Мембранний потенціал спокою: що це таке і як він впливає на нейрони

Нейрони є основною одиницею нашої нервової системи, і завдяки їхній роботі можна передавати нервового імпульсу, щоб він досяг структур мозку, які дозволяють нам думати, запам'ятовувати, відчувати і багато іншого далі.

Але ці нейрони не передають імпульси постійно. Бувають моменти, коли вони відпочивають. Саме в ті моменти це відбувається мембранний потенціал спокою, явище, яке ми пояснюємо більш детально нижче.

• Пов'язана стаття: "Типи нейронів: характеристика та функції"

Що таке мембранний потенціал?

Перед подальшим розумінням того, як утворюється мембранний потенціал спокою та як він змінюється, необхідно зрозуміти концепцію мембранного потенціалу.

Щоб дві нервові клітини обмінювалися інформацією необхідно, щоб вони змінювали напругу своїх мембран, що призведе до виникнення потенціалу дії. Іншими словами, під потенціалом дії розуміють серію змін у мембрані нейронного аксона, яка є подовженою структурою нейронів, яка служить кабелем.

Зміна напруги на мембрані означає також зміну фізико-хімічних властивостей цієї структури. Це дозволяє змінювати проникність нейрона, що полегшує та ускладнює вхід і вихід певних іонів.

Мембранний потенціал визначається як електричний заряд на мембрані нервової клітини. Це різниця між потенціалом між внутрішньою та зовнішньою сторонами нейрона..

Що таке мембранний потенціал спокою?

Мембранний потенціал спокою — це явище, яке виникає, коли мембрана нервової клітини не змінюється потенціалами дії, ні збудливими, ні гальмівними. Нейрон не подає сигнал, тобто він не посилає жодного типу сигналу іншим нервовим клітинам, до яких він підключений, і, отже, він перебуває в стані спокою.

потенціал спокою визначається градієнтами концентрації іонів, як всередині, так і поза нейроном, і проникність мембрани, дозволяючи тим самим хімічним елементам проходити чи ні.

Коли мембрана нейрона знаходиться в стані спокою, внутрішня частина клітини має більш негативний заряд порівняно з зовнішньою. Зазвичай у цьому стані мембрана має напругу, близьку до -70 мікровольт (мВ). Тобто всередині нейрона на 70 мВ менше, ніж зовні, хоча варто зазначити, що ця напруга може коливатися від -30 мВ до -90 мВ. Крім того, в цей час більше іонів натрію (Na) поза нейроном і більше іонів калію (K) всередині нейрона.

• Вас може зацікавити: "Потенціал дії: що це таке і які його фази?"

Як він виробляється в нейронах?

Нервовий імпульс - це не що інше, як обмін повідомленнями між нейронами за допомогою електрохімічних засобів. Тобто, коли різні хімічні речовини входять у нейрони та залишають їх, змінюючи градієнт цих іонів у внутрішньому та зовнішньому середовищі нервових клітин, виробляються електричні сигнали. Оскільки іони є зарядженими елементами, зміна їх концентрації в цих середовищах означає також зміну напруги мембрани нейронів.

У нервовій системі основними іонами, які можна знайти, є Na і K, хоча також виділяються кальцій (Ca) і хлор (Cl). Іони Na, K і Ca позитивні, а Cl негативні. Нервова мембрана напівпроникна, вибірково пропускає деякі іони всередину та назовні.

Як зовні, так і всередині нейрона, намагаються збалансувати концентрації іонів; однак, як уже згадувалося, мембрана ускладнює це, оскільки вона не дозволяє всім іонам виходити або входити однаково.

У стані спокою іони калію відносно легко перетинають нейрональну мембрану, тоді як іони Na ​​та Cl мають більше проблем з проходженням. Протягом цього часу нейрональна мембрана запобігає виходу негативно заряджених білків за межі нейронів. Мембранний потенціал спокою визначається нееквівалентним розподілом іонів між внутрішньою та зовнішньою сторонами клітини.

Принципово важливим елементом у цьому стані є натрієво-калієвий насос. Така структура мембрани нейрона служить механізмом регуляції концентрації іонів усередині нервової клітини. Це працює так, що на кожні три іони Na, які залишають нейрон, входять два іони K. Це призводить до того, що концентрація іонів Na зовні стає вищою, а концентрація іонів K – усередині.

Перетинка змінюється в стані спокою

Хоча основною темою цієї статті є концепція мембранного потенціалу спокою, це необхідно дуже коротко поясніть, як відбуваються зміни мембранного потенціалу під час перебування нейрона відпочиваючи. Щоб подати нервовий імпульс, необхідно змінити потенціал спокою. Є два явища, які відбуваються, щоб електричний сигнал міг передаватись: деполяризація та гіперполяризація.

1. Деполяризація

У спокої внутрішня частина нейрона має електричний заряд відносно зовнішньої частини.

Однак, якщо до цієї нервової клітини застосувати електричну стимуляцію, тобто отримати нервовий імпульс, до нейрона прикладається позитивний заряд. При отриманні позитивного заряду, клітина стає менш негативною по відношенню до зовнішньої частини нейрона, з майже нульовим зарядом, і тому потенціал мембрани знижений.

2. гіперполяризація

Якщо в стані спокою клітина більш негативна, ніж зовнішня, і, коли вона деполяризується, вона не має різниці значного заряду, то в разі гіперполяризації буває, що клітина має більш позитивний заряд, ніж її за кордоном.

Коли нейрон отримує різні стимули, які його деполяризують, кожен з них викликає прогресивну зміну мембранного потенціалу.

Після декількох з них досягається момент, коли потенціал мембрани сильно змінюється, роблячи електричний заряд всередині клітини дуже позитивним, тоді як зовнішній стає негативним. Мембранний потенціал спокою перевищено, що призводить до більшої поляризації мембрани, ніж зазвичай, або гіперполяризації.

Це явище відбувається протягом приблизно двох мілісекунд.. Після цього дуже короткого періоду часу мембрана повертається до своїх нормальних значень. Швидка реверсія мембранного потенціалу сама по собі є тим, що називається потенціалом дії що викликає передачу нервового імпульсу в напрямку аксона до кінцевої кнопки дендрити.

Бібліографічні посилання:

• Кардиналі, Д.П. (2007). Прикладна нейронаука. Його основи. Панамериканська медична редакція. Буенос-Айрес.
• Карлсон, Н. Р. (2006). Фізіологія поведінки 8-е видання Мадрид: Pearson.
• Гайтон, К.А. & Hall, J.E. (2012) Трактат з медичної фізіології. 12-е видання. Макгроу Хілл.
• Кандел, Е.Р.; Шварц, Дж.Х. і Джесселл, Т.М. (2001). Принципи нейронаук. Видання четверте. Макгроу-Хілл Інтерамериканська. Мадрид.