Régi metronóm. Tempók a zenében: lassú, mérsékelt és gyors

Sziasztok. Szükségem volt egy metronómra. Nem volt nagy rohanás, ezért vettem egy metronómot az Aliexpressen. A metronóm meglehetősen működőképes, elég hangos, de van egy hátránya is, ami megkövetelte a hullámforma oszcillogramok tanulmányozását

Az újonnan vásárolt metronóm ezen áttekintését egy rendkívül váratlan probléma, vagy talán annak jellemzője indította el, ami élesen korlátozta a használatát.

Sok híres zenész nem használ metronómot fellépéseken, próbákon és még albumok rögzítésekor sem, mivel a metronóm szigorú időkeretekbe kényszeríti a zenészeket, megfosztva őket attól, hogy a zenén keresztül érzelmeket fejezzenek ki. Ugyanakkor mindenki felismeri, hogy a metronóm feltétlenül szükséges dolog egy zenész fejlődéséhez, időérzékének fejlesztéséhez, egyenletes játékra neveléséhez. A dobos számára, aki beállítja a csapat zenei pulzusát, és lényegében metronóm a többi zenész számára, ez különösen fontos.

Mint kiderült, a ritmusérzékem és az időérzékem korántsem volt ideális, a dobolás zökkenőmentességének szabályozásához metronómra volt szükségem. De a metronóm hangereje, egy Android-alkalmazás, amelyet a mobiltelefonomra telepítettem, nem bizonyult elegendőnek. Ezért úgy döntöttek, hogy egy „vas” metronómot vesznek.

Vannak olyan metronómok eladók, amelyek funkcionalitásukban teljesen eltérőek. A legegyszerűbbek csak „pick-peek”-szerű hangokat tudnak kiadni adott periodikussággal, egy adott zenei időjelben. A „fejlett” metronómoknak többféle hangzási lehetőségük van, programozhatók különböző ritmusmintázatokra, amelyek szüneteket, ékezetes hangokat, üres ütemeket, sebességváltozásokat tartalmaznak a darab különböző részein, rendelkeznek egy memóriával n számú ritmikus minta tárolására stb. A metronómok nagyon fejlett modelljei (például Boss db-90) beépített valósághű dobhangokkal, hangszámláló funkcióval, midi bemenettel a szinkronizáláshoz, bemenettel dobpad triggerhez, hangszerbemenettel rendelkeznek, lehetővé téve pl. , dobost hallani, a metronómon kívül a hangmérnök keverőjéből monitorsort is stb.

Kezdetben valami komolyat akartam venni, úgymond a jövőre nézve nagyon vonzott a Boss db-90-es metronóm (persze az ár kivételével);

De miután józanul felmértem a helyzetet, és rájöttem, hogy még mindig fel kell nőnöm és fel kell nőnöm arra a szintre, ahol valóban szükségem van egy ilyen metronómra, hirtelen megváltoztattam a „kényeimet”, és megvettem szinte a legegyszerűbb metronómot. Ha igény van rá, gondolunk egy haladó opcióra. És most egyszerűen nem kell ilyen bandurát magával vinnie.

A zeneboltokban az árak jóval magasabbak, mint az aliexpressen található metronómok árai, amelyek funkcionalitásukban megközelítőleg megegyeznek, de az érdekesnek tűnő modellekről egyáltalán nincs vélemény, ezért az egyik legegyszerűbb és legkelendőbb lehetőség mellett döntöttem. És körülbelül 3 héttel később kaptam egy csomagot postán.

A metronóm kicsi, nagyon kicsi, a weboldalon található leírás és fotó alapján azt feltételeztem, hogy nagyobb. De a kis méret még jó is, a ruhámra rögzítettem és rendben is volt.

A metronómhoz nem tartoztak elemek, így nem tudtam azonnal tesztelni. Amikor megvettem és behelyeztem egy 2032-es vagy 2025-ös akkumulátort, a metronóm működött, de időnként a képernyő elsötétült, és a beállítások visszaálltak az alapértelmezettre. Úgy döntöttem, hogy az akkumulátor nem érintkezik jól, és meghajlítottam a rugós érintkezőt. Valójában ezután az akkumulátor leesett, és a beállításokat nem állítottuk vissza.

A készlet angol és kínai nyelvű utasításokat tartalmazott, az angolt közzéteszem, de elvileg utasítás nélkül is kitalálható:

A metronóm számos beállítással rendelkezik, a „+” és „-” gombokkal bármikor módosíthatja a tempót 30-ról 280 ütemre percenként. A többi beállítás a „Select” gomb megnyomása után módosítható. A hangerőnek 4 fokozata van, a leghangosabbtól a nulláig, nem simán állítható, nulla hangerőn is a piros LED ütemesen villog a ritmussal. Két beállítás is található: „Beat” és „Value” (a ritmustípusok utasításaiban), amelyekkel beállíthatja a zenei időjelet és kiemelhet egy erős hangot. Az „On-off” gombbal be- és kikapcsolható a metronóm, a „Play” gomb, más néven „Tap” gomb, a metronóm jeleinek be- és kikapcsolására szolgál „Tap” módban, a „Tap ” gomb lehetővé teszi, hogy a „Tap” gomb egymás utáni megnyomásával beírja a dal tempóját a metronómba. Van akkumulátorkímélő funkció, ha a metronóm nem veri a ritmust, egy idő után kikapcsol.

