CÁC HIỆN TƯỢNG ĐIỆN TRONG CƠ THỂ SỐNG I. Điện sinh vật cơ bản Trong chương này ta sẽ khảo sát một số vấn đề cơ bản của hiện tượng điện sinh vật, tác dụng của dòng điện lên cơ thể sống và ứng dụng của chúng. 1.1. Các loại điện thế sinh vật Ý tưởng về mối liên hệ chặt chẽ giữa dòng điện và các hoạt động sống được lan truyền từ khoảng những năm 1731 khi Gray (Anh) và Nollet (Pháp) khẳng định sự tồn tại các điện tích ở thực vật, động vật. Tiếp theo đó vào năm 1751 Adanson đã nhận thấy tác dụng điện của các giống cá điện cũng tương tự như bình Leyden đối với động vật và con người. Walch (1773) đã chứng minh tính đồng nhất của những tác dụng kể trên đồng thời cho thấy sự phóng điện của loại cá điện, cũng như bình Leyden được truyền theo dây dẫn và bị ngắt bởi vật cách điện. Khởi đầu cho những nghiên cứu về dòng điện sinh học (dòng điện sống) là thí nghiệm nổi tiếng của bác sĩ người Ý Galvani (1791). Ông là người đã tìm ra đặc trưng quan trọng của tế bào sống: Giữa tế bào sống và môi trường bên ngoài luôn tồn tại một sự chênh lệch điện thế. Ðo trên các loại tế bào khác nhau, sự chênh lệch điện thế này vào khoảng 0,1V, riêng các loại cá điện có thể sinh ra các xung điện (các hiệu điện thế xuất hiện gián đoạn theo thời gian) khoảng 600V, 100mA. Tuy sau đó rất nhiều nhà bác học khác cũng quan tâm nghiên cứu, nhưng đến hơn 100 năm sau, con người vẫn chưa hiểu rõ cơ chế của hiện tượng điện sinh vật. Trong vài chục năm gần đây, nhờ các máy ghi đo điện chính xác, các máy phát xung điện cũng như các thiết bị điện tử hiện đại, nhờ sự áp dụng có hiệu quả các phương pháp đồng vị phóng xạ, kính hiển vi điện tử, hóa học tế bào.v.v . chúng ta mới phát hiện được nhiều quy luật về hoạt động điện của tế bào. 1.2. Điện thế nghỉ Kết quả của thí nghiệm phát hiện điện thế nghỉ mô tả trên hình 4.1 cho thấy: Khi 2 điện cực đặt trên bề mặt của sợi thần kinh thì không có sự chênh lệch về điện thế. Khi chọc 1 điện cực qua màng vào sâu trong tế bào, còn 1 điện cực đặt trên bề mặt sợi thần kinh thì giữa hai đầu điện cực xuất hiện một hiệu điện thế. Khi 2 điện cực chọc xuyên qua màng, không có sự chênh lệch về điện thế. Như vậy giữa phần bên trong tế bào và môi trường bên ngoài luôn tồn tại một hiệu điện thế. Sự chênh lệch về điện thế này gọi là điện thế nghỉ hay điện thế tĩnh. Ðiện thế nghỉ có hai đặc điểm sau: Mặt trong màng tế bào sống luôn có điện thế âm so với mặt ngoài, tức là điện thế nghỉ có chiều không đổi. Ðiện thế nghỉ có độ lớn biến đổi rất chậm theo thời gian. Nếu sử dụng kỹ thuật ghi đo tốt chúng ta có thể duy trì để độ lớn của điện thế nghỉ không đổi trong nhiều giờ thí nghiệm; giá trị điện thế nghỉ chỉ nhỏ đi khi hoạt động chức năng của tế bào đã bắt đầu giảm. Ðể đo điện thế nghỉ chúng ta bắt buộc phải chọc một trong hai điện cực qua màng tế bào, làm cho màng tổn thương ít nhiều. Vì vậy điện thế ghi được thực chất là điện thế xuất hiện khi tế bào bị tổn thương. Ðể giảm tổn thương tới mức tối thiểu, các điện cực dùng để chọc qua màng phải có kích thước hết sức nhỏ (ta gọi là vi điện cực) sao cho hiệu điện thế ghi được có thể xem như điện thế nghỉ. I.2.1. Ðiện thế hoạt động. OP Khi tế bào bị kích thích, dấu của điện tích ở hai phía màng tế bào đảo ngược hẳn so với lúc nghỉ, điện thế mặt ngoài trở nên âm hơn mặt trong. Lúc đó xuất hiện điện thế hoạt động. Có