Wat is NERVOUS IMPULSE en hoe verspreidt het?

De zenuwimpuls het is het elektrochemische signaal waarmee neuronen communiceren. Dankzij deze zenuwimpuls geven neuronen overal informatie door het zenuwstelsel. In deze les van een LERAAR zullen we zien wat is zenuwimpuls?, hoe wordt het gegenereerd? en hoehet verspreidt zich langs een neuron en tussen neuronen. We zullen ook de fundamentele rol van het celmembraan van neuronen in dit hele proces ontdekken.

De zenuwimpuls is een kleine ontlading van elektrische energie die wordt opgewekt in de neuron soma, wordt door de hele axon naar de terminal eindigt, waar de synaptische knoppen.

De zenuwimpuls is een kort sterk signaal die zich in een richting verspreidt (kan niet teruggaan). Het is een Golf vanelektrische energie die de naam krijgt van actiepotentiaal.

Elektrische energie is de energie die wordt opgewekt door de aantrekkings- of afstotingskrachten tussen geladen deeltjes. In neuronen zijn de geladen deeltjes die elektrische energie genereren de ionen die aanwezig zijn in het cytoplasma en de extracellulaire omgeving. Het celmembraan van het neuron is verantwoordelijk voor het genereren van de zenuwimpuls.

De celmembranen van neuronen Ze zijn in staat om de zenuwimpuls (elektrische energie) op te wekken dankzij deze eigenschappen:

• Celmembranen zijn: semi-permeabelMet andere woorden, ze laten alleen bepaalde stoffen door terwijl ze een barrière vormen voor de meeste verbindingen. Hierdoor kan de samenstelling van de interne omgeving van de cel (cytoplasma) totaal verschillen van die van de omgeving van de cel (extracellulaire omgeving).
• De membranen hebben ion kanalen (transmembraaneiwitten) die de doorgang van specifieke ionen mogelijk maken. Deze kunnen open of gesloten zijn.

In het geval van neuronmembranen vinden we een speciaal type ionenkanaal dat opent of sluit afhankelijk van de elektrische veranderingen die door het membraan worden ervaren. Zij zijn spanningsafhankelijke ionenkanalen. Deze eigenschappen zorgen voor een ongelijke verdeling van positieve en negatieve ionen aan beide zijden van het membraan. Een krachtenveld genereren dat de naam krijgt van Membraanpotentiaal of spanning.

De membranen van neuronen zijn in staat hun membraanpotentiaal te veranderen door ionen door ionenkanalen te transporteren. Deze veranderingen vertalen zich in het vrijkomen van energie.

Derustpotentieel is de membraanpotentiaal (spanning) van een neuron in rust. Dit potentieel is licht negatief. Dit betekent dat zich aan de buitenkant van de cel meer positieve ionen ophopen dan aan de binnenkant.

De negatieve waarde van de rustpotentiaal is te wijten aan de activiteit van de Natrium-kalium pomp. Dit ionenkanaal pompt 3 natriumkationen (Na⁺) uit de cel, terwijl 2 kaliumionen (K⁺) naar binnen.

Wanneer een dendriet (uitbreidingen van de neuronale soma) een stimulus ontvangt veranderingen in de membraanpotentiaal treden op in het gebied dat de stimulus heeft ontvangen. Deze kleine potentiaalverandering veroorzaakt een plotselinge en abrupte verandering in de membraanpotentiaal. Is de oproep? actiepotentiaal of elektrische impuls die bestaat uit een reeks ionische stromen door het membraan die elektrische energie vrijgeven (als een kleine ontlading).

De actiepotentiaal of zenuwimpuls kent verschillende fasen:

depolarisatie

Beginfase van de zenuwimpuls. De kleine verandering in potentiaal (spanning) geproduceerd door de stimulus opent de Na-kanalen⁺ spanningsafhankelijk, die gevoelig zijn voor deze veranderingen.

De massale instroom van Na-ionen vindt plaats⁺ via deze kanalen. Tegelijkertijd is de Na-pomp⁺/ K⁺ het stopt met werken en verhindert de uitgang van deze ionen.

