NERVEIMPULS: EGENSKABER, STADIER, FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

Den nerveimpuls er en serie af aktionspotentialer (AP), der forekommer langs Axon og andre elektrisk exciterbare celler (muskel- og glandulær). I princippet forekommer det, når en meddelelse transmitteres fra en neuron til en anden eller fra en neuron til et effektororgan på grund af, at der modtages en ekstern eller intern stimulus.

Meddelelsen er i det væsentlige et elektrisk signal, der genereres i dendritterne eller neuronets krop og rejser til enden af ​​aksonet, hvor signalet transmitteres. Dette handlingspotentiale er det primære elektriske signal genereret af nerveceller, neuroner og er forårsaget af ændringer i membranens permeabilitet for specifikke ioner.

Kilde: pixabay.com

Kinetikken og spændingsafhængigheden af ​​permeabiliteterne for visse ioner giver en komplet forklaring af genereringen af ​​handlingspotentialet.

egenskaber

Handlingspotentialet er derefter et eksplosivt fænomen, der vil forplante sig uden reduktion langs nervefibrene. Aksonet leder AP fra dets oprindelsessted, som er spidsinitieringszonen (nær neuronens aksonkegle), til de aksonale terminaler.

Neuroner er derfor celler, der er specialiserede i at modtage stimuli og overføre impulser. De aktive elektriske reaktioner fra neuroner og andre exciterbare celler afhænger af tilstedeværelsen af ​​specialiserede proteiner, kendt som spænding-gatede ionkanaler, i cellemembranen.

For at nerveimpulsen skal genereres, skal der nødvendigvis forekomme en ændring i neuronen, der strækker sig gennem hele aksonet. Den elektrokemiske forskel mellem cellecytoplasma og det ekstracellulære miljø muliggør en potentiel forskel på begge sider af membranen.

Hvis vi måler denne forskel i elektrokemisk potentiale inden i og uden for membranen, vil vi observere en forskel på cirka -70mV. I denne forstand er den indvendige side af neuronmembranen negativ med hensyn til den ydre side, når der ikke er nogen stimulus.

Ionkanaler og deres betydning

Spænding-gatede ionkanaler giver ioner mulighed for at bevæge sig hen over membranen som reaktion på ændringer i membranens elektriske felt. Der findes flere typer ionkanaler i neuronen, som hver tillader passage af en specifik ionisk art.

Disse kanaler er ikke jævnt fordelt på membranen. Imidlertid kan vi i den aksonale membran finde hurtigtvirkende kanaler for Na + og K +, mens vi i den axonale terminal finder Ca + -kanaler.

K + -kanaler er ansvarlige for at bevare hviletilstanden for elektrisk exciterbare celler, når der ikke er nogen stimuli til at udløse AP, et fænomen kaldet passive ændringer i membranpotentialet.

Mens Na + -kanalerne reagerer hurtigt, griber der ind i depolarisationen af ​​membranen, når der genereres en PA eller aktiv ændring i membranpotentialet.

På den anden side spiller Ca + -kanalerne, selvom de åbnes langsommere under depolarisering, den grundlæggende rolle ved at forplantes elektriske signaler og udløser frigivelse af neurotransmitter-signaler ved synapser.

Bioelementer, der deltager i neuronens excitabilitet

Impulsen opstår på grund af asymmetrien i koncentrationen af ​​bioelementer og biomolekyler mellem cytoplasma og det ekstracellulære medium. De vigtigste ioner, der deltager i neuronens excitabilitet, er Na +, K +, Ca2 + og Cl-.

Der er også nogle organiske anioner og proteiner, der kun er placeret i den intracellulære væske og ikke kan forlade den, fordi plasmamembranen er uigennemtrængelig for disse komponenter.

Uden for cellen er der en højere koncentration af ioner, såsom Na + (10 gange mere) og Cl- og inde i op til 30 gange mere K + og en stor mængde organiske anioner (proteiner), der genererer en negativ ladning i cytoplasmaet.

Så snart de spændingsfølsomme Na + og K + kanaler er åbne, overføres spændingsændringerne til områder, der støder op til membranen og inducerer åbning af spændingsfølsomme komponenter i disse områder og transmission af spændingen ændres til andre. fjerneste sektorer.

Efter lukningen af ​​Na + og K + kanalerne inaktiveres portene i en kort periode, hvilket betyder, at momentumet ikke kan gå tilbage.

Handlingspotentiale afhængigheder

Produktionen af ​​handlingspotentialet afhænger derefter af tre væsentlige elementer:

For det første den aktive transport af ioner med specifikke membranproteiner. Dette genererer ulige koncentrationer af en ionisk art eller flere på begge sider af den.

For det andet genererer den ujævne fordeling af ionerne en elektrokemisk gradient over membranen, der genererer en kilde til potentiel energi.

Endelig tillader gateionkanaler, der er selektive for specifikke ioniske arter, ioniske strømme at strømme drevet af elektrokemiske gradienter gennem disse membranspændende kanaler.

Niveauer

Hvilepotentiale

Når et handlingspotentiale ikke overføres, er neuronens membran i ro. I dette tilfælde indeholder den intracellulære væske (cytoplasma) og den ekstracellulære væske forskellige koncentrationer af uorganiske ioner.

Dette resulterer i, at det ydre lag af membranen har en positiv ladning, mens det indre lag har en negativ ladning, hvilket betyder, at membranen i hvile er "polariseret". Dette hvilepotentiale har en værdi på -70mv, dvs. potentialet inde i cellen er 70 mV mere negativt end det ekstracellulære potentiale.

