АКЦИОНИ ПОТЕНЦИЈАЛ: ШИРЕЊЕ И ФАЗЕ - ГЕОГРАФИА - 2025

Акциони потенцијал је кратког даха електрична или хемијска појава која се јавља у неурона нашем мозгу. Може се рећи да је то порука коју неурон преноси на друге неуроне.

Акциони потенцијал производи се у ћелијском телу (језгру), који се такође назива сома. Путова кроз цео аксон (неуронски наставак, сличан жици) док не досегне свој крај, зван терминал дугме.

Акцијски потенцијали на датом аксону увек имају исто трајање и интензитет. Ако се аксон разграничи у друге процесе, акцијски потенцијал се дели, али његов интензитет се не смањује.

Када акцијски потенцијал досегне терминалне дугмад неурона, они издвајају хемикалије које се називају неуротрансмитери. Ове супстанце побуђују или инхибирају неурон који их прима, у стању су да генеришу акциони потенцијал у наведеном неурону.

Много тога што се зна о акционим потенцијалима неурона долази од експеримената са џиновским аксоновима лигња. То је лако проучити због своје величине, јер се протеже од главе до репа. Служе тако да се животиња може кретати.

Потенцијал неуронске мембране

А. Шематски приказ идеалног акционог потенцијала. Б. Реални запис акционог потенцијала. Извор: хр: Меменен / ЦЦ БИ-СА (хттп://цреативецоммонс.орг/лиценсес/би-са/3.0/)

Неурони имају другачији електрични набој изнутра него споља. Ова разлика се назива мембрански потенцијал .

Када је неурон у стању мировања , то значи да његов електрични набој није измењен ексцитацијским или инхибицијским синаптичким потенцијалима.

С друге стране, када на то утичу и други потенцијали, потенцијал мембране се може смањити. То је познато као деполаризација .

Супротно томе, када се мембрански потенцијал повећава с обзиром на његов нормални потенцијал, јавља се појава која се зове хиперполаризација .

Када се нагло догоди преокрет мембранског потенцијала, дешава се акциони потенцијал . То се састоји од кратког електричног импулса, који се преводи у поруку која путује кроз аксоне неурона. Почиње у тијелу ћелије, досежући дугмад на терминалима.

Живчани импулс креће се низ аксон

Важно је да, како би се догодио потенцијал акције, електричне промене морају достићи праг, који се назива праг побуђења . Вриједност мембранског потенцијала мора нужно бити постигнута да би се могао догодити акцијски потенцијал.

Схема хемијске синапсе

Акцијски потенцијали и промене нивоа јона

Пропустљивост мембране неурона током акционог потенцијала. Стање у мировању (1), јони натријума и калијума не могу проћи кроз мембрану, а неурон има негативан набој изнутра. Деполаризација (2) неурона активира натријум канал, омогућавајући натријум-јонима да прођу кроз мембрану неурона. Реполаризација (3), где се натријумски канали затварају и калијумски канали отварају, калијум јони прелазе мембрану. У ватросталном периоду (4), потенцијал мембране се враћа у стање мировања када се калијумски канали затварају. Извор: Пропусност мембране неурона током акционог потенцијала.пдф и акциони потенцијал, ЦТхомпсон02

У нормалним условима, неурон је спреман да прими натријум (На +) унутра. Међутим, његова мембрана није веома пропусна за овај јон.

Поред тога, добро познати „превозници натријум-калијума“ имају протеин који се налази у ћелијској мембрани који је одговоран за уклањање јона натријума и уношење у њега калијум јона. Конкретно, за свака 3 јона натријума које екстрахирају уноси два јона калија.

Ови превозници држе ниво натријума ниским у ћелији. Када би се пропусност ћелије повећала и више натријума ушло у њу изненада, потенцијал мембране би се радикално променио. Очигледно да је то оно што покреће акциони потенцијал.

Конкретно, повећала би се пропусност мембране за натријум, која улази у неурон. У исто време, то би омогућило да калијум јони напуштају ћелију.

Како настају ове промене у пропустљивости?

Ћелије су у своју мембрану уградиле бројне протеине који се називају јонски канали . Имају отворе кроз које јони могу ући или изаћи из ћелија, мада нису увек отворени. Канали су затворени или отворени у складу са одређеним догађајима.

Постоји више типова јонских канала, а сваки је обично специјализован за спровођење искључиво одређених врста јона.

На пример, отворени натријум канал може да прође више од 100 милиона јона у секунди.

Како се производе акцијски потенцијали?

Неурони преносе информације електрохемијски. То значи да хемикалије производе електричне сигнале.

Ове хемикалије имају електрично наелектрисање, због чега се зову јони. Најважнији у нервном систему су натријум и калијум, који имају позитиван набој. Поред калцијума (2 позитивна наелектрисања) и хлора (једно негативно наелектрисање).

Промене у мембранском потенцијалу

Први корак за акциони потенцијал је промена потенцијала ћелијске мембране. Ова промена мора да пређе праг побуде.

Конкретно, долази до смањења потенцијала мембране, што се назива деполаризација.

Отварање натријум-канала

Као последица тога, натријумски канали уграђени у мембрану се отварају, омогућавајући масноћи да уђе у неурон. Они се покрећу дифузијским силама и електростатичким притиском.

Пошто су натријум јони позитивно наелектрисани, они изазивају брзу промену потенцијала мембране.

Отварање калијумовог канала

Мембрана аксона има и натријум и калијум канал. Међутим, последњи се отварају касније јер су мање осетљиви. Односно, треба им виши ниво деполаризације да би се отворили и зато се отварају касније.

Затварање натријум-канала

Долази време када акциони потенцијал достигне своју максималну вредност. Од овог периода натријумски канали су блокирани и затворени.

Више се не могу отворити док мембрана поново не постигне свој потенцијал мировања. Као последица тога, више натријума не може ући у неурон.

Затварање канала калијума

Међутим, калијумски канали остају отворени. То омогућава јонима калијума да тече кроз ћелију.

Због дифузије и електростатичког притиска, пошто је унутрашњост аксона позитивно наелектрисана, калијум јони се избацују из ћелије. Тако мембрански потенцијал враћа своју уобичајену вредност. Мало по мало, калијум канали се затварају.

Тај излаз катиона узрокује да мембрански потенцијал поврати своју нормалну вредност. Када се то догоди, калијум канали се почињу поново затварати.

Чим потенцијал мембрана достигне своју нормалну вредност, калијумски канали се потпуно затварају. Нешто касније, натријумски канали се реактивирају у припреми за нову деполаризацију која би их отворила.

Коначно, транспортери натријум-калијума издвајају натријум који је ушао и враћају калијум који је раније остао.

Како се информације шире аксоном?

Делови неурона. Извор: Није наведен аутор читљив аутор. НицкГортон ~ цоммонсвики претпостављен (на основу тврдњи о ауторским правима)

Аксон се састоји од дела неурона, продуженог неурона у облику кабла. Они могу бити предуги да би омогућили да се неурони који су физички удаљени међусобно повезу и шаљу информације једни другима.

Акцијски потенцијал шири се дуж аксона и стиже до крајњих дугмади како би послао поруке у следећу ћелију. Ако бисмо мерили интензитет акционог потенцијала из различитих подручја аксона, открили бисмо да његов интензитет остаје исти у свим областима.

Све или ништа закон

То се догађа зато што аксонско провођење следи основни закон: закон свега или ничега. Односно, дат је акциони потенцијал или не. Једном када започне, путује целим аксоном до свог краја, задржавајући увек исте величине, не повећава се и не смањује. Даље, ако се аксонски део одвоји, акцијски потенцијал се дели, али он задржава своју величину.

Акцијски потенцијали почињу на крају аксона који је причвршћен на сома неурона. Обично путују у само једном правцу.

Потенцијал акције и понашања

Можда се питате у овом тренутку: ако је акциони потенцијал процес који је све или ништа, како настају одређена понашања попут контракције мишића која могу варирати између различитих нивоа интензитета? То се дешава по закону фреквенције.

Закон фреквенције

Оно што се догађа је да појединачни акциони потенцијал не пружа директно информације. Уместо тога, информације се одређују фреквенцијом пражњења или брзином пуцања аксона. Односно, фреквенција појаве акцијских потенцијала. То је познато као "закон фреквенције".

Стога би висока учесталост акцијских потенцијала довела до врло интензивне контракције мишића.

Исто је и са перцепцијом. На пример, веома светли визуелни стимулус, да би био ухваћен, мора да произведе високу „брзину пуцања“ у аксонима причвршћеним на очи. На овај начин, фреквенција потенцијала деловања одражава интензитет физичког подражаја.