A metronóm méretéhez képest tényleg nagyon hangos, a beépített pici hangszóró csodákra képes, a gyakorlópadon való gyakorláshoz a maximumról egy egységgel lejjebb tekerem a hangerőt. Kemény felületen maximális hangerőn a metronóm fel-le ugrik saját hangjától, a hang pedig undorítóan zörgővé válik. Nem hiába van rajta ruhacsipesz, nem szabad az asztalra tenni... Illetve, ha jól megnézed, minden hangjelzéshez az LCD képernyő enyhe elsötétülése társul, nyilván az akkumulátor csúcsterhelése elég nagy. Nem tudom meddig bírja az akku, összesen 10 órát használtam, és az akku még él.

Van fejhallgató-csatlakozó, ha fejhallgatót csatlakoztatunk, a hangerő bőven elegendő a dobkészleten való gyakorláshoz.

De egy nagy „de”: nem tudtam használni a metronómot fejhallgatóval. A fejhallgatóban a metronóm minden egyes „nyikorgó” hangját erőteljes, kellemetlen ütés kíséri a fülben, mintha minden hang elején állandó feszültségimpulzus kerülne a fejhallgatóra. Ezért a fejhallgatóval nem annyira a jel hangját érzékelem, mint inkább a fülem ütéseit, és ez nagyon kellemetlen.

Hogy megértsem, honnan származnak ezek az ütős effektusok, felvettem a hangot a metronóm kimenetéről egy Zoom H4n felvevőn, hogy megtekintsem a hang hullámformáját a számítógépen.

Felmerült a gyanú, hogy az állandó komponens, úgymond az „ütés” alacsony frekvenciájú ingadozása nem megy át a hangrögzítési csatornába, és nem látszik az „oszcillogrammon”. De a felvevő elvégezte a munkát, és ez az alacsony frekvenciájú tranziens nagyon észrevehető. Igaz, kicsit tévedtem, nem a jelzés előtt volt a „csapás”, hanem utána.

Így néz ki egy "normál" metronóm hullámforma:

Mint látható, itt nincs alacsony frekvenciájú ingadozás, csak egy harmonikus csattanó hang zajlik emberi átmenetekkel a nullára, és ilyen csattanás alatt fejhallgatóval való játéknál nem merül fel probléma.

Így ez a digitális mini-metronom teljesen alkalmatlan volt a fejhallgatós játékra. Ráadásul, ha próba közben megpróbálunk kattanást sugározni belőle, könnyen megsérthetjük a hangszórórendszereket, amelyeknek ki kell dolgozniuk a metronóm jelének alacsony frekvenciájú összetevőjét. Úgy tűnik, ez sem elég a fülnek, nincs kedved magad ellenőrizni. Nem tudom, hogy ez a metronóm áramkörének hibája, vagy a mikrokontrollerje ferdén van bekötve... Talán elég a fejhallgatót kis kondenzátorokon keresztül csatlakoztatni a metronómhoz, ami átengedi a nyikorgást, és elvágja a ritmust. , de érdemes-e magának a metronómnál nagyobb fejhallgatóhoz adaptert csinálni... szétszedem még nem tervezem.

És végül egy rövid videó példákkal a metronóm hangjára különböző módokban. A hang a mikrofonból és a fejhallgató kimenetről lett átvéve, szerintem elég jól érezhetőek a „verések”:

Nos, aki a végére olvasott, egy videó a közelmúltban készült próbáról, amiből a nem profinak is feltűnik, hogy nagyon kell a metronóm. A próba egy tisztességes szünet után volt, ne rúgjatok túl erősen, az énekes nem jelent meg, basszusgitáros még nincs:

Itt egy multifunkcionális online metronóm a Virartek cégtől, amely többek között akár egyszerűként is használható dobgép.

Hogyan működik?

A metronóm egy mozgatható súllyal rendelkező ingából és egy számokat tartalmazó mérlegből áll. Ha a súlyt az inga mentén, a mérleg mentén mozgatja, az inga gyorsabban vagy lassabban lendül, és az óra ketyegéséhez hasonló kattanással jelzi a kívánt ütemet. Minél nagyobb a súly, annál lassabban mozog az inga. És ha a súlyt a legalacsonyabb pozícióba állítják, akkor gyors, mintha lázas kopogás hallatszik.