thể ghi điện thế hoạt động bằng hai phương pháp. a. Phương pháp hai pha. Hai điện cực ghi đều đặt trên bề mặt của một sợi thần kinh tại hai vị trí (1) và (2). Một điện kế nhạy G nối với 2 điện cực trên (hình 4.4a). Theo quan điểm cổ điển, khi có một tác nhân kích thích vào sợi dây thần kinh (xung điện, chất hóa học .) sẽ có một sóng hưng phấn mang điện thế âm truyện dọc theo sợi thần kinh. Như vậy sự thay đổi dấu diện tích ở điểm đặt điện cực tương ứng với sự lan truyền của sóng hưng phấn so với các điện cực đó sẽ xác định dạng của điện thế hoạt động. Khi sóng hưng phấn đạt tới điểm đặt điện cực thứ nhất, mặt ngoài màng tại điểm này trở nên âm và do đó xuất hiện dòng điện theo hướng từ điện cực thứ hai đến điện cực thứ nhất. Thiết bị ghi đó sẽ ghi lại dao động của dòng điện về một phía (hình 4.4b). Liền ngay sau đó hưng phấn sẽ bao trùm cả hai vùng điện cực và vùng điện cực thứ hai cũng trở thành âm và do đó hiệu điện thế giữa hai điện cực bằng 0. Bút ghi trở về giá trị 0 ban đầu (hình 4.4c). Tiếp tục lan truyền, sóng hưng phấn sẽ rời vị trí (1) chỉ còn ở vị trí (2) khi đó vị trí (2) lại trở nên âm so với vị trí (1), do dó dòng điện ở mạch ngoài hướng từ điện cực thứ nhất tới điện cực thứ hai tức là ngược chiều so với dòng điện lúc trước (hình 4.4d). Khi sóng hưng phấn hoàn toàn rời khỏi vùng đặt điện cực ghi đo, trạng thái nghỉ ngơi ban đầu phục hồi và hiệu điện thế giữa hai điện cực lại bằng 0 (hình 4.4e). b.Phương pháp một pha. Trong phương pháp này, chỉ có một điện cực lớn đặt ở vị trí (2) còn điện cực thứ hai là một vi điện cực cắm xuyên qua màng ở vị trí (3)(hình 4.5). Khi chưa kích thích, giữa vi điện cực và điện cực lớn có một hiệu điện thế, đó là điện thế nghỉ của thần kinh (khoảng -80mV). Khi kích thích thần kinh tại vị trí (1), sóng hưng phấn sẽ lan truyền về phía vị trí (2): hiệu điện thế giữa hai điện cực tăng từ -80mV dần dần đạt tới giá trị 0 khi sóng đi tới vị trí (2). Khi sóng hưng phấn truyền từ (2) tới (3) hiệu điện thế giữa 2 điện cực lại giảm đi từ giá trị 0 về giá trị điện thế nghỉ như lúc ban đầu (-80mV). Như vậy điện thế hoạt động chính là sự biến đổi nhanh chóng của điện thế nghỉ dưới tác dụng của một tác nhân kích thích nào đó. Gần đây, nhờ các dao động ký điện tử nhạy chúng ta đã ghi được tỷ mỉ và chính xác hơn điện thế hoạt động bằng phương pháp một pha: đỉnh của điện thế hoạt động có dạng gai nhọn, đỉnh này không dừng lại ở giá trị 0, mà tiếp tục vượt sang phía có giá trị dương (Hình 4.6). Ðo trên sợi trục khổng lồ của thần kinh cá mực người ta thấy điện thế nghi có giá trị khoảng 60mV, phần đỉnh của điện thế hoạt động nhô khỏi giá trị 0 khoảng 50mV. Trên hình 4.6 dựa vào sự biến đổi điện thế ở hai phía của màng chúng ta có thể chia điện thế hoạt động làm nhiều giai đoạn sau:  Giai đoạn khử cực (đoạn AA') ứng với lúc hiệu điện thế ở hai phía của màng biến đổi từ giá trị điện thế nghỉ đến giá trị 0.  Giai đoạn quá khử cực (gai nhọn A'BB') ứng với hiệu điện thế ở hai phía màng vượt quá giá trị 0.  Giai đoạn phân cực lại (đoạn B'C) ứng với lúc hiệu điện thế ở 2 phía của màng từ giá trị 0 trở về giá trị điện thế nghỉ.  