Åtgärdspotential meddelandet om neuroner

den åtgärdspotential det är ett kortlivat elektriskt eller kemiskt fenomen som händer i neuronerna i vår hjärna. Det kan sägas att det är meddelandet som kommer att överföras till andra neuroner.

Det produceras i cellens kropp (kärna), även kallad soma. Reser genom hela axonen (förlängning av neuron, liknande en kabel) till dess ände, kallad terminalknappen.

Åtgärdspotentialerna i en given axon har alltid samma längd och intensitet. Om axonen grenar till andra förlängningar är åtgärdspotentialen uppdelad, men intensiteten minskar inte.

När åtgärdspotentialen når neuronens terminalknappar utsöndrar de kemikalier som kallas neurotransmittorer. Dessa ämnen exciterar eller hämmar neuronen som tar emot dem, att kunna generera en åtgärdspotential i nämnda neuron.

Mycket av vad som är känt om neurons aktivitetspotential kommer från experiment som utförts med jätte bläckfiskaxoner. Det är lätt att studera på grund av dess storlek, eftersom det sträcker sig från huvudet till svansen. De tjänar så att djuret kan röra sig.

Neuronal membranpotential

Neuroner har olika elektriska laddningar inuti dem än ute. Denna skillnad kallas membranpotential.

När en neuron är i vilopåverkan, innebär att dess elektriska laddning inte förändras av excitatoriska eller hämmande synaptiska potentialer.

I motsats därtill, när andra potentialer påverkar det, kan membranpotentialen minskas. Detta är känt som depolarisation.

Eller tvärtom, när membranpotentialen ökar med hänsyn till sin normala potential, kallas ett fenomen hyperpolarisering.

När en mycket snabb inversion av membranpotentialen inträffar plötsligt finns det a åtgärdspotential. Detta består av en kort elektrisk impuls, som är översatt till meddelandet som färdas genom axon av neuronen. Det börjar i cellkroppen och når terminalknapparna.

Det är viktigt att betona att för att en åtgärdspotential ska kunna uppstå måste elektriska förändringar uppnå ett tröskelvärde som kallas exciteringsgräns. Det är värdet av membranpotentialen som nödvändigtvis måste uppnås för att åtgärdspotentialen ska kunna uppstå.

Potentiella effekter och förändringar i jonnivåer

Under normala förhållanden är neuronen beredd att ta emot natrium (Na +) inuti den. Emellertid är dess membran inte mycket permeabel för denna jon.

Dessutom har den den kända "natrium-kaliumtransportörerna", ett protein som finns i cellmembranet som ansvarar för att avlägsna natriumjoner från det och införande av kaliumjoner i den. I synnerhet, för varje 3 joner av natrium extraherad, ange två kalium.

Dessa transportörer upprätthåller en låg natriumnivå i cellen. Om cellens permeabilitet ökade och en större mängd natrium inträffade det plötsligt skulle membranpotentialen förändras radikalt. Tydligen är det här som utlöser en åtgärdspotential.

I synnerhet skulle membranets permeabilitet till natrium ökas genom att de kommer in i neuronen. Samtidigt skulle detta medge att kaliumjonerna kommer ut ur cellen.

Hur förekommer dessa förändringar i permeabilitet??

Cellerna har många proteiner inbäddade i deras membran jonkanaler. Dessa har öppningar genom vilka jonerna kan komma in eller lämna cellerna, även om de inte alltid är öppna. Kanalerna stängs eller öppnas enligt vissa händelser.

Det finns flera typer av jonkanaler, och var och en är vanligtvis specialiserad att driva vissa typer av joner uteslutande.

Till exempel kan en öppen natriumkanal passera mer än 100 miljoner joner per sekund.

Hur handlingspotentialer produceras?

Neuronerna sänder information elektrokemiskt. Det innebär att kemikalier producerar elektriska signaler.

Dessa kemikalier har en elektrisk laddning, varför de kallas joner. De viktigaste i nervsystemet är natrium och kalium, som har en positiv laddning. Förutom kalcium (2 positiva laddningar) och klor (en negativ laddning).

Förändringar i membranpotential

Det första steget för att en åtgärdspotential ska kunna uppstå är en förändring i cellens membranpotential. Denna ändring måste överstiga upphetsningströskeln.

I synnerhet är det en minskning av membranpotentialen, som kallas depolarisering.

Öppning av natriumkanaler

Som en konsekvens öppnar natriumkanalerna som är inbäddade i membranet, vilket gör att natrium kan komma in massivt inuti neuronen. Dessa drivs av diffusion och elektrostatiska tryckkrafter.

Eftersom natriumjoner är positivt laddade, producerar de en snabb förändring av membranpotentialen.

Öppning av kaliumkanaler

Axonmembranet har både natrium- och kaliumkanaler. Men senare öppnas senare, eftersom de är mindre känsliga. Det innebär att de behöver en högre grad av depolarisering för att öppna sig och det är därför de öppnar senare.

Stängning av natriumkanaler

Det kommer en tid då åtgärdspotentialen når sitt maximala värde. Från denna period blockeras och stängs natriumkanalerna.

De kan inte öppnas igen förrän membranet når vilopotentialen igen. Som ett resultat kan inget mer natrium komma in i neuronen.

Stängning av kaliumkanaler

Kaliumkanalerna förblir dock öppna. Detta gör att kaliumjoner kan strömma genom cellen.

På grund av diffusion och elektrostatiskt tryck, då axonets insida är positivt laddad, pressas kaliumjonerna ut ur cellen.

Således återhämtar membranpotentialen sitt vanliga värde. Lite i taget stänger kaliumkanalerna.

Denna katjonutmatning medför att membranpotentialen återställer sitt normala värde. När detta händer börjar kaliumkanalerna stänga igen.

I det ögonblick då membranpotentialen når sitt normala värde, stänger kaliumkanalerna helt. Något senare reaktiveras natriumkanalerna och förbereder sig för en annan depolarisering för att öppna dem.

Slutligen utsöndrar natrium-kaliumtransportörerna det natrium som hade gått in och återhämtar kalium som hade lämnat tidigare.

Hur informationen sprids av axonen?

Axonen består av en del av neuron, en förlängning av den senare som liknar en kabel. De kan vara mycket långa att tillåta neuroner som är fysiskt långt borta för att ansluta och skicka information.

Handlingspotentialen sprider sig längs axonen och når terminalknapparna för att skicka meddelanden till nästa cell.

Om vi ​​mätade intensiteten av åtgärdspotentialen från olika delar av axonen, skulle vi tycka att dess intensitet förblir densamma på alla områden.

Allas lag eller ingenting

Detta händer eftersom axonal ledning följer en grundläggande lag: allas lag eller ingenting. Det betyder att en åtgärdspotential ges eller inte ges. När den börjar, färdas den genom axonen till dess extrema, alltid bibehållen samma storlek, ökar eller minskar inte. Dessutom, om en axon grenar ut, är åtgärdspotentialen uppdelad, men upprätthåller dess storlek.

Åtgärdspotentialerna börjar i slutet av axonen som är bunden till neuronens soma. Normalt reser de vanligtvis i bara en riktning.

Möjliga åtgärder och beteende

Det är möjligt att du vid denna tidpunkt kan fråga dig själv: Om åtgärdspotentialen är en helt eller inget process, hur uppstår vissa beteenden som muskelkontraktion som kan variera mellan olika nivåer av intensitet? Detta händer med frekvensens lag.

Lagen om frekvens

Vad händer är att en enda åtgärdspotential inte ger information direkt. I stället bestäms informationen av frekvensen för utmatning eller avfyrningshastighet hos en axon. Det vill säga den frekvens i vilken åtgärdspotentialerna förekommer. Detta kallas "frekvenslagen".

Således skulle en hög frekvens av handlingspotentialer leda till en mycket intensiv muskelkontraktion.

Samma händer med uppfattningen. Till exempel måste en mycket ljus visuell stimulans, som ska fångas, producera en hög "avfyringshastighet" i axonerna som är fästa vid ögonen. På detta sätt reflekterar frekvensen av åtgärdspotentialer intensiteten hos en fysisk stimulans.

Därför kompletteras lagen om allt eller ingenting med frekvensens lag.

