В физиологии лабильностью принято называть функциональную подвижность, интенсивность протекания элементарных циклов возбуждения в мышечной и нервной ткани. Впервые это свойство совокупности клеток описал Н. Е. Введенский в 1892 г. Российский, советский физиолог смог определить, что интенсивность протекания в тканях процесса возбуждения не может быть постоянной. Это значит, что каждая живая клетка в состоянии отвечать на раздражение (стимул) ограниченным количеством волн.
Например, поперечнополосатая мышца может воспроизводить максимум 250 импульсов в с., отростки нейроцитов – до 1000, мионевральный синапс – до 125. Лабильность является переменной величиной, так как может варьироваться в достаточно широких пределах. Функциональная подвижность тканей контролируется вегетативной нервной системой, которая также поддерживает ритм и устойчивость физиологических процессов, влияющих на общее состояние человека.
Что это такое, определение
Лабильность в физиологии – это основное свойство ткани, определяющее ее функциональное состояние.
Реакция на продолжительное возбуждение может выражаться 1 из 3 доступных способов:
- Трансформация исходного ритма в сторону более низких частот. Чаще всего ответ поступает только на каждый 3 импульс.
- Ответ на каждый импульс.
- Прекращение реагирования.
Для каждой клетки организма свойственен индивидуальный ритм. Чем быстрее ткань сможет реагировать на раздражители, тем выше будет ее лабильность. При этом необходимо учитывать время восстановления ткани. Например, если реакция будет быстрой, но на восстановление будет уходить много времени, тогда итоговый показатель лабильности будет относительно низким.
При отсутствии у человека серьезных заболеваний лабильность может повышаться исходя из скорости обмена веществ. Это связано с тем, что метаболизм заставляет все системы организма ускорять ритм работы.
Лабильность тканей будет существенно выше во время бега, нежели при чтении книги. При этом повышенные показатели всегда сохраняются после прекращения активной деятельности, но ненадолго. Эти реакции напрямую связаны с усвоением ритма, который максимально соответствует физическим потребностям и актуальным условиям окружающей среды.
Контроль физиологической лабильности крайне важен при наличии патологий психологического характера. Многие патологические состояния развиваются не на фоне психических отклонений или сильных эмоциональных потрясений, а по причине развития физиологических нарушений.
К примеру, правильное физиологическое воздействие на организм способно побороть проблемы со сном, повысив тем самым внимательность и снизив раздражительность. В противном случае медикаментозное лечение без учета физиологических показателей было бы неэффективным.
Степень возбудимости живой клетки определяется по 2 основным показателям:
- По минимальному времени воздействия раздражителя с определенной интенсивностью.
- По наименьшей пороговой интенсивности воздействия факторов внешней, внутренней среды.
Лабильность тканей меняется исходя из их текущего состояния и созданных условий.
Проявления
Возбудимые клетки отвечают за восприятие поступающих сигналов и формирование соответствующего ответа на действие различных стимулов. Но самыми восприимчивыми в них являются мышечные волокна и нейроны. А вот число нейроглий в головном мозге существенно превосходит количество нейронов, но они не наделены возбудимостью, которая в результате естественного развития живой природы сформировалась из свойства раздражимости, присущей всем клеткам.
Большое значение в физиологии имеет порог раздражимости, указывающий на минимальную силу воздействия внешних (внутренних) факторов, провоцирующих формирование соответствующего ответа. Для любого возбуждения свойственно возникновение неспецифических и специфических изменений, затрагивающих совокупность клеток и межклеточного вещества.
Специфические
Для нейронов свойственна генерация потенциала действия. Передача волны возбуждения на большие расстояния происходит без снижения максимального значения потенциала действия, которое в 98% случаев в 6 раз превосходит пороговую величину деполяризации.
Специфическая реакция мышечных волокон на воздействующий стимул – генерация, передача импульса и последующее сокращение. Основным показателем возникновения волны возбуждения является формирование потенциала действия, которое подразумевает инверсию знака заряда.
За относительно короткий промежуток времени мембраны получают заряд отрицательного значения, который до этого был положительным и пребывал в спокойном состоянии. Если клетка не реагирует на стимулы, то под действием внешних, либо внутренних факторов может меняться только численное равенство напряжения между точками нахождения единичного заряда в пределах эластической молекулярной структуры, а вот перестановка знака заряда не происходит.
Неспецифические
В физиологии к неспецифическим проявлениям возбуждения живых тканей принято относить изменение итоговой проницаемости эластической молекулярной структуры для разных веществ, а также улучшение метаболизма, существенное повышение показателей поглощения клетками кислорода и последующего выделения бинарного соединения углерода, кислорода.
Дополнительно происходит снижение уровня кислотности и повышение температуры клетки. Все эти характеристики во многом схожи с ответной реакцией невозбудимых клеток на действие факторов внешней (внутренней) среды.
