А.Г. Глебович, А.А. Каменский - Фундаментальная и клиническая физиология (1128368), страница 49
Текст из файла (страница 49)
7!римеры импульсов представлены на рис. 7.7. Они характеризу(отса амплитудой и дли(сльно(ч'ыо. Импульсы к(огут им('и ИОЯОж(пельиую или Отрицз)тсльнук) иог)яриость. Ото наибозсс часто исиользуемый в физиологии раздражитель. Сг)гналь( в внле скачков и пиков ирсдставлсиы на рис. 7.8. Они ш имеют цшрокого ирнмеиения в радиоэлектронике. Однако цм(нио в виде скачков и пиков наиряжения проявляется биозлсктрическая активность клшок. Шумовыс напряжения ирелс)авлсиы на рис. 7.9. Ото иаиболс( часто встречшгццийся вид сип(злое ири физиологических измерениях.
Обычно гп них пытаются избавитыя, однако мсп)ды регистрации шумов лежат в о(иове ряда физиологиче(«их методов Шумовые напряжения хзрзктсризу)отса частотным (з)скт!х)к( и рдсирелс)ниисм ')мг(л)пуд, КОГ()рые и аиз')из)Пру(отса. 7.3. ИСТОЧНИКИ И ПРИЕМНИКИ СИГНАЛА Сигнал иср(у(астся от источника сигнала к е( о приемнику с помощью;)лектрических целен. Олсктрич(- скими целями иазывшпт совокупность рвднозлектронных элементов, сосдинсш)ых между собои проводниками, или нроводя)ними средами. У!к)б)у)О злектрн искук) цепь можно иредс)зви и. в вилс узлов, .которые являкггся источниками или приемниками сип(алов и которые сослииешя между собои ироводииками тока !рг(с.
7.!О). В лани(ж) случае и(-(очииком гип(ала яв ГЛАВА 7. Электроника в физиологии ':,':Фф~ Ряс. 7.3. Линейно возрастающий до конечного значения сип(ал (= —, Е Е (7.8)) Е 1 = — ---- —. ~к! + (к< (7.6) (7.7) :)ная Е получим Рнс. 7тк Сигналы шумов г-- ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! <Н г-"--- г---------! г-- ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ,а ! ! ! ! ! )7 1 ! ! б,' ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! б', -'',1.16, РАЗДЕЛ П. Общая физиология возбудимых тканей Рис.
7.7. Импульсные си<палы (слееа направо): нарастающий импульс положительной полярности, убывающий импульс попо- житепьной полярности, убывающий импульс отрицательной по- лярности, нарастающий импульс отрицательнои полярности Рис. 7.9. Скачки (первыи сигнал) и пики (второй сигнал) Рнс. 7.10 Электрическая цепь, включающая источник си!палое, например батарею (а) и приемник сн)напав.
например электри- ческую лампочку (б) ляется батарея Е. а приемником си<пала - злектрнч<- скзя лак1ппчкз. В такой цспн при< мнпк сипя.я хзрактп рнзуст в<- личина входного сопротивления приемника гпгналз (7<ю). з источник вслпчппа внутреннего сопротивления источника гги пала (<<к„) (рпс. 7.11). Б такой цепи где! ток; Е -- нзпряхксннс игтпчпнка си)нала н разомкнутом с<тгтпяппн; )7 суммарное сопротивление. 11О 7< =- )<ь„ь лк, и, слеловатсльно, 11апряже!пц 1' между точками ! и 2 будет определяться как Н~,„Е Х (7.8) )<кк + )<„, 1 <- ( 1(,к /)7к! ) В этол! случае. < слп йю <с и)„„, и! )) стрелпггся к О. а если )7„, ээ й„„, то к Е. 11<нлсдн! с представляет гобой «правило согласованияь.
Ирн Е„, ) Е„„пере)!ачз снп!злз будет Осу1ц<'с'гвл<г!'Ься 6<'3 но!срь. Иллк)стрпруя правило со) ласопзння, обратимся к электрической цепи, прсд<тавлспной па ри<. 7.12, п, вклкгчагощей клетку с ннсдснпым микроэлскгродом, который подсоединен к осциллографу. Микро)7)ект)х)д пр< дгтавл)!ег собой гтскляш!у)п мпкропипстку, заполненнук) 5)лск!'ролнтоы гг О пози<у!5!ст элс)<э рнчсгкн св51- зать впутрегнп<по греду клетки с зл<кгронно-измерительной сх<мой н регистрировать нпутрнктеточные потенциалы.
2)квпвалснтнзя элекгрнче< кая схема прсдгтавлсна па рис. 7.12. б, опа вклкщает источник гпгн ьтз Е. Обладзкнций внУтРспннм сппРОтпвлспнсм Екк, ЯвлЯ!и- Рнс. 7 11 Элеюрическая цепь, включающая источник (а) и при- емник си!палое (б) ГЛАВА 7. Электроника в физиологии ' 119 Индиффе электрод рис. 7. 32.
Схема измерения биопотенциалов клетки с наруыением правила согласования. (а) Блок-схема зкспериментапьной установки (б) Эквивалентная электрическая схема зкспериментапьнои установки (Š— структуры клетки, являющиеся источником сигнала; (< .— суммарное сопротивление мембраны клетки и микрозлектрода; 5<,„— входное сопротивление осциллографа) трсбляют. Илсалнзация с войстн реальных гсиераж)рон ириводит к двум разиовили<ютям актш|иых злемсьпон .>лсктричегких цсиеи: источникам токов и источникам напряжений. щимгя суммарным сопротивлением мембраны клетки и мцкрозлектрода и равным 10 МОМ. и приемник сигнала, пбладзкнций входным гоир<>тнвлсцшл| [(к„, равным! МОЬ!. (В ка «стае ириемицка сигнала обычно исиользустся ос цилло! Раф.
