potențial de acțiune Este un fenomen electric sau chimic de scurtă durată care apare în neuronii creierului nostru. Se poate spune că este mesajul pe care un neuron îl transmite altor neuroni.
Potențialul de acțiune este produs în corpul celulei (nucleu), numit și soma. Se deplasează prin întregul axon (o prelungire a neuronului, similară unui fir) până când ajunge la capăt, numit butonul terminal.
Potențialele de acțiune pe un axon dat au întotdeauna aceeași durată și intensitate. Dacă axonul se ramifică în alte procese, potențialul de acțiune se împarte, dar intensitatea acestuia nu este redusă.
Când potențialul de acțiune ajunge la butoanele terminale ale neuronului, acestea secretă substanțe chimice numite neurotransmițători. Aceste substanțe excită sau inhibă neuronul care le primește, fiind capabile să genereze un potențial de acțiune în neuronul respectiv.
O mare parte din ceea ce se știe despre potențialele de acțiune ale neuronilor provine din experimente cu axoni de calamar gigant. Este ușor de studiat datorită dimensiunii sale, deoarece se extinde de la cap până la coadă. Servesc astfel încât animalul să se poată mișca.
Indice articol
Neuronii au o încărcare electrică diferită în interior decât în exterior. Această diferență se numește Potențial de membrană.
Când se află un neuron potențial de odihnă, înseamnă că sarcina sa electrică nu este modificată de potențialele sinaptice excitatorii sau inhibitoare.
Pe de altă parte, atunci când alte potențiale îl influențează, potențialul membranei poate fi redus. Acest lucru este cunoscut sub numele de depolarizare.
Dimpotrivă, atunci când potențialul membranei crește față de potențialul său normal, se numește fenomen hiperpolarizare.
Când se produce brusc o inversare rapidă a potențialului membranei, există o potențial de acțiune. Acesta constă într-un scurt impuls electric, care se traduce în mesajul care călătorește prin axonul neuronului. Începe în corpul celulei, ajungând la butoanele terminale.
Important, pentru ca un potențial de acțiune să apară, schimbările electrice trebuie să atingă un prag, numit prag de excitație. Valoarea potențialului de membrană trebuie atinsă în mod necesar pentru ca potențialul de acțiune să apară.
În condiții normale, neuronul este gata să primească sodiu (Na +) în interior. Cu toate acestea, membrana sa nu este foarte permeabilă la acest ion..
În plus, bine-cunoscuții „transportori sodiu-potasiu” au o proteină care se găsește în membrana celulară, care este responsabilă de îndepărtarea ionilor de sodiu din aceasta și de introducerea în ea a ionilor de potasiu. Mai exact, pentru fiecare 3 ioni de sodiu pe care îi extrage, introduce doi ioni de potasiu.
Acești transportori mențin nivelurile de sodiu scăzute în interiorul celulei. Dacă permeabilitatea celulei ar crește și ar pătrunde mai mult sodiu în ea brusc, potențialul membranei s-ar schimba radical. Aparent, aceasta este cea care declanșează un potențial de acțiune.
Mai exact, permeabilitatea membranei la sodiu ar fi crescută, acestea intrând în neuron. În același timp, acest lucru ar permite ionilor de potasiu să iasă din celulă.
Celulele au înglobat în membrana lor numeroase proteine numite canale ionice. Acestea au deschideri prin care ionii pot intra sau ieși din celule, deși nu sunt întotdeauna deschise. Canalele sunt închise sau deschise pe baza anumitor evenimente.
Există mai multe tipuri de canale ionice și fiecare este de obicei specializat pentru a conduce anumite tipuri de ioni exclusiv.
De exemplu, un canal deschis de sodiu poate trece mai mult de 100 de milioane de ioni pe secundă..
Neuronii transmit informații electrochimic. Aceasta înseamnă că substanțele chimice produc semnale electrice.
Aceste substanțe chimice au o încărcare electrică, motiv pentru care sunt numite ioni. Cele mai importante din sistemul nervos sunt sodiul și potasiul, care au o sarcină pozitivă. În plus față de calciu (2 sarcini pozitive) și clor (o sarcină negativă).
