Propagatie en fasen actiepotentieel

Hij Actiepotentiaal Het is een elektrisch of chemisch fenomeen op korte termijn dat plaatsvindt in de neuronen van onze hersenen. Men kan zeggen dat het de boodschap is die een neuron overbrengt naar andere neuronen.

Het actiepotentiaal vindt plaats in het lichaam van de cel (kern), ook wel soma genoemd. Reis door het axon (neuronverlenging, vergelijkbaar met een kabel) totdat het zijn einde bereikt, terminal knop genoemd.

Actiepotentialen in een bepaald axon hebben altijd dezelfde duur en intensiteit. Als de axon in andere extensies vertakt, is het actiepotentieel verdeeld, maar de intensiteit ervan wordt niet verminderd.

Wanneer het actiepotentiaal de neuron -terminale knoppen bereikt, scheiden ze chemische stoffen uit die neurotransmitters worden genoemd. Deze stoffen opwinden of remmen het neuron dat hen ontvangt, en kunnen een actiepotentiaal in dat neuron genereren.

Veel van wat er bekend is over neuronenactiepotentialen komen van experimenten uitgevoerd met gigantische inktvisaxonen. Het is gemakkelijk te bestuderen door zijn grootte, omdat het zich uitstrekt van het hoofd tot de staart. Ze dienen voor het dier om te bewegen.

[TOC]

Neuron membraanpotentieel

NAAR. Schematische weergave van een ideaal actiepotentieel. B. Echt record van een actiepotentieel. Bron: in: memenen/cc by-sa (http: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0/)

Neuronen hebben een andere elektrische lading binnen dan buiten. Dit verschil wordt genoemd Membraanpotentieel.

Wanneer er een neuron is Rustpotentieel, Het betekent dat de elektrische lading niet wordt gewijzigd door exciterende of remmende synaptische potentialen.

Aan de andere kant, wanneer andere potentialen dit beïnvloeden, kan het membraanpotentiaal worden verminderd. Dit staat bekend als depolarisatie.

Integendeel, wanneer het membraanpotentiaal toeneemt met betrekking tot zijn normale potentieel, wordt een fenomeen genoemd Hyperpolarisatie.

Wanneer een zeer snelle investering van het membraanpotentieel plotseling wordt geproduceerd, is er een Actiepotentiaal. Dit bestaat uit een korte elektrische impuls, die zich vertaalt in de boodschap die door het neuron axon reist. Begin in het cellichaam, het bereiken van de terminale knoppen.

De zenuwimpuls reist door het axon

Het is belangrijk op te merken dat om een ​​actiepotentiaal te laten plaatsvinden, elektrische veranderingen een drempel moeten bereiken, geroepen excitatiedrempel. Dit is de waarde van het membraanpotentiaal waarvoor het actiepotentieel plaatsvindt.

Schema van een chemische synaps

Actiepotentialen en veranderingen in ionenniveaus

Een neuron membraan permeabiliteit tijdens een actiepotentieel. REST -status (1), natrium- en kaliumionen kunnen niet door het membraan gaan en het neuron heeft een negatieve belasting binnenin. Depolarisatie (2) van het neuron activeert het natriumkanaal, waardoor natriumionen door het neuronmembraan kunnen gaan. Repolarisatie (3), waar natriumkanalen sluiten en kaliumkanalen openen, kruisen kaliumionen het membraan. De refractaire periode (4), het membraanpotentiaal keert terug naar de rusttoestand als kaliumkanalen sluiten. Bron: membraanpermeabiliteit van een neuron tijdens een actiepotentieel.PDF en actiepotentieel, Cthompson02

Onder normale omstandigheden is het neuron bereid om natrium (Na+) van binnen te ontvangen. Het membraan is echter niet erg permeabel voor dit ion.

