Tegevuspotentsiaal neuronite sõnum

The tegevuspotentsiaal see on lühiajaline elektriline või keemiline nähtus, mis juhtub meie aju neuronites. Võib öelda, et see on sõnum, mis edastatakse teistele neuronitele.

Seda toodetakse raku kehas (tuum), mida nimetatakse ka soomiks. Sõitke läbi kogu aksoni (neuroni laiendamine, sarnane kaabli külge) kuni selle lõpuni, mida nimetatakse terminali nupuks.

Toimimispotentsiaalidel antud teljel on alati sama kestus ja intensiivsus. Kui aksonid jagunevad teistesse laienditesse, jaguneb tegevuspotentsiaal, kuid selle intensiivsus ei vähene.

Kui toimepotentsiaal jõuab neuronite nuppudesse, eraldavad nad kemikaale, mida nimetatakse neurotransmitteriteks. Need ained ergutavad või pärsivad neid vastuvõtva neuroni, mis on võimeline tekitama nimetatud neuronis toimepotentsiaali.

Suur osa närvirakkude toimepotentsiaalidest teadaolevatest on saadud hiiglaslike kalmaaride aksonitega tehtud katsetest. Selle suuruse tõttu on lihtne õppida, kuna see ulatub peast saba poole. Nad teenivad nii, et loom saab liikuda.

Neuronaalse membraani potentsiaal

Neuronites on nende sees erinevad elektrilised laengud kui väljaspool. Seda erinevust nimetatakse membraani potentsiaal.

Kui neuron on puhkepotentsiaal, tähendab, et selle elektriline laeng ei muutu ergastavate või pärssivate sünaptiliste potentsiaalidega.

Seevastu, kui teised võimalused seda mõjutavad, võib membraani potentsiaali vähendada. Seda tuntakse kui depolarisatsioon.

Või vastupidi, kui membraani potentsiaal suureneb oma normaalse potentsiaali suhtes, kutsutakse nähtus hüperpolarisatsioon.

Kui membraanipotentsiaali väga kiire ümberpööramine toimub äkki, on olemas tegevuspotentsiaal. See koosneb lühikesest elektrilisest impulssist, mis tõlgitakse sõnumisse, mis liigub läbi neuroni aksoni. See algab raku korpusest, jõudes terminali nuppudeni.

Oluline on rõhutada, et toimimispotentsiaali tekkimiseks peavad elektrilised muutused jõudma piirini, mida nimetatakse ergastuskünnis. See on membraani potentsiaali väärtus, mis peab vältimatult toimuma.

Toimimise võimalused ja muutused ioonitasemes

Normaalsetes tingimustes on neuron valmis vastu võtma naatriumi (Na +). Kuid selle membraan ei ole selle iooni suhtes väga läbilaskev.

Lisaks on sellel tuntud naatrium-kaalium-transporterid, rakumembraanis leiduv valk, mis vastutab selle eemaldamise eest naatriumioonide eemaldamises ja kaaliumiioonide sisestamises. Eriti sisestatakse iga kolme ekstraheeritud naatriumi kohta kaks kaaliumi.

Need transportijad säilitavad rakus madala naatriumisisalduse. Kui raku läbilaskvus suureneb ja suurem hulk naatriumi siseneb ootamatult, muutuks membraanipotentsiaal radikaalselt. Ilmselt põhjustab see tegevuspotentsiaali.

Täpsemalt suureneks membraani läbilaskvus naatriumile, sisenedes neisse neuroni sisse. Samal ajal võimaldaks see kaaliumiioonid rakust välja tulla.

Kuidas need läbilaskvuse muutused toimuvad??

Rakkudel on arvukalt valke, mis on nende membraanile kinnitatud ioonikanalid. Neil on avad, mille kaudu ioonid võivad rakkudesse siseneda või sealt lahkuda, kuigi nad ei ole alati avatud. Kanalid suletakse või avatakse teatud sündmuste järgi.

Ioonikanaleid on mitut tüüpi ja igaüks on tavaliselt spetsialiseerunud teatud tüüpi ioonide juhtimiseks.

Näiteks võib avatud naatriumikanal läbida rohkem kui 100 miljonit iooni sekundis.

Kuidas toimimispotentsiaalid on loodud?

Neuronid edastavad informatsiooni elektrokeemiliselt. See tähendab, et kemikaalid toodavad elektrilisi signaale.

Neil kemikaalidel on elektriline laeng, mistõttu neid nimetatakse ioonideks. Närvisüsteemi kõige olulisem on naatrium ja kaalium, millel on positiivne laeng. Lisaks kaltsiumile (2 positiivset laengut) ja kloorile (üks negatiivne laeng).

Membraani potentsiaali muutused

Toimingupotentsiaali esimene samm on raku membraanipotentsiaali muutus. See muudatus peab ületama erutuslävi.

Eriti väheneb membraanipotentsiaal, mida nimetatakse depolarisatsiooniks.

Naatriumikanalite avamine

Selle tagajärjel avanevad membraanis olevad naatriumikanalid, võimaldades naatriumil tungida neuronisse massiivselt. Neid juhivad difusiooni- ja elektrostaatilised survejõud.

Kuna naatriumi ioonid on positiivselt laetud, tekitavad nad kiire membraani potentsiaali.

Kaaliumikanalite avamine

Axoni membraanil on nii naatrium- kui ka kaaliumikanaleid. Viimane avaneb hiljem, sest nad on vähem tundlikud. See tähendab, et nad vajavad avamiseks suuremat depolarisatsiooni taset ja seetõttu avavad nad hiljem.

Naatriumikanalite sulgemine

Tuleb aeg, mil tegevuspotentsiaal jõuab oma maksimaalse väärtuseni. Sellest ajast alates blokeeritakse ja suletakse naatriumikanalid.

Neid ei saa enam uuesti avada enne, kui membraan jõuab jälle puhkepotentsiaalini. Selle tulemusena ei saa neuronisse siseneda enam naatriumi.

Kaaliumikanalite sulgemine

Kuid kaaliumikanalid jäävad avatuks. See võimaldab kaaliumioone voolata läbi raku.

Difusiooni ja elektrostaatilise rõhu tõttu, kuna aksoni sisemus on positiivselt laetud, surutakse kaaliumiioonid rakust välja.

Seega taastab membraani potentsiaal oma tavalise väärtuse. Vähehaaval sulguvad kaaliumikanalid.

See katioonide väljund põhjustab membraani potentsiaali normaalväärtuse taastamiseks. Kui see juhtub, hakkavad kaaliumikanalid uuesti sulguma.

Hetkel, mil membraanipotentsiaal jõuab normaalväärtusse, sulguvad kaaliumikanalid täielikult. Mõnevõrra hiljem aktiveeritakse naatriumikanalid uuesti, valmistades selleks ette teise depolarisatsiooni.

Lõpuks eritavad naatrium-kaalium-transportijad naatriumi, mis oli sisenenud, ja taastada eelnevalt lahkunud kaalium.

Kuidas akson edastab informatsiooni?

Axon koosneb neuroni osast, mis on kaabli sarnane. Nad võivad olla väga pikad, et võimaldada füüsiliselt kaugel paiknevatel neuronitel informatsiooni ühendada ja saata.

Toimimispotentsiaal levib piki aksonit ja jõuab lõppseadme nuppudeni, et saata sõnumeid järgmisesse lahtrisse.

Kui mõõtsime aksoni eri piirkondade toimepotentsiaali intensiivsust, leiame, et selle intensiivsus jääb kõigis valdkondades samaks.

Kõik või mitte midagi

See juhtub seetõttu, et aksonaalne juhtimine järgib põhiseadust: kõigi või mitte midagi. See tähendab, et on antud või mitte antud tegevuspotentsiaal. Kui see algab, liigub see kogu aksoni äärmuseni, säilitades alati sama suuruse, ei suurene ega vähene. Veelgi enam, kui akson eraldub, on tegevuspotentsiaal jagatud, kuid säilitab selle suuruse.

Toimimispotentsiaalid algavad neuroni lõpus oleva aksoni otsast. Tavaliselt reisivad nad ainult ühes suunas.

Toimimise ja käitumise võimalused

On võimalik, et te võite praegu küsida endalt: kui tegevuspotentsiaal on kõik-või-midagi protsess, kuidas toimivad teatud käitumised nagu lihaste kokkutõmbumine, mis võivad erineda intensiivsuse tasemetest? See toimub sagedusseadusega.

Sageduse seadus

Mis juhtub, on see, et üks tegevuspotentsiaal ei anna teavet otse. Selle asemel määrab info aksoni väljalaske- või põlemissageduse. See tähendab, et sagedus, milles toimimispotentsiaalid ilmnevad. Seda nimetatakse "sagedusseaduseks".

Seega põhjustaks suure esinemissageduse sagedus väga intensiivse lihaste kokkutõmbumise.

Sama juhtub ka arusaamaga. Näiteks, väga hele visuaalne stiimul, mis tuleb kinni haarata, peab andma silmadele kinnitatud aksonites suure "kiiruse". Sel viisil peegeldab toimepotentsiaalide sagedus füüsilise stiimuli intensiivsust.

Seetõttu täiendab kõigi või mitte midagi seadust sagedusseadusega.

Muud teabevahetuse vormid

Tegevuspotentsiaalid ei ole ainsad neuronites esinevad elektrisignaalid. Näiteks, kui sünapsi kaudu teavet edastatakse, on andmeid vastuvõtva neuroni membraanis väike elektriline impulss..

Teatud juhtudel võib kerge depolarisatsioon, mis on liiga nõrk, et tekitada toimepotentsiaali, membraani potentsiaali veidi muuta.

Kuid see muutus väheneb vähehaaval, kuna see liigub läbi aksoni. Seda tüüpi informatsiooni edastamisel ei avata ega suleta naatriumi ega kaaliumikanaleid.

Seega toimib akson veealuse kaabli all. Kui signaal edastatakse, väheneb selle amplituud. Seda tuntakse juhtivuse vähenemisena ja see tuleneb aksoni omadustest.

Toimimispotentsiaalid ja müeliin

Peaaegu kõigi imetajate aksonid on kaetud müeliiniga. See tähendab, et neil on segmendid, mida ümbritseb aine, mis võimaldab närvi juhtimist, muutes selle kiiremaks. Myeliin ümbritseb aksonit, ilma et see laseks ekstratsellulaarsel vedelikul jõuda.

Müeliini toodetakse kesknärvisüsteemis oligodendrotsüütidena tuntud rakkudes. Kuigi perifeerses närvisüsteemis toodab seda Schwann'i rakud.

Müeliini segmendid, mida tuntakse müeliinist mantlitena, on jagatud aksoni katmata aladega. Neid piirkondi nimetatakse Ranvier-sõlmedeks ja nad puutuvad kokku rakuvälise vedelikuga.

Müeliinivaba aksonis (mis ei ole müeliiniga hõlmatud) kantakse toime potentsiaali erinevalt kui müeliiniga seotud \ t.

Toimimispotentsiaal võib liikuda läbi müeliiniga kaetud aksonaalse membraani kaabli omaduste kaudu. Sel viisil juhib akson elektrilist muutust toimepotentsiaali kohast kuni järgmise Ranvieri sõlme juurde.

See muutus on veidi vähenenud, kuid on piisavalt intensiivne, et tekitada järgmises sõlmes toimepotentsiaali. Seejärel käivitub see potentsiaal uuesti või kordub igas Ranvieri sõlmes, mida transporditakse kogu müeliniseeritud tsoonis järgmise sõlme juurde..

Seda tegevuspotentsiaali juhtimist nimetatakse soolamise juhtivuseks. Selle nimi pärineb ladina keeles "saltare", mis tähendab "tantsimist". Mõiste seisneb selles, et impulss paistab hüppeliselt sõlmedelt sõlme.

Soolajuhtimise eelised toimepotentsiaalide edastamiseks

Sellist tüüpi sõidul on oma eelised. Esiteks, et säästa energiat. Naatrium-kaalium-transportijad veedavad palju energiat, mis eraldavad naatriumi liigset kogust aksoni sisemuses toimepotentsiaalide ajal.

Need naatrium-kaalium-transporterid asuvad aksoni piirkondades, mis ei ole müeliiniga kaetud. Müeliniseeritud aksonis võib naatrium siseneda ainult Ranvieri sõlmedesse. Seetõttu siseneb palju vähem naatriumi ja seetõttu tuleb pumpada vähem naatriumi. Niisiis peavad naatrium-kaaliumi vedajad töötama vähem.

Müeliini teine ​​eelis on see, kui kiiresti. Müeliniseeritud aksonis sõidetakse kiiremini toimepotentsiaal, kuna impulss hüppab ühelt sõlmedelt teisele, ilma et peaks läbima kogu aksoni.

See kiiruse suurenemine põhjustab loomade mõtlemise ja kiirema reageerimise. Teistel elusolenditel, näiteks kalmaaril, on müeliinideta aksonid, mille kiirus suureneb nende suuruse tõttu. Kalmaari aksonitel on suur läbimõõt (umbes 500 μm), mis võimaldab neil kiiremini liikuda (umbes 35 meetrit sekundis).

Samal kiirusel toimivad kasside aksonite aktsioonipotentsiaalid, kuigi nende läbimõõt on ainult 6 μm. Mis juhtub, on see, et need aksonid sisaldavad müeliini.

Müeliinitud akson võib põhjustada toimepotentsiaali kiirusega umbes 432 kilomeetrit tunnis, läbimõõduga 20 μm..

Viited

1. Toimingupotentsiaalid. (s.f.). Välja otsitud 5. märtsil 2017, Hyperphysics, Georgia State University: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.
2. Carlson, N.R. (2006). Käitumise füsioloogia 8. ed. Madrid: Pearson.
3. Chudler, E. (s.f.). Tuled, kaamera, toimingupotentsiaal. Välja otsitud 05. märtsil 2017 Washingtoni Ülikoolist: faculty.washington.edu.
4. Tegevusvõimaluste etapid. (s.f.). Välja otsitud 5. märtsil 2017, Boundless: boundless.com.