Ausbreitung und Phasen des Aktionspotentials

Er Aktionspotential Es ist ein kurzfristiges elektrisches oder chemisches Phänomen, das in den Neuronen unseres Gehirns auftritt. Es kann gesagt werden, dass es die Botschaft ist, dass ein Neuron auf andere Neuronen überträgt.

Das Aktionspotential tritt im Körper der Zelle (Kern) auf, auch Soma genannt. Fahren Sie durch das Axon (Neuron -Verlängerung, ähnlich wie ein Kabel), bis es sein Ende erreicht, der als Terminalknopf bezeichnet wird.

Aktionspotentiale in einem bestimmten Axon haben immer die gleiche Dauer und Intensität. Wenn der Axon in andere Erweiterungen verzweigt, ist das Aktionspotential unterteilt, aber seine Intensität ist nicht verringert.

Wenn das Aktionspotential die Tasten der Neuronterminal erreicht, sezernieren sie chemische Substanzen, die als Neurotransmitter bezeichnet werden. Diese Substanzen erregen oder hemmen das Neuron, das sie empfängt, und können in diesem Neuron ein Aktionspotential erzeugen.

Ein Großteil dessen, was über Neuronen -Aktionspotentiale bekannt ist, stammt aus Experimenten mit Riesen -Tintenfisch -Axonen. Es ist leicht zu studieren nach seiner Größe, da es sich vom Kopf bis zum Schwanz erstreckt. Sie dienen damit, dass sich das Tier bewegt.

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Neuronmembranpotential

ZU. Schematische Sicht auf ein ideales Aktionspotential. B. Reale Aufzeichnung eines Aktionspotenzials. Quelle: In: Memenen/CC BY-SA (http: // CreateRecommons.Org/lizenzen/by-sa/3.0/)

Neuronen haben im Inneren unterschiedliche elektrische Ladung als draußen. Dieser Unterschied wird genannt Membranpotential.

Wenn ein Neuron in ist Ruhepotential, Dies bedeutet, dass seine elektrische Ladung nicht durch exzitatorische oder inhibitorische synaptische Potentiale verändert wird.

Andererseits kann das Membranpotential reduziert werden, wenn andere Potentiale es beeinflussen. Dies ist bekannt als als Depolarisation.

Im Gegenteil, wenn das Membranpotential in Bezug auf sein normales Potential zunimmt, wird ein Phänomen aufgerufen Hyperpolarisation.

Wenn plötzlich eine sehr schnelle Investition des Membranpotentials erzeugt wird, gibt es a Aktionspotential. Dies besteht aus einem kurzen elektrischen Impuls, der sich in der Botschaft übersetzt. Beginnen Sie im Zellkörper und erreichen Sie die Klemmenknöpfe.

Der Nervenimpuls fährt durch die Axon

Es ist wichtig zu beachten Anregungsschwelle. Dies ist der Wert des Membranpotentials, dem das Aktionspotential auftritt.

Schema einer chemischen Synapse

Aktionspotentiale und Veränderungen der Ionenniveaus

Eine Neuronmembranpermeabilität während eines Aktionspotentials. Der Reststatus (1), Natrium- und Kaliumionen können die Membran nicht durchlaufen, und das Neuron hat eine negative Belastung im Inneren. Die Depolarisation (2) des Neurons aktiviert den Natriumkanal, sodass Natriumionen durch die Neuronmembran gehen können. Repolarisation (3), wobei Natriumkanäle schließen und Kaliumkanäle öffnen, Kaliumionen überqueren die Membran. Die refraktär. Quelle: Membranpermeabilität eines Neurons während eines Aktionspotentials.PDF und Aktionspotential, CThompson02

Unter normalen Bedingungen ist das Neuron bereit, Natrium (Na+) im Inneren zu empfangen. Die Membran ist jedoch für dieses Ion nicht sehr durchlässig.

