ประสาทอิมพัลส์คืออะไรและแพร่กระจายอย่างไร how

แรงกระตุ้นเส้นประสาท เป็นสัญญาณไฟฟ้าเคมีที่เซลล์ประสาทสื่อสารกัน ด้วยแรงกระตุ้นของเส้นประสาทนี้ เซลล์ประสาทจึงส่งข้อมูลไปทั่ว ระบบประสาท. ในบทเรียนนี้จากครู เราจะเห็น แรงกระตุ้นเส้นประสาทคืออะไร, มันเกิดขึ้นได้อย่างไร แล้วยังไงมันกระจาย ตามเซลล์ประสาทและระหว่างเซลล์ประสาท นอกจากนี้เรายังจะค้นพบบทบาทพื้นฐานของเยื่อหุ้มเซลล์ของเซลล์ประสาทในกระบวนการทั้งหมดนี้

แรงกระตุ้นของเส้นประสาทคือการปลดปล่อยพลังงานไฟฟ้าเล็กน้อยที่เกิดขึ้นใน เซลล์ประสาท โสมถูกถ่ายทอดไปทั่ว แอกซอน ไปที่ปลายทางโดยที่ ปุ่ม synaptic.

แรงกระตุ้นเส้นประสาทคือ a สัญญาณสั้นและแรง ที่แผ่ไปในทิศทางเดียว (ไม่สามารถย้อนกลับได้) มันคือ คลื่นของพลังงานไฟฟ้า ซึ่งได้รับชื่อ ศักยภาพในการดำเนินการ.

พลังงานไฟฟ้าคือพลังงานที่เกิดจากแรงดึงดูดหรือแรงผลักระหว่างอนุภาคที่มีประจุ ในเซลล์ประสาท อนุภาคที่มีประจุที่สร้างพลังงานไฟฟ้าคือไอออนที่มีอยู่ในไซโตพลาสซึมและสภาพแวดล้อมภายนอกเซลล์ เยื่อหุ้มเซลล์ของเซลล์ประสาทมีหน้าที่สร้างแรงกระตุ้นเส้นประสาท

เยื่อหุ้มเซลล์ประสาท พวกมันสามารถสร้างแรงกระตุ้นเส้นประสาท (พลังงานไฟฟ้า) ด้วยคุณสมบัติเหล่านี้:

• เยื่อหุ้มเซลล์คือ กึ่งซึมผ่านได้กล่าวอีกนัยหนึ่ง พวกมันยอมให้สารบางชนิดผ่านไปในขณะที่พวกมันเป็นตัวกั้นสำหรับสารประกอบส่วนใหญ่ สิ่งนี้ทำให้องค์ประกอบของสภาพแวดล้อมภายในของเซลล์ (ไซโตพลาสซึม) แตกต่างไปจากสภาพแวดล้อมที่ล้อมรอบเซลล์โดยสิ้นเชิง (สภาพแวดล้อมนอกเซลล์) โดยสิ้นเชิง
• เยื่อหุ้มเซลล์มี ช่องไอออน (โปรตีนเมมเบรน) ที่ช่วยให้ผ่านไอออนจำเพาะ สิ่งเหล่านี้สามารถเปิดหรือปิดได้

ในกรณีของเยื่อหุ้มเซลล์ประสาท เราพบช่องไอออนชนิดพิเศษที่เปิดหรือปิดขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงทางไฟฟ้าที่เมมเบรนประสบ พวกเขาเป็น ช่องไอออนแบบปิดด้วยแรงดันไฟฟ้า. ลักษณะเหล่านี้ช่วยให้มีการกระจายไอออนบวกและลบที่ไม่สม่ำเสมอทั้งสองด้านของเมมเบรน การสร้างสนามพลังที่ได้รับชื่อ ศักยภาพของเมมเบรน หรือแรงดันไฟฟ้า

เยื่อหุ้มเซลล์ประสาทสามารถเปลี่ยนศักยภาพของเมมเบรนได้โดยการขนส่งไอออนผ่านช่องไอออน การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้แปลเป็นการปลดปล่อยพลังงาน

ศักยภาพในการพักผ่อน คือศักย์ของเมมเบรน (แรงดัน) ของเซลล์ประสาทที่อยู่นิ่ง ศักยภาพนี้เป็นลบเล็กน้อย ซึ่งหมายความว่าไอออนบวกจะสะสมที่ด้านนอกของเซลล์มากกว่าที่อยู่ภายใน

