Điện từ sinh học/Hiện tượng màng tế bào ( phần 5 )
3.6.3 Kích thích với xung dòng điện
Trong phần này chúng tôi quan tâm đến đáp ứng tạm thời (nhanh hơn
trạng thái ổn định) đến một đầu vào bước dòng dưới ngưỡng. Trong
trường hợp này dòng màng tế bào được bao gồm cả hai thành phần điện
trở và tụ điện phản ánh bản chất RC song song của màng tế bào:
i
m
= i
mR
+ i
mC
(3.50)
ở đây:
i
m
= tổng dòng màng tế bào trên mỗ đơn vị chiều dài [ A/cm chiều dài sợi
trục]
i
mR
= thành phần điện trở của dòng màng trên mỗi dơn vị độ dài [µA / cm
chiều dài sợi trục]
i
mC
= thành phần tụ của dòng màng trên mỗi đơn vị chiều dài [µA / cm
chiều dài sợi trục]
Dưới điều kiện tạm thời phương trình 3.50 thế vào 3.45 có thể được viết:
(3.51)
Có thể dễ dàng thể hiện như
(3.52)
ở đây τ = r

Hình 3.10:Đáp ứng của sợi trục với step-current impulse.
(A) khởi tạo vật lý, bao gồm dạng sóng của dòng cung cấp và vị trí của
điện cực kích thích và điện cực ghi
(B) Đáp ứng không gian tại τ = 13, 35, 100 ms; và t = . Đường cong cuối
cùng là đáp ứng trạng thái ổn định và thành phần cho biểu thức 3.49
(C) Đáp ứng tạm thời của ba phía trục tại x = 0, 2.5, 5 mm.

Trong khi một đáp án dạng gần cho biểu thức 3.53 có thể được mô tả,
chúng tôi đã từng chọn để loại bỏ nó từ bài này vì tính phức tạp của nó.
Có thể tìm thấy nguồn gốc trong Davis and Lorente de No (1947). Thay
vì bao gồm tài liệu phân tích này, chúng tôi đã từng chọn thay thế để
minh họa đáp ứng thời gian và không gian của điện thế màng vận chuyển
cho một nhịp dòng cho một giá trị lớn của λ và τ. Điều này được cung cấp
trong hình 3.11
Đặc biệt, hình 3.11 mô tả đáp ứng điện thế dưới ngưỡng cho một nhịp
dòng của khoảng thời gian được giới thiệu bên ngoài màng tại trung tâm
của một cap có chiều dài hữu hạn. Những đáp ứng, khi dòng đượ bật
lên,đựoc chỉ ra ở bên trái của hình vẽ, trong khi đáp ứng, khi dòng bị tắt
đi ở vế phải. Điện thế màng vận chuyển được mô tả như một hàm thời
gian cho những vị trí nhất định của sợi. Nó cũng được mô tả như một
hàm của vị trí tại thời gian đưa vào theo sau ứng dụng của dòng hoặc thiết
bị ngoài của nó. Hình vẽ được vẽ từ một sự tính toán lại của chất lượng
của nó từ những công bố ban đầu của Hodgkin and Rushton (1946).
Chú ý rằng khoảng cách được chỉ ra chuẩn hóa cho không gian cố định,
trong khi thời gian được chuẩn hóa cho thời gian cố định. Việc chuẩn
hóa, như ở đây , dẫn đến trong đường cong tổng quát mà có thể được
chuyển cho bất kì giá trị thực tế nào. Chú ý rằng những điểm trên một

*)Điển trở và điện dung đặc trưng của màng có thể được tính từ các giá
trị của điện trở và điện dung theo công thức sau:
R
m
= 2πar
m
(3.54)
(3.55)
ở đây:
R
m
= điện trở đặc biệt của màng tế bào
r
m
= điện trở màng nhân đơn vị chiều dài [kΩcm
2
chiều dài sợi trục]
C
m
= điện dung đặc biệt của màng [µF/cm²]
c
m
= điện dung màng trên mỗi đơn vị chiều dài [µF/cm chiều dài sợitrục]
a=bán kính cáp [cm] Hình 3.11:Đáp ứng điện thế màng tế bào dưới với một dòng nhịp của

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 cong độ lớn-độ bền mô tả sự
kết hợp tối thiểu của độ lớn và thời gian cần để tạo ra sự kích hoạt
(Arvanitaki, 1938), như được minh họa trong hình 2.10.
Một ví dụ đơn giản của những ý kiến này được trang bị bởi một tế bào mà
một số hình cầu trong hình dạng và trong điện cực kích thích của nó được
đặt trong tế bào và số khác ngoài tế bào. Chúng tôi có thể chỉ ra rằng với
những tế bào có dạng hình cầu, cả không gian nội bào và ngoại bào là
đẳng thế tại mộ thời điểm. Vì thế, nếu một dòng bị phóng 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]
I
S
= dòng kích thích trên mỗi đơn vị thời gian [µA / cm
2
]
R_m = điện trở màng nhân đơn vị diện tích [ ]
t = thời gian kích thích [ms]
τ = hằng số thời gian màng = R
m
C
m

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 I
th
=
δV
th
/ R
m
biểu đồ thời gian có dạng
(3.58)
Biểu đồ thời gian được minh họa tong hình 3.13. ở đây, dòng kích thích
được chuẩn hóa để dòng dưới ngưỡng có độ bền đơn vị (chú ý rằng, kết
quả này đựoc áp dụng cho trạng thái a space-clamp )
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 I
s
= 2(δV
th
/ R
m
)chúng ta
tính được chronaxy


Người (cơ duỗi cánh tay) 0.16-0.3
Người (cơ bắp đùi) 0.10 - 0.7
Người (cơ mặt)) 0.24 - 0.7
Cơ tim
Ếch (tâm thất) 3
Rùa(tâm thất) 2
Chó(tâm thất) 2
Người(tâm thất) 2
Cơ trơn
Ếch(dạ dày) 100
Dây thần kinh Ếch(hông)
0.3
Người(phần mô) 0.2
Người(tiền đình) 14 - 22
Não
Người(lưỡi) 1.4 - 1.8
Người(tế bào quevõng mạc)

1.2 - 1.8
Người(tế bào nón võng mạc)

2.1 - 3.0