Пояснення щодо потенціалу дії! Функція, завдання, хвороби; Розлад

Нейрон (нервова клітина)
Pixabay/fanukhan986

Термін потенціал дії означає короткочасні зміни мембранного потенціалу в організмі. Потенціали дії зазвичай виникають на аксоновому пагорбі нервових клітин і забезпечують можливість передачі подразника.

Потенціал дії має криву напруги від -90 мВ до понад +30 мВ і є відповідником потенціалу відпочинку. Наступна стаття спочатку пояснює, що таке потенціал дії та які завдання та функції він виконує в організмі. Крім того, зазначаються скарги та хвороби, які пов’язані з потенціалом дії, а всі важливі факти узагальнюються у списках.

Який потенціал дії?

Під потенціалом дії розуміють процес тіла, в якому в нервових клітинах відбувається спонтанний зворот заряду. Майже всі потенціали дії виникають на пагорбі аксона нервових клітин, завдяки чому пагорб аксона завжди є точкою початку прямих проекцій кожної окремої нервової клітини. Для того, щоб здійснити спонтанне розворот посадки, потенціал дії мігрує вздовж нервового відростка або аксона.

Кожен потенціал дії має різну тривалість. Періоди від мілісекунди до декількох хвилин є цілком нормальними. У той же час тривалість потенціалу дії не впливає на його інтенсивність, оскільки вона завжди однакова. Таким чином, немає поділу на слабкі та сильні потенціали дії. Тим не менше, потенціал дії може бути розбитий на всі реакції або взагалі відсутні.

Всі реакції виникають, коли стимул досить сильний, і, отже, потенціал дії повністю запускається. Натомість реакції нічого не даються потенціалом дії, який взагалі не був викликаний. Реакції «все і нічого» мають кілька фаз, які вони повинні пройти.

Тривалість та фази

Тривалість потенціалу дії залежить від відповідної клітини. Наприклад, клітина серцевого м’яза має потенціал дії кілька сотень мілісекунд. Тривалість визначається вашим власним пульсом, так що існують різниці, пов'язані з предметом.

Ап клітини серцевого м’яза визначається частотою серцевих скорочень

Навпаки, клітина скелетних м’язів має значно меншу тривалість потенціалу дії. Через одну-дві мілісекунди їх тривалість становить лише близько сотої.

Потенціал дії, який часто скорочують як ap, зазвичай має чотири фази. У першій фазі зміна напруги між внутрішньою і зовнішньою частинами комірки становить -90 мВ до +30 мВ. Цей процес називається деполяризацією і створює короткий стрибок напруги, так званий початковий стрибок.

Початковий пік має напругу приблизно +30 мВ. Після досягнення початкового піку починається друга фаза.

Значення трохи падає приблизно до 0 мВ. Тут він залишається деякий час, тому ця фаза називається фазою плато. Третя фаза йде за фазою плато, в якій відбувається реполяризація. Тут також використовується натрієво-калієвий насос. Нарешті, починається четверта фаза або потенціал спокою.

З одного погляду

Короткий зміст потенціалу дії

спонтанне розворот заряду нервових клітин
виникають на аксоновому пагорбі нервових клітин
блукати по аксону
має різну тривалість - від декількох мілісекунд до хвилин
відсутність поділу на слабкі та сильні потенціали дії - лише всі реакції і нічого
має велику криву напруги - від -90 мВ до +30 мВ назад до -90 мВ
забезпечує коротку поляризацію потенцій спокою
має чотири різні фази

Передача сигналу

Передача нервового сигналу в центральній нервовій системі

Потенціал дії є частиною передачі нейронального сигналу в центральній нервовій системі. Головним завданням нервів є передача інформації і, таким чином, активація реакцій в організмі, серед іншого. Для цього більшість нервових клітин мають два типи спеціалізованих процесів.

Аксон, який відповідає за потенціал дії, проводить інформацію від тіла клітини до інших нервових клітин. На відміну від них, інформація надходить через дендрити і передається тілу клітини. Дендрити дуже схожі на гілки дерева.

Два нейрони безпосередньо не пов’язані між собою. Між ними лежать синапси, за допомогою яких певні нервові клітини можуть встановити зв'язок з тисячами інших нервових клітин.

Нейрональна передача сигналу в центральній нервовій системі працює за допомогою двох "мов", електричної та хімічної мови. Однак «мови» не діють окремо одна від одної, а зливаються одна в одну.

Якщо нервова клітина спочатку збуджена, потенціал дії активується, оскільки інформація передається у вигляді електричного імпульсу, який в кінцевому рахунку є потенціалом дії, вздовж аксона до синапсу. Оскільки точки контакту нервових клітин розділені вузькою щілиною і тому не можуть торкатися, отримане повідомлення не може передаватися далі.