Giai đoạn quá phân cực (đoạn CD) ứng với lúc hiệu điện thế ở 2 phía màng có giá trị âm hơn giá trị điện thế nghỉ. Chính điện thế hoạt động đã đảm bảo cho quá trình dẫn truyền hưng phấn dọc theo sợi thần kinh. Các kết quả thực nghiệm sau cho thấy rằng điện thế hoạt động có khả năng lan truyền: - Ðiện thế hoạt động ghi được càng chậm so với thời điểm kích thích sợi thần kinh khi ta đặt điện cực càng xa vị trí kích thích. - Thời gian của một điện thế hoạt động càng lớn khi hai điện cực đặt càng xa nhau. Trong những điều kiện sinh lý không thay đổi tốc độ lan truyền của điện thế hoạt động đối với sợi thần kinh là không đổi. Ðối với các sợi thần kinh có đường kính như nhau, tốc độ lan truyền trên các sợi có bao myêlin lớn hơn trên các sợi không có bao myêlin. Quá trình lan truyền này không làm thay đổi dạng cũng như biên độ của điện thế hoạt động. Cơ chế của quá trình lan truyền điện thế hoạt động có thể giải thích như sau: Ta đã biết ở trạng thái kích thích, dấu điện tích ở hai phía của màng bị đảo ngược so với lúc nghỉ ngơi. Giả sử màng tế bào đang bị kích thích ở vị trí B lúc đó dấu điện tích mặt trong màng tại B sẽ (+) và ngoài màng sẽ (-), do đó sẽ xuất hiện dòng tại chỗ có chiều như trên hình 4.7a đối với sợi thần kinh không có bao myêlin. Chính dòng điện tại chỗ này làm giảm giá trị hiệu điện thế giữa 2 phía của màng ở vùng lân cận với vùng kích thích. Tại vùng A khi hiệu điện thế giảm tới một giá trị ngưỡng, điện thế hoạt động sẽ xuất hiện tức là vùng A đã chuyển sang trạng thái hưng phấn và lại xuất hiện dòng điện tại chỗ giữa vùng A và vùng lân cận tiếp theo. Cứ như thế sóng hưng phấn được lan truyền dọc theo sợi thần kinh. Vùng C đã bị hưng phấn trước vùng B, mặc dù có tác động của dòng điện tại chổ, nhưng không thể chuyển sang trạng thái hưng phấn nữa như A, vì vùng C đang ở trong giai đoạn trơ. Khác với trên, quá trình lan truyền trong sợi thần kinh có bao myêlin xảy ra theo lối nhảy cóc từ eo Ranvier này sang eo Ranvier khác và dòng điện tại chỗ cũng chỉ xuất hiện tại các eo này (hình 4.7b), chính vì vậy mà tốc độ lan truyền nhanh hơn so với trong sợi không có bao myêlin. 1.3. Cơ chế hiện tượng điện sinh vật Vì cơ thể sinh vật có thể coi như một hệ thống chứa dung dịch điện ly, nên khi tìm hiểu cơ chế hoạt động điện của tế bào người ta nghĩ ngay đến vài trò của các ion trong dung dịch. Cuối thế kỷ trước 19, Dubois Reymond và Hermann đã so sánh các dấu hiệu điện sinh vật với lượng ion chứa trong trong tế bào. Sau đó Nernst, Lazarev, Hưber, Huxley, Katz nghiên cứu hiện tượng này sâu hơn. Cần nhấn mạnh rằng chừng nào tế bào còn sống, còn có sự chênh lệch về nồng độ các ion ở trong tế bào và ở môi trường bên ngoài. Thí dụ, nồng độ ion K+ ở trong các sợi cơ lớn hơn ở không gian bên ngoài tế bào chừng 40 lần, còn nồng độ các ion Na+ thì ngược lại. Ở môi trường bên ngoài nhiều hơn ở trong sợi cơ khoảng 10 lần. Do đó để tìm hiểu cơ chế hiện tượng điện sinh vật, trước hết chúng ta cần khảo sát sự xuất hiện hiệu điện thế khi hai phía của một màng có các dung dịch điện ly nồng độ khác nhau. I.3.1. Các loại hiệu điện thế. a. Hiệu điện thế khuếch tán. Hiệu điện thế này xuất hiện ở ranh giới của các dung dịch điện ly có nồng độ khác nhau nếu các cation (ion dương đến cathod) và anion (ion âm đến anod) chứa trong các dung dịch này có độ linh động khác nhau. Còn nếu độ linh động của anion và cation như nhau, ví dụ như trong trường hợp K+ và Cl-, thì không xuất hiện hiệu điện thế khuếch tán. Các ion Kali, Natri, Hydro, Clo, Canxi, OH