НЕРВНЫЙ ИМПУЛЬС: ХАРАКТЕРИСТИКА, ЭТАПЫ, ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

Нервный импульс представляет собой серию потенциалов действия (AP) , которые происходят вдоль аксона и других электрически возбудимых клеток (мышечных и железистых). В принципе, это происходит, когда сообщение передается от одного нейрона к другому или от нейрона к эффекторному органу из-за полученного внешнего или внутреннего стимула.

Сообщение - это, по сути, электрический сигнал, который генерируется в дендритах или теле нейрона и проходит к концу аксона, где этот сигнал передается. Этот потенциал действия является первичным электрическим сигналом, генерируемым нервными клетками и нейронами, и вызывается изменениями проницаемости мембраны для определенных ионов.

Источник: pixabay.com

Кинетика и зависимость проницаемостей для определенных ионов от напряжения дают полное объяснение генерации потенциала действия.

характеристики

В таком случае потенциал действия представляет собой взрывное явление, которое без уменьшения распространяется по нервным волокнам. Аксон проводит AP от его исходной точки, которая является зоной инициирования спайков (около аксонального конуса нейрона), к аксональным терминалам.

Таким образом, нейроны - это клетки, специализирующиеся на получении стимулов и передаче импульсов. Активные электрические реакции нейронов и других возбудимых клеток зависят от присутствия в клеточной мембране специализированных белков, известных как потенциалзависимые ионные каналы.

Для генерирования нервного импульса обязательно должны произойти изменения в мембране нейрона, которая распространяется по всему аксону. Электрохимическая разница между цитоплазмой клетки и внеклеточной средой позволяет разнице потенциалов возникать с обеих сторон мембраны.

Если мы измерим эту разницу в электрохимическом потенциале внутри и снаружи мембраны, мы увидим разницу примерно -70 мВ. В этом смысле внутренняя сторона мембраны нейрона отрицательна по отношению к внешней стороне, когда нет стимула.

Ионные каналы и их значение

Управляемые по напряжению ионные каналы позволяют ионам перемещаться через мембрану в ответ на изменения электрического поля мембраны. В нейроне существует несколько типов ионных каналов, каждый из которых позволяет проходить определенному типу ионов.

Эти каналы распределены на мембране неравномерно. Однако в аксональной мембране мы можем найти быстродействующие каналы для Na + и K +, в то время как в аксональном конце мы обнаруживаем каналы Ca +.

K + каналы отвечают за поддержание состояния покоя электрически возбудимых клеток, когда нет стимулов, запускающих AP, явление, называемое пассивными изменениями мембранного потенциала.

В то время как каналы Na + реагируют быстро, вмешиваясь в деполяризацию мембраны, когда генерируется PA или активное изменение мембранного потенциала.

С другой стороны, каналы Ca +, хотя они открываются медленнее во время деполяризации, играют фундаментальную роль в распространении электрических сигналов и запуске высвобождения сигналов нейротрансмиттеров в синапсах.

Биоэлементы, участвующие в возбудимости нейрона

Импульс возникает из-за асимметрии концентрации биоэлементов и биомолекул между цитоплазмой и внеклеточной средой. Наиболее важными ионами, участвующими в возбудимости нейрона, являются Na +, K +, Ca2 + и Cl-.

Есть также некоторые органические анионы и белки, которые находятся только во внутриклеточной жидкости и не могут покинуть ее, поскольку плазматическая мембрана непроницаема для этих компонентов.

Вне клетки более высокая концентрация ионов, таких как Na + (в 10 раз больше) и Cl-, а внутри до 30 раз больше K + и большое количество органических анионов (белков), которые генерируют отрицательный заряд в цитоплазме.

Как только чувствительные к напряжению каналы Na + и K + открываются, изменения напряжения будут передаваться в области, прилегающие к мембране, и вызывать открытие чувствительных к напряжению компонентов в этих областях и передачу изменения напряжения другим. самые дальние сектора.

После закрытия каналов Na + и K + ворота на короткое время деактивируются, что означает, что импульс не может вернуться.

Возможные зависимости действий

Таким образом, производство потенциала действия зависит от трех основных элементов:

Во-первых, активный транспорт ионов специфическими мембранными белками. Это порождает неравные концентрации одного или нескольких видов ионов по обе стороны от него.

Во-вторых, неравномерное распределение ионов создает электрохимический градиент на мембране, который создает источник потенциальной энергии.

Наконец, селективные закрытые ионные каналы позволяют ионным токам течь за счет электрохимических градиентов через эти межмембранные каналы.

Этапы

Потенциал отдыха

Когда потенциал действия не передается, мембрана нейрона находится в состоянии покоя. В этом случае внутриклеточная жидкость (цитоплазма) и внеклеточная жидкость содержат разные концентрации неорганических ионов.

Это приводит к тому, что внешний слой мембраны имеет положительный заряд, а внутренний слой имеет отрицательный заряд, что означает, что мембрана в состоянии покоя «поляризована». Этот потенциал покоя имеет значение -70 мВ, то есть потенциал внутри клетки на 70 мВ отрицательнее внеклеточного потенциала.

Вход Na + и выход K + обычно существуют в клетке из-за эффекта градиента концентрации (активный транспорт). Поскольку Na + находится вне клетки, он имеет тенденцию проникать, а поскольку внутри клетки больше K +, он имеет тенденцию выходить, чтобы уравновесить его концентрацию по обе стороны мембраны.

Различная ионная концентрация поддерживается действием мембранного белка, называемого «натриево-калиевый насос». Чтобы сохранить разность потенциалов, насос Na + и K + удаляет 3 иона Na + из ячейки на каждые два вводимых K +.

Формирование нервного импульса

Когда стимул представлен в рецепторной области нейрональной мембраны, создается генерирующий потенциал, который увеличивает проницаемость для Na + в мембране.

Если этот потенциал превышает порог возбудимости, который составляет от -65 до -55 мВ, генерируется нервный импульс, и Na + вводится с такой скоростью, что даже насос Na + и K + отключается.

Массивный приток положительно заряженного Na + вызывает обратное изменение упомянутых выше электрических зарядов. Это явление известно как деполяризация мембраны. Последний останавливается на отметке + 40мв.

При достижении порога всегда генерируется стандартное АД, поскольку нет ни больших, ни малых нервных импульсов, следовательно, все потенциалы действия равны. Если порог не достигнут, ничего не происходит, что известно как принцип «все или ничего».

PA очень короткий, длится от 2 до 5 миллисекунд. Увеличение проницаемости мембраны для Na + быстро прекращается, потому что каналы Na + инактивируются, а проницаемость для ионов K, которые текут из цитоплазмы, увеличивается, восстанавливая потенциал покоя.

Импульсный сдвиг

Импульс не остается в нейрональной мембране, где он генерируется как следствие генераторного потенциала, а вместо этого проходит через мембрану вдоль нейрона, пока не достигнет конца аксона.

Передача импульса заключается в его движении в виде электрических волн по нервному волокну. Достигнув конечных ножек аксона, он должен пересечь синапс, что осуществляется с помощью химических нейротрансмиттеров.

AP непрерывно перемещается по нервному волокну, если в нем нет миелина, однако, если он есть, слои миелина изолируют мембрану нервного волокна по всей его поверхности, за исключением узелков Ранвье. PA в этой ситуации переходит от одного узла к другому, что известно как скачкообразное проведение.

Этот тип передачи экономит много энергии и увеличивает скорость импульса и передачи информации, поскольку деполяризация происходит только в узлах Ранвье. Были зарегистрированы скорости до 120 м / сек, тогда как для волокон, не покрытых миелином, приблизительная скорость составляет 0,5 м / сек.

Синаптическая передача

Поток нервного импульса идет от афферентного конца нейрона, который включает тело и дендриты, к эфферентному концу, образованному аксоном и его коллатеральными ветвями. Сюда включены аксональные окончания, на концах которых находятся терминальные ножки или синаптические кнопки.

Область контакта между одним нейроном и другим или между нейроном и мышечной или железистой клеткой называется синапсом. В возникновении синапса нейротрансмиттеры играют фундаментальную роль, так что передаваемое сообщение имеет непрерывность по нервным волокнам.

Циклическое поведение импульса

По сути, потенциал действия - это изменение полярности мембраны с отрицательной на положительную и обратно на отрицательную в цикле, который длится от 2 до 5 миллисекунд.

Каждый цикл включает восходящую фазу деполяризации, нисходящую фазу реполяризации и суб-нисходящую фазу, называемую гиперполяризацией, при значениях ниже -70 мВ.

Характеристики

Нервный импульс - это электрохимическое сообщение. Это сообщение, потому что есть получатель и отправитель, и оно является электрохимическим, поскольку есть электрический компонент и химический компонент.

С помощью нервного импульса (потенциала действия) нейроны быстро и точно передают информацию, чтобы координировать действия всего тела организма.

ПА отвечают за каждое воспоминание, ощущение, мысль и двигательную реакцию. В большинстве случаев это происходит на больших расстояниях, чтобы контролировать эффекторные реакции, которые включают открытие ионных каналов, сокращение мышц и экзоцитоз.

Ссылки

1. Алькарас, В.М. (2000). Строение и функции нервной системы: сенсорная рецепция и состояния организма. НАУ.
2. Бак, З.М. (2013). Химическая передача нервных импульсов: исторический очерк. Elsevier.
3. Браун, AG (2012). Нервные клетки и нервная система: введение в нейробиологию. Springer Science & Business Media.
4. Колб Б. и Уишоу, IQ (2006). Нейропсихология человека. Panamerican Medical Ed.
5. МакКомас, А. (2011). Искра Гальвани: история нервного импульса. Издательство Оксфордского университета.
6. Моррис, CG, и Maisto, AA (2005). Введение в психологию . Pearson Education.
7. Рэндалл Д., Бурггрен В. и Френч К. (2002). Эккерт. Физиология животных: механизмы и адаптации. Четвертое издание. McGraw-Hill Interamericana, Испания.
8. Тул, Г., & Тул, С. (2004). Существенная биология AS для распознавания текста. Нельсон Торнс.