In repaos, pe partea exterioară a membranei plasmatice este un strat subțire de sarcini pozitive, iar pe partea interioară - negativă. Diferența dintre ele se numește potențialul de repaus al membranei. Dacă presupunem că taxa exterioară egală cu zero, diferența de încărcare între suprafețele exterioare și interioare ale majorității neuronilor este aproape de -65 mV, deși poate varia în celule individuale -40--80 mV.
Apariția acestei diferențe se datorează distribuției inegale a taxelor de ioni de potasiu, sodiu și clorură în interiorul celulei și în afara acesteia, precum și o mai mare permeabilitate a membranei celulare de repaus numai pentru ionii de potasiu.
In celulele excitabile repaus potențial de membrană (MPP) capabil să varieze foarte mult, iar această capacitate este baza pentru apariția semnalelor electrice. Scăderea potențialului de membrană în repaus, de exemplu, -65--60 mV, numit depolarizare. și crește, de exemplu, -65--70 mV, - hiperpolarizare.
Dacă depolarizarea atinge un anumit nivel critic, de exemplu -55 mV, permeabilitatea membranei pentru ionii de sodiu pentru scurt timp devine maximă, se grăbesc în celulă, și, prin urmare, diferența de potențial transmembranar scade rapid la 0 ° C și apoi devine pozitiv. Acest lucru duce la închiderea canalelor de sodiu și ieșirea rapidă a ionilor de potasiu peste canalele de celule destinate numai pentru ele recuperat valoarea inițială rezultat; repaus potențial de membrană. Aceste schimbări au loc rapid în repaus potențial de membrană numită un potențial de acțiune. Potențialul de acțiune este un semnal electric de conducere, se răspândește rapid prin membrana Axon până la capăt, cu nicăieri pentru a schimba amplitudinea.
În plus potențiale de acțiune în celulei nervoase, datorită modificărilor sale de permeabilitate a membranei, se pot produce semnale locale sau locale: potențial receptor și potențiale postsinaptici. amplitudinea lor este semnificativ mai mică decât potențialul de acțiune, în plus, scade foarte mult semnalul de propagare. Din acest motiv, capacitățile locale și nu se poate propaga prin membrana departe de locul de origine.
Funcționarea pompei de sodiu-potasiu în cușcă creată de concentrația mare de ioni de potasiu din membrana celulară și are canale deschise pentru acești ioni. Efluenții din celulă prin gradient de concentrație de ioni de potasiu crește numărul de sarcini pozitive pe suprafața exterioară a membranei. In celula mulți anioni organici krupnomolekulyarnyh și, prin urmare, în interiorul membranei este încărcată negativ. Toți ceilalți ioni pot trece prin membrană în repaus în cantități foarte mici, canalele lor închise în mod substanțial. În consecință, potențialul de pace își are originea în principal curent de ioni de potasiu din celulă.
Semnalele electrice: de intrare, asociat, și de ieșire are loc
O versiune modernă a unei teorii neuronale se leagă anumite părți ale celulei nervoase, cu un caracter care apare în aceste semnale electrice. Un neuron tipic are patru regiuni definite morfológicamente: dendrite, soma, axonii și Axon terminalului presinaptice. Când excitat neuron, apar succesiv patru tipuri de semnale electrice: intrare, asociat, iar ieșirea are loc (Figura 3.3.). Fiecare dintre aceste semnale apare numai în anumite regiuni morfologice.
Semnalele de intrare sunt fie receptor. sau potențial postsinaptic. potențial receptor este format in neuron terminațiilor sensibil atunci când sunt supuse la un anumit stimul: tracțiune, presiune, lumina, chimice, etc. Acțiunea stimulului determină deschiderea canalelor ionice definit de membrană și curentul ionic ulterior prin aceste canale modifică valoarea inițială a potențialului de repaus al membranei; în cele mai multe cazuri, există depolarizare. Acest depolarizare este potențialul receptorului, amplitudinea sa este proporțională cu puterea stimul curent.
potențial de receptor se poate răspândi de la locul acțiunii de stimulare a lungul membranei la o distanță relativ mică - amplitudinea potențială a receptorului este redusă distanța de la locul stimulului, și apoi o schimbare de depolarizare cu totul dispare.
