פוטנציאל קרום מנוחה: מה זה וכיצד הוא משפיע על נוירונים

נוירונים הם היחידה הבסיסית של מערכת העצבים שלנו, ובזכות עבודתם, ניתן להעביר את דחף עצבי כך שיגיע למבנים מוחיים המאפשרים לנו לחשוב, לזכור, להרגיש ועוד הרבה נוסף.

אבל הנוירונים האלה לא מעבירים דחפים כל הזמן. יש מקרים שבהם הם נחים. זה קורה ברגעים האלה פוטנציאל הממברנה במנוחה, תופעה שאותה נסביר ביתר פירוט בהמשך.

• מאמר קשור: "סוגי נוירונים: מאפיינים ותפקודים"

מהו פוטנציאל הממברנה?

לפני הבנה נוספת כיצד מיוצר פוטנציאל הממברנה המנוחה וכיצד הוא משתנה, יש צורך להבין את המושג פוטנציאל הממברנה.

לשני תאי עצב להחליף מידע זה הכרחי שהם ישנו את המתח של הממברנות שלהם, מה שיגרום לפוטנציאל פעולה. במילים אחרות, פוטנציאל הפעולה מובן כסדרה של שינויים בממברנה של האקסון הנוירוני, שהוא המבנה המוארך של נוירונים המשמש כבל.

שינויים במתח הממברנה מרמזים גם על שינויים בתכונות הפיזיקוכימיות של מבנה זה. זה מאפשר להתרחש שינויים בחדירות הנוירון, מה שמקל וקשה ליונים מסוימים להיכנס ולצאת.

פוטנציאל הממברנה מוגדר כמטען החשמלי על קרום תא העצב. זה ההבדל בין הפוטנציאל בין הפנים והחוץ של הנוירון..

מהו פוטנציאל הממברנה במנוחה?

פוטנציאל הממברנה המנוחה היא תופעה המתרחשת כאשר קרום תאי העצב אינו משתנה על ידי פוטנציאל פעולה, לא מעורר ולא מעכב. הנוירון אינו מאותת, כלומר אינו שולח שום סוג של אות לתאי עצב אחרים אליהם הוא מחובר ולכן הוא נמצא במצב של מנוחה.

פוטנציאל מנוחה נקבע על פי שיפוע הריכוז של היונים, הן בתוך הנוירון והן מחוצה לו, והחדירות של הממברנה בכך שהיא מאפשרת לאותם יסודות כימיים לעבור או לא.

כאשר קרום הנוירון במצב מנוחה, לפנים התא יש מטען שלילי יותר ביחס לחוץ. בדרך כלל, במצב זה, לממברנה יש מתח קרוב ל-70 מיקרו וולט (mV). כלומר, בחלק הפנימי של הנוירון יש 70 mV פחות מבחוץ, אם כי ראוי להזכיר שמתח זה יכול להשתנות בין -30 mV ל-90 mV. יתר על כן, בזמן הזה יש יותר יוני נתרן (Na) מחוץ לנוירון ויותר יוני אשלגן (K) בתוך הנוירון.

• אולי יעניין אותך: "פוטנציאל פעולה: מה זה ומה השלבים שלו?"

איך הוא מיוצר בנוירונים?

הדחף העצבי אינו אלא חילופי מסרים בין נוירונים באמצעים אלקטרוכימיים. כלומר, כאשר חומרים כימיים שונים נכנסים ויוצאים מהנוירונים, ומשנים את השיפוע של יונים אלה בסביבה הפנימית והחיצונית של תאי העצב, נוצרים אותות חשמליים. מכיוון שיונים הם יסודות טעונים, שינויים בריכוזם במדיה אלה מרמזים גם על שינויים במתח הממברנה הנוירונית.

במערכת העצבים היונים העיקריים שניתן למצוא הם Na ו-K, אם כי גם סידן (Ca) וכלור (Cl) בולטים. יוני Na, K ו-Ca הם חיוביים, בעוד ש-Cl שלילי. קרום העצב הוא חדיר למחצה, ומאפשר באופן סלקטיבי כמה יונים להיכנס ולצאת.

גם בחוץ וגם בתוך הנוירון, ריכוזי יונים מנסים לאזן; אולם, כפי שכבר הוזכר, הממברנה מקשה על כך, מכיוון שהיא אינה מאפשרת לכל היונים לצאת או להיכנס באותו אופן.

