Akcijski potencial za širjenje in faze

On Akcijski potencial To je kratkoročni električni ali kemični pojav, ki se zgodi v nevronih naših možganov. Lahko rečemo, da je sporočilo, da nevron prenaša na druge nevrone.

Akcijski potencial se pojavi v telesu celice (jedro), imenovan tudi Soma. Potujte po aksonu (podaljšanje nevrona, podobno kablu), dokler ne doseže konca, imenovanega Terminal Button.

Akcijski potenciali v določenem aksonu imajo vedno enako trajanje in intenzivnost. Če se aksona veže na druge podaljške, se akcijski potencial razdeli, vendar se njegova intenzivnost ne zmanjša.

Ko akcijski potencial doseže nevronske končne gumbe, izločajo kemične snovi, imenovane nevrotransmiterji. Te snovi vzbujajo ali zavirajo nevrona, ki jih sprejme, in lahko ustvarijo akcijski potencial v tem nevronu.

Večina tega, kar je znano o nevronskih akcijskih potencialih, izvira iz eksperimentov, opravljenih z velikanskimi aksoni lignjev. Preučiti ga je enostavno po svoji velikosti, saj se razprostira od glave do repa. Služijo za premikanje živali.

[TOC]

Nevronski membranski potencial

Do. Shematski pogled na idealen akcijski potencial. B. Resnični zapis akcijskega potenciala. Vir: v: memenen/cc by-sa (http: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/3.0/)

Nevroni imajo v notranjosti drugačen električni naboj kot zunaj. Ta razlika se imenuje Membranski potencial.

Ko je nevron v Potencial počitka, To pomeni, da se njegov električni naboj ne spreminja z ekscitacijskimi ali zaviralnimi sinaptičnimi potenciali.

Po drugi strani pa lahko membranski potencial zmanjšamo, ko drugi potenciali vplivajo. To je znano kot depolarizacija.

Nasprotno, ko se membranski potencial poveča glede na njegov normalni potencial, se imenuje pojav Hiperpolarizacija.

Ko se nenadoma ustvari zelo hitra naložba membranskega potenciala, je a Akcijski potencial. To je sestavljeno iz kratkega električnega impulza, ki se prenaša v sporočilo, ki potuje skozi nevronsko aksono. Začnite v telesu celice in dosežete končne gumbe.

Živčni impulz potuje skozi aksona

Pomembno je opozoriti, da morajo električne spremembe doseči prag, imenovan Prag vzbujanja. To je vrednost membranskega potenciala, do katerega se pojavi akcijski potencial.

Shema kemične sinapse

Akcijski potenciali in spremembe v ravni ionov

Prepustnost nevronske membrane med akcijskim potencialom. Status počitka (1), natrijevi in ​​kalijevi ioni ne morejo preiti skozi membrano, nevron pa ima v notranjosti negativno obremenitev. Depolarizacija (2) nevrona aktivira natrijev kanal, kar omogoča, da natrijevi ioni prehajajo skozi nevronsko membrano. Repolarizacija (3), kjer se natrijevi kanali odpirajo in kalijevi kanali odprejo, kalijevi ioni prečkajo membrano. Ognjevzno obdobje (4), membranski potencial se vrne v stanje preostalega, ko se kalijevi kanali zaprejo. Vir: membranska prepustnost nevrona med akcijskim potencialom.PDF in akcijski potencial, Cthompson02

V normalnih pogojih je nevron pripravljen sprejeti natrij (Na+) v notranjosti. Vendar njegova membrana ni zelo prepustna za ta ion.

Poleg tega ima dobro znani "prevozniki natrijeve totazije", ki ga najdemo v celični membrani, ki je odgovoren za odstranjevanje natrijevih ionov iz nje in vanj vnos kalijevih ionov. Natančneje, za vsake 3 natrijeve ione, ki jih izvleče, uvaja dva kalij.

Ti transporterji vzdržujejo nizko raven natrija znotraj celice. Če se prepustnost celice poveča in v njej vstopi v večjo količino natrija, bi se membranski potencial korenito spremenil. Očitno to povzroča akcijski potencial.

Natančneje, prepustnost membrane do natrija bi se povečala in jih vstopila v nevron. Medtem ko bi hkrati to omogočilo, da kalijevi ioni zapustijo celico.

Kako so te spremembe prepustnosti?

Celice so v svojo membrano vdelale številne beljakovine Ionski kanali. Te imajo odprtine, skozi katere lahko ioni vstopijo ali zapustijo celice, čeprav niso vedno odprte. Kanali se zaprejo ali odpirajo glede na določene dogodke.

Vam lahko služi: kaj otežuje sprejemanje brezplačnih odločitev?

Obstaja več vrst ionskih kanalov in vsak je običajno specializiran, da vodi do določenih vrst ionov izključno.

Na primer, odprt natrijev kanal lahko zgreši več kot 100 milijonov ionov na sekundo.

Kako nastajajo akcijski potenciali?

