HERMOIMPULSSI: OMINAISUUDET, VAIHEET, TOIMINNOT - BIOLOGIA - 2025

Hermoimpulssin on sarja aktiopotentiaalin (AP), jotka tapahtuvat pitkin Axon ja muut sähköiset hermostunut soluja (lihas ja rauhasten). Periaatteessa se tapahtuu, kun viesti siirretään yhdestä neuronista toiseen tai neuronista efektorielimeen vastaanottavan ulkoisen tai sisäisen ärsykkeen takia.

Viesti on olennaisesti sähköinen signaali, joka syntyy dendriiteissä tai neuronin rungossa ja kulkee sen aksonin päähän, jossa signaali lähetetään. Tämä toimintapotentiaali on hermosolujen, neuronien muodostama primaarinen sähköinen signaali, ja sen aiheuttavat muutokset kalvon läpäisevyydessä tiettyihin ioneihin.

Lähde: pixabay.com

Tiettyjen ionien läpäisevyysten kinetiikka ja jänniteriippuvuus antavat täydellisen selityksen toimintapotentiaalin muodostumisesta.

ominaisuudet

Toimintapotentiaali on tällöin räjähtävä ilmiö, joka etenee vähenemättä hermokuituja pitkin. Aksoni johtaa AP: n lähtöpisteestään, joka on piikin aloitusvyöhyke (lähellä neuronin aksiaalikartiota), aksonaalisiin päätteisiin.

Neuronit ovat siis soluja, jotka ovat erikoistuneet vastaanottamaan ärsykkeitä ja lähettämään impulsseja. Neuronien ja muiden herätettävien solujen aktiiviset sähkövasteet riippuvat erikoistuneiden proteiinien, joita kutsutaan jännitteellisiksi ionikanavina, läsnäolosta solukalvossa.

Hermoimpulssin generoimiseksi on välttämättä tapahtuva muutos hermosolujen kalvoon, joka ulottuu koko aksoniin. Solujen sytoplasman ja solunulkoisen ympäristön välinen sähkökemiallinen ero sallii potentiaaliero tapahtuvan kalvon molemmilla puolilla.

Jos mittaamme tämän sähkökemiallisen potentiaalin eron kalvon sisällä ja ulkopuolella, havaitsisimme noin -70 mV: n eron. Tässä mielessä neuronikalvon sisäpuoli on negatiivinen ulkopolun suhteen, kun ärsykkeitä ei ole.

Ionikanavat ja niiden merkitys

Jännitteelliset ionikanavat sallivat ionien siirtyä kalvon läpi vasteena kalvon sähkökentän muutoksille. Neuronissa on useita tyyppejä ionikanavia, joista kukin sallii tietyn ionisen lajin läpikulun.

Nämä kanavat eivät ole jakautuneet tasaisesti kalvoon. Aksonaalikalvossa voimme kuitenkin löytää nopeasti vaikuttavia kanavia Na +: lle ja K +: lle, kun taas aksonaalipäätteessä löydämme Ca + -kanavia.

K + -kanavat vastaavat sähköä herättävien solujen lepotilan ylläpidosta, kun ei ole ärsykkeitä AP: n laukaistamiseksi, ilmiötä, jota kutsutaan passiivisiksi muutoksiksi kalvopotentiaalissa.

Vaikka Na + -kanavat reagoivat nopeasti, puuttuen kalvon depolarisaatioon, kun muodostuu PA tai aktiivinen muutos membraanipotentiaalissa.

Toisaalta, Ca + -kanavat, vaikka ne avautuvat hitaammin depolarisaation aikana, pelaavat perustavanlaatuista roolia sähköisten signaalien leviämisessä ja laukaisevat välittäjäaineiden signaalien vapautumisen synapsissa.

Bioelementit, jotka osallistuvat hermostoon

Impulssi syntyy epäsymmetrisyydestä bioelementtien ja biomolekyylien pitoisuuksissa sytoplasman ja solunulkoisen väliaineen välillä. Tärkeimmät ionit, jotka osallistuvat neuronin ärtyvyyteen, ovat Na +, K +, Ca2 + ja Cl-.

On myös joitain orgaanisia anioneja ja proteiineja, jotka sijaitsevat vain solunsisäisessä nesteessä eivätkä voi poistua siitä, koska plasmamembraani on näiden komponenttien läpäisemätön.

