Darbības potenciāls ziņa par neironiem

The rīcības potenciāls tā ir īslaicīga elektriska vai ķīmiska parādība, kas notiek mūsu smadzeņu neironos. Var teikt, ka tas ir ziņojums, kas tiks pārraidīts uz citiem neironiem.

To ražo šūnas (kodola) organismā, ko sauc arī par somu. Ceļojiet pa visu axonu (neirona paplašinājums, līdzīgs kabelim) līdz galam, ko sauc par termināļa pogu.

Darbības potenciālam noteiktā aksonā vienmēr ir vienāds ilgums un intensitāte. Ja axon kļūst citos paplašinājumos, darbības potenciāls ir sadalīts, bet tā intensitāte nav samazināta.

Kad darbības potenciāls sasniedz neironu termināļa pogas, tās izdalās ķīmiskās vielas, ko sauc par neirotransmiteriem. Šīs vielas ierosina vai inhibē neironu, kas tos uztver, spējot radīt darbības potenciālu minētajā neironā.

Liela daļa to, kas ir zināms par neironu darbības potenciālu, nāk no eksperimentiem, kas veikti ar milzīgiem kalmāriem. To ir viegli izpētīt tā lieluma dēļ, jo tas stiepjas no galvas līdz astei. Tie kalpo tā, lai dzīvnieks varētu pārvietoties.

Neironu membrānas potenciāls

Neironiem ir atšķirīgi elektriskie lādiņi iekšpusē nekā ārpuses. Šī atšķirība tiek saukta membrānas potenciāls.

Kad ir neirons atpūtas potenciāls, nozīmē, ka tās elektrisko lādiņu neizmaina eksitējošie vai inhibējošie sinaptiskie potenciāli.

Turpretī, ja to ietekmē citi potenciāli, membrānas potenciālu var samazināt. Tas ir pazīstams kā depolarizācija.

Vai, gluži pretēji, tad, kad membrānas potenciāls palielinās attiecībā pret tā normālo potenciālu, parādās fenomens hiperpolarizācija.

Ja pēkšņi notiek strauja membrānas potenciāla inversija, pastāv a rīcības potenciāls. Tas sastāv no īsa elektriskā impulsa, kas tiek pārvērsts ziņojumā, kas ceļo caur neirona aksonu. Tas sākas šūnu korpusā, sasniedzot termināļa pogas.

Ir svarīgi uzsvērt, ka, lai varētu rasties rīcības potenciāls, elektriskajām izmaiņām jāsasniedz slieksnis, ko sauc ierosmes slieksnis. Tā ir iespējama membrānas potenciāla vērtība, lai notiktu darbības potenciāls.

Darbības iespējas un izmaiņas jonu līmeņos

Normālos apstākļos neirons ir gatavs uzņemties nātriju (Na +). Tomēr tā membrāna nav ļoti izturīga pret šo jonu.

Turklāt tam ir labi zināmi "nātrija-kālija pārvadātāji", šūnu membrānā atrodami proteīni, kas ir atbildīgi par nātrija jonu izņemšanu no tā un kālija jonu ievadīšanu tajā. Konkrēti, katram 3 nātrija joniem, kas iegūti, ievadiet divus kālija.

Šie transportieri saglabā zemu nātrija līmeni šūnā. Ja šūnas caurlaidība palielinājās un pēkšņi nonāktu lielāks nātrija daudzums, membrānas potenciāls radikāli mainītos. Acīmredzot tas ir tas, kas izraisa rīcības potenciālu.

Jo īpaši palielināsies membrānas caurlaidība nātrijā, nonākot neironā. Tajā pašā laikā tas ļautu izvadīt kālija jonus no šūnas.

Kā notiek šīs caurlaidības izmaiņas??

Šūnās ir daudz olbaltumvielu, kas ir ievietotas membrānā jonu kanāliem. Tiem ir atveres, caur kurām joni var iekļūt vai iziet no šūnām, lai gan tie ne vienmēr ir atvērti. Kanāli tiek aizvērti vai atvērti atbilstoši noteiktiem notikumiem.

Ir vairāki jonu kanālu veidi, un katrs no tiem parasti specializējas tikai dažu veidu jonu vadīšanai.

Piemēram, atvērts nātrija kanāls var iziet vairāk nekā 100 miljonus jonu sekundē.

Kā tiek veidoti rīcības potenciāli?

Neironi pārraida informāciju elektroķīmiski. Tas nozīmē, ka ķimikālijas rada elektriskos signālus.

Šīm ķimikālijām ir elektriskā lādiņa, tāpēc tās sauc par joniem. Nervu sistēmā vissvarīgākais ir nātrijs un kālijs, kam ir pozitīva lādiņa. Papildus kalcijam (2 pozitīvi lādiņi) un hloram (viens negatīvs lādiņš).

