Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu

Collegium Medicum im. Ludwika Rydygiera

w Bydgoszczy

FIZJOLOGIA-ĆWICZENIA 20.10.2005

DOŚWIADCZENIE Z PROGRAMEM SYMULUJĄCYM ZMIANY W CZASIE POWSTAWANIA POTENCJAŁU CZYNNOŚCIOWEGO

ZADANIE III

Wydział Lekarski

Kierunek Lekarski

Grupa 2

Matylda Szostak

Artur Bała

Łukasz Bereziak

Bartosz Kozłowski

Piotr Księżniakiewicz

1. Cel ćwiczenia:

Udowodnienie, że refrakcja bezwzględna zapewnia ortodromowy przekaz informacji w neuronie.

2. Jak wyznaczyliśmy czas trwania refrakcji bezwzględnej.

Do wyznaczenia czasu trwania refrakcji bezwzględnej wykorzystaliśmy program symulujący zmiany w czasie powstawania potencjału czynnościowego - AXOVACS.

Refrakcja bezwzględna to okres w funkcjonowaniu neuronu, następujący po powstaniu potencjału czynnościowego, w czasie którego nie może wystąpić nowy potencjał czynnościowy, bez względu na siłę bodźca (stan wywołany zamknięciem inaktywacyjnych bramek w kanałach sodowych).

Aby zmierzyć czas trwania refrakcji bezwzględnej podziałaliśmy na neuron dwoma bodźcami:

1. Bodziec progowy lub nadprogowy o następujących parametrach:

• Wielkość 100 [μA/cm²]

• Długość 0,1 [ms]

Bodziec nadprogowy o następujących parametrach:

• Wielkość 500 [μA/cm²](zastosowano silniejszy bodziec aby pominąć czas trwania refrakcji względnej)

• Długość 0,1 [ms]

Metodą prób i błędów zmienialiśmy czas, w którym podawaliśmy drugi bodziec. Szukaliśmy najkrótszego odcinka czasu, po którym drugi bodziec był w stanie wyzwolić drugi potencjał czynnościowy.

Wyznaczony czas to suma czasu trwania refrakcji bezwzględnej i czasu fazy wstępującej potencjału czynnościowego. Czas ten wyniósł 7,2 [ms].

Dowodem na to, że powstał drugi potencjał czynnościowy jest wykres drugiego potencjału (górne okno programu AXOVACS) oraz wykres zmian przewodności kanałów sodowych i potasowych i wykres zmian zachodzących w poszczególnych bramkach obu wspomnianych kanałów (dolne okno programu AXOVACS).

Początek refrakcji bezwzględnej to czas w, którym potencjał czynnościowy uzyskał maksymalny potencjał. Wartość tą odczytaliśmy z wykresu zależności potencjału od czasu.

A = Koniec czasu trwania refrakcji bezwzględnej = 7,2 [ms]

B = Początek czasu trwania refrakcji bezwzględnej = 1,5[ms]

Czas trwania refrakcji bezwzględnej to różnica pomiędzy A i B, czyli

7,2[ms]-1,5[ms]=5,7 [ms]

3. Udowodnienie tezy postawionej w celu ćwiczenia.

Założenia:

• Szybkość przewodzenia potencjału czynnościowego: 5 [m/s]

• Dekrement: 65% na 1 [mm] (ubytek amplitudy występujący tylko przy rozchodzeniu się potencjału lokalnego)

Znając czas trwania refrakcji bezwzględnej (6 ms) oraz szybkość przewodzenia potencjału czynnościowego (5 m/s czyli 5mm/ms) możemy obliczyć długość odcinka aksonu pozostającego w stanie refrakcji bezwzględnej:

d=vt=6 [ms] x 5 [mm/ms] = 30 [mm]

Oznacza to, że ten 30 [mm] odcinek aksonu, przez który przeszedł potencjał czynnościowy, nie może przyjąć kolejnego impulsu, ponieważ znajduje się w stanie refrakcji bezwzględnej.

Rozchodzący się w kierunku ortodromowym prąd powoduje powstanie kolejnego potencjału czynnościowego.

Natomiast aby wywołać kolejny potencjał czynnościowy w kierunku antydromowym, rozchodzący się prąd, musiałby przebyć (wyliczony wcześniej) 30 [mm] odcinek, zachowując wystarczająco wysoką amplitudę, by wzbudzić potencjał czynnościowy.

Rozchodzący się prąd traci 65% swojej amplitudy po przebyciu 1 [mm] (czyli po przebyciu 1[mm] amplituda stanowi 0,35 wartości początkowej)

Po przejściu odcinka 30 [mm] amplituda potencjału będzie wynosiła zaledwie 0,35³⁰=2*10^-14 wartości początkowej. Nie będzie zatem w stanie wywołać potencjału czynnościowego.

Oznacza to, że jedynym możliwym kierunkiem rozchodzenia się przekazu w neuronie jest kierunek ortodromowy.

---