Πληροφορίες

Αμφιβολία σχετικά με τη μετάδοση νευρικών παλμών

Αμφιβολία σχετικά με τη μετάδοση νευρικών παλμών


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Φυσικά, το εξωκυττάριο υγρό έχει περισσότερα ιόντα νατρίου και το αξόπλασμα έχει περισσότερα ιόντα καλίου. Δεδομένου ότι υπάρχουν περισσότερα κανάλια διαρροής καλίου από τα κανάλια διαρροής νατρίου στο αξόπλασμα, είναι πιο διαπερατό από τα ιόντα καλίου που μετακινούνται στο εξωκυττάριο υγρό.

Είναι σωστό να υποθέσουμε, λόγω αυτής της τεράστιας εκροής ιόντων καλίου στο εξωκυττάριο υγρό, υπάρχουν περισσότερα ιόντα καλίου από ιόντα νατρίου στο εξωκυττάριο υγρό τώρα;


11.4: Νευρικά ερεθίσματα

  • Συνεισφορά: Suzanne Wakim & amp Mandeep Grewal
  • Καθηγητές (Cell Molecular Biology & amp Plant Science) στο Butte College

Αυτή η εκπληκτική αστραπή από σύννεφο σε επιφάνεια εμφανίστηκε όταν μια διαφορά στο ηλεκτρικό φορτίο δημιουργήθηκε σε ένα σύννεφο σε σχέση με το έδαφος. Όταν η συσσώρευση φόρτισης ήταν αρκετά μεγάλη, προέκυψε ξαφνική εκκένωση ηλεκτρικής ενέργειας. Μια νευρική ώθηση είναι παρόμοια με ένα χτύπημα κεραυνού. Τόσο μια νευρική ώθηση όσο και ένας κεραυνός συμβαίνουν λόγω διαφορών στο ηλεκτρικό φορτίο και τα δύο καταλήγουν σε ηλεκτρικό ρεύμα.

Εικόνα ( PageIndex <1> ): Κεραυνός


Ανθρώπινο Νευρικό Σύστημα: Λειτουργία και τύποι (με διάγραμμα)

1. Αισθητηριακή είσοδος, δηλαδή ανίχνευση ερεθισμάτων από τους υποδοχείς ή τα αισθητήρια όργανα (π.χ. μάτια, αυτιά, δέρμα, μύτη και γλώσσα).

2. Μετάδοση αυτής της εισόδου από νευρικά ερεθίσματα στον εγκέφαλο και το νωτιαίο μυελό, τα οποία δημιουργούν την κατάλληλη απόκριση.

3. Έξοδος κινητήρα, δηλαδή διεξαγωγή της απόκρισης από μύες ή αδένες, που ονομάζονται τελεστές.

Δύο τύποι κυττάρων αποτελούν το νευρικό σύστημα - νευρώνες και νευρογλοίες. Οι νευρώνες μεταφέρουν ώσεις και η νευρογλοία υποστηρίζει και προστατεύει τους νευρώνες. Ένας νευρώνας αποτελείται από ένα κυτταρικό σώμα που ονομάζεται κύτον και δύο τύπους διεργασιών - δενδρίτη και άξονα.

Δενδρίτες ή δενδρίτες:

Αυτές είναι διαδικασίες που μοιάζουν με τρίχες που συνδέονται με το κυτόνιο. Λαμβάνουν ερέθισμα, το οποίο μπορεί να είναι φυσικό, χημικό, μηχανικό ή ηλεκτρικό, και το μεταδίδουν στο κύτονα.

Είναι το κυτταρικό σώμα, με κεντρικό πυρήνα που περιβάλλεται από κυτταρόπλασμα.

Από τη μία πλευρά του κυτόνου προκύπτει μια κυλινδρική διαδικασία γεμάτη με κυτταρόπλασμα. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται axon. Είναι το μεγαλύτερο μέρος του νευρώνα. Μεταδίδει την ώθηση μακριά από τον κύτονα. Η άκρη του έχει μια διόγκωση που ονομάζεται βολβός άξονα. Γενικά, ένας νευρώνας έχει έναν άξονα.

Η απόληξη ενός άξονα μπορεί να είναι διακλαδισμένη. Αυτές οι καταλήξεις ονομάζονται συναπτικοί ακροδέκτες. Το κενό μεταξύ ενός συναπτικού τερματικού και του δενδρίτη ενός άλλου νευρώνα ή ενός τελεστικού κυττάρου ονομάζεται σύναψη.

Πώς νιώθουμε ένα ζεστό ή κρύο αντικείμενο; Πώς νιώθουμε πόνο; Γιατί διαφορετικά πράγματα έχουν διαφορετικές μυρωδιές και γεύσεις; Υπάρχουν χιλιάδες κύτταρα υποδοχέα στα αισθήματά μας. Ανιχνεύουν ερεθίσματα όπως ζέστη, κρύο, πόνο, μυρωδιές και γεύσεις.

Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι υποδοχέων όπως αλγεργιοϋποδοχείς (για τον πόνο), υποδοχείς ταγκό (για αφή), γκουστατοϋποδοχείς (για γεύση), ολφακτοϋποδοχείς (για όσφρηση) κ.ο.κ. Το ερέθισμα που λαμβάνεται από έναν υποδοχέα μεταδίδεται με τη μορφή ηλεκτρικών σημάτων μέσω των δενδριτών ενός νευρώνα στο κύτονα του νευρώνα.

Το κύτονα μεταδίδει μόνο ισχυρές ώσεις. Οι ασθενείς παρορμήσεις δεν μεταδίδονται περαιτέρω. Μια ώθηση που μεταδίδεται από το κύτονα ταξιδεύει κατά μήκος του άξονα του νευρώνα. Όταν φτάσει στο τέλος του νευράξονα, προκαλεί τον βολβό του άξονα να απελευθερώσει μια χημική ουσία που διαχέεται κατά μήκος της συνάψεως και διεγείρει τους δενδρίτες του παρακείμενου νευρώνα.

Αυτοί οι δενδρίτες με τη σειρά τους στέλνουν ηλεκτρικά σήματα στο σώμα των κυττάρων τους, για να μεταφερθούν κατά μήκος του άξονα. Με αυτόν τον τρόπο, η αίσθηση από τον υποδοχέα μεταδίδεται στον εγκέφαλο ή στο νωτιαίο μυελό. Ένα σήμα από τον εγκέφαλο μεταδίδεται ομοίως στον τελεστή, ο οποίος πραγματοποιεί την κατάλληλη απόκριση.

Φάτε λίγη ζάχαρη. Θα βρείτε γλυκιά γεύση. Εάν κλείσετε τη μύτη σας με τα δάχτυλά σας δεν υπάρχει διαφορά στη γεύση του. Έχει ακόμα γλυκιά γεύση γιατί η ζάχαρη δεν έχει μυρωδιά που μπορεί επίσης να συμβάλει στη γεύση.

