Klidový membránový potenciál: co to je a jak ovlivňuje neurony

Neurony jsou základní jednotkou našeho nervového systému a díky jejich práci je možné přenášet tzv nervový impuls tak, aby dosáhl mozkových struktur, které nám umožňují myslet, pamatovat si, cítit a mnoho dále.

Ale tyto neurony nepřenášejí impulsy neustále. Jsou chvíle, kdy odpočívají. Právě v těchto chvílích k tomu dochází klidový membránový potenciál, jev, který podrobněji vysvětlíme níže.

• Související článek: "Typy neuronů: vlastnosti a funkce"

Co je membránový potenciál?

Před dalším pochopením toho, jak se vytváří klidový membránový potenciál a jak se mění, je nutné porozumět konceptu membránového potenciálu.

Aby si dvě nervové buňky vyměnily informace je nutné, aby upravovaly napětí svých membrán, což bude mít za následek akční potenciál. Jinými slovy, akční potenciál je chápán jako řada změn v membráně neuronového axonu, což je protáhlá struktura neuronů, která slouží jako kabel.

Změny membránového napětí také znamenají změny ve fyzikálně-chemických vlastnostech této struktury. To umožňuje změny v permeabilitě neuronu, což usnadňuje a ztěžuje vstup a výstup určitých iontů.

Membránový potenciál je definován jako elektrický náboj na membráně nervových buněk. Je to rozdíl mezi potenciálem mezi vnitřkem a vnějškem neuronu..

Jaký je klidový membránový potenciál?

Klidový membránový potenciál je jev, ke kterému dochází, když membrána nervových buněk není změněna akčními potenciály, ani excitačními ani inhibičními. Neuron nesignalizuje, to znamená, že nevysílá žádný typ signálu do jiných nervových buněk, ke kterým je připojen, a proto je ve stavu klidu.

klidový potenciál je určena koncentračními gradienty iontůuvnitř i vně neuronu a propustnost membrány tím, že umožní stejným chemickým prvkům projít, nebo ne.

Když je neuronová membrána v klidovém stavu, má vnitřek buňky zápornější náboj ve srovnání s vnějškem. Normálně má v tomto stavu membrána napětí blízké -70 mikrovoltům (mV). To znamená, že vnitřek neuronu má o 70 mV méně než vnější, i když stojí za zmínku, že toto napětí se může pohybovat mezi -30 mV a -90 mV. Navíc v této době vně neuronu je více iontů sodíku (Na) a uvnitř neuronu více iontů draslíku (K)..

• Mohlo by vás zajímat: "Akční potenciál: co to je a jaké jsou jeho fáze?"

Jak vzniká v neuronech?

Nervový impuls není nic jiného než výměna zpráv mezi neurony pomocí elektrochemických prostředků. To znamená, že když různé chemické látky vstupují a opouštějí neurony, mění gradient těchto iontů ve vnitřním a vnějším prostředí nervových buněk, vznikají elektrické signály. Vzhledem k tomu, že ionty jsou nabité prvky, změny jejich koncentrace v těchto médiích také znamenají změny napětí neuronální membrány.

V nervovém systému lze nalézt hlavní ionty Na a K, i když vápník (Ca) a chlór (Cl) také vynikají. Ionty Na, K a Ca jsou pozitivní, zatímco Cl je negativní. Nervová membrána je semipermeabilní a selektivně propouští některé ionty dovnitř a ven.

Jak vně, tak uvnitř neuronu, koncentrace iontů se snaží vyrovnat; nicméně, jak již bylo zmíněno, membrána to ztěžuje, protože neumožňuje všem iontům opustit nebo vstoupit stejným způsobem.

V klidovém stavu procházejí ionty K přes neuronální membránu relativně snadno, zatímco ionty Na a Cl mají větší potíže s průchodem. Během této doby neuronální membrána brání negativně nabitým proteinům opustit zevnějšek neuronů. Klidový membránový potenciál je určen neekvivalentní distribucí iontů mezi vnitřkem a vnějškem buňky.

Základním prvkem v tomto stavu je sodno-draselná pumpa. Tato struktura neuronální membrány slouží jako regulační mechanismus pro koncentraci iontů uvnitř nervové buňky. Funguje to tak na každé tři ionty Na, které opustí neuron, vstoupí dva ionty K. To způsobuje, že koncentrace iontů Na je vyšší na vnější straně a koncentrace iontů K je vyšší uvnitř.

Membrána se v klidu mění

Přestože hlavním tématem tohoto článku je koncept klidového membránového potenciálu, je nutné vysvětlete velmi stručně, jak dochází ke změnám membránového potenciálu, když je neuron uvnitř odpočívá. K tomu, aby byl dán nervový impuls, je nutné, aby byl pozměněn klidový potenciál. Existují dva jevy, ke kterým dochází k přenosu elektrického signálu: depolarizace a hyperpolarizace.

1. Depolarizace

V klidu má vnitřek neuronu elektrický náboj vzhledem k vnějšku.

Pokud je však na tuto nervovou buňku aplikována elektrická stimulace, to znamená, že přijímá nervový impuls, je na neuron aplikován kladný náboj. Při příjmu kladného náboje, buňka se stává méně negativní s ohledem na vnější stranu neuronu, s téměř nulovým nábojem, a proto je membránový potenciál snížen.

2. hyperpolarizace

Pokud je buňka v klidovém stavu negativnější než vnější a když se depolarizuje, nemá rozdíl výrazného náboje, v případě hyperpolarizace se stává, že buňka má kladnější náboj než její do zahraničí.

Když neuron přijímá různé podněty, které ho depolarizují, každý z nich způsobuje progresivní změnu membránového potenciálu.

Po několika z nich se dosáhne bodu, že se membránový potenciál hodně změní, takže elektrický náboj uvnitř buňky je velmi kladný, zatímco vnější se stává záporným. Klidový membránový potenciál je překročen, což způsobuje, že membrána je více polarizovaná než normálně nebo hyperpolarizovaná.

Tento jev nastává asi dvě milisekundy.. Po této velmi krátké době se membrána vrátí ke svým normálním hodnotám. Rychlý obrat v membránovém potenciálu je sám o sobě tím, co se nazývá akční potenciál a je který způsobí přenos nervového vzruchu ve směru axonu do koncového tlačítka dendrity.

Bibliografické odkazy:

• Cardinali, D.P. (2007). Aplikovaná neurověda. Jeho základy. Panamerican Medical Editorial. Buenos Aires.
• Carlson, N. R. (2006). Fyziologie chování 8. vyd. Madrid: Pearson.
• Guyton, C.A. & Hall, J.E. (2012) Pojednání o lékařské fyziologii. 12. vydání. McGraw Hill.
• Kandel, E. R.; Schwartz, J.H. & Jessell, T.M. (2001). Principy neurovědy. Čtvrté vydání. McGraw-Hill Interamericana. Madrid.