Akční potenciál poselství neuronů

akčního potenciálu je to krátkodobý elektrický nebo chemický jev, ke kterému dochází v neuronech našeho mozku. Lze říci, že je to zpráva, která bude předána jiným neuronům.

To je produkováno v těle buňky (jádro), také volal soma. Cestujte celým axonem (prodloužení neuronu, podobně jako kabel) až do jeho konce, nazývané terminálové tlačítko.

Akční potenciál v daném axonu má vždy stejnou dobu trvání a intenzitu. Pokud se axon rozvětvuje do jiných prodloužení, je akční potenciál rozdělen, ale jeho intenzita není snížena.

Když akční potenciál dosáhne neuronových koncových tlačítek, vylučují chemikálie zvané neurotransmitery. Tyto látky excitují nebo inhibují neuron, který je přijímá, jsou schopny generovat akční potenciál v uvedeném neuronu.

Mnoho z toho, co je známo o akčních potenciálech neuronů, pochází z experimentů prováděných s obrovskými axony axií. To je snadné studovat protože jeho velikosti, protože to sahá od hlavy k ocasu. Slouží tak, aby se zvíře mohlo pohnout.

Potenciál neuronální membrány

Neurony mají v sobě jiné elektrické náboje než venku. Tento rozdíl se nazývá membránový potenciál.

Když je neuron potenciál odpočinku, znamená, že jeho elektrický náboj není změněn excitačními nebo inhibičními synaptickými potenciály.

Naproti tomu, když ji ovlivňují jiné potenciály, membránový potenciál může být snížen. Toto je známé jako depolarizace.

Nebo naopak, když se membránový potenciál zvyšuje s ohledem na jeho normální potenciál, nazývá se fenomén hyperpolarizace.

Když se náhle objeví velmi rychlá inverze membránového potenciálu, existuje a akčního potenciálu. To se skládá z krátkého elektrického impulsu, který je přeložen do zprávy, která putuje axonem neuronu. Začíná v těle buňky a dosahuje terminálních tlačítek.

Je důležité zdůraznit, že pro vznik akčního potenciálu musí elektrické změny dosáhnout prahové hodnoty práh buzení. Je to hodnota membránového potenciálu, který musí být nutně dosažen pro vznik akčního potenciálu.

Možnosti působení a změny v úrovních iontů

Za normálních podmínek je neuron připraven přijímat do něj sodík (Na +). Jeho membrána však není pro tento ion příliš propustná.

Kromě toho má známé "transportéry sodíku a draslíku", což je protein, který se nachází v buněčné membráně a který je zodpovědný za odstraňování iontů sodíku z něj a vnášení iontů draslíku do ní. Zejména pro každé 3 ionty extrahovaného sodíku zadejte dva draslíky.

Tito transportéry si udržují nízkou hladinu sodíku v buňce. Pokud se permeabilita buňky zvýší a náhle se do ní dostane větší množství sodíku, membránový potenciál se radikálně změní. Zřejmě je to to, co spouští akční potenciál.

Zejména by se zvýšila permeabilita membrány vůči sodíku a vstupovala by dovnitř neuronu. I když by to zároveň umožnilo, aby ionty draslíku vycházely z buňky.

Jak dochází k těmto změnám v propustnosti??

Buňky mají mnoho proteinů uložených v membráně iontové kanály. Tyto otvory mají otvory, kterými mohou ionty vstupovat nebo opouštět buňky, i když nejsou vždy otevřené. Kanály jsou uzavřeny nebo otevřeny podle určitých událostí.

Existuje více typů iontových kanálů a každý z nich se obvykle specializuje výhradně na pohon určitých typů iontů.

Otevřený sodíkový kanál může například projít více než 100 milionů iontů za sekundu.

Jak vznikají akční potenciály?

Neurony přenášejí informace elektrochemicky. To znamená, že chemikálie produkují elektrické signály.

Tyto chemikálie mají elektrický náboj, což je důvod, proč se nazývají ionty. Nejdůležitější v nervovém systému jsou sodík a draslík, které mají pozitivní náboj. Kromě vápníku (2 kladné náboje) a chloru (jeden záporný náboj).

Změny membránového potenciálu

Prvním krokem pro vznik akčního potenciálu je změna membránového potenciálu buňky. Tato změna musí překročit práh vzrušení.