Solujen ulkopuolella on korkeampi ionipitoisuus, kuten Na + (10 kertaa enemmän) ja Cl-, ja sisällä jopa 30 kertaa enemmän K + ja suuri määrä orgaanisia anioneja (proteiineja), jotka synnyttävät negatiivisen varauksen sytoplasmassa.

Kun jänniteherkät Na + ja K + -kanavat ovat avoinna, jännitteen muutokset siirretään kalvon viereisiin alueisiin ja indusoivat jänniteherkkien komponenttien avautumisen näillä alueilla ja jännitteenmuutoksen siirtämisen muille. kauimpana sektorina.

Na + ja K + -kanavien sulkemisen jälkeen portit ovat inaktivoituina lyhyeksi ajaksi, mikä tarkoittaa, että vauhti ei voi palata takaisin.

Toimintapotentiaalin riippuvuudet

Toimintapotentiaalin tuottaminen riippuu sitten kolmesta olennaisesta osatekijästä:

Ensinnäkin ionien aktiivinen kuljetus spesifisillä membraaniproteiineilla. Tämä tuottaa ionisen lajin tai useita pitoisuuksia epätasaisesti sen molemmilla puolilla.

Toiseksi, ionien epätasainen jakautuminen tuottaa sähkökemiallisen gradientin kalvon läpi, joka tuottaa potentiaalisen energian lähteen.

Lopuksi, ionilajien selektiiviset porteitetut ionikanavat sallivat ionivirtojen virtaamisen sähkökemiallisten gradienttien ohjaamana näiden kalvoa kattavien kanavien läpi.

Tasot

Lepojännite

Kun toimintapotentiaalia ei siirretä, neuronin kalvo on levossa. Tässä tapauksessa solunsisäinen neste (sytoplasma) ja solunulkoinen neste sisältävät erilaisia ​​konsentraatioita epäorgaanisia ioneja.

Tämä johtaa siihen, että membraanin ulkokerroksella on positiivinen varaus, kun taas sisäkerroksella on negatiivinen varaus, mikä tarkoittaa, että lepokalvo on "polarisoitunut". Tämän lepopotentiaalin arvo on -70 mv, ts. Solun sisällä oleva potentiaali on 70 mV negatiivisempi kuin solunulkoinen potentiaali.

Na +: n sisäänmeno ja K +: n poistuminen esiintyy solussa normaalisti pitoisuusgradientin vaikutuksesta (aktiivinen kuljetus). Koska solun ulkopuolella on enemmän Na +: ta, se pyrkii pääsemään ja koska solun sisällä on enemmän K +: ta, se pyrkii poistumaan tasoittamaan pitoisuutensa kalvon molemmille puolille.

Erilaista ionipitoisuutta ylläpidetään "natrium- ja kaliumpumpun" nimisen membraaniproteiinin vaikutuksella. Potentiaalieron säilyttämiseksi Na + ja K + -pumppu poistaa 3 Na + -ionia solusta jokaisesta kahdesta K +: sta, jonka se lisää.

Hermoimpulssien muodostuminen

Kun ärsyke esitetään hermosolun reseptorialueella, syntyy generaattoripotentiaali, joka lisää Na +: n läpäisevyyttä kalvossa.

Jos tämä potentiaali ylittää ärtyneisyyskynnyksen, joka on -65 - -55 mV, syntyy hermoimpulssi ja Na + syötetään niin nopeasti, että jopa Na + ja K + -pumppu inaktivoituu.

Positiivisesti varautuneen Na +: n massiivinen virta aiheuttaa edellä mainittujen sähkövarausten kääntymisen. Tätä ilmiötä kutsutaan membraanin depolarisaatioksi. Viimeksi mainittu pysähtyy noin + 40 mv.

Kynnyksen saavuttamisen jälkeen syntyy aina normaali BP, koska suuria tai pieniä hermoimpulsseja ei ole, joten kaikki toimintapotentiaalit ovat samat. Jos kynnysarvoa ei saavuteta, mitään ei tapahdu, mikä tunnetaan nimellä "kaikki tai ei mitään" -periaate.

PA on erittäin lyhytkestoinen 2–5 millisekuntia. Kalvon Na + -läpäisevyyden lisääntyminen lakkaa nopeasti, koska Na + -kanavat ovat inaktivoituneet ja sytoplasmasta virtaavien K-ionien läpäisevyys kasvaa, palauttaen lepopotentiaalin.

