Аксон кабельные свойства

Пропуская элект]жческий ток через введенный в клетку электрод, можно деполяризовать мембрану аксоиа в каком-то одном участке (рис. 18-20). Если сила тока мала,-деполяризация будет подпороговой натриевые каналы останутся закрытыми и потенциал действия не возникнет. Установится равновесное состояние, при котором ток, протекающий через микроэлектрод внутрь клетки, сбалансирован током, текущим наружу через мембрану. Часть тока будет выходить вблизи электрода, а часть, прежде чем выйти из клетки, пройдет некоторое расстояние внутри аксона в том или другом иаправлении. Сила тока, проходящего по какому-либо из этих путей, будет зависеть от их сопротивления. Так как цитоплазма аксоиа оказывает некоторое сопротивление току, сила тока будет наибольшей вблизи микроэлектрода н наименьшей вдали от него. При таком распределении тока сдвиг мембранного потеициала уменьшается экспоненциально с увеличением расстояния от источника возмущения. Такого рода пассивное распространение электрического сигнала вдоль нервного волокна-без какого-либо усиления, обусловленного открытием потенциал-зависимых каналов,-аналогично распространению сигнала по телеграфному кабелю, лежащему на дне моря. По мере прохождения тока по осевому проводнику (цитоплазме) происходит некоторая утечка его через слой изоляции (мембрану) в окружающую среду, так что сигнал постепенно затухает. Поэтому элект жческие свойства, от которых зависит пассивное распространение сигналов, часто называют кабельными свойствами аксона. [c.88]

Распространение потенциала действия (импульса) вдоль нервного волокна определяется кабельными свойствами этого волокна. При локальной деполяризации мембраны и возникновении потенциала действия ток, проходящий через открытые натриевые каналы, пассивно распространяется и деполяризует соседние участки мембраны, где в свою очередь возникает потенциал действия Во многих аксонах позвоночных высокая скорость и эффективность проведения импульсов достигается благодаря изоляции поверхности аксона миелиновой оболочкой, изменяющей кабельные свойства аксона и оставляющей открытыми лишь небольшие участки возбудимой мембраны. [c.304]

Физический анализ процесса электрического возбуждения в мембране нервного волокна осложняется распространением нервного импульса по волокну. Чтобы устранить эту трудность и заставить всю мембрану аксона возбуждаться синхронно, внутрь аксона вводят металлический осевой электрод. Введение осевого электрода внутрь аксона позволяет не учитывать кабельные свойства волокна и заменить эквивалентную схему с распределенными емкостью и ионной проводимостью (см. 8 гл. XXIII) на простую эквивалентную схему (см. рис. XXIII.2). [c.171]

Хотя кабельные свойства аксона несовершенны, непрерывная кабельная связь [c.199]

Благодаря кабельным свойствам аксона локальный приток большого количества ионов Ка во время потенциала действия приводит к возникновению продольных токов, деполяризующих смежные участи мембраны до порогового уровня, что в свою очередь вызывает и здесь возникновение потенциалов действия (рис. 19-12). Этот процесс распространяется вдоль аксона от одного возбужденного участка к другому со скоростью, которая у позвоночных может составлять от 1 до 100 м/с в зависимости от типа аксона. [c.300]

Изолирующий слой, образуемый миелиновой оболочкой, резко уменьшает емкость мембраны аксона и одновременно почти полностью предотвращает утечку тока через нее. Между двумя соседними сегментами миелина остается узкий незащищенный участок мембраны (рис. 19-14). Эти так называемые перехваты Ранвье шириной всего лишь около 0,5 мкм являются центрами электрической активности. Почти все натриевые каналы аксона сосредоточены в перехватах, где плотность этих каналов достигает нескольких тысяч на 1 мкм, тогда как в участках, прикрытых миелиновой оболочкой, их почти вовсе нет. Поэтому изолированные участки мембраны не способны возбуждаться, но обладают превосходными кабельными свойствами - низкой емкостью и высоким сопротивлением для утечки тока. Поэтом> токи, связанные с потенциалом действия в области перехвата, эффективно направляются путем пассивного проведения к следующем) перехвату, быстро деполяризуют мембрану и возбуждают очередной потенциал действия. Такое проведение называют сальтаторным - сигнал распространяется вдоль аксона, перескакивая с одного перехвата на другой. Миелинизация дает два главных преимущества быстрее распространяется потенциал действия и сберегается метаболическая энергия, так как активное возбуждение происходит лишь на небольших участках в перехватах Ранвье. [c.303]

