Kaj je nevronska depolarizacija in kako deluje?

April 3, 2024

Delovanje našega živčnega sistema, v katerem so vključeni možgani, temelji na prenosu informacij . Ta prenos je elektrokemični in je odvisen od generiranja električnih impulzov, znanih kot akcijski potenciali, ki se prenašajo skozi nevroni s polno hitrostjo. Generiranje impulzov temelji na vstopu in izstopu različnih ionov in snovi znotraj nevronske membrane.

Tako ta vhod in izhod povzročata pogoje in električni naboj, ki ga mora celica običajno spreminjati, iniciira proces, ki bo dosegel vrhunec pri izdaji sporočila. Eden od korakov, ki ga dovoljuje ta prenos podatkov, je depolarizacija . Ta depolarizacija je prvi korak pri ustvarjanju akcijskega potenciala, to je emisije sporočila.

Da bi razumeli depolarizacijo, je treba v okoliščinah, ki so pred tem, upoštevati stanje nevronov, to je, ko je nevron v stanju mirovanja. V tej fazi se začne mehanizem dogodkov, da se bo končal pri pojavu električnega impulza, ki bo potoval živčno celico, dokler ne doseže cilja, območij, ki mejijo na sinaptični prostor, da bi na koncu ustvarili ali ne drug živčni impulz v drugem nevronu z drugo depolarizacijo.

Ko nevron ne deluje: stanje mirovanja

Človeški možgani ves čas svojega življenja delujejo. Tudi med spanjem se možganska aktivnost ne ustavi , je preprosto dejavnost določenih lokacij možganov močno zmanjšana. Vendar pa nevroni ne oddajajo bioelektričnih impulzov, vendar so v stanju mirovanja, ki se končajo s spreminjanjem za generiranje sporočila.

V normalnih okoliščinah, v stanju mirovanja ima membrana nevronov poseben električni naboj -70 mV , zaradi prisotnosti anionov ali negativno nabitih ionov v njem, poleg kalija (čeprav ima to pozitivno obremenitev). Vendar, zaradi večje prisotnosti natrija je zunanja površina bolj pozitivna , pozitivno napolnjene, skupaj z negativnim polnjenjem klora. To stanje se vzdržuje zaradi prepustnosti membrane, ki je pri miru lahko prenosljiva na kalij.

Čeprav je difuzijska sila (ali težnja tekočine enakomerno porazdeljena z uravnavanjem njegove koncentracije) in z elektrostatičnim pritiskom ali privlačnostjo med ioni nasprotnega polnila, je treba izenačiti notranji in zunanji medij, zaradi tega prepustnost je zelo težko, saj je vstop v pozitivne ione zelo postopen in omejen .

Tudi, nevroni imajo mehanizem, ki preprečuje spreminjanje elektrokemične bilance, tako imenovane natrijeve in kalijeve črpalke , ki redno izstreli tri natrijeve ione iz notranjosti, da bi jih pustili v dveh kalijah od zunaj. Na ta način se izločijo bolj pozitivni ioni, kot bi lahko vstopili in ohranili stabilnost notranjega električnega naboja.

Vendar pa se bodo te okoliščine pri prenosu informacij drugim nevronom spremenile, kar se, kot že omenjeno, začne z pojavom, ki se imenuje depolarizacija.

Depolarizacija

Depolarizacija je del procesa, ki sproži potencial za ukrepanje . Z drugimi besedami, to je del postopka, ki povzroči sproščanje električnega signala, ki bo na koncu potoval skozi nevron, da bi povzročil prenos informacij s pomočjo živčnega sistema. Če bi morali vse duševne dejavnosti zmanjšati na en dogodek, bi bila depolarizacija dober kandidat za izpolnjevanje tega položaja, saj brez njega ni nevronske aktivnosti in zato ne bi mogli niti ostati živi.

Sam pojav, na katerega se nanaša ta koncept, je nenadno veliko povečanje električnega naboja znotraj nevronske membrane . To povečanje je posledica konstante pozitivno napolnjenih natrijevih ionov znotraj nevronske membrane. Od trenutka, ko se pojavi ta faza depolarizacije, sledi verižna reakcija, zaradi katere se pojavi električni impulz, ki potuje skozi nevron in potuje v območje, ki je daleč od tega, kje je bilo začetno, izraža svoj učinek v živalskem terminalu, ki se nahaja poleg sinaptičnega prostora in umre.

Vloga natrijevih in kalijevih črpalk

Postopek se začne v aksonu nevronov, na katerem se nahaja veliko količino natrijevih receptorjev, občutljivih na napetost . Čeprav so običajno zaprti v stanju počitka, če obstaja električna stimulacija, ki presega določen prag vzbujanja (pri prehodu od -70mV do -65mV in -40mV), se začnejo odpirati receptorji.

Ker je notranji del membrane zelo negativen, bodo zaradi elektrostatičnega tlaka zelo pozitivni natrijev ioni prisotni v velikih količinah. Hkrati, natrijeva / kalijeva črpalka je inaktivirana, zato ni nobenih pozitivnih ionov .

Sčasoma, ko notranjost celice postane vse bolj pozitivna, se odprejo še drugi kanali, to je čas kalija, ki ima tudi pozitiven naboj. Zaradi odbijanja med električnimi nabojem istega znaka se kalij izteče zunaj. Na ta način se upočasnjuje povečanje pozitivnega naboja, dokler ne doseže največ + 40mV znotraj celice .

Na tej točki so kanali, ki so sprožili ta proces, natrijeve, končali z zaprtjem, s katerimi se depolarizacija konča. Poleg tega bodo za nekaj časa ostali neaktivni in se izogibali novim depolarizacijam. Sprememba proizvedene polarnosti se bo gibala vzdolž aksona v obliki akcijskega potenciala , da podatke prenese na naslednji nevron.

In potem?

Depolarizacija se konča v trenutku, ko stopijo vnosi natrijevih ionov in končno so zaprti kanali tega elementa . Kljub temu pa so kalijevi kanali, ki so se odprli zaradi uhajanja pozitivnega naboja, še vedno odprti, kar neprestano izgoni kalij.

Tako bo sčasoma prineslo vrnitev v prvotno stanje, repolarizacijo in celo bo prišla do točke, imenovane hiperpolarizacija ker bo zaradi stalnega natrijevega izhlapja breme nižje od stanja mirovanja, kar bo povzročilo zaprtje kalijevih kanalov in ponovno aktiviranje natrijeve / kalijeve črpalke. Ko bo to storjeno, bo membrana pripravljena spet zagnati celoten proces.

To je sistem prestrukturiranja, ki vam omogoča, da se v procesu depolarizacije vrnete v prvotno stanje kljub spremembam nevronov (in njegovega zunanjega okolja). Po drugi strani se vse to zgodi zelo hitro, da se odzove na potrebo po delovanju živčnega sistema.