Al doilea tip de semnal de intrare - potențial postsinaptic. Acesta este format pe celula postsinaptică după ce a fost excitat de către celula presinaptice să-l trimită la neurotransmițătorul. Ajungând prin difuziune mediatorului celulei postsinaptică atașat la proteinele receptori membranari specifici aceasta care determină deschiderea canalelor ionice. Rezultate în cadrul curentului de ioni prin membrana postsinaptică modifică valoarea inițială a potențialului de repaus al membranei - această schimbare este potențialul postsinaptic.
In unele sinapse o astfel de schimbare este o depolarizare, iar în cazul în care acesta atinge un nivel critic, atunci neuron postsinaptic excitat. La alte sinapse se produce opus trecerii: a hiperpolarizare membrana postsinaptică: magnitudinea potențialului membranei devine mai și pentru a reduce la un nivel critic de depolarizare devine mai dificilă. Astfel de celule sunt dificil de a trezi, ea frânată. Astfel, un depolarizare potențial postsinaptic excitator. și hiperpolarizare - frână. Prin urmare, sinapsele înșiși împărțite în excitator (determinând depolarizarea) și inhibitorii (cauzând hiperpolarizare).
Indiferent de ceea ce se întâmplă pe membrana postsinaptică: depolarizare sau hiperpolarizarea, amploarea potențialului postsinaptic este întotdeauna proporțională cu cantitatea de molecule de mediator pentru a acționa, dar ele sunt, de obicei mică amplitudine. La fel ca potențial receptor, ele sunt distribuite de-a lungul membranei la o distanță foarte scurtă, adică, De asemenea, fac parte din potențialul local.
Astfel, semnalele de intrare sunt reprezentate de două specii de potențialul local și al receptorului postsinaptic, iar aceste potențiale apar în domenii strict definite neuron, fie in terminații senzoriale, sau sinapse. terminații senzoriale apartin neuronilor senzoriali, unde potențialul de receptor este cauzat de stimulii externi. Pentru interneuronii, precum și un potențial postsinaptic poate fi doar la semnalul de intrare neuroni eferente.
semnal mixt poate avea loc numai într-o porțiune a membranei, în cazul în care o mulțime de canale de ioni de sodiu. În acest sens, un obiect ideal este măgură axonal - locul de origine al axonului din corpul celulei, deoarece este aici cea mai mare din întreaga membrană pentru densitatea canalelor de sodiu. Astfel de canale sunt tensiune, adică deschis numai atunci când valoarea inițială a potențialului de repaus atinge un nivel critic. O valoare tipică pentru mediu potențial neuron de repaus este de aproximativ -65 mV și nivelul critic al depolarizarea corespunde aproximativ -55 mV. Deci, dacă putem depolariza membrana măgurii Axon de la -65 mV la -55 mV, apare un potențial de acțiune.
Depolarizăm semnalele de intrare prin membrană poate, de exemplu, sau potențiale postsinaptice, sau receptor. În cazul receptorului loc potențial de apariție a semnalului unite este cel mai aproape de nodul terminațiilor sensibile Ranvier, în cazul în care depolarizare cel mai probabil la un nivel critic. Fiecare neuron sensibil are mai multe finaluri, care sunt ramuri ale aceluiași proces. Și, în cazul în care fiecare dintre aceste terminale prin acțiunea stimulilor are loc amplitudine foarte mică și potențial receptor la nodul propagates Ranvier cu amplitudine descrescătoare, aceasta este doar o mică parte din schimbare totală de depolarizare. De la fiecare capăt al senzorului într-unul și același timp, trece la cel mai apropiat nod Ranvier aceste potențiale receptori mici, și în intercepteze toate cele adăugate în sus. În cazul în care valoarea totală a trecerii de depolarizare va fi suficientă, în interceptarea unui potențial de acțiune apare.
Potențialele postsinaptice care apar pe dendrite, mici ca potențiale de receptor și, de asemenea, reduce propagarea sinapse la măgura Axon, unde poate exista un potențial de acțiune. În plus, în calea potențialelor postsinaptici ale celulelor corpului pot fi sinapse inhibitoare hiperpolarizare, și, prin urmare, posibilitatea de depolarizare a membranei măgurii axon la 10 mV pare improbabil. Cu toate acestea, acest rezultat este obținut ca urmare a unei matrice regulată de potențiale postsinaptice însumare mici care apar simultan in sinapse multiple formate dendritele neuronilor terminații Axon celule presinaptici.
