Интернет журныл о промышленности в Украине

Дія електричного струму на живі організми

  1. Постійний струм
  2. імпульсний струм
  3. література:

Загнеткін В.І.

Електролов риби став можливим в основному, завдяки використанню явища орієнтованого руху риби в поле постійного струму. Зовні це явище виражається в тому, що риба, потрапляючи в поле постійного струму, при відомих значеннях напруженості поля спрямовується до позитивного електрода. «Внутрішні» причини такого спрямованого руху можна пояснити основними поняттями з розділу «Загальною фізіології», де студенти знайомляться з питаннями фізіології збудливих тканин: потенціал спокою, потенціал дії, фазові зміни збудливості і їх оцінка, лабільність збудливих структур, проведення збудження по нервових волокнах і передача його в синапсах, механізми м'язового скорочення. Особлива увага приділяється дії на них електричного струму і законам роздратування збудливих тканин: закон сили, закон "все або нічого", закон фізіологічного електротон, полярний закон, закон "сили-тривалості" (забезпечує розуміння основ електронейроміостімуляція, фізіотерапевтичних впливів на нервову систему з використанням постійного та імпульсного електричного струму). Не дарма автори монографій з електролови, викладаючи його біологічні або фізіологічні передумови повідомляють не тільки дані спеціальних досліджень на рибах, але і широко звертаються до загальним закономірностям нервово-м'язової фізіології, намагаючись застосувати їх для пояснення особливостей реакцій риб в електричному полі. Якщо хто бажає детальніше ознайомитися з цими питаннями - може ознайомитися з ними в Інтернеті - було б бажання. Володимир одного разу спробував на сайті Данила-майстра пояснити цю проблему, використовуючи, на мій погляд, занадто «науковий матеріал», де використовується термінологія, не звична нашого вуха і, при цьому, не даючи пояснення про значення цих термінів. Щоб зрозуміти, що ж хотів сказати Володимир, мені довелося «перелопатити» досить великий обсяг, як спеціальної медичної, так і науково-популярної літератури. Найбільш прийнятний варіант, на мій погляд, пояснює те, що хотів сказати Володимир, викладений в науково-популярному вигляді тут: http://corncoolio.narod.ru/nashe/phisiology/posobie/01.htm. Кому здасться мало - дивіться список літератури. Але зараз я не хочу копатися у «внутрішніх» причини, що пояснюють реакцію риби на подразнення електричним струмом. Спробую викласти як імпульси струму різної форми впливають на живий організм, тобто «Зовнішні» ознаки.

Отже. Електричний струм - це спрямоване (впорядковане) рух електричних зарядів. У металах, т. Е. В провідниках першого роду, він являє собою впорядкований рух вільних електронів, в електролітах - провідниках другого роду - рух іонів, т. Е. Електрично заряджених частинок. Саме такий механізм характерний для проходження струму в біологічних об'єктах.

Жива тканина має Електровозбудімость, т. Е. Властивістю зазнавати змін під впливом електричного струму. В основі порушення лежить складний фізико-хімічний процес, обумовлений порушенням рівноваги іонів і зміною ступеня набухання оболонок нерва і його волокон. Стан збудження в нерві або м'язах проявляється струмами дії.

Для дослідження електровозбудімості застосовують постійний (гальванічний) і імпульсний струми (в тому числі фарадіческій). Найбільш докладно вивчена електровозбудімость нервово-м'язового апарату. Порогом збудливості прийнято називати ту силу струму, яка необхідна, щоб викликати ледь вловимі скорочення м'язи.

Постійний струм

В основі біологічної дії постійного гальванічного струму лежать процеси електролізу, зміни концентрації іонів в клітинах і тканинах і поляризаційні процеси. Вони обумовлюють роздратування нервових рецепторів і виникнення рефлекторних реакцій місцевого і загального характеру.

У розвитку відповідних реакцій істотну роль відіграють сила струму, тривалість впливу, полярність активного електроду, а також вихідне функціональний стан органів та систем організму.

При проходженні струму по нерву змінюється збудливість останнього. У катода виникає підвищена збудливість до подразників, у анода - знижена.

Можливо тому деякі дослідники вважають, що риба повертає і рухається до анода, тому що в цьому положенні вона відчуває найменше роздратування.

Зниження збудливості під анодом при впливі постійним струмом невеликої інтенсивності використовують в лікувальній практиці для зменшення болю. При зниженні функціональної здатності тканини гальванізація катодом часто веде до підвищення збудливості.

Зміни рухової реакції можуть бути не тільки кількісними, а й якісними. З одного боку, враховують силу струму, що викликає порогове скорочення, з іншого - характер і якість самого скорочення м'язи.

Нормальна м'яз при дослідженні реагує молненосним скороченням, причому з катода на меншу силу струму, ніж з анода (закон Пфлюгера (Pfluger) .При захворюваннях периферичного нейрона ці реакції можуть перекручуватися. Так, роздратування анодом викликає скорочення м'яза при меншій силі струму, ніж катодом.

