Potencjał czynności propagacji i faz

On Potencjał czynnościowy Jest to krótkoterminowe zjawisko elektryczne lub chemiczne, które dzieje się w neuronach naszego mózgu. Można powiedzieć, że jest to przesłanie, że neuron przenosi do innych neuronów.

Potencjał czynności występuje w ciele komórki (jądro), zwaną także soma. Podróżuj po aksonu (przedłużanie neuronów, podobne do kabla), aż osiągnie swój koniec, zwany przyciskiem terminalu.

Potencjały czynności w określonym aksonie zawsze mają taki sam czas trwania i intensywność. Jeśli akson rozgałęzia się na inne rozszerzenia, potencjał czynności jest podzielony, ale jego intensywność nie jest zmniejszona.

Gdy potencjał czynności dociera do przycisków terminali neuronów, wydzielają substancje chemiczne zwane neuroprzekaźnikami. Substancje te podniecają lub hamują neuron, który je otrzymuje, będąc w stanie wygenerować potencjał czynnościowy w tym neuronie.

Wiele z tego, co wiadomo na temat potencjałów czynnościowych neuronów. Łatwo jest się zbadać według jego wielkości, ponieważ rozciąga się od głowy do ogona. Służą do poruszania się przez zwierzę.

[TOC]

Potencjał błony neuronów

DO. Schematyczny pogląd na idealny potencjał czynnościowy. B. Prawdziwy zapis potencjału czynnościowego. Źródło: W: Memenen/CC By-SA (http: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0/)

Neurony mają inny ładunek elektryczny niż na zewnątrz. Ta różnica jest nazywana Potencjał błony.

Kiedy neuron jest w środku Potencjał odpoczynku, Oznacza to, że jego ładunek elektryczny nie jest zmieniany przez potencjał pobudzający lub hamujący.

Z drugiej strony, gdy wpływają na to inne potencjały, potencjał błony można zmniejszyć. To jest znane jako depolaryzacja.

Przeciwnie, gdy potencjał błony wzrasta w odniesieniu do jej normalnego potencjału, nazywane jest zjawisko Hiperpolaryzacja.

Kiedy nagle powstaje bardzo szybka inwestycja potencjału błony, istnieje Potencjał czynnościowy. Składa się z krótkiego impulsu elektrycznego, który przekłada się na przesłanie przemieszczające się przez akson neuronowy. Zacznij w ciele komórki, osiągając przyciski terminalu.

Impuls nerwowy przemieszcza się przez akson

Należy zauważyć, że aby nastąpić potencjał czynnościowy, zmiany elektryczne muszą osiągnąć próg, nazywany Próg wzbudzenia. Jest to wartość potencjału błony, do której nastąpi potencjał czynności.

Schemat synapsy chemicznej

Potencjały czynnościowe i zmiany poziomu jonów

Przepuszczalność błony neuronowej podczas potencjału czynnościowego. Status spoczynku (1), jony sodu i potasu nie mogą przechodzić przez membranę, a neuron ma w środku obciążenie ujemne. Depolaryzacja (2) neuronu aktywuje kanał sodu, umożliwiając przechodzenie jonów sodu przez błonę neuronową. Repolaryzacja (3), w której kanały sodowe zamykają się i otwierają kanały potasowe, jony potasowe przecinają membranę. Okres oporowy (4), potencjał membrany powraca do stanu odpoczynku, gdy kanały potasowe zamykają. Źródło: przepuszczalność błony neuronu podczas potencjału czynnościowego.PDF i potencjał czynnościowy, CTHompson02

W normalnych warunkach neuron jest przygotowany do odbierania sodu (Na+) w środku. Jednak jego błona nie jest zbyt przepuszczalna dla tego jonu.

Ponadto ma dobrze znane „transportery sodu” białko znalezione w błonie komórkowej, które jest odpowiedzialne za usunięcie z niego jonów sodu i wprowadzenie do niego jonów potasowych. W szczególności, na każde 3 jony sodu, ekstrahuje, wprowadza dwa potas.

Transportery te utrzymują niski poziom sodu w komórce. Jeśli przepuszczalność komórki wzrośnie i wchodzi w niego większą ilość sodu, potencjał błony zmieniłby się radykalnie. Najwyraźniej to powoduje potencjał czynności.

W szczególności przepuszczalność błony do sodu wzrosłaby, wchodząc je do neuronu. Podczas gdy jednocześnie pozwoliłoby to opuścić komórkę jonów potasu.

W jaki sposób te zmiany przepuszczalności?

Komórki osadzone w błonie liczne białka nazywane Kanały jonowe. Mają one otwarcia, przez które jony mogą wejść lub opuszczać komórki, chociaż nie zawsze są otwarte. Kanały zamykają się lub otwierają zgodnie z niektórymi zdarzeniami.

Może ci służyć: co utrudnia podejmowanie bezpłatnych decyzji?

Istnieje wiele rodzajów kanałów jonowych, a każdy z nich jest zwykle specjalizowany w celu prowadzenia wyłącznie do niektórych rodzajów jonów.

Na przykład otwarty kanał sodu może pominąć ponad 100 milionów jonów na sekundę.

