Асимметричный потенциал образуется в уплощенных клетках, наружная и внутренняя поверхности которых различаются по своим электрическим свойствам. Проницаемость этих двух клеточных поверхностей неодинакова, и через одну из них идет активный перенос ионов (обычно натрия). Хорошо известны асимметричные потенциалы эпителия; впервые их обнаружили на коже лягушки, в мочевом пузыре жабы, жабрах ракообразных и рыб и в эпителии желудочно-кишечного тракта. Жидкости, омывающие две поверхности уплощенных клеток, при физиологических условиях часто существенно различаются по составу. Таким образом, асимметричный клеточный потенциал возникает вследствие активной перекачки ионов из одной жидкости в другую и играет важную роль в ионной регуляции.
Потенциалы, связанные с активностью. Существует несколько типов электрической активности возбудимых клеток, причем они совсем не исключают друг друга. Рассмотрим некоторые из них, представляющие наибольший интерес с практической точки зрения:
- местный, или не распространяющийся, потенциал отдельной клетки; этот потенциал может быть пассивным (зарядка мембранной электростатической емкости) или активным (изменение проводимости мембраны);
- распространяющийся, регенеративный потенциал действия, подчиняющийся закону «все или ничего»;
- контактный потенциал, возбудительный или тормозной постсинаптический потенциал (ВПСП или ТПСП).
Местный потенциал и электротоническое проведение. Аксон или волокно поперечнополосатой мышцы можно представить, как кабель – цилиндрический проводник низкого сопротивления, окруженный мембраной с высоким сопротивлением, которая отделяет его от среды с низким сопротивлением.
Местные потенциалы из любого источника градуальны по своей амплитуде и могут пассивно распространяться с затуханием по RC- контуру этого кабеля. Распространение по нервному или мышечному волокну подпорогового тока определяется временной и пространственной константами мембраны. Эта поляризация, или электротонические потенциалы на катоде и аноде одинаковы по величине, но противоположны по знаку. При увеличении силы раздражения до величины, составляющей приблизительно половину реобазы (порога при очень длительном раздражающем токе), местный ответ (препотенциал) появляется на катоде. Это не распространяющийся градуальный препотенциал, но увеличивается он не пропорционально силе раздражителя, т. е. представляет собой активное уменьшение сопротивления для входящего тока.
По достижении критической амплитуды этот локальный потенциал может привести к возникновению распространяющегося потенциала действия (спайка). При местной блокаде нервного импульса под действием холода или анестетика можно зарегистрировать электротонический потенциал сразу же за пределами блокированного участка. Ток, распространяющийся в виде импульсов, пассивно протекает в локальной цепи от деполяризованного участка волокна к той его части, где деполяризация отсутствует. При этом ток течет по цитоплазматическому сердечнику, затем наружу через недеполяризованную мембрану и в обратном направлении через окружающую среду. Ток, направленный наружу, деполяризует тот участок мембраны, через который он протекает.