עקרונות ההולכה החשמלית

מונחים

אלקטרון – חלקיק בעל מטען שלילי

פרוטון – חלקיק בעל מטען חיובי

אטום – החלק הקטן ביותר המשמר את תכונות החומר. מכיל פרוטונים ואלקטרונים. בעל מטען ניטרלי.

מולקולה – מקבץ של אטומים המחוברים יחדיו. בעלת מטען ניטרלי.

יון – אטום או מולקולה בעלי עודף או חסר של אלקטרונים.

קטיון – יון בעל מטען חיובי ("חסרים" אלקטרונים).

אניון – יון בעל מטען שלילי ("נוספו" אלקטרונים).

דיפוזיה – מעבר של מומסים (אטומים\ מולקולות\ יונים) מאזור שבו ריכוז מומסים גבוה לאזור שבו ריכוז מומסים נמוך.

מטען חשמלי של חלק (אטום\ מולקולה\ תא) – סך כל המטענים של כל הפרוטונים והאלקטרונים בחלק המדובר. מטען פרוטון הוא +1, מטען אלקטרון הוא -1.

הולכה חשמלית

כשאנו מדברים על זרם חשמל, הכוונה לזרימה של אלקטרונים דרך מוליך (למשל, חוט נחושת). אולם בגוף, ההולכה החשמלית (התקינה) מתבצעת על ידי תנועה של יונים (לרוב חיוביים – קטיונים) מהתאים החוצה וחזרה.

מטען חשמלי של תא

הן בתוך התא והן מחוצה לו ישנן מולקולות שונות (בעיקר חלבונים). המולקולות הללו עשויות, בין היתר, להתפרק כל אחת לשני יונים – אניון וקטיון. קטיונים קטנים, למשל של סידן, אשלגן או נתרן, יכולים לנוע דרך פתחים ו"תעלות" בקרום התא. לרוב, ריכוז המומסים מחוץ לתא נמוך מהריכוז בתוך התא, לכן הקטיונים הללו ינועו בדיפוזיה החוצה מן התא. ככל שהקטיונים עוזבים את התא ונשארים בתוכו בעיקר אניונים, המטען החשמלי בתוך התא הולך ונעשה שלילי יותר, עד שהוא מתחיל למשוך חזרה לתוך התא את הקטיונים בעלי המטען החיובי. בדרך כלל ישנן גם "משאבות" בקרום התא, שיכולות להעביר יונים דרך הקרום נגד כיוון הזרימה הטבעי שלהם באותו רגע, ובכך משפיעות על המטען החשמלי בתוך התא.

הולכת אותות בלב

מרבית התאים בגוף אינם יוזמים תנועה של יונים פנימה והחוצה, אלא עושים זאת רק בתגובה לשינויים בתנועת יונים פנימה והחוצה מתאים שכנים – תא אחד פולט או קולט יונים מסיבה כלשהי, מה שגורם לשינויים בריכוז המומסים ובמטען החשמלי מחוץ לתא השכן, שגורמים בתורם לתנועה של יונים פנימה והחוצה ממנו, כמתואר למעלה. תהליך זה נקרא השראה.
לתאי הלב יש תכונה מיוחדת – הם יכולים ליזום כניסה ויציאה של יונים ובכך לייצר מחזורים קצובים של "התכווצות והרפיה" של תאי שריר הלב. רקמת הלב מורכבת משני סוגי תאים עיקריים – תאי קוצב ותאי שריר. תאי הקוצב מעבירים ביניהם את האותות החשמליים מהר הרבה יותר מהשראה רגילה והם מרכיבים את מערכת ההולכה של הלב. האותות החשמליים העוברים במערכת ההולכה משרים התכווצות של תאי שריר הלב שמסביב לכל חלק במערכת וכך נוצרות התכווצויות הלב.
חשוב לזכור: מחזור האיתות בלב מתחיל מנקודה בה מטעני התאים שליליים מאוד ואז התאים מכניסים קטיונים רבים עד שמטעני התאים נעשים חיוביים מאוד. שינוי מטעני התאים משליליים לחיוביים נקרא דה-פולריזציה (depolarization). לאחר מכן, התאים מוציאים קטיונים רבים עד שמטעניהם נעשים שוב שליליים, תהליך הנקרא רה-פולריזציה (repolarization). ניתקל במושגים הללו שוב בשבועות הקרובים, כשנדבר על אק"ג.

מערכת ההולכה בלב

האיור מטה מדגים את מבנה מערכת ההולכה הקוצבת את פעילות הלב; שימו לב למקרא. האות מתחיל מקשר ה-SA, שנמצא בעלייה הימנית, בסמוך לפתח הכניסה של הוריד הנבוב אל הלב. האות מתפשט במהרה אל העלייה השמאלית דרך הצרור ע"ש בכמן וכך מתכווצות שתי העליות יחד. אותו האות מועבר מקשר ה-SA גם אל קשר ה-AV, דרך האלומות בין הקשרים. קשר ה-AV ממוקם בחיץ העליות  – ממש בין העליות לחדרים. כאן האות מתעכב שבריר שניה, כדי לאפשר לעליות לסיים להזרים את הדם מהן אל החדרים. מכאן האות ממשיך דרך הצרור ע"ש היס (לא מסומן באיור), המתפצל לאלומה השמאלית והאלומה הימנית. הללו מוליכות את האות אל סיבי פורקינייה, המסתעפים בכל דפנות החדרים, אשר בתורם מתכווצים גם כן. וחוזר חלילה