Izmaiņas membrānas potenciālā

Pirmais solis darbības potenciāla rašanās gadījumā ir šūnas membrānas potenciāla izmaiņas. Šai izmaiņai ir jāpārsniedz arousal slieksnis.

Jo īpaši ir samazināts membrānas potenciāls, ko sauc par depolarizāciju.

Nātrija kanālu atvēršana

Tā rezultātā, membrānā iestrādātās nātrija kanāli atveras, ļaujot nātrijai masveidā iekļūt neironā. To izraisa difūzijas un elektrostatiskā spiediena spēki.

Tā kā nātrija joni ir pozitīvi uzlādēti, tie rada strauju membrānas potenciāla izmaiņas.

Kālija kanālu atvēršana

Axon membrānai ir gan nātrija, gan kālija kanāli. Tomēr pēdējais atvērts vēlāk, jo tie ir mazāk jutīgi. Tas nozīmē, ka viņiem ir nepieciešams augstāks depolarizācijas līmenis, lai atvērtu un tāpēc viņi atveras vēlāk.

Nātrija kanālu slēgšana

Ir laiks, kad darbības potenciāls sasniedz maksimālo vērtību. No šī perioda nātrija kanāli ir bloķēti un slēgti.

Tos vairs nevarēs atkal atvērt, līdz membrāna atkal nonāk atpūsties. Rezultātā neirons nevar nokļūt ne vairāk kā nātrijā.

Kālija kanālu slēgšana

Tomēr kālija kanāli paliek atvērti. Tas ļauj kālija joniem plūst caur šūnu.

Difūzijas un elektrostatiskā spiediena dēļ, tā kā axon iekšpuse ir pozitīvi uzlādēta, kālija joni tiek izspiesti no šūnas.

Tādējādi membrānas potenciāls atgūst savu parasto vērtību. Mazliet nedaudz tiek aizvērti kālija kanāli.

Šis izvads izraisa membrānas potenciālu atgūt normālo vērtību. Kad tas notiek, kālija kanāli atkal slēdzas.

Pašlaik, kad membrānas potenciāls sasniedz normālo vērtību, kālija kanāli pilnībā aizveras. Nedaudz vēlāk nātrija kanāli tiek atkal aktivizēti, gatavojoties citai depolarizācijai, lai tos atvērtu.

Visbeidzot, nātrija-kālija transportētāji, izdalās nātriju, kas bija ievadījis, un atgūst iepriekš atstāto kāliju.

Kā informācija tiek izplatīta ar aksonu?

Axon sastāv no neirona daļas, kura pēdējais ir līdzīgs kabelim. Tās var būt ļoti garas, lai ļautu neironiem, kas ir fiziski tālu, savienot un nosūtīt informāciju.

Darbības potenciāls izplatās pa aksonu un sasniedz termināļa pogas, lai nosūtītu ziņojumus uz nākamo šūnu.

Ja mēs izmērītu darbības potenciāla intensitāti no dažādām axona zonām, mēs konstatētu, ka tās intensitāte visās jomās paliek nemainīga.

Visu vai neko tiesību akti

Tas notiek tāpēc, ka axona vadīšana notiek saskaņā ar pamatlikumu: visu vai neko. Proti, tiek dots vai netiek dots rīcības potenciāls. Tiklīdz tas sākas, tas pa visu galvu pārvietojas pa galvu, vienmēr saglabājot to pašu lielumu, nepalielinās vai nesamazinās. Turklāt, ja axon izzūd, darbības potenciāls ir sadalīts, bet saglabā tā lielumu.

Darbības potenciāls sākas pie tā gala, kas ir piesaistīts neirona somai. Parasti tie parasti ceļo tikai vienā virzienā.

Darbības un uzvedības iespējas

Iespējams, ka šajā brīdī jūs varat uzdot sev jautājumu: ja darbības potenciāls ir viss vai nekas process, kā notiek noteiktas darbības, piemēram, muskuļu kontrakcija, kas var atšķirties dažādos intensitātes līmeņos? Tas notiek ar likumu.

Likums par frekvenci

Kas notiek, viena darbības potenciāls nesniedz informāciju tieši. Tā vietā informāciju nosaka aksona izlādes vai šaušanas ātruma biežums. Tas ir, biežums, kurā notiek darbības potenciāls. To sauc par "frekvences likumu".

Tādējādi augsts darbības potenciāla biežums novestu pie ļoti intensīvas muskuļu kontrakcijas.

Tas pats notiek ar uztveri. Piemēram, ļoti spilgtajam vizuālajam stimulam, kas jāapkaro, ir jārada augsts "šaušanas ātrums" acīs, kas piestiprinātas pie acīm. Tādā veidā darbības potenciāla biežums atspoguļo fiziskā stimula intensitāti.

Tāpēc visu vai neko likumu papildina likuma likums.

Citi informācijas apmaiņas veidi

Darbības potenciāli nav vienīgie elektrisko signālu veidi, kas rodas neironos. Piemēram, nosūtot informāciju, izmantojot sinapsiju, neirona membrānā, kas saņem datus, ir neliels elektriskais impulss..