Na + indgang og K + exit findes normalt i cellen på grund af virkningen af ​​koncentrationsgradienten (aktiv transport). Da der er mere Na + uden for cellen, har den en tendens til at komme ind, og da der er mere K + inde i cellen, har den en tendens til at gå ud for at udligne dens koncentration på begge sider af membranen.

Den forskellige ioniske koncentration opretholdes ved virkningen af ​​et membranprotein kaldet "natrium- og kaliumpumpe". For at bevare potentialeforskellen fjerner Na + og K + -pumpen 3 Na + -ioner fra cellen for hver to K +, der indføres.

Nervimpulsdannelse

Når en stimulus præsenteres i receptorområdet i neuronmembranen, frembringes et genererende potentiale, der øger permeabiliteten for Na + i membranen.

Hvis dette potentiale overstiger excitabilitetstærsklen, der er -65 til -55 mV, genereres en nerveimpuls, og Na + introduceres så hurtigt, at selv Na + og K + -pumpen er inaktiveret.

Den massive tilstrømning af positivt ladet Na + får de ovennævnte elektriske ladninger til at vende. Dette fænomen er kendt som membran depolarisering. Sidstnævnte stopper ved ca. + 40mv.

Når man når tærsklen, genereres der altid en standard BP, da der ikke er store eller små nerveimpulser, hvorfor alle handlingspotentialer er lige. Hvis tærsklen ikke nås, sker der ikke noget, der er kendt som “alt eller intet” -princippet.

PA er meget kortvarigt fra 2 til 5 millisekunder. Forøgelsen i permeabiliteten af ​​membranen til Na + ophører hurtigt, fordi Na + -kanalerne er inaktiveret, og permeabiliteten for K-ioner, der strømmer fra cytoplasmaet øges, hvilket genopretter hvilepotentialet.

Impulsskift

Impulsen forbliver ikke i den neuronale membran, hvor den genereres som en konsekvens af et generatorpotentiale, men bevæger sig i stedet gennem membranen langs neuronen, indtil den når enden af ​​aksonet.

Overførslen af ​​impulsen består af dens bevægelse i form af elektriske bølger langs nervefibren. Når den når aksonens terminalfødder, skal den krydse en synapse, der udføres ved hjælp af kemiske neurotransmittere.

PA bevæger sig langs nervefibren kontinuerligt, hvis den ikke har myelin, men hvis den gør det, isolerer myelinlagene nervefibermembranen over hele dens overflade undtagen i Ranviers knuder. PA i denne situation skrider frem spring fra den ene knude til den næste, der er kendt som saltdannende ledning.

Denne type transmission sparer meget energi og øger hastigheden på impuls og transmission af informationen, da depolarisering kun forekommer i Ranviers knudepunkter. Der er registreret hastigheder på op til 120 m / sek, mens for fibre, der ikke er dækket af myelin, den omtrentlige hastighed er 0,5 m / sek.

Synaptisk transmission

Strømmen af ​​nerveimpulsen går fra den afferente ende af neuronet, der omfatter kroppen og dendritterne til den efferente ende dannet af aksonet og dets sikkerhedsgrene. Her er de aksonale ender, hvis ender er terminalfødderne eller synaptiske knapper.

Kontaktområdet mellem en neuron og en anden eller mellem en neuron og en muskel- eller kirtelcelle kaldes en synapse. For forekomsten af ​​synapsen spiller neurotransmittere en grundlæggende rolle, så den transmitterede meddelelse har kontinuitet på nervefibrene.

Impulsens cykliske opførsel

I det væsentlige er et handlingspotentiale en ændring i membranens polaritet fra negativ til positiv og tilbage til negativ i en cyklus, der varer fra 2 til 5 millisekunder.

Hver cyklus omfatter en stigende fase af depolarisering, en faldende fase af repolarisering og en sub-faldende fase kaldet hyperpolarisering ved figurer under -70 mv.

Funktioner

Nerveimpulsen er en elektrokemisk meddelelse. Det er en meddelelse, fordi der er en modtager og en afsender, og det er elektrokemisk, da der er en elektrisk komponent og en kemisk komponent.

Gennem nerveimpulsen (handlingspotentiale) transporterer neuroner information hurtigt og præcist for at koordinere handlingerne i hele en organismes krop.

PA'er er ansvarlige for enhver hukommelse, sensation, tanke og motorisk respons. Dette forekommer i de fleste tilfælde i store afstande til at kontrollere effektorresponser, der inkluderer ionkanalåbning, muskelkontraktion og exocytose.

Referencer

1. Alcaraz, VM (2000). Nervesystemets struktur og funktion: sensorisk modtagelse og organisationstilstande. UNAM.
2. Bacq, ZM (2013). Kemisk transmission af nerveimpulser: en historisk skitse. Elsevier.
3. Brown, AG (2012). Nerveceller og nervesystemer: en introduktion til neurovidenskab. Springer Science & Business Media.
4. Kolb, B., & Whishaw, IQ (2006). Human neuropsychology. Panamerican Medical Ed.
5. McComas, A. (2011). Galvanis gnist: historien om nerveimpulsen. Oxford University Press.
6. Morris, CG, & Maisto, AA (2005). Introduktion til psykologi. Pearson Uddannelse.
7. Randall, D., Burggren, W., & French, K. (2002). Eckert. Dyrefysiologi: Mekanismer og tilpasninger. Fjerde udgave. McGraw-Hill Interamericana, Spanien.
8. Toole, G., & Toole, S. (2004). Væsentlig AS-biologi til OCR. Nelson Thornes.