Κλείστε ξανά τη μύτη σας ενώ τρώτε μεσημεριανό. Θα διαπιστώσετε ότι η φραγμένη μύτη κάνει τη διαφορά στην εκτίμηση της γεύσης διαφόρων ειδών τροφίμων. Όταν ένα αντικείμενο έχει γεύση και οσμή, χρειάζεται τους οσφρητικούς υποδοχείς στη γλώσσα καθώς και τους οσφρητικούς υποδοχείς στη μύτη για να μεταδώσει τα ερεθίσματά του στον εγκέφαλο για την πλήρη εκτίμηση της γεύσης του.

Για παράδειγμα, μπορεί να μην μπορείτε να διακρίνετε μεταξύ της πολτοποιημένης παπάγιας και της πολτοποιημένης μπανάνας με βουλωμένη μύτη και μάτια κλειστά. Οι γευστικοί υποδοχείς και οι οσφρητικοί υποδοχείς μαζί μας κάνουν να εκτιμούμε καλύτερα κάθε τροφή. Αυτός είναι ο λόγος που το φαγητό φαίνεται άγευστο όταν κρυώνετε και η μύτη σας είναι βουλωμένη.

Στους ανθρώπους και τα σπονδυλωτά, το νευρικό σύστημα μπορεί να χωριστεί στο (1) κεντρικό, (2) περιφερειακό και (3) αυτόνομο νευρικό σύστημα.

Κεντρικό νευρικό σύστημα:

Το κεντρικό νευρικό σύστημα αποτελείται από τον εγκέφαλο και τον νωτιαίο μυελό.

Εγκέφαλος:

Είναι το πιο σημαντικό κέντρο συντονισμού στο σώμα. Τοποθετείται στο κουτί του εγκεφάλου, ή κρανίο, που το προστατεύει. Ο εγκέφαλος καλύπτεται από μεμβράνες που ονομάζονται μήνιγγες. Μεταξύ των μεμβρανών και του εγκεφάλου, καθώς και μέσα στον εγκέφαλο, υπάρχει ένα χαρακτηριστικό υγρό, που ονομάζεται εγκεφαλονωτιαίο υγρό. Αυτό προστατεύει επίσης τον εγκέφαλο.

Ο εγκέφαλος μπορεί να χωριστεί σε τρία μέρη - τον πρόσθιο εγκέφαλο, τον μεσοεγκέφαλο και τον οπίσθιο εγκέφαλο:

1. Ο πρόσθιος εγκέφαλος (εγκέφαλος) είναι το πρόσθιο τμήμα, που αποτελείται από δύο μεγάλα ημισφαίρια χωρισμένα με μια διαμήκη ρωγμή. Η επιφάνεια των ημισφαιρίων έχει πολλές πτυχώσεις και ονομάζεται εγκεφαλικός φλοιός. Ο εγκεφαλικός φλοιός αποτελείται από πολυάριθμους νευρώνες και οι πτυχώσεις χρησιμεύουν για την αύξηση της επιφάνειας, έτσι ώστε να υπάρχει ο μέγιστος αριθμός νευρώνων.

Τα εγκεφαλικά ημισφαίρια είναι θέσεις ευφυΐας και εθελοντικής δράσης. Ο μπροστινός εγκέφαλος περιέχει επίσης οσφρητικούς λοβούς, οι οποίοι είναι τα οσφρητικά κέντρα και το διάκεφαλο, το οποίο έχει κέντρα πείνας, δίψας κλπ. Στο πάτωμα του διαφράγματος είναι προσαρτημένη η υπόφυση.

2. Ο μεσεγκέφαλος περιλαμβάνει οπτικούς λοβούς, που είναι τα κέντρα όρασης.

3. Ο οπίσθιος εγκέφαλος είναι το οπίσθιο τμήμα, που βρίσκεται κάτω από τον πρόσθιο εγκέφαλο. Αποτελείται από την παρεγκεφαλίδα, τη γέφυρα και τον προμήκη μυελό. Η παρεγκεφαλίδα είναι το κέντρο συντονισμού και διατηρεί τη στάση και την ισορροπία του σώματος. Ελέγχει επίσης ορισμένες ακριβείς εθελοντικές ενέργειες, όπως αυτές που εμπλέκονται στη γραφή και την ομιλία.

Ο προμήκης μυελός στο εγκεφαλικό στέλεχος είναι το κέντρο ακούσιων ενεργειών, όπως η κατάποση, ο βήχας, το φτέρνισμα, η σιελόρροια, ο έμετος, ο καρδιακός παλμός και η αναπνοή. Ο επιμήκης μυελός συνεχίζεται στο νωτιαίο μυελό. Οι πόνοι μεταδίδουν πληροφορίες μεταξύ της παρεγκεφαλίδας και του εγκεφάλου.

Νωτιαίος μυελός:

Πρόκειται για ένα μακρύ κορδόνι που προέρχεται από το μυελό επιμήκη και περνά μέσα από τη σπονδυλική στήλη (ραχοκοκαλιά). Η σπονδυλική στήλη προστατεύει το νωτιαίο μυελό. Ο νωτιαίος μυελός καλύπτεται επίσης από μηνίγγες.

Μια εγκάρσια τομή του νωτιαίου μυελού δείχνει το κεντρικό κανάλι, το οποίο είναι γεμάτο με εγκεφαλονωτιαίο υγρό. Γύρω από το κανάλι υπάρχουν συστάδες κυτονίων, που σχηματίζουν τη φαιά ουσία.

Το περιφερειακό τμήμα έχει κυρίως άξονες και ονομάζεται λευκή ουσία. Από κάθε πλευρά του νωτιαίου μυελού προκύπτουν δύο ρίζες, η ραχιαία και η κοιλιακή ρίζα.

Η ραχιαία ρίζα συνδέεται με ένα νεύρο που ονομάζεται αισθητικό νεύρο, το οποίο συλλέγει αισθήσεις από τα αισθητήρια όργανα (υποδοχείς). Από την κοιλιακή ρίζα προκύπτει το κινητικό νεύρο, το οποίο μεταφέρει μηνύματα από το νωτιαίο μυελό στους μύες ή στους αδένες (ενεργητές).

Αντανακλαστική δράση:

Τι συμβαίνει όταν αγγίζετε κάτι ζεστό ή το δάχτυλό σας τρυπάται από μια βελόνα; Αμέσως τραβάς το χέρι σου μακριά, χωρίς καν να σκεφτείς γιατί το κάνεις. Τέτοιες ξαφνικές ακούσιες αντιδράσεις στα ερεθίσματα είναι παραδείγματα αντανακλαστικής δράσης. Η απάντηση μπορεί να είναι διαφορετική όταν εμπλέκεται η συνειδητή διαδικασία σκέψης σας. Για παράδειγμα, όταν ένας γιατρός σας τρυπάει με μια βελόνα ένεσης για να κάνει την ένεση ενός φαρμάκου στο χέρι σας, δεν αποσύρετε αμέσως το χέρι σας.

Η συνειδητή σας σκέψη σας λέει ότι το φάρμακο χορηγείται για να θεραπεύσει την ασθένειά σας. Σε αυτή την περίπτωση, ένα μήνυμα από το νωτιαίο μυελό πηγαίνει στον εγκέφαλο, το σκέψιμο μέρος του εγκεφάλου σας και ο σκεπτόμενος εγκέφαλός σας κατευθύνει το χέρι σας να αντέξει τον πόνο και να μην απομακρυνθεί.

Ο νωτιαίος μυελός είναι το κέντρο της αντανακλαστικής δράσης. Οι αντανακλαστικές ενέργειες παράγονται από αντανακλαστικά τόξα, τα οποία μπορούν να σχηματιστούν οπουδήποτε κατά μήκος του νωτιαίου μυελού, πλησιέστερα στον υποδοχέα και τον παράγοντα. Ένα αντανακλαστικό τόξο σχηματίζεται από ένα αισθητήριο νεύρο και ένα κινητικό νεύρο που ενώνονται με ένα συνδετικό νεύρο που υπάρχει στο νωτιαίο μυελό.

Καθώς οι παρορμήσεις δεν χρειάζεται να ταξιδέψουν μέχρι τον εγκέφαλο και την πλάτη, η ανίχνευση ερεθισμάτων και η ολοκλήρωση των αποκρίσεων είναι ταχύτερα.

Η αντανακλαστική δράση είναι μια εξαιρετικά γρήγορη ενέργεια, η οποία δεν περιλαμβάνει καμία σκέψη από τον εγκέφαλο. Εάν κάποιος χτυπήσει το πόδι σας με ένα σφυρί, το πόδι αποσύρεται αμέσως. Σε αυτόν τον τύπο αντανακλαστικής δράσης, η πρόσκρουση του σφυριού (ερέθισμα) που δέχεται ο υποδοχέας αποστέλλεται στον νωτιαίο μυελό μέσω του αισθητικού νεύρου. Το μήνυμα λαμβάνεται από το συνδετικό νεύρο του νωτιαίου μυελού.

Το συνδετικό νεύρο στη συνέχεια στέλνει μια απάντηση μέσω του κινητικού νεύρου στους μυς (τελεστές) για να τραβήξει το πόδι μακριά. Έτσι, η αντανακλαστική δράση είναι μια ξαφνική, ακούσια κινητική απόκριση σε ένα ερέθισμα. Η ροή της τροφής στο πεπτικό κανάλι, το αναβοσβήσιμο σε δυνατό φως ή ως απόκριση σε μια ξαφνική κίνηση μπροστά στο μάτι, το φτέρνισμα, ο βήχας, το χασμουρητό, ο λόξυγγας, το ρίγος κ.λπ., είναι επίσης αντανακλαστικές ενέργειες.

Περιφερικό νευρικό σύστημα:

Το περιφερικό νευρικό σύστημα περιλαμβάνει 12 ζεύγη κρανιακών νεύρων που προέρχονται από τον εγκέφαλο και 31 ζεύγη νωτιαίων νεύρων που προέρχονται από τον νωτιαίο μυελό. Τα νεύρα από τον εγκέφαλο και το νωτιαίο μυελό συνδέουν τους σκελετικούς μύες και ελέγχουν τη δραστηριότητά τους σύμφωνα με τις οδηγίες και τις απαιτήσεις του σώματος. Αυτά τα νεύρα σχετίζονται, επομένως, με εκούσιες πράξεις, δηλαδή, ενεργούν σύμφωνα με τη θέλησή μας.

Αυτόνομο νευρικό σύστημα:

Το αυτόνομο νευρικό σύστημα ελέγχει και ενσωματώνει τις λειτουργίες των εσωτερικών οργάνων όπως η καρδιά, τα αιμοφόρα αγγεία, οι αδένες κ.λπ., τα οποία δεν ελέγχονται από τη θέλησή μας.

Το αυτόνομο νευρικό σύστημα έχει δύο υποδιαιρέσεις: το συμπαθητικό και το παρασυμπαθητικό. Τα όργανα λαμβάνουν τόσο συμπαθητικά όσο και παρασυμπαθητικά νεύρα. Οι δύο τύποι νεύρων έχουν αντίθετες επιδράσεις στα όργανα, δηλαδή, εάν το ένα είναι διεγερτικό, το άλλο είναι ανασταλτικό.

Πώς ο νευρικός ιστός προκαλεί τη δράση των μυών;

Όταν ένα ηλεκτρικό σήμα από ένα νευρικό κύτταρο φτάσει σε μια σύναψη προκαλεί τον βολβό του άξονα να απελευθερώσει μια χημική ουσία. Αυτή η χημική ουσία, η οποία εκκενώνεται στη σύνδεση μεταξύ του νευρικού κυττάρου και του μυϊκού κυττάρου, προκαλεί την κυτταρική μεμβράνη του μυϊκού κυττάρου να μετακινήσει μερικά ιόντα στο μυϊκό κύτταρο. Αυτό προκαλεί μια σειρά αλλαγών, με αποτέλεσμα τελικά να συστέλλεται ή να χαλαρώνει ο μυς.


Τα νευρικά ερεθίσματα μπορούν να συγκρουστούν, να συνεχίσουν ανεπηρέαστα

Σύμφωνα με την παραδοσιακή θεωρία των νεύρων, δύο νευρικές ώσεις που στέλνονται από τα αντίθετα άκρα ενός νεύρου εκμηδενίζονται όταν συγκρούονται. Νέα έρευνα του Ινστιτούτου Niels Bohr δείχνει τώρα ότι δύο συγκρουόμενα νευρικά ερεθίσματα απλώς περνούν το ένα από το άλλο και συνεχίζουν ανεπηρέαστα. Αυτό υποστηρίζει τη θεωρία ότι τα νεύρα λειτουργούν ως παλμοί ήχου.

Τα αποτελέσματα δημοσιεύονται στο επιστημονικό περιοδικό Φυσική ανασκόπηση Χ.

Τα νευρικά σήματα ελέγχουν την επικοινωνία μεταξύ των δισεκατομμυρίων κυττάρων σε έναν οργανισμό και τους επιτρέπουν να συνεργάζονται σε νευρωνικά δίκτυα. Πώς λειτουργούν όμως τα νευρικά σήματα;

Το 1952, οι Hodgkin και Huxley παρουσίασαν ένα μοντέλο στο οποίο τα νευρικά σήματα περιγράφονταν ως ηλεκτρικό ρεύμα κατά μήκος του νεύρου που παράγεται από τη ροή των ιόντων. Ο μηχανισμός παράγεται από στρώματα ηλεκτρικά φορτισμένων σωματιδίων (ιόντα νατρίου και καλίου) εκατέρωθεν της νευρικής μεμβράνης που αλλάζουν θέση όταν διεγείρονται. Αυτή η αλλαγή φορτίου δημιουργεί ηλεκτρικό ρεύμα.

Αυτό το μοντέλο γνώρισε γενική αποδοχή. Για περισσότερα από 60 χρόνια, όλα τα εγχειρίδια ιατρικής και βιολογίας λένε ότι η λειτουργία των νεύρων οφείλεται σε ένα ηλεκτρικό ρεύμα κατά μήκος της οδού των νεύρων. Ωστόσο, αυτό το μοντέλο δεν μπορεί να εξηγήσει μια σειρά από φαινόμενα που είναι γνωστά για τη λειτουργία των νεύρων.

