Det handlingspotentiale Det er et kortvarigt elektrisk eller kemisk fænomen, der forekommer i hjernens neuroner. Det kan siges, at det er meddelelsen, som en neuron overfører til andre neuroner.
Handlingspotentialet produceres i cellelegemet (kerne), også kaldet soma. Den bevæger sig gennem hele axonen (en forlængelse af neuronen, svarende til en ledning), indtil den når sin ende, kaldet terminal-knappen.
Handlingspotentialer på en given axon har altid den samme varighed og intensitet. Hvis axonen forgrener sig i andre processer, opdeles handlingspotentialet, men dets intensitet reduceres ikke.
Når handlingspotentialet når neuronens terminalknapper, udskiller de kemikalier kaldet neurotransmittere. Disse stoffer ophidser eller hæmmer neuronen, der modtager dem, og er i stand til at generere et handlingspotentiale i neuronen.
Meget af det, der vides om neuronernes handlingspotentialer, kommer fra eksperimenter med gigantiske blæksprutteaxoner. Det er let at studere på grund af dets størrelse, da det strækker sig fra hoved til hale. De tjener, så dyret kan bevæge sig.
Artikelindeks
Neuroner har en anden elektrisk ladning indeni end udenfor. Denne forskel kaldes Membranpotentiale.
Når en neuron er i hvilepotentiale, betyder, at dets elektriske ladning ikke ændres af exciterende eller hæmmende synaptiske potentialer.
På den anden side, når andre potentialer påvirker det, kan membranpotentialet reduceres. Dette er kendt som depolarisering.
Tværtimod, når membranpotentialet stiger med hensyn til dets normale potentiale, kaldes et fænomen hyperpolarisering.
Når en meget hurtig vending af membranpotentialet pludselig opstår, er der en handlingspotentiale. Dette består af en kort elektrisk impuls, der oversættes til meddelelsen, der bevæger sig gennem neuronets axon. Det begynder i cellekroppen og når terminalknapperne.
Det er vigtigt, at for at et handlingspotentiale skal opstå, skal elektriske ændringer nå en tærskel, kaldet excitationstærskel. Det er værdien af membranpotentialet, der nødvendigvis skal nås for at handlingspotentialet skal opstå.
Under normale forhold er neuronen klar til at modtage natrium (Na +) inde. Imidlertid er dets membran ikke særlig permeabel for denne ion..
Derudover har de velkendte "natrium-kalium-transportører" et protein, der findes i cellemembranen, der er ansvarlig for at fjerne natriumioner fra det og indføre kaliumioner i det. Specifikt for hver 3 natriumioner, den ekstraherer, introducerer den to kaliumioner.
Disse transportører holder natriumniveauet lavt inde i cellen. Hvis cellens permeabilitet skulle øges, og mere natrium kom ind i den pludselig, ville membranpotentialet ændre sig radikalt. Det er tilsyneladende det, der udløser et handlingspotentiale.
Specifikt ville membranens permeabilitet for natrium øges, når disse kommer ind i neuronen. Mens dette samtidig giver kaliumioner mulighed for at forlade cellen.
Celler har indlejret i deres membran adskillige proteiner kaldet ionkanaler. Disse har åbninger, hvorigennem ioner kan komme ind i eller forlade celler, selvom de ikke altid er åbne. Kanaler lukkes eller åbnes baseret på visse begivenheder.
Der er flere typer ionkanaler, og hver enkelt er normalt specialiseret til udelukkende at udføre bestemte typer ioner.
For eksempel kan en åben natriumkanal passere mere end 100 millioner ioner pr. Sekund..
Neuroner transmitterer information elektrokemisk. Dette betyder, at kemikalier producerer elektriske signaler.
Disse kemikalier har en elektrisk ladning, hvorfor de kaldes ioner. De vigtigste i nervesystemet er natrium og kalium, som har en positiv ladning. Ud over calcium (2 positive ladninger) og klor (en negativ ladning).
Det første trin for et handlingspotentiale at forekomme er en ændring i cellens membranpotentiale. Denne ændring skal overstige excitationsgrænsen.
Specifikt er der en reduktion i membranpotentialet, der kaldes depolarisering..
Som en konsekvens åbnes natriumkanaler ind i membranen åbent, hvilket tillader natrium at komme massivt ind i neuronen. Disse drives af diffusionskræfter og elektrostatisk tryk.
Da natriumioner er positivt ladede, frembringer de en hurtig ændring i membranpotentialet.
Axonmembranen har både natrium- og kaliumkanaler. Sidstnævnte åbnes dog senere, fordi de er mindre følsomme. Det vil sige, de har brug for et højere niveau af depolarisering for at åbne, og det er derfor, de åbner senere.
Der kommer et tidspunkt, hvor handlingspotentialet når sin maksimale værdi. Fra denne periode blokeres og lukkes natriumkanalerne.
De vil ikke længere kunne åbne igen, før membranen når sit hvilepotentiale igen. Som et resultat vil ikke mere natrium være i stand til at komme ind i neuronen..
Kaliumkanalerne forbliver imidlertid åbne. Dette tillader kaliumioner at strømme gennem cellen..
På grund af diffusion og elektrostatisk tryk, da det indre af axonet er positivt ladet, skubbes kaliumionerne ud af cellen. Således genvinder membranpotentialet sin sædvanlige værdi. Lidt efter lidt lukker kaliumkanalerne.
Denne udgang af kationer får membranpotentialet til at genvinde sin normale værdi. Når dette sker, begynder kaliumkanalerne at lukke igen..
Så snart membranpotentialet når sin normale værdi, lukker kaliumkanalerne helt. Lidt senere genaktiveres natriumkanalerne som forberedelse til en anden depolarisering for at åbne dem.
Endelig udskiller natrium-kalium-transportørerne det natrium, der var kommet ind, og genvinder det kalium, der tidligere var forladt.
Axonen består af en del af neuronen, en kabellignende forlængelse af neuronen. De kan være for lange til at tillade neuroner, der er fysisk langt fra hinanden, at oprette forbindelse og sende information til hinanden..
Handlingspotentialet spreder sig langs axonen og når terminalknapperne for at sende meddelelser til den næste celle. Hvis vi målte intensiteten af handlingspotentialet fra i forskellige områder af axonen, ville vi finde ud af, at dens intensitet forbliver den samme i alle områder.
Dette sker, fordi aksonal ledning følger en grundlæggende lov: loven om alt eller intet. Det vil sige, et handlingspotentiale er givet eller ej. Når den først begynder, bevæger den sig gennem hele axonen til sin ende, og den opretholder altid den samme størrelse, den stiger eller formindskes ikke. Hvad mere er, hvis et axon forgrener sig, splittes handlingspotentialet, men opretholder dets størrelse..
Handlingspotentialer starter i slutningen af axonen, der er knyttet til neuronens soma. De rejser normalt kun i én retning.
Du undrer dig måske over dette punkt: Hvis handlingspotentialet er en alt eller intet-proces, hvordan opstår visse adfærd såsom muskelsammentrækning, der kan variere mellem forskellige intensitetsniveauer? Dette sker efter loven om hyppighed.
Hvad der sker er, at et enkelt handlingspotentiale ikke direkte giver information. I stedet bestemmes oplysningerne af udledningsfrekvensen eller affyringshastigheden for et axon. Det vil sige den hyppighed, hvormed handlingspotentialer opstår. Dette er kendt som "frekvensloven"..
Således vil en høj frekvens af handlingspotentialer give anledning til en meget intens muskelsammentrækning..
Det samme er tilfældet med opfattelsen. For eksempel skal en meget lys visuel stimulus, der skal fanges, producere en høj "affyringshastighed" i axonerne fastgjort til øjnene. På denne måde afspejler frekvensen af handlingspotentialer intensiteten af en fysisk stimulus..
