Normális esetben az ember az elektromosságot és az életet két különálló, egymással nem összefüggő jelenségnek tekinti. Villámként vagy áramütésként képzeljük el az elektromossággal való kapcsolatunkat, amely veszélyérzetet okoz. Ugyanakkor az áram, mint a víz vagy a napfény, minden élőlény elengedhetetlen része. A sejtek az elektromosságot jelek formájában szabályozzák és fenntartják a túlélésükhöz, osztódásukhoz, migrációjukhoz, differenciálódásukhoz, növekedésükhöz, helyreállításukhoz és halálukhoz szükséges normál funkciókat. Elektromos áram nélkül egyetlen izom sem (a szívvel együtt) mozogna a testünkben, egyetlen gondolat sem merül fel, egyetlen emlék sem merül fel. Az elektromos jelek lehetővé teszik számunkra a lélegzést, a látást, a hallást, az ízlelést, az illatot, a meleget, a hűtést, a mozgást, az evést és az emésztést, de fájdalmat is érzünk. Elektromos áramok nélkül nem tudnánk megijeszteni, ellazulni vagy akár szerelembe esni.

A villamos energia elválaszthatatlanul kapcsolódik az életünkhöz. Végül is a halál hivatalos meghatározása az agy észlelhető elektromos aktivitásának eltűnéseként jellemzi. És bár testünkben sok folyamat biokémiai reakciókon alapszik, amikor egy embert újraélesztünk, nem tablettákat használunk, hanem a defibrillátor elektromos impulzusait.

elektromos aktivitásának

Az intelligens protézisek, amelyek a mancson maradt idegekhez kapcsolódnak, edzés után funkcionális végtagpótlásokká válnak.

Villamos energia a természetben

Szóval milyen: biokémiai vagy elektromos lény az ember? Mindkét. Az egyik lényeg nem lehetséges a másik nélkül. Nem vagyunk olyanok, mint a híres Matrix film emberei, akik villamos energiát termeltek a gépek meghajtására és meghajtására. És még csak nem is olyanok vagyunk, mint egy elektromos angolna, amely áramütéssel képes megölni a bivalyt. (Az angolna esetében ez egy evolúciós specializáció, ahol az izomsejtek egy részét nagyobb membránpotenciállal rendelkező sejtekké alakították át, amelyek összekapcsolódtak úgy, hogy az így létrejövő elektromos mező elérje a 650 V feszültséget 1 A). Nincs ilyen specializációnk, és a testben lévő áram nem is szolgálja a "hajtásunkat". Az izom munka és mozgásunk felelős az elektrokémiai folyamatokért. A bennük lévő áram koordinátor, kiváltó szerepet játszik. A testünkben lévő elektromos jelek információt továbbítanak, ezek a szervezet alapvető kommunikációs, felügyeleti és kontroll eszközei. Maga a munka kémiai kötésekkel történik.

Hogyan keletkezik az áram az élő cellákban?

Az elektromos potenciál minden élő sejt, állat vagy növény tulajdonsága. Hogyan hozza létre a cella? Mindennek hátterében a sejtmembrán áll, amely nem teljesen átjárhatatlan - átereszti a töltött részecskéket (ionokat), de nem mindenki számára egyformán. Azt mondjuk, féligáteresztő. A membrán ezen tulajdonsága miatt az ionok eloszlása ​​a sejtben eltér a külső környezetétől, ami elektromos potenciálkülönbséget hoz létre a membránon, elektromos feszültséget. A membrán féláteresztő képessége nem statikus tulajdonság, permeabilitása idővel változhat. Ezt a sejtmembránban lévő speciális molekulák, az úgynevezett ioncsatornák teszik lehetővé. Bizonyos feltételek mellett kinyithatók, ill. bezáródni, megváltoztatva ezzel a különböző töltésű ionok permeabilitását, és ezáltal megváltoztatva a sejtpotenciál nagyságát. Különböző sejttípusoknál ezek a változások különböző eseményekhez vezetnek. A legjelentősebb szerepet az idegsejtekben bekövetkező elektromos változások töltik be, amelyek képesek jeleket generálni, feldolgozni és továbbítani, a szervezet életfunkcióinak kezeléséhez és ellenőrzéséhez szükséges információkat. Az elektromos jelek és változások az izomrostok és így az egész motor összehúzódásának okai is, lehetővé teszik a mirigyek szekrécióját, a bélmozgást stb. Az embrionális fejlődés során még a végtagok és a test szerveinek megfelelő fejlődéséhez is szükségesek.


A P300 varázsló segít kommunikálni a fogyatékkal élőkkel.

Agy a számítógéppel szemben

Termelő
elektromosság villám katódsugárcső a TV-ben elek. foglalat elek. angolna sejt emberi izomsejt
Feszültség mérete 100 MV - 1GV 25 kV 230 V 150 mV 90 mV

Villamos energia mérése élő organizmusban

Azáltal, hogy képesek vagyunk mérni az elektromos feszültségeket és áramokat, mérhetjük a test elektromos változásait is. Az elv ugyanaz, mint az elektromos hálózat feszültségének mérésekor, csak érzékenyebb mérőeszközökre van szükségünk. Csak néhány példa, hogy képet adjon az értékekről. Az izomsejt membránpotenciálja megközelítőleg -90 mV, az idegsejt potenciálja körülbelül -70 mV (egy módosított elektromos angolna sejt potenciálja -150 mV-ig). Bár ezek viszonylag magas potenciálértékek (feszültség), az áramok, amelyeket a cellák képesek létrehozni, nagyon kicsiek. Ezeket nano-ban és picoamperekben mérjük.

Mérhetjük az egész szervek elektromos terét, mint például a szív (EKG), az agy (EEG), a vázizmok (EMG), az egyes idegpályák folytonosságát (indukált potenciálok), értékelhetjük az idegi áramkörök, a reflexek ( Hoffman-reflex). Mérhetjük a sejtcsoportok aktivitását (egységaktivitás), akár az egyes sejtek aktivitását is. A mért értékek alapján meg tudjuk ítélni, hogy a szerkezet normálisan működik-e, vagy diagnosztizálhatjuk az okot, ha probléma merül fel.

A technológia óriási haladást ért el a test elektromos jeleinek mérésében. Míg a 20. század elején, az EKG-méréshez több helyiségben volt szükség felszerelésre, ma az iskolák tanulói olyan taneszközökkel rendelkeznek, amelyek mérik a szív gyufásdoboz méretű elektromos aktivitását. Hasonló az EEG-vel. Egészen a közelmúltig egy minőségi EEG-eszköz megvásárlása ár és térbeli szempontból ugyanolyan igényes volt, mint a mai CT-vásárlás. A klinikai gyakorlatban használt jelenlegi EEG-eszközök kicsiek, kompaktak és aránytalanul olcsóbbak. Még az agy elektromos aktivitásának mérésére szolgáló egyszerű készülék is megvásárolható ma néhány tíz vagy száz euróért. A technológiai fejlődés lehetővé tette tehát ezeknek a létesítményeknek a kis ambulanciákra, tanácsadó központokra, sőt háztartásokra történő kiterjesztését.

A villamosenergia-mérés használata

A kassai Szlovák Tudományos Akadémia Orvosbiológiai Központ Neurobiológiai Intézetében végzett munkánk során a laboratóriumi állatok idegrendszeri károsodásainak tanulmányozásával és kezelésével foglalkozunk. Ebben a munkában az ideg- és izomszövet elektromos aktivitásának érzékelésére szolgáló módszereket alkalmazzuk; figyelemmel kísérjük az elektromos stimuláció hatásait a sérült szövet funkcionális regenerálódására is.