деполяризация

деполяризация это устранение разницы зарядов на двух сторонах мембраны нервной или мышечной клетки. Мембранный потенциал меняется на менее отрицательный. При таких заболеваниях, как эпилепсия, деполяризационное поведение нервных клеток изменяется.

Что такое деполяризация?

Поляризация существует между двумя сторонами неповрежденной мембраны нервной клетки в состоянии покоя, что также называется мембранным потенциалом. Разделение зарядов создает электрические полюса в клеточной мембране. Деполяризация - это потеря этих свойств, которая возникает в начале стимуляции. Во время деполяризации разница в заряде между двумя сторонами биологической мембраны на короткое время сокращается.

В неврологии под деполяризацией понимается изменение мембранного потенциала на положительные или менее отрицательные значения, как это происходит при прохождении потенциала действия. Восстановление исходной поляризации происходит ближе к концу этого процесса и также называется реполяризацией.

Противоположностью деполяризации является то, что известно как гиперполяризация, при которой напряжение между внутренней и внешней стороной биологической мембраны становится еще сильнее и, таким образом, превышает напряжение потенциала покоя.

Функция и задача

Мембраны здоровых клеток всегда поляризованы и поэтому обладают мембранным потенциалом. Этот мембранный потенциал возникает из-за разной концентрации ионов на двух сторонах мембраны. Например, ионные насосы расположены в клеточной мембране нейронов. Эти насосы постоянно создают неравномерное распределение на поверхности мембраны, которое отличается от заряда на внутренней стороне мембраны. Внутриклеточно имеется избыток отрицательных ионов, и клеточная мембрана заряжена более положительно снаружи, чем внутри. Это приводит к отрицательной разнице потенциалов.

Клеточная мембрана нейронов обладает избирательной проницаемостью и поэтому по-разному проницаема для разных зарядов. Благодаря этим свойствам нейрон обладает электрическим мембранным потенциалом. В состоянии покоя мембранный потенциал называется потенциалом покоя и составляет около -70 мВ.

Электропроводящие клетки деполяризуются, как только достигают потенциала действия. При деполяризации заряд мембраны ослабевает, поскольку ионные каналы открываются. Ионы попадают в мембрану через открытые каналы посредством диффузии и, таким образом, уменьшают существующий потенциал. Ионы натрия, например, попадают в нервную клетку.

Этот сдвиг заряда уравновешивает мембранный потенциал и, таким образом, меняет заряд. В самом широком смысле мембрана все еще поляризована под действием потенциала действия, но в противоположном направлении.

В нервных клетках деполяризация бывает либо подсознательной, либо надпороговой. Порог соответствует пороговому потенциалу открытия ионных каналов. Обычно пороговый потенциал составляет около -50 мВ. Большие значения перемещают ионные каналы к отверстию и запускают потенциал действия. Подсознательная деполяризация заставляет мембранный потенциал возвращаться к мембранному потенциалу покоя и не запускает никакого потенциала действия.

Помимо нервных клеток, мышечные клетки также могут деполяризоваться, когда они достигают потенциала действия. Возбуждение передается от центральных нервных волокон к мышечным волокнам через замыкательную пластинку двигателя. Торцевая пластина имеет катионные каналы, по которым могут проводиться ионы натрия, калия и кальция. Прежде всего, потоки ионов натрия и кальция проходят через каналы из-за их особых движущих сил и, таким образом, деполяризуют мышечную клетку.

В мышечной клетке потенциал замыкательной пластинки увеличивается от мембранного потенциала покоя до так называемого генераторного потенциала. Это электротонический потенциал, который, в отличие от потенциала действия, пассивно распространяется через мембрану мышечных волокон. Если потенциал генератора выше порога, открытие натриевых каналов создает потенциал действия, и ионы кальция поступают внутрь. Так происходит сокращение мышц.

Болезни и недуги

При заболеваниях нервной системы, таких как эпилепсия, естественное деполяризационное поведение нервных клеток изменяется. Результат - повышенная возбудимость. Эпилептические припадки характеризуются ненормальным разряжением нейронных ассоциаций, которые нарушают нормальную деятельность областей мозга. Это приводит к необычному восприятию и расстройствам моторики, мышления и сознания.

Фокальная эпилепсия поражает лимбическую систему или неокортекс. Глутаматергическая передача запускает возбуждающий постсинаптический потенциал с высокой амплитудой в этих областях. Таким образом активируются собственные кальциевые каналы мембраны, которые подвергаются особенно длительной деполяризации. Таким образом запускаются высокочастотные всплески потенциалов действия, характерные для эпилепсии.

Аномальная активность распространяется на несколько тысяч нервных клеток. Повышенная синаптическая связь нейронов также способствует возникновению припадков. То же самое верно и для аномальных внутренних свойств мембраны, которые в основном влияют на ионные каналы. Механизмы синаптической передачи также часто меняются с точки зрения модификаций рецепторов. Стойкие судороги, вероятно, являются результатом синаптических петлевых систем, которые могут охватывать большие области мозга.

Свойства деполяризации нервных клеток меняются не только при эпилепсии. Многие лекарства также влияют на деполяризацию и проявляются либо в повышенной, либо в недостаточной возбудимости. Эти препараты включают, например, миорелаксанты, которые вызывают полное расслабление скелетных мышц, воздействуя на центральную нервную систему.

Например, такое введение является обычным при спастичности позвоночника. Деполяризующие миорелаксанты, в частности, оказывают стимулирующее действие на мышечный рецептор и, таким образом, вызывают длительную деполяризацию. Вначале после приема лекарства мышцы сокращаются и вызывают некоординированный мышечный тремор, но вскоре после этого они вызывают вялый паралич соответствующих мышц. Поскольку деполяризация мышц сохраняется, мышца на мгновение становится неуправляемой.