và NH4 giữ vai trò chính trong việc tạo nên điện thế khuếch tán ở các tế bào và mô. Những ion khác giữ vai trò không đáng kể. Khi mặt ngoài của tế bào bị huỷ hoại, hai dung dịch trong và ngoài tế bào tiếp giáp nhau. Các dung dịch này rất khác nhau về thành phần và nồng độ các ion. Vì thế, khi đó giữa các dung dịch này xuất hiện hiệu điện thế khuếch tán. b. Hiệu điện thế nồng độ. Nhúng hai điện cực làm bằng cùng một thứ kim loại vào hai dung dịch có nồng độ ion kim loại đó khác nhau. Sau khi đạt trạng thái cân bằng, ở mỗi điện cực sẽ xuất hiện một điện thế mà độ lớn phụ thuộc vào tỷ số nồng độ ion kim loại trong điện cực và trong dung dịch. Vì nồng độ ion kim loại trong hai dung dịch khác nhau nên giá trị điện thế ở mỗi cực một khác, giữa chúng xuất hiện một hiệu điện thế Uc, gọi là hiệu điện thế nồng độ. Như vậy, hiệu điện thế nồng độ được xác định bằng tỉ số nồng độ các ion kim loại trong hai dung dịch. c. Hiệu điện thế màng và cân bằng Donnan. Một trong những nguyên nhân tạo ra sự phân bố không đồng đều các ion là sự có mặt của màng bán thấm. Tùy thuộc vào kích thước của lỗ màng, điện tích màng và tính thấm chọn lọc của màng, chúng có thể thấm với các ion này mà không thấm với các ion khác. Chính vì vậy mà xuất hiện hiệu điện thế màng, giá trị của điện thế màng phụ thuộc đặc tính và mức độ thấm chọn lọc của màng, kích thước và điện tích của ion và độ linh động của chúng. Ví dụ: Màng protein ở môi trường kiềm tích điện âm sẽ thấm chọn lọc đối với cation và không thấm đối với anion. Ở các tổ chức sống nồng độ các dung dịch điện ly, các hợp chất của chúng với các chất hữu cơ, tính thấm của màng luôn thay đổi do đó việc đánh giá, giá trị điện thế màng phức tạp hơn nhiều. Một trong những quy luật phân bố các ion ở hai phía của màng có tính thấm chọn lọc là quy luật cân bằng Donnan. I.3.2. Lý thuyết ion màng về hiện tượng điện sinh vật. Theo lý thuyết ion màng, trong quá trình hình thành điện thế sinh vật, các ion ở trong dịch bào và ở môi trường ngoài tế bào (đặc biệt các ion K+, Na+ .) cũng như màng tế bào có vai trò quyết định. Cho tới nay lý thuyết này vẫn có nhiều ưu điểm trong việc giải thích các hiện tượng điện sinh vật. a. Lý thuyết ion màng về điện thế nghỉ. Bernstein là người đầu tiên đưa ra lý thuyết ion màng về điện thế sinh vật, theo Bernstein thì ở trạng thái tĩnh màng chỉ thấm đối với K+ và không thấm đối với Ion Na+ cũng như các anion liên kết với ion K+. Vì nồng độ các ion K+ trong tế bào lớn hơn ở ngoài màng rất nhiều nên ion K+ không ngừng khuếch tán qua màng. Trong khi đó lực hút tĩnh điện các anion và cation đã giữ chúng ở lại màng và làm cho màng bị phân cực một cách bền vững. Như vậy chính sự phân bố không đồng đều các ion do tính thấm chọn lọc của màng là nguyên nhân tạo ra điện thế nghỉ. Bảng 4.1. Nồng độ các ion tạo điện thêm nghỉ (Na+, K+, Cl) ở các đối tượng nghiên cứu khác nhau Ðối tượng nghiên cứu Nồng độ trong dịch bào (mM) Nồng độ ở môi trường ngoài (mM) Tỉ số Nồng độ trong dịch bào và Nồng độ ở môi trướng ngoài Na + K + Cl - Na + K + Cl - Na + K + Cl - Thần kinh ếch Cơ ếch Tim chuột cống Cơ vân của chó 37 15 13 12 110 125 140 140 26 1,2 1,2 1,2 110 110 150 150 2,6 2,6 4,0 4,0 77 77 120 120 0,340 0,140 0,087 0,080 42 48 35 35 0,048 0,016 0,010 0,010 Quan điểm của Bernstein đã được Boyle và Conley