Електричні властивості клітин і тканин. Струми провідності та струми зміщення.

Біологічні тканини по різному проводять електричний струм. Основним механізмом, який характеризує протікання електричного струму в живих організмах, є електрична провідність, яка обумовлена іонною провідністю. Електропровідність окремих ділянок організму істотно залежить від опору шкіри і підшкірних шарів. Опір шкіри визначається фізіологічним станом, віком, товщиною, місцем вимірювання, температурою і вологістю шкіри. В організмі струм поширюється, в основному, кровоносними і лімфатичними судинами, м’язами і нервовими стовбурами.

Всі тканини, які містять воду, можуть бути поділені на три групи:

n рідкі тканини(кров, лімфа), які містять водну суспензію клітин і білкові молекули;

n м’язові тканини і тканини внутрішніх органів (серце, нирки, печінка і ін.), які містять велику кількість води;

n тканини з малим вмістом води (жир, кістки).

Кров, цитоплазма та різні тканинні рідини – це розчини електролітів. Наприклад, у плазмі крові міститься 0,32% кухонної солі. Можна було б стверджувати, що такі системи містять багато вільних йонів і завдяки цьому мають велику питому електропровідність. Проте результати досліджень свідчать, що опір цитоплазми, живих клітин і деяких тканин великий. Це можна пояснити тим, що на електричні параметри клітин впливають властивості їх мембран (діелектрик). Властивості ж тканин зумовлені властивостями не лише електролітів, а й інших речовин, що входять до складу тканини: жирів, вуглеводів, інших органічних речовин з властивостями діелектриків та напівпровідників. З цієї причини електропровідність різних тканин суттєво відрізняється. Найкраще проводять струм спинномозкова рідина, кров, лімфа, дещо гірше – м’язи, печінка, серцевий м’яз, легенева тканина, найгірше – жирова, кісткова тканини та шкіра. Складними є електричні властивості клітин. Питомий опір цитоплазми перебуває в межах від 0,1 до 300 Ом*м. Клітинна мембрана –це діелектрик, питомий опір якого в різних клітинах коливається в межах від 10^3 до 10^4 Ом*м.
Якщо прикласти електроди до тіла, то струм проходить через шкіру, жирову, м’язову тканини, через кровоносні та лімфатичні судини, вибираючи ті ділянки, де менший опір (кровоносні судини, лімфатичні судини, міжклітинна рідина, волокна нервових стовбурів тощо.) Тому під час досліджень не можна говорити про опір однієї тканини. Великий вплив на проходження струму через живі об’єкти мають поляризаційні процеси. Позитивно та негативно заряджені йони, рухаючись в електричному полі в протилежних напрямах, накопичуються біля клітинних мембран.
Якщо до живої тканини прикласти сталу різницю потенціалів, то виявляється,що сила струму зменшується в часі, хоча напруга не змінюється. Сила струму зменшується в сотні разів і через деякий час встановлюється на сталому рівні. Це пов’язано з виникненням електрорушійної сили поляризації під час проходження постійного струму через біосистему. Ця ЕРС зменшує прикладену напругу.

Струм провідності - це такий струм, який обумовлений коливаннями електронів та іонів у середовищі.

Струм зміщення - це струм, який обумовлений зсувом електричних зарядів на кордоні «провідник - діелектрик» (наприклад, струм через конденсатор – клітинну мембрану).
У середовищах, що добре проводять електричний струм (м’язова тканина, кров, інші рідкі середовища організму), внаслідок коливання заряджених частинок під дією ультрависокочастотного виникає струм провідності. У тканинах, що є діелектрики (шкіра, жирова, нервова, кісткова тканина, сухожилля, фасції), за рахунок обертання дипольних молекул в електричному полі УВЧ виникає струм зміщення. Струм зміщення переважає над струмом провідності при ультрависоких частотах.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: