Ионная теория возбуждения П.П. Лазарева

Большим шагом вперёд в деле изучения высшей нервной деятельности являются исследования П.П. Лазарева, применившего к физиологии методы математики и создавшего чрезвычайно интересную ионную теорию возбуждения. По исследованиям Лазарева возбудимость ткани возможна только при том условии, что будет иметь место химическая реакция. Возникновение этой реакции проще представить себе при действии растворов электролитов с расщеплёнными на ионы молекулами.

При изменении числа ионов в среде должно возникать возбуждение, но необходимо учитывать и то обстоятельство, что некоторые ионы действуют и антагонистически: так, ионы калия возбуждают ткань, ионы же кальция, наоборот, угнетают возбуждение.

Характер ионного процесса, распространяющегося по проводящей части нервного волокна – осевому цилиндру, надо представить себе как бы в виде волны взрыва. Раз начавшись, реакция должна докатиться до конца независимо от силы раздражения.

Раздражение нервных центров, построенных из нервных клеток, совершается периодически и осуществляется химической реакцией в зависимости от концентрации возбуждающих ионов. При периодических реакциях в области нервных центров должны возникать электродвижущие силы, и отсюда должны распространяться в окружающую среду со скоростью света электромагнитные волны. Они должны возникать при всяком акте движения, при всяком ощущении, и, по представлению П.П. Лазарева, голова человека, как передающая антенна радиотелеграфа, излучает во все стороны волны на расстояние до 30 тысяч километров.

1.3.3 Воздействие на ткани постоянного тока [1, с.8-9]

Постоянный ток распространяется в тканях по пути наименьшего сопротивления, то есть по межклеточным пространствам, кровеносным и лимфатическим сосудам.

Каждая клетка является генератором электричества. Между клеткой и окружающей её средой существует разность потенциалов из-за неравномерного распределения ионов между клеточными мембранами. В покое внутренняя поверхность оболочки клетки заряжена отрицательно, наружная – положительно (рисунок 1).

Мембраны клеток имеют большое сопротивление, поэтому через них постоянный ток не проходит. Поэтому свободные заряды (в основном ионы K⁺, Na⁺) могут перемещаться только от мембраны к мембране.

При воздействии на ткани постоянного электрического тока распределение ионов изменяется. Наружная поверхность мембраны клетки станет заряжена отрицательно, что согласно ионной теории возбуждения П.П. Лазарева приведёт к возбуждению участка клетки. Между возбуждёнными и невозбуждёнными участками мембраны возникают локальные токи, что приведёт к изменению концентрации ионов, а это, в свою очередь, - к возбуждению всей клетки. Согласно теории Лазарева возбуждение клетки вызывает раздражение нервных рецепторов и возникновение рефлекторных реакций местного и общего характера.

Местные реакции заключаются в улучшении проницаемости клеточных мембран, расширении кровеносных сосудов, ускорении кровотока, улучшении обмена веществ между клеткой и межклеточным пространством. В месте воздействия тока образуются биологически активные вещества (БАВ).

Кроме этого, нервные импульсы, возникающие при раздражении нервных рецепторов, передаются в центральную нервную систему (ЦНС) и вызывают сложные ответные реакции органов и систем организма.

1.3.4 Воздействие на ткани переменными электрическими полями и токами [1, c.9-10]

При прохождении через ткани импульсных однонаправленных токов низкой частоты в тканях происходят подобные физико-химические процессы, что и при воздействии постоянным током, однако они зависят от частоты, формы, длительности импульсов и свойств тканей.

Теперь рассмотрим воздействие на ткани организма электромагнитного поля. Электромагнитные волны в тканях распространяются неодинаково. Скорость их распространения зависит от диэлектрической и магнитной проницаемости тканей. Диэлектрическая проницаемость изменяется при изменении частоты поля: при увеличении частоты поля – уменьшается.

В зависимости от частоты поля в организме произойдут различные процессы. Поэтому при рассмотрении влияния поля на ткань весь частотный спектр делят на три зоны дисперсии: a, b, g.

a-Дисперсия (низкие и звуковые частоты – до нескольких кГц) приводит к уменьшению поляризации поверхности клеток, так как ток такой частоты в клетку не проникает, а проникает в глубоко лежащие ткани, не вызывая раздражения кожи. Этот физический эффект применяется в амплипульстерапии и при флуктуации.

b-Дисперсия (частота 1 кГц-10 МГц) характеризуется макроструктурной и дипольной поляризацией и резким снижением ионной поляризации. При этом резко увеличиваются клеточная проницаемость и транспорт ионов Na⁺ и K⁺ через мембрану клетки.

При большой частоте переменного поля дипольные молекулы не успевают совершить полный поворот и колеблются около среднего положения. Этот процесс называется осцилляцией. В зависимости от частоты поля изменяются частота осцилляций и состав осциллирующих молекул. Это связано со временем, необходимым для переориентации дипольной молекулы (временем релаксации). Молекулы обладают собственным временем релаксации. Поэтому в определённом диапазоне частот осциллируют преимущественно те молекулы, время релаксации которых соответствует этой частоте поля.

При высоких частотах (несколько МГц) происходит поляризация крупных молекул, обладающих дипольным моментом, релаксация которых сопровождается большими тепловыми потерями. Это приводит к повышению температуры тканей.

Энергия электрического поля поглощается в основном тканями с большим удельным сопротивлением. На этом основан метод УВЧ-терапии (частота ~ 40 МГц).

Энергия переменного магнитного поля высокой частоты (индуктотермия, частота ~ 13.56 МГц) хорошо поглощается тканями с малым удельным сопротивлением. В этих тканях осцилляторный и тепловой эффекты будут выражены больше в хорошо проводящих тканях.

Кроме макроструктурной и дипольной поляризации, в зоне b-дисперсии также наблюдается резкое снижение ионной поляризации границ раздела биологических сред, вплоть до её исчезновения. Тогда ткань становится проницаемой на всём протяжении (дарсонвализация).

При g-дисперсии (частота >1 ГГц) уменьшение диэлектрической проницаемости вызвано поляризацией свободной воды. Энергия поглощается в основном молекулами воды, и тепловой и осцилляторный эффекты проявляются в богатых водой тканях (отёчные ткани).

Контрольные вопросы

1 Дайте классификацию и краткую характеристику клинических методов лечения.

2 Что такое физиотерапия? Из чего она состоит?

3 От чего зависит физическое воздействие на организм?

4 Чем воздействуют на организм человека в физиотерапии? Приведите классификацию медицинской аппаратуры по частоте.

5 Какими видами сопротивления обладает организм человека, от чего они зависят и как? Какие биохимические изменения происходят в тканях при воздействии электричества?

6 Как делятся ткани по проводимости и по потерям? От чего зависят потери электрической энергии?

7 Расскажите основы ионной теории возбуждения П.П. Лазарева.

8 Какие процессы происходят в тканях при воздействии постоянного электрического тока? Какие виды поляризации вы знаете?

9 Объясните работу калий – натриевого насоса. Какие реакции возникают в тканях при воздействии тока?

10 От чего зависят физико-химические процессы в тканях при прохождении импульсных токов? От чего зависит скорость распространения волн в тканях и как?

11 Что такое a-дисперсия: диапазон частот, к чему приводит, где применяется?

12 Что такое b-дисперсия: диапазон частот, к чему приводит, опишите процессы в зависимости от частоты?

13 Что такое g-дисперсия: диапазон частот, к чему приводит, на что влияет?

ТЕМА II ЭЛЕКТРОТЕРАПИЯ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