Akciópotenciál a neuronok üzenete

az cselekvési potenciál ez egy rövid életű elektromos vagy kémiai jelenség, amely az agyunk neuronjaiban történik. Elmondható, hogy ez az üzenet kerül továbbításra más neuronokra.

A sejt (mag) testében keletkezik, más néven soma. Az egész axonon keresztül (a neuron kiterjesztése, hasonlóan a kábelhez) a végéig, úgynevezett terminálgombnak.

Az adott axon akciós potenciáljai mindig ugyanolyan hosszúságúak és intenzívebbek. Ha az axon más kiterjesztésekre oszlik, az akciós potenciál meg van osztva, de intenzitása nem csökken.

Amikor a cselekvési potenciál eléri a neuron terminál gombjait, akkor a neurotranszmittereket nevezik ki. Ezek az anyagok izgatják vagy gátolják a befogadó neuront, és képesek egy potenciális potenciált generálni az említett neuronban.

Az idegsejtek akciós potenciáljáról ismert, hogy az óriás tintahal axonokkal végzett kísérletekből származik. A mérete miatt könnyen tanulmányozható, mivel a fejtől a farokig terjed. Úgy szolgálják, hogy az állat mozoghasson.

Neuronális membránpotenciál

A neuronok különböző elektromos töltéseket tartalmaznak belsejében, mint a külső. Ezt a különbséget hívják membránpotenciál.

Amikor egy neuron van pihenési potenciál, azt jelenti, hogy az elektromos töltés nem változik az ingerlő vagy gátló szinaptikus potenciálok által.

Ezzel szemben, ha más potenciálok befolyásolják, a membránpotenciál csökkenthető. Ezt úgy ismerjük, mint depolarizáció.

Vagy éppen ellenkezőleg, amikor a membránpotenciál normális potenciáljához képest nő, egy jelenséget hívnak hiperpolarizációt.

Amikor a membránpotenciál nagyon gyors fordulata hirtelen fordul elő, van egy cselekvési potenciál. Ez egy rövid villamos impulzusból áll, amelyet a neuron axonján áthaladó üzenetbe fordítunk. Elindul a cellában, elérve a terminál gombokat.

Fontos hangsúlyozni, hogy egy cselekvési potenciál előfordulásához az elektromos változásoknak egy küszöbértéket kell elérniük gerjesztési küszöbérték. A membránpotenciál értékét szükségszerűen el kell érni az akciós potenciál kialakulásához.

Az akció és az ionszintek változásának lehetőségei

Normál körülmények között a neuron készen áll arra, hogy nátriumot (Na +) kapjon benne. Membránja azonban nem túláteresztő ezen ionra.

Ezen kívül a jól ismert "nátrium-kálium-transzporterek", a sejtmembránban található fehérje, amely felelős a nátriumionok eltávolításáért és a káliumionok bejuttatásába. Különösen a 3 extrahált nátrium-ion esetében két káliumba kerüljön.

Ezek a transzporterek alacsony szintet tartanak fenn a sejten belül. Ha a sejt permeabilitása megnő, és hirtelen nagyobb mennyiségű nátrium lépett be, a membránpotenciál radikálisan megváltozna. Nyilvánvalóan ez az akciópotenciát kiváltó tényező.

Különösen a membránnak a nátriumhoz való áteresztőképessége nőne, belépve a neuronba. Ezzel egyidejűleg ez lehetővé tenné a káliumionok kilépését a sejtből.

Hogyan lépnek fel ezek a változások az áteresztőképességben??

A sejtek a membránjukba ágyazott számos fehérjével rendelkeznek ioncsatornák. Ezek olyan nyílásokkal rendelkeznek, amelyeken keresztül az ionok be tudnak lépni a sejtekbe vagy elhagyhatják őket, bár nem mindig nyitottak. A csatornákat bizonyos események szerint zárják vagy nyitják.

Többféle ioncsatorna létezik, és mindegyikük általában csak bizonyos típusú ionokat képes vezetni.

Például egy nyitott nátriumcsatorna másodpercenként több mint 100 millió ion áthaladhat.

Hogyan állítják elő az akciós potenciálokat?

A neuronok elektrokémiai úton továbbítják az információt. Ez azt jelenti, hogy a vegyi anyagok elektromos jeleket hoznak létre.

Ezek a vegyi anyagok elektromos töltéssel rendelkeznek, ezért nevezik őket ionoknak. Az idegrendszerben a legfontosabb a nátrium és a kálium, amelyek pozitív töltéssel rendelkeznek. A kalcium mellett (2 pozitív töltés) és klór (egy negatív töltés).

A membránpotenciál változásai

A cselekvési potenciál első lépése a sejt membránpotenciáljának változása. Ennek a változásnak meg kell haladnia az éberségi küszöböt.

