НЕРВОВИЙ ІМПУЛЬС: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ЕТАПИ, ФУНКЦІЇ - БІОЛОГІЯ - 2025

Нервовий імпульс являє собою серію потенціалів дії (AP) , які відбуваються вздовж аксона і інших електрично збудливих клітин (м'язових і залізистих). В принципі, це відбувається, коли повідомлення передається від одного нейрона до іншого або від нейрона до ефекторного органу через отриманий зовнішній або внутрішній подразник.

Повідомлення по суті є електричним сигналом, який генерується в дендритах або тілі нейрона і прямує до кінця аксона, куди передається сигнал. Цей потенціал дії є первинним електричним сигналом, що генерується нервовими клітинами, нейронами, і обумовлений змінами проникності мембрани для конкретних іонів.

Джерело: pixabay.com

Кінетика та залежність напруги проникності від певних іонів дають повне пояснення генерації потенціалу дії.

характеристики

Потенціал дії - це вибухонебезпечне явище, яке поширюватиметься без зменшення вздовж нервових волокон. Аксон проводить АП від своєї точки походження, яка є зоною ініціації шипа (біля аксонального конуса нейрона), до аксональних терміналів.

Тому нейрони - це клітини, спеціалізовані для прийому подразників та передачі імпульсів. Активні електричні реакції нейронів та інших збудливих клітин залежать від присутності в мембрані клітин спеціалізованих білків, відомих як іонні канали з напруженим іоном.

Щоб генерувався нервовий імпульс, обов’язково має відбутися зміна мембрани нейрона, яка поширюється на весь аксон. Електрохімічна різниця між клітинною цитоплазмою та позаклітинним середовищем дозволяє мати різницю потенціалів по обидва боки мембрани.

Якщо ми вимірюємо цю різницю в електрохімічному потенціалі всередині і зовні мембрани, ми б спостерігали різницю приблизно -70 мВ. У цьому сенсі внутрішня сторона мембрани нейрона є негативною щодо зовнішньої сторони, коли немає подразника.

Іонні канали та їх значення

Іонні канали, захищені напругою, дозволяють іонам рухатися по мембрані у відповідь на зміни електричного поля мембрани. У нейроні існує кілька типів іонних каналів, кожен з яких дозволить пройти певний іонний вид.

Ці канали не рівномірно розподілені на мембрані. Однак в аксональній мембрані ми можемо знайти канали швидкодіючої дії для Na + і K +, тоді як в аксональному терміналі ми знаходимо канали Са +.

К + канали відповідають за підтримку стану спокою електрично збудливих клітин, коли немає стимулів для запуску AP - явища, званого пасивними змінами мембранного потенціалу.

Хоча Na +-канали швидко реагують, втручаючись у деполяризацію мембрани, коли генерується ПА або активна зміна мембранного потенціалу.

З іншого боку, канали Са +, хоча вони відкриваються повільніше під час деполяризації, відіграють основну роль поширення електричних сигналів і запускають вивільнення нейромедіаторних сигналів у синапсах.

Біоелементи, які беруть участь у збудливості нейрона

Імпульс виникає через асиметрію концентрації біоелементів та біомолекул між цитоплазмою та позаклітинним середовищем. Найважливішими іонами, які беруть участь у збудливості нейрона, є Na +, K +, Ca2 + та Cl-.

Є також деякі органічні аніони та білки, які розташовані лише у внутрішньоклітинній рідині і не можуть її залишити, оскільки плазматична мембрана непроникна для цих компонентів.

Поза клітини вища концентрація іонів, таких як Na + (у 10 разів більше) та Cl-, а всередині до 30 разів більше K + та велика кількість органічних аніонів (білків), які генерують негативний заряд у цитоплазмі.

Як тільки канали Na + і K +, чутливі до напруги, відкриються, зміни напруги будуть передані в області, що прилягають до мембрани, і спричинить відкриття в цих областях чутливих до напруги компонентів і передачу зміни напруги на інші. найдальші сектори.

Після закриття каналів Na + і K + ворота ненадовго інактивуються, а це означає, що імпульс не може повернутися назад.

Потенційні залежності від дії

Тоді виробництво потенціалу дії залежить від трьох важливих елементів:

По-перше, активний транспорт йонів конкретними мембранними білками. Це створює неоднакові концентрації іонного виду або кількох з обох його боків.

По-друге, нерівномірний розподіл іонів породжує електрохімічний градієнт по мембрані, що генерує джерело потенційної енергії.

Нарешті, іонні канали затвора, вибіркові для конкретних видів іонів, дозволяють іонним струмам текти, керованими електрохімічними градієнтами через ці мембранно пролягаючі канали.

Етапи

Потенційний відпочинок

Коли потенціал дії не передається, мембрана нейрона знаходиться в спокої. У цьому випадку внутрішньоклітинна рідина (цитоплазма) і позаклітинна рідина містять різні концентрації неорганічних іонів.

Це призводить до того, що зовнішній шар мембрани має позитивний заряд, тоді як внутрішній шар має негативний заряд, а це означає, що мембрана в спокої "поляризована". Цей потенціал спокою має значення -70mv, тобто потенціал всередині клітини на 70 мВ більше негативний, ніж позаклітинний потенціал.

Вхід Na + та вихід K + зазвичай існують у комірці через вплив градієнта концентрації (активний транспорт). Оскільки за межами клітини є більше Na +, він має тенденцію до входження, і оскільки у клітині більше K +, він має тенденцію до виходу, щоб вирівняти його концентрацію по обидва боки мембрани.

Різна концентрація йонів підтримується дією мембранного білка, який називається "натрієво-калієва помпа". Щоб зберегти різницю потенціалів, насос Na + і K + видаляє 3 іони Na ​​+ з комірки на кожні два введені К +.

Утворення нервових імпульсів

Коли стимул представлений у рецепторній області нейронної мембрани, виробляється генеруючий потенціал, який збільшує проникність для Na + в мембрані.

Якщо цей потенціал перевищує поріг збудливості, який становить від -65 до -55 мВ, генерується нервовий імпульс і Na + вводиться так швидко, що навіть насос Na + і K + інактивується.

Масивний приплив позитивно зарядженого Na + призводить до зворотного згаданого електричного заряду. Це явище відоме як мембранна деполяризація. Останнє, зупиняється на рівні близько 40мв.

При досягненні порогу завжди генерується стандартний АД, оскільки немає великих або малих нервових імпульсів, отже, всі потенціали дії рівні. Якщо поріг не досягнуто, нічого не відбувається, що відоме як принцип «все або нічого».

ПА дуже короткий, триває від 2 до 5 мілісекунд. Збільшення проникності мембрани до Na + припиняється швидко, оскільки канали Na + інактивовані, а проникність для іонів К, що надходять з цитоплазми, збільшується, відновлюючи потенціал спокою.

Зсув імпульсу

Імпульс не залишається в мембрані нейрона, де він генерується внаслідок генераторного потенціалу, а натомість просувається через мембрану вздовж нейрона, поки не досягне кінця аксона.

Передача імпульсу складається з його руху у вигляді електричних хвиль уздовж нервового волокна. Досягнувши кінцевих ніг аксона, він повинен перетнути синапс, що робиться за допомогою хімічних нейромедіаторів.

АП рухається по нервовому волокні безперервно, якщо в ньому немає мієліну, проте, якщо він є, мієлінові шари виділяють мембрану нервових волокон по всій його поверхні, за винятком вузликів Ранв'є. ПА в цій ситуації просувається в стрибках з одного вузла в інший, який відомий як поворотне проведення.

Цей тип передачі економить багато енергії та збільшує швидкість імпульсу та передачі інформації, оскільки деполяризація відбувається лише у вузлах Ранв'є. Зафіксовані швидкості до 120 м / сек, тоді як для волокон, не охоплених мієліном, приблизна швидкість становить 0,5 м / сек.

Синаптична передача

Потік нервового імпульсу йде від аферентного кінця нейрона, що включає тіло і дендрити, до еферентного кінця, утвореного аксоном та його колатеральними гілками. Тут включені аксональні закінчення, на кінцях яких є кінцеві лапки або синаптичні кнопки.

Область контакту між одним нейроном та іншим або між нейроном та м’язовою або залозистою клітиною називається синапсом. Для виникнення синапсу основну роль відіграють нейромедіатори, завдяки чому передане повідомлення має безперервність на нервових волокнах.

Циклічна поведінка імпульсу

По суті, потенціал дії - це зміна полярності мембрани від негативної до позитивної та назад до негативної протягом циклу, що триває від 2 до 5 мілісекунд.

Кожен цикл включає висхідну фазу деполяризації, фазу спадання реполяризації та фазу нижчого спадання, що називається гіперполяризацією, за показниками нижче -70 мв.

Особливості

Нервовий імпульс - електрохімічне повідомлення. Це повідомлення, оскільки є одержувач і відправник, і воно є електрохімічним, оскільки є електричний та хімічний компонент.

Через нервовий імпульс (потенціал дії) нейрони швидко і точно передають інформацію для координації дій усього організму організму.

ПТ відповідають за кожну пам’ять, відчуття, думку та рухову реакцію. У більшості випадків це відбувається на великих відстанях для контролю ефекторних реакцій, які включають відкриття іонного каналу, скорочення м'язів та екзоцитоз.

Список літератури

1. Алькараз, В. М. (2000). Будова та функції нервової системи: сенсорний прийом та стани організму. УНАМ.
2. Bacq, ZM (2013). Хімічна передача нервових імпульсів: історичний нарис. Ельзев'є.
3. Браун, А.Г. (2012). Нервові клітини та нервова система: вступ до нейронауки. Springer Science & Business Media.
4. Kolb, B., & Whishaw, IQ (2006). Нейропсихологія людини. Panamerican Medical Ed.
5. Маккомас, А. (2011). Іскра Гальвані: історія нервового імпульсу. Oxford University Press.
6. Morris, CG, & Maisto, AA (2005). Вступ до психології. Пірсон освіта.
7. Randall, D., Burggren, W., & French, K. (2002). Еккерт. Фізіологія тварин: механізми та адаптації. Четверте видання. McGraw-Hill Interamericana, Іспанія.
8. Toole, G., & Toole, S. (2004). Основна біологія AS для OCR. Нельсон Торнес.