Замиканням і розмиканням постійного струму можна викликати скорочення м'язи при подразненні як рухового нерва, так і безпосередньо м'язів.

Роздратування постійним струмом викликає швидку рухову реакцію (скорочення м'язи) тільки в момент замикання струму, причому при подразненні катодом вона виражена при меншій силі струму ніж при подразненні анодом.

При впливі постійного струму в тканинах відбуваються два протилежні процеси: з одного боку, підвищення концентрації іонів на кордонах напівпроникних клітинних мембран, з іншого - відведення цих іонів дифузією. Дифузія, впливаючи на рух іонів, сприяє вирівнюванню концентрації.

імпульсний струм

Процес відновлення фізіологічного стану в тканини шляхом дифузії розгортається в часі. Струм, що дає пологу криву (наприклад, пульсуючий постійний), менше дратує, ніж струм, крива якого утворює швидкий і крутий підйом. Це пояснюють тим, що при повільному поступове підйомі кривої струму дифузія встигає значно послабити концентрацію іонів.

Повільне збільшення сили постійного струму викликає поступові зміни концентрації іонів в клітинах, що призводить до нерізких подразнення нервових закінчень. Скорочення м'язів при цьому не відбувається; якщо ж ток включають і вимикають швидко, спостерігають скорочення м'язів. Це можна пояснити деяким зміщенням іонів і відставанням дифузійних процесів при короткочасних імпульсах струму.

Під впливом подразнення імпульсним струмом хвиля збудження швидко поширюється по м'язових волокон. Відбувається пасивне скорочення м'язи.

При проходженні через тканини імпульсних односпрямованих струмів низької частоти в тканинах відбуваються ті ж фізико-хімічні явища, що і при впливі постійним струмом. Однак процеси ці відбуваються дискретно в залежності від частоти імпульсів, а ступінь їх вираженості і фізіологічний ефект залежать від частоти, форми, тривалості імпульсів, скважности і адекватності їх функціональними можливостями тканин.

Основними параметрами імпульсного струму є: частота повторення імпульсів, тривалість імпульсу; шпаруватість; форма імпульсів, обумовлена крутизною переднього і заднього фронтів; амплітуда. Залежно від цих характеристик вони можуть надавати збудливу дію і використовуватися для електростимуляції м'язів або надавати гальмівну дію, на чому грунтується їх застосування для електросну і електроаналгезії.

Сучасна електронна техніка дає можливість отримувати імпульси струму, параметри яких змінюються в найширших межах, наприклад частота від одиниць до мільйонів герц; тривалість - від секунд до мікросекунд; форма імпульсів також може відрізнятися в широких межах, аж до можливості відтворення будь-якої зображеної на папері форми імпульсу.

Сучасна електронна техніка дає можливість отримувати імпульси струму, параметри яких змінюються в найширших межах, наприклад частота від одиниць до мільйонів герц;  тривалість - від секунд до мікросекунд;  форма імпульсів також може відрізнятися в широких межах, аж до можливості відтворення будь-якої зображеної на папері форми імпульсу

- фарадіческій ток в його класичній формі (рис. А), одержуваний від індукційної котушки, з частотою 60 - 80 Гц і тривалістю размикателиюго імпульсу 1-2 МСЕК. Фарадіческій ток здатний викликати в м'язах тривалий ( «тетаническое») скорочення, яке триває протягом усього періоду проходження струму, що веде до стомлення м'язи;

- тетанізуючий ток або імпульси, які відтворюють размикательние імпульси фарадіческій струму (рис. Б). Трикутні, гострої форми, з тривалістю імпульсу 1-1,5 МСЕК, частотою 100 Гц, застосовується замість фарадіческій струму в електродіагностики і електростимуляції;

- конденсаторні розряди з експоненціально-спадаючим заднім, фронтом (рис. В);

- прямокутні імпульси (рис. Г) (ток Ледюка) з тривалістю імпульсу від 0,1 до 1 МСЕК, частотою від 1 до 160 Гц. Цей вид струму посилює гальмівні процеси в центральній нервовій системі і його використовують для отримання стану, аналогічного фізіологічного сну (електросон) С. А. Ледюк (1902) встановив, що найбільш фізіологічна дія струм надає при співвідношенні тривалості імпульсу до паузі 1: 10;

- експоненціально-наростаючі імпульси (ріс.д)

- експоненціально-наростаючі і спадають імпульси (ріс.е) (ток Лапика) має пологий підйом і спуск, тривалість імпульсу - 1,6 - 60 МСЕК, різної частоти, нагадує форму струмів дії нерва при його подразненні. Перевага експоненційної форми струму полягає в тому, що вона може викликати рухову реакцію м'язів, коли тетанізуючий ток цього не робить. Цю форму струму застосовують для стимуляції м'язів.

