Sorgenti di Biopotenziali

Dimensione: px

Iniziare la visualizzazioe della pagina:

Download "Sorgenti di Biopotenziali"

Isabella Negro
4 anni fa
Visualizzazioni

1 Sorgent d Bopotenzal Un esempo d cellula ecctable: La cellula muscolare cardaca 3Na+K+ Na + Na K + Cl K + Na Na + K + Cl Cl - A - K - + Cl - A Na A Na Na + Potenzale a rposo -80 mv Lezone

2 Sorgent d Bopotenzal Cellula muscolare cardaca (ventrcolare) - Rappresentazone qualtatva della polarzzazone d membrana V[mV] Sogla Ca. 0.3 s 3 1. depolarzzazone. plateau 3. rpolarzzazone Lezone 3 t [s]

3 Sorgent d Bopotenzal Potenzale a rposo Le cellule ecctabl mantengono una ddp tra l nterno e l ambente esterno compresa tra 50 e 100 mllvolt. Ne neuron l nterno è separato dall esterno da una membrana d bassssmo spessore ( Angstrom -> alta capactà, ~ 1µF/cm ) mpermeable alle protene e ad altr anon organc (A - ). La permeabltà a rposo della membrana agl on potasso è crca volte superore a quella agl on sodo. Gl on potasso e gl on cloro attraversano quas lberamente la membrana, mentre gl on sodo vengono confnat all esterno da canal tensonedpendent e tempo-dpendent e dalla pompa sodo-potasso attraverso un processo è attvo e rchede forntura d energa (ATP-ADP). Lezone 4

4 V[mV] t [s] Polarzzazone d membrana Potenzale d rposo -100 E prncpalmente dovuto alla componente Potasso E RT nf [ K] [ K] o o ln log ( V ) 10 [ K] [ K] = = k E = RT F P[ K] k ln P[ K] k Equazone d Nernst n è la valenza del K + Le concentrazon sono n mol/ltro, T=37 o C o + P + P Na Na [ Na] [ Na] o + P [ Cl] Cl + P [ Cl] Cl o Equazone d Goldman (1943) e Hodgkn e Katz (1949) P rappresenta la permeabltà della membrana alla spece (cm/s) La corrente netta attraverso la membrana s rtene nulla e l campo elettrco costante Lezone 5

5 Esempo Muscolo scheletrco della rana (T ~ 0 o C) Concentrazone Ion ntracellulare extracellulare permeabltà (mllmol/ltro) cm/s Na x10-8 K x10-6 Cl x10-6 E = P (4) + P (145) + P (4) Na Cl log = P (155) + P (1) + P (10) k Na Cl k 3 mv Lezone 6

6 Potenzale d azone Lo stato attvo della cellula ecctable è quello n cu s ngenera l potenzale d azone L attvazone rchede uno stmolo adeguato coè qualcosa che provoch la depolarzzazone della membrana al d sopra d una specfca sogla oltre la quale la depolarzzazone procede autoalmentandos la generazone del potenzale d azone dpende dalla permeabltà tempo e tensone dpendent della membrana cellulare l effetto della depolarzzazone nclude: - ncremento della permeabltà d membrana alla spece Na + (aumenta la conduttanza per Na + ) - gl Na + s precptano dentro la cellula contrbuendo ad ncrementare la depolarzzazone e la permeabltà alla spece Na + (autorgenerazone) Lezone 7 V[mV] Sogla 3 t [s]

7 V[mV] t [s] Polarzzazone d membrana Stato attvo (depolarzzazone) -100 Prncpalmente dovuto alla componente Na d Nernst (g Na ncrementa con la tensone e superata la sogla crea un processo autorgeneratvo) E RT nf [ Na] [ Na] o o ln = log + 10 [ Na] [ Na] = 60 Na mv La depolarzzazone non raggunge E Na poché g Na dpende anche dal tempo e g K ncrementa, n rtardo rspetto a g Na creando un effetto perpolarzzante (l potasso esce rducendo l potenzale nterno) Lezone 8

8 E Na Polarzzazone d membrana Stato attvo (depolarzzazone) mv +50 g(ms/cm ) 30 V m T=18.5 o C (fbra nervosa del calamaro) (andamento qualtatvo dal modello d membrana d Hodgkn e Huxley) +0 g Na g K 0 E K assoluta perpolarzzazone relatva refrattaretà (lmta la fmax a1khz nel nervo) ms Lezone

9 Polarzzazone d membrana Modello d Hodgkn e Huxley (195) Crcuto equvalente d un segmento d lunghezza nfntesma z d membrana E o (z) r o ( z/) esterno m r o ( z/) E o (z+ z) membrana C m z V m 1/g Na z 1/g K z 1/g a z g(v,t) (altre spece) E (z) r ( z/) E Na E K E a nterno z r ( z/) E (z+ z) Lezone 10