ค่าลบของศักยภาพในการพักผ่อนเกิดจากกิจกรรมของ ปั๊มโซเดียมโพแทสเซียมPo. ช่องไอออนนี้ปั๊มโซเดียมไอออน 3 ตัว (Na⁺) ออกจากเซลล์ขณะปั๊มโพแทสเซียมไอออน 2 ตัว (K⁺) เข้าด้านใน

เมื่อ เดนไดรต์ (ส่วนขยายของโซมาเซลล์ประสาท) ได้รับการเปลี่ยนแปลงสิ่งเร้าในศักยภาพของเยื่อหุ้มเซลล์ที่เกิดขึ้นในบริเวณที่ได้รับการกระตุ้น การเปลี่ยนแปลงเล็กๆ น้อยๆ ในศักยภาพทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันในศักย์ของเมมเบรน เป็นการโทร ศักยภาพในการดำเนินการ หรือแรงกระตุ้นไฟฟ้าที่ประกอบด้วยชุดของกระแสไอออนิกผ่านเมมเบรนที่ปล่อยพลังงานไฟฟ้าออกมา

ศักยภาพในการดำเนินการหรือแรงกระตุ้นของเส้นประสาทมีหลายขั้นตอน:

การสลับขั้ว

ระยะเริ่มต้นของแรงกระตุ้นเส้นประสาท การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในศักย์ (แรงดัน) ที่เกิดจากสิ่งเร้าจะเปิดช่องนา⁺ ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าซึ่งไวต่อการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้

การไหลเข้าของไอออน Na จำนวนมากเกิดขึ้น⁺ ผ่านช่องทางเหล่านี้ ในขณะเดียวกันที่ปั๊มนา⁺/ K⁺ มันหยุดทำงานเพื่อป้องกันการออกจากไอออนเหล่านี้

ผลที่ตามมาของกระบวนการทั้งสองนี้ ศักย์ของเมมเบรนจะกลายเป็นบวก ขณะนี้มีประจุบวกภายในเซลล์มากกว่าในสภาพแวดล้อมภายนอก ขั้วของเมมเบรนกลับด้านเมื่อเทียบกับเซลล์ที่อยู่นิ่ง และตอนนี้ใบหน้าด้านในเป็นบวกมากกว่าใบหน้าด้านนอก

ไฮเปอร์โพลาไรเซชัน

การสลับขั้วของเมมเบรนทำให้เกิดการปิดช่องควบคุมแรงดันไฟฟ้าและ Na⁺ มันหยุดเข้าสู่เซลล์จำนวนมาก อย่างไรก็ตาม ช่อง K⁺ พวกเขาเปิดอยู่ ช่องทางเหล่านี้ช่วยให้ออกจาก K ไอออน. ในปริมาณมาก⁺ สู่ภายนอกเซลล์ การไหลออกขนาดใหญ่ของ K + ทำให้เมมเบรนเกิดขั้วอีกครั้ง ใบหน้าภายในของเมมเบรนจะกลายเป็นลบอีกครั้งโดยมีประจุลบสะสมมากกว่าที่ปรากฏภายใต้สภาวะการพักผ่อน

โพลาไรเซชัน

ในระยะสุดท้ายของศักยภาพในการดำเนินการ เมมเบรนจะกู้คืนสภาวะการพักโดยการเปิดใช้งานปั๊ม Na + / K + เพื่อคืนค่าลักษณะการกระจายประจุของสถานะพัก ดังนั้นการปล่อยคลื่นไฟฟ้าจะสิ้นสุดลงและเยื่อหุ้มเซลล์ยังคงอยู่ในสถานะพัก พร้อมที่จะตอบสนองต่อการมาถึงของสิ่งเร้าใหม่

ในที่สุด เราจะค้นพบว่าแรงกระตุ้นของเส้นประสาทแพร่กระจายไปอย่างไร และนั่นจะทำให้คุณเข้าใจบทเรียนได้อย่างเต็มที่

1. ศักยภาพของการกระทำถูกส่งผ่านในเซลล์ประสาทอย่างไร

ในเซลล์ประสาท เมื่อเกิดขึ้นในเซลล์ประสาทโซมา ศักยภาพในการดำเนินการ (แรงกระตุ้นไฟฟ้า) จะเคลื่อนที่ไปตาม along แอกซอนจนไปถึงขั้ว (ปุ่มซินแนปติก) ซึ่งจะทำให้สารสื่อประสาทถูกปล่อยออกสู่อวกาศ ซินแนปติก