Bovendien heeft het de bekende "natriumpotasy-transporters" een eiwit dat in het celmembraan is gevonden dat verantwoordelijk is voor het verwijderen van natriumionen ervan en er kaliumionen in introduceert. In het bijzonder introduceert het voor elke 3 natriumionen die het extracten, twee kalium introduceert.

Deze transporters behouden een laag natriumgehalte in de cel. Als de permeabiliteit van de cel toeneemt en er plotseling een grotere hoeveelheid natrium in invoert, zou het membraanpotentiaal radicaal veranderen. Blijkbaar is dit wat een actiepotentieel veroorzaakt.

In het bijzonder zou de membraanpermeabiliteit voor het natrium toenemen en deze in het neuron invoeren. Terwijl hier tegelijkertijd kaliumionen in staat stellen de cel te verlaten.

Hoe zijn deze permeabiliteitsveranderingen?

De cellen hebben in hun membraan talloze eiwitten ingebed Ionische kanalen. Deze hebben openingen waardoor ionen de cellen kunnen binnenkomen of verlaten, hoewel ze niet altijd open zijn. De kanalen sluiten of openen volgens bepaalde gebeurtenissen.

Kan u van dienst zijn: wat maakt het moeilijk om gratis beslissingen te nemen?

Er zijn meerdere soorten ionische kanalen, en elk is meestal gespecialiseerd om te leiden tot bepaalde soorten ionen exclusief.

Een open natriumkanaal kan bijvoorbeeld meer dan 100 miljoen ionen per seconde missen.

Hoe worden actiepotentialen geproduceerd?

Neuronen verzenden elektrochemisch informatie. Dit betekent dat chemische stoffen elektrische signalen produceren.

Deze chemicaliën hebben elektrische lading, dus ze worden ionen genoemd. De belangrijkste in het zenuwstelsel zijn natrium en kalium, die een positieve belasting hebben. Naast calcium (2 positieve ladingen) en chloor (een negatieve belasting).

Veranderingen in membraanpotentieel

De eerste stap voor actiepotentiaal is een verandering in het celmembraanpotentieel. Deze verandering moet de excitatiedrempel overwinnen.

In het bijzonder is er een vermindering van het membraanpotentiaal, dat depolarisatie wordt genoemd.

Opening van natriumkanalen

Als gevolg hiervan, natriumkanalen ingebed in het open membraan, waardoor natrium massaal in het neuron kan zijn. Deze worden aangedreven door elektrostatische diffusie- en drukkrachten.

Naarmate natriumionen positief worden geladen, produceren ze een snelle verandering in membraanpotentieel.

Opening van kaliumkanaal

Het axonenmembraan heeft zowel natrium- als kaliumkanalen. De laatste wordt echter later geopend, omdat ze minder gevoelig zijn. Dat wil zeggen, ze hebben een hoger niveau van depolarisatie nodig om te openen en daarom gaan ze later open.

Sluiting van natriumkanaal

Er komt een moment waarop het actiepotentieel zijn maximale waarde bereikt. Vanaf deze periode worden natriumkanalen geblokkeerd en gesloten.

Ze kunnen niet langer openen totdat het membraan opnieuw het rustpotentieel bereikt. Als gevolg hiervan kan geen natrium meer het neuron binnenkomen.

Sluiting van kaliumkanaal

Kaliumkanalen blijven echter open. Hierdoor kunnen kaliumionen door de cel stromen.

Vanwege elektrostatische diffusie en druk, omdat de binnenkant van het axon positief wordt geladen, worden kaliumionen in de cel geduwd. Het membraanpotentieel herstelt dus zijn gebruikelijke waarde. Kijn bij beetje sluiten kaliumkanalen.

Deze kationoutput zorgt ervoor dat het membraanpotentiaal zijn normale waarde herstelt. Wanneer dit gebeurt, beginnen kaliumkanalen opnieuw te sluiten.

Op het moment dat het membraanpotentiaal zijn normale waarde bereikt, zijn kaliumkanalen volledig gesloten. Iets later worden natriumkanalen opnieuw geactiveerd bereiden op een andere depolarisatie om ze te openen.