10 Corrent boelettrche Regone attva I m I e I I m Φ Φ 1 Drezone d propagazone I =-(1/r )(δφ /δz) (per cavo monodmensonale) I m =I c +I on I c =C m δv m /δt I on =I K +I Na +I Ca I K =g k (V m -E K ) I Na =g Na (V m -E Na ) I A =g A (V m -E A ) g x =f (V m,t) r =R/l (resstenza specfca) Lezone 11

11 I e Corrent boelettrche Propagazone del potenzale d azone I m I m1 V m V m1 Φ Φ 1 I t 1 z z 1 z 0 Φ Φ(z 1 ) ncrementa ed eccta la membrana I m1 I e I m0 V m1 V m0 propagazone t In refrattaretà Φ 1 I Φ 0 Lezone 1

12 Corrent boelettrche z z 1 t z 0 Φ S raggunge la sogla e s eccta la sezone successva Il potenzale non s attenua, ma vene rgenerato Lezone 13

13 Fbre melnzzate solamento Nod d Ranver (concentrazone d canal) Conduzone saltatora Bassa capactà e conduzone passva tra nod Lezone 14

14 Potenzale extracellulare Φ(t,x,y,z)? Il problema è rcavare l potenzale n un punto qualunque del volume conduttore crcostante la cellula (lettura degl elettrod) Lezone 15

15 Potenzale extracellulare Corrente specfca attraverso la membrana ( m, A/cm ) (Plonsey e Barr 1988) I = 1 πar Φ ( z) z 1 πar m V m ( z) z r è la resstenza specfca nterna (Ω/cm); a è l raggo della fbra; Φ > Φ o ~0 I e I m I m1 V m V m1 Φ Φ 1 I z z 1 Per la conservazone della carca, la varazone d corrente tra z 1 e z è par alla corrente attraverso la membrana (rcordamo che I =-(1/r )(δφ /δz)) Se l mezzo esterno s può consderare resstvo e costante, l potenzale extracellulare è proporzonale alla dervata parzale seconda del potenzale d membrana rspetto a z Lezone 16

16 Potenzale extracellulare 0 z=ut -90 mv V m (monofasco) Dervata prma (bfasca) Dervata seconda (trfasca) rlevata agl elettrod Lezone 17

17 Potenzale extracellulare Consderando n prma approssmazone una veloctà d propagazone costante per l potenzale d azone, è possble scambare la varable ndpendente tra tempo e spazo (z=ut con u=veloctà d propagazone) V m V m1 z z 1 z 0 V m1 (ut 1 )=V m (ut ) u(t 1 -t )=z 1 -z t 1 >t Lezone 18

18 Potenzale extracellulare V m V m1 V z z 1 z 0 V m (t;z ) V m (t;z 1 ) V t t 1 t 0 t V m (z;t ) V m (z;t 1 ) z z 1 z 0 z=ut Lezone 19

19 Φ Potenzale extracellulare Dpendenza da r (Rosenfalck 1969) + a σ ( Φ z' ) t 0 r, z; t ) = dz' 0 4σ r + ( z' z) ( o 0 Φ o (r,z;t 0 ) σ e σ o n S/cm (conduttanze specfche) r Ipotes: Smmetra assale e σ note Volume conduttore nfnto Veloctà d conduzone costante Φ o (z) << Φ (z) ~ V m a z z Φ dz Lezone 0

20 Potenzale extracellulare Φ In funzone del tempo + a σ ( Φ z' ) z 0 r, t; z ) = u dt' 0 4σ r + ( u ( t' t)) ( o 0 Φ o (r,t;z 0 ) r a Φ Dove s è posto z=ut (dz=udt) con u=veloctà d propagazone (potzzata costante) ut ut udt Lezone 1

21 Veloctà d propagazone Può essere approssmata da: (Plonsey e Barr 1988) u Ka R K dpende dalla membrana, a è l raggo della fbra, R la resstenza specfca del mezzo ntracellulare e la resstenza extracellulare s potzza relatvamente bassa Vara da 0.01 m/s a pù d 10 m/s Lezone

22 Campo magnetco I m I e I m1 V m V m1 Φ I Φ 1 B H = j + B E = t B = µ H D = k E ε 0 D t Lezone 3

Documenti analoghi

E' il rapporto tra la quantità di carica che attraversa una sezione del conduttore e l'intervallo di tempo impiegato.

E' il rapporto tra la quantità di carica che attraversa una sezione del conduttore e l'intervallo di tempo impiegato. Corrent e crcut Corrent e crcut corrente: la quanttà d carca che attraversa una superfce nell untà d tempo Q t lm t0 Q t dq dt 1 Ampere (A) = 1 C/s E' l rapporto tra la quanttà d carca che attraversa una