IMPULS NERWOWY: CHARAKTERYSTYKA, ETAPY, FUNKCJE - BIOLOGIA - 2026

Impuls nerwowy jest szereg potencjałów czynnościowych (AP), które występują wzdłuż aksonu i innych pobudliwych elektrycznie komórkach (mięśnie i gruczołów). Zasadniczo występuje, gdy wiadomość jest przekazywana z jednego neuronu do drugiego lub z neuronu do narządu efektorowego w wyniku otrzymania bodźca zewnętrznego lub wewnętrznego.

Wiadomość jest zasadniczo sygnałem elektrycznym, który jest generowany w dendrytach lub ciele neuronu i wędruje do końca aksonu, gdzie sygnał jest przesyłany. Ten potencjał czynnościowy jest głównym sygnałem elektrycznym generowanym przez komórki nerwowe, neurony i jest spowodowany zmianami w przepuszczalności błony dla określonych jonów.

Źródło: pixabay.com

Kinetyka i zależność przepuszczalności pewnych jonów od napięcia zapewniają pełne wyjaśnienie powstawania potencjału czynnościowego.

cechy

Potencjał czynnościowy jest wówczas zjawiskiem wybuchowym, które będzie propagować się bez spadku wzdłuż włókien nerwowych. Akson prowadzi AP od jego punktu początkowego, którym jest strefa inicjacji kolca (w pobliżu stożka aksonalnego neuronu), do końcówek aksonów.

Neurony to zatem komórki wyspecjalizowane w odbieraniu bodźców i przekazywaniu impulsów. Aktywne odpowiedzi elektryczne neuronów i innych pobudliwych komórek zależą od obecności wyspecjalizowanych białek, znanych jako kanały jonowe bramkowane napięciem, w błonie komórkowej.

Aby impuls nerwowy mógł zostać wygenerowany, koniecznie musi nastąpić zmiana w błonie neuronu, która rozciąga się na cały akson. Różnica elektrochemiczna między cytoplazmą komórki a środowiskiem zewnątrzkomórkowym pozwala na wystąpienie różnicy potencjałów po obu stronach błony.

Gdybyśmy zmierzyli tę różnicę w potencjale elektrochemicznym wewnątrz i na zewnątrz membrany, zaobserwowalibyśmy różnicę około -70mV. W tym sensie wewnętrzna strona błony neuronu jest ujemna w stosunku do zewnętrznej strony, gdy nie ma bodźca.

Kanały jonowe i ich znaczenie

Kanały jonowe bramkowane napięciem umożliwiają jonom przemieszczanie się przez membranę w odpowiedzi na zmiany pola elektrycznego membrany. W neuronie istnieje kilka typów kanałów jonowych, z których każdy umożliwia przejście określonego gatunku jonowego.

Kanały te nie są równomiernie rozmieszczone na membranie. Jednak w błonie aksonalnej możemy znaleźć szybko działające kanały Na + i K +, podczas gdy w końcówce aksonalnej znajdziemy kanały Ca +.

Kanały K + są odpowiedzialne za utrzymanie stanu spoczynku komórek pobudliwych elektrycznie, gdy nie ma bodźców wyzwalających AP, zjawisko zwane pasywnymi zmianami potencjału błonowego.

Podczas gdy kanały Na + reagują szybko, interweniując w depolaryzację błony, gdy generowana jest PA lub aktywna zmiana potencjału błony.

Z drugiej strony kanały Ca +, chociaż otwierają się wolniej podczas depolaryzacji, odgrywają podstawową rolę w propagowaniu sygnałów elektrycznych i wyzwalaniu uwalniania sygnałów neuroprzekaźników w synapsach.

Biopierwiastki uczestniczące w pobudliwości neuronu

Impuls występuje z powodu asymetrii w stężeniu biopierwiastków i biocząsteczek między cytoplazmą a ośrodkiem zewnątrzkomórkowym. Najważniejszymi jonami, które uczestniczą w pobudliwości neuronu, są Na +, K +, Ca2 + i Cl-.

Istnieją również organiczne aniony i białka, które znajdują się tylko w płynie wewnątrzkomórkowym i nie mogą go opuścić, ponieważ błona plazmatyczna jest nieprzepuszczalna dla tych składników.

