Elektromos jelek
Több Ramon y Cajal megfogalmazott két elv, amely alapját képezi a neurális elmélet és megtartották értéküket a dátuma:
1. A dinamikus polarizáció elve. Ez azt jelenti, hogy az elektromos jel csak egy és előre kiszámítható irányban mozog a neuronon keresztül.
2. A vegyületek specificitásának elve. Ezzel az elvvel összhangban az neuronok nem véletlenszerűen, hanem csak bizonyos célsejtekkel érintkeznek, és a kontaktáló sejtek citoplazmája nem kapcsolódik össze, és mindig köztük szinaptikus hasadék marad.
A neurális elmélet modern változata összekapcsolja az idegsejt egyes részeit a benne keletkező elektromos jelek jellegével. Egy tipikus neuronban négy morfológiailag meghatározott régió van: a dendritek, a szoma, az axon és az axon preszinaptikus végződése. Amikor a neuron izgatott, négyféle elektromos jel jelenik meg egymás után: bemeneti, kombinált, vezetőképes és kimeneti (3.3. Ábra). Mindegyik jel csak egy bizonyos morfológiai területen jelenik meg.
Ahhoz, hogy megértsük a különbségeket ezek között a jelek között, meg kell értenünk az idegimpulzusok természetéről. A neuron plazmamembrán külső és belső oldalán különböző elektromos töltések vannak: kívülről pozitív, belülről negatív. A különbséget a membrán nyugalmi potenciálnak nevezzük. Ha feltételezzük, hogy a külső töltés nullára, a töltés különbség a külső és belső felületei a legtöbb neuronok közel van a -65 mV, bár ez változhat az egyes sejtekben a -40 és -80 mV.
A előfordulása ez a különbség annak köszönhető, hogy egyenetlen eloszlása díjak kálium ionok, nátrium és a klorid a sejten belül és kívül is, és a nagyobb permeabilitású, a sejtmembrán nyugalmi csak kálium-ionok (lásd a CHAP. 4).
A gerjesztő sejtekben, ideértve az idegi és izomsejteket is, a nyugalmi potenciál nagymértékben változhat, és ez a képesség az elektromos jelek megjelenésének alapja. A nyugalmi potenciál csökkenését, például -65 és -60 mV között, depolarizációnak nevezzük, és például -65 és -70 mV közötti növekedést hiperpolarizációnak nevezünk.
Ha a depolarizáció elér egy bizonyos kritikus szintet, például a -55 mV, a membrán permeabilitás nátrium ionokra egy rövid ideig a maximumot, rohannak a sejtbe, és így a transzmembrán potenciálkülönbséget gyorsan esik a 0 és azután válik pozitív. Ez a körülmény a nátriumcsatornák bezárásához és a káliumionok gyors felszabadulásához vezet a sejtből a csak nekik szánt csatornákon keresztül: ennek következtében a membránpotenciál kezdeti értéke visszaáll. Ezeket a gyorsan felmerülő változásokat a membránpotenciálban cselekvési potenciálnak nevezzük. Az akciós potenciál egy vezető elektromos jel, gyorsan átterjed az axon membránon a végére, és nem változtatja meg amplitúdóját bárhol.
Az idegsejtben fellépő akciós potenciálokon kívül a membrán permeabilitásának megváltozása miatt helyi vagy lokális jelek is felmerülhetnek: a receptorpotenciál és a posztszinaptikus potenciál. Amplitúdója sokkal kisebb, mint az akciós potenciálé, továbbá jelentősen csökken, amikor a jel továbbhalad. Emiatt a helyi potenciálok nem terjedhetnek el a membránon a származástól távol.
A bemeneti jelek lehetnek receptorok vagy posztszinaptikus potenciálok. Receptor potenciál van kialakítva a neuron végződések érzékeny amikor ki vannak téve, hogy egy bizonyos inger: szakító, nyomás, fény, kémiai, stb Az akció az inger hatására a nyílás ioncsatornák meghatározott membrán és az azt követő ionáram ezeken a csatornákon keresztül módosítja a kezdeti értéke a nyugalmi potenciál; a legtöbb esetben a depolarizáció bekövetkezik. Ez a depolarizáció egy receptorpotenciál, amplitúdója arányos a hatásos inger erősségével.
A receptorpotenciál kiterjedhet a stimulus helyéről a membrán mentén, de általában viszonylag kis távolságra. Az a tény, hogy az amplitúdó a receptor potenciál növekedésével csökken távolságra a stimulus helyén, és a parttól mindössze 1 mm-re ezen a ponton az amplitúdó a receptor potenciál csak 1/3 az eredeti érték, és még 1 mm-depolarizáló shift és eltűnik.
A második típusú bemeneti jel a posztszinaptikus potenciál. Ez egy posztszinaptikus sejten alakul ki, miután a gerjesztett preszinaptikus sejt egy speciális kémiai hírvivőt küld neki - egy neurotranszmitter. A posztszinaptikus sejtek diffúziójával elérve a közvetítő csatlakozik a membrán specifikus receptorfehérjéihez (lásd 1. fejezet), ami ioncsatornákat nyit. A keletkező ionáram a posztszinaptikus membránon keresztül megváltoztatja a pihenő potenciál kezdeti értékét - ez a váltás a posztszinaptikus potenciál.
