Care este potențialul membranei la odihnă?
Potențialul membranei la potențial de repaus sau de repaus apare atunci când membrana unui neuron nu este modificată de potențialele de acțiune ale excitației sau ale inhibitorilor.
Apare atunci când neuronul nu trimite nici un semnal, fiind într-un moment de odihnă. Când membrana este în repaus, interiorul celulei are o sarcină electrică negativă în raport cu exteriorul.
Potențialul membranei de repaus este de aproximativ -70 microvolți. Aceasta înseamnă că interiorul neuronului este cu 70 mV mai puțin decât în exterior. În plus, în acest moment există mai mulți ioni de sodiu în afara neuronului și mai mulți ioni de potasiu din interior.
Ce înseamnă potențialul membranei?
Pentru doi neuroni pentru a face schimb de informații, este necesar ca potențialul de acțiune să fie dat. Un potențial de acțiune constă într-o serie de modificări ale membranei axonului (prelungire sau "cablu" a neuronului).
Aceste modificări determină mutarea diferitelor substanțe chimice din interiorul axonului în fluidul din jurul acestuia, numit fluid extracelular. Schimbul acestor substanțe produce curenți electrici.
Potențialul membranei este definit ca sarcina electrică pe membrana celulelor nervoase. Mai exact, se referă la diferența dintre potențialul electric dintre interiorul și exteriorul neuronului.
Potențialul membranei în repaus presupune că membrana este relativ inactivă, odihnindu-se. Nu există potențiale de acțiune care să vă afecteze în acel moment.
Pentru a studia acest lucru, neurologii au folosit axoni de calmar din cauza dimensiunilor lor mari. Pentru a vă oferi o idee, axonul acestei creaturi este de o sută de ori mai mare decât cel mai mare axon al unui mamifer.
Cercetatorii plaseaza axonul gigant intr-un container cu apa de mare, astfel incat sa supravietuiasca cateva zile.
Pentru a măsura încărcăturile electrice produse de axon și caracteristicile acestuia, sunt utilizați doi electrozi. Una dintre ele poate furniza curenți electrici, în timp ce alta servește pentru înregistrarea mesajului axonului. Se utilizează un tip foarte fin de electrod pentru a evita orice deteriorare a axonului, numită microelectrod.
Dacă un electrod este plasat în apa de mare și altul introdus în axon, se observă că acesta din urmă are o sarcină negativă în raport cu lichidul exterior. În acest caz, diferența de sarcină electrică este de 70 mV.
Această diferență se numește potențialul membranei. Acesta este motivul pentru care se spune că potențialul membranei liniștite a unui axon de calmar este -70 mV.
Cum se produce potențialul de membrană în repaus?
Neuronii fac schimb de mesaje prin electrochimie. Aceasta înseamnă că există diferite substanțe chimice în și din neuroni care, atunci când intrarea lor în celulele nervoase crește sau descrește, dă naștere unor semnale electrice diferite.
Acest lucru se întâmplă deoarece aceste substanțe chimice au o sarcină electrică, motiv pentru care sunt cunoscute sub numele de "ioni".
Ionii principali ai sistemului nostru nervos sunt sodiu, potasiu, calciu și clor. Primele două conțin o încărcătură pozitivă, calciul are două încărcături pozitive și un clor, unul negativ. Cu toate acestea, există și unele proteine încărcate negativ în sistemul nostru nervos.
Pe de altă parte, este important să știm că neuronii sunt limitați de o membrană. Acest lucru permite anumitor ioni să ajungă în interiorul celulei și să blocheze trecerea altora. De aceea se spune că este o membrană semi-permeabilă.
Deși concentrațiile diferitelor ioni încearcă să se echilibreze pe ambele părți ale membranei, acestea permit doar unora dintre ele să treacă prin canalele lor ionice.
Atunci când există potențial de membrană în stare de repaus, ionii de potasiu pot traversa cu ușurință membrana. Cu toate acestea, în acest moment, ionii de sodiu și clor au mai multă dificultate de trecere. În același timp, membrana împiedică moleculele de proteine încărcate negativ să părăsească interiorul neuronului.
În plus, pompa de sodiu-potasiu este de asemenea pornită. Este o structură care mișcă trei ioni de sodiu în afara neuronului pentru fiecare două ioni de potasiu care intră în el. Astfel, în potențialul membranei de repaus, se observă mai mulți ioni de sodiu în afara și mai mult potasiu din interiorul celulei.
Modificarea potențialului membranei în repaus
Cu toate acestea, pentru ca mesajele să fie trimise între neuroni, trebuie să apară schimbări în potențialul membranei. Adică, potențialul de odihnă trebuie să fie modificat.
Acest lucru poate apărea în două moduri prin depolarizare sau hiperpolarizare. Apoi, vom vedea ce înseamnă fiecare dintre ele:
depolarizare
Să presupunem că în cazul precedent cercetătorii plasează un stimulator electric în axon care modifică potențialul membranei într-un anumit loc.
Din moment ce interiorul axonului are o sarcină electrică negativă, dacă se aplică o sarcină pozitivă în acest loc, se va produce depolarizarea. Astfel, diferența dintre sarcina electrică din exterior și din interiorul axonului ar fi redusă, ceea ce înseamnă că potențialul membranei ar scădea.
În depolarizare, potențialul membranei se oprește și se reduce la zero.
hiperpolarizarea
În timp ce în hiperpolarizare survine o creștere a potențialului membranar al celulei.
Când se dau mai mulți stimuli depolarizanți, fiecare dintre ele modifică potențialul membranei mai mult. Când atinge un anumit punct, poate fi inversat brusc. Adică, interiorul axonului atinge o încărcătură electrică pozitivă, iar partea exterioară devine negativă.
În acest caz, potențialul membranei în repaus este depășit, ceea ce înseamnă că membrana este hiperpolarizată (mai polarizată decât de obicei).
Întregul proces poate dura aproximativ 2 milisecunde, iar apoi potențialul membranei revine la valoarea sa normală.
Acest fenomen de inversare rapidă a potențialului membranei este cunoscut ca un potențial de acțiune și implică transmiterea mesajelor prin axon către butonul terminal. Valoarea tensiunii care produce un potențial de acțiune se numește "prag de excitație".