Генерация потенциала действия может возникнуть по причине воздействия сигналов, которые поступают из внешней среды, микроокружения клеток либо автоматически, если речь касается изменения проницаемости эластической молекулярной структуры, состоящей из белков и липидов. Считается, что такие клетки наделены автоматией.
Самопроизвольная деятельность без влияния внешних факторов свойственна гладким миоцитам стенок кровеносных сосудов, а также клеткам водителя сердечного ритма. Исходя из степени развития ткани и интенсивности влияния факторов внешней (внутренней) среды в организме человека может возникать местное или импульсное возбуждение.
Раздражители
Лабильность указывает на суммарное количество генерируемых совокупностью клеток и межклеточного вещества потенциалов действия за 1 с. В процессе активной деполяризации и на начальном этапе реполяризации клетка остается невозбудимой. В научной среде это явление называется абсолютной рефрактерностью. В физиологии раздражителями считаются те факторы, которые воздействуют на возбудимые структуры. Классификация осуществляется по биологическому принципу.
| Типы раздражителей | |
| Категория | Представители |
| Физические | Электроток, высокая/низкая температура, статические, вибрационные и ударные нагрузки, линейные ускорения и акустический шум |
| Химические | Щелочи, биологически активные соединения, детергенты, растворители, нейротрансмиттеры, пептидные молекулы |
| Физико-химические | Избыточное гидростатическое давление, pH |
При учете интенсивности воздействия стимулы могут быть сверхпороговой, пороговой и подпороговой силы. Дополнительно принято различать внешние, а также внутренние факторы влияния на клетки. В первом случае речь касается различных изменений окружающей среды. Например, воздействие механического или химического типа, колебания волн в пространстве, которые воспринимаются органами чувств.
Внутренние раздражители подразумевают изменение физико-химических характеристик и состава жидкостей (крови, лимфы, тканевой жидкости), связанных между собой и принимающих участие в метаболизме, а также колебание интенсивности наполнения трубчатых органов. Известные науке раздражители различаются по длительности, силе, характеру влияния, а также по физиологическому значению.
Все существующие раздражители принято подразделять на адекватные и неадекватные, учитывая при этом факторы биологического соответствия определенных стимулов свойствам сенсорных рецепторов.
Неспецифические характеристики генерации потенциала действия всегда являются результатом биохимических и физико-химических процессов, которые происходят в тканях. В научной среде для изучения свойств элементарной единицы строения всех живых организмов в качестве основного раздражителя используется электрический ток.
Такой выбор связан со следующими факторами:
- Электрический ток можно максимально точно градуировать по силе и длительности воздействия на живые клетки.
- При правильном использовании электроток не оказывает негативного влияния на организм.
- Электроток является наиболее приближенным к естественным механизмам возникновения и последующего распространения возбуждения.
Существующие стимулы минимальной интенсивности влияния на клетки не могут вызвать в организме ответ максимальной величины. Именно поэтому такие воздействующие факторы принято называть подпороговыми. Но даже при отсутствии каких-либо внешних признаков реагирования в клетках могут происходить сложные биохимические процессы, не исключено улучшение обмена веществ. Показатель всех происходящих изменений является недостаточным для усиления функций клеточной мембраны.
Адекватные
Адекватным фактором воздействия принято называть физиологический стимулятор ощущений, который провоцирует избирательное высвобождение определенных рецепторов. Специалистами было доказано, что к этой категории относятся факторы, к восприятию которых все живые организмы смогли приспособиться в результате изменения живой материи в ходе развития организма или в последовательности поколений организмов.
При этом адекватные факторы внешней и внутренней среды являются специфичными для определенного органа. К примеру, для уха – громкий звук, для глаз – яркий свет, для носа – резкий запах. Физиологические стимуляторы обладают существенными отличиями от распространенных нервных стимулов.
В ходе экспериментов было доказано, что для светочувствительных сенсорных нейронов и других клеток зрительного органа раздражителем является фотон, на который соответствующая реакция формируется в фоторецепторах сетчатки при поглощении 3 квантов.
Неадекватные
Раздражители могут называться неадекватными в тех случаях, когда к определенным физиологическим стимуляторам организм не успел адаптироваться. К примеру, для мышц скелета адекватным фактором внутреннего влияния является нервный импульс. Но при этом возбуждение может возникнуть под действием тока или механического удара, который для мышечной ткани является неадекватным раздражителем. Его наименьшая сила существенно превышает показатели адекватного фактора воздействия.
Основные свойства
Лабильность в физиологии – это расстройство вегетативной нервной системы, когда под воздействием внешних факторов возникают различные нарушения в работе организма. Но на практике понятие лабильности равноценно рассматривается в физиологии и психологии, так как это явление отражает пограничное между ними состояние.
В зависимости от скорости развития процессов возбуждения специалисты выделяют:
- Высокую лабильность. Ответ на раздражитель является мгновенным, при этом сдерживающие факторы (например, тип характера, импульс торможения, уровень воспитания) не срабатывают.
