Čo je depolarizácia neurónov a ako to funguje?

Marec 30, 2024

Fungovanie nášho nervového systému, ktorého súčasťou je mozog, je založené na prenosu informácií , Tento prenos je elektrochemický a závisí od generovania elektrických impulzov známych ako akčné potenciály, ktoré sa prenášajú cez neuróny pri plnej rýchlosti. Generovanie impulzov je založené na vstupe a výstupe rôznych iónov a látok v membráne neurónu.

Takže tento vstup a výstup spôsobujú podmienky a elektrický náboj, ktoré má bunka normálne meniť, a iniciuje proces, ktorý vyvrcholí vydaním správy. Jeden z krokov, ktoré tento proces prenosu informácií umožňuje, je depolarizácia , Táto depolarizácia je prvým krokom vo vytváraní akčného potenciálu, tj emisie správy.

Aby sme pochopili depolarizáciu, je potrebné vziať do úvahy stav neurónov za okolností pred týmto, to znamená, keď je neurón v kľudovom stave. Práve v tejto fáze, keď sa začína mechanizmus udalostí, skončí vo vzhľade elektrického impulzu, ktorý bude prechádzať do nervovej bunky, kým nedosiahne svoj cieľ, oblasti priľahlé k synaptickému priestoru, aby skončili alebo nevytvárali iný nervový impulz v inom neuróne inou depolarizáciou.

Keď neurón nečiní: stav pokoja

Ľudský mozog funguje neustále počas celého svojho života. Aj počas spánku sa činnosť mozgu nezastaví , jednoducho sa aktivita určitých miest v mozgu výrazne zníži. Avšak neuróny nevytvárajú vždy bioelektrické impulzy, ale sú v kľudovom stave, ktorý sa skončí zmenou na generovanie správy.

Za normálnych okolností, v kľudovom stave má membrána neurónov špecifický elektrický náboj -70 mV , vzhľadom na prítomnosť aniónov alebo negatívne nabitých iónov vo vnútri, okrem draslíka (aj keď má kladný náboj). Avšak, vonkajšia časť má pozitívnejší náboj kvôli väčšej prítomnosti sodíka , pozitívne nabité, spolu s chlórom s negatívnym nábojom. Tento stav je udržiavaný kvôli priepustnosti membrány, ktorá je v kľude ľahko prenosná na draslík.

Napriek tomu, že difúznou silou (alebo tendenciou rovnomerného rozptýlenia kvapaliny vyrovnávaním jej koncentrácie) a elektrostatickým tlakom alebo priťahovaním medzi iónmi opačného náboja je potrebné vyrovnať vnútorné a vonkajšie médium, táto priepustnosť spôsobuje, je vstup kladných iónov veľmi postupný a obmedzený .

Okrem toho, neuróny majú mechanizmus, ktorý zabraňuje meneniu elektrochemickej rovnováhy, tzv. sodíkové a draselné pumpy , ktorý pravidelne vylučuje tri sodné ióny zo zvnútra, aby umožnil dve drasliky zvonku. Týmto spôsobom sa vylučujú viac kladných iónov, než by mohli vstúpiť, udržiavajúc vnútorný elektrický náboj stabilný.

Tieto okolnosti sa však budú meniť pri prenose informácií na iné neuróny, zmena, ktorá, ako už bolo uvedené, začína fenoménom známym ako depolarizácia.

Depolarizácia

Depolarizácia je súčasťou procesu, ktorý iniciuje potenciál akcie , Inými slovami, je to časť procesu, ktorá spôsobuje uvoľnenie elektrického signálu, ktorý skončí cestovaním cez neurón, aby spôsobil prenos informácií nervovým systémom. V skutočnosti, keby sme museli znížiť každú duševnú činnosť na jednu udalosť, depolarizácia by bola vhodným kandidátom na obsadenie tejto pozície, pretože bez nej by bola neuronálna aktivita, a preto by sme ani neboli schopní zostať nažive.

Samotný jav, na ktorý sa tento pojem vzťahuje, je náhle veľké zvýšenie elektrického náboja vo vnútri neurónovej membrány , Toto zvýšenie je spôsobené konštantou pozitívne nabitých sodíkových iónov vo vnútri neurónovej membrány. Od okamihu, keď nastane táto fáza depolarizácie, nasleduje reťazová reakcia, vďaka ktorej sa objavuje elektrický impulz, ktorý prechádza neurónom a smeruje do oblasti ďaleko od miesta, kde bol iniciovaný, vyjadruje svoj účinok v nervovom termináli umiestnenom vedľa synaptického priestoru a zomrie.

Úloha sodíkových a draselných čerpadiel

Proces začína v axóne neurónov, v oblasti, v ktorej sa nachádza vysoké množstvo sodíkových receptorov citlivé na napätie , Hoci sú normálne uzavreté, v stave pokoja, ak existuje elektrická stimulácia, ktorá prekračuje určitú prahovú hodnotu excitácie (keď ide od -70mV do -65mV až -40mV), uvedené receptory sa začnú otvárať.

Pretože vnútrajšok membrány je veľmi negatívny, pozitívne sodné ióny budú veľmi priťahované kvôli elektrostatickému tlaku, ktorý vstupuje do veľkého množstva. Súčasne, čerpadlo sodíka / draslíka je inaktivované, takže nie sú odstránené žiadne pozitívne ióny .

V priebehu času, keď sa vnútro bunky stáva čoraz pozitívnejšou, sa otvárajú ďalšie kanály, tentoraz draslík, ktorý má tiež pozitívny náboj. V dôsledku odmietania medzi elektrickými nábojmi toho istého označenia, draslík končí vonku. Tým sa spomalí nárast kladného náboja, kým nedosiahne maximálne + 40mV vo vnútri článku .

V tomto bode kanály, ktoré iniciovali tento proces, tie sodné, skončia uzatvorením, s ktorým končí depolarizácia. Navyše na určitý čas zostanú neaktívni, vyhýbajúc sa novým depolarizáciám. Zmena vytvorenej polarity sa bude pohybovať pozdĺž axónu vo forme akčného potenciálu , aby informácie postúpili ďalšiemu neurónu.

A potom?

Depolarizácia to končí v okamihu, keď sodíkové ióny prestávajú vstupovať a nakoniec kanály tohto prvku sú zatvorené , Avšak draslíkové kanály, ktoré sa otvorili v dôsledku úniku pozitívneho prichádzajúceho náboja, zostávajú otvorené, pričom stále vypúšťajú draslík.

Takto časom vznikne návrat do pôvodného stavu s repolarizáciou a dokonca dosiahne bod známy ako hyperpolarizácia pretože kvôli kontinuálnemu výstupu sodíka bude zaťaženie nižšie ako pokojový stav, čo spôsobí zatvorenie draslíkových kanálov a reaktiváciu čerpadla sodíka / draslíka. Akonáhle sa to urobí, membrána bude pripravená na spustenie celého procesu znova.

Je to systém prestavenia, ktorý vám umožňuje vrátiť sa k počiatočnej situácii napriek zmenám, ktoré prekonal neurón (a jeho vonkajšie prostredie) počas procesu depolarizácie. Na druhej strane to všetko prebehne veľmi rýchlo, aby bolo možné reagovať na potrebu fungovania nervového systému.