Οι ερευνητές του Ινστιτούτου Niels Bohr στο Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης έχουν πραγματοποιήσει τώρα πειράματα που εγείρουν αμφιβολίες σχετικά με αυτό το καθιερωμένο μοντέλο ηλεκτρικών παλμών κατά μήκος της νευρικής οδού.

"Σύμφωνα με τη θεωρία αυτού του μηχανισμού ιόντων, το ηλεκτρικό σήμα αφήνει μια ανενεργή περιοχή στο πέρασμά του και το νεύρο μπορεί να υποστηρίξει νέα σήματα μόνο μετά από μια σύντομη περίοδο ανάρρωσης αδράνειας. Επομένως, δύο ηλεκτρικά ερεθίσματα που στέλνονται από τα αντίθετα άκρα του νεύρου θα πρέπει να να σταματήσει μετά τη σύγκρουση και την είσοδο σε αυτές τις ανενεργές περιοχές », εξηγεί ο Thomas Heimburg, καθηγητής και επικεφαλής της ομάδας βιοφυσικής μεμβρανών στο Ινστιτούτο Niels Bohr στο Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης.

Ο Thomas Heimburg και η ερευνητική του ομάδα πραγματοποίησαν πείραμα στο εργαστήριο χρησιμοποιώντας νεύρα από γαιοσκώληκες και αστακούς. Τα νεύρα αφαιρέθηκαν και χρησιμοποιήθηκαν σε ένα πείραμα στο οποίο επέτρεψαν στους ερευνητές να διεγείρουν τις νευρικές ίνες με ηλεκτρόδια και στα δύο άκρα. Στη συνέχεια μέτρησαν τα σήματα καθ 'οδόν.

"Η μελέτη μας έδειξε ότι τα σήματα περνούσαν το ένα μέσα από το άλλο εντελώς ανεμπόδιστα και αναλλοίωτα. Έτσι λειτουργούν τα ηχητικά κύματα. Ένα ηχητικό κύμα δεν σταματά όταν συναντά άλλο ηχητικό κύμα. Και τα δύο κύματα συνεχίζουν ανεμπόδιστα. Η νευρική ώθηση μπορεί επομένως να εξηγηθεί από το γεγονός ότι ο παλμός είναι ένα μηχανικό κύμα με τη μορφή ενός παλμού ήχου, ενός σόλιτον, που κινείται κατά μήκος της νευρικής μεμβράνης », εξηγεί ο Thomas Heimburg.

Η θεωρία επιβεβαιώνεται

Όταν ο ηχητικός παλμός κινείται μέσω της νευρικής οδού, η μεμβράνη αλλάζει τοπικά από υγρή σε πιο στερεή μορφή. Η μεμβράνη συμπιέζεται ελαφρά και αυτή η αλλαγή οδηγεί σε ηλεκτρικό παλμό ως συνέπεια του πιεζοηλεκτρικού φαινομένου. "Το ηλεκτρικό σήμα δεν βασίζεται λοιπόν σε ηλεκτρικό ρεύμα αλλά προκαλείται από μηχανική δύναμη", επισημαίνει ο Thomas Heimburg.

Ο Thomas Heimburg, μαζί με τον καθηγητή Andrew Jackson, πρότειναν για πρώτη φορά τη θεωρία ότι τα νεύρα λειτουργούν με ηχητικούς παλμούς το 2005. Η έρευνά τους από τότε υποστηρίζει αυτή τη θεωρία και τα νέα πειράματα προσφέρουν πρόσθετη επιβεβαίωση για τη θεωρία ότι τα νευρικά σήματα είναι ηχητικοί παλμοί.


Μετάδοση νευρικής ώθησης κατά μήκος ενός άξονα

Ένα νευρικό κύτταρο είναι σαν δέκτης, πομπός και γραμμή μετάδοσης με την αποστολή ενός σήματος από τους δενδρίτες του στην τερματική δέσμη αξόνων.

Το ερέθισμα ενεργοποιεί ένα δυναμικό δράσης στην κυτταρική μεμβράνη του νευρικού κυττάρου και αυτό το δυναμικό δράσης παρέχει το ερέθισμα για ένα γειτονικό τμήμα της κυτταρικής μεμβράνης. Όταν το δυναμικό δράσης διάδοσης φτάσει στον άξονα, προχωρά κάτω από αυτήν τη «γραμμή μετάδοσης» με διαδοχική διέγερση τμημάτων της μεμβράνης του άξονα.

Μόνο η διαδοχική διέγερση των δυναμικών δράσης θα είχε ως αποτέλεσμα την αργή μετάδοση σήματος κάτω από τον άξονα. Η ταχύτητα διάδοσης αυξάνεται σημαντικά από τη δράση της θήκης μυελίνης.

Η θήκη μυελίνης γύρω από τον άξονα εμποδίζει τις πύλες σε εκείνο το τμήμα του νευράξονα να ανοίξουν και να ανταλλάξουν τα ιόντα τους με το εξωτερικό περιβάλλον. Υπάρχουν κενά μεταξύ των κυττάρων του ελύτρου μυελίνης γνωστά ως Κόμβοι του Ranvier. Σε εκείνες τις ακάλυπτες περιοχές της μεμβράνης των αξόνων, μπορεί να πραγματοποιηθεί η ανταλλαγή ιόντων που είναι απαραίτητη για την παραγωγή ενός δυναμικού δράσης. Το δυναμικό δράσης σε έναν κόμβο είναι αρκετό για να διεγείρει μια απόκριση στον επόμενο κόμβο, έτσι το νευρικό σήμα μπορεί να διαδοθεί ταχύτερα με αυτά τα διακριτά άλματα παρά με τη συνεχή διάδοση της εκπόλωσης/επαναπόλωσης κατά μήκος της μεμβράνης. Αυτή η ενισχυμένη μετάδοση σήματος ονομάζεται αλατισμένη αγωγή (από τα λατινικά αλμυρό, να πηδήξεις ή να πηδήξεις).

Ο Tuzynski και ο Dixon προσφέρουν κάποια ποσοτικοποίηση των μεγεθών που εμπλέκονται σε αυτά τα νευρικά κύτταρα. Ο άξονας αποτελείται από συνδεδεμένα τμήματα μήκους περίπου 2 mm και διαμέτρου τυπικά 20 m m. Αυτή η διάμετρος συγκρίνεται με περίπου 100 m m για τη διάμετρο μιας ανθρώπινης τρίχας. Οι διάμετροι του άξονα μπορεί να ποικίλλουν από 0,1 m m έως 20 m m και μπορεί να είναι έως και ένα μέτρο μήκος. Το πολυμελετημένο καλαμάρι έχει έναν γιγάντιο άξονα διαμέτρου περίπου ενός χιλιοστού. Τα έλυτρα μυελίνης έχουν μήκος περίπου 1 mm. Το δυναμικό δράσης ταξιδεύει κατά μήκος του άξονα με ταχύτητες από 1 έως 100 m/s.

Συνεισφέρων συγγραφέας: Ka Xiong Charand


Συζήτηση

Η αλατισμένη αγωγή

Μια περίπτωση εφαρμογής νευρολογικού ενδιαφέροντος είναι αυτή της λεγόμενης «αλατωτής αγωγιμότητας» στους μυελινωμένους άξονες. Οι μετρήσεις της μέσης ταχύτητας των αιχμών στους μη μυελινωμένους άξονες είναι μεταξύ 0, 5 και 10 m/s, ενώ στους μυελινωμένους άξονες είναι περίπου 150 m/s [6, 31,32,33,34]. Η σκλήρυνση κατά πλάκας (ΣΚΠ) είναι μια σοβαρή παθολογία του κεντρικού νευρικού συστήματος (ΚΝΣ) που χαρακτηρίζεται από ένα σύμπλεγμα κλινικών διαταραχών που προκαλούνται από την κακή αγωγιμότητα των αιχμών, ως συνέπεια της βλάβης και/ή της ολικής ή μερικής απώλειας του ελύτρου της μυελίνης (απομυελίνωση ) λόγω της φλεγμονής των διαδρομών των αξόνων [6, 31,32,33,34,35]. Η μελέτη της αλατισμένης αγωγιμότητας είναι επομένως ζωτικής σημασίας για την κατανόηση και την αντιμετώπιση αυτών των σοβαρών ασθενειών. Η αλατισμένη αγωγή περιγράφεται μέσω της «θεωρίας καλωδίων». Ας δούμε τώρα πώς ορισμένες σχέσεις που προέρχονται από τη θεωρία των καλωδίων μπορούν να ερμηνευτούν στο πλαίσιο του SFT [ñ]. Μπορούμε να μοντελοποιήσουμε το περίβλημα μυελίνης όπως αποτελείται από μια σειρά ομόκεντρων λεπτών κυλινδρικών επιφανειών μήκους L, χωρητικότητας ανά μονάδα εμβαδού cΜ και πάχος dΜ κατανέμεται από την ακτίνα α1 του πυρήνα του άξονα στην εξωτερική ακτίνα α2, δηλαδή στην ακτίνα του άξονα (Βλέπε επόμενη Εικ. 10).

Κόμβοι Ranvier και Myelin Sheath. ένα-Ευγενική προσφορά των Anne Desmazieres et. Ο Αλ. [36]. σι-Ευγενική προσφορά του καθηγητή Peter Brophy [37]. ντο-Ηλεκτρονική μικρογραφία μετάδοσης μυελινωμένου άξονα. Το στρώμα μυελίνης (ομόκεντρο) περιβάλλει τον άξονα ενός νευρώνα, εμφανίζοντας κυτταροπλασματικά όργανα στο εσωτερικό του [38]. ρε, μι-Οι κόμβοι του Ranvier και οι μυελινωμένες περιοχές ενός άξονα αναπαρίστανται ως ισοδύναμο κύκλωμα σε ένα διατμηματικό μοντέλο, τροποποιημένο μετά από F, Dayan et al., [8]. φά-Σχηματικό του μοντέλου μας ένα μLINAC, όπου ένα ηλεκτρικό πεδίο δρα στους κόμβους του Ranvier και επιταχύνει τα nuons στα μυελινωμένα τμήματα που συμπεριφέρονται σαν συρόμενοι σωλήνες

Στη συνέχεια θα έχουμε συνολική χωρητικότητα CΜ (σειρά) που δίνεται από τις ακόλουθες σχέσεις [8]

Όπου η θήκη μυελίνης εκτείνεται από την ακτίνα α1 του πυρήνα του άξονα προς την εξωτερική ακτίνα α2, δηλαδή στην ακτίνα του άξονα (Βλ. Εικ. 10δ, ε).

Εκτελώντας τη (γραμμική) θεωρία του καλωδίου, λαμβάνουμε την εξίσωση διάχυσης:

Ο συντελεστής διάχυσης είναι:

Όπου rμεγάλο είναι η ενδοκυτταρική αντίσταση. Η βέλτιστη τιμή της εσωτερικής ακτίνας α1 - που μεγιστοποιεί τη σταθερά διάχυσης- είναι ένα1

0.6ένα2 [8]. Στην περίπτωση ενός μυελινωμένου αξόνου, η ταχύτητα διάδοσης είναι ανάλογη με την εξωτερική ακτίνα α2, δηλαδή στην ακτίνα του άξονα, ενώ για έναν μη μυελωμένο άξονα είναι ανάλογο με την τετραγωνική ρίζα της ακτίνας του νευράξονα (α2) [8].

Ας δείξουμε με ένα παράδειγμα την ευελιξία της περιγραφής σωματιδίων των νευρικών παλμών. Εδώ εκμεταλλευόμαστε τη φυσική των επιταχυντών σωματιδίων [39, 40] γιατί από τη δική μας άποψη η λειτουργικότητα ενός μυελινωμένου άξονα είναι αυτή ενός (μικρο) γραμμικού επιταχυντή σωματιδίων (μLINAC).

Οι μυελινωμένες περιοχές συμπεριφέρονται όπως τα κλουβιά Faraday (σωλήνες παρασυρόμενων) ενώ στα κενά των κόμβων του Ranvier υπάρχει ένα μη μηδενικό ηλεκτρικό πεδίο που παρέχει την επιτάχυνση του σωματιδίου κατά μήκος του νευράξονα (βλέπε Εικ. 10στ). Κατά την επιτάχυνση η ταχύτητα αυξάνεται μονότονα. Στον σωλήνα μετατόπισης η ταχύτητα vΕγώ επιτυγχάνεται. Τώρα, λαμβάνοντας υπόψη την αποτελεσματική μάζα m ñ από ένα nuon, έχουμε λοιπόν μια ενέργεια:

Από τη θεωρία των καλωδίων συμπεραίνουμε ότι η μέση ταχύτητα είναι ανάλογη με την ακτίνα του άξονα μυελίνης (14). Με αυτόν τον τρόπο, μπορούμε να υπολογίσουμε την αποτελεσματική μάζα και το φορτίο του nuon και το μέτρο του ηλεκτρικού πεδίου στους κόμβους του Ranvier. Αυτό είναι ένα κρίσιμο αποτέλεσμα. Για να εξηγήσουμε τον βιοφυσικό μηχανισμό απομυελινωτικών παθολογιών μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το μοντέλο nuon επειδή παρέχει πλεονεκτήματα έναντι της «κλασικής» ηλεκτροφυσιολογικής περιγραφής. Ωστόσο, το μοντέλο είναι σύμφωνος με την «κλασική» περιγραφή, επειδή μια ακίδα είναι το ηλεκτροφυσιολογικό ίχνος και ανιχνευτής του περάσματος ενός νουόν.

Η απομυελίνωση, λόγω της διακοπής των παρανοδικών κυκλωμάτων μυελίνης, προκαλεί τη διασπορά όλων των καναλιών ιόντων, αντλιών και εναλλακτών κατά μήκος του άξονα [6, 31,32,33,34,35,36]. Η υπερφόρτωση νατρίου προκαλεί το αξονικό ασβέστιο να φτάσει σε τοξικά επίπεδα και ούτω καθεξής [31]. Καθώς η ταχύτητα αγωγής σε κανονικές συνθήκες (έως 150 m/s περίπου) είναι πολύ μεγαλύτερη από την ταχύτητα σε παθολογικές καταστάσεις (περίπου 5 ή 10 m/s), μπορούμε να προβλέψουμε ότι, σε παθολογικές καταστάσεις, το αποτέλεσμα του πεδίου Οι δυνάμεις στο σύστημα θα περιέχουν ένα πεπερασμένο σύνολο ντετερμινιστικών πεδίων διασποράς που δρουν στον απομυελινωμένο άξονα, δημιουργώντας αστάθειες και απώλειες (που μπορούμε να σκεφτούμε όπως στους κατεστραμμένους σωλήνες παραμόρφωσης του μLINAC μας). Αυτό το μοντέλο μπορεί επίσης να προσφέρει ένα χειρουργικό εργαλείο που χαρακτηρίζεται από ιδιότητες αυτο-ομοιότητας και αναπαραγωγιμότητας για τη διάχυση του πολυτύπου, καθώς η αιτιολογία της νόσου πιθανώς προκαλείται από μια παθολογική (φλεγμονώδη) διαδικασία που επηρεάζει ολόκληρο το σώμα. Η γνώση και η μέτρηση αυτών των απορροφητικών πεδίων μπορεί επομένως να οδηγήσει σε σημαντική πρόοδο στη μελέτη και τη θεραπεία νευροεκφυλιστικών και απομυελινωτικών ασθενειών. Επιπλέον, οι εκτιμήσεις μας για το μοντέλο διασποράς πεδίου μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον καθορισμό ενός ειδικού κυκλώματος που προορίζεται για την ενσωμάτωση των ισοδύναμων μοντέλων (βλέπε Richardson [41]).


14.1) Νευρικός έλεγχος στους ανθρώπους

Συντονισμός είναι ο τρόπος που όλα τα όργανα και τα συστήματα του σώματος είναι φτιαγμένα για να λειτουργούν αποτελεσματικά μαζί.

Μια νευρική ώθηση είναι ένα ηλεκτρικό σήμα που περνά κατά μήκος των νευρικών κυττάρων που ονομάζονται νευρώνες.

Το ανθρώπινο νευρικό σύστημα αποτελείται από:

  • το κεντρικό νευρικό σύστημα (ΚΝΣ) - ο εγκέφαλος και ο νωτιαίος μυελός
  • το περιφερικό νευρικό σύστημα - νευρικά κύτταρα που μεταφέρουν πληροφορίες προς ή από το ΚΝΣ

Τα νευρικά κύτταρα ονομάζονται επίσης νευρώνες. Είναι προσαρμοσμένα να μεταφέρουν ηλεκτρικούς παλμούς από το ένα μέρος στο άλλο:

  • ο άξονας είναι ένα εκτεταμένο νήμα κυμιδέλασμα κατά μήκος του οποίου ταξιδεύουν ηλεκτρικοί παλμοί.
  • Οι άξονες καλύπτονται από ένα στρώμα μυελίνης που ονομάζεται θήκη μυελίνης, αυτό είναι ένα ηλεκτρικά μονωτικό στρώμα το οποίο είναι απαραίτητο για τη σωστή λειτουργία του νευρικού συστήματος.
  • Του Δενδρίτη η λειτουργία είναι να συλλέγει ηλεκτρικούς παλμούς από άλλα κύτταρα.
  • Η τελική πλάκα του κινητήρα περνάει τους ηλεκτρικούς παλμούς από τον νευρώνα στις μυϊκές ίνες.

Αισθητηριακοί νευρώνες: μεταφέρουν ηλεκτρικά ερεθίσματα προς την κατεύθυνση διαφορετική από εκείνη των κινητικών νευρώνων, από τους υποδοχείς στο ΚΝΣ.

Κινητική νευρώνα: Μεταδίδει ηλεκτρικά ερεθίσματα από το κεντρικό νευρικό σύστημα στους τελεστές.

Relay Neurone: Οι νευρώνες αναμετάδοσης βρίσκονται στο ΚΝΣ. Η δουλειά τους είναι να μεταφέρουν ηλεκτρικά ερεθίσματα από τον αισθητήριο νευρώνα στον κινητικό νευρώνα, έτσι λειτουργεί σαν εκτροπή.

ΕΝΑ αντανακλαστική δράση είναι το μέσο αυτόματης και γρήγορης ενσωμάτωσης και συντονισμού των ερεθισμάτων με τις αποκρίσεις των τελεστών. (μύες και αδένες)

Ένα πολύ γνωστό αντανακλαστικό είναι το αντανακλαστικό του γονάτου.

  1. Ο υποδοχέας στο δέρμα ανιχνεύει ένα ερέθισμα (η αλλαγή της θερμοκρασίας).
  2. Ο αισθητήριος νευρώνας στέλνει παρορμήσεις στον νευρώνα αναμετάδοσης.
  3. Ο κινητικός νευρώνας στέλνει ώσεις στον τελεστή.
  4. Το Effector παράγει μια απάντηση (οι μύες συστέλλονται για να απομακρυνθούν από το χέρι).

Εθελοντικές και ακούσιες ενέργειες:

Το αντανακλαστικό τόξο είναι μια αντανακλαστική δράση. Reflex σημαίνει ότι γίνεται αυτόματα χωρίς την επιλογή σας. Αυτό συμβαίνει επειδή όταν οι ηλεκτρικοί παλμοί φτάσουν στον νευρώνα αναμετάδοσης στο ΚΝΣ από τους υποδοχείς, ορισμένες παρορμήσεις μεταφέρονται από άλλους νευρώνες στον εγκέφαλο και μερικές παρορμήσεις μεταφέρονται στον κινητικό νευρώνα στον τελεστικό μυ και λαμβάνει χώρα η απόκριση. Οι ηλεκτρικές παρορμήσεις που πηγαίνουν στον εγκέφαλό σας είναι πολύ πιο αργές από αυτές που πηγαίνουν απευθείας στον ενεργό μυ. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η αντανακλαστική δράση λαμβάνει χώρα πριν το καταλάβετε, είναι ανεξέλεγκτη.

Οι αντανακλαστικές ενέργειες λέγονται ακούσιες ενέργειες. Οι ακούσιες ενέργειες ξεκινούν από το αισθητήριο όργανο που κατευθύνεται προς τον τελεστή. Είναι εξαιρετικά γρήγοροι.

Οι εθελοντικές δράσεις είναι αυτές που επιλέγετε να κάνετε. Όπως για παράδειγμα να σηκώσετε μια τσάντα από το πάτωμα. Ο εγκέφαλός σας στέλνει ηλεκτρικά ερεθίσματα στους τελεστές μύες δίνοντάς τους εντολή να συστέλλονται ώστε να μπορείτε να σηκώσετε την τσάντα. Οι εθελοντικές ενέργειες είναι πιο αργές από τις ακούσιες και ξεκινούν από τον εγκέφαλο.

Σύναψη: είναι μια διασταύρωση μεταξύ δύο νευρώνων.