A metronóm használata:

Nagy méretválaszték: kattintson a bal oldali első gombra a méret kiválasztásához a listából: 2/4, 3/4, 4/4 stb.
A tempó többféleképpen állítható: a csúszka mozgatásával a „+” és „-” gombokkal, a súly mozgatásával, a „tempó beállítása” gomb többszöri egymás utáni megnyomásával
A hangerő csúszkával állítható
Kikapcsolhatja a hangot és használhatja az ütemek vizuális jelzőit is: narancssárga – „erős” és kék – „gyenge”
10 hangkészlet közül választhat: Fa, Bőr, Fém, Raz-tick, E-A hangok, G-C hangok, Chick-Chick, Shaker, Electro, AI Sounds és számos dobhurok különböző táncstílusokhoz, valamint hurkok a hármasok tanulásához .
Ha a dobokat eredeti tempóban és méretben szeretné játszani, kattintson a „tempó és méret visszaállítása” gombra
A tempóérték a BEATS-nál van feltüntetve, azaz. 4/4-nél a 120 percenként 120 negyed hangot, 3/8-nál pedig 120 nyolcad hangot jelentene percenként!
Kényszerítheti a hurkot, hogy „nem natív” időjelben játsszon, ez további variációkat ad a ritmikus mintákban.
A „Tones E-A”, „Tones G-C” hangkészletek hasznosak lehetnek egy vonós hangszer hangolásához vagy énekléshez.
A hangok nagy választéka kényelmes, ha metronómot használ a különböző stílusú darabok megtanulásához. Néha éles, ütős hangokra van szüksége, mint például az AI Sounds, Metal vagy Electro, néha pedig lágy hangokra, mint a Shaker készlet.

A metronóm nem csak zenei gyakorláshoz lehet hasznos. Használhatja:

Táncmozdulatok tanulásához;
A gyors olvasás betanítása (bizonyos számú ütés egy időkorláton belül);
Koncentráció és meditáció közben.

További információ:

Zenei tempójelzések (Wittner metronóm skála)

Ütés percenként olasz/orosz
40-60 Largo Largo – széles, nagyon lassú.
60-66 Larghetto A Larghetto elég lassú.
66-76 Adagio Adagio – lassú, nyugodt.
76-108 Andante Andante – lassan.
108-120 Moderato Moderato – közepes.
120-168 Allegro eleven.
168-200 Presto Presto – gyors.
200-208 Prestissimo Prestissimo – nagyon gyors.

Aki nem zenél, az egy használhatatlan eszköznek tarthatja a metronómot, sokan azt sem tudják, mi az, és mi a célja. A „metronóm” szó görög eredetű, és két „törvény” és „mérték” szó összeolvadása után keletkezett. A metronóm feltalálása a nagy zeneszerző, Beethoven nevéhez fűződik, aki süketségtől szenvedett. A zenész az inga mozdulataira támaszkodva érezte a darab tempóját. A metronóm „szülője” Melzel I.N. osztrák feltaláló. A zseniális alkotónak sikerült úgy megterveznie egy metronómot, hogy lehetővé vált a játék kívánt tempójának beállítása.

Mire való a metronóm?

Metronóm- ez egy olyan eszköz, amely egy bizonyos tempóban játssza le a szabályos hangokat. Ki használja ezt a ritmusgépet? Kezdőknek, akik megpróbálják elsajátítani a gitárt, zongorát vagy más hangszert, a metronóm kötelező. Végtére is, amikor egy szólószólamot tanul, elindíthatja a metronómot, hogy betartsa egy bizonyos ritmust. A zenekedvelők, zeneiskolák és főiskolák növendékei, szakmabeliek nem nélkülözhetik a metronómot. Annak ellenére, hogy a metronóm úgy szól, mint egy hangosan ketyegő óra, a hang tökéletesen hallható bármilyen hangszeren. A mechanizmus az ütem töredékeit számolja, és nagyon kényelmessé válik a játék.

Mechanikus vagy elektronikus?

Mindenki más előtt érkezett mechanikus metronómok műanyagból vagy fából készült. Az inga veri az ütemet, és a csúszka segítségével beállítanak egy bizonyos tempót. Az inga mozgása perifériás látással jól érzékelhető. Érdemes megjegyezni, hogy a zeneművészet fő „szörnyei” a mechanikus metronómokat részesítik előnyben.

Néha találkoznak metronómok haranggal(a bal oldalon látható), ami kiemeli a mérsékelt ütemet. Az akcentus a zenedarab méretének megfelelően állítható be. A mechanikus inga csattanásai nem különösebben zavaróak, és bármilyen hangszer hangzásához jól passzolnak, a metronómot pedig bárki beállíthatja.

A mechanikus eszközök vitathatatlan előnye- akkumulátoroktól való függetlenség. A metronómokat gyakran egy óraszerkezethez hasonlítják: ahhoz, hogy az eszköz működjön, fel kell tekerni.

Ugyanolyan funkciókkal rendelkező, de gombokkal és kijelzővel rendelkező készülék elektronikus metronóm. Kompakt méretének köszönhetően ezt a készüléket magával viheti az útra. Fejhallgató-bemenettel rendelkező modelleket találhat. Ez a mini metronóm hangszerhez vagy ruhához rögzíthető.