Ten slotte scheiden natriumpotassiumtransporters het natrium uit dat was binnengekomen en het kalium teruggevonden dat eerder was uitgekomen.

Hoe wordt informatie verspreid door de axon?

Delen van een neuron. Bron: Geen machine-leesbare auteur verstrekt. Nickgorton ~ Commonswiki Aangenomen (op basis van copyrightclaims)

Het axon bestaat uit een deel van het neuron, een uitbreiding ervan vergelijkbaar met een kabel. Ze kunnen erg lang duren om neuronen die fysiek op afstand zijn, kunnen verbinding maken en informatie verzenden.

Kan je dienen: muzikale intelligentie: kenmerken, voorbeelden, activiteiten

Het actiepotentiaal verspreidt zich over het axon en bereikt de terminale knoppen om berichten naar de volgende cel te verzenden. Als we de intensiteit van het actiepotentieel uit verschillende gebieden van het axon meten, zouden we merken dat de intensiteit ervan op alle gebieden hetzelfde blijft.

Wet van alles of niets

Dit gebeurt omdat axonale geleiding een fundamentele wet volgt: de wet van alle of niets. Dat wil zeggen, een actiepotentieel vindt plaats of komt niet voor. Zodra het begint, reist u door het axon tot het uiterste dat altijd dezelfde grootte behoudt, het neemt niet toe of neemt af. Bovendien, als een axon vertakt, is het actiepotentieel verdeeld, maar behoudt zijn grootte.

De actiepotentialen beginnen aan het einde van het axon dat is bevestigd aan de soma van het neuron. Normaal gesproken reizen ze meestal in één richting.

Potentials van actie en gedrag

Het is mogelijk dat u zich op dit moment afvraagt: als het actiepotentieel een proces van alles of niets is, hoe bepaald gedrag zoals de spiercontractie die kan variëren tussen verschillende niveaus van intensiteit? Dit gebeurt door de wet van frequentie.

Frequentiewetgeving

Wat er gebeurt, is dat een enkel actiepotentieel geen rechtstreeks informatie biedt. Aan de andere kant wordt de informatie bepaald door de ontladingsfrequentie of schotsnelheid van een axon. Dat wil zeggen de frequentie waarin actiepotentialen optreden. Dat staat bekend als de "frequentiewet".

Aldus zou een hoge frequentie van actiepotentialen leiden tot zeer intense spiercontractie.

Hetzelfde geldt voor perceptie. Een zeer briljante visuele stimulus, om te worden vastgelegd, moet bijvoorbeeld een "shotsnelheid" produceren in de ogen die aan de ogen zijn gekoppeld. Op deze manier weerspiegelt de frequentie van actiepotentialen de intensiteit van een fysieke stimulus.

Daarom wordt de wet überhaupt of wordt niets aangevuld met de frequentiewet.

Andere vormen van informatie -uitwisseling

Actiepotentialen zijn niet de enige soort elektrische signalen die in neuronen voorkomen. Door bijvoorbeeld informatie via een synaps te verzenden, is er een kleine elektrische impuls in het neuronmembraan dat de gegevens ontvangt.

Synaps schema. Bron: Thomas SplettsEsser (www.Schaar.com)

Bij bepaalde gelegenheden kan een lichte depolarisatie die te zwak is om een ​​actiepotentieel te produceren, het kan het membraanpotentieel enigszins veranderen.

Deze wijziging neemt echter geleidelijk af terwijl deze door de axon reist. In dit soort informatietransmissie open of sluiten noch natrium- noch kaliumkanalen.

Het axon werkt dus als een kabel onder water. Terwijl het signaal erdoor wordt overgedragen, neemt de breedte af. Dit staat bekend als afnemende geleiding en treedt op als gevolg van de kenmerken van de axon.

Actie- en myelinepotentialen

Axonen van bijna alle zoogdieren zijn bedekt met myeline. Dat wil zeggen, ze hebben segmenten omringd door een stof die zenuwaandrijving mogelijk maakt, waardoor het sneller wordt. Myeline wordt rond het axon gerold zonder de extracellulaire vloeistof te laten bereiken.

Het kan u van dienst zijn: soorten zelfrespect

Myeline komt voor in het centrale zenuwstelsel door cellen die oligodendrocyten worden genoemd. Terwijl in het perifere zenuwstelsel het schwann -cellen het produceren.

Myelinesegmenten, bekend als myelin omhulsels, worden met elkaar verdeeld door ontdekte axongebieden. Deze gebieden worden Ranvier -knobbeltjes genoemd en zijn in contact met extracellulaire vloeistof.

Het actiepotentiaal wordt anders overgebracht in een amielinisch axon (dat niet bedekt is met myeline) dan in een myeline.

Het actiepotentieel kan door het met myeline bedekte axonale membraan door kabeleigenschappen reizen. Het axon voert op deze manier de elektrische verandering uit van de plaats waar de actiepotentiaal optreedt naar de volgende Ranvier -knobbel.

Deze verandering wordt enigszins verminderd, maar het is intens genoeg om actiepotentieel te veroorzaken in de volgende knobbel. Vervolgens wordt dit potentieel opnieuw geactiveerd of herhaald in elke Ranvier -knobbel, die door het honinginrichting wordt getransporteerd tot de volgende knobbel.

Dit soort activeren van actiepotentialen wordt het zoutverdediging genoemd. Zijn naam komt van het Latijnse "Jump", wat "dans" betekent. Het concept is omdat de impuls lijkt te springen van knobbel naar knobbel.

Voordelen van het zouden van rijden om actiepotentialen over te dragen

Dit type rijden heeft zijn voordelen. Ten eerste om energie te besparen. Natriumpotassiumtransporters besteden veel energie door overtollig natrium in het axon te extraheren tijdens actiepotentialen.

Deze natriumpotassiumtransporters bevinden zich in de axongebieden die geen honingraat zijn. In een gemyeliniseerd axon kan natrium echter alleen de Ranvier -knobbeltjes binnenkomen. Daarom komt er veel minder natrium binnen, en daarom moet minder natrium worden gepompt, zodat natriumpotassiumtransporters minder moeten werken.

Een ander voordeel van myelin is de snelheid. Een actiepotentiaal rijdt sneller in een gemyelinized axon, omdat de impuls "springt" van de ene knobbel naar de andere, zonder het hele axon te hoeven passeren.

Deze snelheidstoename zorgt ervoor dat dieren denken en sneller reageren. Andere levende wezens, zoals inktvis, hebben axonen zonder myeline die snelheid bereiken vanwege een toename van de omvang. De inktvis axonen hebben een grote diameter (ongeveer 500 µm), waardoor ze sneller kunnen reizen (ongeveer 35 meter per seconde).

Bij dezelfde snelheid reizen actiepotentialen echter in kattenaxonen, hoewel ze een diameter van slechts 6 µm hebben. Wat er gebeurt, is dat deze axonen Myelin bevatten.

Een gemyelinized axon kan actiepotentialen aandrijven met een snelheid van ongeveer 432 kilometer per uur, met een diameter van 20 µm.

Referenties

1. Actiepotentialen. (S.F.)). Ontvangen op 5 maart 2017, van Hyperphysics, Georgia State University: Hyperphysics.Phy-Astr.GSU.Edu.
2. Carlson, n.R. (2006). Fysiologie van gedrag 8e ed. Madrid: Pearson.
3. Chudler, e. (S.F.)). Lightts, camera, potentiële actie. Ontvangen op 5 maart 2017, van de Universiteit van Washington: faculteit.Washington.Edu.
4. Fasen van het actiepotentieel. (S.F.)). Ontvangen op 5 maart 2017, van Boundless: Boundless.com.