Darüber hinaus hat es das bekannte „Natrium-Potasy-Transporter“, ein Protein, das in der Zellmembran gefunden wird, die für die Entfernung von Natriumionen daraus und Kaliumionen einführen kann. Insbesondere führt es für jeweils 3 Natriumionen, die es extrahiert, zwei Kalium ein.

Diese Transporter halten einen niedrigen Natriumspiegel in der Zelle bei. Wenn die Permeabilität der Zelle zunimmt und plötzlich eine größere Menge an Natrium darin eingeht, würde sich das Membranpotential radikal ändern. Anscheinend verursacht dies ein Aktionspotential.

Insbesondere würde die Membranpermeabilität für das Natrium zunehmen und diese in das Neuron eingeben. Gleichzeitig würde dies Kaliumionen ermöglichen, die Zelle zu verlassen.

Wie sind diese Permeabilitätsänderungen??

Die Zellen haben in ihre Membran eingebettet, die zahlreiche Proteine ​​genannt haben Ionische Kanäle. Diese haben Öffnungen, durch die Ionen die Zellen betreten oder verlassen können, obwohl sie nicht immer offen sind. Die Kanäle schließen oder öffnen nach bestimmten Ereignissen.

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Es gibt mehrere Arten von ionischen Kanälen, und jeder ist normalerweise spezialisiert, um ausschließlich zu bestimmten Arten von Ionen zu führen.

Zum Beispiel kann ein offener Natriumkanal mehr als 100 Millionen Ionen pro Sekunde verpassen.

Wie werden Aktionspotentiale erzeugt??

Neuronen übertragen elektrochemisch Informationen. Dies bedeutet, dass chemische Substanzen elektrische Signale erzeugen.

Diese Chemikalien haben elektrische Ladung, daher werden sie als Ionen bezeichnet. Das Wichtigste im Nervensystem sind Natrium und Kalium, die eine positive Belastung haben. Zusätzlich zu Kalzium (2 positive Ladungen) und Chlor (eine negative Belastung).

Änderungen des Membranpotentials

Der erste Schritt für das Aktionspotential ist eine Änderung des Zellmembranpotentials. Diese Änderung muss die Anregungsschwelle überwinden.

Insbesondere ist eine Verringerung des Membranpotentials, was als Depolarisation bezeichnet wird.

Eröffnung von Natriumkanälen

Infolgedessen öffnen Natriumkanäle, so dass Natrium massiv im Neuron liegt. Diese werden durch elektrostatische Diffusions- und Druckkräfte angetrieben.

Da Natriumionen positiv beladen sind, erzeugen sie eine schnelle Veränderung des Membranpotentials.

Kaliumkanalöffnung

Die Axonenmembran hat sowohl Natrium- als auch Kaliumkanäle. Letztere öffnen sich jedoch später, weil sie weniger empfindlich sind. Das heißt, sie brauchen ein höheres Maß an Depolarisation, um sich zu öffnen, und deshalb öffnen sie sich später.

Natriumkanalverschluss

Es kommt eine Zeit, in der das Aktionspotential seinen Höchstwert erreicht. Ab diesem Zeitraum sind Natriumkanäle blockiert und geschlossen.

Sie können nicht mehr öffnen, bis die Membran das Ruhepotential wieder erreicht. Infolgedessen kann kein Natrium mehr in das Neuron gelangen.

Kaliumkanalverschluss

Kaliumkanäle bleiben jedoch offen. Dadurch können Kaliumionen durch die Zelle fließen.

Aufgrund der elektrostatischen Diffusion und des Drucks, da das Innere des Axons positiv beladen ist, werden Kaliumionen in die Zelle gedrückt. Daher erholt das Membranpotential seinen üblichen Wert wieder. Nach und nach schließen Kaliumkanäle.

Dieser Kationenausgang lässt das Membranpotential seinen Normalwert wiederholen. In diesem Fall beginnen Kaliumkanäle erneut zu schließen.

