Νευρικά ερεθίσματα ΜΕΡΟΣ 1 - Το δυναμικό δράσης

Για να κατανοήσουμε πώς λειτουργεί ένας νευρώνας υπάρχουν δύο έννοιες που πρέπει να εξετάσουμε. Η πρώτη σχετίζεται με το τι συμβαίνει στο εσωτερικό του νευρώνα όταν η πληροφορία περνάει προς τα εμπρός - το δυναμικό δράσης - η δεύτερη είναι το πώς μια πληροφορία μεταπηδά από το ένα κύτταρο στο άλλο - η σύναψη. Με αυτές τις δύο διαδικασίες, τα κύτταρα του νευρικού συστήματος είναι ικανά να μεταφέρουν τις πιο σύνθετες πληροφορίες σε ολόκληρο το σώμα μετακινώντας τες από νευρώνα σε νευρώνα μέχρι τελικά να φτάσουν στο κύτταρο-στόχο. Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε την πρώτη έννοια, την δυναμικό δράσης.

Η νευρική ώση είναι ένα ηλεκτροχημικό σήμα- είναι ο κύριος μηχανισμός που χρησιμοποιείται για τη μεταφορά πληροφοριών στο εσωτερικό ενός νευρώνα. Οι δενδρίτες κάποιου νευρώνα ανιχνεύουν και λαμβάνουν την ώση από ένα προηγούμενο κύτταρο, η νευρική ώση ταξιδεύει κατά μήκος πηγαίνοντας από το δενδρίτες στο πυρήνας παρά στο άξονας, και τέλος στο αξονικό άκρο όταν η ώθηση μεταβιβάζεται στον επόμενο νευρώνα. Αυτή η διαδικασία συνεχίζεται επανειλημμένα μέχρι να φτάσει στο κύτταρο-στόχο.

Το ηλεκτροχημικό σήμα παράγεται λόγω της μετακίνησης ιόντων μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού τμήματος της πλασματικής μεμβράνης του νευρώνα. Τα ιόντα μετακινούνται από το εξωτερικό στο εσωτερικό, δημιουργώντας μια διαφορά δυναμικού στη μεμβράνη. Η "γέφυρα" που χρησιμοποιούν αυτά τα ιόντα για να πάνε στο εσωτερικό των κυττάρων είναι μια διαμεμβρανική πρωτεΐνη που ονομάζεται δίαυλοι ιόντων με πύλη τάσης.

Αυτά τα κανάλια τάσης ελέγχονται από τις ηλεκτρικές τάσεις, ως μια μορφή απόκρισης σε ηλεκτρικά ερεθίσματα, με άλλα λόγια, αυτά τα κανάλια δεν είναι πάντα ανοικτά στη διέλευση ιόντων, αλλά ανοίγουν και κλείνουν μόνο σε κάποια ηλεκτρικά ερεθίσματα τάσης.

Όταν το κύτταρο δεν δέχεται ερεθίσματα, όταν η μεμβράνη βρίσκεται σε ηρεμία, διατηρείται μια διαφορά δυναμικού μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού τμήματος ενός νευρώνα. Σε κατάσταση ηρεμίας, η μεμβράνη έχει δυναμικό -70mV, ένα αρνητικό δυναμικό, ενώ το εξωτερικό μέρος έχει θετικό δυναμικό. Αυτή η διαφορά δυναμικού ονομάζεται δυναμικό μεμβράνης ηρεμίας, και διατηρείται κυρίως από ιόντα νατρίου και καλίου μέσω της αντλίας νατρίου-καλίου.

Κάτω από ηλεκτρικά ερεθίσματα τάσης, η διαφορά δυναμικού της μεμβράνης αρχίζει να αντιστρέφεται, οι δίαυλοι νατρίου ανοίγουν επιτρέποντας σε πολλά ιόντα νατρίου να εισέλθουν στο εσωτερικό του κυττάρου, μετατρέποντας τη μεμβράνη στιγμιαία αποπολωμένο, ή καλύτερα, τα ιόντα νατρίου μετατρέπουν την εσωτερική περιοχή της μεμβράνης σε θετικό δίκτυο. Αυτή η κίνηση της αποπόλωσης είναι η περίφημη δυναμικό δράσης; το δυναμικό της μεμβράνης αυξάνεται και μειώνεται γρήγορα. Το δυναμικό ανεβαίνει στα +40mV σε λίγο περισσότερο από 2miliseconds και επιστρέφει στην κατάσταση ηρεμίας σε λιγότερο από 3miliseconds.

