NERVNI IMPULS: KARAKTERISTIKE, STUPNJEVI, FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2025

Živčanih impulsa je niz akcijskih potencijala (AP), koji se pojavljuju duž aksona i drugim električki podražljivim stanicama mišića i (žljezdane). U principu, to se događa kada se poruka prenosi s jednog neurona na drugi ili iz neurona u organ efektora zbog primanja vanjskog ili unutarnjeg podražaja.

Poruka je u osnovi električni signal koji se generira u dendritima ili tijelu neurona i putuje do kraja aksona gdje se signal prenosi. Taj akcijski potencijal je primarni električni signal koji generiraju živčane stanice, neuroni, a uzrokovan je promjenama u propusnosti membrane za određene ione.

Izvor: pixabay.com

Kinetika i ovisnost napona o propusnosti za određene ione daju cjelovito objašnjenje stvaranja akcijskog potencijala.

karakteristike

Akcijski potencijal tada je eksplozivna pojava koja će se širiti bez smanjenja duž živčanih vlakana. Akson vodi AP od svoje točke nastanka, koja je zona pokretanja šiljaka (blizu aksonskog konusa neurona), do aksonskih završetaka.

Stoga su neuroni stanice specijalizirane za primanje podražaja i prijenos impulsa. Aktivni električni odgovori neurona i drugih uzbudljivih stanica ovise o prisutnosti specijaliziranih proteina, poznatih kao ionski kanali pod naponom, u staničnoj membrani.

Da bi se stvorio živčani impuls, nužno se mora dogoditi promjena u membrani neurona, koja se proteže cijelim aksonom. Elektrokemijska razlika između stanične citoplazme i izvanstanične okoline omogućava potencijalnu razliku s obje strane membrane.

Ako izmjerimo ovu razliku u elektrokemijskom potencijalu unutar i izvan membrane, uočili bismo razliku od oko -70mV. U tom je smislu unutarnja strana membrane neurona negativna s obzirom na vanjsku stranu kada nema podražaja.

Ionski kanali i njihova važnost

Ionski kanali pod naponom omogućuju ionima da se kreću kroz membranu kao odgovor na promjene u električnom polju membrane. U neuronu postoji nekoliko vrsta ionskih kanala od kojih će svaki omogućiti prolazak određene ionske vrste.

Ti kanali nisu ravnomjerno raspoređeni na membrani. Međutim, u aksonskoj membrani možemo pronaći brzo djelujuće kanale za Na + i K +, dok u aksonalnom terminalu nalazimo Ca + kanale.

K + kanali odgovorni su za održavanje stanja mirovanja električki uzbudljivih ćelija kada ne postoje podražaji za aktiviranje AP, fenomena koji se naziva pasivna promjena u membranskom potencijalu.

Dok Na + kanali brzo reagiraju, interveniraju u depolarizaciji membrane kada se stvara PA ili aktivna promjena membranskog potencijala.

S druge strane, Ca + kanali, iako se otvaraju sporije tijekom depolarizacije, igraju temeljnu ulogu širenja električnih signala i pokreću puštanje neurotransmiterskih signala u sinapsama.

Bioelementi koji sudjeluju u ekscitabilnosti neurona

Impuls nastaje zbog asimetrije u koncentraciji bioelemenata i biomolekula između citoplazme i izvanstaničnog medija. Najvažniji ioni koji sudjeluju u ekscitabilnosti neurona su Na +, K +, Ca2 + i Cl-.

Postoje i neki organski anioni i proteini koji se nalaze samo u unutarćelijskoj tekućini i ne mogu ih napustiti jer je plazma membrana nepropusna za te komponente.

Izvan ćelije postoji veća koncentracija iona kao što je Na + (10 puta više) i Cl-, a iznutra do 30 puta više K + i velika količina organskih aniona (proteina) koji stvaraju negativan naboj u citoplazmi.

Čim su otvoreni Na + i K + kanali osjetljivi na napon, promjene napona prenijet će se na područja koja su susjedna membrani i inducirati otvaranje komponenata osjetljivih na napon u tim područjima i prijenos promjene napona na druge. najudaljeniji sektori.

Nakon zatvaranja Na + i K + kanala, kapije su kratko vrijeme neaktivne, što znači da se zamah ne može vratiti.

Ovisnosti o potencijalnim akcijama

Proizvodnja akcijskog potencijala tada ovisi o tri bitna elementa:

Prvo, aktivni transport iona specifičnim membranskim proteinima. To stvara nejednake koncentracije ionske vrste ili nekoliko s obje strane nje.

Drugo, neravnomjerna raspodjela iona stvara elektrokemijski gradijent po membrani koji stvara izvor potencijalne energije.

Konačno, ionski kanali sa selektivnim zatvaračem ionskih vrsta omogućuju protok ionske struje pokretan elektrokemijskim gradijentima kroz ove kanale koji se protežu kroz membranu.

Faze

Potencijalni odmor

Kada se akcijski potencijal ne prenosi, membrana neurona se odmara. Pri tome, unutarćelijska tekućina (citoplazma) i izvanstanična tekućina sadrže različite koncentracije anorganskih iona.

To rezultira time da vanjski sloj membrane ima pozitivan naboj, dok unutarnji sloj ima negativan naboj, što znači da je membrana u mirovanju "polarizirana". Taj potencijal odmora ima vrijednost -70mv, tj. Potencijal unutar stanice je 70 mV negativniji od vanćelijskog potencijala.

Ulazak Na + i izlaz K + obično postoje u ćeliji zbog učinka gradijenta koncentracije (aktivni transport). Kako postoji više Na + izvan stanice, ona ima tendenciju ulaska i što je više K + unutar stanice, ona ima tendenciju da izlazi kako bi izjednačila koncentraciju na obje strane membrane.

Različita ionska koncentracija održava se djelovanjem membranskog proteina koji se naziva "natrijeva i kalijeva pumpa". Da bi se očuvala razlika potencijala, pumpa Na + i K + uklanja 3 Na + iona iz stanice za svaka dva K + koja uvodi.

Formiranje živčanih impulsa

Kad se stimulus predstavi u receptorskom području neuronske membrane, stvara se potencijal koji povećava propusnost za Na + u membrani.

Ako ovaj potencijal premaši prag ekscitabilnosti koji iznosi -65 do -55 mV, stvara se živčani impuls i Na + se uvodi tako brzo da je čak i Na + i K + pumpa neaktivirana.

Ogroman priliv pozitivno nabijenog Na + uzrokuje preokret spomenutih električnih naboja. Ovaj fenomen poznat je i kao membranska depolarizacija. Potonji se zaustavlja na oko + 40mv.

Kada se dosegne prag, uvijek se stvara standardni BP, jer nema velikih ili malih živčanih impulsa, tako da su svi akcijski potencijali jednaki. Ako se prag ne dosegne, ništa se ne događa, što je poznato kao načelo "sve ili ništa".

PA je vrlo kratko traje 2 do 5 milisekundi. Povećanje propusnosti membrane za Na + brzo prestaje jer su Na + kanali inaktivirani, a propusnost za K ione koji dolaze iz citoplazme se povećava, ponovno uspostavljajući potencijal mirovanja.

Pomak impulsa

Impuls ne ostaje u neuronskoj membrani gdje se stvara kao posljedica generacijskog potencijala, već umjesto toga putuje kroz membranu duž neurona sve dok ne dođe do kraja aksona.

Prijenos impulsa sastoji se od njegovog kretanja u obliku električnih valova duž živčanog vlakna. Nakon što dođe do krajnjih nogu aksona, mora prijeći sinapsu, što se postiže kemijskim neurotransmiterima.

PA se neprekidno kreće duž živčanih vlakana, ako nema mijelina, međutim, ako imaju, slojevi mijelina izoliraju membranu živčanih vlakana po cijeloj površini, osim u čvorovima Ranviera. PA u ovoj situaciji napreduje u skokovima s jednog čvora na drugi, što je poznato i kao saltatorijsko provođenje.

Ova vrsta prijenosa štedi puno energije i povećava brzinu impulsa i prijenosa informacija budući da se depolarizacija pojavljuje samo u Ranvierovim čvorovima. Zabilježeno je ubrzanje brzine do 120 m / sec, dok je za vlakna koja nisu obuhvaćena mijelinom približna brzina 0,5 m / sek.

Sinaptički prijenos

Tok živčanog impulsa ide od aferentnog kraja neurona koji obuhvaća tijelo i dendrite do eferentnog kraja kojeg formiraju akson i njegove kolateralne grane. Ovdje su uključeni aksonski završeci na čijem su kraju krajnja noga ili sinaptički gumbi.

Područje dodira između jednog neurona i drugog ili između neurona i mišićne ili žljezdane stanice naziva se sinapsom. Za pojavu sinapse, neurotransmiteri igraju temeljnu ulogu tako da prenesena poruka ima kontinuitet na živčanim vlaknima.

Ciklično ponašanje impulsa

U biti, akcijski potencijal je promjena polariteta membrane iz negativnog u pozitivnog i natrag u negativnog u ciklusu koji traje od 2 do 5 milisekundi.

Svaki ciklus uključuje uzlaznu fazu depolarizacije, silaznu fazu repolarizacije i fazu smanjenog pada koji se naziva hiperpolarizacija na brojkama ispod -70 mv.

Značajke

Živčani impuls je elektrokemijska poruka. To je poruka jer postoje primatelj i pošiljatelj, a elektrokemijska je jer postoji električna i kemijska komponenta.

Kroz živčani impuls (akcijski potencijal), neuroni prenose informacije brzo i točno da koordiniraju akcije cijelog tijela organizma.

PA su odgovorni za svako pamćenje, osjećaj, misao i motorički odgovor. To se u većini slučajeva događa na velikim udaljenostima za kontrolu reaktorskih reakcija koje uključuju otvaranje ionskog kanala, kontrakciju mišića i egzocitozu.

Reference

1. Alcaraz, VM (2000). Struktura i funkcija živčanog sustava: osjetni prijem i stanja organizma. UNAM.
2. Bacq, ZM (2013). Kemijski prijenos živčanih impulsa: povijesna skica. Elsevier.
3. Brown, AG (2012). Živčane stanice i živčani sustav: uvod u neuroznanost. Springer Science & Business Media.
4. Kolb, B., & Whishaw, IQ (2006). Ljudska neuropsihologija. Panamerican Medical Ed.
5. McComas, A. (2011). Galvanova iskra: priča o živčanom impulsu. Oxford University Press.
6. Morris, CG, i Maisto, AA (2005). Uvod u psihologiju. Pearson Education.
7. Randall, D., Burggren, W., i French, K. (2002). Eckert. Fiziologija životinja: Mehanizmi i prilagodbe. Četvrto izdanje. McGraw-Hill Interamericana, Španjolska.
8. Toole, G., i Toole, S. (2004). Bitna AS Biologija za OCR. Nelson Thornes.