Среда возбудимая

Среди многих тысяч производных л-аминобензойной кислоты найден ряд эффективных местных анестетиков - веществ, подавляющих чувствительность (возбудимость) нервных окончаний. Такие ее эфиры, как анестезин (4), новокаин (5) и дикаин (8), стали успещно заменять в клинике алкалоид кокаин благодаря имитации его фармакофорной (анестезиофорной) группы -N-( ) -X- (0)Ar, не вызывая при этом болезненного привыкания к лекарству. Синтезируют все эти три лекарственных вещества из п-нитротолуола (1), который окисляют до нитро-бензойной кислоты (2). Затем стандартными реакциями этери-фикации, восстановления и переэтерификации получают последовательно эфир (3), анестезин (4) и новокаин (5). Алкилирова-ние амина (6) бутилбромидом с последующей этерификацией бутиламйна (7) аминоэтанолом приводит к получению дикаина (8) [c.68]

Ион магния имеет меньший радиус по сравнению с ионом Са +, чем и объясняется большая легкость, с которой ои проникает в клетки. Часто роль Mg + может брать иа себя Мп + при полном сохранении активности фермеитов, требующих присутствия ионов Mg +. В то же время высокие концентрации Са + часто антагонистичны по отношению к Mg +. Этот антагонизм отчетливо проявляется при изучении совместного влияния этих иоиов иа возбудимость клеток. Дефицит магния или избыток кальция в окружающей среде приводят к повышению возбудимости с другой стороны, избыток магния приводит к ее потере. Интересно отметить, что для находящихся в состоянии зимней спячки животных характерно высокое содержание иоиов Mg +. [c.130]

В неоднородной возбудимой среде возникший источник волн, будь то эхо или ревербератор, может служить стимулятором для запуска новых источников волн. Если параметры среды таковы, что скорость размножения источников не меньше, чем скорость их умирания , то возможна фибрилляция. При взаимодействии нескольких источников длительность фибрилляции быстро растет с увеличением т. Минимальное число источников, способное вызвать фибрилляцию данной длительности, уменьшается с увеличением т. Опыт показывает, что на полоске ткани миокарда фибрилляция может быть длительной, если размеры полоски достаточно велики, т. е. имеется некоторая критическая масса для фибрилляции. Число источников, обеспечивающее фибрилляцию, является аналогом критической массы. [c.532]

В физиотерапии применяют наложение катода для восстановления функций в тканях, в частности нервов, которые в результате травм и т. п. находятся в парабиотическом состоянии. Анод же используют для уменьшения повышенной возбудимости тканей, подвергшихся раздражению (например, при болях). Перераспределение ионов под влиянием электрического тока локально меняет pH среды, повышает обмен веществ, что благоприятно влияет на разрешение воспалительных процессов, ускорение регенерации, рассасывание рубцов и т. п. [c.44]

Система Жаботинского представляет большой интерес как модель биологической возбудимой среды, такой, как синцитий сердечной ткани. Возникаю- [c.237]

Теория возбудимых сред, частью которой является теория биологических колебательных процессов. [c.22]

Как мы видели (гл. 12), мышечная ткань также представляет собой возбудимую среду,— возбуждение, сообщаемое сетью нервных волокон, вызывает механохимические процессы. Тем самым процессы в возбудимых средах имеют важнейшее значение для физиологии, в частности, для физиологии сердечной мышцы. [c.528]

Само понятие возбудимой среды как среды, в которой распространение импульса происходит без затухания за счет энергии, [c.528]

В возбудимых средах реализуются автоволновые процессы, подобные описанным в 16.2. Источники волн могут возникать [c.529]

Таким образом, безразмерный параметр т является важно характеристикой возбудимой среды, определяющей режим фибрилляции и время его существования. [c.532]

В качестве примера первично-активного транспорта можно привести транспорт, осуществляемый На /К -АТФ-азой, как одной из наиболее важных и широко распространенных активных транспортных систем в плазматической мембране животных клеток. Эта система, получившая название Na -К -насоса, отвечает за поддержание в клетке высокой концентрации и низкой Na путем переноса внутрь клетки, а Na из клетки наружу против градиента их концентрации и поэтому требующей затраты АТФ. Оказывается, в животной клетке внутриклеточная концентрация ионов калия примерно в 30 раз выше, а ионов натрия в 10 раз ниже, чем в окружающей среде. Такая асимметрия ионного состава определяет содержание воды и ионный состав в клетке, электрическую возбудимость нервных и мышечных волокон, служит движущей силой для транспорта в клетку сахаров и аминокислот, является важным фактором в процессе биосинтеза белка. [c.311]

