Бiофiзичнi основи електрографii
Информация - Медицина, физкультура, здравоохранение
Другие материалы по предмету Медицина, физкультура, здравоохранение
?атерiалу, з якого зроблений провiдник. Цi провiднi властивостi матерiалу (середовища) можна охарактеризувати такими величинами, як питомий опiр i питома електропровiднiсть (питома провiднiсть).
Питома електропровiднiсть речовини (?) це величина, зворотна його питомому опору.
От значення питомоi електропровiдностi (Ом-1м-1) рiзних бiологiчних тканин : спинномозкова рiдина 1,8; кров 0,6; мязова тканина 0,5; нервова тканина 7х10-2 ; жирування тканина 3х10-2; суха шкiра 10-5; кiстка без окiстя 10-7.
Величини струмiв, що протiкають у середовищах, залежать вiд провiдних властивостей цих середовищ i вiд напруженостi електричного поля в них. Звязок мiж цими величинами встановлюСФ закон Ома в диференцiальнiй формi
(11)
Найпростiшою моделлю токових систем СФ вiдокремлене крапкове джерело струму. Воно характеризуСФться силою струму, що випливаСФ з нього (чи втiкаСФ в нього). Якщо струм випливаСФ з крапкового джерела струму, то таке джерело називаСФться джерелом, якщо втiкаСФ стоком. У першому випадку струм джерела приймаСФться рiвним + I, у другому - -I.
Залежнiсть напруженостi поля, створюваного вiдокремленим крапковим джерелом струму, вiд r така ж, як i в напруженостi поля, створюваного вiдокремленим крапковим зарядом. Можна показати, що i для iнших токових систем формули для напруженостi i потенцiалiв створюваних полiв подiбнi таким в аналогiчних систем зарядiв. Рiзниця полягаСФ в тому, що у формулах для напруженостi i потенцiалiв полiв токових систем стоять вiдповiдно величини I i ? замiсть величин q i у формулах для напруженостi i потенцiалiв полiв систем заряджених тiл вiдповiдно.
Розглянемо токовий диполь, тобто систему з двох крапкових джерел струму (джерела i стоку), сили струмiв яких рiвнi по модулi. Характеристиками такого диполя СФ сила струму крапкових джерел, плече диполя (вiдстань мiж джерелами), що, як i у випадку електричного диполя, позначаСФться L, момент токового диполя (дипольний момент), модуль якого (D) обчислюСФться по формулi
D =IL. (12)
Момент токового диполя це векторна величина, спрямована вiд стоку до джерела.
Потенцiал поля, створюваного довiльною системою струмiв, може бути представлений у видi ряду
(13)
А, В, С, D, ... - деякi коефiцiСФнти. Таке представлення потенцiалу поля, створеного системою струмiв, називаСФться мультипольним розкладанням.
Якщо система струмiв скомпенсована, тобто сила струмiв, що випливають iз джерел, дорiвнюСФ силi струмiв, що втiкають у стоки, то у формулi (13) А = 0 i ця формула здобуваСФ вид
(14)
Зi збiльшенням r кожний з наступних членiв цього ряду убуваСФ швидше, нiж попереднiй, тому при досить великих r значимим виявляСФться тiльки перший доданок цього ряду . З iншого боку, саме таку залежнiсть потенцiалу поля вiд r маСФ токовий диполь. Звiдси випливаСФ, що якщо потенцiал поля, створюваного складною скомпенсованою системою струмiв, визначаСФться на вiдстанях, значно бiльших r, вiд цiСФi системи, то систему можна з хорошою точнiстю вважати токовим диполем.
Бiльшiсть процесiв, що протiкають в органiзмi, звязано зi змiною електричних потенцiалiв клiтинних мембран. Так, у мязовiй клiтцi цей процес викликаСФ ii скорочення, у нервовiй клiтцi поширення по мембранi хвилi потенцiалу дii являСФ собою передачу нервового iмпульсу. В усiх випадках, коли говориться про потенцiали дii, маСФться на увазi рiзниця потенцiалiв мiж збудженим i, що знаходяться в спокоi дiлянками збудливоi тканини.
2. Нервовi iмпульси
Процес нервового порушення, що поширюСФться, СФ коливальним, переривчастим процесом. Це встановлено шляхом вивчення електричних явищ, що вiдбуваються в нервi при його порушеннi. При порушеннi нервових волокон (i нервових клiток) iхня збуджена дiлянка стаСФ електронегативною стосовно ще спочиваючих дiлянок унаслiдок появи негативно заряджених iонiв на зовнiшнiй поверхнi нервового волокна в дiлянцi, охопленiй порушенням. Тому, зСФднуючи з оiилографом приладом для реСФстрацii слабких електричних коливань, що швидко протiкають двi крапки нерва, одна з яких у даний момент охоплена процесом збудження, а iнша знаходиться в станi спокою, можна записати так називанi струми, чи потенцiали, дii, що виникають при змiнi електричних зарядiв нерва (рис. 2).
Распр
Рис.2. Схема виникнення струмiв дii при поширеннi нервового iмпульсу по нервовому волокну.
Область нервового волокна, охоплена в даний момент збудженням, заштрихована. Знаки + i показують розподiл позитивно i негативно заряджених iонiв усерединi волокна i на його зовнiшнiй поверхнi. Дiлянки А и В приСФднанi до оiилографу (кружок зi стрiлкою, що показуСФ напрямок струму).
I - збудження, що бiжить по нервовому волокну вiд тiла нервовоi клiтки, ще не дiйшло до А; рiзницi потенцiалiв мiж Л и Б тому немаСФ. II - збудження охопило область А; дiлянка А електронегативна у вiдношеннi Б; дзеркальце оiилографа вiдхиляСФться, що реСФструСФться в записi струму дii у видi його висхiдного колiна (права сторона рисунка). III- збудження, що поширюСФться по нервi, пiшло з дiлянки А, але ще не дiйшло до дiлянки Б- потенцiал цих дiлянок тому знову однаковий i дзеркальце оiилографа повертаСФться в нульове положення. IV - збудження дiйшло до дiлянки Б, що СФ тепер електронегативним стосовно дiлянки А (тому оiилограф реСФструСФ виникнення струму, спрямованого в зворотну сторону в порiвняннi з його напрямком у записi II).
V- збудження вийшло за межi зСФднаних з оiилогра