Польза тока в теле человека

Биоэлектричество относится к электрическим потенциалам и токам, которые возникают внутри живых организмов или производятся ими. Это результат преобразования химической энергии в электрическую. Такие потенциалы генерируются рядом различных биологических процессов и используются клетками для управления метаболизмом, проведения импульсов по нервным волокнам, для регулирования мышечного сокращения.

У большинства организмов биоэлектрические потенциалы различаются по силе: от одного до нескольких сотен милливольт. Наиболее важное различие между электричеством в живых организмах и типом электрического тока, используемого для производства света, тепла или энергии, заключается в том, что биоэлектрический ток представляет собой поток ионов (атомов или молекул, несущих электрический заряд), а стандартное электричество – это движение электронов.

Историческая справка

Биоэлектрические эффекты были известны с древних времён по активности таких электрических рыб, как нильский сом, электрический угорь. Сейчас измерение биоэлектрических потенциалов стало обычной практикой в ​​клинической медицине. Но до XVII века европейские врачи и философы считали, что нервные импульсы передаются мозгу через какую-то органическую жидкость. Эксперименты двух итальянцев, врача Луиджи Гальвани и физика Алессандро Вольта, показали, что истинное объяснение нервной проводимости – это биоэлектричество.

В XIX веке Эмиль Дюбуа-Реймон, изобрёл и усовершенствовал приборы, способные измерять очень малые электрические потенциалы и токи, генерируемые живой тканью. Один из его учеников, немецкий учёный по имени Юлиус Бернштейн, полагался на гипотезу, что нервные и мышечные волокна поляризованы, с положительными ионами снаружи и отрицательными внутри, поэтому ток, который может быть измерен, – результат изменения этой поляризации. В начале XX столетья несколько британских исследователей определили химические вещества, участвующие в передаче информации между нервами и мышцами.

Потенциал клеточной мембраны

Все клетки животных обладают электрическими свойствами, обусловленными способностью клеточной мембраны поддерживать неравные заряды внутри и снаружи клетки. Клеточная оболочка полупроницаемая, это означает, что она образует селективный барьер для ионов, являющихся электрически заряженными атомами.

Таким образом, через мембрану накапливается две формы энергии:

• химическая (разница концентрации ионов);
• электрическая.

Клетки, способные к электрической активности, показывают потенциал покоя, равный примерно 50 милливольтам. Когда клетка активирована, потенциал покоя может внезапно измениться, результат – внешняя её сторона становится отрицательной, а внутренняя – положительной. Это состояние сохраняется короткое время, после чего всё возвращается в исходное положение покоя, так что «источник дипольного тока» существует очень маленький период времени.

Эти токи, возникающие внутри активной мембраны, функционально значимы близко к месту их происхождения, но некоторые живые существа, такие как рыбы и медузы, эволюционно адаптировали этот случайный ток для фактического использования. Вырабатывающие электричество организмы обзавелись специальными органами, способными генерировать значительные разряды до 1 тыс. вольт, например, электрический скат. Кто-то из них пользуется своими способностями для самообороны, а для кого-то это способ добывать еду.

Электричество в организме человека

Все клетки используют свои биоэлектрические потенциалы, чтобы контролировать метаболические процессы, но некоторые специально используют токи для отличительных физиологических функций: нервные и мышечные клетки. Информация переносится импульсами (называемыми потенциалами действия), проходящими по нервным волокнам. Подобные импульсы в мышцах сопровождают мышечные сокращения. Среди других клеток, где специализированные функции зависят от поддержания биоэлектрических потенциалов, есть:

• рецепторы, чувствительные к свету, звуку, прикосновению;
• клетки, которые выделяют гормоны или другие вещества, участвующие в общем метаболизме.

Как дополнение к потенциалам, возникающим в нервных или мышечных клетках, науке известны относительно устойчивые или медленно меняющиеся потенциалы. Они возникают:

• там, где клетки были повреждены;
• когда большой орган непарный (полушария мозга, разные участки кожи);
• при активной работе железы (фолликулы щитовидки);
• специальных структурах во внутреннем ухе.

В организме человека накапливается и статическое электричество. Когда электронам некуда деваться, заряд накапливается на поверхностях до тех пор, пока он не достигнет критического максимума и не разрядится крошечной молнией. Хотя возникающая внезапная мышечная реакция неприятна, обычно она безвредна.