Среди высокоэнергетических фосфорилированных соединений имеется одно, играющее особую роль в энергетике возбудимых тканей, таких, как мышечная и нервная. Это соединение, креатинфосфат, или фосфокреатин (рис. 14-13), служит резервуаром высокоэнергетических фосфатных групп. ДС° гидролиза креатинфосфата (— 10,3 ккал/моль) несколько превьппает АС° гидролиза АТР. Креатинфосфат может передавать свою фос- [c.425]

Модели возбудимых сред [c.143]

Рис. 5.2. Нуль-изоклины типичной модели возбудимой среды

Рис. 5.3. Пример взаимного расположения нуль-изоклин, при котором возбудимая среда обладает двумя устойчивыми однородными стационарными состояниями (бистабильная система)

В зависимости от соотношения между параметрами 5, >с, /г и а она может описывать все основные автоволновые режимы, известные для возбудимых сред. Нуль-изоклины этой модели при одном из возможных соотношений между параметрами изображены на рис. 5.4. [c.149]

В работах Пригожина, Лефевра и др. было предпринято систематическое исследование диссипативных структур для модели возбудимой химической среды с диффузией согласно схеме реакций (5.1.4). Результаты этого исследования, сочетавшего применение методов теории бифуркаций и проведение численных расчетов на ЭВМ, подробно изложены в книге [7]. [c.153]

В последующих разделах этой главы мы рассмотрим более подробно основные типы автоволновых процессов в возбудимых распределенных средах, описываемых моделями, перечисленными в разд. 1. [c.159]

Чтобы понять, каким образом удается управлять переключениями и чем определяется скорость бегущего импульса, рассмотрим возбудимую среду, описываемую моделью [c.166]

В работе [74] было показано, что вокруг отверстия в возбудимой среде может циркулировать спиральная волна возбуждения, форма которой представляет собой эвольвенту отверстия, так что шаг спирали равен периметру отверстия. Дальнейшие исследования обнаружили [75, 76], что спиральная волна может возникать и в однородных средах без посторонних включений. В этом случае шаг спирали равен длине Хп = стд. В рамках аксиоматической модели изучены также механизмы зарождения и гашения таких волн в возбудимых средах с неоднородной рефрактерностью [75, 4]. [c.175]

Другой источник волн — ведущие центры, или эхо. Если подать несколько импульсов на неоднородное по рефрактерности лолокно, то на неоднородности появляются новые импульсы, бегущие по волокну, и лишь позднее наступает состояние покоя. Возникшие импульсы подобны отраженным от неоднородности, лоторая рассматривается как источник эха. Показано, что эхо может появляться в средах, для которых т/хп > 0,5. Ревербератор есть источник импульсов, который может существовать в среде и при х/хн>0,5. Пути, по которым возбуждение переходит из области с меньшим Хр в область с большим т и обратно, про- странственно разделены, но сближаются при увеличении х/хп и при х/тд = 0,5 соединяются. Тем самым эхо есть ревербератор с предельной, нулевой длиной. Эхо и ревербератор сходны как источники импульсов и могут быть причинами фибрилляции в неоднородных возбудимых средах. [c.531]

Рассмотрим вначале распространение бегущего импульса по тонкому кольцу радиуса В (рис. 5.27, а). Если толщина кольца достаточно мала, движение можно считать одномерным. Оно описывается тогда периодическим решением уравнений возбудимой среды (5.5.1) с пространственным периодом, равным периметру кольца X = = 2пК). Такое решение уже изучалось нами. Оно отвечает последовательности импульсов с периодом X, бегущих по бесконечной пря- [c.175]

X) при конкретном значении параметра 8. Эту зависимость нетрудно рассчитать численным образом для произвольной модели возбудимой среды. [c.182]

Допустим, что у нас имеются всего два связанных между собой возбудимых элемента (рис. 5.32). Каждый из них по отдельности в ответ на однократное внешнее воздействие может совершить всего один цикл колебаний — перейти из состояния покоя в возбужденное состояние, после чего — в состояние рефрактерности, а затем вернуться к исходному состоянию покоя. Однако система из двух таких элементов уже способна совершать автоколебания, не предполагающие каких-либо внешних воздействий. Если длительность состояния возбуждения превышает длительность периода рефрактерности и колебания элементов сдвинуты по фазе, то они будут поочередно запускать друг друга (см. рис. 5.32) к моменту окончания периода рефрактерности первого элемента второй находится в возбужденном состоянии и возбуждает первый элемент, после чего они меняются ролями, так что эффект повторяется еще раз, и т. д. Пара таких элементов становится автоволновым источником, и от нее по среде могут распространяться волны возбуждения. С результатами рассмотрения свойств ведущих центров, а также процессов их зарождения и гибели, полученными в рамках аксиоматической модели, можно ознакомиться в монографии [4]. [c.184]

Способность мембран поддерживать разность концентраций ионов между цитоплазмой и внеклеточной средой обусловливает их возбудимость, что имеет важное практическое значение. Разделение зарядов создает как бы аккумулятор легко доступной энергии, которая может быть использована для проведения электрических сигналов через клеточную мембрану. Эта способность клеток проводить сигналы проявляется в наиболее яркой форме в нервных волокнах, однако она свойственна не только нервным клеткам и обнаруживается даже у простейших, например у Parame ium [70, 70а], а также, вероятно, у бактерий. [c.369]

Пантотеновая кислота осуществляет свою биологическую функцию в составе коферментов, которые в виде простетической группы в соединении со специфическими белками — апоферментами входят в ферментные системы. Ферменты, включающие в свой состав пантотеновую кислоту, являются важнейшими биокатализаторами реакций ацилирования, среди которых находится реакция ацетилирования холина, связанная с возбудимостью нервного волокна [141], реакции ацетилирования уксусной кислоты в ацетоуксусную кислоту, ацетилирования аминов, спиртов и др. [142, 143]. Однако пантотеновая кислота проявляет свои биокаталитические функции, только входя в состав 2-меркаптоэтнламидных производных. Коферментом ацилирования, переносящим ацетильную и другие ацильные группы посредством своей тиольной группы, является кофермент А [144]. Вся или почти вся связанная пантотеновая кислота в клетках животного организма представлена, вероятно, в виде этого кофермента. [c.72]

Нервное волокно представляет собой возбудимую, или активную, среду. Распространение нервного импульса представляет собой распространение автоволны — сильно нелинейного образования, поскольку ее движение описывается нелинейными уравнениями типа (11.13). Скорость, форма и амплитуда импульса не зависят от начальных условий они, как мы видели, определяются свойствами среды. До и после прохождения автоволны участок волокна находится в состоянии покоя — автоволна локализована. Этим она отличается от обычной электромагнитной или звуковой волны. [c.374]

Мы уже говорили об автоволнах в возбудимых, активных средах, рассматривая распространение нервного импульса (гл. И). Среда, в которой происходит реакция Белоусова — Жаботинского, есть активная среда. [c.519]

NaК -Активируемая вденозинтрифосфатаза. Характерной особенностью животных клеток является резко выраженная асимметрия их ионного состава относительно внешней среды. Так, внутриклеточная концентрация ионов калия примерно в 30 раз выше, а ионов натрия в 10 раз ниже, чем в окружающей среде. Градиенты концентрации ионов натрия и калия регулируют объем клетки и ионный состав в узких пределах колебаний, обеспечивают электрическую возбудимость нервных и мышечных клеток и служат движущей силой для транспорта в клетку сахаров и вминокислот. Трансмембранные градиенты концентраций катионов являются [c.621]

Передача электрических сигналов нервной клеткой основана на изменении мембранного потенциала в результате прохождения относительно небольшого числа ионов через мембранные каналы. Эти ионы перемещаются за счет энергии, большой запас которой создаежя благодаря работе Ыа К -АТРазного насоса, поддерживающего более низкую концентрацию N0 и более высокую концентрацию К внутри клетки по сравнению с наружной средой. В покоящемся нейроне каналы избирательной утечки К делают мембрану более проницаемой для калия, чем для других ионов, и поэтому мембранный потенциал покоя близок к равновесному потенциалу К, составляющему примерно - 70 мВ. Внезапная деполяризация мембраны изменяет ее проницаемость, так как при этом открываются потенциал-зависимые натриевые каналы. Но, если деполяризованное состояние поддерживается, эти каналы вскоре инактивируются. Под влиянием мембранного электрического поля отдельные каналы совершают резкий переход от одной из возможных конформаций к другой. Потенциал действия инициируется тогда, когда под влиянием короткого деполяризующего стимула открывается часть потенциал-зависимых натриевых каналов, что делает мембрану более проницаемой для Ыа и еще дальше смещает мембранный потенциал по направлению к равновесному натриевому потенциалу. В результате такой положительной обратной связи открывается еще больше натриевых каналов, и так продолжается до тех пор, пока не возникнет потенциал действия, подчиняющийся закону всё или ничего . Потенциал действия быстро исчезает вследствие инактивации натриевых каналов, а во многих нейронах также и открытия потенциал-зависимых калиевых каналов. Распространение потенциала действия (импульса) по нервному волокну зависит от кабельных свойств этого волокна. Когда при импульсе мембрана на некотором участке деполяризуется, ток, проходящий здесь через натриевые каналы, деполяризует соседние участки мембраны, где в свою очередь возникают потенциалы действия. Во многих аксонах позвоночных высокая скорость и эффективность проведения импульсов достигается благодаря изоляции поверхности аксона миелиновой оболочкой, оставляющей открытыми лишь небольшие участки возбудимой мембраны. [c.92]

Модели типа (5.1.17) возникают довольно часто при описании возбудимых сред различной природы (см. [5, 19]). Важным частным примером служит модель Фитц-Хью—Нагумо [20—22], приближенно описывающая распространение возбуждений по нервному волокну [c.148]

Помимо трех случаев взаимного расположения изоклин, изображенных на рис. 5.2, а — в для модели Филда—Короша—Нойеса, в других возбудимых средах может встречаться также случай, показанный на рис. 5.3. Изоклины пересекаются в трех точках, одна из которых, лежащая на участке АВ, неустойчива, а две другие устойчивы. Система имеет два устойчивых стационарных состояния. Весьма удобной является модель, предложенная в "работе [24] [c.148]

Помимо перечисленных нами релаксационных моделей, в которых содержится малый параметр е, обеспечиваюп1,ий деление на быстрые и медленные движения, при рассмотрении автоволновых процессов применяют также так называемые К — со-модели, описываюп1,ие возбудимую среду, в каждой точке которой расположено по осциллятору Ван-дер-Поля с диффузионной связью между отдельными осцилляторами. В дальнейшем мы ограничимся в основном анализом явлений в релаксационных средах обсуждение свойств К — со-мо-делей можно найти в работах [25—30]. [c.149]

Волны в возбудимых средах принципиально отличаются как от линейных волн, так и от солитонов и солитоноподобных решений. Если среда описывается линейными уравнениями, для распростра-няюш ихся в ней волн справедлив принцип суперпозиции при встрече двух волн наблюдаются простое наложение их амплитуд и связанные с этим явления интерференции. Для нелинейных сред принцип суперпозиции всегда нарушен — волны взаимодействуют между собой. Характер взаимодействия, однако, может быть различным. В последние годы подробно изучались уединенные волны (солитоны) в консервативных нелинейных средах без затухания и подвода энергии от внешних источников. При столкновении двух солитонов принцип суперпозиции не выполняется, однако после столкновения волны восстанавливают свою форму и продолжают двигаться с теми же скоростями в тех же направлениях. В отличие от этого при столкновении двух плоских волн в возбудимой неравновесной среде происходит их полное взаимное погашение (аннигиляция). JHa рис. 5.11 для сравнения схематически изображено взаимодействие волн от двух источников в линейной среде (интерференция) и в возбудимой системе (аннигиляция). [c.158]

Рис. 5.11. Картины волн от двух локальных источников в среде, описываемонг линейными уравнениями (а), и в возбудимой среде (б)

Впервые о наблюдении бегуш их периодических волн в реакции Белоусова—Жаботинского сообщалось в работе [45]. Общие методы построения соответствующих решений для возбудимых сред, описываемых уравнениями типа Фитц-Хью—Нагумо, сформулированы в [60—62]. Свойства бегущих импульсов в различных нелинейных возбудимых средах с диффузией исследовались затем в целом ряде работ (см. [5, 19, 22, 63—69]). [c.166]

Сравнение приведенных выше выражений для и Хтга показывает, что в обоих случаях Хтт равен по порядку величины единице, т. е. совпадает примерно с шириной фронта одиночной триггерной волны перепада — величиной диффузионной длины для рассматриваемой задачи. Это естественный результат, поскольку диффузия должна замывать все более мелкие структуры. Минимальная скорость устойчивого распространения импульсов Стт имеет порядок Следует ожидать, что эти оценки окажутся справедливыми и для других релаксационных моделей возбудимых сред типа (5.5.1). [c.171]

В 1946 г. знаменитый математик Н. Винер опубликовал совместно с кардиологом А. Розенблютом статью [74], где исследовались различные режимы распространения возбуждений по ткани сердечной мышцы и обсуждались причины возникновения сердечных аритмий. Авторами [74] была предложена аксиоматическая модель возбудимой среды, оказавшаяся чрезвычайно плодотворной при проведении качественного анализа различных пространственно-неоднородных режимов в возбудимых средах [75,4,22]. [c.174]

Модель Винера—Розенблюта правильно описывает целый ряд свойств бегущих импульсов в возбудимой ждущей среде. Дейстби-тельно, элементы такой среды могут находиться в состоянии покоя [c.174]

В настоящем разделе мы попытаемся изложить приближенные методы расчета спиральных волн в реалистических моделях возбудимых сред с диффузией. Как будет видно, в первом (наиболее грубом) приближении получаемые результаты фактически совпадают с выводами теории Винера—Розенблюта и лишь следующее (уточненное) приближение обнаруживает расхождение с ними. [c.175]

Заметим, что уравнение типа (5.6.15) было получено также в работе [81], для модели двухкомпонентной возбудимой среды с равными коэффициентами диффузии для обеих компонент, но использовалось в ней лишь для исследования асимптотики Хг при г оо, [c.179]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология