NERVOVÝ IMPULZ: VLASTNOSTI, ŠTÁDIÁ, FUNKCIE - BIOLÓGIE

Nervový impulz je séria akčných potenciálov (AP), ktoré sa vyskytujú pozdĺž axónu a iných elektricky excitabilných buniek (svalov a žliaz). V zásade sa to stane, keď sa správa prenáša z jedného neurónu do druhého alebo z neurónu do efektorového orgánu v dôsledku prijatia vonkajšieho alebo vnútorného stimulu.

Správa je v podstate elektrický signál, ktorý je generovaný v dendritoch alebo tele neurónu a putuje na koniec axónu, kde je signál prenášaný. Tento akčný potenciál je primárny elektrický signál generovaný nervovými bunkami, neurónmi a je spôsobený zmenami v priepustnosti membrány pre špecifické ióny.

Zdroj: pixabay.com

Kinetika a napäťová závislosť priepustností pre určité ióny poskytujú úplné vysvetlenie vzniku akčného potenciálu.

vlastnosti

Akčný potenciál je potom výbušný jav, ktorý sa bude šíriť bez zníženia po nervových vláknach. Axón vedie AP z bodu svojho pôvodu, ktorý je zónou iniciácie hrotu (blízko axonálneho kužeľa neurónu) k axonálnym terminálom.

Neuróny sú preto bunky špecializované na prijímanie stimulov a prenos impulzov. Aktívne elektrické reakcie neurónov a ďalších excitabilných buniek závisia od prítomnosti špecializovaných proteínov, známych ako iontové kanály s napäťovým hradlom, v bunkovej membráne.

Aby sa generoval nervový impulz, musí nevyhnutne dôjsť k zmene v membráne neurónu, ktorá prechádza celým axónom. Elektrochemický rozdiel medzi bunkovou cytoplazmou a extracelulárnym prostredím umožňuje potenciálny rozdiel na oboch stranách membrány.

Ak by sme zmerali tento rozdiel v elektrochemickom potenciáli vo vnútri a mimo membrány, pozorovali by sme rozdiel približne -70 mV. V tomto zmysle je vnútorná strana neurónovej membrány negatívna vzhľadom na vonkajšiu stranu, keď neexistuje žiadny stimul.

Iónové kanály a ich význam

Napätím riadené iónové kanály umožňujú iónom pohybovať sa cez membránu v reakcii na zmeny elektrického poľa membrány. V neuróne existuje niekoľko typov iónových kanálov, z ktorých každý umožní prechod špecifického iónového druhu.

Tieto kanály nie sú rovnomerne rozmiestnené na membráne. V axonálnej membráne však nájdeme rýchlo pôsobiace kanály pre Na + a K +, zatiaľ čo v axonálnom termináli nájdeme kanály Ca +.

K + kanály sú zodpovedné za udržiavanie pokojového stavu elektricky excitovateľných buniek, keď neexistujú žiadne stimuly na spustenie AP, jav nazývaný pasívne zmeny v membránovom potenciáli.

Zatiaľ čo kanály Na + reagujú rýchlo, zasahujú do depolarizácie membrány, keď sa generuje PA alebo aktívna zmena v membránovom potenciáli.

Na druhej strane kanály Ca +, hoci sa počas depolarizácie otvárajú pomalšie, hrajú základnú úlohu pri šírení elektrických signálov a spúšťaní uvoľňovania signálov neurotransmiterov pri synapsiách.

Bioelementy, ktoré sa podieľajú na vzrušivosti neurónu

Impulz nastáva v dôsledku asymetrie v koncentrácii bioelementov a biomolekúl medzi cytoplazmou a extracelulárnym médiom. Najdôležitejšie ióny, ktoré sa zúčastňujú excitability neurónu, sú Na +, K +, Ca2 + a Cl-.

Existujú tiež niektoré organické anióny a proteíny, ktoré sa nachádzajú iba vo vnútrobunkovej tekutine a nemôžu ich opustiť, pretože plazmová membrána je pre tieto zložky nepriepustná.