- Низкая лабильность. Этот вариант возбуждения считается распространенным среди людей с ригидной нервной системой, так как реакция организма на внешние раздражители является минимальной.
Основным свойством тканей считается раздражительность, указывающая на способность клеток и межклеточного вещества менять свои первоначальные характеристики и формировать функциональный ответ на действие стимула.
Специалистам удалось определить несколько общих физиологических характеристик живых тканей:
- Проводимость. Это свойство отвечает за способность элементарных единиц строения живых организмов передавать возникшую волну возбуждения, отправляя при этом сформированный сигнал от первоначального места воздействия стимула по всему возбудимому участку.
- Лабильность. Эта величина является непостоянной. В результате возбуждения ткань реагирует на имеющийся раздражитель с определенной скоростью.
- Рефрактерность. Любой объект автоволновой природы может не реагировать на раздражители, если он остается в специфическом тугоплавком состоянии. В редких случаях рефрактерность может быть абсолютной.
- Возбудимость. Изменением первоначальных физиологических свойств, а также возникновением возбуждения совокупность клеток и межклеточного вещества отвечает на действие продолжительного, мощного раздражителя.
Соединительная, костная и жировая ткани являются невозбудимыми. Даже если на них воздействует раздражитель, их клетки не в состоянии сформировать волну возбуждения.
Физиологическая лабильность тканей зависит от частоты и силы импульсов возбуждения, поступающих из центральной нервной системы. Также учитывается степень нервных и гуморальных влияний. Физиологом Н. Е. Введенским было доказано, что между возбудимостью и физиологической лабильностью есть зависимость.
Возбудимость ткани достигает максимальных показателей при среднем, относительно невысоком уровне физиологической лабильности. А вот лабильность тканей возрастает, если на возникновение возбуждения при раздражении уходит минимум времени.
Показатели
Лабильность в физиологии – это скорость протекания элементарных физиологических реакций, определяющая функциональное состояние живого субстрата. Главным показателем функциональной подвижности тканей является максимально допустимое количество волн возбуждения, которые могут возникнуть за 1 с.
В результате увеличения частоты ритмического раздражения итоговая лабильность клеток постепенно повышается. В 1928 г. российским, советским физиологом А. Ухтомским была подробно описана способность тканей отвечать более высоким (низким) ритмом возбуждения по сравнению с первоначальным уровнем.
Проведенные лабораторные исследования показали, что лабильность нервных волокон варьируется в пределах 500 импульсов в с. Только в редких случаях этот показатель достигает 1000 импульсов и более. Самой высокой лабильностью наделены толстые миелинизированные волокна. Замедлять реактивацию натриевых каналов и увеличивать длительность фазы относительной рефрактерности могут местные анестетики. Например, если нервные волокна подвергнуть воздействию Новокаина в небольших дозах, то в итоге волокно утратит способность к проведению импульсов высокочастотного заряда.
При возникновении возбуждения ритмического характера функциональная подвижность тканей может не только уменьшаться, но и увеличиваться. Постепенно снижение функциональной подвижности приводит к возникновению процессов торможения. А вот повышение лабильности определяет свойства живых клеток приспосабливаться к более высоким показателям импульсации, что обусловлено выведением ионов Na+ из полужидкого содержимого клетки.
За счет этого мышечные волокна могут адаптироваться к более частому ритму импульсов, которые поступают к ним от длинных отростков нейроцитов. В форме локального потенциала возникает торможение. Реакции возбуждения и последующего торможения тесно связаны, так как протекают они одновременно и являются участниками одного процесса. Между этими двумя явлениями существуют индукционные взаимоотношения.
Высокими показателями лабильности обладает нервная ткань, так как она может формировать до 1000 импульсов за 1 с. У мышечной ткани этот показатель снижен в 2 раза. В максимальном ритме проведения импульсов клетки могут работать в течение короткого промежутка времени. В естественных, неизмененных условиях ткани способны реагировать на возникшее возбуждение, но ритм будет минимальным. В этом случае результат сохраняется на протяжении длительного промежутка времени.
Как измеряют
Для эффективного измерения скорости, с которой в клетках возникает и заканчивается полный период отдельного импульса высвобождения, используется специальная мера контроля лабильности. Но даже полученный в итоге показатель не является постоянной величиной, так как может меняться под воздействием внешних факторов (время суток, высокая температура), эмоционального состояния и химических веществ.
Специалисты рекомендуют контролировать только динамику. Изменение величины лабильности является одним из основных показателей при диагностике различных заболеваний.
Именно лабильность описывает все изменения физиологического состояния живой ткани не при одиночной волне возбуждения, а при учете совокупности последовательных изменений электрического состояния мембраны.
Условия, которые понижают жизнеспособность клеток (например, чрезмерное нагревание/охлаждение, механическое давление, химические вещества, солевые растворы, наркотические средства), снижают лабильность альтерированного этим воздействием участка нерва. Это связано с тем, что под влиянием перечисленных факторов замедляются восстановительные процессы.
Видео про лабильность
Лабильность ткани: