Handling potensial meldingen til nevroner

den handlingspotensial det er et kortvarig elektrisk eller kjemisk fenomen som skjer i nevronene i hjernen vår. Det kan sies at det er meldingen som vil bli overført til andre nevroner.

Det produseres i cellens kropp (kjerne), også kalt soma. Reis gjennom hele axonen (forlengelse av nevronen, ligner en kabel) til slutten, kalt terminalknappen.

Handlingspotensialene i en gitt axon har alltid samme varighet og intensitet. Hvis axonen grener inn i andre utvidelser, er handlingspotensialet delt, men intensiteten er ikke redusert.

Når handlingspotensialet når nevronens terminalknapper, skiller de ut kjemikalier som kalles nevrotransmittere. Disse stoffene exciterer eller hemmer nevronen som mottar dem, og er i stand til å generere et aksjonspotensial i nevronen.

Mye av det som er kjent om handlingspotensialene til nevroner kommer fra eksperimenter utført med gigantiske blekksprutaksoner. Det er lett å studere på grunn av sin størrelse, siden den strekker seg fra hodet til halen. De tjener slik at dyret kan bevege seg.

Neuronal membranpotensial

Neuroner har forskjellige elektriske ladninger inni dem enn ute. Denne forskjellen kalles membranpotensial.

Når en neuron er i hvilepotensial, betyr at elektrisk ladning ikke endres av eksitatoriske eller hemmende synaptiske potensialer.

I motsetning til at andre potensialer påvirker det, kan membranpotensialet reduseres. Dette er kjent som depolarisering.

Eller tvert imot, når membranpotensialet øker med hensyn til det normale potensialet, kalles et fenomen hyperpolarization.

Når en meget rask inversjon av membranpotensialet oppstår plutselig, er det a handlingspotensial. Dette består av en kort elektrisk impuls, som oversettes til meldingen som beveger seg gjennom nervens axon. Den starter i cellekroppen og når terminalknappene.

Det er viktig å understreke at for å få et tiltakspotensial, må elektriske endringer nå en grense som kalles eksitasjonsterskel. Det er verdien av membranpotensialet som nødvendigvis må oppnås for at handlingspotensialet skal oppstå.

Virkningsmåter og endringer i ionnivåer

Under normale forhold er nevronet forberedt på å motta natrium (Na +) inne i det. Imidlertid er membranen ikke veldig gjennomtrengelig for denne ion.

I tillegg har den de kjente "natrium-kaliumtransportørene", et protein som finnes i cellemembranen som er ansvarlig for å fjerne natriumioner fra det og introdusere kaliumioner i den. Spesielt, for hver 3 ioner av natrium ekstrahert, skriv inn to kalium.

Disse transportørene opprettholder et lavt natriumnivå i cellen. Hvis permeabiliteten til cellen økte og en større mengde natrium gikk inn i det plutselig, ville membranpotensialet endres radikalt. Tilsynelatende er dette det som utløser et handlingspotensial.

Spesielt vil permeabiliteten til membranen til natrium økes, inn i dem inne i nevronen. Samtidig vil dette tillate at kaliumioner kommer ut av cellen.

Hvordan forekommer disse endringene i permeabilitet??

Cellene har mange proteiner innebygd i membranen ionkanaler. Disse har åpninger gjennom hvilke ioner kan komme inn eller forlate cellene, selv om de ikke alltid er åpne. Kanalene er stengt eller åpnet i henhold til visse hendelser.

Det finnes flere typer ionkanaler, og hver er vanligvis spesialisert på å drive bestemte typer ioner utelukkende.

For eksempel kan en åpen natriumkanal passere over 100 millioner ioner per sekund.

Hvordan handlingspotensialer blir produsert?

Neuroner overfører informasjon elektrokemisk. Dette betyr at kjemikalier produserer elektriske signaler.

Disse kjemikaliene har en elektrisk ladning, og derfor kalles de ioner. De viktigste i nervesystemet er natrium og kalium, som har en positiv ladning. I tillegg til kalsium (2 positive ladninger) og klor (en negativ ladning).

Endringer i membranpotensial

Det første skrittet for et handlingspotensial som kan skje er en forandring i membranpotensialet i cellen. Denne endringen må overstige oppsigelsestærskelen.

Spesielt er det en reduksjon i membranpotensialet, som kalles depolarisering.

Åpning av natriumkanaler

Som en konsekvens åpner natriumkanalerne som er innebygd i membranen opp, slik at natrium kan komme inn i nevronet massivt. Disse drives av diffusjon og elektrostatiske trykkstyrker.

Som natriumioner er positivt ladet, produserer de en rask forandring i membranpotensialet.

Åpning av kaliumkanaler

Axonmembranen har både natrium- og kaliumkanaler. Men sistnevnte åpner senere, fordi de er mindre følsomme. Det vil si at de trenger et høyere nivå av depolarisering for å åpne opp, og derfor åpner de senere.

Lukking av natriumkanaler

Det kommer en tid da handlingspotensialet når sin maksimale verdi. Fra denne perioden er natriumkanalene blokkert og lukket.

De kan ikke åpnes igjen før membranen når hvilepotensialet igjen. Som et resultat kan ikke mer natrium komme inn i nevronen.

Lukking av kaliumkanaler

Kaliumkanalene forblir imidlertid åpne. Dette gjør at kaliumioner kan strømme gjennom cellen.

På grunn av diffusjon og elektrostatisk trykk, da innsiden av aksonen er positivt ladet, blir kaliumioner presset ut av cellen.

Dermed gjenoppretter membranpotensialet sin vanlige verdi. Litt etter litt lukker kaliumkanalene.

Denne kationutgangen får membranpotensialet til å gjenvinne sin normale verdi. Når dette skjer, begynner kaliumkanalene å lukke igjen.

I det øyeblikket membranpotensialet når sin normale verdi, lukker kaliumkanalene seg helt. Litt senere blir natriumkanalene reaktivert, forbereder seg på en annen depolarisering for å åpne dem.

Endelig utskiller natrium-kaliumtransportørene natrium som har gått inn og gjenvinne kaliumet som hadde forlatt tidligere.

Hvordan informasjon spres av axonen?

Axonen består av en del av nevronet, en forlengelse av sistnevnte som ligner på en kabel. De kan være veldig lange for å tillate nevroner som er fysisk langt unna for å koble og sende informasjon.

Handlingspotensialet sprer seg langs axonen og når terminalknappene for å sende meldinger til neste celle.

Hvis vi målte intensiteten av handlingspotensialet fra forskjellige områder av axonen, ville vi oppdage at intensiteten forblir den samme på alle områder.

All lov eller ingenting

Dette skjer fordi aksonal ledning følger en grunnleggende lov: loven til alle eller ingenting. Det vil si at et handlingspotensial blir gitt eller ikke gitt. Når den begynner, reiser den gjennom hele axonen til ekstrem, og opprettholder alltid samme størrelse, øker eller reduserer ikke. Dessuten, hvis en akson grener ut, er handlingspotensialet delt, men opprettholder størrelsen.

Handlingspotensialene starter på slutten av axonen som er festet til soma av nevronet. Normalt reiser de vanligvis i bare én retning.

Muligheter for handling og oppførsel

Det er mulig at du på dette tidspunktet kan spørre deg selv: Hvis handlingspotensialet er en all-eller-ingenting-prosess, hvordan oppstår visse oppføringer som muskelkontraksjon som kan variere mellom ulike nivåer av intensitet? Dette skjer ved frekvensen.

Frekvensloven

Hva skjer er at et enkelt handlingspotensial ikke gir informasjon direkte. I stedet er informasjonen bestemt av frekvensen av utslipp eller avfyringshastighet av en axon. Det vil si hvor ofte handlingspotensialene forekommer. Dette kalles "frekvensreglene".

Dermed vil en høy frekvens av handlingspotensialer føre til en svært intens muskelkontraksjon.

Det samme skjer med oppfatning. For eksempel må en veldig lys visuell stimulus, som skal fanges, gi en høy "avfyringshastighet" i axonene festet til øynene. På denne måten reflekterer frekvensen av handlingspotensialer intensiteten til en fysisk stimulus.

Derfor er loven om alt eller ingenting komplementert av frekvensen.

Andre former for informasjonsutveksling

Handlingspotensialer er ikke de eneste typene elektriske signaler som forekommer i nevroner. For eksempel, når du sender informasjon gjennom en synapse, er det en liten elektrisk impuls i nevronens membran som mottar dataene.

Ved enkelte anledninger kan en liten depolarisering som er for svak til å produsere et handlingspotensial, noe endre membranpotensialet.

Imidlertid er denne endringen redusert litt etter litt når den beveger seg gjennom axonen. I denne typen informasjonsoverføring åpnes eller lukkes ikke natrium- eller kaliumkanaler.

Dermed fungerer axonen som en vannkabel. Når signalet overføres av det, reduseres amplituden sin. Dette er kjent som avtagende ledning, og oppstår på grunn av egenskapene til axonen.

Handlingspotensialer og myelin

Axons av nesten alle pattedyr er dekket med myelin. Det vil si at de har segmenter omgitt av et stoff som tillater nervegirning, noe som gjør det raskere. Myelin brytes rundt axonen uten at den ekstracellulære væsken når den.

Myelin produseres i sentralnervesystemet av celler som kalles oligodendrocytter. Mens det i det perifere nervesystemet produseres det av Schwann-celler.

Myelin-segmentene, kjent som myelinskjeder, er delt av dekket av områder av axonen. Disse områdene kalles Ranvier noduler og de er i kontakt med det ekstracellulære væsken.

Handlingspotensialet overføres forskjellig i en unmyelinated axon (som ikke er dekket av myelin) enn i en myelinert.

Handlingspotensialet kan bevege seg gjennom aksonmembranen som er dekket med myelin av egenskapene til kabelen. Axonen på denne måten fører den elektriske forandringen fra stedet der handlingspotensialet opptrer til neste knutepunkt Ranvier.

Denne endringen reduseres noe, men det er intens nok til å provosere et handlingspotensiale i neste knutepunkt. Deretter utløses dette potensialet igjen eller gjentas i hver knutepunkt Ranvier, transportert gjennom den myelinerte sone til neste knutepunkt..

Denne typen ledelse av handlingspotensialer kalles saltledning. Navnet kommer fra det latinske "saltare", som betyr "å danse". Konseptet er at impulsen ser ut til å hoppe fra nodule til å knuse.

Fordeler med saltledningsledning for å overføre handlingspotensialer

Denne typen kjøring har sine fordeler. Først, for å spare energi. Natrium-kaliumtransportører bruker mye energi til å ekstrahere overflødig natrium fra innsiden av aksonet under handlingspotensialene.

Disse natriumkaliumtransportørene befinner seg i områder av aksonen som ikke er dekket av myelin. Imidlertid, i en myelinert akson, kan natrium bare gå inn i Ranvier noduler. Derfor kommer mye mindre natrium inn, og på grunn av dette må mindre natrium pumpes ut. Så natrium-kaliumtransportørene må jobbe mindre.

En annen fordel med myelin er hvor fort. Et handlingspotensial blir drevet raskere i en myelinert axon, siden impulsen hopper fra en knute til en annen, uten å måtte gå gjennom hele axonen.

Denne økningen i hastighet får dyrene til å tenke og reagere raskere. Andre levende vesener, som blekksprut, har aksoner uten myelin som får fart på grunn av en økning i deres størrelse. Axons av blæksprutte har en stor diameter (ca. 500 μm), noe som gjør at de kan reise raskere (ca. 35 meter per sekund).

Imidlertid, med samme hastighet, går det til å skape actionpotensialer i kattens aksoner, selv om de har en diameter på bare 6 μm. Hva skjer er at disse axonene inneholder myelin.

En myelinert axon kan føre til handlingspotensialer med en hastighet på ca 432 kilometer i timen, med en diameter på 20 μm.

referanser

1. Handlingspotensialer. (N.d.). Hentet 5. mars 2017, fra Hyperphysics, Georgia State University: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.
2. Carlson, N.R. (2006). Fysiologi av oppførsel 8. Ed. Madrid: Pearson.
3. Chudler, E. (s.f.). Lys, Kamera, Handlingspotensial. Hentet 5. mars 2017, fra University of Washington: faculty.washington.edu.
4. Faser av handlingspotensialet. (N.d.). Hentet 5. mars 2017, fra Boundless: boundless.com.