Különösen csökken a membránpotenciál, amit depolarizációnak nevezünk.

A nátriumcsatornák megnyitása

Ennek következtében a membránba ágyazott nátriumcsatornák megnyílnak, lehetővé téve a nátriumnak a neuronba történő bejutását. Ezeket a diffúziós és elektrosztatikus nyomás erők hajtják.

Mivel a nátriumionok pozitív töltésűek, gyors változást okoznak a membránpotenciálban.

Káliumcsatornák megnyitása

Az axonmembrán nátrium- és káliumcsatornákat tartalmaz. Az utóbbiak azonban később nyitottak, mert kevésbé érzékenyek. Ez azt jelenti, hogy magasabb szintű depolarizációra van szükségük, hogy megnyissák, és ezért nyitják meg később.

A nátriumcsatornák bezárása

Eljön az idő, amikor a cselekvési potenciál eléri a maximális értékét. Ebből az időszakból a nátriumcsatornákat blokkolják és zárják.

Ezeket már nem lehet megnyitni, amíg a membrán ismét el nem éri a pihenési potenciált. Ennek eredményeként a nátrium nem léphet be a neuronba.

A káliumcsatornák bezárása

A káliumcsatornák azonban nyitva maradnak. Ez lehetővé teszi a káliumionok áramlását a sejten keresztül.

A diffúzió és az elektrosztatikus nyomás következtében, mivel az axon belseje pozitívan töltődik, a kálium-ionokat kiszorítják a cellából.

Így a membránpotenciál helyreállítja a szokásos értékét. A káliumcsatornák kicsit záródnak.

Ez a kationkimenet a membránpotenciál helyreállítását eredményezi. Amikor ez megtörténik, a káliumcsatornák újra bezárulnak.

Abban a pillanatban, amikor a membránpotenciál eléri a normál értékét, a káliumcsatornák teljesen bezárulnak. Valamivel később a nátriumcsatornák újra aktiválódnak, és felkészülnek egy másik depolarizációra.

Végül, a nátrium-kálium transzporterek szekretálják a belépett nátriumot, és visszanyerik a korábban elhagyott káliumot.

Hogyan terjed az információ az axon által?

Az axon a neuron egy részéből, az utóbbinak a kábelhez hasonló kiterjesztéséből áll. Ezek nagyon hosszúak lehetnek ahhoz, hogy lehetővé tegyék a fizikailag messze elhelyezkedő neuronok számára az információk összekapcsolását és küldését.

Az akciós potenciál az axon mentén terjed, és eléri a terminál gombokat, hogy üzeneteket küldjenek a következő cellára.

Ha az axon különböző területein mértük az akciós potenciál intenzitását, akkor azt látnánk, hogy intenzitása minden területen változatlan marad.

Minden vagy semmi törvény

Ez azért történik, mert az axonvezetés alapvető törvényt követ: minden vagy semmi törvény. Ez azt jelenti, hogy egy cselekvési potenciált adnak vagy nem adnak meg. Amint elkezdődik, az az axonon áthalad a szélsőséges irányába, mindig ugyanolyan méretű, nem növekszik vagy csökken. Mi több, ha egy axon elágazik, a cselekvési potenciál meg van osztva, de megtartja méretét.

Az akciós potenciál az axon végén kezdődik, amely a neuron szomájához kapcsolódik. Általában általában csak egy irányba haladnak.

A cselekvés és a viselkedés lehetőségei

Lehetséges, hogy ebben a pillanatban önmaga kérdezheti magát: ha a cselekvési potenciál egy teljesen vagy semmi folyamat, akkor hogyan viselkednek bizonyos viselkedések, például az izom-összehúzódás, amelyek az intenzitás különböző szintjei között változhatnak? Ez a gyakorisági törvény szerint történik.

A gyakoriság törvénye

Az történik, hogy egyetlen akciópotenciál nem szolgáltat közvetlenül információt. Ehelyett az információt az axon kisülési vagy tüzelési sebessége határozza meg. Azaz a frekvencia, amelyben az akciós potenciálok jelentkeznek. Ezt a "gyakorisági törvénynek" nevezik..

Tehát az akciós potenciál magas frekvenciája nagyon intenzív izomösszehúzódáshoz vezetne.

Ugyanez történik az érzékeléssel. Például, egy nagyon fényes vizuális inger, amelyet meg kell ragadni, magas "égési sebességet" kell eredményeznie a szemekhez csatolt axonokban. Ily módon az akciós potenciálok frekvenciája a fizikai inger intenzitását tükrözi.

Ezért minden vagy semmi törvényét a gyakorisági törvény egészíti ki.

Az információcsere egyéb formái

A cselekvési potenciálok nem az egyetlen olyan elektromos jelek, amelyek a neuronokban fordulnak elő. Például, ha szinapszis útján információt küldünk, akkor egy kis villamos impulzus van a neuron membránjában, amely megkapja az adatokat.