Nevroni prenašajo elektrokemične informacije. To pomeni, da kemične snovi proizvajajo električne signale.

Te kemikalije imajo električni naboj, zato se imenujejo ioni. Najpomembnejši v živčnem sistemu sta natrij in kalij, ki imata pozitivno obremenitev. Poleg kalcija (2 pozitivna naboja) in klor (negativna obremenitev).

Spremembe v membranskem potencialu

Prvi korak, da se lahko zgodi akcijski potencial, je sprememba potenciala celične membrane. Ta sprememba mora premagati prag vzbujanja.

Natančneje, zmanjšanje membranskega potenciala, ki se imenuje depolarizacija.

Odpiranje natrijevih kanalov

Posledično so natrijevi kanali vgrajeni v membrano odprto, kar omogoča, da je natrij množično znotraj nevrona. Te poganjajo elektrostatične difuzijske in tlačne sile.

Ker so natrijevi ioni pozitivno obremenjeni, ustvarjajo hitro spremembo membranskega potenciala.

Odprtje kalijevega kanala

Membrana aksonov ima tako natrijeve kot kalijeve kanale. Vendar se slednje odprejo pozneje, ker so manj občutljivi. To pomeni, da potrebujejo višjo raven depolarizacije, da se odprejo, zato se kasneje odprejo.

Zaprtje natrijevega kanala

Prihaja čas, ko akcijski potencial doseže največjo vrednost. Od tega obdobja so natrijevi kanali blokirani in zaprti.

Ne morejo se več odpreti, dokler membrana spet ne doseže potenciala počitka. Posledično noben natrij ne more vstopiti v nevron.

Zaprtje kalijevega kanala

Vendar kalijevi kanali ostanejo odprti. To omogoča, da kalijevi ioni tečejo skozi celico.

Zaradi elektrostatične difuzije in tlaka, saj je notranjost aksona pozitivno naložena, se kalijevi ioni potisnejo v celico. Tako membranski potencial obnavlja svojo običajno vrednost. Malo po malo, se kalijevi kanali zapirajo.

Ta kationski izhod naredi, da membranski potencial povrne svojo normalno vrednost. Ko se to zgodi, se kalijevi kanali začnejo znova zapirati.

V času, ko membranski potencial doseže svojo normalno vrednost, so kalijevi kanali popolnoma zaprti. Nekaj ​​kasneje se natrijevi kanali ponovno aktivirajo, da se pripravljajo na drugo depolarizacijo, da jih odpre.

Nazadnje transporterji natrijevega potasija izločajo natrij, ki je vstopil, in obnovili kalij, ki je prej izšel.

Kako se informacije širijo po aksonu?

Deli nevrona. Vir: Noben strojno berljiv avtor. Nickgorton ~ Commonswiki je domneval (na podlagi zahtevkov za avtorske pravice)

Akson je sestavljen iz dela nevrona, njenega podaljška, podobnega kablu. Lahko so zelo dolge, da se omogočijo, da se nevroni, ki so fizično oddaljeni, lahko povežejo in pošljejo informacije.

Vam lahko služi: glasbena inteligenca: značilnosti, primeri, dejavnosti

Akcijski potencial se razširi vzdolž aksona in doseže končne gumbe, da pošlje sporočila v naslednjo celico. Če izmerimo intenzivnost akcijskega potenciala z različnih območij aksona, bi ugotovili, da njegova intenzivnost ostane enaka na vseh območjih.

Zakon vseh ali nič

To se zgodi, ker aksonska prevodnost sledi temeljnemu zakonu: zakon vseh ali nič. To pomeni, da se pojavi akcijski potencial ali se ne zgodi. Ko se začne, potujte po aksonu do skrajnosti, ki vedno ohranja isto velikost, se ne poveča in ne zmanjšuje. Poleg tega je akcijski potencial, če se aksona veje, razdeli, vendar ohranja svojo velikost.

Akcijski potenciali se začnejo na koncu aksona, ki je pritrjen na soma nevrona. Običajno običajno potujejo v eno smer.

Potenciali delovanja in vedenja

Možno je, da se na tej točki vprašate: če je akcijski potencial proces vseh ali nič, kako se določena vedenja, kot je krčenje mišic? To se zgodi z zakonom pogostosti.

Frekvenčni zakon

Kar se zgodi, je, da en sam akcijski potencial ne zagotavlja neposredno informacij. Po drugi strani pa informacije določijo frekvenca praznjenja ali hitrost strela aksona. To je pogostost, v kateri se pojavijo akcijski potenciali. To je znano kot "frekvenčni zakon".

Tako bi visoka frekvenca akcijskih potencialov privedla do zelo intenzivnega krčenja mišic.

Enako velja za dojemanje. Na primer, zelo sijajen vizualni dražljaj, ki ga je treba zajeti, mora v očeh ustvariti "hitrost strela", povezane z očmi. Na ta način pogostost akcijskih potencialov odraža intenzivnost fizičnega dražljaja.

