The akční potenciál Jedná se o krátkodobý elektrický nebo chemický jev, který se vyskytuje v neuronech našeho mozku. Dá se říci, že je to zpráva, kterou neuron přenáší do jiných neuronů.
Akční potenciál se produkuje v těle buňky (jádru), také nazývaném soma. Prochází celým axonem (prodloužení neuronu, podobně jako drát), dokud nedosáhne svého konce, nazývaného terminální tlačítko.
Akční potenciály na daném axonu mají vždy stejnou dobu trvání a intenzitu. Pokud se axon větví do jiných procesů, rozdělí se akční potenciál, ale jeho intenzita se nesníží.
Když akční potenciál dosáhne koncových tlačítek neuronu, vylučují chemikálie nazývané neurotransmitery. Tyto látky vzrušují nebo inhibují neuron, který je přijímá, a jsou schopné generovat akční potenciál v uvedeném neuronu.
Hodně z toho, co je známo o akčních potenciálech neuronů, pochází z experimentů s obrovskými axony chobotnice. Je snadné ji studovat kvůli své velikosti, která sahá od hlavy k ocasu. Slouží k tomu, aby se zvíře mohlo pohybovat.
Rejstřík článků
Neurony mají uvnitř uvnitř jiný elektrický náboj než venku. Tento rozdíl se nazývá Membránový potenciál.
Když je neuron uvnitř klidový potenciál, znamená, že jeho elektrický náboj není změněn excitačními nebo inhibičními synaptickými potenciály.
Na druhou stranu, když to ovlivňují jiné potenciály, může být membránový potenciál snížen. Toto je známé jako depolarizace.
Naopak, když se potenciál membrány zvyšuje s ohledem na její normální potenciál, nazývá se jev hyperpolarizace.
Dojde-li k velmi rychlému obrácení membránového potenciálu náhle, dojde k akční potenciál. Skládá se z krátkého elektrického impulsu, který je převeden do zprávy, která prochází axonem neuronu. Začíná to v těle buňky a dosahuje koncových tlačítek.
Důležité je, že aby došlo k akčnímu potenciálu, musí elektrické změny dosáhnout prahové hodnoty, tzv práh buzení. Je to hodnota potenciálu membrány, které musí být bezpodmínečně dosaženo, aby došlo k akčnímu potenciálu.
Za normálních podmínek je neuron připraven přijímat sodík (Na +) uvnitř. Jeho membrána však není pro tento iont příliš propustná..
Známé „transportéry sodíku a draslíku“ navíc obsahují protein, který se nachází v buněčné membráně a který je odpovědný za odstraňování sodíkových iontů a zavádění draselných iontů do ní. Konkrétně pro každé 3 ionty sodíku, které extrahuje, zavádí dva ionty draslíku.
Tyto transportéry udržují nízkou hladinu sodíku v buňce. Pokud by se permeabilita buňky zvýšila a najednou do ní vstoupilo více sodíku, membránový potenciál by se radikálně změnil. Zřejmě právě to spouští akční potenciál.
Konkrétně by se zvýšila permeabilita membrány pro sodík, které by se dostaly do neuronu. To by současně umožnilo iontům draslíku opustit buňku.
Buňky mají ve své membráně zabudované četné tzv. Proteiny iontové kanály. Mají otvory, kterými mohou ionty vstupovat nebo opouštět buňky, i když nejsou vždy otevřené. Kanály jsou uzavřeny nebo otevřeny na základě určitých událostí.
Existuje několik typů iontových kanálů a každý z nich se obvykle specializuje na vedení určitých typů iontů výhradně.
Například otevřený sodíkový kanál může projít více než 100 milionů iontů za sekundu..
Neurony přenášejí informace elektrochemicky. To znamená, že chemikálie produkují elektrické signály.
Tyto chemikálie mají elektrický náboj, a proto se jim říká ionty. Nejdůležitější v nervovém systému jsou sodík a draslík, které mají pozitivní náboj. Kromě vápníku (2 kladné náboje) a chloru (jeden záporný náboj).