Dažos gadījumos neliela depolarizācija, kas ir pārāk vāja, lai radītu darbības potenciālu, var nedaudz mainīt membrānas potenciālu.

Tomēr šī izmaiņa mazliet samazinās, jo tā šķērso aksonu. Šāda veida informācijas pārraidei nedz nātrija, nedz kālija kanāli netiek atvērti vai slēgti.

Tādējādi, aksons darbojas kā zemūdens kabelis. Tā kā signāls tiek pārraidīts, tā amplitūda samazinās. Tas ir pazīstams kā samazinošs vadītspēja, un tas notiek sakarā ar axon īpašībām.

Darbības potenciāls un mielīns

Gandrīz visu zīdītāju akoni ir pārklāti ar mielīnu. Tas nozīmē, ka viņiem ir segmenti, kurus ieskauj viela, kas ļauj nervu vadību, padarot to ātrāku. Myelīns iesaiņo ap aksonu, neļaujot ekstracelulārajam šķidrumam to sasniegt.

Myelīnu centrālajā nervu sistēmā ražo šūnas, ko sauc par oligodendrocītiem. Lai gan perifērajā nervu sistēmā to ražo Schwann šūnas.

Myelīna segmentus, kas pazīstami kā mielīna apvalki, dala ar neatklātām axona zonām. Šīs zonas sauc par Ranvier mezgliem, un tās saskaras ar ekstracelulāro šķidrumu.

Darbības potenciāls tiek pārnests neirolizētā axonā (kas nav iekļauts mielīna) nekā mielīnizētajā akonā..

Ar kabeļa īpašībām darbības potenciāls var šķērsot ar mielīnu pārklātu aksonu membrānu. Tādā veidā axon veic elektroenerģijas maiņu no vietas, kur notiek darbības potenciāls, līdz nākamajam Ranvier mezglam.

Šīs izmaiņas nedaudz samazinās, bet ir pietiekami intensīva, lai nākamajā mezglā izraisītu darbības potenciālu. Pēc tam šo potenciālu atkal aktivizē vai atkārto katrā Ranvier mezglā, kas tiek transportēts visā mielinizētajā zonā līdz nākamajam mezglam..

Šādu rīcības potenciālu vadīšanu sauc par sālīšanas vadīšanu. Tās nosaukums nāk no latīņu valodas "saltare", kas nozīmē "dejot". Koncepcija ir tāda, ka impulss, šķiet, pāriet no mezgla uz mezgliņu.

Sālīšanas vadīšanas priekšrocības, lai pārraidītu darbības potenciālus

Šāda veida braukšanai ir savas priekšrocības. Pirmkārt, lai taupītu enerģiju. Nātrija-kālija pārvadātāji darbības potenciāla laikā pavada lielu enerģiju, izdalot nātrija pārpalikumu.

Šie nātrija-kālija pārvadātāji atrodas axona apgabalos, kas nav pārklāti ar mielīnu. Tomēr mielīnizētā aksonā nātrija var iekļūt tikai Ranviera mezglos. Tāpēc daudz mazāk nātrija iekļūst, un tādēļ ir jāizsūknē mazāk nātrija. Tāpēc nātrija-kālija transportētājiem ir jāstrādā mazāk.

Vēl viens mielīna ieguvums ir cik ātri. Darbības potenciāls tiek ātrāk virzīts mielīnizētā aksonā, jo impulss "lec" no viena mezgla uz citu, bez nepieciešamības iet cauri visam axonam.

Šis ātruma pieaugums izraisa dzīvnieku domāšanu un ātrāku reaģēšanu. Citām dzīvām būtnēm, piemēram, kalmāriem, ir aksoni bez mielīna, kas saņem ātrumu sakarā ar to lieluma palielināšanos. Kalmāra axoniem ir liels diametrs (aptuveni 500 μm), kas ļauj tiem ātrāk pārvietoties (apmēram 35 metri sekundē)..

Tomēr, tādā pašā ātrumā, kaķu kustības potenciāli ir ceļā, lai gan to diametrs ir tikai 6 μm. Kas notiek, šie aksoni satur mielīnu.

Melinizēts aksons var izraisīt darbības potenciālu ar ātrumu aptuveni 432 kilometri stundā, ar diametru 20 μm..

Atsauces

1. Rīcības potenciāls. (s.f.). Saturs iegūts 2017. gada 5. martā, no Hyperphysics, Georgia State University: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.
2. Carlson, N.R. (2006). Uzvedības fizioloģija 8. Ed. Madride: Pearson.
3. Chudler, E. (s.f.). Gaismas, kamera, darbības potenciāls. Saturs iegūts 2017. gada 5. martā no Vašingtonas Universitātes: faculty.washington.edu.
4. Darbības potenciāla posmi. (s.f.). Saturs saņemts 2017. gada 5. martā no Boundless: boundless.com.