Биоэлектричество – одна из основных форм энергии в организме человека. Движущиеся потенциалы действия – это основа для центральных функций организма, от которых зависит:

• проводимость двигательных, вегетативных или сенсорных сообщений по нервам;
• сокращение мышц;
• функция мозга.

В частности, двигательные нервные сигналы приводят к сокращению мышц, вегетативные – контролируют дыхание и сердцебиение, сенсорные – собирают всю информацию из внешнего мира, включая предупреждения о повреждениях организма (боль). Измеряя биоэлектрические потенциалы в органах и тканях, люди сейчас могут диагностировать такие заболевания, как инфаркт миокарда, а также создавать беспроводные биоэлектрические записывающие устройства, которые используются в кибермедицине.

Источник

Всем привет, я Маша Осетрова, и сегодня я немного расскажу вам про электричество в теле человека.

Сюжет о Викторе Франкенштейне, создавшем монстра из неживой материи, идейно восходит к проведенным в XVIII веке опытам Луиджи Гальвани, который заставил мышцы лягушки сокращаться под действием электрического тока. Его эксперименты вдохновили многих исследователей на изучение функций электричества в теле живых существ. На сегодняшний день ученые сильно продвинулись в этой области: придумали обезболивающие, выяснили, что заставляет наше сердце биться, что происходит в голове у влюбленных и многое другое.

Между электричеством нашего организм, и электричеством, которое обеспечивает наши дома, есть два фундаментальных различия. Электричество из розетки представляет собой поток электронов. В отличие от этого практически все токи в живых существах являются потоками ионов – атомов, имеющих электрический заряд. Токи в нашем организме связаны с пятью типами частиц: четырьмя положительными ионами – натрия, калия, кальция и водорода – и одним отрицательным хлорид-аниона.

Второе важное различие связано с направлением движения частиц. Ток в электрической цепи течет вдоль проводника, в то время как распространению электрического импульса по нейрону способствует движение ионов в перпендикулярном направлении.

В книге «Искра жизни» Фрэнсис Эшкрофт собрала воедино имеющиеся на сегодняшний день знания об электрических токах в организме человека и процессах на клеточном и молекулярном уровне, управляющих передачей электрических импульсов.

В состоянии покоя на мембране всех клеток существует разность потенциалов в 70 мВ, которую также называют потенциалом покоя. Изменение этого потенциала возможно при проходе заряженных частиц через мембрану внутрь и наружу клетки через специальные шлюзы – ионные каналы.

Для управления ионными каналами соседей нервные клетки выпускают в синаптическую щель – место контакта нейронов – специальные вещества, нейромедиаторы. Они специфично взаимодействуют с ионными каналами в мембране целевой клетки, подходя к определенному типу каналов как ключ к замку. В результате взаимодействия канал открывается, пропуская через себя ионы внутрь или наружу клетки. Направление движения частиц при этом зависит от концентрации ионов и распределения зарядов.

В состоянии покоя потенциал-зависимые натриевые и калиевые каналы клеток нервной и мышечной ткани находятся в закрытом состоянии под действием потенциала покоя. Они открываются только тогда, когда потенциал смещается в положительную сторону: когда это происходит, генерируется нервный импульс.

Хотя потенциально нервные волокна могут проводить импульсы в любую сторону, обычно они передают их только в одном направлении. Двигательные нервы передают сигнал от головного и спинного мозга к мышцам для управления их сокращением, а чувствительные нервы передают информацию в обратном направлении – от органов чувств к головному мозгу.

Поддержание клеток в поляризованном состоянии жизненно важно для организма и крайне энергозатратно. Один лишь мозг использует около 10% вдыхаемого кислорода для поддержания работы натриевого насоса и подзарядки аккумуляторов нервных клеток.

Наибольшее значение для генерации нервного импульса имеют калиевые и натриевые каналы. Это подчеркивает тот факт, что яды пауков, моллюсков, актиний, лягушек, змей, скорпионов и множества других экзотических существ воздействуют именно на них и, таким образом, нарушают функционирование нервов и мышц. Многие токсины крайне специфичны и нацелены на какой-нибудь один вид ионных каналов.

Разные яды имеют разный механизм действия: некоторые из них закупоривают ионные поры, а некоторые выступают в роли «распора», фиксируя канал в открытом состоянии. Это приводит к тому, что результатом проникновения в организм одних токсинов является паралич, а других – чрезмерное возбуждение, вызывающее судороги.

