Рефрактерный период (физиология) - Refractory period (physiology)
Рефрактерность - фундаментальное свойство любого объекта автоволновой природы (особенно возбудимой среды ) не реагировать на раздражители, если объект находится в определенном рефрактерном состоянии . В здравом смысле рефрактерный период - это характерное время восстановления, период, который связан с движением точки изображения на левой ветви изоклины (для более подробной информации см. Также Реакция – диффузия и Параболическое уравнение в частных производных ).
В физиологии , А рефрактерный период представляет собой период времени , в течение которого орган или клетка не способен повторять определенное действие, или (более точно) количество времени, которое требуется для возбудимой мембраны , чтобы быть готовым для второго стимула , когда он возвращается в состояние покоя после возбуждения. Чаще всего это относится к электрически возбудимым мышечным клеткам или нейронам. Абсолютный рефрактерный период соответствует деполяризации и реполяризации, тогда как относительный рефрактерный период соответствует гиперполяризации.
Электрохимическое использование
После инициирования потенциала действия рефрактерный период определяется двумя способами: Абсолютный рефрактерный период совпадает почти со всей продолжительностью потенциала действия. В нейронах , это обусловлено инактивацией из Na + каналов , которые изначально открыты для деполяризации мембраны. Эти каналы остаются инактивированными до гиперполяризации мембраны. Затем каналы закрываются, деактивируются и восстанавливают свою способность открываться в ответ на стимул.
Относительный рефрактерный период следует сразу за абсолютным. Когда потенциалзависимые калиевые каналы открываются для прекращения потенциала действия путем реполяризации мембраны, калиевая проводимость мембраны резко возрастает. Ионы K +, выходящие из клетки, приближают мембранный потенциал к равновесному потенциалу для калия. Это вызывает кратковременную гиперполяризацию мембраны, то есть мембранный потенциал временно становится более отрицательным, чем нормальный потенциал покоя. Пока проводимость калия не вернется к значению покоя, потребуется более сильный стимул для достижения порога инициации второй деполяризации. Возврат к равновесному потенциалу покоя знаменует конец относительного рефрактерного периода.
Рефрактерный период сердца
Рефрактерный период в физиологии сердца связан с ионными токами , которые, в сердечных клетках , как в нервных клетках, впадают в и из клетки свободно. Поток ионов приводит к изменению напряжения внутри клетки по отношению к внеклеточному пространству. Как и в нервных клетках, это характерное изменение напряжения называется потенциалом действия. В отличие от нервных клеток, продолжительность сердечного потенциала действия ближе к 100 мс (с вариациями в зависимости от типа клетки, вегетативного тонуса и т. Д.). После того, как потенциал действия инициируется, сердечная клетка не может инициировать другой потенциал действия в течение некоторого периода времени (который немного короче, чем "истинная" продолжительность потенциала действия). Этот период называется рефрактерным периодом, который длится 250 мс и помогает защитить сердце.
В классическом смысле рефрактерный период сердца делится на абсолютно рефрактерный период и относительный рефрактерный период. В течение периода абсолютной рефрактерности новый потенциал действия не может быть выявлен. В течение периода относительной рефрактерности при правильных обстоятельствах может быть выявлен новый потенциал действия.
Рефрактерный период сердца может привести к различным формам повторного входа , которые являются причиной тахикардии. Вихри возбуждения в миокарде ( автоволновые вихри ) являются формой повторного входа . Такие вихри могут быть механизмом опасных для жизни сердечных аритмий. В частности, автоволновый ревербератор , более известный как спиральные волны или роторы, может быть обнаружен внутри предсердий и может быть причиной фибрилляции предсердий.
Рефрактерный период нейронов
Рефрактерный период в нейроне возникает после потенциала действия и обычно длится одну миллисекунду. Потенциал действия состоит из трех фаз.
Первая фаза - деполяризация. Во время деполяризации открываются потенциалзависимые каналы ионов натрия, увеличивая проводимость мембраны нейрона для ионов натрия и деполяризуя мембранный потенциал клетки (обычно от -70 мВ до положительного потенциала). Другими словами, мембрана делается менее негативной. После того, как потенциал достигает порога активации (-55 мВ), деполяризация активно управляется нейроном и превышает равновесный потенциал активированной мембраны (+30 мВ).
Вторая фаза - реполяризация. Во время реполяризации потенциал-управляемые каналы ионов натрия инактивируются (в отличие от закрытого состояния) из-за теперь деполяризованной мембраны, а управляемые по напряжению калиевые каналы активируются (открываются). Как инактивация каналов для ионов натрия, так и открытие каналов для ионов калия способствуют реполяризации мембранного потенциала клетки до уровня мембранного потенциала покоя.
Когда напряжение мембраны клетки превышает ее мембранный потенциал покоя (около -60 мВ), клетка входит в фазу гиперполяризации. Это связано с большей, чем в состоянии покоя, проводимостью калия через клеточную мембрану. Эта проводимость калия в конечном итоге падает, и клетка возвращается к своему мембранному потенциалу покоя.
Рефрактерные периоды обусловлены свойством инактивации потенциалзависимых натриевых каналов и задержкой закрытия калиевых каналов. Управляемые напряжением натриевые каналы имеют два стробирующих механизма: механизм активации, который открывает канал с деполяризацией, и механизм инактивации, который закрывает канал с реполяризацией. Пока канал находится в неактивном состоянии, он не открывается в ответ на деполяризацию. Период, когда большинство натриевых каналов остается в неактивном состоянии, является периодом абсолютной рефрактерности. По истечении этого периода в закрытом (активном) состоянии имеется достаточное количество активируемых напряжением натриевых каналов, чтобы реагировать на деполяризацию. Однако потенциал-управляемые калиевые каналы, которые открываются в ответ на реполяризацию, закрываются не так быстро, как потенциал-управляемые натриевые каналы; чтобы вернуться в активное закрытое состояние. В это время дополнительная калиевая проводимость означает, что мембрана находится на более высоком пороге и потребует большего стимула, чтобы вызвать срабатывание потенциалов действия. Другими словами, поскольку мембранный потенциал внутри аксона становится все более отрицательным по сравнению с внешней стороной мембраны, потребуется более сильный стимул для достижения порогового напряжения и, таким образом, инициирования другого потенциала действия. Этот период является относительным рефрактерным периодом.
Рефрактерный период скелетных мышц
Потенциал действия мышц длится примерно 2–4 мс, а абсолютный рефрактерный период составляет примерно 1–3 мс, что короче, чем у других клеток.
Смотрите также
Рекомендации
- Книги
- Статьи