Τι είναι το NERVOUS IMPULSE και πώς εξαπλώνεται

Νευρική ώθηση Είναι το ηλεκτροχημικό σήμα με το οποίο επικοινωνούν οι νευρώνες. Χάρη σε αυτή την ώθηση των νεύρων, οι νευρώνες μεταδίδουν πληροφορίες σε ολόκληρη την έκταση το νευρικό σύστημα. Σε αυτό το μάθημα από έναν Δάσκαλο θα δούμε τι είναι η νευρική ώθηση, πώς δημιουργείται και πωςεξαπλώνεται κατά μήκος ενός νευρώνα και μεταξύ των νευρώνων. Θα ανακαλύψουμε επίσης τον θεμελιώδη ρόλο της κυτταρικής μεμβράνης των νευρώνων σε όλη αυτή τη διαδικασία.

Η νευρική ώθηση είναι μια μικρή εκκένωση ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται στο νευρώνες soma, μεταδίδεται σε όλο το άξονας στο τερματικό τελειώνει, όπου το συνοπτικά κουμπιά.

Η νευρική ώθηση είναι α σύντομο και δυνατό σήμα που εξαπλώνεται μονόδρομα (δεν μπορεί να επιστρέψει). Είναι ένα κύμα τουηλεκτρική ενέργεια που λαμβάνει το όνομα του δυναμικό δράσης.

Η ηλεκτρική ενέργεια είναι η ενέργεια που παράγεται από τις δυνάμεις έλξης ή απώθησης μεταξύ φορτισμένων σωματιδίων. Στους νευρώνες, τα φορτισμένα σωματίδια που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια είναι τα ιόντα που υπάρχουν στο κυτταρόπλασμα και το εξωκυτταρικό περιβάλλον. Η κυτταρική μεμβράνη του νευρώνα είναι υπεύθυνη για τη δημιουργία της νευρικής ώθησης.

ο κυτταρικές μεμβράνες νευρώνων Είναι σε θέση να παράγουν την νευρική ώθηση (ηλεκτρική ενέργεια) χάρη σε αυτές τις ιδιότητες:

• Οι κυτταρικές μεμβράνες είναι ημιπερατήΜε άλλα λόγια, επιτρέπουν σε ορισμένες ουσίες να περνούν, ενώ αποτελούν εμπόδιο για τις περισσότερες ενώσεις. Αυτό καθιστά δυνατό για τη σύνθεση του εσωτερικού περιβάλλοντος του κυττάρου (κυτταρόπλασμα) να είναι εντελώς διαφορετική από εκείνη του περιβάλλοντος που περιβάλλει το κύτταρο (εξωκυτταρικό περιβάλλον).
• Οι μεμβράνες έχουν κανάλια ιόντων (διαμεμβρανικές πρωτεΐνες) που επιτρέπουν τη διέλευση συγκεκριμένων ιόντων. Αυτά μπορεί να είναι ανοιχτά ή κλειστά.

Στην περίπτωση των μεμβρανών νευρώνων, βρίσκουμε έναν ειδικό τύπο καναλιού ιόντων που ανοίγει ή κλείνει ανάλογα με τις ηλεκτρικές αλλαγές που βιώνει η μεμβράνη. Αυτοί είναι κανάλια ιόντων με τάση. Αυτά τα χαρακτηριστικά επιτρέπουν την άνιση κατανομή θετικών και αρνητικών ιόντων και στις δύο πλευρές της μεμβράνης. Δημιουργία πεδίου δυνάμεων που λαμβάνει το όνομα του Δυναμικό μεμβράνης ή τάση.

Οι μεμβράνες των νευρώνων είναι ικανές να αλλάζουν το δυναμικό της μεμβράνης τους μεταφέροντας ιόντα μέσω καναλιών ιόντων. Αυτές οι αλλαγές μεταφράζονται σε απελευθέρωση ενέργειας.

οδυναμικό ανάπαυσης είναι το δυναμικό μεμβράνης (τάση) ενός νευρώνα σε ηρεμία. Αυτό το δυναμικό είναι ελαφρώς αρνητικό. Αυτό σημαίνει ότι συσσωρεύονται περισσότερα θετικά ιόντα στο εξωτερικό του κυττάρου απ 'ότι στο εσωτερικό.

Η αρνητική τιμή του δυναμικού ανάπαυσης οφείλεται στη δραστηριότητα του Αντλία νατρίου-καλίου. Αυτό το κανάλι ιόντων αντλεί 3 κατιόντα νατρίου (Na⁺) έξω από το κελί, ενώ αντλεί 2 ιόντα καλίου (Κ⁺) προς τα μέσα.

Όταν ένα δενδρίτης (επιμήκυνση του νευρωνικού σώματος) λαμβάνει ένα ερέθισμα αλλαγές στο δυναμικό της μεμβράνης που συμβαίνουν στην περιοχή που έχει λάβει το ερέθισμα. Αυτή η μικρή αλλαγή στο δυναμικό προκαλεί μια ξαφνική και απότομη αλλαγή στο δυναμικό της μεμβράνης. Είναι η κλήση δυναμικό δράσης ή ηλεκτρική ώθηση που αποτελείται από μια σειρά ιοντικών ρευμάτων μέσω της μεμβράνης που απελευθερώνει ηλεκτρική ενέργεια (ως μικρή εκκένωση).

Το δυναμικό δράσης ή η νευρική ώθηση έχει διάφορες φάσεις:

Αποπόλωση

Αρχική φάση της νευρικής ώθησης. Η μικρή αλλαγή στο δυναμικό (τάση) που παράγεται από το ερέθισμα ανοίγει τα κανάλια Na⁺ εξαρτάται από την τάση, οι οποίες είναι ευαίσθητες σε αυτές τις αλλαγές.

Η μαζική εισροή ιόντων Na συμβαίνει⁺ μέσω αυτών των καναλιών. Ταυτόχρονα, η αντλία Na⁺/ Κ⁺ σταματά να λειτουργεί αποτρέποντας την έξοδο αυτών των ιόντων.

Ως συνέπεια αυτών των δύο διαδικασιών, το δυναμικό της μεμβράνης γίνεται θετικό. Τώρα υπάρχουν πιο θετικά φορτία μέσα στο κελί παρά στο εξωτερικό περιβάλλον. Η πολικότητα της μεμβράνης έχει αντιστραφεί σε σχέση με το κύτταρο σε ηρεμία και τώρα η εσωτερική όψη είναι πιο θετική από την εξωτερική όψη.

Υπερπόλωση

Η αποπόλωση της μεμβράνης προκαλεί το κλείσιμο των καναλιών με τάση και το Na⁺ σταματά μαζικά στο κελί. Ωστόσο, τα κανάλια Κ⁺ είναι ανοιχτά. Αυτά τα κανάλια επιτρέπουν την έξοδο μιας μεγάλης ποσότητας ιόντων Κ⁺ στο κυψελοειδές εξωτερικό. Αυτή η μαζική εκροή του Κ + αναγκάζει τη μεμβράνη να πολώσει ξανά. Η εσωτερική όψη της μεμβράνης γίνεται πάλι αρνητική με συσσώρευση αρνητικών φορτίων μεγαλύτερη από αυτήν που παρουσιάζεται υπό συνθήκες ανάπαυσης.

Επαναπόλωση

Στην τελευταία φάση του δυναμικού δράσης, η μεμβράνη ανακτά τις συνθήκες ανάπαυσης ενεργοποιώντας την αντλία Na + / K + για να αποκαταστήσει την κατανομή των φορτίων που είναι εγγενείς στην κατάσταση ανάπαυσης. Έτσι η εκπομπή του ηλεκτρικού παλμού τελειώνει και η μεμβράνη παραμένει σε κατάσταση ηρεμίας, έτοιμη να αντιδράσει στην άφιξη ενός νέου ερεθίσματος.

Τέλος, θα ανακαλύψουμε πώς εξαπλώνεται η νευρική ώθηση και ότι, λοιπόν, ολοκληρώνετε την κατανόηση του μαθήματος στο έπακρο.

1. Πώς μεταδίδεται το δυναμικό δράσης στον νευρώνα

Στους νευρώνες, όταν δημιουργούνται σε νευρωνικά σωματικά, το δυναμικό δράσης (ηλεκτρική ώθηση) κινείται κατά μήκος του άξονας μέχρι να φτάσει στους ακροδέκτες (συναπτικά κουμπιά) όπου θα προκαλέσει την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών στο διάστημα συνοπτικός.

