ОТКРЫТИЕ «ЖИВОТНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА» И ЕГО СУЩНОСТЬ

В конце XVIIIв. профессор анатомии Болонского университета Луиджи Гальвани провел ряд опытов, положивших начало целена­правленным исследованиям биоэлектрических явлений. В первом опыте, подвешивая препарат обнаженных задних лапок лягушек с помощью медного крючка на железной решетке, Гальвани обнаружил, что всякий раз при касании мышцами решетки они отчетливо сокращались. Гальвани высказал предположение, что сокращение мышц является следствием воздействия на них электричества,ис­точником которого выступают «животные ткани» - мышцы и нер­вы. Однако другой итальянский исследователь — физик и физиолог Вольта оспорил это заключение. По его мнению, причиной сокра­щения мышц явился электрический ток, возникающий в области контакта двух разнородных металлов (меди и железа - гальваниче­ская пара) с тканями лягушки. Для проверки своей гипотезы Галь­вани поставил второй опыт, в котором нерв нервно-мышечного препарата набрасывали на мышцу стеклянным крючком так, чтобы он касался поврежденного и неповрежденного ее участков. В этом случае мышца также сокращалась, что является доказательством «животного электричества».

Впервые регистрация биоэлектрических явлений была осуществ­лена с помощью гальванометра, одну из клемм которого присоеди­няли к поврежденному участку мышцы, другую - к неповрежденному (Маттеучи, 1838). При этом стрелка гальванометра отклонялась. Размыкание цепи гальванометра сопровождалось возвращением стрелки в прежнее - нулевое - положение. В настоящее время сущест­вует много различных вариантов регистрации биоэлектрических яв­лений, но их можно объединить в две основные группы: по местопо­ложению электродов (внутриклеточное и внеклеточное отведение) и по числу отводящих электродов (монополярное, биполярное, мультиполярное отведения). Электроды могут быть металлическими и стеклянными. В случае монополярного отведения один электрод ак­тивный, второй - индифферентный, его площадь в десятки раз боль­ше, чем площадь активного электрода. При внутриклеточном отве­дении применяется стеклянный микроэлектрод, который представля­ет собой микропипетку с диаметром кончика 0,5-1,0 мкм. Микро­электрод заполняют ЗМ КС1. В широкую часть его вставляют сереб­ряную проволочку, которую соединяют с регистрирующим устрой­ством. Индифферентным внеклеточным электродом является хлори­рованная серебряная пластинка. При внутриклеточном отведении клетка способна функционировать в течение нескольких часов. Мик­роэлектродный способ регистрации биопотенциалов обеспечил изу­чение механизмов формирования электрических зарядов клеткой, возникновения возбуждения в живых клетках. Однако еще задолго до появления микроэлектродной техники (конец XIXв.) стало ясно, что «животное электричество» обусловлено процессами, происходящими на клеточной мембране (Герман, Дюбуа-Реймои, Бернштейн). В на­стоящее время достаточно хорошо изучены механизмы формирова­ния мембранного потенциала покоя и мембранного потенциала дейст­вия,т.е процесса возбуждения клетки.

Сущность процесса возбуждениязаключается в следующем. Все клетки организма имеют электрический заряд, обеспечивае­мый неодинаковой концентрацией анионов и катионов вне и внутри клетки. При действии раздражителя на клетку возбуди­мой ткани изменяется проницаемость ее мембраны, вследствие чего ионы быстро перемещаются согласно электрохимическому градиенту (совокупность концентрационного и электрического градиентов), - это и есть процесс возбуждения. Его основой яв­ляется потенциал покоя.