Клеточная мембрана (саколемма) обладает проницаемостью для ионов Na, K, Ca, Cl, которые транспортируются в клетку или из клетки через ее определенные участки, называемые каналами. В покое клетки сердца на своей мембране имеют отрицательный электрический заряд (от -50 до -95мВ), который обусловлен в основном высоким содержанием ионов K внутри клетки по сравнению с их содержанием во внеклеточной среде. Такое различие в концентрации обеспечивается ферментом Na- К- АТФазой, выполняющей функцию насоса. Трансмембранный потенциал действия (возбуждающий импульс) в клетках сердца - это кратковременное изменение концентрации ионов внутри и снаружи клеточной мембраны (критический уровень пороговый потенциал, при котором происходит существенное изменение концентрации ионов для большинства миокардиальных клеток составляет -65мВ). Передача импульса (тока действия, потенциала действия) происходит от клетки естественного водителя ритма или от искусственного источника электроэнергии к соседней клетке, которая находилась в невозбужденном состоянии.
Автоматизм- способность клеток спонтанно генерировать импульс возбуждения. Автоматизмом обладают все клетки сердца, однако преимуществом обладают клетки синусового узла, что связано с величиной потенциала покоя. Потенциал покоя клеток синусового узла составляет от -50 до -60мВ; клеток предсердно-желудочкового узла от -60 до -70мВ; клеток волокон Пуркинье от -90 до -95мВ; клеток волокон сократительного миокарда от -80 до -90мВ. В результате трансмембранный потенциал в синусовом узле быстрее достигает пороговой величины, чем в других скрытых водителях ритма, и вызывает возбуждение окружающих клеток. Изменение частоты генерируемых синусовым узлом импульсов обеспечивается либо различными клетками, в которых импульсы возникают с различной частотой, либо влиянием отделов вегетативной нервной системы. Значительное угнетение автоматизма синусового узла может привести к активации нижележащих отделов проводящей системы ( латентных водителей ритма) - предсердно-желудочкового узла, пучка Гиса или волокон Пуркинье.
Возбудимость- свойство миокарда развивать ответ на импульсы, генерируемые естественным или искусственным водителем ритма, и проявляется в форме сокращения его волокон. Однако, в определенную фазу (рефрактерный период) сердечного цикла клетки миокарда в ответ на импульс либо не возбуждаются, либо дают измененный ответ. Рефрактерный период, в основном, совпадает с продолжительностью желудочкового комплекса на электрокардиограмме.
Проводимость - свойство клеток миокарда и проводящей системы сердца распространять импульс возбуждения на окружающие их клетки. Скорость проведения возбуждения неодинакова во всех отделах сердца. Наиболее быстро импульс проводится в волокнах Пуркинье (4м/с), а наиболее медленно - в предсердно-желудочковом узле (0.2м/с); по миокарду предсердий и желудочков возбуждение распространяется со скоростью 0.8 и 0.4м/с соответственно. Малая скорость проведения по предсердно-желудочковому узлу является важным защитным физиологическим свойством, предупреждающим проведение очень большого числа импульсов из предсердий в желудочки.