До цього слід додати близькі за формою до синусоїдальним імпульси диадинамических струмів Бернара (діадинамічні) - напівсинусоїдальної форми з заднім фронтом, затягнутим по експоненті, з частотою 50 і 100 Гц. і тривалістю 10 мсек. Це імпульси, отримані шляхом однополупериодного випрямлення змінного струму мережі, у яких за допомогою відповідним чином включеного в ланцюг конденсатора з постійною часу розрядної ланцюга, що дорівнює 4 МСЕК, спадна частина знижується по експоненційної кривої (ріс.а). При частоті 100 гц аналогічні імпульси виходять шляхом двох-полупериодного випрямлення мережевого змінного струму і мають форму, показану на ріс.б.

Різна їх поєднання викликає ту чи іншу реакцію:

Різна їх поєднання викликає ту чи іншу реакцію:

a) «Однотактний безперервний» струм має виражену подразнюючу, збудливу дію: різко виражене скорочення м'язів.

b) Ритм «синкопа» характеризується короткочасними сильними скороченнями м'язів і подальшим їх розслабленням і призначений для електростимуляції м'язів.

c) Струм «короткий період», при якому «однотактний безперервний» ток з тривалістю періоду 1 секунда чергується з «двотактним безперервним» тієї ж тривалості періоду, викликає ритмічну гімнастику скелетних м'язів.

Застосовуючи імпульсний і особливо змінний струм для впливу на тканини організму, слід враховувати, що електропровідність останніх має також емкостную складову, обумовлену поляризаційними явищами в тканинах. У загальному вигляді еквівалентна електрична схема для ланцюга, що містить тканини організму, при впливі постійним і особливо імпульсним струмом може бути представлена ​​у вигляді декількох послідовно включених омических резисторів, шунтуватися кожен деякої ємністю.

Наслідком ємнісних властивостей тканин є те, що форма імпульсів струму, що проходить через них, може відрізнятися від форми імпульсів прикладеної напруги. З цим необхідно рахуватися при точних дослідженнях. Як приклад на наступному малюнку показана схематично форма імпульсів струму, які утворюються при дії на тканини організму імпульсів напруги прямокутної форми.

А в ув'язненні трохи про те, як самі риби ловлять рибу за допомогою електрики.
Розряди випромінюються серіями залпів, форма, тривалість і послідовність яких залежать від ступеня збудження і виду риби. Частота проходження імпульсів пов'язана з їх призначенням (наприклад, електричний скат випромінює 10-12 «оборонних» і від 14 до 562 «мисливських» імпульсів в сек залежно від розміру жертви). Величина напруги в розряді коливається від 20 (електричні скати) до 600 В (електричні вугри), сила струму - від 0,1 (е лектріческая сом) до 50 А (електричні скати).

Напруга і сила струму в окремих імпульсах розряду електричного сома довжиною понад 80 см можуть досягати 250 В і 0,5 А.

Характерна і сама розрядна діяльність сома під час полювання. Кількість імпульсів в "мисливських" залпах у електричного сома залежить від розміру жертви. Тривалість серії розрядів і число складових їх імпульсів підвищуються зі збільшенням розмірів об'єкта полювання. Так, наприклад, сом довжиною 20см при захопленні 6-сантиметровому риби (в нашому випадку це була верхівка) генерував в залпі до 290 імпульсів при середній тривалості залпу 21с. Жертва впадає в електричний шок, обездвіжіаается, і сом заковтує її. Під час полювання рухова активність сома майже не збільшується - він продовжує повільно пересуватися. Правда, ці пересування вже носять спрямований характер - в сторону жертви. Через свою повільність сом часто упускає свою здобич. Знерухомлених рибка встигає прийти в себе і намагається сховатися від сома. Тоді слід нова серія розрядів. У серії розрядів амплітуди напруги і сили струму імпульсів йдуть у порядку спадання.

література:

1. Клінічна фізіотерапія.
2. Загальна фізіотерапія. Е.І.Пасинков. Вид-во «Медицина», 1969.
3. Фізіотерапія. Л.М.Клячкін, М.Н.Віноградова. Вид-во «Медицина», 1968.
4. електромедичне та електробіологічне. Н.М.Лівенцев, А.Р.Лівенсон. Вид-во «Медицина», 1974.
5. http://corncoolio.narod.ru/nashe/phisiology/posobie/01.htm.
6. http://newasp.omskreg.ru/intellect/f19.htm
7. http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/163.html
8. http://www.issep.rssi.ru/sej_str/ST143.htm
9. http://www.aquaria.ru/cgi/aart/a.cgi?index=798
10. http://konkurs.maykop.ru/pages/41/Kursrab/fishismollusks.htm
11. http://nauka.relis.ru/31/9803/31803011.htm
12. http://www.zooprice.ru/index.phtml?page=aqua/0500_2.html
13. http://www.krugosvet.ru/articles/02/1000290/1000290a1.htm
14. http://rock68.chat.ru
15. www.rubricon.com (розділ «Велика радянська енциклопедія». Ключові слова:
- бічні органи;
- стимуляція електрична:
- стимулятори електронні:
- імпульс нервовий:
- збудження;
- біоелектричний потенціал;
- електричні органи;
- «все або нічого» закон;
- рефрактерность;
- «натрієвий насос»
- синапси;
- потенціали постсинаптические;
- ефектори;
- та ін.
zag[email protected]

Cgi?
Phtml?