К примеру, яд тетродотоксин, содержащийся во внутренностях иглобрюха, которого японцы называют «рыба фугу», обладает специфичностью к натриевым каналам. Прочно закупоривая ионные поры, он препятствует нормальной передаче нервных импульсов, вызывая паралич и зачастую приводя к летальному исходу. Тем не менее, гурманы со всего мира регулярно рискуют жизнью, чтобы отведать фугу: при правильном приготовлении она перестает быть ядовитой, и лишь слегка покалывает небо.

Еще один токсин, ради эффекта которого люди готовы рискнуть – ботокс, используемый в косметических целях для разглаживания морщин. Ботокс, он же ботулотоксин – яд бактерий вида Clostridium botulinum, – один из самых сильных известных природных ядов. Он препятствует сокращению мышц и постепенно приводит к смерти от удушья. В количестве, умещающемся на кончике иглы, он смертелен для взрослого человека, однако инъекции ботокса под кожу в ничтожных концентрациях способствуют избавлению от мимических морщин.

На этом все, читайте умные книги, не суйте пальцы в розетку и читайте портал «Чердак»! А в следующем выпуске я расскажу вам о том, как мы делаем ЭТО.

Анастасия Тмур

Источник

«Мама, почему нельзя совать пальцы в розетку?»

Этот вопрос, мне кажется, в детстве задавал родителям абсолютно каждый. Вот только из сорванца или озорной девчонки, недотягивающих ростом и до метра, мы с вами стали взрослыми. О том, что нельзя совать пальцы в розетку, знают все. А почему? Задайте себе этот вопрос. Ведь в голову ничего кроме детского: потому что будет больно, или папиного рассказа о том самом магическом «как тряхнёт» и маминого «укусить» ничего в голову и не приходит. Ведь в этом «тряхнёт», все гораздо сложнее, чем просто слегка потрясёт и перестанет. Целый список процессов от термических до биологических. Ну что? Кто хочет знать, о чем рассказать ребёнку, или просто что скрывается в «укусе» розетки? Тогда пойдёмте со мной, я все расскажу.

Начнём с того что если вас покусает розетка, бешенством вы не заболеете, а значит, и уколы бежать делать не надо. Ладно, теперь серьёзно. Сначала нужно разобраться с классификацией поражений электрическим током. Существует два вида поражения человека – электрический удар и электрическая травма. Также есть три основных типа воздействий тока на организм – тепловое, химическое и биологическое.

Теперь более детально рассмотрим виды поражения. Для начала вспомним кое-что из биологии. Нервный импульс – это такой же электрический заряд. Поэтому даже незначительное поражение током может иметь плачевные последствия. Итак, при электрическом ударе мышцы внутри тела поражённого током начинают непроизвольно сокращаться или по-другому – начинается судорога. Тут все зависит от силы тока и напряжения. Как правило, судорога происходит либо когда человек находится в сознании, либо без сознания, что встречается реже. Чаще всего такой вид воздействия, кроме особо тяжелых случаев не вызывает нарушений в работе сердца и легких. В отдельных случаях с потерей сознания может быть нарушена работа сердечно-сосудистой системы, что может легко привести к летальному исходу. Но, спешу вас заверить, тока из обычной домашней розетки в девяносто девяти процентах случаев не достаточно, чтобы убить человека. Паралич разных внутренних органов, вплоть до головного, в отдельных случаях могут быть вызваны ударом тока.

Вторым видом воздействия тока на человека является электрическая травма. При таком варианте воздействия повреждаются основные твердые и мягкие ткани организма. Напомню, ткани в нашем с вами организме формируют почти все от кожи до костей. Самым опасным видом такого поражения являются ожоги. Ожоги появляются, как правило там, где был контакт с токопроводящим элементом или электрической дугой. При самых тяжёлых формах поражения человек может попасть в состояние клинической смерти. Клиническая смерть – остановка дыхания и сердечного ритма, но это не окончательная смерть, в таком состоянии человека ещё можно спасти. Тут может помочь дефибрилляция. Дефибриллятор есть в каждой карете скорой помощи, но если её нет в радиусе пары минут, то она уже не успеет помочь. Главной причиной смерти при подобных травмах является прекращение работы сердца и лёгких в результате паралича грудной клетки.

