NERVOVÝ IMPULZ: VLASTNOSTI, FÁZE, FUNKCE - BIOLOGIE - 2025

Nervový impuls je série akčních potenciálů (AP), které se vyskytují podél axonu a jiných elektricky excitabilních buněk (svalů a žláz). V zásadě nastává, když je zpráva přenášena z jednoho neuronu do druhého nebo z neuronu do efektorového orgánu v důsledku přijímání vnějšího nebo vnitřního stimulu.

Zpráva je v podstatě elektrický signál, který je generován v dendritech nebo v těle neuronu a putuje na konec axonu, kde je signál přenášen. Tento akční potenciál je primární elektrický signál generovaný nervovými buňkami, neurony a je způsoben změnami propustnosti membrány pro specifické ionty.

Zdroj: pixabay.com

Kinetika a napěťová závislost propustnosti pro určité ionty poskytují úplné vysvětlení vzniku akčního potenciálu.

vlastnosti

Akční potenciál je pak výbušný jev, který se bude šířit bez úbytku podél nervových vláken. Axon vede AP od svého bodu původu, což je zóna iniciace hrotu (poblíž axonálního kuželu neuronu), k axonálním terminálům.

Neurony jsou tedy buňky specializované na přijímání podnětů a přenos impulsů. Aktivní elektrické reakce neuronů a dalších excitovatelných buněk závisí na přítomnosti specializovaných proteinů, známých jako napěťově řízené iontové kanály, v buněčné membráně.

Aby se vytvořil nervový impulz, musí nutně dojít ke změně v membráně neuronu, která se rozprostírá po celém axonu. Elektrochemický rozdíl mezi buněčnou cytoplazmou a extracelulárním prostředím umožňuje potenciální rozdíl na obou stranách membrány.

Pokud změříme tento rozdíl v elektrochemickém potenciálu uvnitř a vně membrány, pozorujeme rozdíl přibližně -70 mV. V tomto smyslu je vnitřní strana neuronové membrány negativní vzhledem k vnější straně, když neexistuje žádný podnět.

Iontové kanály a jejich význam

Napěťově řízené iontové kanály umožňují iontům pohybovat se přes membránu v reakci na změny elektrického pole membrány. V neuronu existuje několik typů iontových kanálů, z nichž každý umožní průchod specifického iontového druhu.

Tyto kanály nejsou rovnoměrně rozmístěny na membráně. V axonální membráně však najdeme rychle působící kanály pro Na + a K +, zatímco v axonálním terminálu najdeme kanály Ca +.

K + kanály jsou zodpovědné za udržení klidového stavu elektricky excitovatelných buněk, když neexistují žádné podněty, které spouštějí PA, jev nazývaný pasivní změny v membránovém potenciálu.

Zatímco Na + kanály reagují rychle, zasahují do depolarizace membrány, když je generována PA nebo aktivní změna v membránovém potenciálu.

Na druhé straně, Ca + kanály, i když se otevírají pomaleji během depolarizace, mají základní roli v šíření elektrických signálů a spouštění uvolňování neurotransmiterových signálů na synapsích.

Bioelementy, které se účastní excitability neuronu

Impuls nastává v důsledku asymetrie v koncentraci bioelementů a biomolekul mezi cytoplazmou a extracelulárním médiem. Nejdůležitější ionty, které se účastní excitability neuronu, jsou Na +, K +, Ca2 + a Cl-.

Existují také některé organické anionty a proteiny, které jsou umístěny pouze v intracelulární tekutině a nemohou je opustit, protože plazmatická membrána je pro tyto složky nepropustná.

Mimo buňku je vyšší koncentrace iontů, jako je Na + (10krát více) a Cl- a uvnitř až 30krát více K + a velké množství organických aniontů (proteinů), které vytvářejí záporný náboj v cytoplazmě.

Jakmile se otevřou kanály Na + a K + citlivé na napětí, změny napětí se přenesou do oblastí sousedících s membránou a vyvolají otevření složek citlivých na napětí v těchto oblastech a přenos změny napětí na ostatní. nejvzdálenější sektory.

Po uzavření kanálů Na + a K + jsou brány na krátkou dobu deaktivovány, což znamená, že hybnost se nemůže vrátit zpět.

Akční potenciální závislosti

Tvorba akčního potenciálu pak závisí na třech základních prvcích:

Za prvé, aktivní transport iontů specifickými membránovými proteiny. To vytváří nerovnoměrné koncentrace iontového druhu nebo několika na obou jeho stranách.

Za druhé, nerovnoměrné rozdělení iontů vytváří elektrochemický gradient přes membránu, který vytváří zdroj potenciální energie.

Konečně, iontové druhy selektivních hradlovaných iontových kanálů umožňují iontovým proudům proudit řízeným elektrochemickými gradienty skrz tyto membránové kanály.

Fáze

Klidový potenciál

Když není přenášen akční potenciál, je neuronova membrána v klidu. V tomto případě intracelulární tekutina (cytoplazma) a extracelulární tekutina obsahují různé koncentrace anorganických iontů.

To má za následek, že vnější vrstva membrány má kladný náboj, zatímco vnitřní vrstva má záporný náboj, což znamená, že membrána v klidu je "polarizovaná". Tento klidový potenciál má hodnotu -70 mv, to znamená, že potenciál uvnitř buňky je o 70 mV negativnější než extracelulární potenciál.

