ŽIVČNI IMPULZ: ZNAČILNOSTI, STOPNJE, FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2026

Živčni impulz je niz akcijskega potenciala (AP), ki se pojavijo vzdolž aksona in drugih električno razdražljivih celicah (mišičnih in žleznih). Načeloma se pojavi, ko se sporočilo prenaša z enega nevrona na drugega ali iz nevrona v organ efektorja zaradi prejetega zunanjega ali notranjega dražljaja.

Sporočilo je v bistvu električni signal, ki se ustvari v dendritih ali telesu nevrona in potuje do konca aksona, kjer se signal odda. Ta akcijski potencial je primarni električni signal, ki ga ustvarjajo živčne celice, nevroni, povzročajo pa ga spremembe v prepustnosti membrane za specifične ione.

Vir: pixabay.com

Kinetika in napetostna odvisnost prepustnosti nekaterih ionov zagotavljata popolno razlago nastanka akcijskega potenciala.

značilnosti

Akcijski potencial je nato eksploziven pojav, ki se bo širil brez zmanjšanja vzdolž živčnih vlaken. Akson vodi AP od točke nastanka, ki je območje iniciacije konice (blizu aksonskega stožca nevrona), do aksonskih sponk.

Nevroni so torej celice, specializirane za sprejemanje dražljajev in prenašanje impulzov. Aktivni električni odzivi nevronov in drugih vznemirljivih celic so odvisni od prisotnosti specializiranih beljakovin, znanih kot napetostni ionski kanali, v celični membrani.

Za nastanek živčnega impulza se mora nujno pojaviti sprememba v membrani nevrona, ki se razteza po celotnem aksonu. Elektrokemična razlika med celično citoplazmo in zunajceličnim okoljem omogoča, da se na obeh straneh membrane pojavi potencialna razlika.

Če izmerimo to razliko v elektrokemičnem potencialu znotraj in zunaj membrane, bi opazili razliko približno -70mV. V tem smislu je notranja stran nevronske membrane negativna glede na zunanjo stran, kadar ni dražljaja.

Ionski kanali in njihov pomen

Napetostni ionski kanali omogočajo, da se ioni premikajo po membrani kot odgovor na spremembe v električnem polju membrane. V nevronu obstaja več vrst ionskih kanalov, od katerih bo vsak omogočil prehod določene ionske vrste.

Ti kanali niso enakomerno razporejeni na membrani. Vendar lahko v aksonski membrani najdemo hitro delujoče kanale za Na + in K +, v aksonskem terminalu pa najdemo Ca + kanale.

K + kanali so odgovorni za vzdrževanje stanja mirovanja električno vznemirljivih celic, kadar ni dražljajev, ki bi sprožili AP, pojav, imenovan pasivne spremembe membranskega potenciala.

Medtem ko Na + kanali hitro reagirajo, posegajo v depolarizacijo membrane, ko nastane PA ali aktivna sprememba membranskega potenciala.

Po drugi strani pa Ca + kanali, čeprav se med depolarizacijo počasneje odpirajo, igrajo temeljno vlogo širjenja električnih signalov in sprožijo sproščanje nevrotransmitorskih signalov v sinapsah.

Bioelementi, ki sodelujejo pri razdražljivosti nevrona

Do impulza pride zaradi asimetrije v koncentraciji bioelementov in biomolekul med citoplazmo in zunajceličnim medijem. Najpomembnejši ioni, ki sodelujejo pri ekscitabilnosti nevrona, so Na +, K +, Ca2 + in Cl-.

Obstajajo tudi nekateri organski anioni in beljakovine, ki se nahajajo samo v medcelični tekočini in jih ne morejo zapustiti, ker je plazemska membrana za te komponente neprepustna.

Zunaj celice je večja koncentracija ionov, kot so Na + (10-krat več) in Cl-, znotraj pa do 30-krat več K + in velika količina organskih anionov (beljakovin), ki v citoplazmi ustvarjajo negativen naboj.

Takoj ko se odprejo napetostno občutljivi Na + in K + kanali, se spremembe napetosti prenesejo na območja, ki mejijo na membrano, in sprožijo odpiranje napetostno občutljivih komponent na teh območjih in prenos napetosti se spremeni na druge. najbolj oddaljeni sektorji.

Po zaprtju kanalov Na + in K + se vrata za kratek čas inaktivirajo, kar pomeni, da se zagon ne more vrniti nazaj.

Akcijske potencialne odvisnosti

Proizvodnja akcijskega potenciala je nato odvisna od treh bistvenih elementov:

Prvič, aktivni transport ionov s specifičnimi membranskimi proteini. Tako nastanejo neenakomerne koncentracije ionske vrste ali več na obeh straneh nje.

Drugič, neenakomerna porazdelitev ionov ustvarja elektrokemični gradient po membrani, ki ustvarja vir potencialne energije.

Nazadnje, ionski kanali s selektivnim zapiranjem ionskih vrst omogočajo, da se skozi te kanale, ki se raztezajo skozi membrano, pretakajo ionski tokovi, ki jih poganjajo elektrokemični gradienti.

Obdobja

Potencialni počitek

Kadar se akcijski potencial ne prenaša, je membrana nevrona v mirovanju. V tem primeru vsebuje znotrajcelična tekočina (citoplazma) in zunajcelična tekočina različne koncentracije anorganskih ionov.

To ima za posledico, da ima zunanja plast membrane pozitiven naboj, notranja plast pa negativni naboj, kar pomeni, da je membrana v mirovanju "polarizirana". Ta potencial za počitek ima vrednost -70mv, torej je potencial znotraj celice za 70 mV bolj negativen kot zunajcelični potencial.