Теперь давайте подробно разберём варианты воздействия электрического тока на человека. Давайте начнём с биологического воздействия. Такое воздействие проявляется в возбуждении тканей и живых клеток. Очень опасно! Вследствие такого воздействия клетки могут погибать, а это ведёт к нарушению работы организма, как целиком, так и отдельно взятых органов.

Вторым рассмотрим тепловое воздействие. Тепловое воздействие ведёт к нагреву внутренних органов и кровеносных сосудов, нервных окончаний. Нарушается работа нервных окончаний, могут лопаться сосуды.

Третьим воздействием принято считать химическое воздействие. Такое воздействие приводит к электролизу большинства жидкостей в организме. Как вы понимаете, кровь входит в число этих жидкостей. Электролиз крови может вызывать изменения в её физико-химическом составе и, как следствие, влияет на работу организма в далеко не самую лучшую сторону.

Если вас “тряхонёт” током, вполне возможно возникновение шока. Такой шок называется электрическим шоком. Как правило, он возникает при возбуждении организма вследствие удара электрическим током. Шок может стать причиной нарушения работы дыхательных органов, нарушения обмена веществ и кровообращения. В случае оказания экстренной медицинской помощи возможно снятие шока без каких либо последствий для организма.

Как известно из закона Ома, сила тока обратно пропорциональна сопротивлению. Значит, чем выше сопротивление человеческого тела, тем меньшая сила тока через него пройдёт. Одним из ключевых показателей тут является роговой слой кожи. Роговой слой кожи – верхний слой кожи, в котором нет кровеносных сосудов и капилляров. Этот слой имеет самое большое сопротивление во всем теле. Остальные части тела имеют гораздо меньшее сопротивление, а значит, лучше пропускают через себя ток. Немаловажным является тот факт, что сопротивление человеческого тела это не константа, а плавающая величина. И зависит она от огромного количества внешних факторов. От банальных ссадин на коже, снижающих сопротивление, до температуры и влажности окружающей среды. Так же важными факторами является пол под вами. Если вы стоите на резиновом коврике и взялись одной рукой за провод, то вас, вероятно, не ударит током, так как току некуда уходить.

Удар тока начитает ощущаться при силе тока около полутора миллиампер, а фибрилляция может произойти уже при ста миллиамперах. Фибрилляция – антоним слова дефибрилляция, означает остановку сердца при воздействии на него тока. Стоит отметить, что все это справедливо для низкочастотного тока. Вы спросите: это как так? Ток с частотой пятьдесят герц гораздо опаснее его же, но с семиста герцами. Это явление открыл Никола Тесла. Суть его открытия состоит в том, что при частоте выше семисот герц ток проходит по поверхности тела, не поражая внутренние органы. Возвращаясь к началу абзаца, справедливо будет заметить, что при силе низкочастотного тока менее двадцати пяти миллиампер страдают только конечности. Ток, который выше этой отметки, как правило, проходит через все тело.

Теперь чуть-чуть о первой помощи. Перед тем как звонить и вызывать скорую, нужно убедиться, что на жертву больше не действует ток. После того, как вы все обесточили, немедленно вызывайте скорую. Следующим вашим шагом станет изоляция пораженного тела от земли или иного токопроводящего пола. Для этого достаточно положить человека на любую доску, фанерку, резиновый коврик. Если пострадавший без сознания, вам остается ждать скорую. Если же он в сознании, нужно незамедлительно оказать доврачебную помощь. Если пострадавший может передвигаться сам, его нужно отвезти в помещение, пригодное для отдыха и безопасное от поражения током и предложить прилечь. Если последствием удара током стали какие-либо травмы и ссадины, то нужно оказать первую помощь согласно полученным травмам.

Есть ряд самых простых правил, которые помогут вам защититься от поражения электрическим током. Самое главное – не суйте пальцы в розетку, это небезопасно! При работе с токопроводящими сетями обязательно нужно обесточивать провода, и пользоваться средствами защиты, такими как диэлектрические перчатки и коврики. Если у вас дома маленькие дети, купите специальные затычки, которые перекроют для них доступ к розеткам. Будьте аккуратны, от поражения током в среднем в мире погибает двадцать пять тысяч человек в год.

Помните, что даже молния может ударить в человека и это тоже поражение током. Но это совсем другая история! Будьте внимательны и до новых встреч!

Источник