Zejména dochází ke snížení membránového potenciálu, který se nazývá depolarizace.

Otevření sodíkových kanálů

V důsledku toho se sodíkové kanály vložené do membrány otevírají, což umožňuje sodíku vstoupit masivně dovnitř neuronu. Ty jsou poháněny difúzními a elektrostatickými tlakovými silami.

Jelikož ionty sodíku jsou kladně nabity, vyvolávají rychlou změnu membránového potenciálu.

Otevření draslíkových kanálů

Membrána axonu má sodíkové i draslíkové kanály. Nicméně, latter otevřít později, protože oni jsou méně citliví. To znamená, že potřebují vyšší úroveň depolarizace, aby se otevřely, a proto se otevírají později.

Uzavření sodíkových kanálů

Přijde čas, kdy akční potenciál dosáhne své maximální hodnoty. Od této doby jsou sodíkové kanály blokovány a uzavřeny.

Nelze je znovu otevřít, dokud membrána nedosáhne klidového potenciálu. Jako výsledek, žádný více sodíku může vstoupit do neuron.

Uzavření draslíkových kanálů

Nicméně draslíkové kanály zůstávají otevřené. To umožňuje, aby ionty draslíku protékaly buňkou.

Vzhledem k difuzi a elektrostatickému tlaku, jak je vnitřek axonu kladně nabit, jsou draslíkové ionty vytlačeny z buňky..

Membránový potenciál tak obnovuje svou obvyklou hodnotu. Postupně se draslíkové kanály uzavírají.

Tento kationtový výstup způsobuje, že membránový potenciál obnoví svou normální hodnotu. Když se to stane, draslíkové kanály se začnou opět uzavírat.

V okamžiku, kdy membránový potenciál dosáhne své normální hodnoty, se draslíkové kanály zcela uzavřou. O něco později se reaktivují sodíkové kanály a připraví se na další depolarizaci, aby se otevřely.

Nakonec transportéry sodíku a draslíku vylučují sodík, který vstoupil, a regenerují draslík, který předtím zůstal.

Jak se informace šíří axonem?

Axon sestává z části neuron, rozšíření latter podobný kabelu. Mohou být velmi dlouhé, aby umožnily neuronům, které jsou fyzicky daleko, aby se spojily a posílaly informace.

Akční potenciál se šíří podél axonu a dosahuje terminálových tlačítek pro posílání zpráv do další buňky.

Pokud bychom měřili intenzitu akčního potenciálu z různých oblastí axonu, zjistili bychom, že jeho intenzita zůstává ve všech oblastech stejná.

Zákon všeho nebo nic

To se děje proto, že axonální vedení se řídí základním zákonem: zákonem všeho nebo nic. To znamená, že akční potenciál je dán nebo není dán. Jakmile to začne, putuje po celém axonu až do krajní polohy, přičemž vždy udržuje stejnou velikost, nezvyšuje ani neklesá. A co víc, pokud se axon rozvětví, je akční potenciál rozdělen, ale zachovává si svou velikost.

Akční potenciály začínají na konci axonu, který je připojen k soma neuronu. Obvykle obvykle cestují pouze jedním směrem.

Potenciály jednání a chování

Je možné, že se v tomto bodě můžete zeptat sami sebe: je-li akční potenciál procesem „vše nebo nic“, jak dochází k určitému chování, jako je svalová kontrakce, která se může lišit mezi různými úrovněmi intenzity? To se děje zákonem frekvence.

Zákon frekvence

Stává se, že jeden akční potenciál neposkytuje informace přímo. Místo toho je informace určena frekvencí výboje nebo rychlosti střelby axonu. To znamená frekvenci, ve které se akční potenciály vyskytují. Toto je znáno jak “právo frekvence”.

Vysoká frekvence akčních potenciálů by tedy vedla k velmi intenzivní svalové kontrakci.

Totéž se děje s vnímáním. Například, velmi jasný vizuální podnět, který má být zachycen, musí produkovat vysokou "rychlost střelby" v axonech připojených k očím. Tímto způsobem frekvence akčního potenciálu odráží intenzitu fyzického stimulu.

Zákon všeho nebo nic není tedy doplněn zákonem frekvence.

