Excitarea neuronului. Concentrația ionilor de pe fiecare parte a neuronului

fenomene electrice, care apar în excitarea neuronului, acestea au fost studiate în principal în neuronii motorii mari de cornului anterior al măduvei spinării, astfel încât evenimentele descrise în următoarele secțiuni se referă în principal la aceste neuroni. Cu excepția diferențelor cantitative, același lucru se întâmplă și în alte neuroni.

potențial de membrană a soma neuron. Figura arată spinal soma neuron motor, potențialul de repaus al membranei, care este aproximativ egală cu -65 mV. Acest potențial este mai mică de -90 mV, tipic de fibre mari ale nervilor periferici și a fibrelor musculare scheletice. Niveluri mai scăzute ale potențialului de repaus este important, deoarece permite să reglementeze excitabilitatea neuronală prin deplasarea potențialului de membrană spre ambele valori mai pozitive și mai negative. Astfel, reducerea de odihnă, și anume trecerea aceasta spre valori mai puțin negative crește excitabilitatea membranelor neuronale, în timp ce o schimbare în potențialul de membrană la valori mai negative, duce la o scădere a excitabilității neuronale. Acest lucru conduce la două posibile stări funcționale neuron: excitație sau inhibiție, care este explicată în detaliu în următoarele articole.

Diferența dintre concentrațiile de ioni pe ambele părți ale membranei soma neuron. Figura arată diferența de concentrație pentru trei ioni (sodiu, potasiu și clor), cea mai importantă funcție de neuron. concentrație vizibilă mare a ionilor de Na în spațiul extracelular (142 meq / l), dar scazut - in interiorul unui neuron (14 meq / l). Acest gradient de concentrație de Na + ioni de asociat cu prezența unei pompe de sodiu puternic care pompa continuu în ioni de Na + de neuron.

Cifra este văzut de asemenea concentrație mare de ioni de K + în interiorul soma unui neuron (120 meq / l), dar scăzut - în fluidul extracelular (4,5 meq / l). Se poate observa că există o pompă de potasiu, care pompele de potasiu în interior.

Conform figurii, concentrația ionilor Cl⁻ în fluidul extracelular este mare, dar cel mai mic - în neuron. Este de asemenea arătat că membrana este suficient de permeabilă pentru ionii de CI-, și că ar putea exista o mică pompă de clor. Pana in prezent, principala cauză a concentrației scăzute de ioni de Cl în neuron este considerată sarcină negativă (-65 mV) în neuron. Această sarcină negativă repels încărcat negativ ioni de Cl-, forțându-le să treacă prin porii celulelor, atâta timp cât concentrația acestor ioni nu va fi mult mai mici decât în ​​interiorul exterior.

potențial transmembranar poate rezista deplasarea ionilor prin membrană, dacă potențialul are polaritatea și magnitudinea corespunzătoare. Potențialul care contrabalansează complet mișcarea diferenței de concentrație de ioni se numește potențial Nernst pentru această ecuație iona- pentru a calcula după cum urmează:

EMF (mV) = ± 61 x log (concentrația în interiorul concentrație / exterior) in care emf - potențialul Nernst pe partea interioară a membranei. Potențialul este negativ (-) pentru ioni pozitivi și pozitiv (+) pentru ioni negativi.
Acum să calculeze potențial Nernst pentru fiecare dintre cele trei ioni: sodiu, potasiu și clor.

pentru diferența Concentrațiile de ioni de Na +, prezentat în Fig. 45-8 (142 meq / l și exterior 14 mEq / L în), potențialul de membrană, oprind mișcarea direcțională a acestor ioni prin canalele de sodiu trebuie să fie egal cu +61 mV. Cu toate acestea, un potențial de membrană adevărată este -65 mV și +61 mV nu. Prin urmare, aceste ioni Na +, care se infiltrează în celulă, pompat imediat pompa de sodiu înapoi, adică spre exterior, prin care neuron este sprijinit într-un negativ potențial egal cu -65 mV.

Pentru gradientul K + ion concentrație de 120 mEq / l în interiorul neuron și 4,5 mEq / l în afara. Conform calculului, potențialul Nersta în acest caz este egal cu -86 mV în neuron, adică este mai negativă decât membrana real potențial egal cu -65 mV. Prin urmare, datorită concentrației ridicate de potasiu intracelular există o tendință generală spre difuziei K + ioni de neuron spre exterior, dar acest lucru se opune reinjectarea continue a K + ioni inapoi in celula.

în cele din urmă, gradient de concentrație de ioni Cl⁻(107 meq / l în interiorul și 8 mEq / l în interior) conferă un potențial Nernst egal cu -70 mV în neuron, care este doar puțin mai negativă decât valoarea reală a măsurării potențialului de membrană de -65 mV. Prin urmare, există foarte puțină mișcare tendință de ioni în interiorul neuron Cl-, dar cei câțiva ioni de CI- care se infiltrează de fapt, către interior se extind către exterior, probabil prin intermediul transportului activ, adică pompa de clor.

Amintiți-vă aceste Trei potențial Nernst și direcția în care diferiți ioni tind să difuzeze, deoarece această informație este importantă pentru înțelegerea proceselor de excitație și inhibarea neuronilor sinaptice când activarea sau inactivarea canalelor ionice.

distribuție uniformă potențial electric în interiorul soma. Soma (corp) de neuron cuprinde fluidul intracelular, care este o soluție de electroliți cu conductivitate ridicată. Mai mult, soma neuron are un diametru mare (10-80 microni), prin care, practic, nici o rezistență atunci când transportă curent electric de la o parte la alta soma interior. Prin urmare, orice schimbare potențială în orice locație în soma de neuron aduce imediat despre aceeași modificare potențială în toate celelalte părți ale acesteia. Această caracteristică importantă joacă un rol major în însumarea semnalelor care vin la neuron dintr-o varietate de surse.