Vstop v Na + in izstop K + v celici običajno obstajajo zaradi učinka koncentracijskega gradienta (aktivni transport). Ker je zunaj celice več Na +, ki teži k vstopu in ker je v celici več K +, se nagiba k izenačitvi koncentracije na obeh straneh membrane.

Različna ionska koncentracija se vzdržuje z delovanjem membranskega proteina, imenovanega "natrijeva in kalijeva črpalka". Za ohranitev razlike v potencialu črpalka Na + in K + odstrani 3 Na + ione iz celice za vsaka dva K +, ki ju vnese.

Nastanek živčnih impulzov

Kadar se v receptorju na nevronski membrani pojavi dražljaj, nastane potencial za ustvarjanje, ki poveča prepustnost za Na + v membrani.

Če ta potencial preseže prag vzbujenosti, ki je od -65 do -55 mV, se ustvari živčni impulz in Na + se vnese tako hitro, da je celo črpalka Na + in K + inaktivirana.

Masivni priliv pozitivno nabitega Na + povzroči, da se prej omenjeni električni naboji obrnejo. Ta pojav je znan kot membranska depolarizacija. Slednji se ustavi pri okoli + 40mv.

Po doseganju praga se vedno ustvari standardni BP, saj ni velikih ali majhnih živčnih impulzov, posledično so vsi akcijski potenciali enaki. Če prag ni dosežen, se ne zgodi nič, kar je znano kot načelo "vse ali nič".

PA je zelo kratek in traja od 2 do 5 milisekund. Povečanje prepustnosti membrane za Na + preneha hitro, ker so Na + kanali inaktivirani in se prepustnost za K ione, ki pritečejo iz citoplazme, poveča, ponovno vzpostavi potencial za počitek.

Impulzni premik

Impulz ne ostane v nevronski membrani, kjer nastaja kot posledica generatorjevega potenciala, temveč potuje skozi membrano vzdolž nevrona, dokler ne doseže konca aksona.

Prenos impulza je sestavljen iz njegovega gibanja v obliki električnih valov vzdolž živčnega vlakna. Ko doseže končna stopala aksona, mora prečkati sinapso, kar se naredi s pomočjo kemičnih nevrotransmiterjev.

AP potuje vzdolž živčnih vlaken, če nima mielina, če pa mielinski sloji izolirajo membrano živčnih vlaken po celotni površini, razen v Rangerevih vozliščih. PA v tej situaciji napreduje v skokih z enega vozlišča na drugo, kar je znano kot saltatorična prevodnost.

Ta vrsta prenosa prihrani veliko energije in poveča hitrost impulza in prenosa informacij, saj se depolarizacija pojavi le v Ranvierjevih vozliščih. Zabeleženi so hitrosti do 120 m / sek, medtem ko je za vlakna, ki jih mielin ne pokriva, približna hitrost 0,5 m / sek.

Sinaptični prenos

Tok živčnega impulza gre od aferentnega konca nevrona, ki obsega telo in dendrite do eferentnega konca, ki ga tvorita aksona in njegove kolateralne veje. Tu so vključeni aksonski zaključki, na katerih koncih so končne noge ali sinaptični gumbi.

Območje stika med enim in drugim nevronom ali med nevronom in mišično ali žlezno celico se imenuje sinapsa. Za nastanek sinapse imajo nevrotransmiterje temeljno vlogo, tako da ima preneseno sporočilo kontinuiteto na živčnih vlaknih.

Ciklično vedenje impulza

V bistvu je akcijski potencial sprememba polarnosti membrane iz negativne v pozitivno in nazaj v negativno v ciklu, ki traja od 2 do 5 milisekund.

Vsak cikel obsega naraščajočo fazo depolarizacije, padajočo fazo repolarizacije in fazo znižanja, ki se imenuje hiperpolarizacija pri številkah pod -70 mv.

Lastnosti

Živčni impulz je elektrokemično sporočilo. To je sporočilo, ker obstajata prejemnik in pošiljatelj in je elektrokemično, ker obstaja električna in kemična komponenta.

Skozi živčni impulz (akcijski potencial) nevroni hitro in natančno prenašajo informacije, da uskladijo delovanje celotnega telesa organizma.

PA so odgovorni za vsak spomin, občutek, misel in motorični odziv. To se v večini primerov zgodi na velikih razdaljah za nadzor odziva efektorjev, ki vključujejo odpiranje ionskega kanala, krčenje mišic in eksocitozo.

Reference

1. Alcaraz, VM (2000). Struktura in delovanje živčnega sistema: senzorični sprejem in stanja organizma. UNAM.
2. Bacq, ZM (2013). Kemični prenos živčnih impulzov: zgodovinska skica. Elsevier.
3. Brown, AG (2012). Živčne celice in živčni sistem: uvod v nevroznanost. Springer Science & Business Media.
4. Kolb, B., & Whishaw, IQ (2006). Človeška nevropsihologija. Panamerican Medical Ed.
5. McComas, A. (2011). Galvanova iskra: zgodba o živčnem impulzu. Oxford University Press.
6. Morris, CG, in Maisto, AA (2005). Uvod v psihologijo. Pearsonova vzgoja.
7. Randall, D., Burggren, W., in French, K. (2002). Eckert. Fiziologija živali: Mehanizmi in prilagoditve. Četrta izdaja. McGraw-Hill Interamericana, Španija.
8. Toole, G., & Toole, S. (2004). Bistvena AS Biologija za OCR. Nelson Thornes.