Το δυναμικό δράσης δεν συμβαίνει σε ολόκληρο τον νευρώνα ταυτόχρονα, η αποπόλωση της μεμβράνης ξεκινά από τους δενδρίτες και στη συνέχεια στον πυρήνα τμηματικά, αποπολώνοντας και επιστρέφοντας στο δυναμικό ηρεμίας λίγο αργότερα.

Για να αποκατασταθεί το δυναμικό της μεμβράνης ηρεμίας, οι δίαυλοι νατρίου κλείνουν και οι δίαυλοι καλίου που είναι ενεργοποιημένοι από την τάση ανοίγουν, επιτρέποντας στα ιόντα καλίου να εισέλθουν στο εσωτερικό του κυττάρου, επαναπολώνοντας τη μεμβράνη, μετατρέποντας την εσωτερική περιοχή της μεμβράνης ξανά σε αρνητικά φορτισμένη και την εξωτερική περιοχή σε θετική. Η αντλία νατρίου-καλίου συμβάλλει στην αποκατάσταση της σωστής ποσότητας κάθε ιόντος στο εσωτερικό του κυττάρου, αφήνοντας έξω τρία ιόντα νατρίου για κάθε δύο ιόντα καλίου.

Μπορούμε να το φανταστούμε σαν μια συγχρονισμένη κίνηση, από τη στιγμή της απόκρισης του δυναμικού δράσης μέχρι τη στιγμή της αποκατάστασης της κατάστασης ηρεμίας.

Είναι ενδιαφέρον ότι, ενώ στον άξονα έχουμε τους διαύλους ιόντων με πύλη τάσης που παράγουν και διαδίδουν τη νευρική ώση, στους δενδρίτες αυτοί οι δίαυλοι δεν υπάρχουν. Σε αυτές τις περιοχές του νευρώνα, το σήμα δεν περνάει από το δυναμικό δράσης αλλά από ένα διαβαθμισμένο δυναμικό, a διαφορετική μορφή διάδοσης του σήματος, κατά την οποία η κλίμακα του σήματος αυξάνεται κατά μήκος της διαδρομής, μέχρι να μετατραπεί σε δυναμικό δράσης στον άξονα.

Σημειώστε ότι το ιόν νατρίου είναι υπεύθυνο για τη διάδοση του δυναμικού δράσης και το κάλιο για την αποκατάσταση της κατάστασης ηρεμίας. Η έλλειψη αυτών των ιόντων στον οργανισμό μπορεί να προκαλέσει προβλήματα στην ποιότητα και την αποτελεσματικότητα του δυναμικού δράσης, δηλαδή προβλήματα στις συνάψεις και στη διέλευση των πληροφοριών μέσω του νευρικού συστήματος. Όλα αυτά τα προβλήματα μπορούν να προκαλέσουν επιπλοκές και ασθένειες της ψυχικής υγείας.

Το επόμενο βήμα είναι η μετάβαση της νευρικής ώσης στον επόμενο νευρώνα. Ένα διαφορετικό πράγμα συμβαίνει στο χώρο μεταξύ των δύο νευρώνων, στη συναπτική σχισμή. Η συναπτική σχισμή είναι ένα πολύ σημαντικό μέρος που πρέπει να δούμε και να μελετήσουμε, είναι το σημείο όπου πολλοί διαφορετικοί νευροδιαβιβαστές μπαίνουν σε δράση, ενεργοποιώντας μια νέα οδό σηματοδότησης χρησιμοποιώντας υποδοχείς, άλλες πρωτεΐνες και ιόντα εκτός από νάτριο και κάλιο. Αλλά αυτό θα το αφήσουμε για την επόμενη συζήτηση στο άρθρο Νευρική ώθηση ΜΕΡΟΣ 2 - Η συναπτική σχισμή.

Σας άρεσαν τα infographs σε αυτό το άρθρο; Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το Mind the Graph και να φτιάξετε εικόνες με πληροφοριακό χαρακτήρα όπως αυτή. Πάρτε στο Mind the Graph και ρίξτε μια ματιά στο γκαλερί εικονογράφησης, υπάρχει διαθέσιμος νευρολογία και βιοχημεία εικονογραφήσεις, και αν χρειάζεστε οποιαδήποτε βοήθεια παρακαλώ επικοινωνήστε μαζί μας!

Νευρικά ερεθίσματα ΜΕΡΟΣ 1 - Το δυναμικό δράσης

Εγγραφείτε στο ενημερωτικό μας δελτίο

Σχετικά με τον Fabricio Pamplona