Prvním krokem pro vznik akčního potenciálu je změna membránového potenciálu buňky. Tato změna musí překročit prahovou hodnotu buzení.
Konkrétně se jedná o snížení membránového potenciálu, kterému se říká depolarizace..
V důsledku toho se sodíkové kanály zabudované do membrány otevírají, což umožňuje sodíku masivně vstupovat do neuronu. Ty jsou poháněny difuzními silami a elektrostatickým tlakem.
Protože ionty sodíku jsou kladně nabité, produkují rychlou změnu membránového potenciálu.
Axonová membrána má jak sodíkové, tak draselné kanály. Ty se však otevírají později, protože jsou méně citlivé. To znamená, že k otevření potřebují vyšší úroveň depolarizace, a proto se otevírají později.
Nastává čas, kdy akční potenciál dosáhne své maximální hodnoty. Od tohoto období jsou sodíkové kanály blokovány a uzavřeny.
Už se nebudou moci znovu otevřít, dokud membrána opět nedosáhne svého klidového potenciálu. Výsledkem je, že žádný další sodík nebude schopen vstoupit do neuronu..
Draselné kanály však zůstávají otevřené. To umožňuje iontům draslíku protékat buňkou..
Vzhledem k difúzi a elektrostatickému tlaku, protože vnitřek axonu je kladně nabitý, jsou ionty draslíku vytlačovány z článku. Potenciál membrány tedy získá svou obvyklou hodnotu. Postupně se kanály draslíku uzavírají.
Tento výstup z kationtů způsobí, že membránový potenciál obnoví svou normální hodnotu. Když k tomu dojde, draslíkové kanály se začnou znovu uzavírat..
Jakmile membránový potenciál dosáhne své normální hodnoty, draslíkové kanály se úplně uzavřou. O něco později se sodíkové kanály znovu aktivují při přípravě na další depolarizaci, aby se otevřely.
Nakonec transportéry sodíku a draslíku vylučují sodík, který vstoupil, a získají draslík, který předtím odešel.
Axon se skládá z části neuronu, kabelového prodloužení neuronu. Mohou být příliš dlouhé, aby umožnily neuronům, které jsou fyzicky daleko od sebe, aby se spojily a posílaly si navzájem informace..
Akční potenciál se šíří podél axonu a dosáhne koncových tlačítek k odesílání zpráv do další buňky. Pokud bychom měřili intenzitu akčního potenciálu z různých oblastí axonu, zjistili bychom, že jeho intenzita zůstává ve všech oblastech stejná.
K tomu dochází, protože axonální vedení se řídí základním zákonem: zákonem všeho nebo nic. To znamená, že akční potenciál je dán či nikoli. Jakmile začne, putuje axonem až na jeho konec, vždy si zachovává stejnou velikost, nezvyšuje se ani se nesnižuje. A co víc, pokud se axon rozvětví, akční potenciál se rozdělí, ale zachová si svou velikost..
Akční potenciály začínají na konci axonu, který je připojen k soma neuronu. Obvykle cestují pouze jedním směrem.
Možná se v tuto chvíli budete divit: je-li akční potenciál procesem všeho nebo nic, jak dochází k určitému chování, jako je svalová kontrakce, které se mohou lišit mezi různými úrovněmi intenzity? To se děje podle zákona frekvence.
Stává se, že potenciál jediné akce přímo neposkytuje informace. Místo toho je informace určena výbojovou frekvencí nebo rychlostí střelby axonu. To znamená frekvenci výskytu akčních potenciálů. Toto se nazývá „zákon frekvence“..
Vysoká frekvence akčních potenciálů by tedy vedla k velmi intenzivní svalové kontrakci..
Totéž je v případě vnímání. Například velmi jasný vizuální podnět, který má být zachycen, musí produkovat vysokou „rychlost střelby“ v axonech připojených k očím. Tímto způsobem frekvence akčních potenciálů odráží intenzitu fyzického stimulu..
