שתף:
פוטנציאל הפעולה המסר של נוירונים
ה פוטנציאל פעולה זוהי תופעה חשמלית או כימית קצרת ימים המתרחשת בנוירונים של המוח שלנו. ניתן לומר כי זהו המסר כי יועברו נוירונים אחרים.
הוא מיוצר בגוף התא (גרעין), המכונה גם סומה. נסיעה דרך האקסון כולו (הרחבה של הנוירון, בדומה כבל) לסופו, נקרא כפתור המסוף.
פוטנציאל הפעולה של האקסון נתון תמיד בעל אותו משך ועוצמה. אם הענף האקסון לתוך הרחבות אחרות, פוטנציאל הפעולה מחולק, אבל עוצמתה לא מצטמצם.
כאשר פוטנציאל הפעולה מגיע ללחצני הטרמינל של הנוירון, הם מפרישים כימיקלים הנקראים נוירוטרנסמיטרים. חומרים אלה לעורר או לעכב את הנוירון שמקבל אותם, להיות מסוגל לייצר פוטנציאל פעולה הנוירון אמר.
הרבה מה ידוע על פוטנציאל הפעולה של נוירונים לבוא ניסויים שבוצעו עם אקסונים ענק דיונון. זה קל ללמוד בגלל גודלו, שכן הוא משתרע מן הראש אל הזנב. הם משרתים כך בעל החיים יכול לזוז.
פוטנציאל קרום נוירוני
נוירונים יש חיובים חשמליים שונים בתוכם מאשר בחוץ. הבדל זה נקרא פוטנציאל קרום.
כאשר נוירון נמצא פוטנציאל מנוחה, פירושו כי המטען החשמלי שלו אינו משתנה על ידי פוטנציאל סינפטי מעורר או מעכב.
לעומת זאת, כאשר הפוטנציאלים אחרים משפיעים על זה, פוטנציאל הממברנה יכול להיות מופחת. זה ידוע בשם הדה - קוטביות.
או להיפך, כאשר פוטנציאל הממברנה עולה ביחס לפוטנציאל הנורמלי שלו, נקראת תופעה היפרפולריזציה.
כאשר היפוך מהיר מאוד של פוטנציאל הממברנה מתרחשת פתאום, יש פוטנציאל פעולה. זה מורכב דחף חשמלי קצר, אשר מתורגם להודעה שנוסע דרך האקסון של הנוירון. זה מתחיל בגוף התא, להגיע לחצני הטרמינל.
חשוב להדגיש כי על מנת שהפעולה תתרחש, שינויים חשמליים חייבים להגיע לסף הנקרא סף עירור. זהו הערך של הפוטנציאל הממברנה כי יש להגיע בהכרח פוטנציאל הפעולה להתרחש.
פוטנציאל הפעולה ושינויים ברמות היונים
בתנאים נורמליים, הנוירון מוכן לקבל נתרן (Na +) בתוכו. עם זאת, הממברנה שלה הוא לא חדיר מאוד יון זה.
בנוסף, יש לו ידוע "נתרן אשלגן מובילים", חלבון נמצא בקרום התא כי הוא אחראי על הסרת יונים נתרן ממנו מציגה יונים אשלגן לתוכו. בפרט, עבור כל 3 יונים של נתרן שחולצו, להזין שני אשלגן.
אלה מובילים לשמור על רמה נמוכה של נתרן בתוך התא. אם חדירות של התא גדל כמות גדולה יותר של נתרן נכנסו אליו פתאום, פוטנציאל הממברנה ישתנה באופן קיצוני. מסתבר שזה מה שמעורר פוטנציאל פעולה.
בפרט, החדירות של הממברנה נתרן יהיה מוגבר, הזנת אותם בתוך הנוירון. אמנם, באותו זמן, זה יאפשר יונים אשלגן לצאת התא.
כיצד מתרחשים שינויים אלה בחדירות??
התאים יש חלבונים רבים מוטבע הממברנה שלהם יון ערוצים. אלה פתחים שדרכם היונים יכולים להיכנס או לעזוב את התאים, אם כי הם לא תמיד פתוח. הערוצים סגורים או נפתחו בהתאם לאירועים מסוימים.
ישנם סוגים רבים של ערוצי יון, וכל אחד הוא התמחה בדרך כלל לנהוג סוגים מסוימים של יונים בלעדי.
לדוגמה, ערוץ נתרן פתוח יכול להעביר יותר מ -100 מיליון יונים לשנייה.
כיצד מיוצרים פוטנציאל פעולה?
נוירונים מעבירים מידע אלקטרוכימי. משמעות הדבר היא כי כימיקלים לייצר אותות חשמליים.
כימיקלים אלה יש מטען חשמלי, ולכן הם נקראים יונים. החשוב ביותר במערכת העצבים הם נתרן ואשלגן, אשר יש חיוב חיובי. בנוסף סידן (2 חיובי חיובי) ו כלור (תשלום אחד שלילי).
שינויים בפוטנציאל הממברנה
הצעד הראשון עבור פוטנציאל פעולה להתרחש הוא שינוי פוטנציאל הממברנה של התא. שינוי זה חייב לחרוג מסף העוררות.
בפרט, יש ירידה פוטנציאל הממברנה, אשר נקרא depolarization.
פתיחת תעלות נתרן
כתוצאה מכך, ערוצי הנתרן מוטבע בקרום לפתוח, המאפשר נתרן להיכנס מאסיבית בתוך הנוירון. אלה מונעים על ידי דיפוזיה וכוח לחץ אלקטרוסטטי.
כמו יונים נתרן נטענים חיובי, הם מייצרים שינוי מהיר פוטנציאל הממברנה.
פתיחת תעלות אשלגן
לקרום האקסון יש גם תעלות נתרן ואשלגן. עם זאת, האחרון להיפתח מאוחר יותר, כי הם פחות רגישים. כלומר, הם צריכים רמה גבוהה יותר של depolarization להיפתח ולכן הם נפתחים מאוחר יותר.
סגירת ערוצי נתרן
מגיע הזמן שבו פוטנציאל הפעולה מגיע הערך המרבי שלו. מתקופה זו, תעלות הנתרן חסומות וסגורות.
הם כבר לא ניתן לפתוח שוב עד הממברנה מגיע שוב פוטנציאל מנוחה. כתוצאה מכך, לא יותר נתרן יכול להיכנס נוירון.
סגירת ערוצי אשלגן
עם זאת, ערוצי אשלגן להישאר פתוח. זה מאפשר יונים אשלגן לזרום דרך התא.
בשל דיפוזיה ולחץ אלקטרוסטטי, כמו בפנים של האקסון הוא חיובי טעון, יונים אשלגן נדחפים מתוך התא.
לכן, פוטנציאל הממברנה משחזרת את הערך הרגיל שלה. לאט לאט, ערוצי אשלגן נסגרים.
פלט קטיון זה גורם פוטנציאל הממברנה לשחזר את הערך הרגיל שלה. כאשר זה קורה, ערוצי אשלגן מתחילים לסגור שוב.
כרגע, כאשר פוטנציאל הממברנה מגיע לערכו הרגיל, ערוצי האשלגן נסגרים לחלוטין. קצת מאוחר יותר, ערוצי הנתרן מופעלים מחדש, מתכוננים לדולריזציה נוספת לפתיחתם.
לבסוף, נתרן אשלגן מובילים, להפריש את הנתרן שנכנסו לשחזר את אשלגן שהותירו בעבר.
כיצד מידע מופץ על ידי האקסון?
האקסון מורכב חלק של הנוירון, הרחבה של האחרון דומה כבל. הם יכולים להיות ארוכים מאוד כדי לאפשר נוירונים כי הם פיזית רחוק כדי להתחבר ולשלוח מידע.
פוטנציאל הפעולה מתפשט לאורך האקסון ומגיע לחצני הטרמינל כדי לשלוח הודעות לתא הבא.
אם נמדוד את עוצמת פוטנציאל הפעולה מתחומים שונים של האקסון, נמצא כי עוצמתו נשארת זהה בכל התחומים.
חוק של הכל או לא כלום
זה קורה כי הולכה axonal כדלקמן חוק יסוד: החוק של הכל או לא כלום. כלומר, פוטנציאל פעולה ניתן או לא נתון. ברגע שזה מתחיל, הוא נוסע ברחבי האקסון לקיצוניות שלו, תמיד לשמור על אותו גודל, לא להגדיל או להקטין. יתר על כן, אם אקסון ענפים החוצה, פוטנציאל הפעולה מחולק, אבל שומר על גודלו.
פוטנציאל הפעולה מתחיל בסוף האקסון המצורף לסומה של הנוירון. בדרך כלל, הם בדרך כלל לנסוע רק בכיוון אחד.
פוטנציאל הפעולה וההתנהגות
ייתכן שבנקודה זו, אתם עשויים לשאול את עצמכם: אם פוטנציאל הפעולה הוא תהליך של הכל או לא כלום, כיצד מתרחשות התנהגויות מסוימות כגון התכווצות שרירים העשויות להשתנות בין רמות שונות של אינטנסיביות? זה קורה על ידי חוק התדירות.
חוק התדירות
מה שקורה הוא כי פוטנציאל פעולה יחיד אינו מספק מידע ישירות. במקום זאת, המידע נקבע על ידי תדירות הפריקה או שיעור הירי של האקסון. כלומר, התדירות שבה מתרחשים פוטנציאל הפעולה. זה ידוע בשם "חוק תדירות".
לכן, תדירות גבוהה של פוטנציאל פעולה יוביל התכווצות שרירים מאוד אינטנסיבי.
אותו דבר קורה עם תפיסה. לדוגמה, גירוי חזותי בהיר מאוד, כדי להילכד, חייב לייצר "שיעור אש" גבוה ב אקסונים המצורפת לעיניים. בדרך זו, תדירות פוטנציאל הפעולה משקפת את עוצמת הגירוי הפיזי.
לכן, החוק של הכל או לא כלום הוא השלים את חוק התדירות.
צורות אחרות של חילופי מידע
פוטנציאל פעולה אינו היחיד מסוגים חשמליים המתרחשים נוירונים. לדוגמה, בעת שליחת מידע באמצעות סינפסה יש דחף חשמלי קטן בקרום של הנוירון שמקבל את הנתונים.
במקרים מסוימים, דיפולריזציה קלה חלשה מכדי לייצר פוטנציאל פעולה, יכולה לשנות מעט את פוטנציאל הממברנה.
עם זאת, שינוי זה מופחת מעט מעט כאשר הוא עובר דרך האקסון. בסוג זה של העברת מידע, לא נתרן ולא ערוצי אשלגן נפתחים או נסגרים.
לפיכך, האקסון משמש כבל מתחת למים. כאשר האות מועבר על ידי זה, משרעת שלה פוחתת. תופעה זו ידועה כמפחית ההולכה, ומתרחשת בשל מאפייני האקסון.
פוטנציאל הפעולה ואת myelin
האקסונים של כמעט כל היונקים מכוסים במיאלין. כלומר, יש להם מקטעים מוקפים חומר המאפשר הולכה עצבית, מה שהופך אותו מהר יותר. Myelin עוטף את האקסון מבלי לתת לנוזל תאיים להגיע אליו.
Myelin מיוצר במערכת העצבים המרכזית על ידי תאים הנקראים oligodendrocytes. בעוד, במערכת העצבים ההיקפית, הוא מיוצר על ידי תאים שוואן.
מקטעי המיאלין, המוכרים בשם נרתיקי המיאלין, מחולקים לאזורים חשופים של האקסון. אזורים אלה נקראים Ranvier הגושים והם במגע עם הנוזל תאיים.
פוטנציאל הפעולה מועבר בצורה שונה באקסון בלתי מיוצר (שאינו מכוסה על ידי מיאלין).
פוטנציאל הפעולה יכול לנסוע דרך קרום axonal מכוסה myelin על ידי המאפיינים של הכבל. האקסון בדרך זו, מבצעת את השינוי החשמלי מהמקום שבו פוטנציאל הפעולה מתרחשת עד הגוש הבא של Ranvier.
שינוי זה מצטמצם מעט, אבל הוא אינטנסיבי מספיק כדי לעורר פוטנציאל פעולה בצומת הבא. לאחר מכן, פוטנציאל זה מופעל שוב או חוזר על כל גולה של Ranvier, מועבר ברחבי אזור myelinated עד הגמד הבא..
סוג זה של הולכה של פוטנציאל פעולה נקרא הולכה הולכה. שמו בא מן הלטינית "מלח", כלומר "לרקוד". הרעיון הוא שהאימפולס נראה כאילו הוא קופץ מגולם אל הגוש.
היתרונות של הולכה מלחית להעברת פוטנציאל פעולה
זה סוג של נהיגה יש יתרונות שלה. ראשית, כדי לחסוך באנרגיה. נתרן אשלגן מובילי לבזבז הרבה אנרגיה לחילוץ נתרן עודף מתוך האקסון במהלך פוטנציאל הפעולה.
אלה נתרן אשלגן מובילים ממוקמים באזורים של האקסון שאינם מכוסים מיאלין. עם זאת, ב האקסון myelinated, נתרן יכול רק להיכנס גושים של Ranvier. לכן, הרבה פחות נתרן נכנס, ובגלל זה, נתרן פחות יש לשאוב החוצה. אז נתרן אשלגן מובילי צריך לעבוד פחות.
יתרון נוסף של myelin הוא כמה מהר. פוטנציאל פעולה מונע מהר יותר באקסון המיאליניט, שכן הדחף "קופץ" מגלולה אחת לאחרת, מבלי לעבור את האקסון כולו.
עלייה זו במהירות גורמת לבעלי החיים לחשוב ולהגיב מהר יותר. יצורים חיים אחרים, כגון דיונון, יש אקסונים ללא המיאלין כי מקבלים מהירות בשל גידול בגודל שלהם. לאקסונים של דיונון יש קוטר גדול (כ 500 מיקרומטר), המאפשר להם לנסוע מהר יותר (כ 35 מטר לשנייה).
עם זאת, באותה מהירות, פוטנציאל הפעולה של אקסונים החתולים לנסוע, אם כי יש להם קוטר של רק 6 מיקרומטר. מה שקורה הוא כי האקסונים האלה מכילים מיאלין.
אקסון myelinated יכול להוביל פוטנציאל פעולה במהירות של כ 432 קמ"ש, עם קוטר של 20 מיקרומטר.
הפניות
- פוטנציאל פעולה. (s.f.). ב -5 במארס 2017, מההיפרפיסיקה, אוניברסיטת ג'ורג'יה: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.
- Carlson, N.R. (2006). פיזיולוגיה של התנהגות 8 אד מדריד: Pearson.
- Chudler, E. (s.f.). אורות, מצלמה, פוטנציאל פעולה. לאחזר ב 05 מרס 2017, מאוניברסיטת וושינגטון: faculty.washington.edu.
- שלבי פוטנציאל הפעולה. (s.f.). מאחזר ב -5 במרץ 2017, מתוך ללא גבולות.