Zum Zeitpunkt des Zeitpunkts des Membranpotentials sind Kaliumkanäle vollständig geschlossen. Etwas später werden Natriumkanäle reaktiviert, um eine weitere Depolarisation zu eröffnen, um sie zu öffnen.

Schließlich sezernieren Natrium-Potium-Transporter das Natrium, das das zuvor herausgekommen.

Wie verbreitet sich Informationen durch die Axon??

Teile eines Neurons. Quelle: Kein maschinenlesbarer Autor zur Verfügung gestellt. Nickgorton ~ commonswiki angenommen (basierend auf Urheberrechtsansprüchen)

Das Axon besteht aus einem Teil des Neurons, einer Erweiterung davon ähnlich einem Kabel. Sie können sehr lang sein, damit Neuronen, die physisch abgelegen sind.

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Das Aktionspotential verbreitet sich entlang des Axon. Wenn wir die Intensität des Aktionspotentials aus verschiedenen Bereichen des Axons messen, würden wir feststellen, dass seine Intensität in allen Bereichen gleich bleibt.

Gesetz von allen oder nichts

Dies geschieht, weil die axonale Leitung einem Grundgesetz folgt: das Gesetz aller oder nichts. Das heißt, ein Aktionspotential tritt auf oder tritt nicht auf. Sobald es beginnt, reisen Sie durch das Axon bis zu seinem extrem. Wenn ein Axon verzweigt, wird das Aktionspotential unterteilt, behält jedoch seine Größe bei.

Die Aktionspotentiale beginnen am Ende des Axons, das am Soma des Neurons befestigt ist. Normalerweise reisen sie normalerweise in eine Richtung.

Potentiale von Handlungen und Verhalten

Es ist möglich, dass Sie sich an diesem Punkt fragen: Wenn das Aktionspotential ein Prozess von allen oder nichts ist, wie bestimmte Verhaltensweisen wie die Muskelkontraktion, die zwischen verschiedenen Intensitätsniveaus variieren können? Dies geschieht durch das Häufigkeitsrecht.

Frequenzgesetz

Was passiert, ist, dass ein einzelnes Aktionspotential keine direkten Informationen liefert. Andererseits werden die Informationen durch die Entladungsfrequenz oder die Schussrate eines Axons bestimmt. Das heißt, die Häufigkeit, in der Aktionspotentiale auftreten. Das ist als "Frequenzgesetz" bekannt.

Somit würde eine hohe Häufigkeit von Aktionspotentialen zu einer sehr intensiven Muskelkontraktion führen.

Das gleiche gilt für die Wahrnehmung. Zum Beispiel muss ein sehr brillanter visueller Stimulus in den mit den Augen verbundenen Augen eine „Schussrate“ erzeugen. Auf diese Weise spiegelt die Häufigkeit von Aktionspotentialen die Intensität eines physikalischen Reizes wider.

Daher wird das Gesetz durch alle oder nichts durch das Frequenzgesetz ergänzt.

Andere Formen des Informationsaustauschs

Aktionspotentiale sind nicht die einzige Art von elektrischen Signalen, die in Neuronen auftreten. Durch das Senden von Informationen über eine Synapse gibt es beispielsweise einen kleinen elektrischen Impuls in der Neuronmembran, die die Daten empfängt.

Synapsenschema. Quelle: Thomas Splettstoesser (www.Scistyle.com)

Bei bestimmten Gelegenheiten kann eine leichte Depolarisation zu schwach sind, um ein Aktionspotential zu erzeugen, das Membranpotential leicht verändern kann.

Diese Veränderung verringert sich jedoch allmählich, wenn sie durch die Axon reist. In dieser Art der Informationsübertragung öffnen oder schließen weder Natrium- noch Kaliumkanäle.

