Δυνατότητα δράσης

Οπως και Δυνατότητα δράσης Αυτή είναι μια βραχυπρόθεσμη αλλαγή στο δυναμικό της μεμβράνης. Τα δυναμικά δράσης εμφανίζονται συνήθως στον άξονα του νευρικού κυττάρου και αποτελούν την προϋπόθεση για τη μετάδοση ερεθίσματος.

Ποιο είναι το δυναμικό δράσης;

Το δυναμικό δράσης είναι μια αυθόρμητη αντιστροφή του φορτίου στα νευρικά κύτταρα. Δυνατότητες δράσης προκύπτουν στο λόφο του άξονα. Ο λόφος του άξονα είναι η προέλευση των διαδικασιών προώθησης ενός νευρικού κυττάρου. Το δυναμικό δράσης μεταναστεύει στη συνέχεια κατά μήκος του άξονα, δηλαδή της νευρικής διαδικασίας.

Μια δυνατότητα μπορεί να διαρκέσει οπουδήποτε από ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου έως μερικά λεπτά. Κάθε δυναμικό δράσης είναι εξίσου έντονο στην έντασή του. Επομένως δεν υπάρχουν ούτε αδύναμα ούτε ισχυρά δυναμικά δράσης. Πρόκειται περισσότερο για αντιδράσεις «όλα-ή-τίποτα», δηλαδή, είτε ένα ερέθισμα είναι αρκετά ισχυρό ώστε να μπορεί να προκαλέσει εντελώς ένα δυναμικό δράσης, είτε το δυναμικό δράσης δεν ενεργοποιείται καθόλου. Κάθε δυναμικό δράσης εκτελείται σε διάφορες φάσεις.

Λειτουργία & εργασία

Πριν από το δυναμικό δράσης, το κελί είναι σε κατάσταση ηρεμίας. Τα κανάλια νατρίου είναι σε μεγάλο βαθμό κλειστά, τα κανάλια καλίου είναι μερικώς ανοιχτά. Μέσω της κίνησης των ιόντων καλίου, το κύτταρο διατηρεί το λεγόμενο δυναμικό μεμβράνης ανάπαυσης σε αυτή τη φάση. Αυτό είναι περίπου -70 mV. Αν λοιπόν μετρήσετε την τάση μέσα στον άξονα, θα έχετε αρνητικό δυναμικό -70 mV. Αυτό μπορεί να εντοπιστεί σε μια ανισορροπία φορτίου των ιόντων μεταξύ του χώρου έξω από το κελί και του κυτταρικού υγρού.

Τα δεκτικά προσαρτήματα των νευρικών κυττάρων, οι δενδρίτες, μαζεύουν ερεθίσματα και τα μεταδίδουν στο ανάχωμα του άξονα μέσω του κυτταρικού σώματος. Το δυναμικό της μεμβράνης ανάπαυσης αλλάζει με κάθε εισερχόμενο ερέθισμα. Ωστόσο, για να ενεργοποιηθεί ένα δυναμικό δράσης, πρέπει να ξεπεραστεί μια τιμή κατωφλίου στο λόφο του άξονα. Αυτή η τιμή κατωφλίου επιτυγχάνεται μόνο όταν το δυναμικό της μεμβράνης αυξάνεται κατά 20 mV σε -50 mV. Εάν το δυναμικό της μεμβράνης αυξάνεται μόνο στα -55 mV, για παράδειγμα, τίποτα δεν συμβαίνει λόγω της αντίδρασης «όλα-ή-τίποτα».

Εάν ξεπεραστεί η τιμή κατωφλίου, ανοίγουν τα κανάλια νατρίου του κελιού. Τα θετικά φορτισμένα ιόντα νατρίου ρέουν, το δυναμικό ανάπαυσης συνεχίζει να αυξάνεται. Τα κανάλια καλίου κλείνουν. Το αποτέλεσμα είναι μια αντιστροφή πόλωσης. Ο χώρος μέσα στον άξονα φορτίζεται τώρα θετικά για μικρό χρονικό διάστημα. Αυτή η φάση είναι επίσης γνωστή ως υπέρβαση.

Τα κανάλια νατρίου κλείνουν ξανά πριν επιτευχθεί το μέγιστο δυναμικό μεμβράνης. Για να γίνει αυτό, τα κανάλια καλίου ανοίγουν και ιόντα καλίου ρέουν έξω από το κελί. Πραγματοποιείται επαναπόλωση, πράγμα που σημαίνει ότι το δυναμικό της μεμβράνης πλησιάζει πάλι το δυναμικό ηρεμίας. Η λεγόμενη υπερπόλωση εμφανίζεται ακόμη και για μικρό χρονικό διάστημα. Το δυναμικό της μεμβράνης πέφτει κάτω από -70 mV. Αυτή η περίοδος περίπου δύο χιλιοστών του δευτερολέπτου ονομάζεται επίσης πυρίμαχη περίοδος. Κατά την ανθεκτική περίοδο, δεν είναι δυνατό να ενεργοποιηθεί ένα δυναμικό δράσης. Αυτό γίνεται για να αποφευχθεί η υπερβολική διέγερση του κελιού.

