Возбуждение в биологии

ВОЗБУЖДЕНИЕ в биологии, состояние специфической физиологической активности живой клетки, вызываемое воздействием раздражителей. Клетки, способные к возбуждению, называются возбудимыми. К их числу относятся нервные, мышечные, рецепторные и железистые клетки животных и некоторые клетки растений.

В основе возбуждения лежат физико-химические процессы, сопровождающиеся изменением ионной проницаемости и, как следствие, электрического потенциала клеточной мембраны (смотри Биопотенциалы). В состоянии покоя между цитоплазмой клетки (заряжена отрицательно) и внешней её поверхностью (заряжена положительно) устанавливается разность потенциалов (потенциал покоя), обусловленная неравномерным распределением ионов по обе стороны клеточной мембраны. При действии на клетку внешнего раздражителя мембрана становится проницаемой для ионов Na+ (в некоторых мембранах и для Са2+). Поскольку их концентрация внутри клетки существенно ниже концентрации во внеклеточном пространстве, они по концентрационному градиенту устремляются внутрь клетки по специальным ионным каналам, вызывая деполяризацию мембраны. При достижении определённой (пороговой) величины потенциала на мембране активизируются особые механизмы, преобразующие воздействие раздражителя в электрический импульс - потенциал действия. Потенциал действия, возникший в отдельном участке мембраны, деполяризует соседний участок, в результате чего возникает распространяющееся возбуждение, которое без затухания способно быстро распространяться вдоль всей клеточной мембраны (в том числе по отросткам нервных клеток). Благодаря этому обеспечивается быстрая передача информации от нейрона к нейрону в центральной нервной системе, а также по периферическим нервам в нервные центры, а от них - к исполнительным органам - мышцам и железам. В мышечных клетках потенциал действия приводит к активации сократительного аппарата миофибрилл, а в нервных клетках вызывает секрецию в окончаниях аксонов химических веществ - медиаторов, оказывающих возбуждающее или тормозящее влияние на иннервируемые ткани. Потенциал действия подчиняется закону «всё или ничего»; он возникает только по достижении пороговой величины и сразу достигает максимальной амплитуды. Во время развития потенциала действия клетка утрачивает способность отвечать новым возбуждением на повторное действие раздражителя.

В некоторых клетках животных возбуждение носит локальный характер. Наиболее важное функциональное значение имеют генераторные потенциалы рецепторов и возбудительные постсинаптические потенциалы, возникающие в области контакта (синапса) клеток с нервными окончаниями аксонов. В отличие от потенциала действия локальное возбуждение не подчиняется закону «всё или ничего» и не имеет порога, зависит от силы и длительности раздражителя, а в синапсах - от количества медиатора, выделившегося в синаптическую щель, и времени его действия. При помощи локального и распространяющегося возбуждения передаётся вся информация в нервной системе и осуществляется деятельность организма в целом. Процессы возбуждения наряду с торможением лежат в основе нервной деятельности; от их соотношения зависят активность организма, тип нервной деятельности.

Под возбуждением понимают также состояние специфической физиологической активности органа или организма в целом, например: секреция слюны и соляной кислоты клетками пищеварительной системы, эмоциональное возбуждение человека, возбуждение хищника при виде жертвы.

Лит.: Экклс Дж. Физиология нервных клеток. М., 1959; [Ходоров Б. И.]. Общая физиология возбудимых мембран. М., 1975.