Az elektronikus hangszereken játszó művészek az elektrometronómokat választják. A készülék számos hasznos funkcióval rendelkezik: hangsúlyváltás, hangvilla és mások. Ellentétben a mechanikus megfelelőjével, az elektronikus metronómot be lehet állítani „nyikorgásra” vagy „kattanásra”, ha nem tetszik a „dübörgés”.

Hány mechanizmust és technológiai csodát talált ki az ember. És mennyit kölcsönzött a természettől!... Néha nem lehet nem csodálkozni azon, hogy a különböző és látszólag egymással nem összefüggő területekről származó dolgok engedelmeskednek az általános törvényeknek. Ebben a cikkben párhuzamot vonunk a zene ritmusát beállító eszköz - a metronóm - és a szívünk között, amelynek élettani tulajdonsága a ritmikus tevékenységet generálja és szabályozza.

Ez a munka a Biológia - A 21. század tudománya konferencián 2015-ben meghirdetett népszerű tudományos cikkek pályázatának keretében jelent meg.

Metronóm... Miféle dolog ez? És ez ugyanaz az eszköz, amellyel a zenészek állítják be a ritmust. A metronóm koppintások egyenletesen vernek, így a teljes zenemű előadása során pontosan be lehet tartani az egyes ütemek szükséges időtartamát. Ugyanígy van ez a természettel is: már régóta van „zene” és „metronómja” is. Az első dolog, ami eszünkbe jut, amikor megpróbálunk emlékezni arra, hogy a testben mi hasonlíthat a metronómhoz, az a szív. Igazi metronóm, nem? Ezenkívül egyenletesen ütöget, még akkor is, ha zenél! De a szívmetronómunkban nem is annyira az ütemek közötti intervallumok nagy pontossága a fontos, hanem az, hogy folyamatosan, megállás nélkül tudjuk tartani a ritmust. Ez az ingatlan lesz a mai fő témánk.

Hol van tehát a rugó felelős mindenért, ami a „metronómunkban” rejtőzik?

Éjjel-nappal megállás nélkül...

Mindannyian tudjuk (még inkább érezhetjük), hogy szívünk folyamatosan és függetlenül működik. Végül is egyáltalán nem gondolunk a szívizom munkájának ellenőrzésére. Sőt, még a testtől teljesen elszigetelt szív is ritmikusan összehúzódik, ha tápanyagot kap (lásd a videót). Hogyan történik ez? Ez egy hihetetlen ingatlan - szív automatizmus- a vezetési rendszer biztosítja, amely rendszeres impulzusokat generál, amelyek szétterjednek a szívben és szabályozzák a folyamatot. Ezért nevezik ennek a rendszernek az elemeit pacemakerek, vagy pacemakerek(angolról pacemaker- a ritmus beállítása). Normális esetben a szívzenekart a fő pacemaker - a szinoatriális csomópont - vezényli. De a kérdés továbbra is fennáll: hogyan csinálják? Találjuk ki.

A nyúlszív összehúzódása külső ingerek nélkül.

Az impulzusok elektromosság. Tudjuk, honnan származik bennünk az elektromosság – ez a nyugalmi membránpotenciál (RMP) *, amely minden élő sejt nélkülözhetetlen tulajdonsága a Földön. Az ionösszetétel különbsége a szelektíven permeábilis sejtmembrán különböző oldalain (ún elektrokémiai gradiens) határozza meg az impulzusgenerálás képességét. Bizonyos körülmények között csatornák nyílnak meg a membránban (változó sugarú lyukkal rendelkező fehérjemolekulákat képviselnek), amelyeken az ionok áthaladnak, megpróbálva kiegyenlíteni a koncentrációt a membrán mindkét oldalán. Akciós potenciál (AP) keletkezik - ugyanaz az elektromos impulzus, amely az idegrostok mentén terjed, és végül izomösszehúzódáshoz vezet. Az akciós potenciál hullám elmúltával az ionkoncentráció gradiensek visszatérnek eredeti helyzetükbe, és a nyugalmi membránpotenciál helyreáll, lehetővé téve az impulzusok újra és újra generálását. Ezeknek az impulzusoknak a generálása azonban külső ingert igényel. Hogyan történik akkor, hogy a pacemakerek egymaga ritmust generálni?

* - Képletesen és nagyon világosan az ionok utazásáról a „pihentető” neuron membránján, az ionok negatív társadalmi elemeinek sejten belüli leállásáról, a nátrium árva részarányáról, a kálium büszke függetlenségéről a nátriumtól és a sejt viszonzatlan szeretetéről kálium, amely arra törekszik, hogy csendesen kiszivárogjon - lásd a cikket " A nyugalmi membránpotenciál kialakulása» . - Szerk.

Legyél türelmes. Mielőtt megválaszolnánk ezt a kérdést, fel kell idéznünk az akciós potenciál létrehozásának mechanizmusának részleteit.

Potenciális – honnan jönnek a lehetőségek?