Egyes szinapszisokban ez a eltolódás depolarizációt jelent, és ha eléri a kritikus szintet, a posztszinaptikus neuron izgatottságot mutat. Más szinapszisokban ellentétes irányú: a posztszinaptikus membrán hiperpolarizálódik: a membránpotenciál nagyobb lesz, és nehezebbé válik a kritikus szintű depolarizáció szintjének csökkentésére. Ezt a sejtet nehezen izgatják, gátolják. Így a depolarizáló posztszinaptikus potenciál ingerlékeny, és a hiperpolarizációs potenciál gátló. Ennek megfelelően maguk a szinapszisok izgalmasak (depolarizációt okozva) és gátló (hiperpolarizációt okozva). Az izgalmas szinapszisok alakulnak ki, leginkább a posztszinaptikus sejt dendritjein, és a gátló szinapszisok a testén vannak.
Függetlenül attól, hogy mi történik a posztszinaptikus membrán: a depolarizáció vagy hiperpoiarizációbói nagysága a posztszinaptikus potenciál mindig arányos összegét a mediátor molekulák cselekedni, de ezek általában kis amplitúdójú. Csakúgy, mint a receptorpotenciál, a membrán mentén nagyon rövid távolságra terjednek, i.e. szintén a helyi potenciálhoz tartoznak.
Így a bemeneti jelek által képviselt két faj a helyi adottságok és posztszinaptikus receptor, és ezeket a potenciálokat fordul elő szigorúan meghatározott területeken neuron akár szenzoros végződések, vagy szinapszisok. Az érzékeny végződések az érzékszervi idegsejtekhez tartoznak, ahol a receptorpotenciál a neuron ingereken kívüli ingerek hatására keletkezik. Az interneuronok, valamint az efferens neuronok esetében a bemeneti jel csak posztszinaptikus lehet.
3.5. Kombinált jel - cselekvési potenciál
A kombinált jel csak a membrán egy részén fordulhat elő, ahol sok ioncsatorna van a nátrium számára. Ebben a tekintetben az axon domb az ideális tárgy - az axon visszavonulása a sejtek testéből, mivel itt van a legmagasabb sűrűségű nátrium-csatornák a teljes membránban. Az ilyen csatornák potenciálfüggőek, azaz. Csak akkor nyílik meg, ha a nyugalmi potenciál kezdeti értéke eléri a kritikus szintet. Az átlagos neuronra jellemző, a nyugalmi potenciál értéke körülbelül -65 mV, és a kritikus depolarizációs szint körülbelül -55 mV. Ezért, ha az axon domború membránja depolarizálható -65 mV -55 mV-ra, akkor akciós potenciál lesz.
A membrán depolarizálása alkalmas bemeneti jelekre, azaz akár posztszinaptikus potenciálok, akár receptorok. Abban az esetben, receptor potenciál előfordulási helye az egyesült jel van a legközelebb a csomópontjához Ranvier érzékeny végződések, ahol a legvalószínűbb depolarizáció kritikus szintet. Ebben a tekintetben figyelembe kell venni, hogy minden egyes érzékeny neuronnak sok végződése van, amelyek egy folyamatot alkotnak. És, ha minden egyes ilyen terminálok által az intézkedés a inger jelentkezik nagyon kis amplitúdójú és receptor potenciál terjed, hogy a csomópont a Ranvier csökkenő amplitúdójú, ez csak egy kis része az általános depolarizáló váltás. Mindegyik érzékeny végtől egyszerre ezek a kis receptorpotenciálok a legközelebbi Ranvier-lehallgatásra költöznek, és a lehallgatási régióban mindegyik összefoglalva. Ha a depolarizációs eltolódás teljes mennyisége elégséges, akkor a lehallgatás során cselekvési potenciál fog felmerülni.
A dendritekből származó posztszinaptikus potenciálok ugyanolyan alacsonyak, mint a receptorpotenciálok, és csökkennek a szinapszisról az axon domborzatra való terjedéskor, ahol akciós potenciál keletkezhet. Ezen túlmenően, az utat a posztszinaptikus potenciálok a test sejtek lehetnek hiperpolarizáló gátló szinapszisok, és ezért a lehetőségét a membrán depolarizációját eredményezi a axondomb 10 mV valószínűtlennek tűnik. Azonban ez az eredmény születik eredményeként rendszeresen tömb kis összegzés posztszinaptikus potenciálok eredő egyszerre több szinapszis alakult dendritek neuron axon végződések preszinaptikus sejtekben.
Így a kombinált jel általában, az egyidejűleg kialakult számos helyi potenciál összegzése miatt merül fel. Az ilyen összegzés olyan helyen történik, ahol különösen sok potenciálisan függő csatorna van, ezért a depolarizáció kritikus szintje könnyebben elérhető. Abban az esetben, integrációs posztszinaptikus potenciálok ilyen hely axonális domb, és összegzése a receptor potenciál közelében a szenzoros végződések csomópontjával Ranvier (vagy egymáshoz közeli hozzá része demielinezett axonok). Az a terület, ahol a kombinált jel keletkezik, integratívnak vagy kiváltottnak (az angol trigger triggerből).
Angol távú sikeres a metaforikus expresszivitás, a felhalmozódása kis depolarizáló műszakban villám átalakult integratív zónában egy akciós potenciál, ami a maximális elektromos potenciál a sejt, és van az elv a „mindent vagy semmit”. Ezt a szabályt kell érteni, hogy a depolarizáció a kritikus szint alá nem jár semmilyen eredményt, és amikor eléri ezt a szintet mindig, függetlenül attól, hogy az inger erőssége, a maximális válasz észlelt: nincs középút.