Na + vstup a K + výstup normálně existují v buňce kvůli účinku gradientu koncentrace (aktivní transport). Protože existuje více Na + mimo buňku, má tendenci vstoupit a protože je více K + uvnitř buňky, má sklon opouštět a vyrovnat svou koncentraci na obou stranách membrány.

Různá koncentrace iontů je udržována působením membránového proteinu nazývaného "sodíková a draslíková pumpa". Aby se zachoval potenciální rozdíl, pumpa Na + a K + odstraní 3 Na + ionty z buňky pro každé dva K +, které zavádí.

Tvorba nervových impulsů

Když je v oblasti receptoru neuronální membrány přítomen stimul, vytváří se generující potenciál, který zvyšuje permeabilitu Na + v membráně.

Pokud tento potenciál přesáhne práh excitability, který je -65 až -55 mV, generuje se nervový impulz a Na + se zavede tak rychle, že se deaktivují dokonce i Na + a K + čerpadlo.

Masivní příliv pozitivně nabitého Na + způsobí reverzi výše uvedených elektrických nábojů. Tento jev je znám jako membránová depolarizace. Ten se zastaví na přibližně + 40 mv.

Po dosažení prahu je vždy generován standardní BP, protože neexistují žádné velké nebo malé nervové impulsy, a proto jsou všechny akční potenciály stejné. Pokud není prahu dosaženo, neděje se nic, což je známé jako princip „vše nebo nic“.

PA je velmi krátká, trvající 2 až 5 milisekund. Nárůst propustnosti membrány na Na + rychle ustává, protože kanály Na + jsou inaktivovány a propustnost pro ionty K, které proudí z cytoplazmy, se zvyšuje, čímž se obnovuje klidový potenciál.

Impulzní posun

Impuls nezůstává v neuronální membráně, kde je generován jako důsledek potenciálu generátoru, ale místo toho putuje skrz membránu podél neuronu, dokud nedosáhne konce axonu.

Přenos impulsu spočívá v jeho pohybu ve formě elektrických vln podél nervového vlákna. Jakmile dosáhne koncových nohou axonu, musí překročit synapsu, která se provádí pomocí chemických neurotransmiterů.

AP cestuje po nervovém vláknu nepřetržitě, pokud nemá myelin, pokud ano, myelinové vrstvy izolují membránu nervového vlákna přes celý jeho povrch, s výjimkou uzlů Ranviera. PA v této situaci postupuje ve skokech z jednoho uzlu do následujícího, což je známé jako slané vedení.

Tento typ přenosu šetří spoustu energie a zvyšuje rychlost impulsu a přenosu informací, protože k depolarizaci dochází pouze v uzlech Ranviera. Byly zaznamenány rychlosti až 120 m / s, zatímco u vláken, která nejsou pokryta myelinem, je přibližná rychlost 0,5 m / s.

Synaptický přenos

Tok nervového impulsu jde z aferentního konce neuronu, který zahrnuje tělo a dendrity, do efferentního konce tvořeného axonem a jeho vedlejšími větvemi. Jsou zde zahrnuty axonální zakončení, na jehož koncích jsou koncová patka nebo synaptická tlačítka.

Oblast kontaktu mezi jedním neuronem a druhým nebo mezi neuronem a svalovou nebo žlázovou buňkou se nazývá synapse. Při výskytu synapsí hrají neurotransmitery zásadní roli, takže přenášená zpráva má kontinuitu na nervových vláknech.

Cyklické chování impulsu

Akční potenciál je v podstatě změna polarity membrány z negativního na pozitivní a zpět na negativní v cyklu, který trvá od 2 do 5 milisekund.

Každý cyklus zahrnuje vzestupnou fázi depolarizace, sestupnou fázi repolarizace a sub sestupnou fázi zvanou hyperpolarizace na obrázcích pod -70 mv.

Funkce

Nervový impulz je elektrochemická zpráva. Je to zpráva, protože existuje příjemce a odesílatel a je elektrochemická, protože existuje elektrická složka a chemická složka.

Prostřednictvím nervového impulsu (akčního potenciálu) neurony přenášejí informace rychle a přesně, aby koordinovaly akce celého těla organismu.

PA jsou zodpovědné za každou paměť, pocit, myšlenku a motorickou reakci. K tomu ve většině případů dochází na velké vzdálenosti, aby se kontrolovaly efektorové reakce, které zahrnují otevření iontových kanálů, svalovou kontrakci a exocytózu.

Reference

1. Alcaraz, VM (2000). Struktura a funkce nervového systému: smyslový příjem a stavy organismu. UNAM.
2. Bacq, ZM (2013). Chemický přenos nervových impulsů: historická skica. Elsevier.
3. Brown, AG (2012). Nervové buňky a nervový systém: úvod do neurovědy. Springer Science & Business Media.
4. Kolb, B., a Whishaw, IQ (2006). Lidská neuropsychologie. Panamerican Medical Ed.
5. McComas, A. (2011). Galvaniho jiskra: příběh nervového impulsu. Oxford University Press.
6. Morris, CG, & Maisto, AA (2005). Úvod do psychologie. Pearsonovo vzdělávání.
7. Randall, D., Burggren, W., & French, K. (2002). Eckert. Fyziologie zvířat: mechanismy a adaptace. Čtvrté vydání. McGraw-Hill Interamericana, Španělsko.
8. Toole, G., & Toole, S. (2004). Základní biologie AS pro OCR. Nelson Thornes.