NERVEIMPULS: EGENSKAPER, STADIER, FUNKSJONER - BIOLOGI - 2025

Den nerveimpuls er en serie av aksjonspotensial (AP) som forekommer langs axon og andre elektrisk eksiterbare celler (muskel og kjertel). I prinsippet oppstår det når en melding overføres fra en nevron til en annen, eller fra en nevron til et effektororgan på grunn av en ekstern eller intern stimulans som mottas.

Meldingen er hovedsakelig et elektrisk signal som genereres i dendrittene eller i nevrons kropp og beveger seg til enden av aksonet der signalet overføres. Dette handlingspotensialet er det primære elektriske signalet generert av nerveceller, nevroner, og er forårsaket av endringer i membranens permeabilitet for spesifikke ioner.

Kilde: pixabay.com

Kinetikken og spenningsavhengigheten av permeabilitetene for visse ioner gir en fullstendig forklaring på genereringen av handlingspotensialet.

kjennetegn

Handlingspotensialet er da et eksplosivt fenomen som vil forplante seg uten reduksjon langs nervefibrene. Axonet leder AP fra sitt utgangspunkt, som er pigginitieringssonen (nær neuronens aksonkjegle), til de aksonale terminalene.

Nevroner er derfor celler som er spesialiserte på å motta stimuli og overføre impulser. De aktive elektriske responsene fra nevroner og andre eksiterbare celler avhenger av tilstedeværelsen av spesialiserte proteiner, kjent som spenningsgaterte ionekanaler, i cellemembranen.

For at nerveimpulsen skal genereres, må det nødvendigvis skje en endring i membranen til nevronen, som strekker seg gjennom hele aksonet. Den elektrokjemiske forskjellen mellom cellecytoplasma og det ekstracellulære miljøet tillater en potensiell forskjell på begge sider av membranen.

Hvis vi måler denne forskjellen i elektrokjemisk potensial i og utenfor membranen, ville vi observert en forskjell på omtrent -70mV. Slik sett er den indre siden av nevronmembranen negativ med hensyn til den ytre siden når det ikke er noen stimulans.

Ionkanaler og deres betydning

Spenningsgaterte ionekanaler lar ioner bevege seg over membranen som svar på endringer i membranens elektriske felt. Det finnes flere typer ionekanaler i nevronen, som hver vil tillate passering av en spesifikk ionisk art.

Disse kanalene er ikke jevnt fordelt på membranen. Imidlertid kan vi i den aksonale membranen finne hurtigvirkende kanaler for Na + og K +, mens i den aksonale terminalen finner vi Ca + -kanaler.

K + -kanaler er ansvarlige for å opprettholde hviletilstanden til elektrisk eksiterbare celler når det ikke er stimuli til å utløse AP, et fenomen som kalles passive endringer i membranpotensialet.

Mens Na + -kanalene reagerer raskt, griper de inn i depolarisasjonen av membranen når det genereres en PA eller aktiv endring i membranpotensialet.

På den annen side spiller Ca + -kanalene, selv om de åpnes saktere under depolarisering, den grunnleggende rollen å forplante elektriske signaler og utløse frigjøring av nevrotransmitter-signaler ved synapser.

Bioelementer som deltar i nerven til nevronen

Impulsen oppstår på grunn av asymmetrien i konsentrasjonen av bioelementer og biomolekyler mellom cytoplasma og det ekstracellulære mediet. De viktigste ionene som deltar i nerven til nevronen er Na +, K +, Ca2 + og Cl-.

Det er også noen organiske anioner og proteiner som bare befinner seg i den intracellulære væsken og ikke kan forlate den fordi plasmamembranen er ugjennomtrengelig for disse komponentene.

Utenfor cellen er det en høyere konsentrasjon av ioner som Na + (10 ganger mer) og Cl- og inne i opptil 30 ganger mer K + og en stor mengde organiske anioner (proteiner) som genererer en negativ ladning i cytoplasma.

Så snart de spenningsfølsomme Na + og K + kanalene er åpne, vil spenningsendringene overføres til områder som ligger ved membranen og indusere åpningen av spenningssensitive komponenter i disse områdene og overføring av spenningen endres til andre. lengst sektorer.

Etter stengingen av Na + og K + kanalene blir portene inaktivert i en kort periode, noe som betyr at momentumet ikke kan gå tilbake.

Handlingspotensielle avhengigheter

Produksjonen av handlingspotensialet avhenger da av tre viktige elementer:

For det første den aktive transporten av ioner med spesifikke membranproteiner. Dette genererer ulik konsentrasjon av en ionisk art eller flere på begge sider av den.

For det andre genererer ujevn fordeling av ionene en elektrokjemisk gradient over membranen som genererer en kilde for potensiell energi.

Til slutt tillater gateionkanaler, selektive for spesifikke ioniske arter, ioniske strømmer å strømme drevet av elektrokjemiske gradienter gjennom disse membranspannende kanaler.

Stages

Hvilepotensial

Når et handlingspotensial ikke overføres, ligger nevronens membran i ro. I dette tilfellet inneholder den intracellulære væsken (cytoplasma) og den ekstracellulære væsken forskjellige konsentrasjoner av uorganiske ioner.

Dette resulterer i at det ytre laget av membranen har en positiv ladning mens det indre laget har en negativ ladning, noe som betyr at membranen i ro er "polarisert". Dette hvilepotensialet har en verdi på -70mv, det vil si at potensialet inne i cellen er 70 mV mer negativt enn det ekstracellulære potensialet.