Korábban már megjegyeztük, hogy a sejtmembrán belső és külső oldala, azaz a membrán között töltéskülönbség van. polarizált(1. ábra). Valójában ez a különbség a membránpotenciál, aminek a szokásos értéke -70 mV körül van (a mínusz előjel azt jelenti, hogy több negatív töltés van a sejtben). A töltött részecskék behatolása a membránon nem történik meg önmagában, különleges fehérjék - ioncsatornák - lenyűgöző választékát tartalmazza. Osztályozásuk az áthaladó ionok típusán alapul: nátrium , kálium , kalcium, klórés más csatornákon. A csatornák képesek nyitni és zárni, de ezt csak egy bizonyos befolyása alatt teszik meg ösztönző. A stimuláció befejezése után a csatornák, mint a rugó ajtaja, automatikusan bezáródnak.

1. ábra Membránpolarizáció. Az idegsejt membrán belső felülete negatív töltésű, a külső felülete pozitív töltésű. A kép sematikus a membrán szerkezetéről és az ioncsatornákról. Rajz a dic.academic.ru webhelyről.

2. ábra Egy akciós potenciál terjedése idegrost mentén. A depolarizációs fázis kék, a repolarizációs fázis zöld színnel van jelölve. A nyilak a Na + és K + ionok mozgási irányát mutatják. Ábra a cogsci.stackexchange.com webhelyről.

Az inger olyan, mint a fogadott vendég csengője: megszólal, kinyílik az ajtó és belép a vendég. Az inger lehet mechanikai hatás, kémiai anyag, vagy elektromos áram (a membránpotenciál megváltoztatásával). Ennek megfelelően a csatornák mechano-, kemo- és feszültségérzékenyek. Mint az ajtók egy gombbal, amit csak kevesen tudnak megnyomni.

Tehát a membránpotenciál változásának hatására bizonyos csatornák megnyílnak, és átengedik az ionokat. Ez a változás az ionok töltésétől és mozgási irányától függően változhat. Abban az esetben pozitív töltésű ionok jutnak a citoplazmába, történik depolarizáció- a töltések előjelének rövid távú változása a membrán különböző oldalain (kívül negatív, belül pozitív töltés jön létre) (2. ábra). A „de-” előtag „lefelé mozgást”, „csökkenést” jelent, vagyis a membrán polarizációja csökken, és a negatív potenciál modulo számszerű kifejeződése csökken (például a kezdeti -70 mV-ról -60 mV-ra). ). Amikor A negatív ionok belépnek a sejtbe, vagy a pozitív ionok kilépnek, történik hiperpolarizáció. A „hiper-” előtag „túllépést” jelent, és a polarizáció éppen ellenkezőleg, erősebbé válik, és az MPP még negatívabbá válik (például –70 mV-ról –80 mV-ra).

De a mágneses tér kis eltolódása nem elegendő egy impulzus létrehozásához, amely az idegrost mentén terjed. Végül is a definíció szerint akciós potenciál- Ezt egy élő sejt membránja mentén terjedő gerjesztési hullám kis területen a potenciál rövid távú változása formájában(2. ábra). Lényegében ugyanarról a depolarizációról van szó, de nagyobb léptékben és hullámokban terjedve az idegrost mentén. E hatás eléréséhez használja feszültségérzékeny ioncsatornák, amelyek nagyon széles körben képviseltetik magukat az ingerelhető sejtek - neuronok és kardiomiociták - membránjában. A nátrium (Na+) csatornák nyílnak meg először, amikor akciós potenciál kivált, lehetővé téve ezeknek az ionoknak a sejtbe jutását. koncentráció gradiens mentén: végül is lényegesen többen voltak kint, mint bent. Azokat a membránpotenciál értékeket nevezzük, amelyeknél a depolarizáló csatornák megnyílnak küszöbés triggerként működnek (3. ábra).

A potenciál ugyanúgy terjed: a küszöbértékek elérésekor a szomszédos potenciálérzékeny csatornák megnyílnak, gyors depolarizációt generálva, amely egyre tovább terjed a membrán mentén. Ha a depolarizáció nem volt elég erős, és nem érte el a küszöböt, akkor nem következik be masszív csatornanyitás, és a membránpotenciál eltolódása lokális esemény marad (3. ábra, 4. szimbólum).

Az akciós potenciálnak, mint minden hullámnak, van egy leszálló fázisa is (3. ábra, 2. jelölés), amelyet ún. repolarizáció(„re-” jelentése „helyreállítás”), és az ionok eredeti eloszlásának helyreállításából áll a sejtmembrán különböző oldalain. Ennek a folyamatnak az első eseménye a kálium (K+) csatornák megnyitása. Bár a káliumionok is pozitív töltésűek, mozgásuk kifelé irányul (2. ábra, zöld terület), mivel ezeknek az ionoknak az egyensúlyi eloszlása ​​ellentétes a Na +-szal - a sejten belül sok a kálium, az intercellulárisban kevés. hely*. Így a pozitív töltések kiáramlása a sejtből egyensúlyba hozza a sejtbe jutó pozitív töltések mennyiségét. De ahhoz, hogy az ingerlékeny sejtet teljesen visszaállítsa eredeti állapotába, aktiválni kell a nátrium-kálium pumpát, amely a nátriumot kifelé, a káliumot pedig befelé szállítja.