phát triển: ở trạng thái tĩnh, bộ ba các ion trên được phân bố tại ở 2 phía của màng tế bào giống như sự phân bố các ion ở trường hợp cân bằng Donnan. Ðiện thế nghĩ U được xác định bởi tỷ số các nồng độ của ion K+ (hoặc của ion Cl-) có khả năng khuếch tán qua màng ở trong và ở bên ngoài tế bào. Bằng thực nghiệm Boyle và Convey đã chứng minh rằng khi nồng độ ion K+ ở môi trường ngoài có giá trị từ 13 đến 300 mg/lít, các ion Cl- và K+ được phân bố ở hai phía của màng đúng theo qui luật cân bằng Donnan. Tuy nhiên giả thuyết trên hầu như bị bác bỏ hoàn toàn khi nhờ kỹ thuật đánh dấu phóng xạ người ta phát hiện rằng các ion Na+ cũng có thể xâm nhập qua màng vào trong tế bào được. Mặc đù vậy Deen vẫn nhận xét một cách sâu sắc rằng: Cho dù màng tế bào có thấm các ion Na+, qui luật cân bằng Donnan vẫn có thể ứng dụng đúng cho các quá trình phân bố các ion Na+, K+, Cl- ở hai phía của màng nếu giả thiết rằng các ion Na+ có khả năng vận chuyển ngược chiều građiêng nồng độ để lọt ra ngoài tế bào với tốc độ đúng bằng tốc độ dòng ion Na+ đi vào trong tế bào. Ý kiến của Deen, đặc biệt là giả thuyết về khả năng vận chuyển ion Na+ ra ngoài tế bào đã được nhiều thực nghiệm xác minh. Deen cùng với Boyle, Convey được xem là đã góp phần quan trọng trong quá trình tìm hiểu bản chất của điện thế nghỉ. b. Lý thuyết ion màng về điện thế hoạt động. Bernstein đã giải thích sự xuất hiện của điện thế hoạt động như sau: Khi tế bào ở trạng thái hưng phấn màng tế bào thấm tất cả các loại ion. Vì vậy, điện thế nghỉ; tạo ra do kết quả của sự phân bố không đồng đều các ion ở hai phía của màng sẽ mất đi. Dòng các anion từ trong tế bào ra ngoài làm cho giá trị điện thế nghỉ ở 2 phía của màng sẽ biến đổi từ giá trị điện thế nghỉ xuống giá trị 0 và như vậy điện thế hoạt động bằng điện thế nghỉ về giá trị. Giả thiết này của Bernstein tồn tại mãi cho tới khi Hodgkin, Huxley (1938), Cole và Curtis (1939) phát hiện ra rằng giá trị của điện thế hoạt động lớn hơn giá trị điện thế nghỉ, tức là sau khi khử cực màng hoàn toàn, điện thế hoạt động tiếp tục tăng và đạt tới giá trị nào đó. Sau này Côle và Cơtis cho rằng tính thấm của màng thay đổi phụ thuộc vào trạng thái của tế bào và đã giải thích được kết quả thí nghiệm của Hodgkin và Huxley mà Bernstein chưa giải thích được: Khi tế bào ở trạng thái hưng phấn tính thấm của màng đối với ion Na+ tăng lên, dòng các ion Na+ từ ngoài đi vào tế bào lớn hơn dòng các ion K+ từ trong tế bào ra ngoài, sự phân cực của màng bị đảo ngược so với lúc nghỉ ngơi và kết quả là điện thế hoạt động lớn hơn điện thế nghỉ về giá trị. Tế bào trở lại trạng thái với sự phân bố của các ion như lúc đầu (nghỉ ngơi) là nhờ quá trình dịch chuyển các ion đó ngược chiều gradien điện hóa nhờ năng lượng của quá trình trao đổi chất. Phương pháp cố định điện thế: Bản chất của phương pháp là thông qua một vi điện cực đặt trong tế bào và một điện cực ở bên ngoài màng người ta đặt một điện áp khử cực có giá trị được ổn định nhờ bộ khuếch đại có mối liên hệ ngược (hồi tiếp). Ðồng thời thông qua một hệ điện cực khác ta thu nhận và ghi lại dòng điện xuất hiện trong từng trường hợp thí nghiệm. Nhờ phương pháp này Hodgkin, Katz và Huxley (1952) đã giải thích được khá rõ cơ chế của điện thế hoạt động. Người ta tính được rằng cứ 0.01s, cơ và thần kinh có thể phản ứng với vài triệu xung điện đến kích thích, do vậy ở trong tế bào lượng ion K+ giảm đi, ion Na+ tăng lên đáng kể. Ðể điều chỉnh cho nồng độ các ion này ở hai phía của màng tế bào có giá trị không đổi, sau mỗi lần kích thích trong cơ và thần kinh phải xảy ra một quá trình vận chuyển K+ và Na+ theo chiều ngược lại. Ðó là quá trình vận chuyển tích cực, ngược chiều với građiên nồng độ mà chúng ta đã nghiên cứu ở bài 3. c. Hạn chế của thuyết ion màng về hiện tượng điện sinh vật. - Trong hoạt động điện của cơ và thần kinh, lý thuyết ion màng chưa giải thích được vai trò của ion hóa trị 2 và hóa trị 3, mặc dù có nhiều kết quả thực nghiệm khẳng định vai trò của ion Ca2+ trong quá trình hình thành điện thế hoạt động. - Thuyết ion màng đã thiếu sót khi cho ràng toàn bộ các ion ở 2 phía của màng ở trạng thái tự do, nghĩa là có thể khuếch tán qua màng. Thực nghiệm đã chứng minh rằng trong cơ có một lượng các ion K+ nhất định ở trạng thái liên kết và chúng không tham gia vào quá trình tạo nên điện thế sinh vật. Lý thuyết ion màng chưa chú ý đến vai trò của màng: khi tế bào bị kích thích, trong màng xảy ra sự biến đổi về cấu trúc, hình dạng của các phần tử cấu tạo nên màng. d. Vai trò của các ion Ca++ trong hoạt động điện của tế bào. Nhiều thực nghiệm đã cho thấy sự tham gia của ion Ca++ vào hoạt động điện của tế bào cụ thể là ion Ca++ tham gia khử cực màng các loại tế bào, kể sau bị kích thích: tế bào cơ trơn, cơ lim, nơron một số loại động vật có xương sống. Tính chất chung đối với những loại tế bào này là sự tồn tại của kênh "Canxi" và điện thế hoạt động có bản chất NatrṩCanxi. Nhiều nhà nghiên cứu đã giả thiết rằng ở màng tồn tại các kênh dẫn "nhanh và "chậm", khi tế bào bị kích thích các kênh đẫn "nhanh" cho dòng ion Na+ đi vào tế bào và hình thành giai đoạn đầu của điện thế hoạt động, sau đó các kênh dẫn chậm sẽ tiếp tục cho ion Na+, Ca++ đi qua hoàn thành quá trình khử cực. Chính sự có mặt của các nhóm có ái lực khác nhau đối với các ion thấm ở kênh mà kênh có thể cho ion này đi qua và giữ các ion khác lại. - Bên cạnh đó người ta cho rằng ion Ca++ có tham gia vào cấu trúc lớp ngoài màng tế bào. Khi tế bào ở trạng thái kích thích, lượng ion Ca++ trong màng giảm đi, do đó tính dẫn điện cũng như tính thấm của màng tế bào thay đổi. Ðể hiểu rõ điều này cần nghiên cứu những biến đổi về cấu trúc của protein hoặc phospholipid, là những đại phân tử mà ion Ca+ + có thể đến kết hợp, khi tế bào từ trạng thái nghỉ ngơi chuyển sang trạng thái hoạt động (hình 4.11). II. Ghi điện sinh vật 2.1.Biến đổi tín hiệu không điện thành điện - Biến đổi quang điện: biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng thông qua tế bào quang điện. - Quang trở: vật liệu được sử dung có tính chất thay đổi giá trị điện trở khi có ánh sáng chiếu vào. - Biến đổi điện dung, điện cảm: sử dung sự thay đổi điện dung của tụ điện, từ đó gây ra một biến thiên điện. hay dựa vào hiện tượng thay đổi điện cảm của cuộn dây có lõi sắt khi có sự dịch chuyển tương đối giữa cuộn dây và lõi sắt. - Biến đổi nhiệt điện: dựa vào hiện tượng nhiệt điện giữa hai kim loại tiếp xúc nhau, hai kim loại khác nhau tiếp xúc nhau sẽ hình thành một hiệu điện thế gọi là hiệu điện thế tiếp xúc. Dòng điện có thể được sinh ra dựa vào sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai mối hàn. - Biến đổi áp điện: một số tinh thể có tính chất tạo nên một hiệu điện thế giữa hai mặt khi có tác dụng cơ học nén hoặc kéo. 2.2.Khuếch đại tín hiệu điện Thông thường tín hiệu nhận được từ cơ thể rất yếu, để có thể nhận biết được cần phải tăng độ lớn của tín hiệu lên. Việc đó có thể thực hiện được dựa vào mạch khuếch đại tín hiệu. Mạch khuếch đại cơ bản dùng transitor Mạch khuếch đại thuật toán 2.3.Một số kỹ thuật ghi điện sinh vật 2.3.1. Ghi bằng dao động kí 2.3.2. Bộ ghi cơ Hoạt động: một bút vẽ được điều khiển bằng hệ thống điện, hệ thống này nhận tín hiệu thông qua một đầu đo (đầu đo có tác dụng biến đổi tín hiệu không điện thành điện), qua một mạch khuếch đại trước khi đến hệ thống điều khiển. Có thể sư dụng các phương pháp trên để đo các bộ phận trên cơ thể: a. Ghi điện tim: để ghi được điện tim ta phải chon hai điểm có độ chênh lệch điện thế lớn. chênh lệch gữa hai điểm trên cơ thể gọi là chuyển đạo điện tim. Các chuyển đạo mấu đo được đặt tên là: - Chuyển đạo D I ghi hiệu điện thế giữa tay trái và tay phải - Chuyển đạo D II ghi hiệu điện thế giữa tay phải và chân trái - Chuyển đạo D III ghi hiệu điện thế giữa tay trái và chân phải Ngoài ra còn có các chuyển đạo trước tim và chuyển đạo đơn cực các chi. b. Ghi điện não Song điện não là những dao động có tần số, biên độ, hình dạng khác nhau. Có thể phân loại song não theo các quan niệm khác nhau. Dưới đây là một trường hợp phân loại song não: - Sóng delta: 0,5-0,3Hz trong trường hợp đang ngủ hay bệnh lý, song này thường được ghi ở phần sau của não. - Sóng teta: 4-7Hz thường gặp ở trẻ con, với người khỏe mạnh khó phát hiện loại song này. - Sóng alpha: 8-13Hz xuất hiện ở người lớn khỏe mạnh. - Sóng beta: 14-30Hz ghi được trên đa số người, tuy nhiên trên người khỏe mạnh tỷ lệ này rất nhỏ. - Sóng gama: 30-50Hz c. Ghi điện cơ Ở người khỏe mạnh, dung điện cực kim xuyên vào cơ có thể đo được điện thế hoạt động của một đơn vị vận động co cơ yếu. d. Ghi điện võng mạc Theo Dubois Raymond bình thường giữa giác mạc và đáy mắt có một hiệu điện thế tĩnh khoãng 4-10µV. khi chiếu một luồng sang mạnh vào mắt thì làm phát sinh một chuỗi xung điện đặc biệt có thể ghi nhận được. hình dưới đây cho biết điện võng mạc đồ bình thường và bệnh lý. [...]... dòng điện một chiều 1.1 Dòng điện là gì ? Dòng điện là sự dẫn truyền có hướng của các điện tích trong môi trường vật chất hoặc trong chân không Trong vật rắn là điện tử tự do, trong chất lỏng và chất khí là các ion Trong tự nhiên người ta chia các chất thành 3 loại : dẫn điện, bán dẫn và cách điện Tùy hướng dẫn truyền của điện tích, ta có dòng điện một chiều khi hướng vận động không đổi và dòng điện. .. cứu vào cơ thể, có những đặc điểm sau : – Dòng điện được đưa trực tiếp ngay tới các tổ chức tế bào của cơ thể – Dòng điện được đưa ngay vào các huyệt, các nơi của cơ thể có một mẫn cảm đặc biệt, nơi tập trung "khí" theo học thuyết kinh lạc, nơi đó có rất nhiều sợi thần kinh cảm giác và có liên quan đến phủ tạng theo những phát hiện của y học hiện đại – Hiện tượng nổi bật nhất trong những hiện tượng nói... đó – Dùng để đưa các ion thuốc vào cơ thể bằng hiện tượng điện phân thuốc Phương pháp có ưu điểm là kết hợp và nhân lên nhiều lần tác dụng của thuốc với tác dụng của dòng điện, được sử dụng rất rộng rãi trong điều trị điện – Dùng tác dụng gây bỏng tại điện cực âm để đốt