Apa itu rentetan potensial aksi?

Kereta atau rantai potensial aksi (kereta paku dalam bahasa Inggris) adalah urutan catatan temporal di mana neuron menembakkan sinyal listrik atau impuls saraf. Bentuk khusus komunikasi antara neuron ini adalah objek yang menarik dan dipelajari oleh komunitas ilmu saraf, meskipun masih banyak jawaban yang harus dijawab.

Pada artikel ini kita akan melihat apa rangkaian potensial aksi ini, apa durasi dan strukturnya, dalam hal apa terdiri dari konsep pengkodean saraf dan keadaan penelitian apa saat ini subjek.

• Artikel terkait: "Jenis neuron: karakteristik dan fungsi"

Apa itu rentetan potensial aksi?

Untuk memahami apa itu rangkaian potensial aksi, pertama-tama mari kita lihat apa saja yang terdiri dari potensial aksi.

Otak kita berisi tentang ratusan miliar neuron menembakkan sinyal untuk berkomunikasi satu sama lain secara konstan. Sinyal-sinyal ini bersifat elektrokimia dan bergerak dari badan sel neuron, melalui akson atau neuritnya, ke neuron berikutnya.

Masing-masing sinyal atau impuls listrik ini dikenal sebagai potensial aksi. Potensi aksi terjadi sebagai respons terhadap rangsangan atau secara spontan, dan

setiap tembakan biasanya berlangsung 1 milidetik.

Serangkaian potensial aksi hanyalah urutan gabungan dari penembakan dan non-penembakan. Agar lebih mudah dipahami: mari kita bayangkan urutan digital dari nol dan satu, seperti dalam sistem biner; kami akan menetapkan 1 untuk perjalanan dan 0 untuk tidak melakukan perjalanan. Dalam hal ini, rangkaian potensial aksi dapat dikodekan sebagai urutan numerik, seperti: 00111100. Dua angka nol pertama akan mewakili waktu latensi antara penyajian stimulus dan pemicuan pertama atau potensial aksi.

Kereta potensial aksi dapat dihasilkan melalui input sensorik langsung dari penglihatan, sentuhan, suara, atau penciuman; Dan mereka juga dapat diinduksi oleh rangsangan abstrak yang dipicu oleh penggunaan proses kognitif seperti memori (dengan membangkitkan ingatan, misalnya).

• Anda mungkin tertarik pada: "Potensi aksi: apa itu dan apa fase-fasenya?"

durasi dan struktur

Durasi dan struktur rangkaian potensial aksi umumnya bergantung pada intensitas dan durasi stimulus. Jenis potensial aksi ini biasanya bertahan dan tetap "menyala" selama ada stimulus.

Namun, beberapa neuron memiliki sifat kelistrikan khusus yang menyebabkannya menghasilkan respons berkelanjutan terhadap stimulus yang sangat singkat. Pada jenis neuron ini, rangsangan dengan intensitas yang lebih besar cenderung memicu rangkaian potensial aksi yang lebih panjang..

Ketika potensial aksi direkam berulang kali dari neuron sebagai respons terhadap rangsangan berubah (atau ketika suatu organisme menghasilkan perilaku yang berbeda), mereka cenderung mempertahankan relatif stabil. Namun, pola penembakan dari setiap rangkaian potensial aksi bervariasi ketika stimulus berubah; Secara umum, kecepatan tembakan (laju tembakan) berubah tergantung pada kondisi yang berbeda.

pengkodean saraf

kereta potensial aksi telah dan terus menarik bagi komunitas ilmu saraf, mengingat kekhasannya. Banyak peneliti mencoba mencari tahu dalam studi mereka jenis informasi apa yang dikodekan dalam potensial aksi ini dan bagaimana neuron dapat memecahkan kodenya.

Pengkodean saraf adalah bidang ilmu saraf yang mempelajari bagaimana informasi sensorik direpresentasikan di otak kita melalui jaringan saraf. Para peneliti sering mengalami kesulitan besar saat mencoba menguraikan rangkaian potensial aksi.

Sulit untuk memikirkan rangkaian potensial aksi sebagai perangkat keluaran biner murni.. Neuron memiliki ambang aktivasi minimum dan aktif hanya jika intensitas rangsangan di atas ambang itu. Jika stimulus konstan disajikan, rangkaian potensial aksi akan dihasilkan. Namun, ambang aktivasi akan meningkat seiring waktu.

