Neuronális Kommunikáció (akciós Potenciál)
Most, hogy megtudtuk, az alapvető struktúrák a neuron a szerepet, hogy ezek a struktúrák játszani a neuronális kommunikáció, vessünk egy közelebbi pillantást maga a jel—, hogyan mozog a neuron majd ugrás a következő neuron, ahol a folyamat ismétlődik.
a neuronális membránon kezdjük. A neuron folyékony környezetben létezik—extracelluláris folyadék veszi körül, intracelluláris folyadékot (azaz citoplazmát) tartalmaz., A neuronális membrán elkülöníti ezt a két folyadékot-kritikus szerepet játszik, mivel a neuronon áthaladó elektromos jel attól függ, hogy az intra – és extracelluláris folyadékok elektromosan különböznek-e. Ez a különbség a membránon keresztül, amelyet membránpotenciálnak neveznek, energiát biztosít a jel számára.
a folyadékok elektromos töltését a folyadékban oldott töltött molekulák (ionok) okozzák., A neuronális membrán féligáteresztő jellege némileg korlátozza ezeknek a töltött molekuláknak a mozgását, ennek eredményeként a töltött részecskék egy része koncentráltabbá válik a sejten belül vagy kívül.
a jelek között a neuronmembrán potenciálját készenléti állapotban tartják, nyugalmi potenciálnak nevezik. Mint egy gumiszalag kinyújtva, és arra várva, hogy működésbe lépjen, ionok sorakoznak a sejtmembrán mindkét oldalán, készen arra, hogy a membránon keresztül rohanjanak, amikor a neuron aktívvá válik, és a membrán kinyitja kapuit (azaz,, nátrium-kálium szivattyú, amely lehetővé teszi az ionok mozgását a membránon keresztül). A nagy koncentrációjú területeken lévő ionok készen állnak az alacsony koncentrációjú területekre való áttérésre, a pozitív ionok pedig készen állnak arra, hogy negatív töltésű területekre költözzenek.
nyugalmi állapotban a nátrium (Na+) magasabb koncentrációban van a sejten kívül, így hajlamos a sejtbe mozogni. A kálium (K+) viszont koncentráltabb a sejt belsejében, és hajlamos a sejtből () kilépni. Ezenkívül a sejt belseje kissé negatív töltésű a külsőhöz képest., Ez további erőt biztosít a nátriumra, ami a sejtbe költözik.
nyugalmi potenciál esetén a Na+ (kék pentagonok) erősen koncentrálódik a sejten kívül az extracelluláris folyadékban (kék színben), míg a K+ (lila négyzetek) erősen koncentrálódik a citoplazmában vagy intracelluláris folyadékban lévő membrán közelében., Más molekulák, mint például a kloridionok (sárga körök) és a negatív töltésű fehérjék (barna négyzetek) hozzájárulnak az extracelluláris folyadék pozitív nettó töltéséhez, valamint az intracelluláris folyadék negatív nettó töltéséhez.
ebből a nyugalmi potenciális állapotból a neuron jelet kap, állapota hirtelen megváltozik ()., Ha egy neuron jeleket fogad a dendrites—miatt neurotranszmitterek, egy szomszédos neuron kötelező, hogy a receptorok—kis pórusokat, vagy a kapukat nyitott a neuronális membrán, amely lehetővé teszi a Na+ ionokat, hajtott mindkét díjat, valamint a koncentráció különbség, hogy költözzön be a cellába. A pozitív ionok beáramlásával a sejt belső töltése pozitívabbá válik. Ha ez a töltés elér egy bizonyos szintet, az úgynevezett gerjesztési küszöböt, a neuron aktívvá válik, és megkezdődik az akciós potenciál.,
számos további pórus nyílik ki, ami a Na+ ionok hatalmas beáramlását, valamint a membránpotenciál hatalmas pozitív tüskéjét, a csúcs akciós potenciálját okozza. A tüske csúcsán a nátriumkapuk bezáródnak, a káliumkapuk kinyílnak. Amint a pozitív töltésű káliumionok elhagyják, a sejt gyorsan megkezdi a repolarizációt. Először hiperpolarizálódik, kissé negatívabbá válik, mint a nyugalmi potenciál, majd kiegyenlítődik, visszatérve a nyugalmi potenciálhoz.,
az akciós potenciál során a membránon keresztüli elektromos töltés drámaian megváltozik.
Ez a pozitív tüske képezi az akciós potenciált: az elektromos jel, amely általában a cellatestből az axonon lefelé mozog az axon terminálokra. Az elektromos jel hullámként mozog az axonon; minden ponton a sejtbe belépő nátriumionok egy része diffúz az axon következő szakaszába, felemelve a töltést a gerjesztés küszöbén, és új nátriumionok beáramlását kiváltva., Az akciós potenciál egészen az axonig mozog a terminál gombokig.
az akciós potenciál minden vagy semmi jelenség. Egyszerűen fogalmazva, ez azt jelenti, hogy egy másik neuronból érkező jel elegendő vagy nem elegendő a gerjesztés küszöbének eléréséhez. Nincs in-köztes, és nincs kikapcsolása cselekvési potenciál, ha elindul. Gondolj rá, mint e-mail vagy szöveges üzenet küldése. Gondolhat arra, hogy elküldi azt, amit akar, de az üzenet nem kerül elküldésre, amíg meg nem nyomja a küldés gombot. Továbbá, ha elküldi az üzenetet,nincs megállás.,
mert minden vagy semmi, az akciópotenciál újra létrejön vagy szaporodik, teljes erejével az axon minden pontján. Ugyanúgy, mint egy petárda megvilágított biztosítéka,nem tűnik el, amikor az axonon halad. Ez az all-or-none tulajdonság magyarázza azt a tényt, hogy az agyad olyan távoli testrész sérülését érzékeli, mint a lábujjad, ugyanolyan fájdalmas, mint az orrod.
amint azt korábban említettük, amikor az akciós potenciál megérkezik a terminál gombhoz, a szinaptikus hólyagok felszabadítják neurotranszmittereiket a szinapszisba., A neurotranszmitterek áthaladnak a szinapszison és a szomszédos neuron dendritjein található receptorokhoz kötődnek, és a folyamat megismétlődik az új neuronban (feltételezve, hogy a jel elég erős ahhoz, hogy akciópotenciált váltson ki). Amint a jel leszállításra kerül, a szinapszis felesleges neurotranszmitterei elmozdulnak, inaktív töredékekre bomlanak, vagy újra felszívódnak egy újrafelvételnek nevezett folyamatban. Reuptake magában foglalja a neurotranszmitter pumpálják vissza a neuron, hogy felszabadította azt, annak érdekében, hogy törölje a szinapszis ()., A szinapszis tisztítása mind a jelek közötti egyértelmű “on”, mind “off” állapot biztosítására, mind a neurotranszmitter termelésének szabályozására szolgál (a teljes szinaptikus vezikulák olyan jeleket adnak, amelyek nem igényelnek további neurotranszmittereket).
az újrafelvétel magában foglalja egy neurotranszmitter áthelyezését a szinapszisból az axon terminálba, ahonnan felszabadult.
a neuronális kommunikációt gyakran elektrokémiai eseménynek nevezik., Az akciós potenciál mozgása az axon hosszában egy elektromos esemény, a neurotranszmitter mozgása a szinaptikus térben pedig a folyamat kémiai részét képviseli.
Link a tanuláshoz
kattintson erre az interaktív szimulációra, hogy közelebbről megvizsgálja a neuronális kommunikációt.