Akcijski potencijal poruka neurona

akcijski potencijal to je kratkotrajni električni ili kemijski fenomen koji se događa u neuronima našeg mozga. Može se reći da je to poruka koja će se prenositi drugim neuronima.

Nastaje u tijelu stanice (jezgra), također zvanom soma. Putujte cijelim aksonom (produžetak neurona, slično kabelu) do njegovog kraja, nazvan terminalni gumb.

Akcijski potencijali u datom aksonu uvijek imaju isto trajanje i intenzitet. Ako se akson razgranava u druge ekstenzije, akcijski potencijal je podijeljen, ali njegov intenzitet nije smanjen.

Kada akcijski potencijal dosegne terminalne tipke neurona, oni izlučuju kemikalije nazvane neurotransmiteri. Te tvari pobuđuju ili inhibiraju neurone koji ih primaju i koji mogu generirati akcijski potencijal u navedenom neuronu.

Mnogo toga što je poznato o akcijskim potencijalima neurona dolazi od eksperimenata izvedenih s aksonima divovskih lignji. Lako je proučavati zbog svoje veličine, jer se proteže od glave do repa. Oni služe kako bi se životinja mogla kretati.

Potencijal neuronske membrane

Neuroni imaju različite električne naboje u njima nego izvan njih. Ta se razlika zove membranski potencijal.

Kada je neuron u potencijal za odmor, znači da se njegov električni naboj ne mijenja uzbudljivim ili inhibitornim sinaptičkim potencijalima.

Nasuprot tome, kada na njega utječu drugi potencijali, može se smanjiti membranski potencijal. To je poznato kao depolarizacija.

Ili, naprotiv, kada se membranski potencijal povećava s obzirom na njegov normalan potencijal, naziva se fenomen hiperpolarizacija.

Kada se iznenada pojavi vrlo brza inverzija membranskog potencijala, dolazi do a akcijski potencijal. To se sastoji od kratkog električnog impulsa, koji se prevodi u poruku koja putuje kroz akson neurona. Počinje u tijelu stanice, dosežući terminalne tipke.

Važno je naglasiti da za pojavu akcijskog potencijala električne promjene moraju doseći prag, koji se naziva prag uzbude. To je vrijednost membranskog potencijala koja se nužno mora postići da se akcijski potencijal dogodi.

Potencijali djelovanja i promjene u razinama iona

U normalnim uvjetima, neuron je spreman primiti natrij (Na +) unutar njega. Međutim, njegova membrana nije jako propusna za ovaj ion.

Osim toga, on ima dobro poznate "transportere natrij-kalij", protein koji se nalazi u staničnoj membrani i koji je odgovoran za uklanjanje natrijevih iona iz nje i uvođenje kalijevih iona u njega. Konkretno, na svaka 3 ekstrakta natrija unesite dva kalija.

Ovi transporteri održavaju nisku razinu natrija unutar stanice. Ako bi se propusnost stanice povećala i kad bi iznenada ušla veća količina natrija, membranski potencijal bi se radikalno promijenio. Očito, to je ono što pokreće akcijski potencijal.

Posebno bi se povećala propusnost membrane za natrij, ulazeći u nju unutar neurona. Dok bi u isto vrijeme to omogućilo kalijevim ionima da izađu iz stanice.

Kako se događaju te promjene u propusnosti??

Stanice imaju brojne proteine ​​ugrađene u njihovu membranu ionski kanali. Oni imaju otvore kroz koje ioni mogu ući ili izaći iz stanica, iako nisu uvijek otvoreni. Kanali se zatvaraju ili otvaraju prema određenim događajima.

Postoji više tipova ionskih kanala, od kojih je svaki obično specijaliziran isključivo za pogon određenih vrsta iona.

Na primjer, otvoreni natrijev kanal može proći više od 100 milijuna iona u sekundi.

Kako se stvaraju akcijski potencijali?

Neuroni prenose informacije elektrokemijski. To znači da kemikalije proizvode električne signale.

Te kemikalije imaju električni naboj, zbog čega se nazivaju ioni. Najvažniji u živčanom sustavu su natrij i kalij, koji imaju pozitivan naboj. Osim kalcija (2 pozitivna naboja) i klora (jedan negativni naboj).

Promjene u potencijalu membrane

Prvi korak za pojavu akcijskog potencijala je promjena membranskog potencijala stanice. Ova promjena mora premašiti prag uzbuđenja.

Konkretno, postoji smanjenje membranskog potencijala, što se naziva depolarizacija.

