Základy fyziologie
Transkript
Základy fyziologie X31ZLE Základy lékařské elektroniky Jan Havlík | Katedra teorie obvodů | [email protected] Rádio Víte, telegraf je v podstatě jen velmi dlouhý kocour. V New Yourku ho zataháte za ocas a jeho hlava v Los Angeles zamňouká. Rozumíte tomu? A rádio funguje úplně stejně: tady vyšlete signál a tam ho přijmou. Jediný rozdíl je v tom, že k tomu nepotřebujete žádného kocoura. Albert Einstein Fyziologie • lékařský vědní obor – Jan Evangelista Purkyně (1787 – 1869) • z hlediska lékařských diagnostických (nebo terapeutických) metod nás často zajímají elektrické vlastnosti živých organismů na úrovni – organismu jako celku, – funkčního systému (kardiovaskulárního, nervového atd.), – jednotlivých orgánů (srdce, mozku atd.), – tkání (nervové, svalové atd.), – a buněk Elektrofyziologie • specializovaný vědní obor zabývající se studiem elektrických dějů v živých organismech • dráždivé tkáně vykazují schopnost reagovat na vnější podnět – elektrický, chemický nebo fyzikální (světelný, mechanický, tepelný apod.) • podstatou elektrických projevů buňky je změna koncentrací iontů na buněčné membráně Membránové napětí (potenciál) • rozdílná koncentrace iontů vně a uvnitř buňky vede ke vzniku membránového napětí kde je potenciál na vnitřní straně membrány, je potenciál na vnější straně membrány • činností buněčné membrány a sodíko-draslíkové pumpy dochází ke změně koncentrace iontů, především K+, Na+ a Cl-, uvnitř a vně buňky • klidová membránová napětí živočišných buněk se pohybují v rozmezí asi -30 – -100 mV Nernstova rovnice kde je rovnovážné napětí iontu X, je molární plynová konstanta, je termodynamická teplota, je valence iontu X, je Faradayova konstanta, je koncentrace iontu X uvnitř buňky, je koncentrace iontu X vně buňky … a co z toho? • různá koncentrace nábojů na obou stranách membrány vyvolává potenciálový rozdíl na membráně • funguje to i opačně – napětí přivedené na membránu může pumpovat ionty z jedné strany na druhou • napětí na membráně je přímo úměrné termodynamické teplotě • napětí na membráně je závislé na podílu koncentrací (nikoli třeba na rozdílu apod.) a je přímo úměrné logaritmu tohoto podílu Rovnovážná napětí • pro kationty draslíku K+ • pro kationty sodíku Na+ • pro anionty chloru Cl- • pozn.: koncentrace byly naměřeny na kosterním svalu žáby při teplotě 20 °C Membránové napětí ještě jednou • membránové napětí nelze získat prostým součtem napětí pro jednotlivé ionty – proč? • Goldmanova rovnice kde je membránové napětí tvořené ionty K+, Na+ a Clje propustnost membrány pro ionty X Klidový potenciál • klidový potenciál kosterního svalu žáby Akční potenciál • při podráždění buňky může dojít k dočasné změně jejího membránového napětí, vzniká tzv. akční potenciál • spouštěcím mechanismem je změna membránového napětí na tzv. prahovou úroveň (např. u nervové buňky to představuje vzrůst napětí z -70 mV na asi -55 mV) • ke vzrůstu napětí může dojít z různých příčin, např. lokálními proudy, přítomností neurotransmitteru, elektrostimulací Akční potenciál nervové buňky • spouštěn vzrůstem napětí na asi -55 mV • čtyři fáze – depolarizace, – transpolarizace, – repolarizace, – hyperpolarizace a obnovení klidového stavu • po spuštění akčního potenciálu buňka není schopná reagovat na další podněty, je tzv. absolutně refrakterní • po alespoň částečné repolarizaci se buňka stává tzv. relativně refrakterní, je schopná reagovat na další podněty Akční potenciál nervové buňky http://en.wikipedia.org Akční potenciál nervové buňky http://www.answers.com Akční potenciál buňky srdečního svalu • oproti akčnímu potenciálu nervové buňky má výrazně pomalejší průběh • pět fází – depolarizace, – transpolarizace, – plató – repolarizace, – hyperpolarizace a obnovení klidového stavu • velmi pomalá repolarizace trvá i více než 200 ms Akční potenciál buňky srdečního svalu Bronzino, J. D.: Biomedical Engineering Fundamentals. CRC Press, 2006. Akční potenciál buňky sinového uzlu • buňky sinového uzlu (pacemaker, SA node) jsou zvláštní buňky srdečního svalu, které jsou schopné vytvářet periodicky akční potenciál, aniž by potřebovaly ke spuštění vnější podněty http://www.texashearthinstitute.org Akční potenciál buněk sinového uzlu http://www.asus.net.pl Šíření vzruchu srdeční svalovinou http://www.bmi2.bmt.tue.nl Literatura 1. Penhaker, M a kol.: Lékařské diagnostické přístroje – – učební texty. VŠB TU Ostrava, 2004. 2. Bronzino, J. D.: Biomedical Engineering Fundamentals. CRC Press, 2006. 3. Trojan, S. a kol.: Lékařská fyziologie. Grada, 2003. 4. Silbernagl, S., Despopoulos, A.: Atlas fyziologie člověka. Grada, 2004. 5. Obdržálek, J.: Nernstova rovnice srozumitelně. http://utf.mff.cuni.cz/~jobdr/download/NERNST.pdf [28. 9. 2008]
Podobné dokumenty
!L-Drawings of Directed Graphs
H;Q`Bi?Kb 7Q` QTiBKH G@.`rBM;b Q7 MQi#H2 7KBHB2b Q7
;`T?b
GQr2` "QmM/b QM BMF +QMbmKTiBQM
TT`QtBKi2/ H;Q`Bi?Kb
.Q2b HHQrBM; KmHiBTH2 p2`iB+2b QM i?2 bK2 `Qrf+QHmKM ?2HT\
nabídkový list - Inovační vouchery v Praze 2014
National Instruments, Czech Republic, s.r.o. – vývoj softwarových aplikací
NVE Corporation, USA – výzkumná spolupráce v oblasti nových magnetických senzorů
PAC Corp., USA - Vývoj metod pro měření v...
Otázky ke zkoušce z Fyzikální chemie FC2 pro ZS 2013 1. Význam a
6. Rovnováha na elektricky nabitém fázovém rozhranní – elektrochemický potenciál,
elektrická dvojvrstva. Galvanické články a jejich základní popis včetně
rovnovážného napětí článku (EMN).
Základní ...
Projevy srdeční činnosti
Popis výukového materiálu: Prezentace slouží jako výkladový materiál učiva o
projevech srdeční činnosti. Přibližuje pojmy srdeční ozvy, elektrický potenciál, krevní
tlak, tep a minutový objem srdeč...