Zato zakon sploh ali nič dopolnjuje frekvenčni zakon.

Druge oblike izmenjave informacij

Akcijski potenciali niso edina vrsta električnih signalov, ki se pojavljajo v nevronih. Na primer, s pošiljanjem informacij prek sinapse je v nevronski membrani majhen električni impulz, ki prejme podatke.

Shema sinapse. Vir: Thomas Splattstoesser (www.Scistyle.CO)

Ob določenih priložnostih rahla depolarizacija, ki je prešibka, da bi ustvarila akcijski potencial, lahko rahlo spremeni membranski potencial.

Vendar se ta sprememba postopoma zmanjšuje, ko potuje skozi aksona. Pri tej vrsti prenosa informacij se niti natrijev niti kalijev kanali odprejo ali ne zapirajo.

Tako akson deluje kot podvodni kabel. Ker se signal prenaša, se njegova širina zmanjšuje. To je znano kot zmanjšanje prevodnosti in se pojavi zaradi značilnosti aksona.

Akcije in mielinske potenciale

Aksoni skoraj vseh sesalcev so pokriti z mielinom. To pomeni, da imajo segmente, obkroženi s snovjo, ki omogoča vožnjo živcev, zaradi česar je hitrejša. Mielin se valja okoli aksona, ne da bi pustila zunajcelično tekočino.

Lahko vam služi: vrste samostojnega

Mielin se v centralnem živčnem sistemu pojavlja s celicami, imenovanimi oligodendrociti. Medtem ko ga v perifernem živčnem sistemu schwannove celice proizvajajo.

Mielinski segmenti, znani kot mielinski plašč, se med seboj razdelijo na odkrita območja aksonov. Ta območja se imenujejo Ranvier vozliči in so v stiku z zunajcelično tekočino.

Akcijski potencial se prenaša drugače v amielinski akson (ki ni pokrit z mielinom) kot v mieliniko.

Akcijski potencial lahko potuje skozi milinsko pokrito aksonsko membrano skozi kabelske lastnosti. Akson na ta način izvede električno spremembo od kraja, kjer se akcijski potencial pojavi do naslednjega nodula Ranvier.

Ta sprememba se nekoliko zmanjša, vendar je dovolj intenzivna, da lahko povzroči akcijski potencial v naslednjem vozlišču. Nato se ta potencial znova sproži ali ponovi v vsakem ranvierju, ki ga prenaša po honesiniziranem območju do naslednjega vozlišča.

Tovrstna vožnja akcijskih potencialov se imenuje Saltatory Driving. Njegovo ime izvira iz latinskega "skoka", kar pomeni "ples". Koncept je zato, ker se zdi, da impulz skoči iz nodula na vozliček.

Prednosti solitve vožnje za oddajanje akcijskih potencialov

Ta vrsta vožnje ima svoje prednosti. Najprej prihranite energijo. Prevozniki natrijevega potasija porabijo veliko energije z ekstrahiranjem odvečnega natrija znotraj aksona med akcijskimi potenciali.

Ti prevozniki natrijevega potasija se nahajajo na območjih aksonov, ki niso satje. Vendar lahko v mieliniziranem aksonu natrij vstopi samo v Ranvier vozličke. Zato vstopi veliko manj natrija, zaradi tega pa je treba črpati manj natrija, zato morajo prevozniki natrijevega-potasija manj delati.

Druga prednost mielina je hitrost. Akcijski potencial vozi hitreje v mieliniziranem aksonu, saj impulz "skoči" iz enega nodula v drugega, ne da bi bilo treba skozi celoten akson.

To povečanje hitrosti povzroči, da živali hitreje razmišljajo in reagirajo. Druga živa bitja, na primer lignje, imajo aksone brez mielina, ki dosegajo hitrost zaradi povečanja velikosti. Aksoni lignjev imajo velik premer (približno 500 µm), kar jim omogoča hitrejše potovanje (približno 35 metrov na sekundo).

Vendar pri isti hitrosti akcijski potenciali potujejo v mačjih aksonih, čeprav imajo premer le 6 µm. Kar se zgodi, je, da ti aksoni vsebujejo mielin.

Mielinizirani akson lahko poganja akcijske potenciale s hitrostjo približno 432 kilometrov na uro s premerom 20 µm.

Reference

1. Akcijski potenciali. (s.F.). Pridobljeno 5. marca 2017 iz Hyperphysics, Georgia State University: Hyperphysics.PHY-ASST.GSU.Edu.
2. Carlson, n.R. (2006). Fiziologija ravnanja 8. izd. Madrid: Pearson.
3. Chudler, e. (s.F.). Lights, kamera, potencialno dejanje. Pridobljeno 5. marca 2017 z Univerze v Washingtonu: Fakulteta.Washington.Edu.
4. Stopnje akcijskega potenciala. (s.F.). Pridobljeno 5. marca 2017 iz brezmejne: Brezmejne.com.