Na + oppføring og K + exit eksisterer normalt i cellen på grunn av virkningen av konsentrasjonsgradienten (aktiv transport). Ettersom det er mer Na + utenfor cellen, har den en tendens til å komme inn, og ettersom det er mer K + i cellen, har den en tendens til å gå ut for å utjevne konsentrasjonen på begge sider av membranen.

Den forskjellige ioniske konsentrasjonen opprettholdes ved virkningen av et membranprotein kalt "natrium- og kaliumpumpe". For å bevare potensialforskjellen fjerner Na + og K + -pumpen 3 Na + -ioner fra cellen for hver to K + den introduserer.

Nerveimpulsdannelse

Når en stimulus blir presentert i reseptorområdet til nevronmembranen, produseres et genererende potensial som øker permeabiliteten for Na + i membranen.

Hvis dette potensialet overskrider eksitabilitetsterskelen som er -65 til -55 mV, genereres en nerveimpuls og Na + innføres så raskt at til og med Na + og K + -pumpen blir inaktivert.

Den enorme tilstrømningen av positivt ladet Na + får de nevnte elektriske ladninger til å reversere. Dette fenomenet er kjent som membran depolarisering. Sistnevnte stopper rundt +40mv.

Når vi når terskelen, genereres alltid en standard BP, da det ikke er store eller små nerveimpulser, og følgelig er alle handlingspotensialer like. Hvis terskelen ikke blir nådd, skjer det ingenting, som er kjent som "alt eller ingenting" -prinsippet.

PA er veldig kortvarig fra 2 til 5 millisekunder. Økningen i permeabiliteten av membranen til Na + opphører raskt fordi Na + -kanalene blir inaktivert og permeabiliteten for K-ionene som strømmer fra cytoplasma øker, noe som gjenoppretter hvilepotensialet.

Impulsskifte

Impulsen forblir ikke i nevronmembranen der den genereres som en konsekvens av et generatorpotensial, men reiser i stedet gjennom membranen langs neuronet til den når enden av aksonet.

Overføringen av impulsen består av dens bevegelse i form av elektriske bølger langs nervefiberen. Når den når aksonens terminale føtter, må den krysse en synapse, som gjøres ved hjelp av kjemiske nevrotransmittere.

AP beveger seg langs nervefibrene kontinuerlig, hvis den ikke har myelin, men hvis den gjør det, isolerer myelinlagene nervefibermembranen over hele overflaten bortsett fra i nodulene til Ranvier. PA i denne situasjonen avanserer hopp fra en node til den neste, som er kjent som saltdannende ledning.

Denne typen overføring sparer mye energi og øker hastigheten på impuls og overføring av informasjonen siden depolarisering bare skjer i nanene til Ranvier. Det er registrert hastigheter på opptil 120 m / sek, mens for fibre som ikke er dekket av myelin, er den omtrentlige hastigheten 0,5 m / sek.

Synaptisk overføring

Strømmen av nerveimpulsen går fra den afferente enden av nevronet som omfatter kroppen og dendrittene til den efferente enden som dannes av aksonet og dets kollaterale grener. Her er de aksonale endene hvis ender er terminalføttene eller synaptiske knapper.

Kontaktområdet mellom en nevron og en annen eller mellom et nevron og en muskel- eller kjertelcelle kalles en synapse. For forekomsten av synapsen spiller nevrotransmittere en grunnleggende rolle, slik at den overførte meldingen har kontinuitet på nervefibrene.

Impulsens konjunkturoppførsel

I hovedsak er et handlingspotensial en endring i polariteten i membranen fra negativ til positiv og tilbake til negativ i en syklus som varer fra 2 til 5 millisekunder.

Hver syklus omfatter en stigende fase av depolarisering, en synkende fase av repolarisering og en sub-synkende fase kalt hyperpolarisering ved figurer under -70 mv.

Egenskaper

Nerveimpulsen er en elektrokjemisk melding. Det er en melding fordi det er en mottaker og en avsender, og det er elektrokjemisk siden det er en elektrisk komponent og en kjemisk komponent.

Gjennom nerveimpulsen (handlingspotensial), transporterer nevroner informasjon raskt og nøyaktig for å koordinere handlingene til hele kroppen til en organisme.

PAs er ansvarlige for hvert minne, sensasjon, tanke og motorisk respons. Dette forekommer i de fleste tilfeller i store avstander for å kontrollere effektorresponser som inkluderer ionekanalåpning, muskelkontraksjon og eksocytose.

referanser

1. Alcaraz, VM (2000). Oppbygging og funksjon av nervesystemet: sensorisk mottakelse og tilstander i organismen. UNAM.
2. Bacq, ZM (2013). Kjemisk overføring av nerveimpulser: en historisk skisse. Elsevier.
3. Brown, AG (2012). Nerveceller og nervesystemer: en introduksjon til nevrovitenskap. Springer Science & Business Media.
4. Kolb, B., & Whishaw, IQ (2006). Human nevropsykologi. Panamerican Medical Ed.
5. McComas, A. (2011). Galvanis gnist: historien om nerveimpulsen. Oxford University Press.
6. Morris, CG, & Maisto, AA (2005). Introduksjon til psykologi. Pearson Education.
7. Randall, D., Burggren, W., & French, K. (2002). Eckert. Dyrefysiologi: Mekanismer og tilpasninger. Fjerde utgave. McGraw-Hill Interamericana, Spania.
8. Toole, G., & Toole, S. (2004). Essensiell AS-biologi for OCR. Nelson Thornes.