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Presentation Transcript

  1. MEDICAL INSTRUMENTATION 1 Nerve Cell & Membrane

  2. Introduction 심혈관계 호흡계 신경계 내분비계 생식계 근골격계 소화계

  3. Nerve Cell 25um Up to 1 meter 1um Axon Dendrite Axon Termination

  4. Nerve Cell Sensary Nerve 인지 : 수많은 신경세포들 사이의 전기신호 교류 외부 자극 잘랐을 경우 DVD 제작 HD저장 Motor Nerve player D/A

  5. Membrane Extracellular Fluid 6~8nm Na+ Intracellular Fluid Na+ Cl- Cl- 절연체 K+ K+ K+ Protein Na+ • Membrane 근처를 제외하고 • 전기적으로 중성 • 이것이 유지되면 Alive • 외부 자극에 의해 전기신호를 • 만들거나 받을 수 있어야 한다. • 즉, 이온의 불균형을 유지해야 해! • Diffusion 을 거스를 Energy 필요. Na+ , K+ pump ; 화학반응을 일으키는 Energy(ATP) Glucose + O2 ; Energy원. ; 세포 하나하나에 각각 공급 위해 먹고(Glucose) , 숨(O2)쉬세요

  6. Insulating Membrane 도체-전해질 경계면 에서 발생하는 ‘특이현상’은 무시 Insulating membrane 전류가흘러야지만 전압이 생기는 것은 아냐, Na+ Na+ Cl- Cl- V = 0 중성 중성

  7. Permeable Membrane Membrane is permeable to both Na+ & Cl- 항상 전기적으로 중성, 농도가 같아질 때까지 Diffusion만 발생, Na+ Na+ Cl- Cl- V = 0 중성 중성

  8. Semi-permeable Membrane Semi-persmeable Membrane (Only to Na+) Na+ Na+ Cl- Cl- Dynamic Equilibrium 중성 중성

  9. Analysis • 전압의 발생 조건은 ? • 반투막 ( Electric Field 발생 ) • 농도 차 V IF) Scale Down , Random Noise 발생 t

  10. 참고) P/N - JUNCTION Si B Si N ; P형 ; N형 현상은 굉장히 유사하다. Na+, Cl- 둘 다 이동할 수 있다. Pn-junction에서 전자는이동할 수 있지만 양이온은 못 움직인다.

  11. Nernst Equation Diffusion에 의한 전하의 이동량 ; [s] ; 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 움직인다 전계에 의한 전하의 이동량 ; X v ; 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 움직인다 x

  12. Nernst Equation 전체 양전하의 이동량 ;

  13. Nernst Equation

  14. 123p 식4.1과의 비교 수업 시 유도된 공식: Z와 n은 표기의 차이일 뿐 같은 원자가를 의미한다. 123p 식4.1의 공식: 세포 안 전압에서 세포 밖 전압의 차이를 구함.

  15. 123p 식4.2와의 비교 막 내부와 외부에 존재하는 여러 종류의 이온들에 의한 영향: E : 막을 통해 흐르는 순전류가 0일때 안정막의 평형전위 P : 막의 투과도

  16. The Active State Repolarization Vo1 t=t1 t D1 D2 Depolarization Hyperpolarization t=t2 Vo2 t2 t1 t -60mV Resting Membrane Potential (RMP) tD

  17. 참고) Micropipet Microelectrode Puller

  18. The Active Potential Vo 20 Membrane conductance (membrane permeability) 0 -20 -40 VTH ; Threshold Voltage 약간 VTH이상으로 올려주면 Na, K의 conductance가 커져서 Depol. Repol. 됨 -60 Abstract Refractory Period Relative Refractory Period 자극이 새로 들어와도 무시 전의 크기보다 더 큰 자극이 와야 반응. 같은 신호가 짧은 시간에 오면 Saturation

  19. Nerve Conduction Velocity = Nerve Conductance Velocity(NCV) ; 수십 m/s ( 40m/s, 90m/s ) t=? 2m t=0, tickling

  20. Nerve Conduction Velocity Resting Na+ - K+ pump Na+ K+ K+ Depol. Na+ Na+ Repol.

  21. Nerve Conduction Velocity Refractory Period NCV ↓ NCV ↑

  22. Thank you