18.9: Aksiyon Potansiyalleri
Genel bakış
Nöronlar ateş eylem potansiyelleri ile iletişim-akson boyunca yayılır elektrokimyasal sinyal. Sinyal akson terminallerinde nörotransmitterlerin serbest bırakılması ile sonuçlanır, bu nedenle sinir sisteminde bilgi iletimi. Bir eylem potansiyeli, membran potansiyelinde gerilimde hızlı bir artışa neden olan belirli bir "ya hep veya hiç" değişimidir.
Nöronlarda Membran Potansiyeli
Nöronlar genellikle yaklaşık -70 milivolt (mV) bir dinlenme membran potansiyeline sahip. Örneğin, nörotransmitterlerden veya duyusal uyaranlardan sinyal aldıklarında, membran potansiyelleri uyarıcının doğasına bağlı olarak hiperpolarize olabilir (daha negatif hale gelebilir) veya depolarize (daha pozitif hale gelir).
Membran belirli bir eşik potansiyeline depolarize olursa, gerilim kapılı sodyum (Na+) kanalları yanıt olarak açılır. Na+ hücre nin dışında içeriye göre daha yüksek bir konsantrasyona sahiptir, bu yüzden kanallar açıldığında içeri hücum eder ve elektrokimyasal degradesini aşağı doğru hareket ettirer. Pozitif yük aktadıkça, membran potansiyeli daha da depolarize olur ve daha fazla kanal açar. Sonuç olarak, membran potansiyeli hızla yaklaşık +40 mV'lik bir zirveye yükselir.
Eylem potansiyelinin zirvesinde, çeşitli faktörler potansiyeli geri iter. Na + kanalları inmeye başladığından, Na+ akını yavaşlar. Hücrenin içi daha pozitif hale geldikçe, Na+ içe doğru sürüş daha az elektriksel cazibe vardır. İlk depolarizasyon da voltaj kapılı potasyum (K+) kanallarının açılmasını tetikler, ancak Na+ kanallarından daha yavaş açılırlar. Bu K+ kanalları açıldığında-aksiyon potansiyelinin doruk noktası etrafında-K+ dışarı fırlar, elektrokimyasal degrade aşağı. Na+ dan pozitif yük azaltılmış akını K+ pozitif şarj efflux ile birlikte hızla membran potansiyelini düşürür.
Bir eylem potansiyelinden sonra kısa bir süre için, membran istirahat potansiyeline göre hiperpolarize edilir. Bu süre zarfında hücre yeni bir eylem potansiyeli üretemediği nden, böylece eylem potansiyelinin hücrede geriye doğru hareket etmesini önlediği için refrakter dönem olarak adlandırılır.
Miyelin Kılıf İletkenliği Arttırır
Özel glial hücreler-PNS CNS ve Schwann hücrelerinde oligodendrocytes-nöronal aksonlar etrafında sarmak uzun süreçleri uzatmak. Bu sarma yalıtım sağlar, akson boyunca ilerlerken akımın kaçmasını önler. Ayrıca, elektrik sinyalleri miyelinated bölgelerde pasif, pozitif akım akışı ile miyelinatlı aksonlar aşağı yayılır. Voltaj kapılı Na+ve K+ kanalları sadece miyelin arasındaki boşluklarda, Ranvier düğümlerinde bulunur ve her düğümdeki etki potansiyelinin yenilenmesini tetikler. Bu şekilde, eylem potansiyeli düğümlerde akson aşağı "atlamak" gibi görünüyor-saltatory iletim denilen bir süreç.
Kalamarın Dev Sinirleri
John Z. Young, bir zoolog ve nörofizyolog, kalamar çok memeli nöronlar daha geniş akson ile sinir hücreleri olduğunu keşfetti. Bu sinirler sadece büyük aksonlar mümkün olan daha hızlı eylem potansiyelleri tarafından kolaylaştırılabilen hızlı bir kaçış manevrası kontrol. Aksonun daha büyük çapları, bir eylem potansiyeline dahil olan iyonik mekanizmaların ilk çalışmalarını ve açıklamalarını sağlamıştır. Bu çalışma 1950'lerde Alan Hodgkin ve Andrew Huxley tarafından Atlantik kalamarının dev siniri üzerinde çalışırken öncülük etti. Birlikte aksonal membranların sodyum ve potasyum iyonlarına geçirgenliğini tanımladılar ve elektrot kayıtlarına dayanarak etki potansiyelini nicel olarak yeniden yapılandırabildiler.