Yang terakhir, yang disebut adaptasi sensorik, adalah hasil dari proses seperti desensitisasi sinaptik, penurunan respons terhadap stimulus konstan yang dihasilkan di sinaps (hubungan kimiawi antara dua neuron).

Hasil ini akan mengarah pada pengurangan tembakan yang terkait dengan stimulus, yang pada akhirnya akan berkurang menjadi nol. proses tersebut membantu otak agar tidak dibebani dengan informasi dari lingkungan yang tetap tidak berubah. Misalnya ketika setelah beberapa saat kita berhenti mencium aroma parfum yang telah kita aplikasikan atau ketika kita beradaptasi dengan kebisingan latar belakang yang awalnya mengganggu kita.

Penelitian terbaru

Seperti yang telah kita ketahui, neuron berkomunikasi melalui pembangkitan potensial aksi, yaitu dapat menyebar dari satu neuron (mengirim atau presinaptik) ke yang lain (menerima atau postsinaptik) melalui sinaps. Jadi, ketika neuron presinaptik menghasilkan potensial aksi, neuron postsinaptik dapat menerimanya dan menghasilkan respons yang, pada akhirnya, dapat menghasilkan potensial aksi baru, dalam hal ini postsynaptic.

Urutan atau rangkaian potensial aksi prasinaptik yang berbeda umumnya menghasilkan rangkaian potensial aksi pascasinaps yang berbeda. Itu karena itu komunitas ilmu saraf percaya bahwa ada "kode saraf" yang terkait dengan waktu potensial aksi; yaitu, bahwa neuron yang sama dapat menggunakan beberapa rangkaian potensial aksi yang berbeda untuk menyandikan berbagai jenis informasi.

Di samping itu, aktivitas listrik neuron biasanya pasti bervariasi, dan jarang sepenuhnya ditentukan oleh stimulus. Sebelum pengulangan berturut-turut dari stimulus yang sama, neuron akan merespons setiap kali dengan rantai potensial aksi yang berbeda. Sejauh ini, para peneliti belum dapat mengkarakterisasi respons neuron terhadap rangsangan, juga belum dapat menentukan dengan jelas bagaimana informasi dikodekan.

Apa yang dipikirkan sampai sekarang adalah bahwa semua informasi yang disimpan dalam rentetan potensial aksi dikodekan dalam frekuensinya; yaitu, dalam jumlah potensial aksi yang terjadi per satuan waktu. Tetapi dalam beberapa tahun terakhir, kemungkinan sedang diselidiki bahwa saat-saat yang tepat di mana setiap potensial aksi terjadi dapat mengandung informasi penting dan bahkan "tanda tangan saraf"; yaitu, semacam pola temporal yang memungkinkan neuron pemancar diidentifikasi.

Investigasi terbaru menunjukkan desain metode baru yang memungkinkan karakterisasi a rantai potensial aksi berdasarkan waktu masing-masing potensial aksi dari sama. Dengan menerapkan prosedur ini, dimungkinkan untuk menyelaraskan urutan yang berbeda dan menentukan potensial aksi mana yang setara di setiap rantai. Dan dengan informasi itu, distribusi statistik yang mengikuti setiap potensial aksi dalam "kereta ideal" hipotetis dapat dihitung.

Rentetan potensial aksi yang ideal itu akan mewakili pola umum, yang masing-masing rangkaian sebenarnya hanyalah realisasi konkret. Setelah dicirikan, akan mungkin untuk mengetahui apakah rantai potensial aksi baru dapat sesuai dengan distribusi atau tidak, dan oleh karena itu mengetahui apakah itu menyandikan informasi yang sama. Konsep rangkaian ideal ini dapat memiliki implikasi yang menarik untuk studi dan interpretasi kode saraf, serta untuk memperkuat teori tanda tangan saraf.

Referensi bibliografi:

• Kuat, S.P., Koberle, R., de Ruyter van Steveninck. RR, Bialek, W. (1998). Entropi dan informasi dalam kereta lonjakan saraf. Phys Rev Lett; 80: hal. 197 - 200.