ศักยะงานที่เกิดขึ้นที่จุดของเมมเบรนที่รับสิ่งเร้า ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่คล้ายกันในชิ้นส่วนของเมมเบรนที่อยู่ติดกันก่อนที่จะหายไป

ด้วยวิธีนี้ a ปฏิกิริยาลูกโซ่ ที่ไหลผ่านแอกซอนทั้งหมดจนถึงปลายสุด

การถ่ายทอดศักยภาพการกระทำเกิดขึ้นโดยกฎหมายทั้งหมดหรือไม่มีเลย ดังนั้นศักยภาพในการดำเนินการจึงคงที่ตลอดเส้นทางของแอกซอน

ความเร็วในการส่ง

ปลอกไมอีลินเป็นลิปิดที่ปกคลุมแอกซอนในเซลล์ประสาทส่วนใหญ่ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม สารเคลือบนี้ห่อหุ้มเส้นใยประสาทซึ่งเป็นฉนวนไฟฟ้า ปลอกไมอีลินนี้ประกอบด้วยเซลล์ชวานหรือโอลิโกเดนโดรไซต์ที่ล้อมรอบแอกซอนของเซลล์ประสาท เยื่อหุ้มไมอีลินไม่ต่อเนื่อง แต่ถูกขัดจังหวะด้วยช่องว่างสั้นๆ ที่เรียกว่า ก้อนเนื้อของ Ranvier.

ก้อนของ Ranvier เป็นชิ้นส่วนเมมเบรนเพียงชิ้นเดียวที่สัมผัสกับของเหลวนอกเซลล์ของเซลล์ประสาทไมอีลิน พวกเขามุ่งเน้นที่ช่องโซเดียมและโพแทสเซียมซึ่งมีการแลกเปลี่ยนไอออนที่แสดงถึงศักยภาพในการดำเนินการ

ขึ้นอยู่กับว่าเซลล์ประสาทมี myelinated หรือไม่ ความเร็วในการส่งจะแตกต่างกัน:

• ในเซลล์ประสาทที่ไม่ใช่ไมอีลิเนต (ไม่มีปลอกไมอีลิน) การส่งแรงกระตุ้นไฟฟ้าจะดำเนินการตลอดความยาวของแอกซอน ซึ่งเป็นกระบวนการที่ค่อนข้างช้า
• ในเซลล์ประสาท myelinated การส่งผ่านของสิ่งเร้าเกิดขึ้นจาก โหมดกระโดดนั่นคือ ในการข้ามระหว่างโหนด Ranvier หนึ่งไปยังโหนดถัดไป จะเป็นการเพิ่มความเร็วอย่างมากในการส่งผ่านแรงกระตุ้นทางไฟฟ้า นอกจากการเพิ่มความเร็วในการส่งแล้ว ระบบส่งกำลังแบบกระโดดยังมีข้อได้เปรียบที่ประหยัดกว่าในระดับพลังงานอีกด้วย

2. ศักยภาพในการดำเนินการถูกส่งผ่านระหว่างเซลล์ประสาทอย่างไร

เซลล์ประสาทสื่อสารซึ่งกันและกันผ่านทางแยกระหว่างเซลล์ที่เรียกว่า ไซแนปส์.

ที่ไซแนปส์ แรงกระตุ้นทางไฟฟ้า (ศักย์แอคชัน) ที่เดินทางผ่านเซลล์ประสาทจะต้องเปลี่ยนรูป ชั่วคราวในสัญญาณเคมีเพื่อให้สามารถเชื่อมช่องว่างเล็ก ๆ ของ synaptic cleft ที่แยก สองเซลล์ประสาท

เมื่อแรงกระตุ้นไฟฟ้าซึ่งเคลื่อนที่ไปตามเซลล์ประสาทที่เปล่งแสง ไปถึงปุ่มซินแนปติกปุ่มใดปุ่มหนึ่งที่ปลายแอกซอน มีการปล่อยลงสู่พื้นที่ synaptic ของสารเคมีที่เก็บไว้ในถุงปุ่ม synaptic

โมเลกุลเหล่านี้ไปถึงจุดหมายปลายทางผ่านช่องว่าง synaptic และผูกกับตัวรับเดนไดรต์ของเซลล์ประสาทตัวรับ

ชุมทางนี้กระตุ้นสัญญาณไฟฟ้าใหม่ในเซลล์ประสาทที่รับ ซึ่งจะเป็นการกระจายแรงกระตุ้นของเส้นประสาท การส่งข้อมูลนี้เรียกว่า การส่งสัญญาณ synaptic.