Биоэлектрические потенциалы

БИОЭЛЕКТРИ́ЧЕСКИЕ ПОТЕНЦИÁЛЫ, электрические потенциалы, возникающие в тканях и отд. клетках живых организмов, важнейшие компоненты процессов возбуждения и торможения.

Первые научные данные о существовании Б. п. – "животного электричества" – были получены в 3-й четв. 18 в. при изучении природы "удара", наносимого нек-рыми рыбами, имеющими электрические органы. К тому же времени относится начало исследований Л. Гальвани, заложивших основу учения о Б. п. Науч. спор (1791–97) между Л. Гальвани и А. Вольтой о природе "животного электричества" завершился открытием нового принципа получения электрич. тока с помощью гальванич. элемента. Первые прямые измерения Б. п. с применением гальванометров были проведены К. Маттеуччи в 1837. Систематич. изучение Б. п. было начато Э. Дюбуа-Реймоном (1848), показавшим, что между внутренним содержимым клетки (нерв, мышца) и наружным раствором в покое существует стационарная разность потенциалов ("потенциал покоя"), к-рая закономерно изменяется при возбуждении. В 1868 Ю. Бернштейн разработал метод, впервые позволивший проанализировать форму одиночного, длящегося тысячные доли секунды колебания потенциала ("потенциал действия") при распространении возбуждения по нервному волокну. В 1883 H. E. Введенский использовал телефон для прослушивания ритмич. разрядов импульсов в нерве и мышце.

Дальнейший прогресс в изучении Б. п. был связан с успехами электронно-усилит. техники и применением в физиол. эксперименте практически безынерционных осциллографов (работы Дж. Бишопа, Дж. Эрлангера и Г. Гассера в 30–40-х гг. 20 в.). Изучение Б. п. в отд. волокнах и клетках стало возможным с разработкой методики микроэлектродного внутриклеточного отведения потенциалов. Большое значение для выяснения механизмов генерации Б. п. имело использование гигантских нервных волокон кальмаров. Изучение зависимости проницаемости этих волокон для ионов Na₊ и К₊ от мембранного потенциала позволило А. Ходжкину, А. Хаксли и Б. Кацу (1947–52) расшифровать ионный механизм возникновения потенциалов действия и сформулировать мембранную теорию Б. п. Изучение Б. п. животных важно для понимания физико-химич. процессов в живых системах и применяется в клинике с диагностич. целью (электрокардиография, электроэнцефалография, электромиография и др.).

Параллельно исследованиям электрогенеза животных клеток велось изучение Б. п. растений. Э. Дюбуа-Реймон доказал (1882) общность биоэлектрич. явлений у животных и растений. Первоначально внимание исследователей привлекли растения, обладающие ростовыми движениями: мимоза, венерина мухоловка, росянка и др. Д. Ч. Бос установил (1926), что биопотенциалы и электрич. ответы на раздражители присущи всем растениям. Сконструированные им чувствительные самопишущие гальванометры позволили впервые получить "автографы" растений, т.е. их специфич. электрич. ответы на раздражители, а также исследовать электрич. реакции растений при действии физич. и химич. раздражителей. Классич. объект исследований ионной природы биопотенциалов – крупные клетки харовых водорослей.

[Ходоров Б. И.], Общая физиология возбудимых мембран, М., 1975; Функциональное значение электрических процессов головного мозга, М., 1977.