Primul pas pentru ca un potențial de acțiune să apară este o modificare a potențialului membranei celulare. Această modificare trebuie să depășească pragul de excitație.
Mai exact, există o reducere a potențialului membranei, care se numește depolarizare..
În consecință, canalele de sodiu încorporate în membrană se deschid, permițând sodiului să pătrundă masiv în interiorul neuronului. Acestea sunt conduse de forțe de difuzie și presiune electrostatică.
Deoarece ionii de sodiu sunt încărcați pozitiv, produc o schimbare rapidă a potențialului membranei.
Membrana axonică are atât canale de sodiu, cât și potasiu. Cu toate acestea, acestea din urmă sunt deschise mai târziu, deoarece sunt mai puțin sensibile. Adică au nevoie de un nivel mai înalt de depolarizare pentru a se deschide și de aceea se deschid mai târziu.
Vine un moment în care potențialul de acțiune atinge valoarea maximă. Din această perioadă, canalele de sodiu sunt blocate și închise.
Nu vor mai putea să se deschidă din nou până când membrana nu-și va atinge din nou potențialul de repaus. Ca urmare, nu mai mult sodiu va putea intra în neuron..
Cu toate acestea, canalele de potasiu rămân deschise. Acest lucru permite ionilor de potasiu să curgă prin celulă..
Datorită difuziei și presiunii electrostatice, deoarece interiorul axonului este încărcat pozitiv, ionii de potasiu sunt împinși afară din celulă. Astfel, potențialul de membrană își recuperează valoarea obișnuită. Încetul cu încetul, canalele de potasiu se închid.
Această ieșire a cationilor determină potențialul membranei să-și recupereze valoarea normală. Când se întâmplă acest lucru, canalele de potasiu încep să se închidă din nou..
De îndată ce potențialul membranei atinge valoarea normală, canalele de potasiu se închid complet. Ceva mai târziu, canalele de sodiu sunt reactivate în pregătirea unei alte depolarizări care să le deschidă.
În cele din urmă, transportorii de sodiu-potasiu secretă sodiul care a intrat și recuperează potasiul care a plecat anterior.
Axonul este alcătuit dintr-o parte a neuronului, o extensie a unui neuron asemănătoare unui cablu. Ele pot fi prea lungi pentru a permite neuronilor care sunt fizic depărtați să se conecteze și să-și trimită informații reciproc..
Potențialul de acțiune se propagă de-a lungul axonului și ajunge la butoanele terminale pentru a trimite mesaje către celula următoare. Dacă am măsura intensitatea potențialului de acțiune din diferite zone ale axonului, am descoperi că intensitatea acestuia rămâne aceeași în toate zonele.
Acest lucru se întâmplă deoarece conducerea axonală urmează o lege fundamentală: legea tuturor sau a nimicului. Adică, un potențial de acțiune este dat sau nu. Odată ce începe, se deplasează pe tot axonul până la capătul său, menținând întotdeauna aceeași dimensiune, nu crește sau scade. Mai mult, dacă un axon se ramifică, potențialul de acțiune se împarte, dar își menține dimensiunea..
Potențialele de acțiune încep de la capătul axonului care este atașat la soma neuronului. De obicei călătoresc într-o singură direcție.
Este posibil să vă întrebați în acest moment: dacă potențialul de acțiune este un proces totul sau nimic, cum apar anumite comportamente precum contracția musculară care pot varia între diferite niveluri de intensitate? Acest lucru se întâmplă prin legea frecvenței.
Ceea ce se întâmplă este că un singur potențial de acțiune nu oferă în mod direct informații. În schimb, informațiile sunt determinate de frecvența de descărcare sau de viteza de tragere a unui axon. Adică frecvența cu care apar potențialele de acțiune. Aceasta este cunoscută sub numele de „legea frecvenței”..
Astfel, o frecvență ridicată a potențialelor de acțiune ar da naștere unei contracții musculare foarte intense..
Același lucru este cazul cu percepția. De exemplu, un stimul vizual foarte luminos, care trebuie capturat, trebuie să producă o „rată de tragere” ridicată în axonii atașați la ochi. În acest fel, frecvența potențialelor de acțiune reflectă intensitatea unui stimul fizic..