  • Όταν μια ώθηση φτάνει στη σύναψη, κυστίδια στο κυτταρόπλασμα απελευθερώνουν μια μικροσκοπική ποσότητα του νευροδιαβιβαστής
  • Διαχέεται γρήγορα στο κενό (γνωστός και ως συναπτική σχισμή) και συνδέεται με μόρια υποδοχέα νευροδιαβιβαστών στη μεμβράνη του νευρώνα στην άλλη πλευρά της σύναψης.
  • Αυτό στη συνέχεια ενεργοποιεί μια ώθηση στον νευρώνα.
  • Μερικές φορές αρκετές παρορμήσεις πρέπει να φτάσουν στη σύναψη πριν απελευθερωθεί αρκετή ουσία πομπού για να προκαλέσει την εκτόξευση μιας ώθησης στην επόμενη ευρωζώνη.
  • Οι συνάψεις ελέγχουν την κατεύθυνση των ερεθισμάτων επειδή οι ουσίες νευροδιαβιβαστές συντίθενται μόνο στη μία πλευρά της σύναψης, ενώ τα μόρια των υποδοχέων υπάρχουν μόνο στην άλλη πλευρά.
  • Επιβραδύνουν ελαφρώς την ταχύτητα των νευρικών παλμών λόγω του χρόνου που απαιτείται για τη διάχυση της χημικής ουσίας σε όλη την περιοχή συναπτικό κενό.
  • Πολλά φάρμακα παράγουν τις επιδράσεις τους αλληλεπιδρώντας με μόρια υποδοχέα στις συνάψεις.

Ηρωίνη, διεγείρει τα μόρια των υποδοχέων σε συνάψεις στον εγκέφαλο, ενεργοποιώντας την απελευθέρωση ντοπαμίνης (ένας νευροδιαβιβαστής), η οποία δίνει ένα βραχύβιο «υψηλό».


Σήματα του νευρικού συστήματος

Τα σήματα που στέλνονται από το νευρικό σύστημα είναι ηλεκτρικά σήματα που ονομάζονται νευρικά ερεθίσματα και μεταδίδονται από ειδικά νευρικά κύτταρα που ονομάζονται νευρώνες ή νευρικά κύτταρα, όπως αυτό στο Σχήμα ( PageIndex <3> ) (όλα τα μέρη ενός νευρώνας εξηγούνται στην επόμενη ενότητα). Οι δενδρίτες ενός νευρώνα λαμβάνουν νευρικές ώσεις από άλλα κύτταρα. Η μεγάλη προβολή (που ονομάζεται άξονες) από τους νευρώνες μεταφέρει νευρικές ώσεις απευθείας σε συγκεκριμένα κύτταρα στόχους. Τα κύτταρα Schwann τυλιγμένα γύρω από τον άξονα ονομάζονται νευρογλοιακά κύτταραΤο Δημιουργούν ένα περίβλημα μυελίνης που επιτρέπει στη νευρική ώθηση να ταξιδεύει πολύ γρήγορα μέσω των αξόνων. Ένα κύτταρο που λαμβάνει νευρικά ερεθίσματα από έναν νευρώνα μπορεί να διεγερθεί για να εκτελέσει μια λειτουργία, να ανασταλεί από την εκτέλεση μιας δράσης ή να ελεγχθεί με άλλο τρόπο. Με αυτόν τον τρόπο, οι πληροφορίες που μεταδίδονται από το νευρικό σύστημα είναι συγκεκριμένες για συγκεκριμένα κύτταρα και μεταδίδονται πολύ γρήγορα.

Εικόνα (PageIndex<2>): Το ανθρώπινο νευρικό σύστημα αποτελείται από τον εγκέφαλο και το νωτιαίο μυελό (κεντρικό νευρικό σύστημα) και ένα δίκτυο διακλαδισμένων νεύρων που ταξιδεύουν σε όλο το σώμα (περιφερικό νευρικό σύστημα). Μερικά από τα κύρια νεύρα στο περιφερικό σύστημα προσδιορίζονται σε αυτό το σχέδιο.

Στην πραγματικότητα, οι ταχύτερες νευρικές ώσεις ταξιδεύουν με ταχύτητες μεγαλύτερες από 100 μέτρα το δευτερόλεπτο! Συγκρίνετε αυτό με τα χημικά μηνύματα που μεταφέρουν οι ορμόνες που εκκρίνονται στο αίμα από τους ενδοκρινείς αδένες. Αυτά τα ορμονικά μηνύματα είναι & ldquobroadcast & rdquo σε όλα τα κύτταρα του σώματος και μπορούν να ταξιδέψουν μόνο τόσο γρήγορα όσο το αίμα ρέει μέσω του καρδιαγγειακού συστήματος.

Εικόνα ( PageIndex <3> ): Αυτό το απλό μοντέλο ενός νευρώνα δείχνει 1 Δενδρίτη, 2 Άξονες, 3 Κόμβους του Ράνβιερ, 4 Ακρογωνικούς Ακροδέκτες, 5 κύτταρα Schwann (Θήκη Μυελίνης), 6 Σώμα κυττάρων και 7 Πυρήνες


Τι είναι η πυρίμαχη περίοδος;

Για να κατανοήσετε την πυρίμαχη περίοδο, πρέπει να γνωρίζετε πώς μεταφέρονται τα ηλεκτρικά μηνύματα από νευρικό κύτταρο σε νευρικό κύτταρο ή από νευρικό κύτταρο σε άλλα κύτταρα ιστού.

Δυνατότητες Δράσης

Οι νευρώνες είναι αναπόσπαστο μέρος του κεντρικού και του περιφερικού νευρικού συστήματος. Ένας τυπικός νευρώνας αποτελείται από ένα σώμα (κυτταρικό σώμα), δενδρίτες και έναν άξονα. Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι νευρικών κυττάρων που ένας γενικός νευρώνας λαμβάνει χημικά σήματα μέσω νευροδιαβιβαστών που φτάνουν στους δενδρίτες και προωθεί αυτά τα σήματα κάτω από τον άξονα στο επόμενο κύτταρο μέσω ηλεκτρικών παλμών.

Οι δενδρίτες μπορούμε να φανταστούμε ως κλαδιά δέντρων που απορροφούν ενέργεια και θρεπτικά συστατικά από το περιβάλλον. Τα κλαδιά στέλνουν ενέργεια (και θρεπτικά συστατικά) κατά μήκος του κορμού του δέντρου - του άξονα.

Οι νευρώνες είναι ηλεκτρικά διεγέρσιμα κύτταρα. Όταν διεγείρεται, η τάση κατά μήκος της κυτταρικής μεμβράνης αλλάζει ένα τμήμα κάθε φορά προς την κατεύθυνση του κυττάρου στόχου. Όταν ένας νευρώνας διεγείρεται, η επακόλουθη αλλαγή τάσης κινείται κατά μήκος του άξονα. Αυτή η αλλαγή τάσης ονομάζεται δυναμικό δράσης.

Μεταξύ του τερματικού του προηγούμενου νευρώνα και του δενδρίτη του επόμενου υπάρχει ένα κενό που ονομάζεται συναπτική σχισμή. Οι νευροδιαβιβαστές πρέπει να επιπλέουν σε αυτό το κενό για να προωθήσουν ένα μήνυμα. Αυτά τα χημικά μηνύματα είτε διεγείρουν είτε αναστέλλουν τον νευρώνα λήψης. Εάν είναι ενθουσιασμένος, ο νευρώνας που λαμβάνει δημιουργεί ένα δικό του δυναμικό δράσης.