Na zewnątrz komórki występuje większe stężenie jonów, takich jak Na + (10 razy więcej) i Cl-, a wewnątrz do 30 razy więcej K + oraz duża ilość organicznych anionów (białek), które generują ładunek ujemny w cytoplazmie.

Gdy wrażliwe na napięcie kanały Na + i K + są otwarte, zmiany napięcia będą przenoszone do obszarów przylegających do membrany i indukują otwieranie się elementów wrażliwych na napięcie w tych obszarach i przenoszenie napięcia na inne. najdalsze sektory.

Po zamknięciu kanałów Na + i K + bramki są dezaktywowane na krótki czas, co oznacza, że ​​pęd nie może wrócić.

Zależności potencjałów czynnościowych

Produkcja potencjału czynnościowego zależy zatem od trzech zasadniczych elementów:

Po pierwsze, aktywny transport jonów przez określone białka błonowe. Powoduje to nierówne stężenia jonów lub kilka po obu jego stronach.

Po drugie, nierównomierny rozkład jonów generuje gradient elektrochemiczny w poprzek membrany, który generuje źródło energii potencjalnej.

Wreszcie, bramkowe kanały jonowe, selektywne dla określonych rodzajów jonów, umożliwiają przepływ prądów jonowych napędzanych gradientami elektrochemicznymi przez te kanały rozciągające się na błonę.

Gradacja

Potencjał spoczynkowy

Kiedy potencjał czynnościowy nie jest przekazywany, błona neuronu jest w spoczynku. W tym przypadku płyn wewnątrzkomórkowy (cytoplazma) i płyn zewnątrzkomórkowy zawierają różne stężenia jonów nieorganicznych.

Powoduje to, że zewnętrzna warstwa membrany ma ładunek dodatni, podczas gdy warstwa wewnętrzna ma ładunek ujemny, co oznacza, że ​​membrana w stanie spoczynku jest „spolaryzowana”. Ten potencjał spoczynkowy ma wartość -70mv, to znaczy, że potencjał wewnątrz komórki jest o 70 mV bardziej ujemny niż potencjał zewnątrzkomórkowy.

Wejście Na + i wyjście K + normalnie istnieją w komórce ze względu na efekt gradientu stężeń (transport aktywny). Ponieważ na zewnątrz komórki jest więcej Na +, ma on tendencję do wnikania, a ponieważ w komórce jest więcej K +, ma tendencję do wychodzenia, aby wyrównać stężenie po obu stronach błony.

Różne stężenia jonów są utrzymywane przez działanie białka błonowego zwanego „pompą sodową i potasową”. Aby zachować różnicę potencjałów, pompa Na + i K + usuwa 3 jony Na + z ogniwa na każde dwa wprowadzone K +.

Tworzenie impulsów nerwowych

Kiedy bodziec jest prezentowany w obszarze receptora błony neuronalnej, wytwarzany jest potencjał generujący, który zwiększa przepuszczalność Na + w błonie.

Jeśli ten potencjał przekroczy próg pobudliwości, który wynosi od -65 do -55 mV, generowany jest impuls nerwowy i Na + jest wprowadzane tak szybko, że dezaktywowana jest nawet pompa Na + i K +.

Masowy napływ dodatnio naładowanego Na + powoduje odwrócenie wspomnianych ładunków elektrycznych. Zjawisko to jest znane jako depolaryzacja błony. Ten ostatni zatrzymuje się na około + 40mv.

Po osiągnięciu progu zawsze generowane jest standardowe ciśnienie tętnicze, ponieważ nie ma dużych ani małych impulsów nerwowych, w konsekwencji wszystkie potencjały czynnościowe są równe. Jeśli próg nie zostanie osiągnięty, nic się nie dzieje, co jest znane jako zasada „wszystko albo nic”.

PA jest bardzo krótki i trwa od 2 do 5 milisekund. Wzrost przepuszczalności błony dla Na + szybko ustaje, ponieważ kanały Na + są dezaktywowane, a przepuszczalność jonów K wypływających z cytoplazmy wzrasta, przywracając potencjał spoczynkowy.

