Если мы посмотрим на одну клетку сердечной мышцы, которая находится в состоянии покоя, то заметим интересную особенность. Внутри и снаружи этой клетки плавают различные химические вещества (натрий, калий, хлор, кальций и т.д.).
Это так называемые ионы:
Называются они ионами по той причине, что обладают электрическим зарядом. Под этой фразой мы подразумеваем, что у ионов есть «суперспособность» — они создают вокруг себя особый вид материи, называемый электрическим полем.
Существует всего два типа заряда — положительный и отрицательный. Одноименные заряды отталкиваются своими электрическими полями, а заряды с разными названиями — притягиваются. То есть, два положительных заряда будут отталкиваться друг от друга, а положительный и отрицательный — притягиваться:
Повторимся, притягиваться или отталкиваться ионы могут только благодаря особому невидимому типу материи — электрическому полю.
В качестве аналогии можете представить себе игру в перетягивание каната. Люди — это ионы, электрический заряд — это мышцы рук и ног, а электрическое поле — это канат. Чем больше мышц у человека (чем выше электрический заряд), тем сильнее он сможет тянуть к себе человека с противоположной стороны, используя канат (электрическое поле).
Последнее, что следует знать о зарядах, это то, что, чем больше одноименных зарядов мы собираем в одном месте (чем больше «людей с одной стороны каната»), тем с большей силой они могут притягивать противоположные заряды. Или отталкивать одноименные.
Так вот, клетка устроена таким образом, что из неё через мембрану (оболочку) выходят положительно заряженные ионы калия (K+) и входят отрицательно заряженные ионы хлора (Cl-). Происходит это по той простой причине, что ионов калия внутри клетки примерно в 30 раз больше, чем снаружи. А хлора наоборот — в 13 раз меньше.
В результате такой «миграции ионов», внутри клетки становится меньше положительного заряда и больше отрицательного (выходит «плюс», а входит «минус»):
Это приводит к тому, что у клеточной мембраны появляется поляризация или полярность, то есть, одна сторона мембраны приобретает положительный заряд, а другая — отрицательный, словно батарейка, на одном конце которой «плюс», а на другом — «минус»:
Мы можем подключить вольтметр (прибор для измерения напряжения) к батарейке и узнать её напряжение, то есть, с какой силой «плюс» притягивает «минус». Собственно, это же можно проделать и с клеткой (как минимум, в теории):
И действительно, напряжение на мембране клетки в состоянии покоя равняется -90 мВ (милливольт), то есть, по обе стороны мембраны находится разный заряд, из-за чего и возникает напряжение.
Повторюсь, в этом случае мы говорим, что клетка поляризована, то есть, у неё появилась полярность — «плюс» (положительный заряд снаружи) и «минус» (отрицательный заряд внутри).
Когда клетка возбуждается (пока не важно, каким образом), внутрь неё начинают неспешно проникать положительно заряженные ионы натрия (Na+), что приводит к постепенному снижению отрицательного заряда. Если бы в это время мы измеряли вольтметром напряжение, то увидели бы такую картину:
То есть, чем больше Na+ попадает в клетку, тем более положительным становится заряд внутри клетки и напряжение постепенно снижается (исчезает разница между «плюсом» и «минусом»).
Когда напряжение опускается до -60 мВ, происходит нечто интересное! Дело в том, что в мембране клетки есть специальные шлюзы или каналы, которые могут закрываться и открываться (или включаться/выключаться) в зависимости от напряжения. То есть, схематически клетка выглядит скорее так:
Синим цветом показаны натриевые каналы, красным — кальциевые, а зеленым — калиевые. Каждый из этих каналов пропускает только свой тип ионов (натрий, кальций или калий).
Так вот, когда напряжение снижается с -90 мВ до -60 мВ, открываются натриевые каналы и внутрь клетки быстрым потоком устремляются положительно заряженные ионы натрия, которые находились снаружи. Разумеется, это приводит к очень быстрому изменению заряда внутри самой клетки.
Вначале он станет -50 мВ, затем -20 мВ, затем 0 мВ (разница в зарядах между внутренней и наружной частью мембраны исчезнет), после чего заряд внутри клетки станет даже немного положительным:
Получается, в состоянии покоя клетка была сильно поляризованной, то есть, у неё был ярко выраженный отрицательный заряд внутри (минус) и положительный — снаружи (плюс). Но теперь этого нет. Произошло то, что называется деполяризацией клетки. Она практически потеряла полярность, на что и указывает приставка де-.
В этот же момент (когда происходит деполяризация), мышечная клетка и сокращается/сжимается.
Но когда клетка теряет полярность, то есть, когда напряжение на её оболочке падает, натриевый канал закрывается и открываются другие каналы — кальциевые и калиевые.
Через калиевые каналы из клетки начинают выходить положительно заряженные ионы калия (K+):
Это привело бы к резкому изменению напряжения. Но в течение какого-то времени этого не происходит, так как параллельно с потерей калия (K+), в клетку входят ионы положительно заряженного кальция (Ca+).
На короткое время заряд клетки изменяется незначительно, и она пребывает в напряженном состоянии. Затем кальциевые каналы (Ca+) закрываются и из клетки продолжает выходить положительно заряженный калий (K+):
Это приводит к тому, что клетка снова приобретает отрицательный заряд. И когда напряжение упадет до -90 мВ, калиевые каналы закроются. Клетка расслабится и перейдет в состояние покоя.
Итак, клетка снова приобрела полярность («минус» внутри и «плюс» снаружи). Этот процесс называется реполяризацией, то есть, повторной поляризацией клетки.
Это и есть основной механизм появления напряжения внутри тела. Именно перераспределение заряженных частиц (ионов) внутри и снаружи клеток вызывает разницу в зарядах, что приводит к появлению напряжения (разницы потенциалов).
Продолжение следует…
https://health.actenzo.ru/
#отечественная_разработка
#фитнес_браслет #смарт_часы #умные_часы
#actenzo #actenzo_подписки #РДТЕХ
#actenzo_здоровье #забота_о_родителях #здоровье
Читать оригинал https://deep-review.com/articles/ecg-on-smart-watch/