Bizonyos esetekben az enyhe depolarizáció, amely túl gyenge ahhoz, hogy akciós potenciált hozzon létre, enyhén megváltoztathatja a membránpotenciálját.

Ez a változtatás azonban kevéssé csökken, mivel az axonon áthalad. Az ilyen típusú adatátvitelnél sem a nátrium, sem a kálium csatornák nem nyithatók meg és nem záródnak le.

Így az axon víz alatti kábelként működik. Mivel a jelet továbbítja, az amplitúdója csökken. Ez a vezetőképesség csökkenése, és az axon jellemzőinek köszönhető.

Akciópotenciálok és myelin

A szinte minden emlős axonjait myelin borítja. Vagyis vannak olyan szegmensek, amelyeket egy olyan anyag vesz körül, amely lehetővé teszi az idegvezetést, ami gyorsabbá teszi. A myelin az axon köré tekercsel, anélkül, hogy az extracelluláris folyadék eléri azt.

A myelin termelődik a központi idegrendszerben oligodendrocitáknak nevezett sejtekkel. Míg a perifériás idegrendszerben Schwann-sejtek állítják elő.

A myelin szegmenseket, az úgynevezett myelin köpenyeket, az axon fedetlen területei osztják. Ezeket a területeket Ranvier csomóknak nevezik, és érintkezésbe kerülnek az extracelluláris folyadékkal.

Az akciós potenciál egy nem müelinált axonban (amely nem tartozik a myelinbe) eltérően kerül át, mint egy myelinizált axonban..

Az akciós potenciál a kábeltulajdonságokkal a myelinnel borított axonmembránon áthaladhat. Az axon ilyen módon vezeti az elektromos változást attól a helytől, ahol az akciós potenciál a Ranvier következő csomópontjáig tart.

Ez a változás enyhén csökken, de elég intenzív ahhoz, hogy a következő csomópontban fellépjen egy akciós potenciál. Ezután a Ranvier minden egyes csomópontjában ez a potenciál ismételten megismétlődik vagy megismétlődik, a myelinizált zónában a következő csomópontig szállítva..

Az akciós potenciálok ilyen jellegű vezetését sózási vezetésnek nevezik. Nevét a latin „saltare” -ből, azaz „táncolni” adja. A koncepció az, hogy az impulzus úgy tűnik, hogy a csomópontról a csomópontra ugrik.

A sótalanító vezetés előnyei az akciós potenciálok továbbítására

Ez a fajta vezetés előnyei. Először az energiamegtakarítás. A nátrium-kálium-transzporterek energiát töltenek ki, amely a felesleges nátriumot felszívja az axon belsejéből az akciós potenciálok során.

Ezek a nátrium-kálium transzporterek az axon olyan területein helyezkednek el, amelyek nem borítottak myelinrel. Azonban egy myelinizált axonban a nátrium csak Ranvier csomókba léphet be. Ezért sokkal kevesebb nátrium lép be, és ennek következtében kevesebb nátriumot kell szivattyúzni. Tehát a nátrium-kálium transzportereknek kevesebbet kell dolgozniuk.

A myelin másik előnye, hogy milyen gyorsan. Egy myelinizált axonban egy gyorsabb akciós potenciált hajtanak végre, mivel az impulzus az egyik csomótól egy másikra ugrik, anélkül, hogy át kellene mennie az egész axonon..

Ez a sebességnövekedés az állatoknak gyorsabban gondolkodik és reagál. Más élőlények, mint például a tintahal, myelin nélküli axonokkal rendelkeznek, amelyek méretük növekedése miatt sebességet okoznak. A tintahal axonjai nagy átmérőjűek (kb. 500 μm), ami lehetővé teszi számukra, hogy gyorsabban utazzanak (kb. 35 méter másodpercenként)..

Ugyanakkor ugyanabban a sebességben a macskák axonjainak akciós potenciáljai utaznak, bár átmérőjük csak 6 μm. Mi történik, hogy ezek az axonok mielint tartalmaznak.

A myelinizált axon kb. 432 km / h sebességgel 20 μm átmérőjű akciós potenciálhoz vezethet..

referenciák

1. Műveleti lehetőségek. (N.d.). Szerkesztve 2017. március 5-én, a Hyperphysics, Georgia State University-től: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.
2. Carlson, N.R. (2006). A viselkedés élettana 8. kiadás Madrid: Pearson.
3. Chudler, E. (s.f.). Fények, kamera, akciópotenciál. 2017. március 05-én érkezett a Washington Egyetemen: faculty.washington.edu.
4. A cselekvési potenciál szakaszai. (N.d.). 2017. március 5-én, a Boundless: boundless.com-ról származik.