Обратите внимание, что на огионзнии международной доп>ворсниости все осцил>нпрзфы имс!от одинаковую величину Входного соиротивлсиия 5(„„раь>иу!и 1 МОМ.) В соответствии с формулой 7.8 7.3.1. Источник тока У источника тока сила проходя«!Сто через его внешние зажимы тока 1(!) Ие зависит от сво|и.тв ц(чш. ннсщи< и по отнощсиик> к источнику. Этот л>к, характсризукиций игточиик, и>к<ыв>!Ст(я;я>дзк>ииьм и>к<в| источника. Источниктока пропускал (то, ис Взирая ни на что.
Ггли цеиь с исто ции<ом тока разомкнута, то возникаст дутово!! разряд. — — Е =- — Е (7.9) [г 1 . 1 1+()скк/)си ) 1Ь10 11 7.3.2. Источник напряжения [гслн Е = 100 м В, то !'= 9,09 м В, т.с. сигнал клетки будет передаваться иа осциллограф с резким ослаблением.
Имен>>о иозтому, лля того чтобы передать иа осЦИЛЛОГ[жф ЛО>|НО33(ННЫЙ СИГНЗЛ, ИСНОЛ|1\30ТСЯ С|НЦИ- альиыс приборы усилители. илнчощие высокое нхолнОс и ни()к(к' Вь!М)днос ГОИРОГи>5лсни>1. Вход у('или!еля сослинщот с л>икрос>л< ктроу(ол>, а выхол — Г осциллографом Устройстьж которые в|нкят в цсш;>лектричсску>о энергия>, называк>тся генераторами. [В|ряду с ними там есть угтройс!ва, потребляющие электрическую ЗИСРП| 10 ([огреб>ле!<ис может бьггь гвязаио г расс( пваиисм звери|и зз с гет ион рь нз теилообразпваинс, нзкоил(- ння кзк В мзГН1Гпк>л|, тзк и В злс1ГГричсском 3юл5|х уГ" т[ю!ктв цсчш Элементом электрической цепи назь!Взспя идеали знроваии<к устройс-г!К>. облздаю|цсю кзк>т-либо одним свойством, з именно: вносить энерги!о В злсктричсску|о цсиь (источиики) или только сс рассеивать (элемент активного сопротивления). или только запасать энергию в магнитном иоле (элемент иидуктивиости), нли, наконец, запасать знер| ию в злсктрич(х ком иоле (элемент ЕМКОСТИ) Различают активиыс и иассцниьк элементы.
Нсрныс вносят энергию в злектричсскук) цсиь, а Вторьн сс и<>- ИСТОчникОм наиряжени5! ('Н1тз( т('я такой |н 1 <ли|и к, )' кото[к>ГО из!ц)яжсыис Вз В! !Хое(ы! !х ззжнмзх нс.цци>- с>п От свойс тв цени, явля>оцьсйс>1 юьещисй ио()тиоц«.- ник) к цс>му. Источник напряжения полностью характ< Лизун тся анко||ам нзм(ьк иия Е(г). Иссон ии«ом |«к"сеянного нзиряжсиия является, например, аккумулятор, наиряжсние на зажимах которого ирзкп|чсгки !к измс<ыется ири любых ра(йи|их режимах.
Все исжюники подвергаются преобразованиям, иодчиияк«цим<я теореме Тсвсни!>а, согласно которой л!обзя 1«иь, <Олсржзн(зя В (сб«' ОНРОти|>лснис, НО| Он!Нк излрюксния, источник тока, может быть све,(е|!а лщю к ис1О'|нику иьцц)53>хенн)3 с Од>и!м сОНР(л19влсииеч. ДибО к исюч нику т<жз с олины сои ротивлс нисм.
[[) ГТЬ ИМЕ(ОТГЯ 1)СИ(РЗ1ОР |ПИЦ)ЯЖСИНЯ И 11 |НРЗТОР тока (рнг. 7.13). [1усть злщ<ц)051нижуи(зя сила источника |щир51>к<'- ния Е, сп> виутренисс соцр<ливлсиис Йкк.![Згруж< н ис ! очи ик нз соироти ален!и на! Рузки >(„(об)рзтн гс внима|шс, ч го В 1!олобць|х схемзх ел|сего )(„, ирилк н>>ется Е„). В с оот ветс)и!и с риг. 7.13, а (к кк 1 =- — —. К1+ й> (7.1!) (7.12) (7.13) !=ГГ, 1 гле Г= —.
)! Рис ? 15 Депитепь напряжения РАЗДЕЛ П. Общая физиология возбудимых тканей 1- ~ -' и+'~ =! +! йн, (71О) 7(„н К„„й,к Б соответствии с риг. 7.13, б ! =-1к ч-!' = 1н + - —" = !к + — ". " . (7.1! ) Г„(кК, )тнк )Чж Сопогтзвляя выражения, видно, что )т',и, = )тжн 7.4. ЭЛЕМЕНТЫ ЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЕЙ Основными злемсн гам и линейных испей служат резистор, конденсатор и катушка индуктивности. В злектрофи:шологнп прп их полинин моделируются клетки н ткани нашего организма. Так, лнпилиый бнслой, лежа!ций в основе строения мембраны клетки н имею!цнй злсктричсскую емкость и сопротивление, мож!и! описать олноврсмспно и как конденсатор (емкость), и кзк рези! тор (сопротивление). 7.4 1.