Меню

Закон полярного действия постоянного тока гласит что



Закон действия постоянного тока.

date image2015-07-02
views image2016

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Закон полярного действия постоянного тока: при замыкании тока возбуждение возникает под катодом, а при размыкании — под анодом. (Прохождение постоянного электрического тока через нервное или мышечное волокно вызывает изменение мембранного потенциала покоя возбудимой ткани.

Под катодом потенциал будет уменьшаться → пассивная деполяризация мембраны (снизили электродом. Na будет заходить в клетку → снижается потенциал и быстро достигает крити­ческого уровня и дальше происходит открытие Na каналов и пассивная деполяризация сменяется активной – возникает возбуждение.

Под анодом. «+» заряженный слой на мембране и добавляется «+» заряд → величина «+» заряда на мембране становится больше и увеличивается мембранный потенциал, станет больше – 100 мВ. Под анодом — пассивная гиперполяроизация мембраны и возбуждение не возникает. Но при этом под анодом критический уровень деполяризации смещается к уровню потенциала покоя. (Поэтому при размыкании цепи тока гиперполяризация на мембране исчезает, и потенциал покоя, возвращаясь к исходной величине, достигает смещенного критического уровня и возникает возбуждение).

2 закон физиологического электротона — ток ниже пороговой величины. При прохождении постоянного тока через нерв или мышцу порог раздражения под катодом и соседних с ним участках понижается вследствие деполяризации мембраны — возбудимость повышается. В области приложения анода происходит повышение порога раздражения, т. е. снижение возбудимости вследствие гиперполяризации мембраны. Эти изменения возбудимости под катодом и анодом получили название электротона (электротоническое изменение возбудимости). Повышение возбудимости под катодом называется катэлектротоном, а снижение возбудимости под анодом – анэлектротоном.

При дальнейшем действии постоянного тока первоначальное повышение возбудимости под катодом сменяется ее понижением, развивается так называемая катодическая депрессия. Первоначальное же снижение возбудимости под анодом сменяется ее повышением анодная экзальтация. При этом в области приложения катода происходит инактивация натриевых каналов, а в области действия анода происходит снижение калиевой проницаемости и ослабление исходной инактивации натриевой проницаемости.

Распространение потенциала действия

Источник

Закон «полярного действия постоянного тока»

Закон «силовых отношений»

v Выражает прямую зависимость величины ответной реакции от силы раздражения, т.е., с повышением силы раздражителя увеличивается и величина ответной реакции. Например, раздражая икроножную мышцу препарата лягушки нарастающей силой эл. тока можно наблюдать закономерное увеличение амплитуды мышечного сокращения. Но не бесконечно, а в промежутке от пороговой силы раздражения до максимальной.

v Максимальной силой раздражения называют наименьшую силу раздражителя, которая вызывает максимальную ответную реакцию. Иначе говоря, «закон силы» распространяется в промежутке от пороговой до максимальной силы раздражения.

v Раздражители, сила которых больше пороговой, но меньше максимальной называются субмаксимальными.

Природа закона силовых отношений

• Мышца состоит из отдельных мышечных волокон, причем каждое волокно имеет различную возбудимость.

• При действии раздражителя пороговой силы возбуждаются более возбудимые мышечные волокна (пороговое сокращение). По мере увеличения силы тока в процесс возбуждения вовлекаются менее возбудимые мышечные волокна (резерв или субмаксимальные сокращения).

В момент сокращения всех волокон регистрируется максимальное сокращение (предел).

Закон «Всё или ничего»

был открыт в 1867 году Г. Боудичем при изучении свойств сердечной мышцы, а затем подтвержден и на других возбудимых тканях.

Согласно этому закону ответная реакция ткани не зависит от силы раздражения, либо её нет («ничего»), если сила раздражителя не достигла порогового значения, либо ответная реакция максимальная («всё) уже при пороговой силе раздражения. При дальнейшем увеличении силы раздражения увеличения ответной реакции не происходит, т.к. уже пороговая сила раздражителя вызвала максимальный ответ.

По этому закону функционируют структурные единицы – мышечное волокно, нервное волокно.

• Возникновение распространяющегося возбуждения зависит не только от силы раздражителя, но и от времени, в течение которого он действует.

• Чем больше по силе раздражитель, тем меньшее время он должен действовать для возникновения возбуждения.

• Зависимость носит обратный характер и имеет вид гиперболы.