Щоб передавати повідомлення, електричний сигнал повинен бути перетворений в хімічний сигнал. Нейромедіатори вивільняються, як тільки потенціал дії досягає синапсу.

Принцип замка та ключа

Перетворений зараз сигнал здатний блукати крізь синаптичну щілину і переходити на іншу сторону, щоб повідомлення можна було передати рецепторам. Вони працюють за так званим принципом блокування ключів.

Нейромедіатори також можуть збуджуватися. Збуджені нові передавачі в свою чергу викликають потенціал дії, завдяки чому інформація була успішно передана. Однак, якщо задіяні гальмівні нейромедіатори, передача потенціалу дії ускладнюється або навіть повністю переривається.

Передача електронної інформації та її перетворення в речовини, що передають хімічні речовини, в кінцевому рахунку формують основний принцип передачі нейронального сигналу, який знаходиться у всій центральній нервовій системі.

Функції та завдання

Хоча майже всі натрієві канали закриті, деякі калієві канали відкриті. Однак іони калію продовжують рухатися, щоб клітини могли підтримувати так званий потенціал спокійної мембрани, який має напругу близько -70 мВ.

Вимірювання напруги всередині аксона призведе до негативного потенціалу -70 мВ. Низька напруга заснована на дисбалансі заряду іонів, який знаходиться в просторі поза клітинної рідини та комірки.

Дендрити, сприйнятливі розширення нервових клітин, поглинають усі отримані подразники і автоматично передають їх на пагорб аксона. Передача завжди відбувається через тіло клітини. Перш ніж стимули надходять, мембранний потенціал у спокої має таке ж значення.

Тільки з надходженням подразника потенціал спокійної мембрани змінюється так, що спрацьовує потенціал дії. Однак порогове значення на пагорбі аксона має бути перевищено для успішного запуску потенціалу дії. E.

Порогове значення може бути досягнуте лише при значенні напруги або збільшенні мембранного потенціалу від 20 мВ до -50 мВ. При меншому мембранному потенціалі, наприклад, -55 мВ, виникає реакція "все або нічого", так що інформація не може бути передана.

Як результат, потенціал дії виникає на пагорбі аксона нервової клітини, що є передумовою передачі подразника. Як тільки порогове значення перевищено, натрієві канали, розташовані в клітині, відкриваються.

Позитивно заряджені іони натрію можуть надходити через відкриті натрієві канали. Потенціал відпочинку продовжує зростати. Коли натрієві канали відкриваються, калієві канали одночасно закриваються, що призводить до зміни поляризації. Через реполяризацію простір усередині аксона протягом короткого часу позитивно заряджується. У технічному жаргоні цей етап часто називають перевищенням.

Мембранний потенціал

Мембранний потенціал має максимальну ємність. Однак натрієві канали знову закриваються до досягнення максимуму. Як тільки натрієві канали знову закриваються, калієві канали відкриваються, дозволяючи іонам калію витікати з клітини.

В результаті відбувається реполяризація. Тут мембранний потенціал знову наближається до потенціалу спокою, так що так звана гіперполяризація відбувається протягом короткого часу. При цьому мембранний потенціал падає нижче -70 мВ напруги.

Гіперполяризація, яку прозвали рефрактерним періодом, триває лише близько двох мілісекунд. Поки вогнетривкий період триває, одночасно не може бути активовано жодного потенціалу дії. Якби потенціал дії здійснювався на додаток до гіперполяризації, клітини перезбуджувались би самі, так що організм сам запобігав би такій збудливості.

Як тільки регулювання закінчується, натрієво-калієвий насос знову отримує напругу -70 мВ. Стимуляція стимулу також знову можлива. У той же час це дозволяє передавати потенціал дії від одного сегмента аксона до іншого.

Однак попередній розділ все ще перебуває у вогнетривкому періоді, тому передача подразників може відбуватися лише в односторонньому порядку, а повернення запобігається. Передача подразників відбувається безперервно, але в той же час досить повільно.

З іншого боку, передача стимулюючого стимулу відбувається швидше. З нею аксони покриті так званою мієліновою оболонкою, яка має ефект ізоляційної стрічки. Однак мієлінова оболонка не є суцільною, а переривається знову і знову. Перебої відомі як Schnürringe.

У разі передачі стимулюючого стимулу передача відбувається не цілком, оскільки потенціал дії перескакує з одного кільця на наступне. Завдяки цим квазінеперервним стрибкам швидкість пересилання може різко зростати. Як нормальна, так і передача стимулюючого стимулу мають потенціал дії як основу для передачі стимулу, так що всі функції організму засновані на цій передачі.