במצב מנוחה, יוני K חוצים את הממברנה הנוירונית בקלות יחסית, בעוד שיוני Na ו-Cl מתקשים יותר לעבור דרכם. במהלך תקופה זו, הממברנה הנוירונית מונעת מחלבונים בעלי מטען שלילי לצאת מהחלק החיצוני של הנוירונים. פוטנציאל הממברנה המנוחה נקבע על ידי התפלגות לא שווה ערך של יונים בין הפנים והחוץ של התא.

מרכיב בעל חשיבות בסיסית במצב זה הוא משאבת הנתרן-אשלגן. מבנה זה של הממברנה הנוירונית משמש כמנגנון ויסות לריכוז היונים בתוך תא העצב. זה עובד כך על כל שלושה יוני Na שיוצאים מהנוירון, נכנסים שני יוני K. זה גורם לריכוז יוני Na להיות גבוה יותר מבחוץ וריכוז יוני K גבוה יותר מבפנים.

שינויים בממברנה בזמן מנוחה

למרות שהנושא העיקרי של מאמר זה הוא הרעיון של פוטנציאל הממברנה המנוחה, יש צורך בכך להסביר, בקצרה מאוד, כיצד מתרחשים שינויים בפוטנציאל הממברנה בזמן שהנוירון נמצא בפנים מנוחה. על מנת שהדחף העצבי יינתן, יש צורך לשנות את פוטנציאל המנוחה. ישנן שתי תופעות המתרחשות כך שניתן להעביר את האות החשמלי: דה-פולריזציה והיפר-פולריזציה.

1. שְׁלִילַת קוֹטְבִיוּת

במצב מנוחה, לפנים הנוירון יש מטען חשמלי ביחס לחלק החיצוני.

עם זאת, אם מפעילים גירוי חשמלי על תא עצב זה, כלומר, מקבל את הדחף העצבי, מטען חיובי מופעל על הנוירון. כאשר מקבלים מטען חיובי, התא הופך פחות שלילי ביחס לחלק החיצוני של הנוירון, עם מטען כמעט אפס, ולכן פוטנציאל הממברנה יורד.

2. היפרפולריזציה

אם במצב מנוחה התא שלילי יותר מהחוץ, וכאשר הוא עושה דה-פולריזציה, אין לו הבדל בעל מטען משמעותי, במקרה של היפרפולריזציה קורה שלתא יש מטען חיובי יותר ממנו מחוץ לארץ.

כאשר הנוירון קולט גירויים שונים המשחררים אותו, כל אחד מהם גורם לפוטנציאל הממברנה להשתנות בהדרגה.

לאחר כמה מהם, מגיעים לנקודה שפוטנציאל הממברנה משתנה מאוד, מה שהופך את המטען החשמלי בתוך התא לחיובי מאוד, בעוד שהחוץ הופך לשלילי. חריגה מפוטנציאל הממברנה המנוחה, מה שגורם לקרום להיות מקוטב יותר מהרגיל, או היפרפולריזציה.

תופעה זו מתרחשת במשך כשתי מילישניות.. לאחר פרק זמן קצר מאוד, הממברנה חוזרת לערכים הנורמליים שלה. ההיפוך המהיר בפוטנציאל הממברנה הוא עצמו מה שנקרא פוטנציאל הפעולה והוא ה שגורם להעברת הדחף העצבי, בכיוון האקסון לכפתור הטרמינל של ה דנדריטים.

הפניות ביבליוגרפיות:

• קרדינאלי, D.P. (2007). מדעי המוח היישומיים. היסודות שלה. מאמר מערכת רפואי של פנאמריקן. בואנוס איירס.
• קרלסון, נ. ר. (2006). פיזיולוגיה של התנהגות מהדורה 8 מדריד: פירסון.
• Guyton, C.A. & Hall, J.E. (2012) מסה על פיזיולוגיה רפואית. מהדורה 12. מקגרו היל.
• קנדל, א.ר.; שוורץ, J.H. & Jessell, T.M. (2001). עקרונות מדעי המוח. גרסא רביעית. מקגרו-היל אינטראמריקנה. מדריד.