Mimo bunky je vyššia koncentrácia iónov, ako je Na + (10-krát viac) a Cl- a vo vnútri až 30-krát viac K + a veľké množstvo organických aniónov (proteínov), ktoré vytvárajú negatívny náboj v cytoplazme.

Hneď ako sú otvorené kanály Na + a K + citlivé na napätie, zmeny napätia sa prenesú do oblastí susediacich s membránou a vyvolajú otvorenie komponentov citlivých na napätie v týchto oblastiach a prenos zmeny napätia na ďalšie. najvzdialenejšie sektory.

Po zatvorení kanálov Na + a K + sa brány na krátky čas deaktivujú, čo znamená, že hybnosť sa nemôže vrátiť späť.

Potenciálne akčné závislosti

Tvorba akčného potenciálu potom závisí od troch základných prvkov:

Po prvé, aktívny transport iónov špecifickými membránovými proteínmi. To vedie k nerovnakým koncentráciám iónových druhov alebo niekoľkých na oboch jej stranách.

Po druhé, nerovnomerné rozdelenie iónov generuje elektrochemický gradient cez membránu, ktorý vytvára zdroj potenciálnej energie.

Napokon, hradlové iónové kanály, selektívne pre konkrétne iónové druhy, umožňujú tokom iónových prúdov poháňaných elektrochemickými gradientmi cez tieto kanály pokrývajúce membránu.

etapy

Odpočinkový potenciál

Ak sa neprenáša akčný potenciál, neurónová membrána je v pokoji. V tomto prípade intracelulárna tekutina (cytoplazma) a extracelulárna tekutina obsahujú rôzne koncentrácie anorganických iónov.

To má za následok, že vonkajšia vrstva membrány má kladný náboj, zatiaľ čo vnútorná vrstva má záporný náboj, čo znamená, že pokojová membrána je "polarizovaná". Tento kľudový potenciál má hodnotu -70 mv, to znamená, že potenciál vo vnútri bunky je o 70 mV negatívnejší ako extracelulárny potenciál.

Vstup Na + a K + výstup normálne existujú v bunke kvôli účinku koncentračného gradientu (aktívny transport). Pretože existuje viac Na + mimo bunky, má tendenciu vstúpiť a keďže je viac K + v bunke, má tendenciu opúšťať a vyrovnávať svoju koncentráciu na oboch stranách membrány.

Rôzna koncentrácia iónov sa udržuje pôsobením membránového proteínu nazývaného "sodíková a draselná pumpa". Aby sa zachoval potenciálny rozdiel, pumpa Na + a K + odstráni z Na bunky 3 zavedené ióny Na +.

Tvorba nervových impulzov

Ak je v oblasti receptorov neuronálnej membrány prítomný stimul, vytvára sa generujúci potenciál, ktorý zvyšuje priepustnosť Na + v membráne.

Ak tento potenciál prekročí prah excitability, ktorý je -65 až -55 mV, generuje sa nervový impulz a Na + sa zavedie tak rýchlo, že sa deaktivujú dokonca aj Na + a K + čerpadlo.

Masívny príliv pozitívne nabitého Na + spôsobuje, že vyššie uvedené elektrické náboje sa obrátia. Tento jav je známy ako depolarizácia membrán. Tá sa zastaví na približne + 40 mv.

Po dosiahnutí prahu sa vždy generuje štandardný BP, pretože neexistujú žiadne veľké alebo malé nervové impulzy, a preto sú všetky akčné potenciály rovnaké. Ak sa prahová hodnota nedosiahne, nestane sa nič, čo sa nazýva zásada „všetko alebo nič“.

PA je veľmi krátka, trvajúca 2 až 5 milisekúnd. Zvýšenie priepustnosti membrány na Na + sa rýchlo zastaví, pretože kanály Na + sú deaktivované a priepustnosť pre ióny K, ktoré prúdia z cytoplazmy, sa zvyšuje, čím sa obnovuje pokojový potenciál.