Somit wirkt das Axon als Unterwasserkabel. Da das Signal von ihm übertragen wird, nimmt seine Breite ab. Dies ist als abnehmende Leitung bekannt und tritt aufgrund der Eigenschaften der Axon auf.

Aktion und Myelinpotentiale

Axone von fast allen Säugetieren sind mit Myelin bedeckt. Das heißt, sie haben Segmente, die von einer Substanz umgeben sind, die das Fahren von Nerven ermöglicht und sie schneller macht. Myelin wird um das Axon gerollt, ohne dass die extrazelluläre Flüssigkeit es erreichen lässt.

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Myelin tritt im Zentralnervensystem durch Zellen auf, die als Oligodendrozyten bezeichnet werden. Während Schwann -Zellen im peripheren Nervensystem produzieren.

Myelin -Segmente, bekannt als Myelinscheiden, werden durch entdeckte Axonbereiche miteinander unterteilt. Diese Bereiche werden als Ranvier -Knötchen bezeichnet und stehen mit extrazellulärer Flüssigkeit in Kontakt.

Das Aktionspotential wird unterschiedlich in ein amielinisches Axon (das nicht mit Myelin bedeckt) als in einem Myelinischen übertragen wird.

Das Aktionspotential kann durch die von Myelin bedeckte axonale Membran durch Kabeleigenschaften fliegen. Das Axon führt auf diese Weise die elektrische Änderung von der Stelle durch, an der das Aktionspotential bis zum folgenden Ranvier -Knoten auftritt.

Diese Änderung wird geringfügig reduziert, aber sie ist intensiv genug, um das Handlungspotential im folgenden Knoten zu verursachen. Dann wird dieses Potenzial erneut ausgelöst oder in jedem Ranvier -Knoten wiederholt, wodurch bis zum nächsten Knoten durch den gesamten Bereich transportiert wird.

Diese Art des Fahrens von Aktionspotentialen wird als salzendes Fahren bezeichnet. Sein Name stammt aus dem lateinischen "Sprung", was "Tanz" bedeutet,. Das Konzept liegt daran, dass der Impuls von Knoten zum Knoten zu springen scheint.

Vorteile des Salbens Fahren, um Aktionspotentiale zu übertragen

Diese Art des Fahrens hat ihre Vorteile. Erstens, um Energie zu sparen. Natrium-Potium-Transporter geben viel Energie aus, indem sie überschüssiges Natrium innerhalb des Axons während der Aktionspotentiale extrahiert werden.

Diese Natrium-Potium-Transporter befinden sich in den Axonflächen, die keine Waben sind. In einem myelinisierten Axon kann Natrium jedoch nur die Ranvier -Knötchen betreten. Daher tritt viel weniger Natrium ein, und aus diesem Grund muss weniger Natrium gepumpt werden, sodass Natrium-Potium-Transporter weniger arbeiten müssen.

Ein weiterer Vorteil von Myelin ist die Geschwindigkeit. Ein Aktionspotential fährt in einem myelinisierten Axon schneller, da der Impuls "springt" von einem Knoten zum anderen, ohne die gesamte Axon durchlaufen zu müssen.

Diese Geschwindigkeitssteigerung lässt die Tiere schneller denken und reagieren. Andere Lebewesen wie Tintenfisch haben Axone ohne Myelin, die aufgrund einer Größe der Größe Geschwindigkeit erreichen. Die Tintenfisch -Axone haben einen großen Durchmesser (ca. 500 µm), wodurch sie schneller fahren können (ca. 35 Meter pro Sekunde).

Bei der gleichen Geschwindigkeit reisen jedoch Aktionspotentiale in Katzenaxonen, obwohl sie einen Durchmesser von nur 6 µm haben. Was passiert ist, dass diese Axone Myelin enthalten.

Ein myelinisiertes Axon kann Aktionspotentiale mit einer Geschwindigkeit von etwa 432 Kilometern pro Stunde mit einem Durchmesser von 20 µm vorantreiben.

Verweise

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