Chương 5: ĐIỆN SINH HỌC potx

- Sự vận chuyển tích cực của những ion qua màng khi chuyển dịch từ pha phase này sang pha khác, tạo thành một cân bằng mới đó là sự cân bằng đặc biệt của các ion.. Với một số đặc điểm nê

Chương 5

ĐIỆN SINH HỌC

I Mở đầu:

Từ lâu ở châu Âu, người ta đã tiến hành những thí nghiệm lý thú

để khám phá về các khả năng làm xuất hiện dòng điện trên cơ thể động vật Từ đó khái niệm về điện động vật mới xuất hiện và đã được chứng minh sự tồn tại của nó

Một số loài cá sinh sống ở sông và biển có bộ phận bảo vệ đặc biệt

để phát điện như cá trê điện, cá đuối điện, chình điện Ngược dòng lịch sử

về sự phát hiện ra các dòng điện từ sinh vật trên cho thấy, từ rất lâu người

Ai Cập đã gặp phải và làm quen với những hiện tượng điện này

Một tính chất đặc trưng của tế bào động vật là giữa chúng và môi trường bên ngoài luôn luôn tồn tại một sự chênh lệch điện thế Đo hiệu điện thế trên các loại tế bào khác nhau thì sự chênh lệch này vào khoảng 0,1 V Đặc biệt có một số loài cá điện có thể sinh ra các xung điện rất cao đến khoảng 600V, với dòng điện cở hàng trăm mA

Tính chất điện sinh học đã được Dr Louis De Galvanie khám phá Sau đó, đề tài này đã thu hút nhiều nhà khoa học khác quan tâm và đầu tư vào việc nghiên cứu một cách lý thú

Tuy nhiên sau hơn 100 năm, kể từ những phát hiện đầu tiên dưới

sự ghi nhận của các nhà khoa học, con người vẫn chưa giải thích được cơ chế hình thành hiện tượng điện sinh vật một cách rõ ràng Các kết quả thực nghiệm vẫn còn đóng khung trong việc mô tả hiện tượng Trong vài thập kỉ gần đây, nhờ các phương tiện ghi đo có độ nhạy cao, chính xác, cũng như các thiết bị điện tử hiện đại người ta mới khám phá được nhiều qui luật hình thành dòng điện của tế bào Từ kết quả thực nghiệm đo được bằng các phương pháp khác nhau như đồng vị phóng xạ, động học phân

tử, hiển vi điện tử, hoá tế bào , các nhà khoa học đã cho thấy bản chất của dòng điện sinh học

Việc xây dựng cơ sở lý thuyết và giải thích cơ chế của việc hình thành dòng điện sinh học còn có nhiều hạn chế Sỡ dĩ như vậy là vì khi nghiên cứu hiện tượng điện sinh vật thường gặp phải một số giới hạn sau:

- Tốc độ biến đổi tín hiệu trên đối tượng nghiên cứu thay đổi quá nhanh, trong khi các giá trị đo được thường rất nhỏ, nên yêu cầu về thiết bị nghiên cứu phải là các dụng cụ ghi đo thật nhạy

và có độ chính xác thật cao

- Đối tượng nghiên cứu thường có kích thước hết sức nhỏ (vào

cở kích thước tế bào)

- Điều kiện nghiên cứu, phải được tiến hành với phương pháp như thế nào để không làm ảnh hưởng đến trạng thái sinh lý của đối tượng khảo sát

Trước khi tìm hiểu về các loại điện thế sinh vật, ta lưu ý rằng các dịch thể ở hai phía trong và ngoài màng tế bào là các dung dịch điện phân (electrolytic solutions) Nồng độ trung bình của các anion có giá trị khoảng 155 mEq/l, đông thời có xuất hiện một nồng độ tương ứng của các loại cation phát triển theo phía ngược lại

Theo cơ chế vận chuyển vật chất qua màng sinh học ta thấy có sự phân bố trở lại của các anion và cation ở hai phía màng Đồng thời với quá trình vận chuyển tích cực, thì có cả sự khuyếch tán của các ion với các độ thấm khác nhau Kết quả cuối cùng là trong toàn bộ quá trình hệ có sự chênh lệch nồng độ ion ở hai phía màng, do đó làm xuất hiện một hiệu số điện thế màng (membranne potential)

Hai yếu tố cơ bản có liên quan đến sự hình thành hiệu thế màng sinh học có ý nghĩa quyết định đó là:

- Sự khuyếch tán những ion qua màng do sự chênh lệch nồng độ của các loại ion ở hai phía màng

- Sự vận chuyển tích cực của những ion qua màng khi chuyển dịch

từ pha (phase) này sang pha khác, tạo thành một cân bằng mới đó

là sự cân bằng đặc biệt của các ion

Với một số đặc điểm nêu trên thì mục đích và yêu cầu khi nghiên cứu hiện tượng điện sinh vật đó là:

™ Hiểu được bản chất của các loại điện thế sinh vật cơ bản như loại điện thế nghỉ, điện thế tổn thương, điện thế hoạt động Ngoài ra cần nắm vững về cách ghi đo, điều kiện thí nghiệm, các giai đoạn xuất hiện

™ Xây dựng lý thuyết phù hợp để giải thích sự hình thành các loại điện thế trên Giải thích về các kết quả ghi nhận được, kể

cả các mối quan hệ giữa chúng

™ Tìm hiểu một số ứng dụng điện sinh học của các công trình nghiên cứu trong Y-Sinh học Đưa ra một số ứng dụng hiện tượng điện trong công tác chẩn đoán, thăm dò chức năng, cũng như các ứng dụng để điều trị bệnh trong Y học

Việc nghiên cứu các hiện tượng điện sinh vật và kỹ thuật ghi đo các thông số liên quan có một ý nghĩa hết sức quan trọng Đặc biệt, ngày nay với các thiết bị khoa học hiện đại, việc ứng dụng hiện tượng điện

trong Y học, xét nghiệm trên cận lâm sàng được sử dụng khá phổ biến Do

đó ta cần phải nắm kỷ phương pháp ghi đo, hiểu rõ bản chất của các loại điện thế sinh vật cơ bản

II Điện thế màng và điện thế pha

1 Điện thế pha

* Gradient điện thế (the electric gradient)

Ở trạng thái bình thường ta thấy có sự phân bố không đều của các ion ở hai phía của màng sinh vật Do có sự chênh lệch nồng độ, các ion này sẽ khuyếch tán qua màng từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp hơn Dưới ảnh hưởng của gradien nồng độ, các ion có khuynh hướng tiến tới trạng thái cân bằng mới, đồng thời hình thành giữa nó một lớp điện tích kép ngay ở trong dịch sinh vật

Ảnh hưởng của điện trường ngoài sẽ làm xuất hiện gradien điện thế do sự phân cực của màng Các ion dương có xu hướng rời môi trường

cũ để đến phía âm, ngược lại ion âm dịch chuyển về môi trường có thế dương hơn Sự chuyển dời của các hạt mang điện sẽ dừng lại khi lực tác dụng lên các ion dưới ảnh hưởng của gradien điện thế cân bằng với gradien nồng độ Trong đó gradien nồng độ đã phát triển theo hướng ngược lại so với gradien điện thế như (hình 5.1) dưới đây:

Hình 5.1: Ảnh hưởng của gradien điện thế và gradien nồng độ

: Dòng chuyển dịch dưới tác dụng gradient điện thế : Dòng chuyển dịch dưới tác dụng gradient nồng độ

* Điện thế điện cực (electrode)

Điện thế điện cực là hiệu thế được hình thành giữa điên cực và dung dịch điện phân Hay nói cách khác là điện thế xuất hiện ở lớp điện kép khi điện cực nhúng vào dung dịch điện phân