Als gevolg van deze twee processen wordt de membraanpotentiaal positief. Nu zijn er meer positieve ladingen in de cel dan in de externe omgeving. De polariteit van het membraan is omgekeerd ten opzichte van de cel in rust en nu is de binnenzijde positiever dan de buitenzijde.

hyperolarisatie

De depolarisatie van het membraan veroorzaakt de sluiting van de spanningsafhankelijke kanalen en de Na⁺ het stopt massaal de cel binnen te gaan. Maar de K-kanalen⁺ ze zijn geopend. Deze kanalen laten de uitgang van een grote hoeveelheid K-ionen toe⁺ naar de cellulaire buitenkant. Deze massale uitstroom van K+ zorgt ervoor dat het membraan weer polariseert. Het binnenoppervlak van het membraan wordt weer negatief met een accumulatie van negatieve ladingen die groter is dan die welke het vertoont in rustomstandigheden.

repolarisatie

In de laatste fase van de actiepotentiaal herstelt het membraan zijn rusttoestand door de Na + / K + -pomp te activeren om de verdeling van ladingen die typisch zijn voor de rusttoestand te herstellen. Zo eindigt de emissie van de elektrische impuls en blijft het membraan in een rusttoestand, klaar om te reageren op de komst van een nieuwe stimulus.

Ten slotte gaan we ontdekken hoe de zenuwimpuls zich verspreidt en dat je zo de les volledig begrijpt.

1. Hoe de actiepotentiaal wordt overgedragen in het neuron

In neuronen, eenmaal gegenereerd in neuronale soma, beweegt de actiepotentiaal (elektrische impuls) langs de axon totdat het de terminals (synaptische knoppen) bereikt waar het de afgifte van neurotransmitters in de ruimte zal veroorzaken synaptisch.

De actiepotentiaal die wordt gegenereerd op het punt van het membraan dat de stimulus ontvangt, veroorzaakt soortgelijke veranderingen in het aangrenzende membraanfragment voordat het verdwijnt.

Op deze manier wordt een kettingreactie die door het hele axon loopt tot aan de verste uiteinden.

De overdracht van de actiepotentiaal gebeurt volgens de wet van alles of niets. Daarom blijft de actiepotentiaal constant gedurende het hele pad van het axon.

Transmissiesnelheid:

De myeline-omhulling is een lipide die het axon bekleedt in de meeste neuronen bij zoogdieren. Deze coating omhult de zenuwvezels en zorgt voor elektrische isolatie. Deze myelineschede bestaat uit Schwann-cellen of oligodendrocyten die het axon van het neuron omringen. De myeline-bedekking is niet continu, maar wordt onderbroken door korte niet-gemyeliniseerde ruimten genaamd Knobbeltjes van Ranvier.

De knobbeltjes van Ranvier zijn de enige membraanfragmenten die in contact komen met de extracellulaire vloeistof van myeline-neuronen; ze concentreren de natrium- en kaliumkanalen waardoor de ionenuitwisseling die de actiepotentiaal kenmerkt plaatsvindt.

Afhankelijk van of de neuronen gemyeliniseerd zijn of niet, is de transmissiesnelheid verschillend:

• In niet-gemyeliniseerde neuronen (zonder myelineschede) de overdracht van de elektrische impuls wordt uitgevoerd over de gehele lengte van het axon, wat een relatief langzaam proces is.
• In gemyeliniseerde neuronen de transmissie van de stimulus vindt plaats vanaf springmodus, dat wil zeggen, in sprongen tussen het ene Ranvier-knooppunt en het volgende, waardoor de snelheid waarmee de elektrische impuls wordt overgedragen aanzienlijk wordt verhoogd. Naast het verhogen van de transmissiesnelheid heeft de sprongtransmissie het voordeel dat deze zuiniger is op energieniveau.

2. Hoe de actiepotentiaal wordt overgedragen tussen neuronen

Neuronen communiceren met elkaar via gespecialiseerde intercellulaire knooppunten genaamd synaps.

Bij de synaps moet de elektrische impuls (actiepotentiaal) die door een neuron gaat, worden getransformeerd tijdelijk in een chemisch signaal om de kleine ruimte van de synaptische spleet die de scheidt te kunnen overbruggen twee neuronen.

Wanneer de elektrische impuls, die langs het uitzendende neuron reist, een van de synaptische knoppen aan het einde van het axon bereikt; er is de afgifte in de synaptische ruimte van chemische boodschappers die zijn opgeslagen in de synaptische knopblaasjes.

Deze moleculen bereiken hun bestemming via de synaptische ruimte en binden aan de dendrietreceptoren van het receptorneuron.

Dit knooppunt triggert een nieuw elektrisch signaal in het ontvangende neuron, waardoor de zenuwimpuls wordt verspreid. Deze overdracht van informatie staat bekend als: synaptische transmissie.