Impulssimuutos

Impulssi ei jää hermosolujen kalvoon, missä se syntyy generaattoripotentiaalin seurauksena, vaan kulkee sen sijaan kalvon läpi neuronia pitkin, kunnes se saavuttaa aksonin pään.

Impulssin siirto koostuu sen liikkeestä sähköaaltojen muodossa hermokuitua pitkin. Saavuttuaan aksonin päätejaloihin, sen on ylitettävä synapsi, joka tehdään kemiallisten välittäjäaineiden avulla.

PA liikkuu jatkuvasti hermokuitua pitkin, jos siinä ei ole myeliiniä. Jos kuitenkin, myeliinikerrokset eristävät hermokuitukalvon koko pinnallaan paitsi Ranvierin kyhmyt. PA tässä tilanteessa etenee hyppyissä yhdestä solmusta toiseen, jota kutsutaan suolapitoiseksi johtamiseksi.

Tämäntyyppinen lähetys säästää paljon energiaa ja lisää impulssin ja tiedon siirron nopeutta, koska depolarisaatio tapahtuu vain Ranvier-solmuissa. Nopeudet ovat jopa 120 m / s, kun taas kuiduille, joita myeliini ei kata, arvioitu nopeus on 0,5 m / s.

Synaptinen leviäminen

Hermoimpulssin virtaus menee vartaloa ja dendriittejä käsittävän neuronin aferenssipäästä aksonin ja sen lisähaarojen muodostamaan efferenttiin päähän. Aksononaaliset pääty, joiden päissä ovat napajalat tai synaptiset painikkeet, sisältyvät tähän.

Yhteysaluetta yhden neuronin ja toisen välillä tai neuronin ja lihaksen tai rauhasolun välillä kutsutaan synapsiksi. Synapsin esiintymisessä neurotransmittereillä on perustavanlaatuinen rooli siten, että lähetetyllä viestillä on jatkuvuus hermokuiduilla.

Impulssin syklinen käyttäytyminen

Pohjimmiltaan toimintapotentiaali on kalvon polaarisuuden muutos negatiivisesta positiiviseksi ja takaisin negatiiviseksi syklissä, joka kestää 2 - 5 millisekuntia.

Jokainen sykli käsittää depolarisaation nousevan vaiheen, laskeutuvan repolarisaation vaiheen ja ala-alenevan vaiheen, jota kutsutaan hyperpolarisaatioksi kuvioissa alle -70 mv.

ominaisuudet

Hermoimpulssi on sähkökemiallinen viesti. Se on viesti, koska on vastaanottaja ja lähettäjä, ja se on sähkökemiallinen, koska siinä on sähkökomponentti ja kemiallinen komponentti.

Hermoimpulssin (toimintapotentiaalin) välityksellä neuronit kuljettavat tietoa nopeasti ja tarkasti organismin koko kehon toimien koordinoimiseksi.

PA: t ovat vastuussa jokaisesta muistista, aistimisesta, ajatuksesta ja motorisesta vasteesta. Tämä tapahtuu useimmissa tapauksissa suurilla etäisyyksillä efektorivasteiden hallitsemiseksi, jotka sisältävät ionikanavan avautumisen, lihaksen supistumisen ja eksosytoosin.

Viitteet

1. Alcaraz, VM (2000). Hermoston rakenne ja toiminta: aistien vastaanotto ja organismin tilat. UNAM.
2. Bacq, ZM (2013). Hermoimpulssien kemiallinen siirto: historiallinen luonnos. Elsevier.
3. Brown, AG (2012). Hermosolut ja hermosto: johdatus neurotieteeseen. Springer Science & Business Media.
4. Kolb, B., & Whishaw, IQ (2006). Ihmisen neuropsykologia. Panamerican Medical Ed.
5. McComas, A. (2011). Galvanin kipinä: tarina hermoimpulssista. Oxford University Press.
6. Morris, CG, ja Maisto, AA (2005). Johdatus psykologiaan. Pearson koulutus.
7. Randall, D., Burggren, W., ja French, K. (2002). Eckert. Eläinten fysiologia: mekanismit ja mukautukset. Neljäs painos. McGraw-Hill Interamericana, Espanja.
8. Toole, G., ja Toole, S. (2004). Oleellinen AS-biologia OCR: lle. Nelson Thornes.