Mối liên hệ giữa thời gian và độ bền

Mối liên hệ giữa thời gian vàđộ bền Bởi: ĐH Bách Khoa Y Sinh K50 Khi một màng dễ bị kích thích không được phân cực bởi dòmg kích thích mà độ lớn của nó được tăng lên một cách từ từ, một

Mối liên hệ giữa thời gian và

độ bền

Bởi:

ĐH Bách Khoa Y Sinh K50

Khi một màng dễ bị kích thích không được phân cực bởi dòmg kích thích mà độ lớn của nó được tăng lên một cách từ từ, một mức độ dòng sẽ được chạm tới, được gọi là ngưỡng, khi màng tế bào tồn tại một xung hoạt động Sau đó được đặc trưng bởi sự thay đổi nhanh và ngắn trong tính thấm của màng , và được kết hợp với điện thế màng vận chuyển Một minh họa của quá trình này được đưa ra ở hình 2.8, nơi mà đáp ứng kích thích mức 2 là dưới ngưỡng, trong khi mức 3 vừa mới xuất hiện tại ngưỡng (vì thỉnh thoảng một thế hoạt động (3B) đạt tới trong khi tại những thời gian khác một đáp ứng

bị động (3A) được quan sát) Một thế hoạt động cũng được mang đến một cách rõ ràng cho kích thích chuyển ngưỡng của 4

Khi màng kích thích bị khử phân cực

Dưới điều kiện hoạt động màng không còn có thể được đặc trưng là tuyến tính, và mô hình RC được mô tả trong phần trước không thể áp dụng được Trong chương tới, chúng tôi trình bày một nghiên cứu chi tiết về màng hoạt động

Một kết nối giữa chương này, được giới hạn cho màng thụ động, và tiếp đó, bao gồm màng phi tuyến, nằm trong mô hình của điều kiện mà dẫn tới sự kích thích Mặc dù đó chỉ là một sự gần đúng, nhưng chúng tôi có thể xem các màng vừa mới đạt tới điểm hoạt động như tuyến tính (ví dụ, thụ động) Vì thế, hoạt động của màng cùng với giới hạn này

có thể được phân tích bằng sử dụng mạch điện thông thường Trong trường hợp riêng, nếu giá trị ngưỡng được biết, thì sau đó nó sẽ trở thành có thể giải thích điều kiện dưới

mà sự kích hoạt sẽ vừa mới được đạt tới Vì sự kích hoạt chịu ảnh hưởng không chỉ bởi

độ mạnh của dòng kích thích mà còn bởi thời gian của nó, kết quả là giá trị của đường

qua giữa các điện cực, nó xuyên qua một cách thống nhất qua màng để tất cả các yếu

tố của màng hoạt động giống nhau Kết quả là, dòng điện phù hợp là một rm và cm tập trung trong mạch song song Giá trị của rm là điện trở của màng nhân đơn vị diện tích, trong khi của cm là điện dung của màng trên mỗi đơn vị thời gian

Nếu Í làdòng kích thích trên mỗi đơn vị diện tích, sau đó từ lý thuyết mạch riêng biệt được ứng dụng cho mạch RC song song này, chúng tôi có

(3.56)

ở đây:

V' = điện tích trong điện thế màng [mV]

IS = dòng kích thích trên mỗi đơn vị thời gian [μA / cm2]

R_m = điện trở màng nhân đơn vị diện tích [

]

t = thời gian kích thích [ms]

τ = hằng số thời gian màng = RmCm [ms]

Cm = điện dung của màng trên mỗi đơn vị mặt phẳng μF / cm2]

Nhưng, sự phân tích đơn giản này không được áp dụng vào màng tế bào với các dạng khác nhau, khi đáp ứng tới cường độ dòng kích thích theo phương trình 3.53 và được miêu tả trong 3.11 Tuy nhiên, phương trình 3.56 vẫ có thể được coi như là xấp xỉ bậc

1 dựa trên biểu diễn các biến số của cấu trúc hằng số phân phối Theo sự lập luận đó, trong hình 3.12 chúng ta có thể giả sử rằng một sợi dài có thể được làm xấp xỉ bởi các phần đơn lẻ trước, đo đó, theo phương trình được miêu tả trong phương trình 3.56 Đáp ứng đặc trưng dựa trên phương trình 3.56 cũng được thể hiện trong hình 3.12

Mối liên hệ giữa thời gian và độ bền

Sự dẫn xuất biểu đồ thời gian

(A)Sự xấp xỉ hằng số tập trung của kênh RC, nó thay thế cho cấu trúc hằng số phân phối

(B) Đáp ứng của kênh với xung dòng điện của đại lương Is là theo hàm số mũ và được thể hiện cho xung trong khoảng thời gian dài

Màng được giả sử được hoạt động nếu điện thế của nó đạt giá trị dưới ngưỡng Chúng

ta quan tâm tới điều kiện này nếu ta thay thế V'= δVth= trong phương trình 3.56 khi Vth

là sự biến đổi trong điện thế nghỉ cần thiết để đạt được điện thế ngưỡng Phương trình 3.56 có thể viết lại thành

(3.57)

Dòng điện nhỏ nhất có thể được yêu cầu với điện thế màng để đạt dưới ngưỡng được gọi là rheobasic current Với dòng điện kích thích khoảng thời gian yêu cầu kích thích

được xác định Vì rheobasic current là Ith = δVth / Rm biểu đồ thời gian có dạng

Thời gian cần thiết để đạt được điện thế ngưỡng với hai dòng điện kíc thích cơ bản được gọi là chronaxy với quan hệ giữa chronaxy và hằng số thời gian màng, phương trình 3.57 có thể được viết lại

(3.59)

(3.60)

(3.61)

Nếu dòng kích thích là hai dòng điện cơ bản, khi Is = 2(δVth / Rm)chúng ta tính được

chronaxy

t = τln2 = 0.693τ(3.62)

Mối liên hệ giữa thời gian và độ bền

(A) Biểu đồ thời gian Các đơn vị là tương đối

(B) Điện áp chuyển tiếp dưới ngưỡng trước kich thích

Kết quả phân tích ở trên là gần đúng với một số trường hợp Đầu tiên, mô kích thích không thường được làm gần đúng với R tập trung khi mỗi yếu tố được phân phối theo một kiểu nào đó (Trong kích thích space-clamp, màng được thể hiện với nhiều kiểu tập trung) Người ta cũng dùng kiểu tuyến tính là thỏa mãn khoảng 80% ngưỡng nhưng nếu

Mô Thời gian [ms]

Mô xương

Ếch (cơ sinh đôi cẳng chân) 0.2 - 0.3

Rùacơ gấp và cơ duỗi trái 1 - 2

Người(cơ gấp cánh tay) 0.08 - 0.1

Người (cơ duỗi cánh tay) 0.16-0.3

Người (cơ bắp đùi) 0.10 - 0.7

Cơ tim

Cơ trơn

Não

Người(tế bào quevõng mạc) 1.2 - 1.8

Người(tế bào nón võng mạc) 2.1 - 3.0

Mối liên hệ giữa thời gian và độ bền