З одного погляду

Короткий зміст функцій та завдань потенціалу дії

важливе завдання - пересилання електронної інформації до нервових клітин
спрацьовує і не активується автоматично
інформація не може бути передана без потенційних можливостей
Повільна або швидка передача подразника - передача стимулюючого стимулу за допомогою мієлінової оболонки

Хвороби та нездужання

Хвороби, розлади та скарги на потенціал дії

Що стосується захворювань та скарг на потенціал дії, то спочатку можуть бути атаковані мієлінові оболонки нервових клітин. Ця атака руйнує чутливу піхву, так що в передачі подразників виникають серйозні порушення.

Розсіяний склероз призводить до демієлінізації

Якщо мієлінового шару вже немає, подразники втрачають частину свого заряду під час їх передачі. Нерви передаються, але вимагають значно більшого заряду, щоб можна було збудити окремі переривання в мієліновій оболонці аксона.

Якщо мієліновий шар має незначне пошкодження, потенціал дії генерується із затримкою. Однак серйозні пошкодження можуть забезпечити повне переривання передачі збудження, оскільки в цьому випадку не може спрацьовувати жоден потенціал дії.

Такі генетичні дефекти, як хвороба Шарко-Марі-Зуба або хвороба Краббе, можуть впливати на мієлінові оболонки. Розсіяний склероз також викликає демієлінізацію. У тих, хто страждає на розсіяний склероз, власні захисні клітини організму атакують мієлінові оболонки і в процесі їх руйнують. Напад стосується різних клітин, так що, крім усього іншого, можуть виникати загальна слабкість, параліч, спастичність, порушення зору або чутливість та порушення мови.

Paramyotonia congenita

Натрієвий канал, навпаки, вражений дуже рідкісною хворобою Paramyotonia congenita. Іони натрію можуть також проникати в клітини під час закритого натрієвого каналу, так що там спрацьовує потенціал дії.

Це також трапляється тоді, коли стимулу взагалі немає. В результаті нерви постійно напружуються, так що виникає підвищена напруга м’язів або міотонія. Якщо зацікавлена особа рухається добровільно, помітно значно уповільнене розслаблення м’язів.

При Paramyotonia congenita також може статися зворотне. Тут натрієвий канал не пропускає жодних іонів натрію в клітину, хоча збудник присутній. Потенціал дії можливий лише із затримкою або, в деяких випадках, взагалі не спрацьовує, так що немає реакції на подразник.

Це призводить до розладів чутливості, паралічу або слабкості м’язів. Оскільки низькі температури сприяють появі симптомів при обох формах Paramyotonia congenita, слід якомога більше уникати охолодження м’язів.

З одного погляду

Короткий зміст захворювань та скарги на потенціал дії

Напад і руйнування мієлінових оболонок
серйозні порушення в передачі подразників
легке та важке пошкодження шару мієліну - затримка або відсутність потенціалу дії
Генетичні ефекти, такі як хвороба Каршо-Марі-Тота, хвороба Краба та розсіяний склероз - викликають різні симптоми та захворювання, такі як параліч та розлади
Параміотонія вроджена в обох варіантах

Часті запитання та відповіді

Нижче наведено відповіді на поширені запитання щодо потенціалу дії.

Чому потенціал дії спрямовується лише в одному напрямку?

Протягом рефрактерного періоду аксон або нервова клітина не можуть збуджуватися. Цей стан триває до тих пір, поки потенціал не буде відновлений. Тим часом, однак, збудження поширюється по обидва боки вздовж аксона. Через це збудження не може завдати удару, але йому доводиться подорожувати уздовж нерва.

Яка різниця між потенціалом дії та мембранним потенціалом?

У мембранному потенціалі переважає зсув іонів. Наприклад, це може призвести до негативного заряду поза нервовою клітиною, який перетворюється на позитивний заряд. Також можливе перетворення в інший бік. У мітохондріях та на нервових клітинах є мембранний потенціал.

Потенціал дії, однак, гарантує, що різниця зарядів буде скасована протягом короткого періоду часу. Різниця в заряді нейтралізується транспортом іонів. Це робиться шляхом активації залежних від напруги каналів. В результаті потенціал дії рухається вздовж мембрани, на якій раніше переважала різниця зарядів.

Що відбувається з потенціалом дії, якщо поріг не досягнуто?

Для того, щоб ініціювати потенціал дії, необхідно досягти певного порогу. Це напруга від 20 мВ до -50 мВ. Якщо цього порогового значення не досягнуто, проте потенціал дії не спрацьовує, оскільки збудження не передається. Потенціал дії діє згідно з принципом «все чи ні», тому його можна передавати лише за умови досягнення необхідного порогового значення.