Μετά την ρύθμιση από την αντλία νατρίου-καλίου, η τάση είναι πάλι στα -70 mV και ο άξονας μπορεί να διεγερθεί ξανά με ένα ερέθισμα. Το δυναμικό δράσης μεταφέρεται τώρα από το ένα τμήμα του άξονα στο άλλο. Επειδή το προηγούμενο τμήμα εξακολουθεί να βρίσκεται στην πυρίμαχη περίοδο, το ερέθισμα μπορεί να μεταδοθεί μόνο σε μία κατεύθυνση.

Ωστόσο, αυτή η συνεχής μετάδοση ερεθίσματος είναι μάλλον αργή. Η μετάδοση αλατιστικού ερεθίσματος είναι ταχύτερη. Οι άξονες περιβάλλονται από ένα λεγόμενο περίβλημα μυελίνης. Αυτό λειτουργεί σαν ένα είδος μονωτικής ταινίας. Στο μεταξύ, η θήκη μυελίνης διακόπτεται επανειλημμένα. Αυτά τα διαλείμματα είναι γνωστά ως δαχτυλίδια σύνδεσης. Στη μετάδοση αλατισμένου ερεθίσματος, οι δυνατότητες δράσης τώρα σχεδόν άλμα από το ένα δαχτυλίδι στο άλλο. Αυτό αυξάνει σημαντικά την ταχύτητα προώθησης.

Το δυναμικό δράσης είναι η βάση για την προώθηση πληροφοριών ερεθίσματος. Όλες οι λειτουργίες του σώματος βασίζονται σε αυτήν τη μετάδοση.

Μπορείτε να βρείτε το φάρμακό σας εδώ

Ασθένειες και παθήσεις

Εάν οι θήκες μυελίνης των νευρικών κυττάρων προσβληθούν και καταστραφούν, εμφανίζονται σοβαρές διαταραχές στη μετάδοση ερεθισμάτων. Με την απώλεια της θήκης μυελίνης, η χρέωση χάνεται κατά τη μεταφορά. Αυτό σημαίνει ότι απαιτείται περισσότερη φόρτιση για να διεγείρει τον άξονα στο επόμενο διάλειμμα στη θήκη μυελίνης. Εάν το στρώμα μυελίνης είναι ελαφρώς κατεστραμμένο, το δυναμικό δράσης εμφανίζεται με καθυστέρηση. Εάν υπάρχει σοβαρή ζημιά, η μετάδοση διέγερσης μπορεί να διακοπεί εντελώς, καθώς δεν μπορεί να ενεργοποιηθεί πλέον δυναμικό δράσης.

Οι θήκες μυελίνης μπορεί να επηρεαστούν από γενετικά ελαττώματα όπως η νόσος του Krabbe ή η ασθένεια Charcot-Marie-Tooth. Η πιο γνωστή απομυελινωτική ασθένεια είναι πιθανώς η σκλήρυνση κατά πλάκας. Εδώ οι θήκες μυελίνης δέχονται επίθεση και καταστρέφονται από τα κύτταρα άμυνας του ίδιου του σώματος. Ανάλογα με το ποια νεύρα επηρεάζονται, μπορεί να εμφανιστούν διαταραχές της όρασης, γενική αδυναμία, σπαστικότητα, παράλυση, ευαισθησία ή γλωσσικές διαταραχές.

Το Paramyotonia congenita είναι μια μάλλον σπάνια ασθένεια. Κατά μέσο όρο, επηρεάζεται μόνο ένα άτομο στα 250.000. Η κατάσταση είναι μια διαταραχή του διαύλου νατρίου. Ως αποτέλεσμα, τα ιόντα νατρίου μπορούν να διεισδύσουν στο κύτταρο ακόμη και σε φάσεις στις οποίες το κανάλι νατρίου θα έπρεπε πραγματικά να είναι κλειστό και έτσι να προκαλέσει ένα δυναμικό δράσης, ακόμη και αν δεν υπάρχει πραγματικά κανένα ερέθισμα. Ως αποτέλεσμα, μπορεί να υπάρχει μόνιμη ένταση στα νεύρα. Αυτό εκφράζεται από την αυξημένη μυϊκή ένταση (μυοτονία). Μετά από μια εθελοντική κίνηση, οι μύες χαλαρώνουν σημαντικά μετά από καθυστέρηση.

Η αντίθετη διαδρομή είναι επίσης πιθανή με το Paramyotonia congenita. Είναι πιθανό το κανάλι νατρίου να μην αφήνει ιόντα νατρίου στο κύτταρο, ακόμη και όταν διεγείρεται. Ένα δυναμικό δράσης μπορεί να ενεργοποιηθεί μόνο με καθυστέρηση ή καθόλου, παρά ένα εισερχόμενο ερέθισμα. Δεν υπάρχει αντίδραση στο ερέθισμα. Το αποτέλεσμα είναι διαταραχές ευαισθησίας, μυϊκή αδυναμία ή παράλυση. Η εμφάνιση των συμπτωμάτων ευνοείται ιδιαίτερα από τις χαμηλές θερμοκρασίες, και αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι πληγέντες πρέπει να αποφεύγουν την ψύξη των μυών.