Ví dụ: Có thể lấy ví dụ bằng cách khảo sát trường hợp hiệu thế này khi sử dụng điện cực bạc (Ag) trong dung dịch nitrat bạc (AgNO3)

Nếu gọi: μiđc là thế hoá học ion kim loại trong điện cực

μidd là thế hoá học của ion trong dung dịch

Ta thấy:

- Nếu μiđc < μidd , dưới ảnh hưởng của gradient thế hoá học làm các ion bạc (Ag+) chuyển dịch vào kim loại làm thanh kim loại tích điện dương Chuyển động của các ion này dừng lại khi hệ thống ở trạng thái cân bằng điện hoá

Thanh kim loại tích điện dương và xung quanh sẽ có một lớp ion

NO3- bao bọc tạo thành lớp điện kép

Ở trạng thái cân bằng điện hoá, sự chênh lệch điện thế hoá học giữa điện cực (đc) và dung dịch (dd) sẽ có giá trị bằng hiệu số điện thế điện hoá của lớp điện tích kép này Ta được:

ZFψ = μidd - μiđc (5.1) Trong đó:

ψ : Điện thế của điện cực đối với dung dịch

Z : Hoá trụ của các ion tự do

F : Hằng số Faraday

- Nếu μiđc > μidd

Điện cực sẽ tích điện âm và xung quanh có lớp ion Ag+ vì các ion

Ag+ sẽ rời khỏi thanh kim loại để đi vào dung dịch Điện cực bị hoà tan dần dần trong dung dịch, hiện tượng chuyển dịch ion chỉ dừng lại khi đạt tới trạng thái cân bằng điện hoá

- Nếu μiđc = μidd

Trong trường hợp này sự chuyển dịch của ion theo hai hướng là cân bằng nhau, nên thế điện cực bằng không

Dựa vào biểu thức tính công thẩm thấu phải thực hiện khi tăng nồng độ dung dịch lên 1gam/mol, nghĩa là làm thay đổi áp suất thẩm thấu ion từ P1 đến P2 để tính hiệu thế điện cực Ta có:

Trong đó

A: là công thẩm thấu

R: Hằng số khí lý tưởng

T: Nhiệt độ tuyệt đối của môi trường

Ngoài ra, công của lực điện trong quá trình chuyển hoá đã làm thay đổi nồng độ ion trong dung dịch Công này được xác định trong trường thế năng tĩ nh điện là:

A = UF (5.3) Công của quá trình điện hoá và công thẩm thấu trong mỗi quá trình cân bằng nhau, nên từ (5.2) và (5.3) ta được:

(5.4)

* Hiệu điện thế pha

Nếu nhúng hai điện cực cùng kim loại vào hai bình đựng dung dịch chứa cùng một chất điện ly với độ hoà tan C1 và C2 khác nhau Ở mỗi điện cực, sau khi đạt đến trạng thái cân bằng sẽ xuất hiện một điện thế mà độ

U =

1

2ln

C

C F

RT

U =

dd

âc i

C

C ZF RT

U = ln

lớn của nó sẽ tỷ lệ với tỷ số nồng độ các ion kim loại trong điện cực và trong dung dịch

Vì nồng độ ion kim loại trong hai dung dịch là khác nhau nên giá trị điện thế xuất hiện trên mỗi điện cực cũng khác nhau, giữa chúng tồn tại một hiệu điện thế Uc gọi là hiệu điện thế nồng độ

lnln

C

C ZF

RT C

C ZF

RT

U c =

Với C1, C2 là các nồng độ ion kim loại trong dung dịch Do đó, khi nghiên cứu trên thân nhiệt người bình thường, để nhanh chóng cho việc tính toán người ta thay vào các giá trị hằng định, công thức được xác định lại là:

Như trên ta thấy dưới ảnh hưởng của gradient nồng độ và gradient điện thế mà các ion khuyếch tán qua màng với tốc độ khác nhau Nói cách khác mỗi loại ion có d? linh động khác nhau Do sự khuyếch tán của mỗi loại ion khác nhau, nên giữa hai lớp dung dịch có nồng độ khác nhau thì lớp điện tích kép xuất hiện cũng có giá trị khác nhau Hiệu điện thế hình thành nên do sự khyếch tán của từng loại ion, đã tạo thành các pha hoà tan trong mỗi dung dịch Hiệu điện thế này được gọi là hiệu điện thế pha khuyếch tán (UKT) được xác định :

(5.12) 1

2ln

C

C ZF

RT

− ++

−

=

ν ν

ν ν

với ν+ , ν- là độ linh động của các ion dương và ion âm

Hiệu điện thế pha (khuyếch tán) tồn tại trong một thời gian rất ngắn cho đến khi có sự phân bố đồng đều trở lại các ion âm và ion dương

trong toàn bộ thể tích dung dịch Đối với dịch sinh vật có dạng là một hệ điện ly rất phức tạp, nên việc ứng dụng công thức này vào hệ thống sống cũng gặp phải rất nhiều khó khăn vì tồn tại nhiều đại phân tử ion hoá khác nhau

2 Điện thế màng

* Cân bằng Gibbs - Donnan

Trong chương trước đã trình bày về trạng thái cân bằng Donnan, nên ở phần này ta chỉ nhắc đến một số tính chất có liên quan về hiện tượng điện mà thôi, đó là:

Gibbs Trong cơ thể người và động vật có các protein (R+) ở dạng muối,

nó là các đại phân tử không lọt được qua màng Mặc dầu các phân tử này không qua được màng nhưng nó đã đóng một vai trò hết sức quan trọng, đó là đã làm ảnh hưởng nhiều đến tác dụng của áp suất thẩm thấu lên màng

-Do sự phân phối trở lại các ion khi trạng thái cân bằng động được hình thành, nên ở hai phía màng có sự chênh lệch nồng độ các ion (có khả năng khuyếch tán được) qua màng

- Một số ion khác còn lại mà không có khả năng chuyển dịch từ pha này đến pha kia được, thì sẽ tạo thành một sự cân bằng đặc biệt Đó chính là cân bằng Donnan Thực nghiệm cho thấy cân bằng Gibbs-Donnan không những phụ thuộc vào bản chất dung dịch, tính thấm chọn lọc ion, kích thước của màng mà còn phụ thuộc nhiều vào loại điện tích của các ion trong hệ sinh vật

Để hiểu rõ bản chất sự phân bố các loại ion trong cân bằng trên, ta khảo sát thí nghiệm dưới đây:

Dung dịch Protein cho vào bình thứ nhất RCl, đ ược ion R+ là các proteine mang điện tích dương có kích thước lớn không qua được màng ngăn cách giữa hai bình Bình thứ 2 chứa dung dịch muối NaCl, các ion

Na+ và Cl- có thể dễ dàng qua màng Bình thứ nhất có nồng độ C1, bình thứ hai có nồng độ C2 Ở trạng thái ban đầu các ion được phân bố trong mỗi bình như sau:

[R+]1 = [Cl-]1 = C1[Na+]2 = [Cl-]2 = C2 (5.13)

Có thể biểu diễn sự phân bố các loại ion ở hai bình (1) và (2) chứa dung dịch RCl và NaCl có nồng độ ban đầu là (C1) và (C2) Hai bình (1)

và (2) ngăn cách nhau bằng một màng ở giữa như mô hình dưới đây:

(RCl) (NaCl)

R+ (C1)

Na+ (C2)

Cl- (C1)

Cl- (C2)

(1)