Jak powstają potencjały czynnościowe?

Neurony przekazują informacje elektrochemicznie. Oznacza to, że substancje chemiczne wytwarzają sygnały elektryczne.

Te chemikalia mają ładunek elektryczny, więc nazywane są jonami. Najważniejsze w układzie nerwowym są sód i potas, które mają dodatnie obciążenie. Oprócz wapnia (2 ładunki dodatnie) i chloru (obciążenie ujemne).

Zmiany potencjału błony

Pierwszym krokiem w celu wystąpienia potencjału czynnościowego jest zmiana potencjału błony komórkowej. Ta zmiana musi pokonać próg wzbudzenia.

W szczególności istnieje zmniejszenie potencjału błony, co nazywa się depolaryzacją.

Otwarcie kanałów sodowych

W konsekwencji kanały sodowe osadzone w błonie otwierają się, umożliwiając masowe sód w neuronie. Są one napędzane przez siły dyfuzji elektrostatycznej i ciśnienia.

Ponieważ jony sodu są dodatnio ładowane, powodują szybką zmianę potencjału błony.

Otwarcie kanału potasowego

Membrana aksonów ma zarówno kanały sodu, jak i potasu. Jednak te ostatnie otwarte później, ponieważ są mniej wrażliwe. Oznacza to, że potrzebują wyższego poziomu depolaryzacji i dlatego otwierają się później.

Zamknięcie kanału sodu

Nadchodzi czas, w którym potencjał czynności osiąga maksymalną wartość. Z tego okresu kanały sodowe są blokowane i zamknięte.

Nie mogą już się otwierać, dopóki membrana ponownie nie osiągnie potencjału spoczynkowego. W rezultacie nie więcej sodu nie może wejść do neuronu.

Zamknięcie kanału potasowego

Jednak kanały potasowe pozostają otwarte. To pozwala przepływać jony potasowe przez komórkę.

Z powodu dyfuzji i ciśnienia elektrostatycznego, ponieważ wnętrze aksonu jest dodatnio obciążone, jony potasowe są wciskowe do komórki. Zatem potencjał błony odzyskuje swoją zwykłą wartość. Stopniowo, kanały potasowe zamykają się.

Ta wyjście kationów powoduje, że potencjał membrany odzyskuje swoją wartość normalną. Kiedy to nastąpi, kanały potasowe zaczynają się ponownie zamykać.

W momencie, gdy potencjał membrany osiągnie swoją normalną wartość, kanały potasowe są całkowicie zamknięte. Coś później, kanały sodowe są reaktywowane przygotowując się do kolejnej depolaryzacji, aby je otworzyć.

Wreszcie transportery sodu-potasu wydzielają sód, który wszedł i odzyska potas, który wcześniej wyszedł.

Jak rozkładają się informacje przez akson?

Części neuronu. Źródło: Brak, który można odczytać, nie dostarczył autora. Nickgorton ~ Commonswiki założył (na podstawie roszczeń związanych z prawem autorskim)

Akson składa się z części neuronu, przedłużenia go podobnego do kabla. Mogą być bardzo długie, aby neurony fizycznie zdalne mogą połączyć się i wysyłać informacje.

Może ci służyć: inteligencja muzyczna: cechy, przykłady, działania

Potencjał czynności rozprzestrzenia się wzdłuż aksonu i dociera do przycisków terminalu, aby wysyłać wiadomości do następnej komórki. Gdybyśmy mieli intensywność potencjału czynnościowego z różnych obszarów aksonu, stwierdzimy, że jego intensywność pozostaje taka sama na wszystkich obszarach.

Prawo wszystkiego albo nic

Dzieje się tak, ponieważ przewodnictwo aksonalne jest zgodne z fundamentalnym prawem: prawo wszystkich lub nic. To znaczy potencjał czynności występuje lub nie występuje. Po uruchomieniu podróżuj przez akson do jego skrajności, zawsze utrzymując ten sam rozmiar, nie zwiększa się ani nie zmniejsza. Ponadto, jeśli rozgałęzia się akson, potencjał czynności jest podzielony, ale utrzymuje swój rozmiar.

Potencjały czynności zaczynają się na końcu aksonu, który jest przymocowany do somy neuronu. Zwykle zwykle podróżują w jednym kierunku.

Potencjał działania i zachowania

Możliwe jest, że w tym momencie zadajesz sobie pytanie: jeśli potencjał czynności jest procesem wszystkich lub nic, jak pewne zachowania, takie jak skurcz mięśni, który może się różnić między różnymi poziomami intensywności? Dzieje się tak na podstawie prawa częstotliwości.

Prawo częstotliwości

To się dzieje, że pojedynczy potencjał czynnościowy nie dostarcza bezpośrednio informacji. Z drugiej strony informacje są określone przez częstotliwość rozładowania lub szybkość strzału aksonu. To znaczy częstotliwość występowania potencjałów czynnościowych. To jest znane jako „prawo częstotliwości”.

Zatem wysoka częstotliwość potencjałów czynnościowych doprowadziłaby do bardzo intensywnego skurczu mięśni.

