Потенциал действия

Так как Потенциал действия это кратковременное изменение мембранного потенциала. Потенциалы действия обычно возникают на холме аксонов нервной клетки и являются предпосылкой для передачи стимула.

Каков потенциал действия?

Потенциал действия - это спонтанное изменение заряда нервных клеток. На аксонном холме возникают потенциалы действия. Аксонный холм является источником передающих процессов нервной клетки. Затем потенциал действия перемещается по аксону, то есть по нервному отростку.

Потенциал может длиться от миллисекунды до нескольких минут. Каждый потенциал действия одинаково выражен по своей интенсивности. Следовательно, нет ни слабых, ни сильных потенциалов действия. Это больше касается реакций типа «все или ничего», то есть либо стимул достаточно силен, чтобы полностью запустить потенциал действия, либо потенциал действия не срабатывает вообще. Каждый потенциал действия проходит в несколько фаз.

Функция и задача

Перед потенциалом действия клетка находится в состоянии покоя. Натриевые каналы в значительной степени закрыты, калиевые каналы частично открыты. За счет движения ионов калия клетка поддерживает в этой фазе так называемый мембранный потенциал покоя. Это около -70 мВ. Итак, если бы вы измерили напряжение внутри аксона, вы бы получили отрицательный потенциал -70 мВ. Это может быть связано с дисбалансом заряда ионов между пространством вне клетки и жидкостью клетки.

Восприимчивые придатки нервных клеток, дендриты, улавливают стимулы и передают их через тело клетки к холмику аксонов. Мембранный потенциал покоя изменяется с каждым поступающим стимулом. Однако для активации потенциала действия необходимо превышение порогового значения на холме аксона. Это пороговое значение достигается только при увеличении мембранного потенциала на 20 мВ до -50 мВ. Если, например, мембранный потенциал повышается только до -55 мВ, из-за реакции «все или ничего» ничего не происходит.

При превышении порогового значения натриевые каналы ячейки открываются. Втекают положительно заряженные ионы натрия, потенциал покоя продолжает расти. Калиевые каналы закрываются. Результатом является инверсия поляризации. Теперь пространство внутри аксона на короткое время заряжается положительно. Эта фаза также известна как выброс.

Натриевые каналы снова закрываются до достижения максимального мембранного потенциала. Для этого открываются калиевые каналы, и ионы калия выходят из клетки. Происходит реполяризация, а это означает, что мембранный потенциал снова приближается к потенциалу покоя. Так называемая гиперполяризация возникает даже на короткое время. Мембранный потенциал падает ниже -70 мВ. Этот период примерно в две миллисекунды также называется рефрактерным периодом. В рефрактерном периоде невозможно вызвать потенциал действия. Это необходимо для предотвращения чрезмерной возбудимости клетки.

После регулировки натрий-калиевым насосом напряжение снова составляет -70 мВ, и аксон снова может быть возбужден стимулом. Теперь потенциал действия передается от одного участка аксона к другому. Поскольку предыдущий раздел все еще находится в рефрактерном периоде, стимул может передаваться только в одном направлении.

Однако эта непрерывная передача стимула происходит довольно медленно. Передача скачкообразного стимула происходит быстрее. Аксоны окружены так называемой миелиновой оболочкой. Это действует как изоляционная лента. Между ними миелиновая оболочка многократно прерывается. Эти разрывы известны как кольца для связывания. При передаче скачкообразного стимула потенциалы действия теперь квази прыгают от одного кольца к другому. Это значительно увеличивает скорость пересылки.

Потенциал действия является основой для передачи информации о стимулах. Все функции организма основаны на этой передаче.

Здесь вы можете найти свое лекарство

Болезни и недуги

Если миелиновые оболочки нервных клеток атакуются и разрушаются, возникают серьезные нарушения в передаче стимулов. С потерей миелиновой оболочки заряд теряется при транспортировке. Это означает, что требуется больше заряда для возбуждения аксона при следующем разрыве миелиновой оболочки. Если миелиновый слой слегка поврежден, потенциал действия возникает с задержкой. При серьезном повреждении передача возбуждения может быть полностью прервана, поскольку потенциал действия больше не может быть запущен.

Миелиновые оболочки могут быть поражены генетическими дефектами, такими как болезнь Краббе или болезнь Шарко-Мари-Тута. Самым известным демиелинизирующим заболеванием, вероятно, является рассеянный склероз. Здесь миелиновые оболочки атакуются и разрушаются собственными защитными клетками организма. В зависимости от того, какие нервы поражены, могут возникать нарушения зрения, общая слабость, спастичность, паралич, чувствительность или языковые расстройства.

Врожденная парамиотония - довольно редкое заболевание. В среднем страдает только один человек из 250 000. Состояние представляет собой расстройство натриевого канала. Это позволяет ионам натрия проникать в клетку даже в тех фазах, когда натриевой канал фактически должен быть закрыт, и, таким образом, запускать потенциал действия, даже если на самом деле стимул отсутствует. В результате в нервах может возникнуть постоянное напряжение. Это выражается в повышенном напряжении мышц (миотонии). После произвольного движения мышцы после задержки значительно расслабляются.

Противоположный путь также возможен с Paramyotonia congenita. Возможно, натриевой канал не пропускает ионы натрия в клетку даже при возбуждении. Потенциал действия может срабатывать только с задержкой или не запускаться вообще, несмотря на входящий стимул. Нет реакции на раздражитель. Результат - нарушение чувствительности, мышечная слабость или паралич. Появлению симптомов особенно способствует низкая температура, поэтому пострадавшим следует избегать охлаждения мышц.