Hình 5.2 : Sơ đồ phân bố ion ở hai phía màng trong trạng thái ban đầu Giả sử sau một thời gian ngắn, sẽ có một lượng ion Na+ và Cl- đi qua màng với nồng độ X Như vậy đã có sự di chuyển của Na+ và Cl- từ bình (2) sang bình (1) Bây giờ ta thấy nồng độ của mỗi loại ion ở hai phía màng được phân bố trở lại trong quá trình cân bằng mới ở trạng thái tiếp theo, được mô tả như sơ đồ dưới đây:

(RCl) (NaCl)

R+ (C1)

Na+ (X)

Na+ (C2-X)

Cl- (C1+X) Cl(C2-X)

Cân bằng mới này được gọi là trạng thái cân bằng Donnan (Donnan equilibrium) Đặc điểm của trạng thái này là khi cân bằng diễn

ra, trong mỗi ngăn đều có sự trung hoà về điện:

[R+]1 + [Na+]1 = [Cl-]1 [Na+]2 = [Cl-]2 (5.15)

Ở trạng thái sau là trạng thái mà hệ tiến tới sự cân bằng động Khi trạng thái cân bằng xảy ra, nếu thay các giá trị (5.15) vào phương trình (5.14) ta được:

(C2 - X )2 = (C1 + X ) X

2 1

2 2

2C

C

C X

X = C2 / 2 (5.17)

*Nếu ion R+ hay Cl- ở môi trường bên trong rất lớn (C1 >>C2 )

so với môi trường bên ngoài, thì cơ chất khuyếch tán qua màng xem như không đáng kể:

* Hiệu điện thế

Ở trạng thái cân bằng Gibbs - Donnan thì giữa hai phía màng luôn luôn tồn tại một sự chênh lệch điện thế Hiệu điện thế xuất hiện là do có sự

phân bố không đồng đều các ion ở trạng thái cân bằng Donnan Hiệu điện thế đó được gọi là hiệu điện thế màng (Um)

Theo thí dụ trên ta thấy, khi cân bằng diễn ra thì phương trình cân bằng Gibbs -Donnan cho ta:

[Na+]1 [Cl-]1 = [Na+]2 [Cl-]2

Có thể viết lại theo tỷ số nồng độ ion như sau:

1

2 2

1

][

][][

][

2

][

][ln]

[

][

− +

RT Na

Na ZF

RT

III Điện thế tĩnh

Trong cơ thể động vật, trên các tế bào, mô sống thường xuất hiện

và tồn tại nhiều loại điện thế khác nhau Các loại điện thế này có cùng nguồn gốc như nhau nhưng tuỳ theo nguyên nhân xuất hiện, phương pháp

đo đạc và điều kiện thí nghiệm mà ta có thể phân chia ra thành nhiều loại

có tên gọi khác nhau Đó là các loại điện thế cơ bản như điện thế nghỉ, điện thế tổn thương, điện thế hoạt động, điện thế tại chỗ

Điện thế tĩnh hay còn gọi là điện thế nghỉ Đó là điện thế đặc trưng cho trạng thái sinh lý bình thường của đối tượng sinh vật Nói cách khác, điện thế này cũng đặc trưng cho tính chất điện của hệ thống sống ở trạng thái trao đổi chất bình thường

Điện thế tĩnh chính là hiệu điện thế bình thường tồn tại ở hai phía màng, được xác định bằng cách ghi đo sự chênh lệch hiệu thế giữa tế bào chất và dịch ngoại bào Có thể tiến hành thí nghiệm như dưới đây

1 Thí nghiệm

Để khảo sát sự biến đổi dòng điện và đo hiệu điện thế màng của một tế bào (mô sống hay một sợi thần kinh ) nào đó, thông thường ta hay

sử dụng phương pháp ghi đo vi điện cực nội bào

Thí nghiệm được tiến hành như hình 5.4 (a,b,c) dưới đây:

Hình 5.4: Ghi đo điện thế nghỉ

(

a

(b

(c

a) Đặt hai điện cực phía ngoài màng sinh học

b) Đặt một điện cực bên ngoài và một vi điện cực xuyên qua màng

c) Cắm hai vi điện cực xuyên qua màng

Ghi đo bằng cách đặt hai điện cực trên bề mặt sợi thần kinh, ta thấy kim điện kế ở đồng hồ đo dòng điện không lệch khỏi điểm không Điều đó chứng tỏ không có sự chênh lệch điện thế giữa chúng (hình 5.4a)

Nếu đặt một điện cực ở phía bên ngoài màng và một vi điện cực cắm xuyên qua màng, ta thấy giữa hai điện cực này có xuất hiện một hiệu điện thế (hình 5.4b)

Còn khi chọc cả hai vi điện cực xuyên qua màng thì ta cũng thấy kim điện kế vẫn chỉ giá trị không Điều đó chứng tỏ giữa hai điện cực không có một sự chênh lệch điện thế nào (Hình 5.4c)

Kết quả thí nghiệm trên cho thấy:

Giữa mặt ngoài tế bào không bị tổn thương và môi trường bên ngoài không có sự chênh lệch điện thế Ngược lại giữa phần bên trong tế bào và môi trường bên ngoài luôn luôn tồn tại một hiệu điện thế nào đó

Sự chênh lệch điện thế này được gọi là điện thế nghỉ hay điện thế tĩnh của màng (Resting membrane potential)

2 Đặc điểm

Điện thế nghỉ có hai đặc điểm như sau:

- Mặt trong tế bào sống luôn luôn có giá trị điện thế âm so với mặt bên ngoài Nói cách khác chiều điện thế nghỉ là không đổi

- Bình thường điện thế nghỉ có giá trị điện thế biến đổi rất chậm theo thời gian

Bằng các phương pháp và kỷ thuật ghi đo tốt, ta có thể duy trì dòng điện này trong một thời gian dài Độ lớn điện thế giảm chậm theo thời gian Giá trị này chỉ giảm đi khi chức năng của tế bào, hay của sợi cơ bắt đầu xuất hiện

3.Các yếu tố ảnh hưởng đến điện thế nghỉ

Điện thế nghỉ đặc trưng cho trạng thái sinh lý bình thường của hệ thống sống Nếu thay đổi trạng thái sinh lý sẽ liên quan đến trạng thái chức năng của hệ Do đó bất kỳ yếu tố nào làm ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất bình thường của nó cũng đều ảnh hưởng đến điện thế nghỉ của hệ, chẳng hạn như:

- Dưới tác dụng của dòng điện bên ngoài

- Giá trị điện thế bị thay đổi khi làm thay đổi thành phần ion của môi trường

- Sự tác động của một số độc tố lên hệ thống sống cũng làm biến đổi nhanh điện thế màng

- Khi thay đổi lượng oxy trong môi trường cũng sẽ liên quan đến quá trình hô hấp của mô, cơ , do đó sẽ làm ảnh hưởng đến điện thế nghỉ

-

Ở các loại tế bào khác nhau thì điện thế nghỉ cũng có giá trị khác nhau Giá trị này thay đổi trong khoảng từ -10mV đến -100mV Sự chênh lệch điện thế tồn tại giữa các phần khác nhau trong một hệ sinh vật cũng là một trong những yếu tố đặc trưng cho cơ thể sống

IV Điện thế tổn thương.

Điện thế tổn thương là hiệu điện thế xuất hiện do sự chênh lệch điện thế giữa vùng bị tổn thương và vùng không bị tổn thương Sự tổn thương xảy ra có thể do nhiều nguyên nhân khác nhau (như dưới tác động

cơ học, nhiệt, điện, hoặc hoá học ) đều làm xuất hiện sự chênh lệch điện thế Loại điện thế này có cùng dạng như nhau trên các đối tượng sinh vật Đặc trưng cơ bản của điện thế tổn thương là:

- Giá trị của hiệu điện thế giảm dần và biến đổi chậm theo thời gian

- Điện thế tổn thương phụ thuộc nhiều vào điều kiện khảo sát và phương pháp ghi đo

- Độ lớn điện thế bị ảnh hưởng nhiều tuỳ thuộc vào điều kiện sinh lý của các đối tượng nghiên cứu

chênh lệch nào về điện thế Nói cách khác, ở trạng thái sinh lý bình thường ta thấy có sự phân bố điện tích ban đầu ở hai phía màng sinh học Nếu khi các tế bào (mô) bị tổn thương, sẽ làm ảnh hưởng đến quá trình vận chuyển chất, mà cụ thể là sự trao đổi các chất qua màng tế bào Nói tóm lại, sự tổn thương đối tượng sống mà cụ thể như tế bào (mô, cơ, ) đã làm thay đổi trạng thái chức năng của tế bào hay sẽ làm thay đổi trạng thái sinh lý bình thường của các đối tượng nghiên cứu

- Điện thế tổn thương có giá trị âm

- Điện thế này tồn tại trong một khoảng thời gian ngắn

- Giá trị điện thế giảm nhanh theo thời gian và tuỳ thuộc vào điều kiện thí nghiệm, phụ thuộc vào khoảng cách giữa các vùng khảo sát

- Khả năng xuất hiện điện thế này chỉ khu trú tại vùng bị thương tổn

3 Các yếu tố ảnh hưởng

Thực nghiệm chứng tỏ rằng, các yếu tố nào làm ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất bình thường của tế bào và mô đều làm thay đổi giá trị điện thế tổn thương như:

- Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường

- Thay đổi thành phần môi trường, nhất là đối với Oxy liên quan nhiều trong quá trình trao đổi chất

- Sự tác động của các trường lực điện bên ngoài (điện trường, từ trường ) liên quan đến sự chuyển dịch của các ion qua màng

- Sự tác động của các độc tố vào môi trường có liên quan đến sự thay đổi điều kiện sinh lý bình thường

V Điện thế hoạt động

Điện thế hoạt động là sự dao động nhanh của điện thế màng Dao động điện màng xuất hiện trong các tế bào thần kinh, cơ, và một số tế bào khác khi có sóng hưng phấn truyền qua Do đó dòng điện làm xuất hiện điện thế này còn được gọi là dòng điện hưng phấn Tất cả tế bào sống đều

có đặc tính dễ bị kích thích, tức là có khả năng chuyển từ điều kiện sinh lý bình thường ở trạng thái tĩnh sang trạng thái hoạt hoá Dưới ảnh hưởng

của tác nhân kích thích nào đó, tế bào sẽ dễ dàng bị thay đổi tính chất hoá

lý của màng

Khi có sóng hưng phấn truyền đến, dấu hiệu điện tích ở hai phía màng tế bào bị đảo ngược hẳn lại so với giá trị điện thế nghỉ lúc ban đầu Hiệu điện thế này xuất hiện là do có sự chênh lệch về giá trị điện thế giữa hai phía của màng Lúc này giá trị của điện thế ở mặt bên ngoài sẽ âm hơn

so với điện thế mặt bên trong của nó Để xác định điện thế hoạt động, thông thường ta sử dụng các kỹ thuật ghi đo vi điện cực nội bào Có thể tiến hành khảo sát sự xuất hiện điện thế hoạt động bằng hai phương pháp như dưới đây:

1 Phương pháp 2 pha

Có thể tiến hành khảo sát trên sợi thần kinh được kích thích tại ví trí (1), hai điện cực đặt tại hai vị trí (2) và (3) trên mặt sợi thần kinh Theo dõi sự biến đổi giá trị điện thế của chúng qua một điện kế G nhạy nối giữa hai điện cực như hình (5.5):

(b)

(1) (2) (3)

U = 60V

(c)

(1) (2) (3)

U = 0

(d)

(1) (2) (3)

U = 60V