Przesunięcie impulsu

Impuls nie pozostaje w błonie neuronalnej, gdzie jest generowany jako konsekwencja potencjału generatora, ale zamiast tego przechodzi przez błonę wzdłuż neuronu, aż dotrze do końca aksonu.

Transmisja impulsu polega na jego ruchu w postaci fal elektrycznych wzdłuż włókna nerwowego. Gdy dotrze do końcowych stóp aksonu, musi przejść przez synapsę, co odbywa się za pomocą chemicznych neuroprzekaźników.

AP przemieszcza się wzdłuż włókna nerwowego w sposób ciągły, jeśli nie ma mieliny, jednak jeśli tak, warstwy mieliny izolują błonę włókien nerwowych na całej jej powierzchni, z wyjątkiem guzków Ranviera. W tej sytuacji PA przeskakuje z jednego węzła do drugiego, co jest znane jako przewodzenie solne.

Ten rodzaj transmisji oszczędza dużo energii i zwiększa prędkość impulsu i transmisji informacji, ponieważ depolaryzacja zachodzi tylko w węzłach Ranviera. Zarejestrowano prędkości do 120 m / s, podczas gdy dla włókien nie pokrytych mieliną przybliżona prędkość wynosi 0,5 m / s.

Transmisja synaptyczna

Przepływ impulsu nerwowego przebiega od doprowadzającego końca neuronu, który obejmuje ciało i dendryty, do odprowadzającego końca utworzonego przez akson i jego gałęzie poboczne. Włączone są tutaj zakończenia aksonalne, na których końcach znajdują się stopy końcowe lub przyciski synaptyczne.

Obszar kontaktu między jednym neuronem a drugim lub między neuronem a komórką mięśniową lub gruczołową nazywany jest synapsą. Neurotransmitery odgrywają zasadniczą rolę w powstawaniu synapsy, aby przekazywana wiadomość miała ciągłość na włóknach nerwowych.

Cykliczne zachowanie impulsu

Zasadniczo potencjał czynnościowy to zmiana polaryzacji błony z ujemnej na dodatnią iz powrotem na ujemną w cyklu trwającym od 2 do 5 milisekund.

Każdy cykl obejmuje rosnącą fazę depolaryzacji, opadającą fazę repolaryzacji i fazę sub-zstępującą zwaną hiperpolaryzacją na wartościach poniżej -70 mv.

cechy

Impuls nerwowy to przesłanie elektrochemiczne. Jest to przekaz, ponieważ jest odbiorca i nadawca i jest elektrochemiczny, ponieważ zawiera składnik elektryczny i składnik chemiczny.

Poprzez impuls nerwowy (potencjał czynnościowy) neurony szybko i dokładnie przekazują informacje, koordynując działania całego organizmu.

PA są odpowiedzialne za każdą pamięć, doznanie, myśl i reakcję motoryczną. W większości przypadków zachodzi to na duże odległości w celu kontrolowania odpowiedzi efektorowych, w tym otwarcia kanału jonowego, skurczu mięśni i egzocytozy.

Bibliografia

1. Alcaraz, VM (2000). Budowa i funkcja układu nerwowego: odbiór sensoryczny i stany organizmu. UNAM.
2. Bacq, ZM (2013). Chemiczna transmisja impulsów nerwowych: szkic historyczny. Elsevier.
3. Brązowy, AG (2012). Komórki nerwowe i układy nerwowe: wprowadzenie do neuronauki. Springer Science & Business Media.
4. Kolb, B. i Whishaw, IQ (2006). Ludzka neuropsychologia. Panamerican Medical Ed.
5. McComas, A. (2011). Iskra Galvaniego: historia impulsu nerwowego. Oxford University Press.
6. Morris, CG i Maisto, AA (2005). Wprowadzenie do psychologii . Edukacja Pearson.
7. Randall, D., Burggren, W., & French, K. (2002). Eckert. Fizjologia zwierząt: mechanizmy i adaptacje. Czwarta edycja. McGraw-Hill Interamericana, Hiszpania.
8. Toole, G. i Toole, S. (2004). Niezbędna biologia AS dla OCR. Nelson Thornes.