Tính hưng phấn là khả năng phát sinh điện thế hoạt động gây co cơ tim.
Tim gồm hai loại tế bào cơ:
Những tế bào phát sinh và dẫn truyền xung động, đó là các tế bào nút xoang, nút nhĩ thất và của mạng Purkinje.
Những tế bào trả lời các xung động này bởi sự co rút, đó là các tế bào cơ nhĩ và cơ thất.
Những đặc tính này khiến tim mang tính tự động. Đây là đặc điểm không có ở cơ vân.
Các hoạt động điện trong tim dẫn đến sự co bóp. Do đó, những rối loạn hoạt động điện sẽ đưa đến rối loạn nhịp với biểu hiện từ nhẹ đến nặng trên lâm sàng.
Các pha của hoạt động điện thế cơ tim:
Ở trạng thái nghỉ, cả hai loại sợi cơ tim cũng như các tế bào sống khác, đều ở tình trạng phân cực, nghĩa là có một hiệu số điện thế giữa trong và ngoài màng tế bào. Điện thế bên trong âm tính so với ngoài đo được từ -70mV đến -90mV, có khi lên đến -90mV đến -100mV ở loại sợi dẫn truyền đặc biệt như sợi Purkinje, được gọi là điện thế màng lúc nghỉ Điện thế này bắt nguồn từ sự chênh lêch nồng độ của 3 ion chính là Na+, Ca+và chủ yếu là K+. Nồng độ K+ trong tế bào cơ tim rất lớn, gấp 30 lần so với nồng độ K+ ngoài tế bào.
Điện thế màng tế bào cơ tim khi nghỉ ngơi có tính thấm tương đối với K+, K+ có khuynh hướng khuếch tán ra ngoài theo bậc thang nồng độ. Các anion (A-) trong tế bào không khuếch tán ra ngoài với K+. Sự thiếu các cation làm điện thế trong màng âm so với bên ngoài. Điện thế hoạt động của tế bào cơ tim gồm các pha như sau :
Pha 0-1: khi có kích thích, màng tế bào bị khử cực, tính thấm của màng thay đổi, màng tăng tính thấm đối với Na+, kênh Na+ mở ra nhanh chóng và Na+ thâm nhập vào trong tế bào, điện thế trong màng hạ nhanh tới 0mV và trở nên dương tính +20mV. Điện thế hoạt động vẽ một đường gần như thẳng đứng, gọi là pha khử cực nhanh, tương ứng với sóng R của điện tâm đồ (ECG).
Pha 2: pha bình nguyên của điện thế hoạt động, tính thấm của màng đối với ion kali giảm, trong khi đó tính thấm đối với Natri-Canxi tăng, kênh Ca++ chậm được mở ở màng tế bào và màng lưới sinh cơ chất, những ion này đi vào bào tương, một ít Na+ cũng vào theo, và điện thế hoạt động biểu hiện dạng bình nguyên (plateau).
Pha 3: tái cực nhanh trở lại, tính thấm của màng đối với Ca+ giảm, kênh K+ mở ra, màng tăng tính thấm trở lại đối với K+, K+ thoát ra ngoài tế bào nhiều hơn, làm cho điện thế trong màng âm hơn.
Pha 4: phân cực, ở đầu giai đoạn này, Na+ được vận chuyển ra ngoài và K+ đi vào trong tế bào nhờ bơm Na+K+ATPase, với sự có mặt của Mg++. Điện thế màng trở lại trị số lúc ban đầu (hình 3).
Ở các tế bào cơ nhĩ và thất, không có hoạt động tự phát, pha 4 sẽ kéo dài, cho đến khi có một kích thích nào đó từ tế bào lân cận, điện thế màng sẽ dần dần tiến đến ngưỡng và bắt đầu một điện thế hoạt động với các pha như trên.
Nhưng ở loại tế bào đặc biệt của hệ thống dẫn truyền, sẽ không chờ kích thích bên ngoài một cách thụ động, mà ngay trong trạng thái nghỉ ngơi, cũng tìm cách tự khử cực lấy. Ở pha 4, có sự giảm từ từ tính thấm của màng đối với K+, tăng tính thấm đối với Na+ làm tăng điện thế qua màng, điện thế trong màng dần hạ xuống, đưa đường cong lên gần đường đẵng điện hơn : đó là sự khử cực chậm tâm trương, đặc trưng cho tế bào tự động. Thuộc tính này khiến chúng có thể tự mình phát ra những xung động nhịp nhàng theo một tần số nhất định. Vì vậy người ta gọi tim có tính tự động. Đặc tính này hoàn toàn độc lập với hệ thần kinh, dù cắt bỏ hết các nhánh thần kinh như trong ghép tim, tim vẫn đập một cách tự động.
Giai đoạn này nhanh nhất nút xoang, tiếp là nút nhĩ-thất và chậm nhất ở sợi Purkinje, biểu hiện khả năng phát xung động riêng lẽ ở mỗi loại tế bào đặc biệt này.
Hình: Hoạt động điện thế của sợi cơ thất.
Do tính hợp bào của cơ tim, nên tim hoạt động theo qui luật ''tất cả hoặc không". Sự kích thích một sợi cơ nhĩ nào đó, sẽ gây một hoạt động điện qua khối cơ nhĩ, tương tự như vậy đối với cơ thất. Nếu bộ nối nhĩ-thất hoạt động tốt, điện thế sẽ truyền từ nhĩ xuống thất. Khi tác nhân kích thích đủ mạnh đưa điện thế trong màng tới ngưỡng, cơ tim co bóp ngay tới mức tối đa. Dưới ngưỡng đó cơ tim không phản ứng gì, tim cũng không co bóp mạnh hơn được.
Tác động của hệ thần kinh thực vật lên các tế bào phát nhịp:
Hệ phó giao cảm kéo dài thời gian điện thế hoạt động, làm điện thế màng lúc nghỉ âm hơn, vì vậy làm giảm tính kích thích tế bào. Acetylcholin làm tăng tính thấm của màng cơ tim đối với K+ do đó kéo dài sự khử cực chậm tâm trương.
Những lý do trên làm giảm tần số tế bào phát nhịp, gây chậm nhịp tim.
Ngược lại, hệ giao cảm làm giảm tính kích thích của tế bào và tăng tốc độ khử cực chậm tâm trương, do đó làm tăng nhịp tim.