Astfel, se asociază semnalul se produce în general formate simultan datorită însumării a numeroase potențiale locale. Însumării are loc în punctul în care acesta este mai ales o mulțime de canale voltaj-dependente, și, prin urmare, mai ușor de a ajunge la un nivel critic de depolarizare. În cazul potențialelor postsinaptice de integrare astfel de loc este măgură axonal și însumare a receptorului are loc la potențiale aproape de nodul terminații senzoriale ale Ranvier (sau strâns distanțate la aceasta porțiune axonilor unmyelinated). DOMENIUL ocurență semnal unit numit integrativ sau de declanșare.
Acumularea de mici schimbări depolarizanți trăsnet transformat într-o zonă de integrare într-un potențial de acțiune, care este potențialul maxim electric al celulei și există principiul „totul sau nimic“. Această regulă trebuie să fie înțeles, astfel încât depolarizare este sub nivelul critic nu aduce nici un rezultat, iar când acesta ajunge la acel nivel întotdeauna, indiferent de puterea de stimulare, răspunsul maxim detectat: nici o cale de mijloc.
Realizarea unui potențial de acțiune. Amplitudinea semnalelor de intrare proporțional cu puterea numărului stimul sau act de neurotransmițător eliberat în sinapsă - astfel de semnale sunt denumite treptat. Durata lor determinată de durata stimulului sau prezența neurotransmițătorului în fanta sinaptică. Amplitudinea și durata potențialului de acțiune al acestor factori sunt independenți: ambele aceste opțiuni sunt complet determinate de proprietățile celulelor. Prin urmare, orice combinație de semnale de intrare, orice variantă de însumare, supusă numai depolarizarea membranei la o valoare critică, determină aceeași mostră standard a potențialului de acțiune în zona de declanșare. El are întotdeauna o amplitudine maximă pentru celula și aproximativ aceeași lungime, indiferent de cât de multe ori repetate provocând starea lui.
Originare în zona Integrative, un potențial de acțiune se răspândește rapid prin membrana axonului. Acest lucru se datorează apariția unui curent electric locale. Deoarece membrana este depolarized porțiune încărcată diferit decât adiacente acesteia, între siturile polare încărcate ale membranei generează un curent electric. Sub influența acestei porțiuni locale a curentului depolarizată adiacent la un nivel critic, care determină apariția potențialului de acțiune și în ea. Într-un astfel de caz, Axon mielinizate porțiunea adiacentă a membranei este cea mai apropiată de nodul zonei de declanșare Ranvier, apoi următorul, și un potențial de acțiune începe să „sară“ de la una la cealaltă interceptului la o viteză de până la 100 m / s.
Diferite neuroni sunt mult diferite unele de altele, dar care rezultă din potențialul lor de acțiune este foarte dificil să se facă distincția, de multe ori imposibil. Acesta este un semnal foarte stereotipă dintr-o varietate de celule: senzoriale, interneuronilor și motorii. Acest stereotip sugerează că potențialul de acțiune în sine nu conține nici o informație cu privire la natura stimulului la fel. Rezistența stimulului indică frecvența potențialelor de acțiune care apar și care determină natura unui stimulent de a se angaja receptori specifici și comunicații interneuron bine ordonate.
Astfel, potențialul care rezultă din acțiunea zonei de declanșare se răspândește rapid de-a lungul Axon la capătul său. Această mișcare datorită formării curenților electrici locali, care sub influența potențialului de acțiune așa cum apare din nou într-o secțiune adiacentă a axonului. potențiali parametri de acțiune în timpul nici o schimbare de-a lungul Axon care vă permite să transferați informații fără distorsiuni. Dacă axonilor mai multor neuroni sunt în general fibrat, atunci pentru fiecare dintre ele excitare răspândit izolare.
mediatori chimici de transfer de informații pot fi diferite substanțe: molecule mici, cum ar fi acetilcolină și glutamat, fie molecule mari suficient de peptide - ele toate special sintetizate într-un neuron pentru a transmite semnalul. Odată ajuns în fanta sinaptică, mediatorul diffuses la membrana postsinaptică și se alătură receptorii săi. Ca rezultat, receptor de comunicare mediată modifică curentul ionic prin canalele membranei postsinaptică, iar acest lucru duce la o schimbare în valorile celulelor postsinaptici repaus potențial, adică acolo apare semnalul de intrare - în acest caz, potențialul postsinaptic.
Astfel, aproape fiecare neuron, indiferent de mărime, formă și au ocupat pozițiile în circuitul de neuroni pot fi detectate patru zone funcționale: (. Figura 3.3) Zona receptivă zona locală integratoare holding și un semnal de ieșire sau zonă secretorie.