background image

 

1

 

 

College of Medicine 

Dept. of Physio &Medical Physics                

Electricity within the body 

 ***************************************************************** 

Physical phenomena involving electricity and magnetism have been observed since 

ancient times. 

There are two aspects of electricity and magnetism in medicine: - 

1.  Electrical and magnetic effects generated inside the body. 

2.  Applications of electricity and magnetism to the surface of the body. 

The electricity generated inside the body serves for the control and operation of 

nerves, muscles, and organs.  

The  nervous  system  plays  a  fundamental  role  in  nearly  every  body  function. 

Basically,  a  central  computer  (the  brain)  receives  internal  and  external  signals  and 

(usually) makes the proper response.  

 

The nervous system and the neuron 

The nervous system can be divided structurally into two parts: - 

1.  The central nervous system. 

2.  The peripheral nervous system. 

 

On the other hand, the nervous system can be divided functionally into two parts: - 

1.  The somatic nervous system (SNS) [Voluntary]. 

2.  The autonomic nervous system (ANS) [Involuntary] 

The autonomic nervous system itself reasonably can be classified to: 

1.  Sympathetic nervous system 

2.  Parasympathetic nervous system  

Time: 2 Hours

 

May 4, 2020

 

Course: MPH2

 

Dr Hadi Al-Sagu

r

 


background image

 

2

 

 

The autonomic nervous system controls various internal organs such as the heart, 

intestines, and glands. The control of the autonomic nervous system is essentially 

involuntary

The Peripheral Nervous System (PNS) consist mainly of nerves that connect the CNS 

to every other part of the body. 

Therefore nerves can be divided based on the directionality of the carried signal: 

Afferent neurons are sensory neurons that carry nerve impulses from sensory stimuli 

(organs) towards the brain or spinal cord (CNS), while Efferent neurons are motor 

neurons that carry neural impulses away from the brain or spinal cord (CNS) towards 

muscles (organs) to cause movement. 

 

Neuron 

 

 

 

 

 

 

 

The dendrites are the parts of the neuron specialized for receiving information from 

stimuli or from other cells. If the stimulus is strong enough, the neuron transmits an 

electrical signal outward along a fiber called an axon. The axon, or nerve fiber, which 

may  be  as  long  as  1m,  carries  the  electrical  signal  to  muscles,  glands,  or  other 

neurons. 

 

 

The basic structural unit of the nervous system is 

the neuron; a nerve cell specialized for reception, 

interpretation,  and  transmission  of  electrical 

messages.  There  are  many  types  of  neurons. 

Basically,  a  neuron  consists  of  a  cell  body  that 

receives  electrical  messages  from  other  neurons 

through  contacts  called  synapses  located  on  the 

dendrites or on the cell body.

 

The diagram is the neuron 


background image

 

3

 

 

Examination of the axons of various neurons with an electron microscope indicates 

that there are two different types of nerve fibers: - 

1.  The  membranes of some axons are covered with a fatty insulating layer 

called  myelin  that  has  small  uninsulated gaps  called  nodes  of  Ranvier 

every  few  millimeters;  these  nerves  are,  referred  to  as  myelinated 

nerves.  Myelin  helps  to  prevent  action  potentials,  which  are  the 

electrical  signals  that  travel  along  axons,  from  decaying  due  to  the 

electrical current leaking out  through the axonal membrane. Myelinated 

axons  thus  conduct  action  potentials  more  quickly  and  efficiently  than 

unmyelinated axons. 

2.  The  axons  of  other  nerves  have  no  myelin  sleeve  (sheath),  and  these 

nerves are called unmyelinated nerves. Like these sorts of nerves can be 

marked at babies due to the lack of mature myelin sheaths. As a result, 

babies’  movements  are  jerky  or  shaky  and  uncoordinated.  Their 

movements  become  smoother  and  coordinated  once  the  myelin  sheaths 

develop. 

 

 

 

 

 

 

Electrical potentials of nerves

 

Across  the  surface  or  membrane  of  every  neuron  is  an  electrical  potential 

(voltage)  difference  due  to  the  presence  of  more  negative  ions  on  the  inside  of  the 

membrane than on the outside. The neuron is said to be  polarized. The inside of the 

cell is typically -60 to -90 mV more negative than the outside. This potential difference 

is called the resting potential of the neuron. When the neuron  is stimulated, a  large 

The diagram is the neuron 


background image

 

4

 

 

momentary  change  in  the  resting  potential occurs  at the point of stimulation.  This 

potential change, called the action potential, propagates along the axon.  

 

Electrical potentials of nerves 

Why this potential difference exists? 
The two basic reasons are:  

1.  The chemical compositions of the fluids inside and outside the cell are different. 
2.  The membrane allows some ions to entre and leave the cell more easily than others. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

The action potential sequence is essential for neural communication and the process 

involves several steps

1.  A stimulus is received by the dendrites of a nerve cell. This causes the 

Na

+

 channels to open. If the opening is sufficient to drive the interior potential 

from -70 mV up to -55 mV, the process continues. 

2.  Having reached the action threshold, more Na

+

 channels (sometimes called 

voltage-gated channels) open. The Na

+

 influx drives the interior of the cell 

membrane up to about +30 mV. The process to this point is called 

depolarization. 

The figure explain the potential difference (-70) across the cell membrane  


background image

 

5

 

 

3.  The Na+ channels close and the K+ channels open. Since the K+ channels are 

much slower to open, the depolarization has time to be completed. Having both 

Na+ and K+ channels open at the same time would drive the system toward 

neutrality and prevent the creation of the action potential. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.  With the K+ channels open, the membrane begins to repolarize back toward its 

rest potential. 

5.  The repolarization typically overshoots the rest potential to about -90 mV. This 

is called hyperpolarization and would seem to be counterproductive, but it is 

actually important in the transmission of information. Hyperpolarization 

prevents the neuron from receiving another stimulus during this time, or at least 

raises the threshold for any new stimulus. Part of the importance of 

hyperpolarization is in preventing any stimulus already sent up an axon from 

triggering another action potential in the opposite direction. In other words

hyperpolarization assures that the signal is proceeding in one direction

6.  After hyperpolarization, the Na

+

/K

+

 pumps eventually bring the membrane back 

to its resting state of -70 mV. 

Two primary factors affect the speed of propagation of the action potential are:  

1.  The resistance within the core of the membrane. 

2.  The capacitance (or the charge stored) across the membrane. 

The diagram shows the six sequenced stages of the action potential   




رفعت المحاضرة من قبل: Mubark Wilkins
المشاهدات: لقد قام 5 أعضاء و 306 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل