W jaki sposób sygnał przemieszcza się wzdłuż neuronu?

Przesyłanie sygnału przez neuron, zwane potencjałem czynnościowym, obejmuje kilka kluczowych procesów:

1. Potencjał spoczynkowy: Neurony utrzymują potencjał spoczynkowy, w którym wnętrze komórki jest ujemne w stosunku do zewnątrz. Ta różnica potencjałów elektrycznych jest utrzymywana przez pompy jonowe, takie jak pompa sodowo-potasowa, które aktywnie przemieszczają jony przez błonę komórkową.

2. Depolaryzacja: Kiedy bodziec lub sygnał dociera do neuronu, powoduje otwarcie pewnych kanałów jonowych w błonie komórkowej. Najważniejszymi z tych kanałów są kanały sodowe. Kiedy kanały sodowe otwierają się, jony sodu napływają do neuronu, co prowadzi do szybkiej depolaryzacji błony. Oznacza to, że wnętrze komórki staje się mniej negatywne lub bardziej pozytywne w porównaniu z otoczeniem.

3. Potencjał działania: Jeśli depolaryzacja osiągnie pewien próg, wyzwala potencjał czynnościowy. Podczas potencjału czynnościowego potencjał błonowy neuronu szybko się odwraca, stając się wewnątrz bardziej dodatni. Nazywa się to również „odpalaniem” neuronu.

4. Wymiana sodu i potasu: Podczas potencjału czynnościowego otwarcie kanałów sodowych pozwala jonom sodu na wejście do neuronu, podczas gdy otwarcie kanałów potasowych umożliwia jonom potasu opuszczenie neuronu. Napływ jonów sodu jest odpowiedzialny za szybką depolaryzację, natomiast wypływ jonów potasu pomaga w repolaryzacji błony z powrotem do potencjału spoczynkowego.

5. Repolaryzacja: Po potencjale czynnościowym kanały sodowe zamykają się, a kanały potasowe pozostają otwarte przez dłuższy czas. Dzięki temu więcej jonów potasu może opuścić neuron, powodując, że potencjał błonowy ponownie staje się bardziej ujemny. Proces ten nazywa się repolaryzacją i przywraca potencjał spoczynkowy.

6. Hiperpolaryzacja: W niektórych przypadkach potencjał błonowy może stać się bardziej ujemny niż potencjał spoczynkowy po potencjale czynnościowym. Nazywa się to hiperpolaryzacją. Wynika to z ciągłego wypływu jonów potasu i aktywacji dodatkowych kanałów potasowych.

7. Okresy refrakcji: Po potencjale czynnościowym istnieją dwa okresy refrakcji:absolutny okres refrakcji i względny okres refrakcji. W okresie bezwzględnej refrakcji neuron nie może wygenerować kolejnego potencjału czynnościowego, niezależnie od siły bodźca. Podczas względnego okresu refrakcji może zostać wygenerowany potencjał czynnościowy, ale wymaga to silniejszego niż zwykle bodźca. Te okresy refrakcji zapewniają przesyłanie sygnałów w jednym kierunku w dół neuronu.

Sekwencja depolaryzacji, generowania potencjału czynnościowego, repolaryzacji i okresów refrakcji umożliwia propagację sygnałów elektrycznych w dół neuronu, umożliwiając komunikację między różnymi częściami układu nerwowego.