Derfor suppleres loven om alt eller intet af loven om frekvens.
Handlingspotentialer er ikke de eneste klasser af elektriske signaler, der forekommer i neuroner. For eksempel, når der sendes information gennem en synaps, gives en lille elektrisk impuls i membranen i neuronen, der modtager dataene..
Nogle gange kan en svag depolarisering, der er for svag til at producere et handlingspotentiale, ændre membranpotentialet..
Imidlertid reduceres denne ændring gradvist, når den bevæger sig gennem axonen. I denne type informationstransmission åbner eller lukker hverken natrium- eller kaliumkanalerne..
Axon fungerer således som et undersøisk kabel. Når signalet transmitteres gennem det, aftager dets amplitude. Dette er kendt som nedadgående ledning, og det opstår på grund af axonets egenskaber..
Axoner fra næsten alle pattedyr er dækket af myelin. Det vil sige, de har segmenter omgivet af et stof, der tillader nerveledning, hvilket gør det hurtigere. Myelin vikles rundt om axonen uden at lade ekstracellulær væske nå den.
Myelin produceres i centralnervesystemet af celler kaldet oligodendrocytter. Mens det i det perifere nervesystem produceres af Schwann-celler.
Myelin-segmenterne, kendt som myelinskeder, er opdelt fra hinanden ved bare områder af axonen. Disse områder kaldes Ranviers knuder, og de er i kontakt med den ekstracellulære væske..
Handlingspotentialet transmitteres forskelligt i et umelineret axon (som ikke er dækket af myelin) end i et myeliniseret.
Handlingspotentialet kan bevæge sig gennem den myelinbelagte aksonale membran på grund af ledningens egenskaber. Aksonen udfører på denne måde den elektriske ændring fra det sted, hvor handlingspotentialet opstår til den næste knude på Ranvier..
Denne ændring aftager lidt, men er stærk nok til at forårsage et handlingspotentiale i den næste knude. Dette potentiale udløses eller gentages derefter i hver knude i Ranvier og transporterer sig selv gennem det myeliniserede område til den næste knude..
Denne form for ledning af handlingspotentialer kaldes saltvandsledning. Navnet stammer fra det latinske "saltare", hvilket betyder "at danse". Konceptet er, at impulsen ser ud til at springe fra node til node.
Denne type kørsel har sine fordele. Først og fremmest for at spare energi. Natrium-kalium-transportører bruger meget energi på at trække overskydende natrium ind fra axonen under handlingspotentialer.
Disse natrium-kalium-transportører er placeret i de områder af axonen, der ikke er dækket af myelin. Imidlertid kan natrium i et myeliniseret axon kun komme ind i Ranviers noder. Derfor kommer meget mindre natrium ind, og på grund af dette skal mindre natrium pumpes ud, så natrium-kaliumtransportørerne skal arbejde mindre.
En anden fordel ved myelin er hastighed. Et handlingspotentiale udføres hurtigere i et myeliniseret axon, da impulsen "springer" fra en node til en anden uden at skulle gå gennem hele axonen.
Denne stigning i hastighed får dyr til at tænke og reagere hurtigere. Andre levende væsener, såsom blæksprutte, har axoner uden myelin, der vinder hastighed på grund af en stigning i deres størrelse. Blæksprutteaksoner har en stor diameter (ca. 500 µm), som gør det muligt for dem at rejse hurtigere (ca. 35 meter pr. Sekund).
Imidlertid bevæger handlingspotentialerne i samme hastighed i kattens axoner, selvom disse kun har en diameter på 6 µm. Hvad der sker er, at disse axoner indeholder myelin.
Et myeliniseret axon kan udføre handlingspotentialer med en hastighed på ca. 432 kilometer i timen med en diameter på 20 µm..
Endnu ingen kommentarer