• Из этого следует, что на кривой «силы-времени» имеются области, которые не подчиняются этому закону:

ü если сила раздражителя будет меньше некоторой (пороговой) величины, то возбуждение не возникнет даже при длительном его воздействии;

ü наоборот, если время воздействия будет очень коротким, то возбуждение тоже не возникнет даже при воздействии очень большого по силе (высокочастотного) эл. тока;

ü в физиотерапии токи высокой частоты используются для получения теплового эффекта.

• Закон отражает зависимость возникновения возбуждения от скорости или крутизны нарастания силы раздражителя.

• Пороговая сила тока увеличивается при уменьшении крутизны его нарастания до определенной величины. При некоторой минимальной крутизне ответы на раздражение исчезают. Если сила раздражителя нарастает медленно, то формируются процессы,препятствующие возникновению ПД.

• При этом происходит инактивация Na-каналов.

• В результате, нарастает уровень критической деполяризации (КУД), возбудимость снижается и порог раздражения увеличивается, развивается аккомодация.

Аккомодация — это приспособление ткани к воздействию медленно нарастающего по силе раздражителя, проявляющееся снижением возбудимости.

Физиология нервного ствола

• Нервные волокна (н/в) выполняют специализированную функцию — проведение нервного импульса. По морфологическим особенностям н/в делят на миелиновые (покрытые миелиновой оболочкой) и безмиелиновые. Нерв состоит из большого числа нервных волокон (миелиновых, безмиелиновых), заключенных в общую оболочку.

Читайте также:  Как просто понизить напряжение постоянного тока

• При распространении возбуждения по безмиелиновому н/в — возникают местные круговые токи между возбужденным участком мембраны волокна, заряженным отрицательно и невозбужденным — заряженным положительно. Этот процесс происходит в каждой точке мембраны на всем протяжении. Такое проведение возбуждения называется непрерывным.

• В миелиновых н/в есть участки, покрытые миелином, которые обладают большим сопротивлением и не проводят биотоки и короткие участки, не покрытые миелином (перехваты Ранвье). Именно в перехватах Ранвье происходят процессы деполяризации мембраны и возникает ПД. При этом возбуждение как бы перепрыгивает от одного перехвата к другому — так называемый сальтаторный или скачкообразный механизм передачи нервных импульсов. С этим связана не только высокая скорость проведения возбуждения по миелиновым н/в, но и меньшая затрата энергии АТФ.

Закон «силовых отношений»

v Выражает прямую зависимость величины ответной реакции от силы раздражения, т.е., с повышением силы раздражителя увеличивается и величина ответной реакции. Например, раздражая икроножную мышцу препарата лягушки нарастающей силой эл. тока можно наблюдать закономерное увеличение амплитуды мышечного сокращения. Но не бесконечно, а в промежутке от пороговой силы раздражения до максимальной.

v Максимальной силой раздражения называют наименьшую силу раздражителя, которая вызывает максимальную ответную реакцию. Иначе говоря, «закон силы» распространяется в промежутке от пороговой до максимальной силы раздражения.

v Раздражители, сила которых больше пороговой, но меньше максимальной называются субмаксимальными.

Природа закона силовых отношений

• Мышца состоит из отдельных мышечных волокон, причем каждое волокно имеет различную возбудимость.

• При действии раздражителя пороговой силы возбуждаются более возбудимые мышечные волокна (пороговое сокращение). По мере увеличения силы тока в процесс возбуждения вовлекаются менее возбудимые мышечные волокна (резерв или субмаксимальные сокращения).

В момент сокращения всех волокон регистрируется максимальное сокращение (предел).

Закон «Всё или ничего»

был открыт в 1867 году Г. Боудичем при изучении свойств сердечной мышцы, а затем подтвержден и на других возбудимых тканях.

Согласно этому закону ответная реакция ткани не зависит от силы раздражения, либо её нет («ничего»), если сила раздражителя не достигла порогового значения, либо ответная реакция максимальная («всё) уже при пороговой силе раздражения. При дальнейшем увеличении силы раздражения увеличения ответной реакции не происходит, т.к. уже пороговая сила раздражителя вызвала максимальный ответ.

По этому закону функционируют структурные единицы – мышечное волокно, нервное волокно.

• Возникновение распространяющегося возбуждения зависит не только от силы раздражителя, но и от времени, в течение которого он действует.

• Чем больше по силе раздражитель, тем меньшее время он должен действовать для возникновения возбуждения.

• Зависимость носит обратный характер и имеет вид гиперболы.

• Из этого следует, что на кривой «силы-времени» имеются области, которые не подчиняются этому закону:

ü если сила раздражителя будет меньше некоторой (пороговой) величины, то возбуждение не возникнет даже при длительном его воздействии;

ü наоборот, если время воздействия будет очень коротким, то возбуждение тоже не возникнет даже при воздействии очень большого по силе (высокочастотного) эл. тока;

ü в физиотерапии токи высокой частоты используются для получения теплового эффекта.

• Закон отражает зависимость возникновения возбуждения от скорости или крутизны нарастания силы раздражителя.

• Пороговая сила тока увеличивается при уменьшении крутизны его нарастания до определенной величины. При некоторой минимальной крутизне ответы на раздражение исчезают. Если сила раздражителя нарастает медленно, то формируются процессы,препятствующие возникновению ПД.

• При этом происходит инактивация Na-каналов.

• В результате, нарастает уровень критической деполяризации (КУД), возбудимость снижается и порог раздражения увеличивается, развивается аккомодация.

Аккомодация — это приспособление ткани к воздействию медленно нарастающего по силе раздражителя, проявляющееся снижением возбудимости.

Закон «полярного действия постоянного тока»

«Полярный закон» для постоянного тока был сформулирован нем. физиологом Пфлюгером в 1859 году. Принято различать 3 основных его положения:

Ø постоянный ток проявляет свое раздражающее действие только в момент замыкания и размыкания цепи;

Ø при замыкании цепи постоянного тока возбуждение возникает под катодом (отрицательный электрод); при размыкании под анодом (положительный электрод);

Ø возбуждение, возникающее под катодом, по величине больше, чем под анодом.

Как объяснить полярное действие постоянного
тока на возбудимые ткани?

Это объясняется разным действием на мембранный потенциал отрицательного (катод) и положительного (анод) электродов.

• При замыкании цепи под катодом скапливаются «-» заряды, которые уменьшают «+» заряд наружной поверхности мембраны.

• Разность потенциалов (между наружной и внутренней поверхностями мембраны) при этом уменьшается, происходит деполяризация мембран (возбудимость повышается).

• Когда деполяризация достигает критического уровня возникает импульсный потенциал (ПД).

• Под анодом происходят противоположные процессы. Положительный анод увеличивает положительные заряды на наружной поверхности мембран, вызывая увеличение разности потенциалов — гиперполяризацию.

• Это сопровождается снижением возбудимости ткани под анодом. Поэтому при замыкании цепи постоянного тока возбуждение под анодом не возникает, какой бы силы он не был.

Читайте также:  Какая сила тока пальчиковой батарейки

Источник

ПОЛЯРНЫЙ ЗАКОН

ПОЛЯРНЫЙ ЗАКОН (син.: Пфлюгера закон, закон полярности раздражения) — закон, описывающий физиологические изменения возбудимой ткани при действии на нее постоянного электрического тока. В соответствии с П. з. состояние возбуждения ткани возникает в момент замыкания цепи постоянного тока под катодом (отрицательным полюсом) и при размыкании цепи под анодом (положительным полюсом); в момент включения постоянного тока также повышается возбудимость и проводимость под катодом и понижается под анодом. При выключении тока наблюдаются обратные соотношения (см. Электротонические явления). Эти закономерности были впервые открыты в 1859 г. Э. Пфлюгером.

С помощью микроэлектродных методов исследования (см.) установлено, что под катодом во время замыкания электрической цепи происходит снижение величины мембранного потенциала клетки, т. к. электрический ток направлен изнутри клетки наружу. В месте приложения анода происходит увеличение мембранного потенциала, что сопровождается изменением возбудимости и величины критического уровня деполяризации (см. Возбудимость, Возбуждение). Установленные закономерности используют в экспериментальной физиологии для изучения процессов мембранных механизмов возбуждения, а также в неврологической и нейрохирургической практике для электродиагностики заболеваний двигательного аппарата человека или изменений функционального состояния структур нервной системы.

Библиография: Ходоров Б. И. Общая физиология возбудимых мембран, М., 1975; P f 1 ii g e r E. Untersuchungen iiber die Physiologie des Electrotonus, B., 1859.

