Membranski potencial v mirovanju: kaj je in kako vpliva na nevrone

Nevroni so osnovna enota našega živčnega sistema in zahvaljujoč njihovemu delovanju je mogoče prenašati živčnega impulza, tako da doseže možganske strukture, ki nam omogočajo razmišljanje, pomnjenje, čustvovanje in še marsikaj naprej.

Toda ti nevroni ne prenašajo impulzov ves čas. So časi, ko počivajo. V teh trenutkih se zgodi membranski potencial v mirovanju, pojav, ki ga podrobneje pojasnjujemo v nadaljevanju.

• Sorodni članek: "Vrste nevronov: značilnosti in funkcije"

Kaj je membranski potencial?

Pred nadaljnjim razumevanjem, kako nastane membranski potencial v mirovanju in kako se spremeni, je treba razumeti koncept membranskega potenciala.

Za izmenjavo informacij dveh živčnih celic potrebno je, da spremenijo napetost svojih membran, kar bo povzročilo akcijski potencial. Z drugimi besedami, akcijski potencial razumemo kot niz sprememb v membrani nevronskega aksona, ki je podolgovata struktura nevronov, ki služi kot kabel.

Spremembe membranske napetosti pomenijo tudi spremembe v fizikalno-kemijskih lastnostih te strukture. To omogoča, da pride do sprememb v prepustnosti nevrona, zaradi česar nekaterim ionom olajšajo in otežijo vstop in izstop.

Membranski potencial je definiran kot električni naboj na membrani živčne celice. Je razlika med potencialom med notranjostjo in zunanjostjo nevrona..

Kakšen je potencial mirujoče membrane?

Membranski potencial v mirovanju je pojav, ki se pojavi, ko membrana živčne celice ni spremenjena z akcijskimi potenciali, niti ekscitacijskimi niti inhibitornimi. Nevron ne signalizira, to pomeni, da drugim živčnim celicam, s katerimi je povezan, ne pošilja nobenega signala in je zato v stanju mirovanja.

potencial počitka določajo koncentracijski gradienti ionov, znotraj in zunaj nevrona, in prepustnost membrane, tako da tem istim kemičnim elementom omogoči prehod skozi ali ne.

Ko je nevronska membrana v stanju mirovanja, ima notranjost celice bolj negativen naboj glede na zunanjost. Običajno ima membrana v tem stanju napetost blizu -70 mikrovoltov (mV). To pomeni, da ima notranja stran nevrona 70 mV manj kot zunanja, čeprav velja omeniti, da se ta napetost lahko giblje med -30 mV in -90 mV. Poleg tega v tem času zunaj nevrona je več natrijevih (Na) ionov, znotraj nevrona pa več kalijevih (K) ionov.

• Morda vas zanima: "Akcijski potencial: kaj je in katere so njegove faze?"

Kako nastaja v nevronih?

Živčni impulz ni nič drugega kot izmenjava sporočil med nevroni preko elektrokemičnih sredstev. To pomeni, da ko različne kemične snovi vstopajo in zapuščajo nevrone, spreminjajo gradient teh ionov v notranjem in zunanjem okolju živčnih celic, se proizvajajo električni signali. Ker so ioni nabiti elementi, spremembe v njihovi koncentraciji v teh medijih pomenijo tudi spremembe napetosti nevronske membrane.

V živčnem sistemu sta glavna iona Na in K, izstopata pa tudi kalcij (Ca) in klor (Cl). Ioni Na, K in Ca so pozitivni, medtem ko je Cl negativen. Živčna membrana je polprepustna in selektivno prepušča nekatere ione noter in ven.

Tako zunaj kot znotraj nevrona, koncentracije ionov poskušajo uravnotežiti; vendar, kot že omenjeno, membrana to otežuje, saj ne omogoča vsem ionom, da zapustijo ali vstopijo na enak način.

V stanju mirovanja ioni K relativno zlahka prečkajo nevronsko membrano, medtem ko imajo ioni Na in Cl težje prehod skozi. V tem času nevronska membrana preprečuje, da bi negativno nabiti proteini zapustili nevronsko zunanjost. Potencial membrane v mirovanju je določen z neekvivalentno porazdelitvijo ionov med notranjostjo in zunanjostjo celice.

Element temeljnega pomena v tem stanju je natrijeva-kalijeva črpalka. Ta struktura nevronske membrane služi kot regulacijski mehanizem za koncentracijo ionov v živčni celici. Deluje tako, da za vsake tri ione Na, ki zapustijo nevron, vstopita dva iona K. To povzroči, da je koncentracija Na ionov večja na zunanji strani in koncentracija K ionov na notranji strani.

Membrana se spremeni v mirovanju

Čeprav je glavna tema tega članka koncept mirujočega membranskega potenciala, je to potrebno zelo na kratko razložite, kako pride do sprememb v membranskem potencialu, medtem ko je nevron notri počivanje. Da bi se dal živčni impulz, je treba spremeniti potencial mirovanja. Za prenos električnega signala se pojavita dva pojava: depolarizacija in hiperpolarizacija.

1. Depolarizacija

V mirovanju ima notranjost nevrona električni naboj glede na zunanjost.

Če pa se na to živčno celico uporabi električna stimulacija, torej sprejem živčnega impulza, se na nevron prenese pozitiven naboj. Ob prejemu pozitivnega naboja, celica postane manj negativna glede na zunanjost nevrona, s skoraj ničelnim nabojem, zato je membranski potencial znižan.

2. hiperpolarizacija

Če je celica v stanju mirovanja bolj negativna kot zunaj in ko se depolarizira, nima razlike pomembnega naboja, se v primeru hiperpolarizacije zgodi, da ima celica več pozitivnega naboja od svoje v tujini.

Ko nevron prejme različne dražljaje, ki ga depolarizirajo, vsak od njih povzroči postopno spreminjanje membranskega potenciala.

Po več njih pride do točke, ko se membranski potencial zelo spremeni, tako da je električni naboj znotraj celice zelo pozitiven, medtem ko zunanji postane negativen. Potencial membrane v mirovanju je presežen, kar povzroči, da je membrana bolj polarizirana kot običajno ali hiperpolarizirana.

Ta pojav traja približno dve milisekundi.. Po tem zelo kratkem času se membrana povrne na normalne vrednosti. Hiter preobrat v membranskem potencialu je sam po sebi tisto, kar imenujemo akcijski potencial in je ki povzroči prenos živčnega impulza v smeri aksona do končnega gumba dendriti.

Bibliografske reference:

• Cardinali, D.P. (2007). Uporabna nevroznanost. Njegove osnove. Panamerican Medical Editorial. Buenos Aires.
• Carlson, N. R. (2006). Fiziologija vedenja, 8. izdaja Madrid: Pearson.
• Guyton, C.A. & Hall, J.E. (2012) Razprava o medicinski fiziologiji. 12. izdaja. McGraw Hill.
• Kandel, E.R.; Schwartz, J.H. & Jessell, T.M. (2001). Načela nevroznanosti. Četrta izdaja. McGraw-Hill Interamericana. Madrid.