Excitace neuronu. Koncentrace iontů na obou stranách neuronu

elektrické jevy, vyskytující se v vybuzení neuronu, byly studovány především ve velkých motorických neuronů předního rohu míchy, takže události jsou popsány v následujících částech týkají zejména těchto neuronů. S výjimkou kvantitativních rozdílů, to samé se děje v jiných neuronů.

Klidový membránový potenciál neuronu soma. Obrázek ukazuje, spinální motorických neuronů soma, klidový membránový potenciál, který je přibližně rovný -65 mV. Tento potenciál je menší než -90 mV, typické velkých vláken periferních nervů a kosterních svalových vláken. Nižší hladiny klidový potenciál, je důležité, neboť umožňuje regulovat dráždivost neuronů posunutím membránový potenciál směrem k oběma více kladných a záporných hodnot. To znamená, že snížení odpočinku, tj posun směrem k méně záporné hodnoty, zvyšuje dráždivost neuronální membrány, zatímco posun membránového potenciálu na další negativní hodnoty vede ke snížení neuronální dráždivosti. To vede ke dvěma možným Funkční neuron stavů: excitaci nebo inhibici, který je podrobně vysvětlen v následujících článcích.

Rozdíl mezi koncentracemi iontů na obou stranách membrány neuronů soma. Obrázek znázorňuje koncentrační rozdíl pro tři ionty (sodík, draslík a chlor), nejdůležitější funkce pro neuron. Viditelné vysoká koncentrace sodných iontů v extracelulárním prostoru (142 meq / l), ale s nízkým - uvnitř neuronu (14 meq / l). Tento gradient koncentrace Na + iontů spojena s přítomností silné sodíkové pumpy, který nepřetržitě pumpuje Na + iontů z neuronu.

Na obrázku je také vidět vysoká koncentrace K + iontů uvnitř soma neuronu (120 mmol / l), ale nízká - v extracelulární tekutině (4,5 mmol / l). Je možné vidět, že je čerpadlo draselný, které čerpá draslík dovnitř.

Podle obrázku, Koncentrace iontů Cl⁻ v extracelulární tekutiny je vysoká, ale nejnižší - v neuronu. Je také ukázáno, že membrána je dostatečně propustná pro Cl- iontů, a že může být mírné čerpadlo chloru. Až dosud, je hlavní příčinou nízké koncentrace Cl iontů v neuronu se považuje za negativní náboj (-65 mV) v neuronu. Tento záporný náboj odpuzuje záporně nabité ionty Cl, nutit je projít póry buněk tak dlouho, dokud koncentrace těchto iontů nebude výrazně nižší uvnitř než venku.

transmembránový potenciál odolá pohyb iontů přes membránu, v případě, že potenciální má příslušnou polaritu a velikost. Potenciál, který zcela vyrovnává pohyb rozdílu koncentrace iontů se nazývá Nernstův potenciál tohoto iona- rovnice vypočítat následujícím způsobem:

EMF (mV) = ± 61 x log (koncentrace v koncentraci / vnější), vyznačující se tím, emf - Nernstův potenciál na vnitřní straně membrány. Potenciál je negativní (-), pro kladné ionty a pozitivní (+) a záporných iontů.
Nyní se pojďme vypočítat Nernst potenciál pro každý z těchto tří iontů: sodné, draselné a chloru.

na rozdíl koncentrace Na + iontů, je znázorněno na obr. 45-8 (142 meq / l a vnější 14 mekv / l v), membránový potenciál, zastavení směrový pohyb těchto iontů pomocí sodíkových kanálů musí být rovna +61 mV. Nicméně skutečný membránový potenciál -65 mV a 61 mV ne. V důsledku toho tyto ionty Na +, které proniknout do buňky, čerpadlo okamžitě odsát sodného zpět, to znamená, směrem ven, přičemž neuron uložen uvnitř záporně rovnou -65 mV.

Pro K + iontů gradientu koncentrace 120 mmol / l uvnitř neuronu a 4,5 mmol / l venku. Podle výpočtu Nersta potenciál je v tomto případě rovna -86 mV v neuronu, tj. je negativnější než skutečná membránový potenciál rovnající se -65 mV. V důsledku toho, vzhledem k vysoké intracelulární koncentrace draslíku existuje obecná tendence k difúzi K + iontů z neuronu směrem ven, ale to je na rozdíl od kontinuální reinjection K + iontů zpět do buňky.

konečně, Cl⁻ ion koncentrační gradient(107 mmol / l v a 8 meq / l v) dává Nernst potenciál rovný -70 mV v neuronu, který je o něco větší, než je negativní pravé hodnoty měření membránového potenciálu -65 mV pouze. V důsledku toho je velmi malá tendence pohyb iontů uvnitř neuronu Cl, ale těch několik Cl- ionty, které ve skutečnosti proniknout dovnitř směrem ven pravděpodobně prostřednictvím aktivního transportu, tj. chlor čerpadlo.

pamatovat nich Tři Potenciál Nernst a směr, ve kterém různé ionty tendenci difundovat, protože tyto informace jsou důležité pro pochopení procesů excitaci a inhibici synaptické neuronu, kdy aktivace nebo inaktivace iontových kanálů.

rovnoměrné rozložení elektrický potenciál uvnitř somatu. Soma (tělo) neuronu obsahuje intracelulární tekutinu, která je roztok elektrolytů s vysokou vodivostí. Kromě toho je neuron soma má velký průměr (10-80 mikrometrů), přičemž prakticky žádný odpor při přenášení elektrického proudu z jedné vnitřní části soma do druhého. Z tohoto důvodu, případná změna v libovolném místě v rámci somatu neuronu okamžitě přináší stejné potenciální změny ve všech ostatních částí. Tato důležitá vlastnost hraje významnou roli v součtu signálů přicházejících na neuron z různých zdrojů.