Excitácia neurónu. Koncentrácia iónov na oboch stranách neurónu

elektrické javy, vyskytujúce sa v vybudenie neurónu, boli študované predovšetkým vo veľkých motorických neurónov predného rohu miechy, takže udalosti sú popísané v nasledujúcich častiach sa týkajú najmä týchto neurónov. S výnimkou kvantitatívnych rozdielov, to isté sa deje v iných neurónov.

Kľudový membránový potenciál neurónu soma. Obrázok ukazuje, spinálnej motorických neurónov soma, kľudový membránový potenciál, ktorý je približne rovný -65 mV. Tento potenciál je menší ako -90 mV, typické veľkých vlákien periférnych nervov a kostrových svalových vlákien. Nižšie hladiny kľudový potenciál, je dôležitá, pretože umožňuje regulovať dráždivosť neurónov posunutím membránový potenciál smerom k obom viac kladných a záporných hodnôt. To znamená, že zníženie odpočinku, tj posun smerom k menej záporné hodnoty, zvyšuje dráždivosť neuronálne membrány, zatiaľ čo posun membránového potenciálu na viac negatívne hodnoty vedie k zníženiu neuronálne dráždivosti. To vedie k dvom možným Funkčné neurón stavov: excitáciu alebo inhibíciu, ktorý je podrobne vysvetlený v nasledujúcich článkoch.

Rozdiel medzi koncentráciami iónov na oboch stranách membrány neurónov soma. Obrázok znázorňuje koncentračný rozdiel pre tri ióny (sodík, draslík a chlór), najdôležitejšie funkcie pre neurón. Viditeľné vysoká koncentrácia sodných iónov v extracelulárnom priestore (142 meq / l), ale s nízkym - vnútri neurónu (14 meq / l). Tento gradient koncentrácie Na + iónov spojená s prítomnosťou silnej sodíkové pumpy, ktorý nepretržite pumpuje Na + iónov z neurónu.

Na obrázku je tiež vidieť vysoká koncentrácia K + iónov vnútri soma neurónu (120 mmol / l), ale nízka - v extracelulárnej tekutine (4,5 mmol / l). Je možné vidieť, že je čerpadlo draselný, ktoré čerpá draslík dovnútra.

Podľa obrázka, Koncentrácia iónov Cl⁻ v extracelulárnej tekutiny je vysoká, ale najnižšie - v neurónu. Je tiež ukázané, že membrána je dostatočne priepustná pre ióny Cl-, a že by mohlo dôjsť k miernemu čerpadlo chlóru. Až doteraz, je hlavnou príčinou nízke koncentrácie Cl iónov v neurónu sa považuje za negatívny náboj (-65 mV) v neurónu. Tento záporný náboj odpudzuje záporne nabité ióny Cl, nútiť ich prejsť pórmi buniek tak dlho, kým koncentrácia týchto iónov nebude výrazne nižšia vnútri ako vonku.

transmembránový potenciál odolá pohyb iónov cez membránu, v prípade, že potenciálny má príslušnú polaritu a veľkosť. Potenciál, ktorý úplne vyrovnáva pohyb rozdielu koncentrácie iónov sa nazýva Nernstův potenciál tohto iona- rovnice vypočítať nasledujúcim spôsobom:

EMF (mV) = ± 61 x log (koncentrácia v koncentrácii / vonkajší), vyznačujúci sa tým, emf - Nernstův potenciál na vnútornej strane membrány. Potenciál je negatívny (-), pre kladné ióny a pozitívne (+) a záporných iónov.
Teraz sa poďme vypočítať Nernst potenciál pre každý z týchto troch iónov: sodíka, draslíka a chlóru.

na rozdiel koncentrácie Na + iónov, je znázornené na obr. 45-8 (142 meq / l a vonkajšie 14 mekv / l v), membránový potenciál, zastavenie smerový pohyb týchto iónov pomocou sodíkových kanálov musí byť rovná +61 mV. Avšak skutočný membránový potenciál -65 mV a 61 mV nie. V dôsledku toho tieto ióny Na +, ktoré preniknúť do bunky, okamžite čerpá čerpadlo sodný dozadu, tj. smerom von, pričom neurón je uložený vnútri záporný potenciál rovno -65 mV.

Pre K + iónov gradientu koncentrácia 120 mmol / l vnútri neurónu a 4,5 mmol / l vonku. Podľa výpočtu Nersta potenciál je v tomto prípade rovná -86 mV v neurónu, tj. je negatívnejší než skutočná membránový potenciál rovnajúcu sa -65 mV. V dôsledku toho, vzhľadom k vysokej intracelulárnej koncentrácie draslíka existuje všeobecná tendencia k difúziu K + iónov z neurónu smerom von, ale to je na rozdiel od kontinuálne reinjection K + iónov späť do bunky.

konečne, Cl⁻ ion koncentračný gradient(107 mmol / l v a 8 meq / l v) dáva Nernst potenciál rovný -70 mV v neurónu, ktorý je o niečo väčší, než je negatívny skutočnej hodnoty membránového potenciálu -65 mV iba. V dôsledku toho je veľmi malá tendencia pohyb iónov vnútri neurónu Cl, ale tých niekoľko Cl- ióny, ktoré v skutočnosti preniknúť dovnútra smerom von pravdepodobne prostredníctvom aktívneho transportu, tj. chlór čerpadlo.

pamätať nich Tri potenciálny Nernst a smer, v ktorom rôzne ióny tendenciu difundovať, pretože tieto informácie sú dôležité pre pochopenie procesov excitáciu a inhibíciu synaptickej neurónu, kedy aktivácia alebo inaktivácia iónových kanálov.

rovnomerné rozloženie elektrický potenciál vo vnútri Somat. Soma (telo) neurónu obsahuje intracelulárnej tekutinu, čo je roztok elektrolytov s vysokou vodivosťou. Okrem toho je neurón soma má veľký priemer (10-80 mikrometrov), pričom prakticky žiadny odpor pri prenášaní elektrického prúdu z jednej vnútornej časti soma do druhého. Z tohto dôvodu, prípadná zmena v ľubovoľnom mieste v rámci Somat neurónu okamžite prináša rovnaké potenciálny zmeny vo všetkých ostatných častí. Táto dôležitá vlastnosť hrá významnú úlohu v súčte signálov prichádzajúcich na neurón z rôznych zdrojov.