять, что же хотел сказать Владимир, мне пришлось «перелопатить» достаточно большой объем, как специальной медицинской, так и научно-популярной литературы. Наиболее приемлемый вариант, на мой взгляд, объясняющий то, что хотел сказать Владимир, изложенный в научно-популярном виде здесь: http://corncoolio.narod.ru/nashe/phisiology/posobie/01.htm. Кому покажется мало – смотрите список литературы. Но сейчас я не хочу копаться во «внутренних» причинах, объясняющих реакцию рыбы на раздражение электрическим током. Попытаюсь изложить как импульсы тока различной формы влияют на живой организм, т.е. «внешние» признаки.

Итак. Электрический ток — это направленное (упорядоченное) движение электрических зарядов. В металлах, т. е. в проводниках первого рода, он представляет собой упорядоченное движение свободных электронов, в электролитах — проводниках второго рода — движение ионов, т. е. электрически заряженных частиц. Именно такой механизм характерен для прохождения тока в биологических объектах.

Живая ткань обладает электровозбудимостью, т. е. свойством подвергаться изменениям под влиянием электрического тока. В основе возбуждения лежит сложный физико-химический процесс, обусловленный нарушением равновесия ионов и изменением степени набухания оболочек нерва и его волокон. Состояние возбуждения в нерве или мышцах проявляется токами действия.

Для исследования электровозбудимости применяют постоянный (гальванический) и импульсный токи (в том числе фарадический). Наиболее подробно изучена электровозбудимость нервно-мышечного аппарата. Порогом возбудимости принято называть ту силу тока, которая необходима, чтобы вызывать едва уловимые сокращения мышцы.

Постоянный ток

В основе биологического действия постоянного гальванического тока лежат процессы электролиза, изменения концентрации ионов в клетках и тканях и поляризационные процессы. Они обусловливают раздражение нервных рецепторов и возникновение рефлекторных реакций местного и общего характера.

В развитии ответных реакций существенную роль играют сила тока, длительность воздействия, полярность активного электрода, а также исходное функциональное состояние органов и систем организма.

Советуем прочитать:  Болит вся спина все мышцы на спине

При прохождении тока по нерву меняется возбудимость последнего. У катода возникает повышенная возбудимость к раздражителям, у анода — пониженная.

Возможно поэтому некоторые исследователи считают, что рыба поворачивает и движется к аноду, т.к. в этом положении она испытывает наименьшее раздражение.

Понижение возбудимости под анодом при воздействии постоянным током небольшой интенсивности используют в лечебной практике для уменьшения болей. При понижении функциональной способности ткани гальванизация катодом часто ведет к повышению возбудимости.

Изменения двигательной реакции могут быть не только количественными, но и качественными. С одной стороны, учитывают силу тока, вызывающую пороговое сокращение, с другой — характер и качество самого сокращения мышцы.

Нормальная мышца при исследовании реагирует молненосным сокращением, причем с катода на меньшую силу тока, чем с анода (закон Пфлюгера (Pfluger).При заболеваниях периферического нейрона эти реакции могут извращаться. Так, раздражение анодом вызывает сокращение мышцы при меньшей силе тока, чем катодом.

Замыканием и размыканием постоянного тока можно вызывать сокращение мышцы при раздражении как двигательного нерва, так и непосредственно мышц.

Раздражение постоянным током вызывает быструю двигательную реакцию (сокращение мышцы) только в момент замыкания тока, причем при раздражении катодом она выражена при меньшей силе тока чем при раздражении анодом.

При воздействии постоянного тока в тканях происходят два противоположных процесса: с одной стороны, повышение концентрации ионов на границах полупроницаемых клеточных мембран, с другой — отведение этих ионов диффузией. Диффузия, влияя на движение ионов, способствует выравниванию концентрации.

Импульсный ток

Процесс восстановления физиологического состояния в ткани путем диффузии развертывается во времени. Ток, дающий пологую кривую (например, пульсирующий постоянный), меньше раздражает, чем ток, кривая которого образует быстрый и крутой подъем. Это объясняют тем, что при медленном постепенном подъеме кривой тока диффузия успевает значительно ослабить концентрацию ионов.

Медленное увеличение силы постоянного тока вызывает постепенное изменение концентрации ионов в клетках, что приводит к нерезкому раздражению нервных окончаний. Сокращения мышц при этом не происходит; если же ток включают и выключают быстро, наблюдают сокращение мышц. Это можно объяснить некоторым смещением ионов и отставанием диффузионных процессов при кратковременных импульсах тока.

Под влиянием раздражения импульсным током волна возбуждения быстро распространяется по мышечным волокнам. Происходит пассивное сокращение мышцы.

При прохождении через ткани импульсных однонаправленных токов низкой частоты в тканях происходят те же физико-химические явления, что и при воздействии постоянным током. Однако процессы эти происходят дискретно в зависимости от частоты импульсов, а степень их выраженности и физиологический эффект зависят от частоты, формы, длительности импульсов, скважности и адекватности их функциональным возможностям тканей.

Основными параметрами импульсного тока являются: частота повторения импульсов, длительность импульса; скважность; форма импульсов, обусловленная крутизной переднего и заднего фронтов; амплитуда. В зависимости от этих характеристик они могут оказывать возбуждающее действие и использоваться для электростимуляции мышц или оказывать тормозящее действие, на чем основано их применение для электросна и электроаналгезии.

Современная электронная техника дает возможность получать импульсы тока, параметры которых изменяются в самых широких пределах, например частота от единиц до миллионов герц; длительность — от секунд до микросекунд; форма импульсов также может различаться в широких пределах, вплоть до возможности воспроизведения любой изображенной на бумаге формы импульса.

— фарадический ток в его классической форме (рис. а), получаемый от индукционной катушки, с частотой 60 – 80 Гц и длительностью размыкателыюго импульса 1—2 мСек. Фарадический ток способен вызывать в мышцах длительное («тетаническое») сокращение, которое продолжается в течение всего периода прохождения тока, ведущее к утомлению мышцы ;

— тетанизирующий ток или импульсы, воспроизводящие размыкательные импульсы фарадического тока (рис. б). Треугольные, остроконечной формы, с длительностью импульса 1—1,5 мСек, частотой 100 Гц, применяется взамен фарадического тока в электродиагностике и электростимуляции;

конденсаторные разряды с экспоненциально-спадающим задним, фронтом (рис. в);

прямоугольные импульсы (рис. г) (ток Ледюка) с длительностью импульса от 0,1 до 1 мСек, частотой от 1 до 160 Гц. Этот вид тока усиливает тормозные процессы в центральной нервной системе и его используют для получения состояния, аналогичного физиологическому сну (электросон) С. А. Ледюк (1902) установил, что наиболее физиологическое действие ток оказывает при соотношении продолжительности импульса к паузе 1 : 10;

экспоненциально-нарастающие импульсы (рис.д)

экспоненциально-нарастающие и спадающие импульсы (рис.е) (ток Лапика) имеет пологий подъем и спуск, длительность импульса — 1,6 — 60 мСек, различной частоты, напоминает форму токов действия нерва при его раздражении. Преимущество экспоненциальной формы тока заключается в том, что она может вызвать двигательную реакцию мышц, когда тетанизирующий ток этого не делает. Эту форму тока применяют для стимуляции мышц.

К этому следует прибавить близкие по форме к синусоидальным импульсы диадинамических токов Бернара (диадинамические) — полусинусоидальной формы с задним фронтом, затянутым по экспоненте, с частотой 50 и 100 Гц. и длительностью 10 мСек. Это импульсы, полученные путем однополупериодного выпрямления переменного тока сети, у которых с помощью соответствующим образом включенного в цепь конденсатора с постоянной времени разрядной цепи, равной 4 мСек, нисходящая часть снижается по экспоненциальной кривой (рис.а). При частоте 100 гц аналогичные импульсы получаются путем двух-полупериодного выпрямления сетевого переменного тока и имеют форму, показанную на рис.б.

Различное их сочетание вызывает ту или иную реакцию:

a) «Однотактный непрерывный» ток обладает выраженным раздражающим, возбуждающим действием: резко выражено сокращение мышц.

b) Ритм «синкопа» характеризуется кратковременными сильными сокращениями мышц и последующим их расслаблением и предназначен для электростимуляции мышц.

c) Ток «короткий период», при котором «однотактный непрерывный» ток с длительностью периода 1 секунда чередуется с «двухтактным непрерывным» той же длительности периода, вызывает ритмическую гимнастику скелетных мышц.

Применяя импульсный и особенно переменный ток для воздействия на ткани организма, следует учитывать, что электропроводность последних имеет также емкостную составляющую, обусловленную поляризационными явлениями в тканях. В общем виде эквивалентная электрическая схема для цепи, содержащей ткани организма, при воздействии постоянным и особенно импульсным током может быть представлена в виде нескольких последовательно включенных омических резисторов, шунтированных каждый некоторой емкостью.

Следствием емкостных свойств тканей является то, что форма импульсов тока, проходящего через них, может отличаться от формы импульсов приложенного напряжения. С этим необходимо считаться при точных исследованиях. В качестве примера на следующем рисунке показана схематически форма импульсов тока, получающихся при действии на ткани организма импульсов напряжения прямоугольной формы.

А в заключении немного о том, как сами рыбы ловят рыбу при помощи электричества.
Разряды излучаются сериями залпов, форма, продолжительность и последовательность которых зависят от степени возбуждения и вида рыбы. Частота следования импульсов связана с их назначением (например, электрический скат излучает 10—12 «оборонных» и от 14 до 562 «охотничьих» импульсов в сек в зависимости от размера жертвы). Величина напряжения в разряде колеблется от 20 (электрические скаты) до 600 В (электрические угри), сила тока — от 0,1 (электрический сом) до 50 А (электрические скаты).

Напряжение и сила тока в отдельных импульсах разряда электрического сома длиной свыше 80 см могут достигать 250 В и 0,5 А.

Характерна и сама разрядная деятельность сома во время охоты. Количество импульсов в «охотничьих» залпах у электрического сома зависит от размера жертвы. Длительность серии разрядов и число составляющих их импульсов повышаются с увеличением размеров объекта охоты. Так, например, сом длиной 20см при захвате 6-сантиметровом рыбы (в нашем случае это была верховка) генерировал в залпе до 290 импульсов при средней продолжительности залпа 21с. Жертва впадает в электрический шок, обездвижиаается, и сом заглатывает ее. Во время охоты двигательная активность сома почти не увеличивается – он продолжает медленно передвигаться. Правда, эти передвижения уже носят направленный характер – в сторону жертвы. Из-за своей медлительности сом частенько упускает свою добычу. Обездвиженная рыбка успевает прийти в себя и пытается скрыться от сома. Тогда следует новая серия разрядов. В серии разрядов амплитуды напряжения и силы тока импульсов идут по убывающей.

источник