* - Az igazság kedvéért érdemes tisztázni, hogy a nátrium és a kálium a fő, de nem az egyetlen ion, amely részt vesz az akciós potenciál kialakításában. A folyamat magában foglalja a negatív töltésű klorid (Cl−) ionok áramlását is, amelyek a nátriumhoz hasonlóan nagyobb mennyiségben fordulnak elő a sejten kívül. Egyébként a növényekben és gombákban az akciós potenciál nagyrészt klóron alapul, és nem kationokon. - Szerk.

Csatornák, csatornák és további csatornák

A részletek fárasztó fejtegetése véget ért, úgyhogy térjünk vissza a témához! Tehát rájöttünk a lényegre – az impulzus valóban nem csak úgy jön létre. Az ioncsatornák megnyitásával jön létre, válaszul egy ingerre, depolarizáció formájában. Ezenkívül a depolarizációnak olyan nagyságúnak kell lennie, hogy elegendő számú csatornát nyisson meg a membránpotenciál küszöbértékekre való eltolásához - úgy, hogy kiváltsa a szomszédos csatornák megnyitását és valódi akciós potenciál generálását. De a szív pacemakerei minden külső inger nélkül megteszik (nézze meg a videót a cikk elején!). Hogyan csinálják ezt?

3. ábra A membránpotenciál változásai az akciós potenciál különböző fázisaiban. MPP egyenlő -70 mV. A küszöbpotenciál –55 mV. 1 - felszálló fázis (depolarizáció); 2 - leszálló fázis (repolarizáció); 3 - nyomkövető hiperpolarizáció; 4 - küszöb alatti potenciáleltolódások, amelyek nem vezettek teljes értékű impulzus generálásához. Rajz a Wikipédiából.

Emlékszel, amikor azt mondtuk, hogy a csatornák lenyűgöző választéka létezik? Nem igazán lehet megszámolni őket: olyan ez, mintha egy házban külön ajtók lennének minden vendég számára, sőt az időjárástól és a hét napjától függően szabályoznák a látogatók be- és kilépését. Tehát vannak ilyen „ajtók”, amelyeket hívnak alacsonyküszöbű csatornák. Folytatva a házba belépő vendég analógiáját, elképzelhető, hogy a csengőgomb meglehetősen magasan található, és a csengő megszólaltatásához először a küszöbre kell állnia. Minél magasabb ez a gomb, annál magasabbnak kell lennie a küszöbértéknek. A küszöb a membránpotenciál, és minden ioncsatorna típusnál ennek a küszöbnek megvan a maga értéke (pl. nátriumcsatornáknál –55 mV; lásd 3. ábra).

Tehát az alacsony küszöbű csatornák (például a kalciumcsatornák) a nyugalmi membránpotenciál nagyon kis eltolódásával nyílnak meg. Ezen „ajtók” gombjának eléréséhez csak az ajtó előtti szőnyegre kell állnia. Az alacsonyküszöbű csatornák másik érdekes tulajdonsága: a nyitás/zárás aktusa után nem tudnak azonnal újra kinyílni, csak némi hiperpolarizáció után, ami kihozza őket az inaktív állapotból. A hiperpolarizáció pedig, kivéve azokat az eseteket, amelyekről fentebb beszéltünk, az akciós potenciál végén, utolsó fázisaként (3. ábra, 3. jelölés) is bekövetkezik, a K + ionok sejtből történő túlzott felszabadulása miatt.

Szóval mi van nálunk? Alacsonyküszöbű kalcium (Ca 2+ ) csatornák (LTC) jelenlétében az előző impulzus elmúltával könnyebb impulzus (vagy akciós potenciál) generálása. Kismértékű potenciálváltozás - és a csatornák már nyitva vannak, beengedik a Ca 2+ kationokat és olyan szintre depolarizálják a membránt, hogy a magasabb küszöbértékű csatornák aktiválódnak és az AP hullám nagymértékű kifejlődését váltják ki. Ennek a hullámnak a végén a hiperpolarizáció ismét készenléti állapotba hozza az inaktivált alacsonyküszöbű csatornákat.

Mi van, ha ezek az alacsonyküszöbű csatornák nem léteznének? Az egyes AP hullámok utáni hiperpolarizáció csökkentené a sejt ingerlékenységét és impulzusgeneráló képességét, mert ilyen körülmények között sokkal több pozitív ionnak kellene a citoplazmába kerülnie a küszöbpotenciál eléréséhez. Az NCC jelenlétében pedig a membránpotenciál egy kis eltolódása is elegendő a teljes eseménysorozat elindításához. Az alacsonyküszöbű csatornák aktivitásának köszönhetően növekszik a sejt ingerlékenységeés gyorsabban visszaáll az energetikai ritmus generálásához szükséges „harckészültség” állapota.