Impulzný posun

Impulz nezostane v neuronálnej membráne, kde je generovaný ako dôsledok potenciálu generátora, ale namiesto toho prechádza cez membránu pozdĺž neurónu, až kým nedosiahne koniec axónu.

Prenos impulzu spočíva v jeho pohybe vo forme elektrických vĺn pozdĺž nervového vlákna. Akonáhle dosiahne koncovú stopu axónu, musí prejsť synapsiou, ktorá sa vykonáva pomocou chemických neurotransmiterov.

PA sa pohybuje pozdĺž nervového vlákna nepretržite, ak nemá myelín, ak áno, myelínové vrstvy izolujú membránu nervového vlákna cez celý jeho povrch, s výnimkou uzlov Ranviera. PA v tejto situácii postupuje v skokoch z jedného uzla do nasledujúceho, čo je známe ako slané vedenie.

Tento typ prenosu šetrí veľa energie a zvyšuje rýchlosť impulzu a prenosu informácií, pretože k depolarizácii dochádza iba v uzloch Ranviera. Zaznamenali sa rýchlosti až 120 m / s, zatiaľ čo pre vlákna, ktoré nie sú pokryté myelínom, je približná rýchlosť 0,5 m / s.

Synaptický prenos

Tok nervového impulzu prechádza z aferentného konca neurónu, ktorý obsahuje telo a dendrity, do efferentného konca tvoreného axónom a jeho vedľajšími vetvami. Zahrnuté sú tu axonálne koncovky, na ktorých koncoch sú koncové nožičky alebo synaptické tlačidlá.

Oblasť kontaktu medzi jedným neurónom a druhým alebo medzi neurónom a svalovou alebo žľazovou bunkou sa nazýva synapse. Pri výskyte synapsie hrajú neurotransmitery zásadnú úlohu, takže prenášaná správa má na nervových vláknach kontinuitu.

Cyklické správanie impulzu

Akčný potenciál je v podstate zmena polarity membrány z negatívnej na pozitívnu a späť na negatívnu v cykle trvajúcom 2 až 5 milisekúnd.

Každý cyklus obsahuje stúpajúcu fázu depolarizácie, klesajúcu fázu repolarizácie a fázu klesajúcu nazývanú hyperpolarizácia na obrázkoch pod -70 mv.

Vlastnosti

Nervový impulz je elektrochemická správa. Je to správa, pretože existuje príjemca a odosielateľ a je elektrochemická, pretože obsahuje elektrický komponent a chemický komponent.

Prostredníctvom nervového impulzu (akčný potenciál) neuróny prenášajú informácie rýchlo a presne, aby koordinovali činnosť celého tela organizmu.

PA sú zodpovedné za každú pamäť, pocit, myšlienku a motorickú odpoveď. Toto sa vo väčšine prípadov vyskytuje na veľké vzdialenosti, aby sa kontrolovali reakcie efektora, ktoré zahŕňajú otvorenie iónového kanála, kontrakciu svalov a exocytózu.

Referencie

Alcaraz, VM (2000). Štruktúra a funkcia nervového systému: zmyslové vnímanie a stavy organizmu. UNAM.
Bacq, ZM (2013). Chemický prenos nervových impulzov: historický náčrt. Elsevier.
Brown, AG (2012). Nervové bunky a nervový systém: úvod do neurovedy. Springer Science & Business Media.
Kolb, B., a Whishaw, IQ (2006). Ľudská neuropsychológia. Panamerican Medical Ed.
McComas, A. (2011). Galvaniho iskra: príbeh nervového impulzu. Oxford University Press.
Morris, CG a Maisto, AA (2005). Úvod do psychológie. Pearson Education.
Randall, D., Burggren, W., & French, K. (2002). Eckert. Fyziológia zvierat: mechanizmy a úpravy. Štvrté vydanie. McGraw-Hill Interamericana, Španielsko.
Toole, G., & Toole, S. (2004). Základná AS biológia pre OCR. Nelson Thornes.

NERVOVÝ IMPULZ: VLASTNOSTI, ŠTÁDIÁ, FUNKCIE - BIOLÓGIE - 2026