Стога је закон свега или ничега допуњен законом фреквенције.

Други облици размјене информација

Акцијски потенцијали нису једине класе електричних сигнала који се јављају у неуронима. На пример, слање информација преко синапсе даје мали електрични импулс у мембрани неурона који прима податке.

Шема синапсе. Извор: Тхомас Сплеттстоессер (ввв.сцистиле.цом)

Понекад блага деполаризација која је преслаба да би створила акциони потенцијал може мало изменити потенцијал мембране.

Међутим, ова измена постепено опада како се креће кроз аксоне. Код ове врсте преноса информација, ни натријум ни калијум канали се не отварају или затварају.

Тако се аксон понаша попут подморског кабла. Како се сигнал преноси путем њега, његова амплитуда опада. То је познато као проводност према доле и настаје због карактеристика аксона.

Акцијски потенцијали и мијелин

Аксони готово свих сисара прекривени су мијелином. Односно, имају сегменте окружене супстанцом која омогућава провођење нерва, чинећи га бржим. Мијелин се намотава око аксона не пуштајући ванћелијску течност да допре до њега.

Мијелин се производи у централном нервном систему ћелијама које се називају олигодендроцити. Док га у периферном нервном систему производе Сцхваннове ћелије.

Сегменти мијелина, познатији као мијелински омотачи, међусобно су подељени голим деловима аксона. Та се подручја називају Ранвиерови чворићи и они су у контакту с ванћелијском течношћу.

Акцијски потенцијал се преноси у немелизованом аксону (који није покривен мијелином) него у мијелинираном.

Акцијски потенцијал може проћи кроз мијенску мембрану прекривену мијелином због својстава жице. Аксон на овај начин спроводи електричну промену од места на коме се дешава потенцијал дејства до следећег чвора Ранвијера.

Ова промена се мало смањује, али је довољно јака да у следећем чвору изазове акциони потенцијал. Овај потенцијал се затим активира или понавља у сваком чвору Ранвиера, превозећи се кроз мијелинирано подручје до следећег чвора.

Ова врста спровођења потенцијала дејства назива се салтаторна проводљивост. Име јој долази од латинског „салтаре“, што значи „плесати“. Концепт је зато што се чини да импулс скаче са чвора у чвор.

Предности салтаторне проводљивости за пренос акционих потенцијала

Ова врста вожње има своје предности. Пре свега, ради уштеде енергије. Превозници натријум-калијума троше много енергије повлачећи вишак натријума из аксона током акционих потенцијала.

Ови транспортери натријум-калијума су смештени у деловима аксона који нису прекривени мијелином. Међутим, у мијелинираном аксону натријум може ући само у чворове Ранвиера. Због тога улази много мање натријума и због тога мора бити испумпано мање натријума, па превозници натријума и калијума морају мање да раде.

Још једна предност мијелина је брзина. Акцијски потенцијал се брже спроводи у мијелинираном аксону, јер импулс „скаче“ са једног чвора на други, без потребе да прође кроз цео акон.

Ово повећање брзине узрокује да животиње брже размишљају и реагирају. Остала жива бића, као што су лигње, имају аксоне без мијелина који добијају брзину због повећања њихове величине. Аксони лигње имају велики пречник (око 500 µм), што им омогућава да брже путују (око 35 метара у секунди).

Међутим, истом брзином акциони потенцијали путују у аксонима мачака, мада имају пречник од само 6 ум. Оно што се догађа је да ови аксони садрже мијелин.

Мијелинизовани аксон може да спроводи акционе потенцијале брзином од око 432 километра на сат, пречника 20 µм.

Референце

1. Акцијски потенцијали. (сф) Преузето 5. марта 2017, са Хиперпхисицс, Георгиа Стате Университи: хиперпхисицс.пхи-астр.гсу.еду.
2. Царлсон, НР (2006). Физиологија понашања 8. изд. Мадрид: Пеарсон.
3. Цхудлер, Е. (нд). Светла, камера, акциони потенцијал. Преузето 5. марта 2017 са Универзитета у Вашингтону: факултет.васхингтон.еду.
4. Фазе акционог потенцијала. (сф) Преузето 5. марта 2017, са Боундлесс: лимитлесс.цом.