các chân lông mi xiêu vẹo, các hạt cơm, nốt ruồi 1.4 Tác dụng của dòng điện một chiều trong điện châm Khi cho dòng điện một chiều qua... lại trong người IV Tác dụng sinh lý và ứng dụng của dòng điện xoay chiều 4.1 Dòng điện xoay chiều Dòng điện xoay chiều dùng trong điều trị là do nhiều xung điện tạo nên, các xung điện là do một dòng điện ngắt quãng có chu kỳ tạo nên Thời gian có điện chỉ rất ngắn xen kẽ với các khoảng nghỉ không có điện Hình 1 : Hình thể các xung điện Đặc trưng của một xung điện là : Hình 2 : Đặc trưng của một xung điện. .. khi điện tích luôn thay đổi hướng vận động 1.2 Cơ chế tác dụng của dòng điện một chiều Khi dòng điện một chiều đều đi qua cơ thể, giữa các điện cực có một điện trường hằng định làm cho các ion (và các phân tử có ion bám vào) di chuyển, đồng thời có sự di chuyển các phân tử nước về cực âm Tốc độ di chuyển các ion không đều, ion điện tích ít, trọng lượng nhỏ, ion vô cơ di chuyển nhanh hơn Tốc độ các. .. nhất trong những hiện tượng nói trên khi ta cho dòng điện qua kim vào cơ thể là hiện tượng điện phân và hiện tượng hủy hoại tổ chức do bỏng hóa học Hiện tượng bỏng này xảy ra dọc phần kim đâm vào tổ chức, nhưng do dòng điện rất nhỏ nên các tổn thương không nhiều Lúc rút kim ra, các tổ chức bị hủy hoại đóng vai trò một vật kích thích đối với huyệt đó trong một thời gian (hàng tuần) – Tác dụng giảm đau,... nghỉ giữa các đợt xung – Cách biến điệu theo biên độ hay tần số, biên độ và tần số của biến điệu … hình thể của xung biến điệu (hình 3) Hình 3 : Biên độ và tần số Trong điều trị bằng dòng điện xung hiện nay, người ta dùng tần số xung không quá 5 – 6 KHz và điện thế không quá 300V Vì thế mới có tên gọi : điện xung tần số thấp và điện thế thấp Các loại dòng điện xung dùng trong điều trị Dòng điện faradic... 4.2.2 Khái niệm về quen của cơ thể 4.4 4.2.1 Trong thí dụ trên, sau khi đến ngưỡng cảm giác, ta không tiếp tục tăng dòng điện, thì chỉ giây lát sau (từ 15 – 60 giây) bệnh nhân không cảm thấy dòng điện đi qua cơ thể nữa Đó là hiện tượng "quen" Muốn thấy lại cảm giác ta phải tăng dòng điện lên 1,2 – 1,5mA Cho nên trong điều trị ta phải tăng dần cường độ để giữ dòng điện nằm "trong vùng có hiệu lực" thì... là cơ sở cho tác dụng sinh lý của dòng điện một chiều đều : – Sự thay đổi về ion của các lớp trên cùng của da do dòng điện một chiều gây ra, trước hết gây kích thích các cảm thụ da, tạo nên hiện tượng cảm giác kiến bò, kim châm, nóng rát Các cảm giác này được đưa về các trung tâm trong tủy sóng và não Phản ứng phản xạ tiếp theo là sự giãn mạch ở vùng đặt điện cực kéo dài hàng giờ sau khi cắt dòng điện. .. kích thích các cơ quan cảm thụ nội trong mạch máu và phủ tạng, đầu mối của nhiều phản xạ phức tạp tạo nên sự điều hòa tuần hoàn dinh dưỡng, điều hòa trương lực cơ xương, cơ phủ tạng và thành mạch, điều hòa bài tiết và tác dụng giảm đau – Đáng chú là tác dụng điện một chiều đều, dùng theo cách thông thường trong vật lý trị liệu phụ thuộc đáng kể vào lượng điện tích âm đưa vào cơ thể, nói một cách khác . CÁC HIỆN TƯỢNG ĐIỆN TRONG CƠ THỂ SỐNG I. Điện sinh vật cơ bản Trong chương này ta sẽ khảo sát một số vấn đề cơ bản của hiện tượng điện sinh vật,. hiện của y học hiện đại. – Hiện tượng nổi bật nhất trong những hiện tượng nói trên khi ta cho dòng điện qua kim vào cơ thể là hiện tượng điện phân và hiện