Источник

Полный курс за 3 дня. Нормальная физиология
Аурика Луковкина, 2009

Представленный вашему вниманию полный курс предназначен для подготовки студентов медицинских вузов к сдаче экзаменов. Книга включает в себя лекции по нормальной физиологии, написана доступным языком и будет незаменимым помощником для тех, кто желает быстро подготовиться к экзамену и успешно его сдать.

Оглавление

  • Тема 1. Введение в нормальную физиологию
  • Тема 2. Физиологические свойства и особенности функционирования возбудимых тканей
  • Тема 3. Физиологические свойства нервов и нервных волокон
  • Тема 4. Физиология мышц
  • Тема 5. Действие постоянного тока на живые ткани. Хронаксиметрия

Приведённый ознакомительный фрагмент книги Полный курс за 3 дня. Нормальная физиология предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.

Тема 5. Действие постоянного тока на живые ткани. Хронаксиметрия

Постоянный ток в настоящее время находит все более широкое применение в клинической практике, как для диагностики поражений нервов и мышц (например, хронаксиметрия — метод определения возбудимости периферических нервов и скелетных мышц), так и для физиотерапии ряда заболеваний (например, использование постоянного тока для введения лекарственных веществ — метод электрофореза — или с целью повышения эластичности послеоперационного рубца).

Постоянный ток — это ток, постоянный по силе и направлению. Он меняет свою величину только дважды — в момент замыкания цепи (при этом амплитуда резко возрастает с нуля до определенного значения) и в момент размыкания цепи (при этом амплитуда резко снижается с определенной величины до нуля). Таким образом, постоянный ток, в отличие от переменного, будет действовать на живые ткани только в момент замыкания и размыкания цепи. После замыкания цепи и ответной реакции в тканях начинается адаптация к действию постоянного тока.

Известно, что в момент замыкания цепи постоянного тока возбуждение возникает под катодом, а при размыкании — под анодом (Полярный закон Пфлюгера). В 1859 г. Пфлюгер провел следующий опыт. Умерщвляя участок нерва под одним из электродов и устанавливая на неповрежденный участок другой электрод, он обнаружил, что при соприкосновении с неповрежденным участком катода возбуждение возникает только при замыкании цепи постоянного тока, а если катод установить на поврежденный участок ткани, а анод на неповрежденный, то возбуждение возникает только при размыкании цепи. Таким образом Пфлюгер пришел к выводу, что при действии постоянного тока на возбудимую ткань в момент замыкания цепи возбуждение возникает над катодом, а при размыкании — над анодом. Порог раздражения при размыкании цепи, когда возбуждение возникает над анодом, значительно выше, чем в момент замыкания цепи. Это можно объяснить изменением мембранного потенциала, которое вызывается постоянным током.

В момент замыкания цепи в области приложения к поверхности ткани положительно заряженного анода увеличивается положительный потенциал на наружной поверхности клеточной мембраны, т. е. происходит ее гиперполяризация, при этом увеличивается мембранный потенциал, поэтому при замыкании цепи постоянного тока возбуждение над анодом не возникает. Это явление не сопровождается изменением ионной проницаемости клеточных мембран и получило название пассивной гиперполяризации.

В момент замыкания цепи в области приложения отрицательно заряженного электрода — катода — положительный заряд на наружной поверхности клеточной мембраны снижается. Возникают пассивная деполяризация и снижение величины мембранного потенциала. В момент замыкания цепи повышается проницаемость мембраны для ионов натрия, что увеличивает явление деполяризации, что в свою очередь способствует еще большему увеличению натриевой проницаемости.

Прохождение постоянного электрического тока через живую ткань сопровождается изменением ее физических и химических свойств. Для обозначения этих изменений введен термин «электротон». Изменения, которые происходят над катодом, получили название «катэлектротон», под анодом — «анэлектротон». Изменения, возникающие на расстоянии 1 см от электронов, называются «периэлектротон», они противоположны изменениям, возникающим на катоде и на аноде.

Читайте также:  Бесперебойник тока для дома

В момент замыкании цепи происходят определенные сдвиги физиологических и физико-химических свойств.

Под катодом происходит повышение возбудимости и проводимости ткани, падает активность ацетилхолинэстеразы, увеличивается количество ацетилхолина, выделяется аммиак.

Под анодом понижаются возбудимость и проводимость ткани, повышается активность холинэстеразы, уменьшается содержание ацетилхолина, накапливается витамин В2, выделяется углекислый газ.

