Kas yra membranos potencialas poilsiui?

Membranų potencialas poilsiui ar ramybės potencialui atsiranda tada, kai neurono membrana nepakeičia eksitacinių ar slopinančių veiksnių potencialai.

Tai atsitinka, kai neuronas nesiunčia jokio signalo, buvęs poilsiui. Kai membrana yra ramioje, ląstelės vidus turi neigiamą elektros krūvį išorės atžvilgiu.

Atsipalaiduojančios membranos potencialas yra maždaug -70 mikrovoltui. Tai reiškia, kad neurono interjeras yra 70 mV mažiau nei išorėje. Be to, šiuo metu yra daugiau natrio jonų už neurono ir daugiau kalio jonų.

Ką reiškia membranos potencialas?

Kad du neuronai galėtų keistis informacija, būtina pateikti veiksmų potencialus. Veikimo potencialą sudaro serijos pokyčiai axono membranoje (neurono pailgėjimas arba „kabelis“).

Šie pokyčiai sukelia įvairias chemines medžiagas, judančias iš aksono į skystį aplink jį, vadinamą ekstraląsteliniu skysčiu. Keitimasis šiomis medžiagomis sukuria elektros srovę.

Membranų potencialas apibrėžiamas kaip elektrinis krūvis nervų ląstelių membranoje. Konkrečiai kalbant, jame kalbama apie elektrinio potencialo skirtumą tarp neurono vidinio ir išorinio.

Atminties membranos potencialas reiškia, kad membrana yra santykinai neaktyvi, ramina. Nėra jokių veiksmų, galinčių paveikti jus tuo momentu.

Norėdami tai išnagrinėti, neurologai dėl savo didelio dydžio naudojo kalmarų ašinius. Norint suteikti jums idėją, šio tvarinio ašis yra šimtą kartų didesnė už didžiausią žinduolio axoną.

Mokslininkai įdėti milžinišką axoną į konteinerį su jūros vandeniu, todėl jis gali išgyventi porą dienų.

Norint išmatuoti elektros srovę, kurią sukelia axonas ir jo charakteristikos, naudojami du elektrodai. Vienas iš jų gali suteikti elektros srovę, o kitas - įrašyti axono pranešimą. Labai smulkus elektrodo tipas naudojamas siekiant išvengti bet kokio axono pažeidimo, vadinamo mikroelektrodu.

Jei vienas elektrodas dedamas į jūros vandenį, o kitas - į axoną, pastebima, kad pastaroji turi neigiamą krūvį išorinio skysčio atžvilgiu. Šiuo atveju elektros apkrovos skirtumas yra 70 mV.

Šis skirtumas vadinamas membranos potencialu. Štai kodėl sakoma, kad kalmarų axono slopinamasis membranos potencialas yra -70 mV.

Kaip gaminamas membranos potencialas?

Neuronai keičiasi pranešimais per elektrochemiją. Tai reiškia, kad yra įvairių cheminių medžiagų neuronuose ir iš jų, kai jų patekimas į nervų ląsteles didėja arba mažėja, todėl atsiranda skirtingi elektros signalai.

Taip atsitinka todėl, kad šios cheminės medžiagos turi elektros krūvį, todėl jie vadinami „jonais“.

Pagrindiniai mūsų nervų sistemos jonai yra natrio, kalio, kalcio ir chloro jonai. Pirmosiose dviejose yra teigiamas įkrovimas, kalcis turi du teigiamus krūvius ir chlorą, neigiamą. Tačiau mūsų nervų sistemoje yra ir kai kurių neigiamo krūvio baltymų.

Kita vertus, svarbu žinoti, kad neuronus riboja membrana. Tai leidžia tam tikriems jonams pasiekti ląstelės vidų ir blokuoti kitų judėjimą. Štai kodėl ji yra pusiau laidi membrana.

Nors skirtingų jonų koncentracijos bando subalansuoti abi membranos puses, ji leidžia tik kai kuriems iš jų pereiti per jų jonų kanalus.

Kai ramybėje yra membranos potencialas, kalio jonai gali lengvai kirsti membraną. Tačiau šiuo metu natrio ir chloro jonai turi daugiau sunkumų. Tuo pačiu metu membrana neleidžia neigiamai įkrautoms baltyminėms molekulėms palikti neurono vidų.

Be to, pradėtas ir natrio-kalio siurblys. Tai yra struktūra, kuri per tris neuronus perkelia tris natrio jonus kiekvienam į jį patekusiam kalio jonui. Taigi, esant ramiam membraniniam potencialui, lauke yra daugiau natrio jonų, o ląstelėje - daugiau kalio.

Membranų potencialo pakeitimas poilsio metu

Tačiau norint siųsti pranešimus tarp neuronų, turi atsirasti membranos potencialo pokyčiai. Tai reiškia, kad poilsio potencialas turi būti pakeistas.

Tai gali įvykti dviem būdais depolarizacijos arba hiperpoliarizacijos būdu. Po to pamatysime, ką kiekvienas iš jų reiškia:

Depolarizacija

Tarkime, kad ankstesniais atvejais mokslininkai į axoną pastatė elektrinį stimuliatorių, kuris keičia membranos potencialą konkrečioje vietoje.

Kadangi axono vidus turi neigiamą elektros krūvį, jei šioje vietoje yra teigiamas įkrovimas, atsirastų depolarizacija. Taigi, skirtumas tarp elektrinio įkrovimo iš išorės ir vidinės ašies sumažėtų, o tai reiškia, kad membranos potencialas sumažėtų.

Depolarizacijos metu membranos potencialas atsipalaiduoja, sumažinamas iki nulio.

Hiperpoliarizacija

Nors, esant hiperpoliarizacijai, atsiranda ląstelės membranos potencialo padidėjimas.

Kai duodami keli depolarizuojantys stimulai, kiekvienas iš jų šiek tiek daugiau keičia membranos potencialą. Kai jis pasiekia tam tikrą tašką, jis gali būti staigiai atšauktas. Tai reiškia, kad axono vidus pasiekia teigiamą elektros krūvį, o išorė tampa neigiama.

Šiuo atveju viršijamas membranos potencialas, o tai reiškia, kad membrana yra hiperpolarizuota (labiau poliarizuota nei įprastai).

Visas procesas gali trukti apie 2 milisekundes, o tada membranos potencialas grąžinamas į normaliąją vertę.

Šis greito membraninio potencialo inversijos fenomenas yra žinomas kaip veiksmo potencialas ir apima pranešimų perdavimą per axoną į terminalo mygtuką. Įtampos, kuri sukuria veiksmo potencialą, vertė vadinama „sužadinimo slenkstimi“.