Otvaranje natrijevih kanala

Kao posljedica, otvaraju se natrijevi kanali ugrađeni u membranu, što omogućuje natriju da masovno ulazi unutar neurona. Njih pokreću sile difuzije i elektrostatskog tlaka.

Budući da su natrijevi ioni pozitivno nabijeni, oni uzrokuju brzu promjenu membranskog potencijala.

Otvaranje kalijevih kanala

Aksonska membrana ima i natrijeve i kalijeve kanale. Međutim, potonji se otvaraju kasnije, jer su manje osjetljivi. To jest, potrebno im je da se otvori viša razina depolarizacije i zato se otvaraju kasnije.

Zatvaranje natrijevih kanala

Dolazi vrijeme kada akcijski potencijal doseže svoju maksimalnu vrijednost. Iz tog razdoblja natrijevi kanali se blokiraju i zatvaraju.

Oni se više ne mogu ponovno otvoriti sve dok membrana ponovno ne dosegne potencijal mirovanja. Kao rezultat, više ne može natrij ući u neuron.

Zatvaranje kalijevih kanala

Međutim, kalijevi kanali ostaju otvoreni. To omogućuje kalijevim ionima protjecanje kroz stanicu.

Zbog difuzije i elektrostatskog tlaka, budući da je unutrašnjost aksona pozitivno nabijena, kalijevi ioni se izbacuju iz ćelije.

Dakle, membranski potencijal oporavlja svoju uobičajenu vrijednost. Malo po malo, kalijevi kanali se zatvaraju.

Taj izlaz kationa uzrokuje da membranski potencijal povrati svoju normalnu vrijednost. Kada se to dogodi, kalijevi kanali se ponovno zatvaraju.

U trenutku kada membranski potencijal dosegne svoju normalnu vrijednost, kalijevi kanali se potpuno zatvaraju. Nešto kasnije, natrijevi kanali se ponovno aktiviraju, pripremajući se za novu depolarizaciju kako bi ih otvorili.

Konačno, prijenosnici natrij-kalija izlučuju natrij koji je ušao i oporavi kalij koji je ostao prije.

Kako se informacije šire aksonom?

Akson se sastoji od dijela neurona, produžetak potonje sličan kabelu. Oni mogu biti vrlo dugi da bi omogućili neuronima koji su fizički daleko da se povežu i pošalju informacije.

Akcijski potencijal širi se duž aksona i dopire do terminal tipki za slanje poruka u sljedeću ćeliju.

Ako bismo izmjerili intenzitet akcijskog potencijala iz različitih područja aksona, otkrili bismo da je njegov intenzitet isti u svim područjima.

Zakon od svega ili ništa

To se događa zato što aksonsko provođenje slijedi temeljni zakon: zakon svega ili ništa. To jest, daje se ili ne daje akcijski potencijal. Jednom kada počne, putuje po aksonu do krajnosti, uvijek održavajući istu veličinu, ne povećavajući se ili smanjujući. Štoviše, ako se akson razgranava, akcijski potencijal je podijeljen, ali zadržava svoju veličinu.

Akcijski potencijali počinju na kraju aksona koji je vezan za somu neurona. Obično oni obično putuju samo u jednom smjeru.

Mogućnosti djelovanja i ponašanja

Moguće je da se u ovom trenutku zapitate: ako je akcijski potencijal proces koji je sve ili ništa, kako se događaju određena ponašanja kao što je kontrakcija mišića koja mogu varirati između različitih razina intenziteta? To se događa po zakonu frekvencije.

Zakon frekvencije

Ono što se događa jest da pojedinačni akcijski potencijal ne daje izravno informacije. Umjesto toga, informacija se određuje učestalošću pražnjenja ili brzine izgaranja aksona. To jest, frekvencija u kojoj se događaju akcijski potencijali. To je poznato kao "zakon frekvencije".

Stoga bi visoka učestalost akcijskih potencijala dovela do vrlo intenzivne kontrakcije mišića.

Isto se događa s percepcijom. Na primjer, vrlo svijetli vizualni poticaj, koji treba uhvatiti, mora proizvesti visoku "brzinu pucanja" u aksonima pričvršćenim za oči. Na taj način učestalost akcijskih potencijala odražava intenzitet fizičkog poticaja.

Prema tome, zakon svih ili ničega nadopunjuje zakon frekvencije.

Ostali oblici razmjene informacija

Akcijski potencijali nisu jedina vrsta električnih signala koji se javljaju u neuronima. Na primjer, prilikom slanja informacija kroz sinapsu postoji mali električni impuls u membrani neurona koji prima podatke.