Prin urmare, legea tuturor sau a nimicului este completată de legea frecvenței.
Potențialele de acțiune nu sunt singurele clase de semnale electrice care apar în neuroni. De exemplu, atunci când trimiteți informații printr-o sinapsă, un impuls electric mic este dat în membrana neuronului care primește datele..
Uneori, o ușoară depolarizare care este prea slabă pentru a produce un potențial de acțiune poate modifica ușor potențialul membranei..
Cu toate acestea, această modificare se reduce treptat pe măsură ce se deplasează prin axon. În acest tip de transmitere a informațiilor, nici canalele de sodiu, nici potasiul nu se deschid sau se închid..
Astfel, axonul acționează ca un cablu submarin. Pe măsură ce semnalul este transmis prin acesta, amplitudinea acestuia scade. Aceasta este cunoscută sub numele de conducere descendentă și apare datorită caracteristicilor axonului..
Axonii aproape tuturor mamiferelor sunt acoperite de mielină. Adică au segmente înconjurate de o substanță care permite conducerea nervului, făcându-l mai rapid. Mielina se înfășoară în jurul axonului fără a permite fluidului extracelular să ajungă la el.
Mielina este produsă în sistemul nervos central de celule numite oligodendrocite. În timp ce, în sistemul nervos periferic, este produs de celulele Schwann.
Segmentele de mielină, cunoscute sub numele de învelișuri de mielină, sunt împărțite între ele prin zone goale ale axonului. Aceste zone se numesc noduli ai lui Ranvier și sunt în contact cu fluidul extracelular..
Potențialul de acțiune este transmis în mod diferit într-un axon nemelinizat (care nu este acoperit de mielină) decât într-un mielinizat.
Potențialul de acțiune se poate deplasa prin membrana axonală acoperită cu mielină datorită proprietăților firului. Axonul efectuează în acest fel schimbarea electrică de la locul unde are loc potențialul de acțiune la următorul nod al lui Ranvier..
Această modificare se diminuează ușor, dar este suficient de puternică pentru a provoca un potențial de acțiune în următorul nodul. Acest potențial este apoi declanșat sau repetat în fiecare nodul al lui Ranvier, transportându-se în întreaga zonă mielinizată la următorul nodul..
Acest tip de conducere a potențialelor de acțiune se numește conducție sărată. Numele său provine din latinescul „saltare”, care înseamnă „a dansa”. Conceptul se datorează faptului că impulsul pare să sară de la nod la nod.
Acest tip de conducere are avantajele sale. În primul rând, pentru a economisi energie. Transportorii de sodiu-potasiu cheltuiesc multă energie trăgând excesul de sodiu din interiorul axonului în timpul potențialelor de acțiune.
Acești transportori de sodiu-potasiu sunt localizați în zonele axonului care nu sunt acoperite de mielină. Cu toate acestea, într-un axon mielinizat, sodiul poate intra numai în nodurile lui Ranvier. Prin urmare, intră mult mai puțin sodiu și, din această cauză, trebuie scos mai puțin sodiu, astfel încât transportorii de sodiu-potasiu trebuie să lucreze mai puțin.
Un alt beneficiu al mielinei este viteza. Un potențial de acțiune este condus mai repede într-un axon mielinizat, deoarece impulsul „sare” de la un nod la altul, fără a fi nevoie să parcurgă întregul axon.
Această creștere a vitezei determină animalele să gândească și să reacționeze mai repede. Alte ființe vii, precum calmarul, au axoni fără mielină care câștigă viteză datorită creșterii dimensiunii lor. Axonii de calamar au un diametru mare (aproximativ 500 µm), ceea ce le permite să călătorească mai repede (aproximativ 35 de metri pe secundă).
Cu toate acestea, la aceeași viteză, potențialele de acțiune se deplasează în axonii pisicilor, deși acestea au un diametru de numai 6 µm. Ceea ce se întâmplă este că acești axoni conțin mielină.
Un axon mielinizat poate conduce potențiale de acțiune la o viteză de aproximativ 432 de kilometri pe oră, cu un diametru de 20 µm..
Nimeni nu a comentat acest articol încă.