neuronii comunică între ei prin semnale electrice scurte cunoscute sub numele de potențiale de acțiune. Acestea sunt modificări scurte ale tensiunii pe membrană datorită fluxului anumitor ioni în și din neuron. În acest articol, vom discuta cum este generat un potențial de acțiune (AP) și cum are loc conducerea unui potențial de acțiune.
potențialul membranei de repaus
potențialul membranei de repaus al celulelor variază în funcție de tipul celulei., Pentru neuroni, se află de obicei între -50 și-75mv. Această valoare depinde de tipurile de canale ionice care sunt deschise și de concentrațiile de ioni diferiți în fluidele intracelulare și extracelulare în timpul stării de repaus. În neuroni, K + și anionii organici se găsesc de obicei la o concentrație mai mare în interiorul celulei decât în exterior, în timp ce Na+ și Cl – se găsesc de obicei în concentrații mai mari în afara celulei.această diferență de concentrație asigură un gradient de concentrație pentru ca ionii să curgă în jos atunci când canalele respective sunt deschise., Prin urmare, ionii K+ ar fi în mișcare din celule, în timp ce Na+ și Cl – ioni ar fi în mișcare în celulă. În starea de repaus, celula este în mare parte permeabilă la K+, ca atare aceasta exercită cea mai mare influență asupra potențialului membranei de repaus din cei trei ioni. Mai multe informații despre generația potențială de odihnă pot fi găsite aici.acești gradienți de concentrație sunt menținuți prin acțiunea ATPazei Na+ / K + prin transport activ, care la rândul său permite menținerea potențialului membranei.,
Fig 1-Diagrama care demonstrează ionii implicați în stabilirea potențialului membranei de repaus, precum și direcția gradienților concentrației ionilor.generarea potențialelor de acțiune
în timpul stării de repaus, potențialul membranei apare deoarece membrana este predominant permeabilă la K+. Un potențial de acțiune începe la Colina axonului ca urmare a depolarizării. În timpul depolarizării, canalele ionice de sodiu dependente de tensiune se deschid datorită unui stimul electric., Pe măsură ce ionii de sodiu se grăbesc înapoi în celulă sarcina lor pozitivă, împinge potențialul din interiorul celulei de la negativ la mai pozitiv.dacă se atinge un potențial de prag, se produce un potențial de acțiune. Potențialele de acțiune vor apărea numai dacă se atinge un prag. Prin urmare, ele sunt descrise ca „totul sau nimic”. În plus, dacă se atinge pragul, se va obține răspunsul maxim.odată ce celula a fost depolarizată, canalele ionice de sodiu dependente de tensiune încep să se închidă., Sarcina pozitivă ridicată din interiorul celulei determină deschiderea canalelor de potasiu dependente de tensiune, ionii K+ se deplasează acum în gradientul lor electrochimic din celulă. Pe măsură ce K+ se deplasează din celulă, potențialul membranei devine mai negativ și începe să se apropie de potențialul de repaus.în mod tipic, repolarizarea depășește potențialul membranei de repaus, făcând potențialul membranei mai negativ. Aceasta este cunoscută sub numele de hiperpolarizare. Este important de reținut că ATPaza Na+/K+ nu este implicată în procesul de repolarizare în urma unui potențial de acțiune.,fiecare potențial de acțiune este urmat de o perioadă refractară. Această perioadă poate fi împărțită în continuare în:
- perioada refractară absolută care apare odată ce canalele de sodiu se închid după o AP. Canalele de sodiu intră apoi într-o stare inactivă în timpul căreia nu pot fi redeschise, indiferent de potențialul membranei.
și
- perioada refractară relativă care apare atunci când canalele de sodiu ies încet din inactivare. În această perioadă, neuronul poate fi excitat cu stimuli mai puternici decât unul necesar în mod normal pentru a iniția un AP., La începutul perioadei refractare relative, rezistența stimulului necesar este foarte mare. Treptat, devine mai mică pe parcursul perioadei refractare relative, pe măsură ce mai multe canale de sodiu se recuperează din inactivare.
propagarea potențialelor de acțiune
potențialele de acțiune sunt propagate de-a lungul axonilor neuronilor prin curenți locali. Curenții locali induc depolarizarea membranei axonale adiacente și acolo unde aceasta atinge un prag, se generează potențiale de acțiune suplimentare., Zonele membranei care s – au depolarizat recent nu se vor depolariza din nou din cauza perioadei refractare-ceea ce înseamnă că potențialul de acțiune se va deplasa într-o singură direcție.
acești curenți locali ar scădea în cele din urmă în sarcină până când un prag nu mai este atins. Distanța pe care o va lua aceasta depinde de capacitatea și rezistența membranei:
- capacitate membrană – capacitatea de stocare a încărcării. Capacitatea inferioară are ca rezultat o distanță mai mare înainte ca pragul să nu mai fie atins.,
- rezistența membranei-depinde de numărul de canale ionice deschise. Cu cât este mai mic numărul de canale deschise, cu atât este mai mare rezistența membranei. O rezistență mai mare a membranei are ca rezultat o distanță mai mare înainte ca pragul să nu mai fie atins.pentru a permite conducerea rapidă a semnalelor electrice printr-un neuron și a le face mai eficiente din punct de vedere energetic, anumiți axoni neuronali sunt acoperiți de o teacă de mielină. Teaca de mielină înconjoară axonul pentru a forma un strat izolator., Informații suplimentare despre teaca de mielină pot fi găsite aici
de-a lungul unui axon mielinizat, există goluri periodice în care nu există mielină și membrana axonală este expusă. Aceste lacune sunt numite noduri ale lui Ranvier. Spre deosebire de secțiunile mielinizate ale axonului care nu au canale ionice cu tensiune, nodurile Ranvier au o densitate mare de canale ionice. Din acest motiv, un potențial de acțiune poate apărea numai la noduri.teaca de mielină accelerează conducerea prin creșterea rezistenței membranei și reducerea capacității membranei., Prin urmare, potențialul de acțiune este capabil să se propage de-a lungul neuronului la o viteză mai mare decât ar fi posibil în neuronii nemielinizați. Semnalele electrice sunt conduse rapid de la un nod la altul, unde provoacă depolarizarea membranei. Dacă depolarizarea depășește pragul, aceasta inițiază un alt potențial de acțiune care este condus către nodul următor. În acest mod, un potențial de acțiune este rapid realizat în jos un neuron. Aceasta este cunoscută sub numele de conducere saltatorie.,
relevanță clinică – scleroză multiplă
scleroza multiplă (SM) este o afecțiune autoimună cronică dobândită care afectează SNC. Aceasta duce la demielinizare, glioză și leziuni neuronale. Prezentările comune ale bolii sunt nevrita optică, mielita transversală și simptomele cerebeloase, cum ar fi ataxia.există trei modele principale de boală:
- recidivant-remisiv-pacienții se confruntă cu episoade de remisiune (în timpul cărora nu sunt prezente simptome) și exacerbări ale bolii.,
- secundar progresiv – inițial SM are un model recidivant-remisiv. Cu toate acestea, la un moment dat, evoluția bolii se schimbă, iar funcția neurologică se înrăutățește treptat.
- primar progresiv-după debutul bolii există o progresie constantă și agravarea bolii.
nu există nici un tratament cunoscut pentru SM cu toate acestea, unele terapii s-au dovedit utile în ceea ce privește gestionarea exacerbărilor acute, prevenirea exacerbărilor și încetinirea dizabilității., For example, high doses of intravenous corticosteroids can help to relieve symptoms in acute exacerbations.