Refraktär period

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 23 september 2019; kontroller kräver 5 redigeringar .

Inom elektrofysiologi är refraktärperioden (refraktärperioden) [1] tidsperioden efter uppkomsten av en aktionspotential på ett exciterbart membran , under vilket membranets excitabilitet minskar och sedan gradvis återhämtar sig till sin ursprungliga nivå.

Den absoluta refraktärperioden är det intervall under vilket exciterbar vävnad inte kan generera en upprepad aktionspotential (AP), oavsett hur stark den initierande stimulansen är.

Den relativa refraktärperioden är det intervall under vilket exciterbar vävnad gradvis återfår sin förmåga att generera en aktionspotential. Under den relativa refraktärperioden kan en stimulans starkare än den som orsakade den första AP leda till bildandet av en upprepad AP .

Orsaker till eldfastheten hos ett exciterbart biologiskt membran

Den refraktära perioden beror på beteendet hos spänningsberoende natrium- och spänningsberoende kaliumkanaler i det exciterbara membranet .

Under ledning av en aktionspotential passerar spänningsberoende natrium- och kaliumjonkanaler från ett tillstånd till ett annat. Natriumkanaler har tre huvudtillstånd - stängd , öppen och inaktiverad . Kaliumkanaler har två huvudtillstånd - stängda och öppna .

När membranet depolariseras under ledning av aktionspotentialen, går natriumkanaler efter det öppna tillståndet (vid vilket AP börjar, bildad av den inkommande Na+-strömmen) tillfälligt in i ett inaktiverat tillstånd, och kaliumkanaler öppnas och förblir öppna under en tid efter slutet av AP, skapar en utgående kaliumström, vilket bringar membranpotentialen till den initiala nivån.

Som ett resultat av inaktiveringen av natriumkanaler uppstår en absolut refraktär period . Senare, när en del av natriumkanalerna redan har lämnat det inaktiverade tillståndet, kan PD uppstå. Men dess förekomst kräver mycket starka stimuli, eftersom det för det första fortfarande finns få "arbetande" natriumkanaler, och för det andra skapar öppna kaliumkanaler en utgående K + ström och den inkommande natriumströmmen måste blockera den för att PD ska uppstå - detta är den relativa refraktärperioden .

Beräkning av refraktär period

Refraktärperioden kan beräknas och beskrivas grafiskt genom att först beräkna beteendet hos de spänningsberoende Na+- och K+-kanalerna. Dessa kanalers beteende beskrivs i sin tur i termer av konduktans och beräknas i termer av överföringskoefficienter.

Konduktivitet för kalium (K+) per ytenhet [S/cm²] $G_K$

${\displaystyle G_{K}=G_{Kmax}n^{4))$ ,

$dn/dt=\alpha _{n}(1-n)-\beta _{n}n$ ,

var:

$\alpha_{n}$ är överföringskoefficienten från stängt till öppet tillstånd för K+-kanaler [1/s];

$\beta_n$ är överföringskoefficienten från öppet till stängt tillstånd för K+-kanaler [1/s];

n är andelen K+-kanaler i öppet tillstånd;

(1 - n) - bråkdel av K+-kanaler i stängt tillstånd

Konduktivitet för natrium per ytenhet [S/cm²] $G_{{Na}}$

$G_{Na}=G_{Namax}m^{3}h$ ,

$dm/dt=\alpha _{m}(1-m)-\beta _{m}m$ ,

$dh/dt=\alpha _{h}(1-h)-\beta _{h}h$ ,

var:

${\displaystyle \alpha _{m))$ är överföringskoefficienten från stängt till öppet tillstånd för Na+-kanaler [1/s];

${\displaystyle \beta _{m))$ är överföringskoefficienten från öppet till stängt tillstånd för Na+-kanaler [1/s];

m är andelen Na+-kanaler i öppet tillstånd;

(1 - m) - fraktion av Na+-kanaler i stängt tillstånd;

$\alpha _{h}$ är överföringskoefficienten från inaktiverat till icke-inaktiverat tillstånd för Na+-kanaler [1/s];

$\beta _{h}$ är överföringskoefficienten från icke-inaktiverat till inaktiverat tillstånd för Na+-kanaler [1/s];

h är fraktionen av Na+-kanaler i det icke-inaktiverade tillståndet;

(1 - h) är andelen Na+-kanaler i inaktiverat tillstånd.

Konsekvenser av eldfasthet hos ett exciterbart biologiskt membran

I hjärtmuskeln varar refraktärperioden upp till 500 ms, vilket bör betraktas som en av faktorerna som begränsar frekvensen av reproduktion av biologiska signaler, deras summering och ledningshastigheten. När temperaturen ändras eller verkan av vissa läkemedel kan varaktigheten av de refraktära perioderna ändras, vilket används för att kontrollera vävnadens excitabilitet, till exempel hjärtmuskelns excitabilitet: förlängning av den relativa refraktära perioden leder till en minskning i hjärtfrekvens och eliminering av hjärtrytmrubbningar.

Anteckningar

↑ Human Physiology / Per. från engelska / Ed. R. Schmidt och G. Thevs. - M .: Mir, 2005. - ISBN 5-03-003575-3 .