Další formy výměny informací

Akční potenciály nejsou jedinými druhy elektrických signálů, které se vyskytují v neuronech. Například při odesílání informací přes synapse existuje malý elektrický impuls v membráně neuronu, který přijímá data.

V některých případech může mírná depolarizace, která je příliš slabá na to, aby vytvořila akční potenciál, mírně změnit membránový potenciál.

Tato změna se však postupně snižuje, jak se pohybuje axonem. V tomto typu přenosu informací nejsou ani sodíkové ani draslíkové kanály otevřeny nebo zavřeny.

Axon tedy působí jako podvodní kabel. Jak je signál přenášen, jeho amplituda se snižuje. Toto je známé jako snížení vodivosti a nastává v důsledku vlastností axonu.

Akční potenciály a myelin

Axony téměř všech savců jsou pokryty myelinem. To znamená, že mají segmenty obklopené látkou, která umožňuje nervové vedení, což je rychlejší. Myelin se obalí kolem axonu, aniž by mu umožnil dosáhnout extracelulární tekutiny.

Myelin je produkován v centrálním nervovém systému buňkami nazývanými oligodendrocyty. Zatímco v periferním nervovém systému je produkován Schwannovými buňkami.

Myelinové segmenty, známé jako myelinové pochvy, jsou rozděleny nekrytými oblastmi axonu. Tyto oblasti se nazývají Ranvierovy uzliny a jsou v kontaktu s extracelulární tekutinou.

Akční potenciál je přenášen odlišně u nemyelinovaného axonu (který není krytý myelinem) než u myelinizovaného..

Akční potenciál může projít axonální membránou pokrytou myelinem vlastnostmi kabelu. Axon tímto způsobem provádí elektrickou změnu od místa, kde se akční potenciál vyskytuje až do dalšího uzlu Ranvieru.

Tato změna je mírně snížena, ale je dostatečně intenzivní, aby vyvolala akční potenciál v dalším uzlu. Pak je tento potenciál znovu spuštěn nebo opakován v každém uzlu Ranvier, transportovaném v myelinizované zóně do dalšího uzlu..

Tento druh vedení akčních potenciálů se nazývá vedení solí. Jeho jméno pochází z latiny "saltare", což znamená "tančit". Pojem je, že se zdá, že impuls přechází z uzlu na uzel.

Výhody slaného vedení pro přenos akčních potenciálů

Tento typ řízení má své výhody. Za prvé, šetřit energií. Transportéry sodíku a draslíku během akčního potenciálu tráví spoustu energie, která vylučuje přebytek sodíku z vnitřku axonu.

Tyto transportéry sodíku a draslíku jsou umístěny v oblastech axonu, které nejsou pokryty myelinem. V myelinovaném axonu však může sodík vstoupit pouze do Ranvierových uzlin. Proto mnohem méně sodíku vstupuje, a proto, méně sodíku musí být čerpáno ven. Transportéry sodíku a draslíku musí pracovat méně.

Další výhodou myelinu je, jak rychle. Akční potenciál je řízen rychleji v myelinovaném axonu, protože impuls „skočí“ z jednoho uzlu do druhého, aniž by musel projít celým axonem.

Toto zvýšení rychlosti způsobí, že zvířata budou myslet a reagovat rychleji. Jiné živé bytosti, jako je chobotnice, mají axony bez myelinu, které získávají rychlost v důsledku zvýšení jejich velikosti. Axony chobotnice mají velký průměr (asi 500 μm), což jim umožňuje rychleji cestovat (asi 35 metrů za sekundu).

Při stejné rychlosti se však pohybují akční potenciály v axonech koček, i když mají průměr pouze 6 μm. Co se stane, je, že tyto axony obsahují myelin.

Myelinizovaný axon může vést k akčním potenciálům rychlostí asi 432 kilometrů za hodinu, s průměrem 20 μm.

Odkazy

1. Potenciály akce. (s.f.). Citováno dne 5. března 2017 z Hyperfyziky, Gruzínské státní univerzity: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.
2. Carlson, N.R. (2006). Fyziologie chování 8. Ed Madrid: Pearson.
3. Chudler, E. (s.f.). Světla, kamera, akční potenciál. Získáno 5. března 2017, z University of Washington: faculty.washington.edu.
4. Fáze akčního potenciálu. (s.f.). Citováno dne 5. března 2017, od společnosti Boundless: boundless.com.