Ιονικά κανάλια

Ένας άξονας έχει πολλά κανάλια που διατρέχουν τη μεμβράνη του. Αυτά περιλαμβάνουν κανάλια ιόντων νατρίου (Na +) και καλίου (K +). Ηλεκτρικά φορτία ή χημική σηματοδότηση ανοίγουν και κλείνουν αυτά τα κανάλια.

Καθώς τα κανάλια ιόντων ανοίγουν ή κλείνουν, το ηλεκτρικό φορτίο στις εσωτερικές και εξωτερικές επιφάνειες της μεμβράνης του νευρώνα αλλάζει. Αυτό δεν συμβαίνει ταυτόχρονα αλλά ενότητα προς ενότητα.

Στους μυελινωμένους νευρώνες όπου η κυτταρική μεμβράνη καλύπτεται από ένα παχύ πρωτεϊνικό περίβλημα, αυτό δεν είναι δυνατό. Το περίβλημα θα σταματούσε τη λειτουργία των καναλιών ιόντων εάν τοποθετούνταν κάτω από ένα τόσο παχύ κάλυμμα. Αντ 'αυτού, οι μεταβολές στην τάση της μεμβράνης συνεχίζουν να μεταδίδονται από κανάλια ιόντων που βρίσκονται στους κόμβους του Ranvier - μη μυελωμένες περιοχές. Με διαφορετική συγκέντρωση ιόντων μέσα και έξω από το νευρωνικό κυτταρόπλασμα, τα ιόντα ενθαρρύνονται να μετακινηθούν μέσα ή έξω από το κύτταρο για να επιτευχθεί ισορροπία.

Όταν ανοίγουν τα κανάλια Na + κατά την έναρξη ενός δυναμικού δράσης, τα ιόντα Na + από έξω από το κύτταρο πλημμυρίζουν σε εκείνο το τμήμα του νευρώνα γίνονται θετικά φορτισμένα. Όταν ανοίγουν τα κανάλια Κ +, τα ιόντα Κ + από το εσωτερικό του κυττάρου πλημμυρίζουν και αυτό το μέρος της μεμβράνης του νευρώνα γίνεται πιο αρνητικά φορτισμένο. Είναι αυτοί οι μηχανισμοί που αλλάζουν την τάση της κυτταρικής μεμβράνης.

Ένα δυναμικό δράσης σπάνια ταξιδεύει προς τα πίσω χάρη στην πυρίμαχη περίοδο. Μόλις κλείσουν τα κανάλια ιόντων, χρειάζονται χρόνο για να ανοίξουν ξανά. Αυτό σημαίνει ότι το αρνητικό φορτίο που παράγεται σε ένα σημείο της κυτταρικής μεμβράνης έλκεται από το θετικό φορτίο του επόμενου τμήματος. Το αρνητικό φορτίο διεγείρει μια αντίδραση από την επόμενη ομάδα καναλιών ιόντων και το δυναμικό δράσης ταξιδεύει κατά μήκος του άξονα.

Δυνητικές Φάσεις Δράσης

Σε κατάσταση ηρεμίας (δυναμικό ηρεμίας), το εσωτερικό του νευρώνα που βρίσκεται κοντά στη μεμβράνη είναι πιο αρνητικό από το εξωκυττάριο περιβάλλον του. Τυπικά, η τάση ενός νευρώνα σε ηρεμία είναι -60 έως -70 χιλιοστόλιτρα (mV). Αυτή η τάση κυμαίνεται ανάλογα με την ισχύ ενός εισερχόμενου ερεθίσματος. Ωστόσο, για να μεταδώσει ένας νευρώνας ένα δυναμικό δράσης, ο ενδοκυτταρικός χώρος που βρίσκεται πιο κοντά στη μεμβράνη πρέπει πρώτα να φτάσει σε ένα όριο – 55 mV. Εάν αυτό δεν επιτευχθεί, δεν μπορεί να ξεκινήσει ένα δυναμικό δράσης.

Μόλις η ενδοκυτταρική πλευρά της μεμβράνης του νευρώνα φτάσει τα – 55mV, τα κανάλια ιόντων Na + τοποθετούνται πιο κοντά στους δενδρίτες ανοιχτά. Τα ιόντα νατρίου εισέρχονται στο κύτταρο και ο περιβάλλοντος ενδοκυτταρικός χώρος γίνεται πιο θετικά φορτισμένος. Αυτό ονομάζεται φάση αποπόλωσης. Η εκπόλωση εμφανίζεται κατά μήκος του άξονα σε μορφή που μοιάζει με κύμα. Αυτή η φάση περιγράφει το δυναμικό της μεμβράνης να γίνεται πιο θετικό από την κατάσταση ηρεμίας.

Θυμηθείτε ότι τα ιόντα νατρίου είναι πιο συχνά τοποθετημένα έξω από τη μεμβράνη και όταν εισέρχονται στον νευρώνα τα θετικά τους φορτία αυξάνουν ότι μέρος της μεμβράνης στο εσωτερικό του κυττάρου τα θετικά φορτισμένα ιόντα καλίου βρίσκονται πιο συχνά στο εσωτερικό του κυττάρου και όταν πλημμυρίζουν προς τα έξω, η εσωτερική πλευρά της μεμβράνης γίνεται πιο αρνητικά φορτισμένο.

Once the intracellular voltage of the neuron reaches approximately + 30mV, Na + ion channels in that part of the membrane start to close and K + ion channels open.

Potassium ions flood out of the neuron and into the extracellular space. This is the repolarization phase. Again, repolarization occurs in waves along the axon membrane. This phase describes the membrane potential becoming more negative than during depolarization.

As with all neurological pathways, the on-off switch is not infallible instead of stopping immediately as resting potential is achieved, ions continue to move through their channels for a very short time. During this period, that part of the membrane becomes hyperpolarized – more negative than resting potential.

At the hyperpolarization phase or overshoot phase, the inside surface of the neuron membrane reaches a voltage of approximately -70 to -75mV. Only once all of the potassium ion channels have closed can resting-state values be achieved.


Συμπερασματικά

Στο νευρικό μας σύστημα, υπάρχει μεγάλη ποικιλία τύπων νευρώνων που προσαρμόζονται και εξειδικεύονται ανάλογα με τις λειτουργίες τους, έτσι ώστε όλες οι νοητικές και φυσιολογικές διεργασίες να μπορούν να αναπτυχθούν σε πραγματικό χρόνο (με ιλιγγιώδη ταχύτητα) και χωρίς αναποδιές.

Ο εγκέφαλος είναι μια πολύ καλά λιπανμένη μηχανή ακριβώς επειδή τόσο οι τάξεις των νευρώνων όσο και τα μέρη του εγκεφάλου εκτελούν πολύ καλά τις λειτουργίες στις οποίες προσαρμόζονται, αν και αυτό μπορεί να είναι πονοκέφαλος κατά τη μελέτη και την κατανόησή τους.


Δες το βίντεο: Wie kann ich das negative Gefühl ins Positive umwandeln! (Οκτώβριος 2022).