Andra former av informationsutbyte

Åtgärdspotentialer är inte de enda typerna av elektriska signaler som uppstår i neuroner. När man till exempel skickar information genom synaps finns en liten elektrisk impuls i membranet hos neuronen som tar emot data.

Vid vissa tillfällen kan en liten depolarisering som är för svag för att ge en åtgärdspotential lätt förändra membranpotentialen.

Denna förändring minskar emellertid lite för små när den färdas genom axonen. I denna typ av informationsöverföring öppnas eller stängs inte natrium- eller kaliumkanalerna.

Således fungerar axonen som en undervattenskabel. När signalen överförs av den minskar dess amplitud. Detta är känt som minskande ledning och uppstår på grund av axonets egenskaper.

Åtgärdspotentialer och myelin

Axonerna hos nästan alla däggdjur är täckta med myelin. Det vill säga de har segment omgivna av ett ämne som möjliggör nervledning, vilket gör det snabbare. Myelin sveper runt axonen utan att låta den extracellulära vätskan nå den.

Myelin produceras i centrala nervsystemet av celler som kallas oligodendrocyter. Även om det i det perifera nervsystemet produceras av Schwann-celler.

Myelin-segmenten, kända som myelinskedjor, är uppdelade av obehandlade områden av axonen. Dessa områden kallas Ranvier noduler och de är i kontakt med extracellulär vätska.

Åtgärdspotentialen överförs på ett annat sätt i en omyelinerad axon (som inte omfattas av myelin) än i en myelinerad.

Åtgärdspotentialen kan röra sig genom axelmembranet som är täckt med myelin genom kabelns egenskaper. Axonen på detta sätt utför den elektriska förändringen från den plats där åtgärdspotentialen inträffar tills nästa nod av Ranvier.

Denna förändring minskar något, men det är intensivt att provocera en åtgärdspotential i nästa nod. Därefter utlöses denna potential igen eller upprepas i varje nod av Ranvier, transporterad genom den myelinerade zonen till nästa nodulär..

Denna typ av ledning av åtgärdspotentialer kallas saltledning. Dess namn kommer från latinska "saltare", vilket betyder "att dansa". Konceptet är att impulsen verkar hoppa från nodule till nodule.

Fördelar med saltledning för att överföra åtgärdspotentialer

Denna typ av körning har sina fördelar. Först, för att spara energi. Natrium-kaliumtransportörer spenderar mycket energi som extraherar överskott av natrium från insidan av axonen under åtgärdspotentialer.

Dessa natrium-kaliumtransportörer befinner sig i områden av axonen som inte är täckta med myelin. I en myelinerad axon kan natrium emellertid bara komma in i Ranviers noduler. Därför går mycket mindre natrium in, och på grund av detta måste mindre natrium pumpas ut. Så natrium-kaliumtransportörerna måste arbeta mindre.

En annan fördel med myelin är hur snabbt. En åtgärdspotential drivs snabbare i en myelinerad axon, eftersom impulsen hoppar från en nodule till en annan utan att behöva gå igenom hela axonen.

Denna ökning i hastighet gör att djuren tänker och reagerar snabbare. Andra levande varelser, som bläckfisken, har axoner utan myelin som får fart på grund av en ökning av deras storlek. Bläckfiskens axoner har en stor diameter (ca 500 μm), vilket gör det möjligt för dem att resa snabbare (ca 35 meter per sekund).

Men vid samma hastighet reser sig åtgärdspotentialerna i katternas axoner, även om de bara har en diameter av 6 μm. Vad händer är att dessa axoner innehåller myelin.

En myelinerad axon kan leda till åtgärdspotentialer med en hastighet av ca 432 kilometer i timmen, med en diameter av 20 μm.

referenser

1. Handlingspotential. (N.D.). Hämtat den 5 mars 2017, från Hyperphysics, Georgia State University: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.
2. Carlson, N.R. (2006). Beteendefysiologi 8: e utg. Madrid: Pearson.
3. Chudler, E. (s.f.). Lights, Camera, Action Potential. Hämtad den 5 mars 2017, från University of Washington: faculty.washington.edu.
4. Åtgärder i handlingspotentialen. (N.D.). Hämtad den 5 mars 2017, från gränslös: boundless.com.