Το δυναμικό δράσης που δημιουργείται στο σημείο της μεμβράνης που δέχεται το ερέθισμα, προκαλεί παρόμοιες αλλαγές στο παρακείμενο θραύσμα της μεμβράνης πριν εξαφανιστεί.

Με αυτόν τον τρόπο, α αλυσιδωτή αντίδραση που διατρέχει ολόκληρο τον άξονα έως τους πιο απομακρυσμένους τερματισμούς του.

Η μετάδοση του δυναμικού δράσης συμβαίνει από το νόμο όλων ή τίποτα. Επομένως, το δυναμικό δράσης παραμένει σταθερό σε ολόκληρη τη διαδρομή του άξονα.

Ταχύτητα μετάδοσης

Η θήκη μυελίνης είναι ένα λιπίδιο που καλύπτει τον άξονα στους περισσότερους νευρώνες στα θηλαστικά. Αυτή η επικάλυψη περιβάλλει τις νευρικές ίνες παρέχοντας ηλεκτρική μόνωση. Αυτή η θήκη μυελίνης αποτελείται από κύτταρα Schwann ή ολιγοδενδροκύτταρα που περιβάλλουν τον άξονα του νευρώνα. Το κάλυμμα της μυελίνης δεν είναι συνεχές, αλλά διακόπτεται από σύντομους μη μυελινωμένους χώρους που ονομάζονται Οζίδια του Ranvier.

Τα οζίδια του Ranvier είναι τα μόνα θραύσματα μεμβράνης που έρχονται σε επαφή με το εξωκυτταρικό υγρό των νευρώνων μυελίνης. συγκεντρώνουν τα κανάλια νατρίου και καλίου μέσω των οποίων πραγματοποιείται η ανταλλαγή ιόντων που χαρακτηρίζει το δυναμικό δράσης.

Ανάλογα με το αν οι νευρώνες είναι μυελινωμένοι ή όχι, η ταχύτητα μετάδοσης είναι διαφορετική:

• Σε μη-μυελινωμένους νευρώνες (χωρίς θήκη μυελίνης) η μετάδοση της ηλεκτρικής ώθησης πραγματοποιείται σε όλο το μήκος του άξονα, είναι μια σχετικά αργή διαδικασία.
• Σε μυελινωμένους νευρώνες η μετάδοση του ερεθίσματος συμβαίνει από λειτουργία άλματος, δηλαδή, σε άλματα μεταξύ ενός κόμβου Ranvier και του επόμενου, αυξάνοντας σημαντικά την ταχύτητα με την οποία μεταδίδεται η ηλεκτρική ώθηση. Εκτός από την αύξηση της ταχύτητας μετάδοσης, η μετάδοση άλματος έχει το πλεονέκτημα ότι είναι πιο οικονομική σε επίπεδο ενέργειας.

2. Πώς μεταδίδεται το δυναμικό δράσης μεταξύ των νευρώνων

Οι νευρώνες επικοινωνούν μεταξύ τους μέσω εξειδικευμένων διακυτταρικών συνδέσεων που ονομάζονται σύναψη.

Κατά τη σύναψη, πρέπει να μετασχηματιστεί η ηλεκτρική ώθηση (δυναμικό δράσης) που ταξιδεύει σε έναν νευρώνα παροδικά σε ένα χημικό σήμα ώστε να είναι σε θέση να γεφυρώσει τον μικρό χώρο της συναπτικής σχισμής που διαχωρίζει το δύο νευρώνες.

Όταν η ηλεκτρική ώθηση, που ταξιδεύει κατά μήκος του νευρώνα που εκπέμπει, φτάνει σε ένα από τα συναπτικά κουμπιά στο τέλος του άξονα. υπάρχει η απελευθέρωση στον συναπτικό χώρο των χημικών αγγελιοφόρων που είναι αποθηκευμένοι στα κυστίδια του συναπτικού κουμπιού.

Αυτά τα μόρια φτάνουν στον προορισμό τους μέσω του συναπτικού χώρου και συνδέονται με τους υποδοχείς δενδρίτη του νευρώνα του υποδοχέα.

Αυτή η ένωση ενεργοποιεί ένα νέο ηλεκτρικό σήμα στον νευρώνα λήψης, διαδίδοντας έτσι τη νευρική ώθηση. Αυτή η μετάδοση πληροφοριών είναι γνωστή ως συναπτική μετάδοση.