Công thức Goldman là công thức được nhà hóa học người Mỹ David E. Goldman (1910 - 1998) đưa ra năm 1943 để mô tả bệnh nhân bị rối loạn ám ảnh cưỡng chế được thực hiện bằng dòng chảy muối đi qua một màng mỏng nhân tạo. Công thức goldman được mô tả như sau:
Phương trình này mang tên Goldman hay căng thẳng G - Hodgkin - Katz dùng để tính điện thế khuếch tán khi màng thấm nhiều ion khác nhau. Theo đó, điện thế khuếch tán phụ thuộc 3 yếu tố: 1) Dấu của điện tích ion; 2) Tính thấm P của màng đối với mỗi ion; 3) Nồng độ các ion (C) tương ứng bên trong (i) và bên ngoài màng (o). Căng thẳng G đưa ra cách tính điện thế bên trong màng tế bào khi có 2 ion dương hóa trị một là Na+ và K+ và một ion âm hóa trị một là Cl-. Nó cho phép tính hiệu điện thế tồn tại trong các tế bào khác nhau giữa tế bào chất và môi trường ngoại bào ở trạng thái nghỉ và ở trạng thái kích thích. Phương trình EMF ở trạng thái nghỉ được gọi là điện thế nghỉ (RP), ở trạng thái hưng phấn - điện thế hoạt động (AP).
Bản chất của lý thuyết này nằm ở chỗ điện thế nghỉ và điện thế hoạt động là do bản chất của chúng là điện thế màng do đặc tính bán thấm của màng tế bào và sự phân bố không đồng đều của các ion giữa tế bào và môi trường, được hỗ trợ bởi các cơ chế truyền tích cực khu trú trong màng tế bào. Giữa bề mặt bên trong và bên ngoài của màng tế bào luôn có sự chênh lệch điện thế. Sự khác biệt về điện thế này, được đo bằng trạng thái nghỉ sinh lý của tế bào, được gọi là điện thế nghỉ. Lý do cho sự xuất hiện của điện thế tế bào cả khi nghỉ ngơi và hoạt động là sự phân bố không đồng đều của các ion kali và natri giữa các tế bào chất và môi trường. Nồng độ của ion kali bên trong tế bào cao hơn 20 - 40 lần so với hàm lượng của chúng trong chất lỏng bao quanh tế bào. Ngược lại, nồng độ natri trong dịch gian bào cao gấp 10 đến 20 lần so với bên trong tế bào. Sự phân bố không đồng đều của các ion là do sự chuyển dời tích cực của các ion - công việc của bơm natri-kali. Sự xuất hiện của điện thế nghỉ chủ yếu là do sự hiện diện của một gradien nồng độ của các ion kali và tính thấm không đều của màng tế bào đối với các ion khác nhau.
Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng đối với tâm lý học. Bởi vì sự khác biệt giữa đau khổ và hạnh phúc, tâm trạng tích cực và tâm trạng tiêu cực, thậm chí cả tỉnh táo và tâm thần đều phụ thuộc vào dòng muối tích điện (ion) đi qua các kênh protein xuyên qua màng nơ-ron thần kinh. Ví dụ, cocaine có thể xuyên qua một số kênh Ca+2; đột biến ở một số kênh K+ được cho là có liên quan đến bệnh tâm thần phân liệt; thuốc gây mê giữ cho các GABA (Chất dẫn truyền thần kinh) nhạy cảm với kênh Cl- mở lâu hơn. Hầu hết các chức năng của tế bào đều bị ảnh hưởng bởi những thay đổi điện áp trên màng cách điện siêu mỏng của nó. Đối với điện áp điển hình 100 mV trên màng dày 10nm, cường độ điện trường là khoảng 10 triệu V/m (khoảng mười triệu volt trên một ô cửa). Đối với các kênh protein phối tử, dòng ion bị thay đổi do thay đổi điện trường cục bộ gây ra bởi các hormone liên kết, thuốc hoặc chất dẫn truyền thần kinh. Bởi vì tất cả các kênh này có vai trò rất quan trọng đối với việc chu chuyển điện thế, hóa học trong và giữa các tế bào, giúp chúng ta hiểu được cách các kênh protein mở và đóng, cách xác định điện thế màng tế bào, xác định dòng ion và cách thức dòng ion tạo ra điện thế màng như thế nào.
Tài liệu tham khảo[sửa]
- Vũ Dũng (Chủ biên), Từ điển Tâm lý học, Nxb. Từ điển bách khoa, Hà Nội, 2008.
- Junge D., Nerve and Muscle Excitation (2nd ed.), Sunderland, Massachusetts: Sinauer Associates, 1981.
- Enderle, John Enderle, John D., Blanchard, Susan M., Bronzino, Joseph D. (eds.), Introduction to Biomedical Engineering (Second Edition), Biomedical Engineering, Boston: Academic Press, 2005.
- Reuss, Luis Alpern, Robert J., Hebert, Steven C. (eds.), Mechanisms of Ion Transport Across Cell Membranes and Epithelia, Seldin and Giebisch's The Kidney (Fourth Edition), San Diego: Academic Press, 2008.
- Enderle, John D., Enderle, John D., Bronzino, Joseph D. (eds.), Introduction to Biomedical Engineering (Third Edition), Biomedical Engineering, Boston: Academic Press, 2012.
- Bhadra, Narendra, Kilgore, Kevin (ed.), Implantable Neuroprostheses for Restoring Function, Woodhead Publishing, 2015.