Proto je zákon všeho nebo nic doplněn zákonem frekvence.
Akční potenciály nejsou jedinými třídami elektrických signálů, které se vyskytují v neuronech. Například při odesílání informací prostřednictvím synapse se do membrány neuronu, který přijímá data, dostane malý elektrický impuls..
Někdy mírná depolarizace, která je příliš slabá na to, aby vytvořila akční potenciál, může mírně změnit membránový potenciál..
Tato změna se však postupně snižuje, jak prochází axonem. U tohoto typu přenosu informací se ani sodíkový, ani draslíkový kanál neotvírají ani nezavírají..
Axon tedy funguje jako podmořský kabel. Jakmile je signál přenášen, jeho amplituda klesá. Toto je známé jako sestupné vedení a dochází k němu díky charakteristikám axonu..
Axony téměř všech savců jsou pokryty myelinem. To znamená, že mají segmenty obklopené látkou, která umožňuje vedení nervů, což zrychluje. Myelin se obaluje kolem axonu, aniž by mu umožňoval dosáhnout extracelulární tekutiny.
Myelin je produkován v centrálním nervovém systému buňkami zvanými oligodendrocyty. Zatímco v periferním nervovém systému je produkován Schwannovými buňkami.
Myelinové segmenty, známé jako myelinové pochvy, jsou od sebe rozděleny holými oblastmi axonu. Tyto oblasti se nazývají Ranvierovy uzliny a jsou v kontaktu s extracelulární tekutinou..
Akční potenciál se přenáší jinak v nemyelinizovaném axonu (který není pokryt myelinem) než v myelinovaném.
Akční potenciál může cestovat vlastnostmi drátu axonální membránou pokrytou myelinem. Axon tímto způsobem vede elektrickou změnu z místa, kde dochází k akčnímu potenciálu, do dalšího uzlu Ranvier..
Tato změna se mírně zužuje, ale je dostatečně silná, aby způsobila akční potenciál v dalším uzlu. Tento potenciál se poté spouští nebo opakuje v každém uzlu Ranvier a transportuje se skrz myelinizovanou oblast k dalšímu uzlu..
Tento druh vedení akčních potenciálů se nazývá solné vedení. Jeho název pochází z latiny „saltare“, což znamená „tančit“. Koncept spočívá v tom, že se zdá, že impuls přeskakuje z uzlu na uzel.
Tento typ řízení má své výhody. Nejprve šetřit energii. Transportéry sodíku a draslíku tráví spoustu energie taháním přebytečného sodíku zevnitř axonu během akčních potenciálů.
Tyto transportéry sodíku a draslíku se nacházejí v oblastech axonu, které nejsou pokryty myelinem. V myelinizovaném axonu však může sodík vstoupit pouze do uzlů Ranvier. Proto vstupuje mnohem méně sodíku, a proto musí být odčerpáváno méně sodíku, takže transportéry sodíku a draslíku musí pracovat méně.
Další výhodou myelinu je rychlost. Akční potenciál je veden rychleji v myelinizovaném axonu, protože impuls „skáče“ z jednoho uzlu do druhého, aniž by musel projít celým axonem.
Toto zvýšení rychlosti způsobí, že zvířata budou rychleji myslet a reagovat. Jiné živé bytosti, jako například chobotnice, mají axony bez myelinu, které získávají rychlost díky zvětšení své velikosti. Chobotnaté axony mají velký průměr (asi 500 µm), což jim umožňuje cestovat rychleji (asi 35 metrů za sekundu).
Při stejné rychlosti se však akční potenciály pohybují v axonech koček, i když mají průměr pouze 6 µm. Stává se, že tyto axony obsahují myelin.
Myelinovaný axon může vést akční potenciály rychlostí asi 432 kilometrů za hodinu o průměru 20 um..
Zatím žádné komentáře