De ez még nem minden. Bár az NCC küszöbérték kicsi, létezik. Tehát mi nyomja az MPP-t még ilyen alacsony küszöbig? Megtudtuk, hogy a pacemakereknek nincs szükségük külső ösztönzőkre?! Szóval a szívnek van erre vicces csatornák. Nem igazán. Így hívják őket - vicces csatornák (angolból. vicces- „vicces”, „mulatságos” és csatornák- csatornák). Miért vicces? Igen, mert a legtöbb feszültségérzékeny csatorna kinyílik a depolarizáció során, és ezek a furcsaságok a hiperpolarizáció során (ellenkezőleg, bezáródnak a depolarizáció során). Ezek a csatornák a szív és a központi idegrendszer sejtjeinek membránjain áthatoló fehérjék családjába tartoznak, és nagyon komoly elnevezésük van - ciklikus nukleotid-kapuzott hiperpolarizáció által aktivált csatornák(HCN- hiperpolarizáció-aktivált ciklikus nukleotid-kapu), mivel ezeknek a csatornáknak a megnyitását elősegíti a cAMP-vel (ciklikus adenozin-monofoszfát) való kölcsönhatás. Itt megtaláltuk a rejtvény hiányzó darabját. A HCN csatornák, amelyek az MPP-hez közeli potenciálértékeken nyílnak meg, és lehetővé teszik a Na + és K + bejutását, ezt a potenciált alacsony küszöbértékekre tolják el. Hasonlatunkat folytatva kiterítik a hiányzó szőnyeget. Tehát a nyitó/záró csatornák teljes kaszkádja ismétlődik, hurkolt és ritmikusan önfenntartó (4. ábra).

4. ábra: Pacemaker akciós potenciál. NPK - alacsony küszöbű csatornák, VPK - magas küszöbű csatornák. A szaggatott vonal a katonai-ipari komplexum küszöbpotenciálja. Különböző színek jelzik az akciós potenciál egymást követő szakaszait.

Tehát a szív vezetési rendszere pacemaker sejtekből (pacemakerek) áll, amelyek képesek önállóan és ritmikusan impulzusokat generálni az ioncsatorna teljes készletének megnyitásával és zárásával. A pacemaker sejtek sajátossága, hogy olyan típusú ioncsatornák jelennek meg bennük, amelyek a nyugalmi potenciált közvetlenül a küszöbértékre tolják el, miután a sejt eléri az utolsó gerjesztési fázist, ami lehetővé teszi az akciós potenciálok folyamatos generálását.

Ennek köszönhetően a szív a szívizomban a vezetési rendszer „vezetékein” terjedő impulzusok hatására autonóm módon és ritmikusan is összehúzódik. Ezenkívül a szív tényleges összehúzódása (szisztolé) a pacemakerek gyors depolarizációjának és repolarizációjának fázisában, míg a relaxáció (diasztolé) a lassú depolarizáció során következik be (4. ábra). Nos, a szívben zajló összes elektromos folyamat általános képét látjuk elektrokardiogram- EKG (5. ábra).

5. ábra Elektrokardiogram diagram. P hullám - a gerjesztés terjedése a pitvar izomsejtjein keresztül; QRS komplex - a gerjesztés terjedése a kamrák izomsejtjein keresztül; ST szegmens és T hullám - a kamrai izom repolarizációja. Rajz.

Metronóm kalibrálás

Nem titok, hogy akár egy metronóm, amelynek frekvenciáját a zenész irányítja, a szív gyorsabban vagy lassabban tud verni. Az autonóm idegrendszerünk ilyen zenész-hangoló, szabályozó kerekei pedig azok adrenalin(összehúzódások fokozódása felé) és acetilkolin(a csökkenés felé). Vajon mit a szívfrekvencia változásai főként a diastole lerövidülése vagy megnyúlása miatt következnek be. És ez logikus, mert a szívizom tüzelési idejét meglehetősen nehéz felgyorsítani, sokkal könnyebb megváltoztatni a nyugalmi idejét. Mivel a diasztolés a lassú depolarizáció fázisának felel meg, a szabályozást úgy kell végrehajtani, hogy befolyásoljuk a kialakulás mechanizmusát (6. ábra). Valójában ez történik. Amint azt korábban említettük, a lassú depolarizációt az alacsony küszöbű kalcium és a "vicces" nem szelektív (nátrium-kálium) csatornák aktivitása közvetíti. Az autonóm idegrendszer „parancsai” elsősorban ezeknek az előadóknak szólnak.

6. ábra. A pacemaker sejtpotenciál változásának lassú és gyors ritmusa. A lassú depolarizáció időtartamának növekedésével ( A) a ritmus lelassul (a szaggatott vonal mutatja, lásd a 4. ábrát), míg a csökkenése ( B) a kisülések növekedéséhez vezet.

Adrenalin, melynek hatására szívünk őrülten verni kezd, további kalcium- és „vicces” csatornákat nyit meg (7A. ábra). A β 1 * receptorokkal való kölcsönhatás révén az adrenalin serkenti a cAMP képződését az ATP-ből ( másodlagos közvetítő), ami viszont aktiválja az ioncsatornákat. Ennek eredményeként még több pozitív ion hatol be a sejtbe, és gyorsabban fejlődik ki a depolarizáció. Ennek eredményeként csökken a lassú depolarizáció ideje, és gyakrabban keletkeznek AP-k.

* - Az aktivált G-fehérje-kapcsolt receptorok (beleértve az adrenerg receptorokat is) szerkezetét és konformációs átrendeződését, amelyek számos élettani és kóros folyamatban vesznek részt, a cikkek ismertetik: „ Új határvonal: megkaptuk a β 2 -adrenerg receptor térszerkezetét» , « Receptorok aktív formában» , « β-adrenerg receptorok aktív formában» . - Szerk.

7. ábra: A szívritmus-szabályozó sejtek akciós potenciáljának létrehozásában szerepet játszó ioncsatornák aktivitásának szimpatikus (A) és paraszimpatikus (B) szabályozásának mechanizmusa. Magyarázatok a szövegben. Rajz.

Egy másik típusú reakció figyelhető meg az interakció során acetilkolin receptorával (szintén a sejtmembránban található). Az acetilkolin a paraszimpatikus idegrendszer „szere”, amely a szimpatikus idegrendszerrel ellentétben lehetővé teszi számunkra, hogy ellazuljunk, lelassítsuk a pulzusunkat és nyugodtan élvezzük az életet. Tehát az acetilkolin által aktivált muszkarin receptor beindítja a G-fehérje konverziós reakciót, amely gátolja az alacsony küszöbű kalciumcsatornák megnyitását és serkenti a káliumcsatornák megnyílását (7B. ábra). Ez azt eredményezi, hogy kevesebb pozitív ion (Ca 2+) jut be a sejtbe, és több (K +) távozik. Mindez hiperpolarizáció formájában jelentkezik, és lelassítja az impulzusok generálását.

Kiderült, hogy szívritmus-szabályozóink, bár autonómiával rendelkeznek, nem mentesülnek a szervezet általi szabályozás és beállítás alól. Ha kell, mozgósítunk és gyorsak leszünk, ha pedig nem kell sehova futnunk, akkor lazítunk.

A törés nem építés

Hogy megértsék, mennyire „kedvesek” bizonyos elemek a test számára, a tudósok megtanulták „kikapcsolni” őket. Például az alacsony küszöbű kalciumcsatornák blokkolása azonnal észrevehető ritmuszavarokhoz vezet: az ilyen kísérleti állatok szívén rögzített EKG-n a kontrakciók közötti intervallum észrevehető megnyúlása (8A. ábra), és a gyakoriság csökken. a pacemaker aktivitása is megfigyelhető (8B. ábra). A pacemakerek számára nehezebb a membránpotenciált a küszöbértékekre tolni. Mi van, ha „kikapcsoljuk” a hiperpolarizáció által aktivált csatornákat? Ebben az esetben az egérembriókban egyáltalán nem alakul ki „érett” pacemaker tevékenység (automatizmus). Szomorú, de egy ilyen embrió a fejlődésének 9-11. napján elpusztul, amint a szív először megpróbálja összehúzni magát. Kiderült, hogy a leírt csatornák kritikus szerepet játszanak a szív működésében, és nélkülük, ahogy mondani szokás, nem lehet menni sehova.

8. ábra Az alacsonyküszöbű kalciumcsatornák blokkolásának következményei. A- EKG. B- normál egérszív (WT - vad típusú) és olyan genetikai vonal egereinek atrioventricularis csomójának pacemaker sejtjeinek ritmikus aktivitása, amelyből hiányzik az alacsony küszöbű kalciumcsatornák Ca v 3.1 altípusa. Rajz.
* - Az atrioventrikuláris csomópont szabályozza az impulzusok vezetését, amelyeket általában a sinoatriális csomópont generál, a kamrákba, és a sinoatriális csomópont patológiájával a szívritmus fő mozgatórugójává válik.

Íme egy rövid történet a kis csavarokról, rugókról és súlyokról, amelyek egyetlen összetett mechanizmus elemeiként biztosítják „metronómunk” - a szív pacemakerének - összehangolt működését. Már csak egy dolgot kell tennünk: tapsolni a Természetet, amiért egy ilyen csodaeszközt készített, amely minden nap hűségesen szolgál minket, erőfeszítéseink nélkül!

Irodalom

1. Ashcroft F. Életszikra. Elektromos áram az emberi testben. M.: Alpina Non-fiction, 2015. - 394 p.;
2. Wikipédia:„Akciós potenciál”; A Ca v 1.3, Ca v 3.1 és a HCN csatornák funkcionális szerepe az egér atrioventricularis sejtek automatizmusában. Csatornák. 5 , 251–261;
3. Stieber J., Herrmann S., Feil S., Löster J., Feil R., Biel M. et al. (2003). A hiperpolarizáció által aktivált HCN4 csatorna szükséges a pacemaker akciós potenciálok létrehozásához az embrionális szívben. Proc. Natl. Acad. Sci. EGYESÜLT ÁLLAMOK. 100 , 15235–15240..