При помощи электрода, введенного в тело такой нервной клетки, можно зарегистрировать как рецепторный потенциал, так и вызванный им разряд импульсов (рис. 8.8Б). В данном случае (как и в других опытах с внутриклеточной записью) электрод расположен в определенной области нервной клетки, и нам необходимо знать, в каких участках этой клетки возникает тот или иной тип электрической активности. Рецепторные потенциалы генерируются в окончаниях дендритов, расположенных на расстоянии 100—300 мкм от тела нейрона. Поскольку распространение тока от дендритов к телу и аксону в соответствии с кабельными свойствами дендритов сопровождается утечкой тока, наша запись будет лишь приближенно отражать ис- [c.188]

Впрочем, аксоны как проводники намного хуже электрических кабелей, и на расстояния, превышающие несколько миллиметров, сигналы путем пассивного распространения передаются неадекватно даже тогда, когда источником сигнала служит длительное возмущение. Еще хуже распространяются на большие расстояния непродолжительные сигналы, так как сдвиг мембранного потендаала, вызванный током, происходит не мгновенно, а требует какого-то времени. Необходимое время зависит от емкости мембраны, т.е. от заряда, который должен накопиться по ту и другую сторону мембраны, чтобы произошло данное изменение мембранного потенциала (см. рис. 18-7). Мембранная емкость обусловливает как замедление пассивной передачи сигналов вдоль аксона, так и искажение их. Например, резкий короткий стимул, приложенный к одной точке, регистрируется на расстоянии нескольких миллиметров уже как плавный, постепенно возрастающий и снижающийся потенциал с сильно уменьшенной амплитудой (см. рис. 18-20). Таким образом, для верной передачи сигналов на расстояния, превышающие несколько миллиметров, аксону необходим (помимо его пассивных кабельных свойств) активный механизм, поддерживающий силу сигнала на всем его пути. [c.91]

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]

ВОДНОСТЬ аксоплазмы, недостаточные изолирующие свойства мембраны, большая мембранная емкость). Эквивалентная электрическая схема аксона, отражающая его кабельные свойства волокон, представлена на рис. XXIII.33. В случае аксона, погруженного в большой объем проводящей среды, наружным сопротивлением можно пренебречь и наружный потенциал считать постоянным. Внутреннее сопротивление на единицу длины обозначим г (Ом/см), а сопротивление мембраны на единицу длины — Гм (Ом см). Пусть в одной точке аксона приложена разность потенциалов фо по отношению к уровню потенциала покоя. Распределение потенциала вдоль аксона в условиях, когда мембрана не возбуждена, определяется силой продольного тока в аксоплазме. Согласно закону Ома, продольный ток пропорционален проводимости участка аксоплазмы и падению напряжения на данном участке [c.198]

Скорость проведения импульса зависит от кабельных свойств аксона чем больше емкость мембраны, тем больший заряд нужен для деполяризации ее до порогового уровня, а чем больше внутреннее сопротивление цитоплазмы в аксопе, тем меньший ток может проходить через нее и тем больше времени требуется для накопления необходимого заряда Сопротивление и емкость единицы длины аксона определяются площадью поперечного сечения аксона, и простое вычисление показывает, что с увеличением диаметра (толщины) аксона скорость проведения импульсов возрастает У кальмара и многих других беспозвоночных для быстрой передачи сигналов в ходе эволюции выработались аксоны огромного диаметра. Однако у позвоночных столь же высокая скорость проведения сигналов достигается гораздо более экономным способом -путем изоляции поверхности многих аксонов миелиновой оболочкой, [c.300]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология