Общая характеристика электрического стимула

Электрический стимул при электрофизиологических исследованиях

Электрический ток широко используется в экспериментальной физиологии[Б25] вообще и при электрофизиологических экспериментах не случайно [++601+с48].

Во-первых, электрический ток является адекватным раздражителем при электрофизиологических исследованиях. Как можно ещё более эффективно изменять электрические параметры возбудимых структур, если не прямым воздействием электрического тока?

Во-вторых, этот раздражитель обладает рядом ценных качеств, т.е. его применение позволяет наиболее точно и тонко дозировать стимул по силе, длительности, частоте[Б26] [++644+C.12].

Чаще в электрофизиологических исследованиях используется постоянный (не меняющий полярность) импульсный ток (импульсы). Для прямоугольного стимула задается полярность (положительная или отрицательная), амплитуда (В или мА), длительность (мкс, мс, с). Для трапецевидного - полярность, сила тока, длительность переднего фронта, основной фазы, заднего фронта. Для треугольного по форме стимула длительность основной фазы равна нулю.

Внимание! Часто при демонстрации деполяризации мембраны импульсными токам допускаются следующие ошибки: прекращается деполяризация мембраны при продолжающемся действии импульса тока или продолжается деполяризация вплоть до развития потенциала действия в бестоковый период. Проверьте правильность рисунков в Ваших учебниках.

При серийных раздражениях (например, при показанном на рис. однополярном меандре) задаются длительность, частота (Гц), скважность.

Скважность – это отношение длительности периода следования импульсов к длительности одного импульса. Например, скважность, равная трём, означает, что длительность одного импульса ток в три раза меньше длительности периода следования импульсов и в два раза меньше длительности бестоковой паузы.

Рис.. Определение скважности. Объяснения в тексте.

Рис.. Однополярный меандр со скважностью 3. Объяснения в тексте.

Место приложения электрического стимула

Раздражающий (активный) электрод может быть расположен на поверхности клетки и внутри клетки (рис.). При этом в первом случае он должен иметь отрицательную полярность, а во втором – положительную. Условно принимают, что приложенный ток входит в ткань в области анода и выходит в области катода.

Рис.. Место расположения и полярность раздражающего электрода. Объяснение в тексте.

Другими словами возбуждение может возникнуть только в месте прохождения токов выходящего направления (рис.).

Рис.. Направление деполяризующих выходящих (А, B) и гиперполяризующих входящих токов (C, D). Объяснение в тексте.

Эффективность раздражения определяется не только абсолютным значением тока, но и плотностью тока под стимулирующим электродом. Плотность тока определяется отношением величины тока, протекающего по цепи, к величине площади электрода. Поэтому при монополярном раздражении площадь активного электрода всегда меньше пассивного (рис.)[Б27].

Рис.. Соотношение площадей активного и пассивного электродов. Объяснение в тексте.

Недостаток внеклеточного подведения тока заключается в значительном ветвлении его тока: только часть его проходит через мембраны клеток, часть же ответвляется в межклеточные щели. Вследствие этого при раздражении приходится применять ток значительно большей силы, чем необходимо для возникновения возбуждения.

Рис. 210041846. Ветвление тока в ткани при раздражении через наружные (внеклеточные) электроды (схема). Волокна возбудимых клеток (ткани) обведены толстой линией, между ними – межклеточные щели [++421+c62]. Объяснение в тексте.

По вышеперечисленным причинам и в первом опыте Гальвани лучше наносить стимул биметаллическим пинцетом на нерв

Рис.. Направление деполяризующих выходящих (А, B) и гиперполяризующих входящих токов (C, D). Объяснение в тексте.

При внутриклеточном способе подведения тока к клеткам —– микроэлектрод вводят в клетку, а пассивный электрод прикладывают к поверхности ткани. В этом случае весь ток проходит через мембрану клетки, что позволяет точно определить наименьшую силу тока, необходимую для возникновения потенциала действия. При таком способе раздражения отведение потенциалов производят с помощью второго внутриклеточного микроэлектрода. Пороговая сила тока, необходимая для возникновения возбуждения различных клеток при внутриклеточном раздражающем электроде, равна 10^-7 ‑ 10^-9 А.

Различие понятий «законы раздражения возбудимых тканей и законы возбуждения»

Законы раздражения отвечают на вопрос, каким должен быть раздражитель, чтобы возникло возбуждение. Законы возбуждения отвечают на вопрос, каким образом может ответить возбудимая структура на действие раздражителя.

Не путайте закон «силы», как закон возбуждения, с законом «силы», как законом раздражения.

Сравните:

	Закон «силы» (возбуждения)	Закон «силы» (раздражения)
Определение	С увеличением силы стимула увеличивается сила ответной реакции возбудимой структуры.	Чтобы возникло возбуждение, стимул должен быть достаточно сильным – пороговым или выше порогового[Б28].
Область применения	Описание процесса возбуждения	Характеристика стимула

Нельзя согласиться с Н.Я.Агаджаняном [, стр.28], что один и тот же закон рассматривает (описывает) разные явления[Б29].

При выполнении закона раздражения – «силы» – возникает возбуждение, которое в свою очередь может протекать или по закону «силы» или по закону «всё или ничего».

Дата добавления: 2014-01-11