Puhkemembraani potentsiaal: mis see on ja kuidas see neuroneid mõjutab

Neuronid on meie närvisüsteemi põhiüksus ja tänu nende tööle on võimalik edastada närviimpulss, et see jõuaks ajustruktuurideni, mis võimaldavad meil mõelda, meeles pidada, tunda ja palju muud edasi.

Kuid need neuronid ei edasta kogu aeg impulsse. On aegu, mil nad puhkavad. Just nendel hetkedel see juhtub puhkemembraani potentsiaal, nähtus, mida selgitame allpool üksikasjalikumalt.

• Seotud artikkel: "Neuronite tüübid: omadused ja funktsioonid"

Mis on membraani potentsiaal?

Enne kui mõista, kuidas puhkemembraani potentsiaal tekib ja kuidas seda muudetakse, on vaja mõista membraanipotentsiaali mõistet.

Kahe närviraku jaoks teabe vahetamiseks on vajalik, et nad muudaksid oma membraanide pinget, mille tulemuseks on tegevuspotentsiaal. Teisisõnu mõistetakse aktsioonipotentsiaali kui muutuste jadat neuronaalse aksoni membraanis, mis on neuronite piklik struktuur, mis toimib kaablina.

Membraani pinge muutused tähendavad ka muutusi selle struktuuri füüsikalis-keemilistes omadustes. See võimaldab neuroni läbilaskvuses muutuda, muutes teatud ioonide sisenemise ja väljumise lihtsamaks ja raskemaks.

Membraanipotentsiaal on defineeritud kui närviraku membraani elektrilaeng. See on erinevus neuroni sisemise ja välise potentsiaali vahel..

Mis on puhkemembraani potentsiaal?

Puhkemembraani potentsiaal on nähtus, mis tekib siis, kui närviraku membraani ei muuda aktsioonipotentsiaalid, ei ergastavad ega inhibeerivad. Neuron ei anna signaali, see tähendab, et ta ei saada mingit tüüpi signaale teistele närvirakkudele, millega ta on ühendatud, ja seetõttu on ta puhkeseisundis.

puhkepotentsiaal määratakse ioonide kontsentratsioonigradientide järgi, nii neuroni sees kui ka väljaspool, ja membraani läbilaskvust, võimaldades samadel keemilistel elementidel läbida või mitte.

Kui neuronimembraan on puhkeolekus, on raku sisemuses välise suhtes negatiivsem laeng. Tavaliselt on selles olekus membraani pinge -70 mikrovoldi (mV) lähedal. See tähendab, et neuroni sisemuses on 70 mV vähem kui väljas, kuigi tasub mainida, et see pinge võib kõikuda vahemikus -30 mV kuni -90 mV. Lisaks sellele hetkel väljaspool neuronit on rohkem naatriumi (Na) ioone ja neuroni sees rohkem kaaliumi (K) ioone.

• Teid võivad huvitada: "Tegevuspotentsiaal: mis see on ja millised on selle etapid?"

Kuidas seda neuronites toodetakse?

Närviimpulss pole midagi muud kui neuronite vaheline sõnumivahetus elektrokeemiliste vahenditega. See tähendab, et kui erinevad keemilised ained sisenevad neuronitesse ja väljuvad neist, muutes nende ioonide gradienti närvirakkude sise- ja väliskeskkonnas, toodetakse elektrilisi signaale. Kuna ioonid on laetud elemendid, viitavad nende kontsentratsiooni muutused nendes keskkondades ka neuronaalse membraani pinge muutumisele.

Närvisüsteemis on peamisteks ioonideks Na ja K, kuigi silma paistavad ka kaltsium (Ca) ja kloor (Cl). Na-, K- ja Ca-ioonid on positiivsed, Cl aga negatiivsed. Närvimembraan on poolläbilaskev, laseb mõningaid ioone selektiivselt sisse ja välja.

Nii neuronist väljas kui ka sees, ioonide kontsentratsioonid püüavad tasakaalustada; aga nagu juba mainitud, teeb membraan selle keeruliseks, kuna ei lase kõigil ioonidel ühtmoodi lahkuda ega siseneda.

Puhkeolekus läbivad K-ioonid neuronaalset membraani suhteliselt kergesti, samas kui Na- ja Cl-ioonidel on läbipääsuga raskem. Selle aja jooksul takistab neuronaalne membraan negatiivselt laetud valkudel väljumast neuroni välispinnast. Puhkemembraani potentsiaali määrab ioonide mitteekvivalentne jaotus raku sise- ja välispinna vahel.

Selles seisundis on olulise tähtsusega element naatrium-kaaliumpump. See neuronaalse membraani struktuur toimib ioonide kontsentratsiooni reguleeriva mehhanismina närviraku sees. See toimib nii iga kolme neuronist väljuva Na-iooni kohta siseneb kaks K-iooni. See põhjustab Na-ioonide kontsentratsiooni väljastpoolt kõrgemat ja K-ioonide kontsentratsiooni suuremat seestpoolt.

Membraan muutub puhkeolekus

Kuigi selle artikli põhiteema on puhkemembraani potentsiaali mõiste, on see vajalik selgitage väga lühidalt, kuidas toimuvad muutused membraanipotentsiaalis, kui neuron on sees puhkamas. Närviimpulsi andmiseks on vaja muuta puhkepotentsiaali. Elektrisignaali edastamiseks toimub kaks nähtust: depolarisatsioon ja hüperpolarisatsioon.

1. Depolarisatsioon

Puhkeolekus on neuroni sisemuses välise suhtes elektrilaeng.

Kui aga sellele närvirakule rakendatakse elektrilist stimulatsiooni ehk võetakse vastu närviimpulss, rakendub neuronile positiivne laeng. Positiivse laengu saamisel rakk muutub neuroni väliskülje suhtes vähem negatiivseks, peaaegu nulli laenguga ja seetõttu väheneb membraani potentsiaal.

2. hüperpolarisatsioon

Kui puhkeolekus on rakk negatiivsem kui väljastpoolt ja kui see depolariseerub, pole tal vahet olulise laenguga, hüperpolarisatsiooni korral juhtub, et rakul on positiivsem laeng kui temal välismaal.

Kui neuron saab erinevaid stiimuleid, mis seda depolariseerivad, igaüks neist põhjustab membraanipotentsiaali järkjärgulist muutumist.

Pärast mitut neist jõutakse selleni, et membraanipotentsiaal muutub palju, muutes rakusisese elektrilaengu väga positiivseks, välise aga negatiivseks. Puhkemembraani potentsiaal on ületatud, põhjustades membraani tavapärasest rohkem polariseerumist või hüperpolariseerumist.

See nähtus esineb umbes kahe millisekundi jooksul.. Pärast seda väga lühikest ajavahemikku taastub membraan oma normaalsetele väärtustele. Membraanipotentsiaali kiiret pöördumist nimetatakse aktsioonipotentsiaaliks ja see on mis põhjustab närviimpulsi ülekande aksoni suunas terminali nupule dendriidid.

Bibliograafilised viited:

• Cardinali, D.P. (2007). Rakenduslik neuroteadus. Selle põhialused. Panamerican Medical Editorial. Buenos Aires.
• Carlson, N. R. (2006). Käitumise füsioloogia 8. väljaanne Madrid: Pearson.
• Guyton, C.A. & Hall, J.E. (2012) Traktaat meditsiinilisest füsioloogiast. 12. väljaanne. McGraw mägi.
• Kandel, E.R.; Schwartz, J.H. & Jessell, T.M. (2001). Neuroteaduse põhimõtted. Neljas väljaanne. McGraw-Hill Interamericana. Madrid.