При продолжительном действии постоянного электрического тока под катодом увеличивается критический уровень деполяризации, т. е. возрастает порог раздражения. Наряду с этим происходит снижение амплитуды потенциала действия, так как длительное повышение натриевой проницаемости над катодом в момент замыкания цепи приводит к ее аккомодации. Накопление под катодом ацетилхолина также способствует понижению возбудимости за счет развития стойкой деполяризации. Это явление — повышение возбудимости над катодом, которое затем сменяется ее снижением, получило название катодической депрессии и было изучено учеником Н. Е. Введенского Б. Ф. Вериго.

В зависимости от расположения электродов различают восходящее и нисходящее направление тока. При восходящем направлении ближе к мышце располагается анод, а при нисходящем — катод.

Ответная реакция ткани зависит не только от направления постоянного тока, но и от его силы. Различают слабый (пороговый), средний и сильный постоянный ток.

Слабый ток вызывает ответную реакцию в мышце или при восходящем или при нисходящем направлении только в момент замыкания цепи. В момент размыкания цепи ответной реакции не возникает, так как под анодом развивается только местное возбуждение, которое не проводится к мышце.

Средний ток при восходящем и при нисходящем направлении вызывает ответную реакцию как при замыкании, так и при размыкании цепи. В момент замыкания цепи под катодом, а в момент размыкания — под анодом возникает импульсное возбуждение, которое и вызывает сокращение мышцы.

Сильный ток при восходящем направлении вызывает ответную реакцию при размыкании цепи, а при нисходящем — только в момент ее замыкания, когда возбуждение возникает под электродом, расположенным ближе к мышце.

В момент замыкания цепи сильного постоянного тока восходящего направления под катодом возникает распространяющееся возбуждение, но в момент действия сильного постоянного тока под анодом резко понижаются возбудимость и проводимость, что блокирует проведение возбуждения от катода через область анода.

Аналогичный блок проведения возбуждения создается под анодом при размыкании цепи постоянного тока нисходящего направления за счет возникновения катодической депрессии.

Хронаксиметрия — один из методов диагностики функционального состояния нервов и мышц с помощью постоянного электрического тока. Для характеристики возбудимости ткани необходимо определить минимальный порог раздражения (реобазу) и минимальное время, в течение которого ток, по силе или по напряжению равный удвоенной реобазе, должен возбудить ткань (хронаксия).

Хронаксия — это величина, характеризующая скорость возникновения возбуждения в ткани. Чем быстрее возбуждается ткань, тем короче ее хронаксия. Хронаксия измеряется в тысячных долях секунды, реобаза — в вольтах или миллиамперах.

Лабильность и хронаксия тесно связаны между собой, так как быстро протекающий процесс возбуждения характеризуется быстрым возникновением, и, наоборот, медленное протекание процесса возбуждения сочетается с длительным его возникновением. Таким образом, измерение хронаксии можно использовать для характеристики лабильности тех или иных образований. Хронаксия и лабильность ткани находятся в обратно пропорциональной зависимости. Чем больше хронаксия, тем меньше лабильность ткани, и наоборот — при низкой хронаксии лабильность ткани высокая.

Для определения хронаксии пользуются прибором хронаксометром. Он позволяет дозировать время действия тока на ткань и его силу. В хронаксометре имеются два электрода, отличающиеся друг от друга по размерам: анод — большой электрод, катод — малый электрод. В связи с этим густота электрических линий у анода незначительна и раздражающий эффект практически отсутствует, поэтому большой электрод называется индифферентным. Густота электрических линий на катоде примерно в 100 раз больше, чем на аноде, и он обладает выраженным раздражающим действием. Этот электрод называется дифферентным, или активным.

При исследовании проводят определение хронаксии эфферентных (моторную хронаксию) и афферентных (сенсорную хронаксию — зрительную, слуховую) систем. При исследовании моторной хронаксии проводят измерение хронаксии двигательного нервного ствола и иннервируемой им мышцы. При исследовании берут те участки нервного ствола, где он наиболее поверхностно располагается к коже, чтобы вызванная раздражением реакция была достаточной.

При исследовании мышц раздражение наносится на их двигательную точку — проекцию на коже места входа нервного ствола в данную мышцу. Для обнаружения этих точек используют системы их топографии. Передача возбуждения с одного нейрона на другой, а также с нейрона на мышцу возможна только при близких величинах их хронаксии. Это явление получило название изохромизма. Если хронаксии мышцы и нерва отличаются друг от друга более чем в два раза, то передача возбуждения невозможна, что получило название гетерохромизма.

Источник