To samo dotyczy percepcji. Na przykład bardzo genialny bodziec wizualny, który należy uchwycić, musi wytworzyć „szybkość strzału” w oczach związanych z oczami. W ten sposób częstotliwość potencjałów czynnościowych odzwierciedla intensywność bodźca fizycznego.

Dlatego prawo w ogóle lub nic nie jest uzupełnione prawem częstotliwościowym.

Inne formy wymiany informacji

Potencjały czynności nie są jedynym rodzajem sygnałów elektrycznych, które występują w neuronach. Na przykład, wysyłając informacje za pomocą synapsy.

Schemat synapsy. Źródło: Thomas Splettstoesser (www.Scistyle.com)

W niektórych przypadkach niewielka depolaryzacja, która jest zbyt słaba, aby wytworzyć potencjał czynnościowy, może nieznacznie zmienić potencjał błony.

Jednak ta zmiana stopniowo zmniejsza się, gdy podróżuje przez akson. W tego rodzaju transmisji informacji nie otwierają się ani kanały sodu, ani potasu.

Zatem akson działa jak podwodny kabel. Ponieważ sygnał jest przez niego przesyłany, jego szerokość maleje. Jest to znane jako zmniejszenie przewodnictwa i występuje z powodu charakterystyki aksonu.

Akcja i potencjały mielinowe

Aksony prawie wszystkich ssaków są pokryte mieliną. Oznacza to, że mają segmenty otoczone substancją, która umożliwia jazdę nerwową, czyniąc ją szybciej. Mielina jest zwinięta wokół akson.

Może ci służyć: rodzaje samookaleczenia

Mielina występuje w ośrodkowym układzie nerwowym przez komórki zwane oligodendrocytami. Podczas gdy w obwodowym układzie nerwowym komórki Schwanna go wytwarzają.

Segmenty mielinowe, znane jako osłonki mielinowe, są podzielone ze sobą przez odkryte obszary aksonów. Obszary te są nazywane guzkami Ranvier i mają kontakt z płynem pozakomórkowym.

Potencjał czynności jest przekazywany inaczej na akson amilinowy (który nie jest pokryty mieliną) niż w mieliniku.

Potencjał czynnościowy może przemieszczać się przez membranę aksonalną w mielinie przez właściwości kablowe. Akson w ten sposób przeprowadza zmianę elektryczną z miejsca, w którym potencjał czynności występuje do następującego guzka Ranviera.

Ta zmiana jest nieznacznie zmniejszona, ale jest wystarczająco intensywna, aby spowodować potencjał czynności w następującym guzku. Następnie potencjał ten jest ponownie uruchamiany lub powtarzany w każdym guzku Ranvier, transportując po miodu do następnego guzka.

Tego rodzaju jazda potencjałów czynnościowych nazywa się jazda solą. Jego imię pochodzi od łacińskiego „skoku”, co oznacza „taniec”. Koncepcja wynika, że ​​impuls wydaje się skakać z guzka do guzka.

Zalety solenia jazdy w celu przesyłania potencjałów czynnościowych

Ten rodzaj jazdy ma swoje zalety. Po pierwsze, aby oszczędzać energię. Transportery sodu-potasowe wydają dużo energii, ekstrahując nadmiar sodu wewnątrz aksonu podczas potencjałów czynnościowych.

Te transportery sodu-potasu znajdują się w obszarach aksonów, które nie są plasterką miodu. Jednak w mielinowanym aksonie sód może wchodzić tylko do guzków Ranvier. Dlatego znacznie mniej sodu wchodzi i dlatego należy pompować mniej sodu, więc transportery sodu-potasu muszą pracować mniej.

Kolejną korzyścią z mielinu jest prędkość. Potencjał czynnościowy płynie szybciej w mielinizowanym aksonie, ponieważ impuls „skacze” z jednego guzka do drugiego, bez konieczności przechodzenia przez cały akson.

Ten wzrost prędkości powoduje, że zwierzęta myślą i reagują szybciej. Inne żywe istoty, takie jak kałamarnica, mają aksonów bez mielinowej, które osiągają prędkość ze względu na wzrost wielkości. Aksony kałamarnicy mają dużą średnicę (około 500 µm), co pozwala im podróżować szybciej (około 35 metrów na sekundę).

Jednak przy tej samej prędkości potencjały czynności podróżują w aksonach kotów, chociaż mają średnicę zaledwie 6 µm. To się dzieje, że te aksony zawierają mielinę.

Akson mielinowany może napędzać potencjały czynnościowe z prędkością około 432 kilometrów na godzinę, o średnicy 20 µm.

Bibliografia

1. Potencjały czynnościowe. (S.F.). Pobrano 5 marca 2017 r. Z Hyperphysics, Georgia State University: Hyperphysics.Phy-orst.GSU.Edu.
2. Carlson, n.R. (2006). Physiology of Conduct 8th ed. Madryt: Pearson.
3. Chudler, e. (S.F.). Lightts, kamera, potencjalna akcja. Pobrano 5 marca 2017 r. Z University of Washington: Wydział.Waszyngton.Edu.
4. Etapy potencjału czynnościowego. (S.F.). Pobrano 5 marca 2017 r.com.