U određenim slučajevima, lagana depolarizacija koja je preslaba da bi proizvela akcijski potencijal, može neznatno promijeniti membranski potencijal.

Međutim, ta promjena se malo po malo smanjuje dok putuje kroz akson. U ovoj vrsti prijenosa informacija, ni natrijevi niti kalijevi kanali se ne otvaraju ili zatvaraju.

Tako, akson djeluje kao podvodni kabel. Kako se signal prenosi, njegova se amplituda smanjuje. To je poznato kao smanjenje provodljivosti i nastaje zbog svojstava aksona.

Akcijski potencijali i mijelin

Aksoni gotovo svih sisavaca prekriveni su mijelinom. To jest, imaju segmente okružene supstancom koja dopušta provođenje živaca, što ga čini bržim. Mijelin se omata oko aksona bez da dopusti ekstracelularnoj tekućini da je dođe.

Mijelin se u središnjem živčanom sustavu proizvodi stanicama koje se nazivaju oligodendrociti. Dok se u perifernom živčanom sustavu proizvode Schwannove stanice.

Segmenti mijelina, poznati kao mijelinske ovojnice, podijeljeni su nepokrivenim dijelovima aksona. Ta se područja nazivaju Ranvier noduli i oni su u kontaktu s izvanstaničnom tekućinom.

Akcijski potencijal se prenosi različito u neimeliniranom aksonu (koji nije pokriven mijelinom) nego u mieliniranom.

Akcijski potencijal može putovati kroz aksonalnu membranu prekrivenu mijelinom svojstvima kabela. Akson na taj način provodi električnu promjenu od mjesta gdje se akcijski potencijal događa do sljedećeg nodula Ranviera.

Ova promjena se neznatno smanjuje, ali je dovoljno intenzivna da izazove akcijski potencijal u sljedećem čvoru. Zatim se ovaj potencijal ponovno aktivira ili ponavlja u svakom nodulu Ranviera, koji se transportira kroz mijeliniziranu zonu do sljedećeg nodula..

Ova vrsta provođenja akcijskih potencijala naziva se provođenje soli. Ime mu dolazi od latinskog "saltare", što znači "plesati". Koncept je da se čini da impuls prelazi s nodula na čvor.

Prednosti solarne provodljivosti za prijenos akcijskih potencijala

Ova vrsta vožnje ima svoje prednosti. Prvo, za uštedu energije. Prijenosnici natrij-kalija troše mnogo energije na vađenje viška natrija iz aksona tijekom akcijskih potencijala.

Ovi prijenosnici natrij-kalija nalaze se u područjima aksona koji nisu prekriveni mijelinom. Međutim, u mijeliniziranom aksonu natrij može samo ući u Ranvijerove nodule. Stoga, mnogo manje natrija ulazi, i zbog toga, potrebno je ispumpati manje natrija. Tako transporteri natrij-kalija moraju raditi manje.

Još jedna korist od mijelina je brzina. Akcijski potencijal brže se pokreće u mijeliniziranom aksonu, budući da impuls "skače" s jednog čvora na drugi, bez potrebe za prolaskom kroz cijeli akson.

To povećanje brzine uzrokuje da životinje razmišljaju i reagiraju brže. Druga živa bića, kao što su lignje, imaju aksone bez mijelina koji dobivaju brzinu zbog povećanja njihove veličine. Aksoni lignja imaju veliki promjer (oko 500 μm), što im omogućuje da putuju brže (oko 35 metara u sekundi).

Međutim, pri toj istoj brzini, akcijski potencijali u aksonima mačaka putuju, iako imaju promjer od samo 6 μm. Ono što se događa je da ti aksoni sadrže mijelin.

Mielinirani akson može dovesti do akcijskih potencijala brzinom od oko 432 km / h, promjera 20 μm.

reference

1. Potencijali akcije. (N. D.). Preuzeto 5. ožujka 2017. iz Hyperphysics, Georgia State University: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.
2. Carlson, N.R. (2006). Fiziologija ponašanja 8. Ed Madrid: Pearson.
3. Chudler, E. (s.f.). Svjetla, kamera, potencijal akcije. Preuzeto 5. ožujka 2017., sa Sveučilišta u Washingtonu: faculty.washington.edu.
4. Faze potencijalnog djelovanja. (N. D.). Preuzeto 5. ožujka 2017. iz tvrtke Boundless: boundless.com.