Трансмембранные ионные токи в итоге определяют потенциалы действия сердца, которые регистрируют в виде ЭКГ. Ток может быть представлен движением положительно или отрицательно заряженных ионов. Считается, что электрофизиологические токи обусловлены движением положительных зарядов. Положительный ток, движущийся в одном направлении, эквивалентен отрицательному току такой же интенсивности, движущемуся в противоположную сторону.
Одиночное сердечное волокно длиной 20 мм возбуждают стимулом, приложенным к его левой границе. Трансмембранные потенциалы Vm регистрируются как разность между внутриклеточным и внеклеточным потенциалами Ф1 и Фe соответственно. По мере возбуждения каждого нового участка процесс деполяризации перемещается вдоль волокна, при этом полярность трансмембранного потенциала изменяется от отрицательной к положительной, как показано на типичном потенциале действия кардиомиоцита.
Таким образом, участки волокна, расположенные левее точки Х0 и уже охваченные возбуждением, имеют положительные трапемембранные потенциалы (т.е. клетка внутри заряжена положительно относительно ее внешней поверхности), тогда как участки, расположенные правее точки Х0, еще находящиеся в состоянии покоя, имеют отрицательные трансмембранные потенциалы. Вблизи возбужденного участка Х0 происходит реверсия потенциала н пределах малого расстояния.
Поток тока направлен внутрь волокна в областях, находящихся в состоянии возбуждения (т.е. левее точки Х0), и направлен наружу в соседних областях, находящихся еще в покое (т.е. правее Хо). Участки, на которых ток выходит из волокна, называют стоками тока, а те, на которых ток входит в волокно, — стоками тока. Ток наиболее интенсивен в каждом направлении вблизи участка возбуждения X0.
Поскольку пограничная область между токами, направленными внутрь и наружу, достаточно узкая, можно считать, что эти токи ограничены своими максимальными значениями с расстоянием между ними d. Расстояние d обычно составляет < 1,0 мм. По мере распространения возбуждения вдоль волокна пара исток сток перемещается вправо со скоростью, характерной для данного типа волокна.
Сердечный диполь
Два точечных источника одинаковой силы, но противоположной полярности, расположенные очень близко друг к другу, могут быть представлены в качестве токового диполя. Таким образом, возбуждение волокна можно изобразить как диполь тока, который движется в направлении распространения возбуждения.
Такой диполь характеризуется тремя параметрами: интенсивностью, или дипольным моментом, локализацией и ориентацией в пространстве. В представленном случае локализация диполя — место, где происходит активация (точка X0), а его ориентация соответствует направлению возбуждения (направление слева направо вдоль волокна). Дипольный момент пропорционален скорости изменения внутриклеточного потенциала, которая определяет форму ПД.
Диполь тока создаст характерное потенциальное поле с положительными потенциалами перед ним и отрицательными потенциалами за ним. Потенциал, зарегистрированный в любой области этого поля, прямо пропорционален дипольному моменту, обратно пропорционален квадрату расстояния от диполя до точки регистрации и прямо пропорционален косинусу угла между осью диполя и линией, соединяющей диполь с точкой регистрации.
