Биоэлектрические потенциалы

Учебные материалы по биологии / Биоэлектрические явления / Биоэлектрические потенциалы

Страница 2

Исследование биоэлектрических потенциалов нашло широкое применение в медико-биологических лабораториях, в клинической практике при диагностике различных заболеваний центральной нервной системы, сердечно-сосудистой и мышечной систем. При отведении суммарных биоэлектрических потенциалов от нервных стволов, мышц, головного мозга, сердца и других органов применяют поверхностные макроэлектроды. В некоторых случаях используют внутриполостные электроды или вводимые непосредственно в ткань (например, игольчатые). Для регистрации и измерения биоэлектрических потенциалов отдельных клеток чаще всего пользуются внутриклеточными и точечно-внеклеточными микроэлектродами. Электроды соединяют с усилителями переменного или постоянного тока, входящими в комплект серийно выпускаемых медицинских приборов. Усилитель может быть связан с устройством автоматизированной обработки биоэлектрических сигналов.

Огромный фактический материал, накопленный к настоящему времени, позволяет говорить о большом разнообразии биоэлектрических потенциалов. В основном они отличаются у разных объектов по двум параметрам: 1) амплитуде и 2) частотным характеристикам.

Что касается амплитуды, то разброс величин очень высок. Если разряд электрических рыб (правда, создаваемый не одной клеткой) может достигать 800 вольт, и это достаточно для того, чтобы убить или, по крайней мере, отпугнуть мелкое животное, то, например, регистрируемые с поверхности головы человека биопотенциалы мозга (электроэнцефалограмма) имеют обычно величину порядка нескольких микровольт.

Не менее вариабельны и частотные характеристики биоэлектрических потенциалов. Здесь мы встречаемся, с одной стороны, с практически постоянными во времени величинами. Таковы, например, потенциалы, отводимые от поверхности растений в покое, от поверхности кожи и др С другой стороны, имеют место очень быстрые колебания биоэлектрических потенциалов. Так, в серии нервных импульсов позвоночных длительность каждого из них может составлять всего несколько миллисекунд.

Можно различать два типа проявления электрической активности: 1) потенциалы покоя (ПП), то есть разности потенциалов между внутриклеточным содержимым и внешней средой (они регистрируются, когда один микроэлектрод вводится внутрь клетки, а другой находится снаружи поверхностной мембраны; их величина обычно составляет несколько десятков милливольт); 2) потенциалы действия (ПД), то есть изменения ПП при процессе возбуждения.

Итак, на практике все биоэлектрические явления определяют через разность электрических потенциалов между двумя точками живой ткани, которая может быть зарегистрирована специальными электрическими приборами - гальванометрами. С помощью микроэлектродов, например, можно измерить разность потенциалов между наружной и внутренней сторонами оболочки (мембраны) клетки. Эту разность потенциалов называют потенциалом покоя, или мембранным потенциалом.

Заключение

Биоэлектрические явления в тканях - это разность потенциалов, которая возникает в тканях в процессе нормальной жизнедеятельности.

Живой организм является не только генератором биопотенциалов, но и проводником электрического тока, причем изменение степени электропроводности живых тканей в зависимости от их жизнедеятельности может служить показателем жизнеспособности (состояния) клеток или тканей. Особой формой биоэлектрических явлений служит так называемый электрокинетический потенциал, возникающий, напр., при движении крови по кровеносным сосудам. В этом случае появляется разность потенциалов между стенкой сосуда и движущейся кровью. Величина этого потенциала изменяется при некоторых патологических состояниях, что может быть использовано в диагностических целях.

Возникновением различных форм биоэлектрической активности сопровождается любой акт жизнедеятельности (мышечное сокращение, работа головного мозга, деятельность сердца и т.д.). Регистрация их с помощью специальной аппаратуры расширяет наши возможности в изучении возникновения многих болезней, позволяет диагностировать их. При помощи записи и анализа суммарной электрической активности головного мозга проводят диагностику некоторых нервных и психических заболеваний. На основе изучения электрической активности сердца определяют многие болезни сердечно-сосудистой системы и т.д. На основе биоэлектрических явлений, протекающих в мышцах, созданы биоэлектрические протезы верхних и нижних конечностей.

Приложение