Обяснен е потенциалът за действие! Функция, задача, заболявания; Разстройство

Неврон (нервна клетка)
Pixabay/fanukhan986

Терминът потенциал за действие се отнася до краткосрочни промени в мембранния потенциал в тялото. Потенциалите за действие обикновено възникват на хълма на аксона на нервните клетки и осигуряват предаването на стимула.

Потенциалът на действие има крива на напрежение от -90 mV до над +30 mV и е аналог на останалия потенциал. Следващата статия първо обяснява какъв е потенциалът за действие и какви задачи и функции той поема в тялото. Освен това се отбелязват оплаквания и заболявания, които са свързани с потенциала за действие, и всички важни факти са обобщени в списъци.

Какъв е потенциалът за действие?

Под потенциал на действие се разбира процес на тялото, при който в нервните клетки се извършва спонтанно обръщане на заряда. Почти всички потенциали за действие възникват на хълма на аксона на нервните клетки, при което хълмът на аксона винаги е началната точка на предните проекции на всяка отделна нервна клетка. За да се извърши спонтанното обръщане на кацането, потенциалът за действие мигрира по нервния процес или аксона.

Всеки потенциал за действие има различна продължителност. Периодите между милисекунда и няколко минути са напълно нормални. В същото време продължителността на потенциала за действие не оказва влияние върху неговата интензивност, тъй като това винаги е едно и също. По този начин няма разделение на слаби и силни потенциали за действие. Независимо от това, потенциалите за действие могат да бъдат подразделени на всички реакции или нищо.

Всичко-реакции възникват, когато стимулът е достатъчно силен и по този начин потенциалът за действие е напълно задействан. Нищо реакция, от друга страна, не се дава от потенциал за действие, който изобщо не е бил предизвикан. Реакциите всичко и нищо имат и няколко фази, през които трябва да преминат.

Продължителност и фази

Продължителността на потенциала за действие зависи от съответната клетка. Клетката на сърдечния мускул например има потенциал за действие от няколкостотин милисекунди. Продължителността се определя от вашия сърдечен ритъм, така че да има разлики, свързани със субекта.

Ap на сърдечната мускулна клетка се определя от сърдечната честота

Скелетната мускулна клетка, от друга страна, има значително по-кратка продължителност на потенциала за действие. След една до две милисекунди тяхната продължителност е само около една стотна.

Потенциалът за действие, който често се съкращава като ap, обикновено има четири фази. В първата фаза промяната на напрежението между вътрешността на клетката и външността на клетката е -90 mV до +30 mV. Този процес се нарича деполяризация и създава кратък скок на напрежението, така нареченият първоначален скок.

Първоначалният пик има напрежение приблизително +30 mV. След достигане на началния връх започва втората фаза.

Стойността спада леко до около 0 mV. Тук тя остава известно време, така че тази фаза се нарича фаза на платото. Третата фаза следва фазата на платото, в която следва реполяризацията. Тук се използва и натриево-калиевата помпа. Накрая се инициира четвъртата фаза или потенциалът за почивка.

С един поглед

Обобщение на потенциала за действие

спонтанно обръщане на заряда на нервните клетки
възникват на хълма на аксона на нервните клетки
скитат през аксон
има различна продължителност - от няколко милисекунди до минути
няма разделение на слаби и силни потенциали за действие - само всички и нищо реакции
има голяма крива на напрежение - от -90 mV до +30 mV обратно до -90 mV
осигурява кратка поляризация на почиващите потенциали
има четири различни фази

Предаване на сигнала

Предаването на невронния сигнал в централната нервна система

Потенциалът за действие е част от предаването на невроналния сигнал в централната нервна система. Основната задача на нервите е да предават информация и по този начин да предизвикат реакции в тялото, наред с други неща. За целта по-голямата част от нервните клетки имат два вида специализирани процеси.

Аксонът, отговорен за потенциала за действие, отвежда информацията далеч от клетъчното тяло и към други нервни клетки. За разлика от това, информацията се получава чрез дендритите и се предава на клетъчното тяло. Дендритите много приличат на клоните на дървото.

Двата неврона не са пряко свързани помежду си. Между тях лежат синапсите, чрез които определени нервни клетки могат да установят връзка с хиляди други нервни клетки.

Предаването на невроналния сигнал в централната нервна система работи посредством два "езика", електрическия и химическия език. „Езиците“ обаче не действат отделно един от друг, а се сливат един в друг.

Ако нервната клетка първо се възбуди, потенциалът на действие се активира, тъй като информацията се предава като електрически импулс, който в крайна сметка е потенциалът на действие, по аксона към синапса. Тъй като контактните точки на нервните клетки са разделени от тясна процеп и следователно не могат да се докоснат, полученото съобщение не може да бъде предадено.

За да се позволи предаването на съобщението, електрическият сигнал трябва да се преобразува в химичен сигнал. Невротрансмитерите се освобождават веднага щом потенциалът за действие достигне синапса.

Принцип на заключване и ключ

Сега преобразуваният сигнал е в състояние да се скита през синаптичната пролука и да стигне до другата страна, за да може съобщението да бъде предадено на рецепторите. Те работят съгласно така наречения принцип за заключване на клавишите.

Невротрансмитерите също могат да бъдат възбудени. Възбудените нови предаватели от своя страна задействат потенциал за действие, като информацията се предава успешно. Ако обаче участват инхибиторни невротрансмитери, предаването на потенциали за действие е затруднено или дори напълно прекъснато.

Предаването на електронна информация и превръщането й в химически пратеници в крайна сметка формират основния принцип на предаване на невроналния сигнал, който се намира в цялата централна нервна система.

Функции и задачи

Докато почти всички натриеви канали са затворени, някои от калиевите канали са отворени. Въпреки това, калиевите йони продължават да се движат, така че клетките да могат да поддържат това, което е известно като потенциал на мембраната в покой, който има напрежение около -70 mV.

Измерването на напрежението вътре в аксона би довело до отрицателен потенциал от -70 mV. Ниското напрежение се основава на дисбаланс на заряда на йоните, който е в пространството извън клетъчната течност и клетката.

Дендритите, рецептивни удължения на нервните клетки, абсорбират всички получени стимули и автоматично ги предават на могилата на аксона. Предаването винаги се осъществява чрез клетъчното тяло. Преди да пристигнат стимулите, мембранният потенциал в покой има същата стойност.

Само с пристигането на стимула потенциалът на мембраната в покой се променя така, че да се задейства потенциал за действие. Въпреки това, праговата стойност на хълма на аксона трябва да бъде надвишена, за да се задейства успешно потенциал за действие. Д.

Праговата стойност може да бъде достигната само при стойност на напрежението или увеличение от 20 mV до -50 mV на мембранния потенциал. При по-нисък мембранен потенциал, например -55mv, се предизвиква реакция „всичко или нищо“, така че информацията не може да бъде предадена.

В резултат на това на хълма на аксона на нервната клетка възниква потенциал за действие, което е предпоставката за предаване на стимул. Веднага след като праговата стойност е надвишена, натриевите канали, разположени в клетката, се отварят.

Позитивно заредените натриеви йони могат да влязат през отворените натриеви канали. Потенциалът за почивка продължава да нараства. Когато натриевите канали се отворят, калиевите канали се затварят едновременно, което води до обръщане на поляризацията. В резултат на реполяризацията, пространството вътре в аксона се зарежда положително за кратко време. В технически жаргон тази фаза често се нарича превишаване.

Мембранен потенциал

Мембранният потенциал има максимален капацитет. Натриевите канали обаче се затварят отново, преди да бъде достигнат максимумът. Веднага след като натриевите канали се затворят отново, калиевите канали се отварят, което позволява на калиевите йони да изтекат от клетката.

В резултат на това възниква реполяризация. Тук мембранният потенциал отново се доближава до потенциала на покой, така че за кратко време се получава така наречената хиперполяризация. С това мембранният потенциал пада под -70 mV напрежение.

Хиперполяризацията, наречена рефрактерен период, трае само около две милисекунди. Докато огнеупорният период продължава, едновременно не може да се задейства потенциал за действие. Ако в допълнение към хиперполяризацията се осъществи потенциал за действие, клетките биха се превъзбудили, така че тялото да предотврати подобна свръхвъзбудимост.

Веднага след като регулирането приключи, натриево-калиевата помпа отново има напрежение -70 mV. Стимулирането на стимула също е възможно отново. В същото време той позволява да се предаде потенциалът за действие от един аксонен сегмент на следващия.

Предишният раздел обаче все още е в огнеупорния период, така че предаването на дразнители може да се случи само едностранно и да се предотврати връщането. Предаването на стимули се извършва непрекъснато, но в същото време е доста бавно.

От друга страна, предаването на стимулиращ стимул се осъществява по-бързо. При нея аксоните са покрити с така наречената миелинова обвивка, която има ефект на изолационна лента. Въпреки това, миелиновата обвивка не е непрекъсната, а се прекъсва отново и отново. Прекъсванията са известни като Schnürringe.

При предаването на оздравителния стимул предаването не се извършва от едно парче, тъй като потенциалът за действие прескача от един пръстен към следващия. Поради тези квазинепрекъснати скокове, скоростта на пренасочване може да се увеличи рязко. Както нормалното, така и предаването на стимулиращ стимул имат потенциал за действие като основа за предаване на стимул, така че всички телесни функции се основават на това предаване.

С един поглед

Обобщение на функциите и задачите на потенциала за действие

основна задача за препращане на електронната информация към нервните клетки
се задейства и не е автоматично активен
информацията не може да бъде препратена без потенциал за действие
Бавно или бързо предаване на дразнител - предаване на салтаторен стимул с миелинова обвивка

Болести и неразположения

Болести, нарушения и оплаквания от потенциала за действие

По отношение на заболявания и оплаквания от потенциала за действие, миелиновите обвивки на нервните клетки могат да бъдат атакувани първо. Тази атака унищожава чувствителната вагина, така че възниква сериозно нарушение в предаването на дразнители.

Множествената склероза води до демиелинизация

Ако миелиновият слой вече не е там, стимулите губят част от своя заряд, докато се предават. Нервите се предават, но изискват значително повече заряд, така че отделните прекъсвания в миелиновата обвивка на аксона могат да бъдат възбудени.

Ако има само леко увреждане на миелиновия слой, потенциалът за действие се генерира със закъснение. Силните повреди обаче могат да гарантират, че предаването на възбуждане е напълно прекъснато, тъй като в този случай не може да се задейства нито един потенциал за действие.

Генетични дефекти като болестта на Шарко-Мари-Зъб или болестта на Krabbe могат да засегнат миелиновите обвивки. Множествената склероза също причинява демиелинизация. При засегнатите, които страдат от множествена склероза, собствените защитни клетки на тялото атакуват миелиновите обвивки и ги унищожават в процеса. Атаката се отнася до различни клетки, така че, наред с други неща, може да възникне обща слабост, парализа, спастичност, зрителни нарушения или чувствителност и езикови нарушения.

Paramyotonia congenita

Натриевият канал, от друга страна, е засегнат от много рядкото заболяване Paramyotonia congenita. Натриевите йони могат също да проникнат в клетките, докато натриевият канал е затворен, така че там се задейства потенциал за действие.

Това се случва и когато изобщо няма стимул. В резултат на това нервите са постоянно напрегнати, така че се получава повишено мускулно напрежение или миотония. Ако засегнатото лице се движи доброволно, се забелязва значително забавено отпускане на мускулите.

При Paramyotonia congenita може да се получи и обратното. Тук натриевият канал не пропуска никакви натриеви йони в клетката, въпреки че присъства патоген. Потенциалът за действие е възможен само със закъснение или в някои случаи изобщо не се задейства, така че да няма реакция към стимула.

Това води до нарушения на чувствителността, парализа или мускулна слабост. Тъй като ниските температури благоприятстват появата на симптоми и при двете форми на Paramyotonia congenita, охлаждането на мускулите трябва да се избягва, доколкото е възможно.

С един поглед

Обобщение на болестите и неразположенията на потенциала за действие

Атака и унищожаване на миелиновите обвивки
сериозни смущения в предаването на дразнители
леко и тежко увреждане на миелиновия слой - забавен или несъществуващ потенциал за действие
Генетични ефекти като болест на Carchot-Marie-Tooth, болест на краб и множествена склероза - причиняват различни симптоми и заболявания като парализа и разстройства
Парамиотония вродена и в двете версии

Често задавани въпроси и отговори

По-долу са дадени отговори на често задавани въпроси относно потенциала за действие.

Защо потенциалът за действие се препраща само в една посока?

По време на рефрактерния период аксонът или нервната клетка не могат да бъдат възбудени. Това състояние продължава до възстановяване на потенциала. Междувременно обаче възбуждането се разпространява от двете страни по аксона. Поради това вълнението не може да отвърне на удара, но трябва да пътува по нерва.

Каква е разликата между потенциал за действие и мембранен потенциал?

Мембранният потенциал е доминиран от йонно изместване. Например, това може да доведе до отрицателен заряд извън нервната клетка, който се превръща в положителен заряд. Възможно е и преобразуване в другата посока. Има мембранен потенциал в митохондриите и в нервните клетки.

Потенциалът на действие обаче гарантира, че разликата в заряда се отменя за кратък период от време. Разликата в заряда се неутрализира чрез йонния транспорт. Това става чрез активиране на зависими от напрежението канали. В резултат на това потенциалът на действие се движи по мембраната, върху която преди е преобладавала разликата в заряда.

Какво се случва с потенциал за действие, ако прагът не е достигнат?

За да се инициира потенциал за действие, трябва да се достигне определен праг. Това е между 20 mV и -50 mV напрежение. Ако тази прагова стойност не бъде достигната, потенциалът на действие не се задейства, тъй като възбуждането не се предава. Потенциалът за действие действа съгласно принципа „всичко или не“, така че може да бъде препратен само при достигане на необходимия праг.