- ศักยภาพของเมมเบรนหมายถึงอะไร?
- ศักยภาพของเมมเบรนที่พักผลิตได้อย่างไร?
- การเปลี่ยนแปลงศักยภาพของเมมเบรนพักผ่อน
- Depolarization
- Hyperpolarization
- อ้างอิง
พักผ่อนเมมเบรนที่มีศักยภาพหรือพักผ่อนที่มีศักยภาพเกิดขึ้นเมื่อเยื่อหุ้มเซลล์ประสาทจะไม่ถูกเปลี่ยนแปลงโดยการกระตุ้นหรือยับยั้งศักยภาพการกระทำ เกิดขึ้นเมื่อเซลล์ประสาทไม่ส่งสัญญาณใด ๆ อยู่ในช่วงเวลาพัก เมื่อเมมเบรนอยู่นิ่งภายในเซลล์จะมีประจุไฟฟ้าลบเทียบกับภายนอก
ศักยภาพของเมมเบรนพักอยู่ที่ประมาณ -70 ไมโครโวลต์ นั่นหมายความว่าภายในเซลล์ประสาทมีค่าน้อยกว่าด้านนอก 70 mV นอกจากนี้ในเวลานี้ยังมีโซเดียมไอออนนอกเซลล์ประสาทและมีโพแทสเซียมไอออนอยู่ภายในมากขึ้น
Na + / K + -ATPase รวมถึงผลกระทบของการแพร่กระจายของไอออนที่เกี่ยวข้องเป็นกลไกหลักในการรักษาศักยภาพในการพักผ่อนของเยื่อหุ้มเซลล์ของสัตว์
ศักยภาพของเมมเบรนหมายถึงอะไร?
สำหรับเซลล์ประสาทสองเซลล์ในการแลกเปลี่ยนข้อมูลจำเป็นต้องให้ศักยภาพในการดำเนินการ ศักยภาพในการออกฤทธิ์ประกอบด้วยชุดของการเปลี่ยนแปลงในเมมเบรนของแอกซอน (การยืดออกหรือ "ลวด" ของเซลล์ประสาท)
การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ทำให้สารเคมีต่างๆเคลื่อนที่จากภายในแอกซอนไปยังของเหลวรอบ ๆ เรียกว่าของเหลวนอกเซลล์ การแลกเปลี่ยนสารเหล่านี้ก่อให้เกิดกระแสไฟฟ้า
ศักยภาพของพังผืดหมายถึงประจุไฟฟ้าที่มีอยู่บนเยื่อหุ้มเซลล์ประสาท โดยเฉพาะอย่างยิ่งมันหมายถึงความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้าระหว่างภายในและภายนอกของเซลล์ประสาท
ศักยภาพของเมมเบรนที่อยู่นิ่งหมายความว่าเมมเบรนไม่ได้ใช้งานค่อนข้างนิ่ง ไม่มีศักยภาพในการดำเนินการใด ๆ ที่ส่งผลกระทบต่อคุณในขณะนั้น
เพื่อศึกษาเรื่องนี้นักประสาทวิทยาได้ใช้แอกซอนปลาหมึกเนื่องจากมีขนาดใหญ่ เพื่อให้คุณทราบว่าแอกซอนของสิ่งมีชีวิตนี้มีขนาดใหญ่กว่าแอกซอนที่ใหญ่ที่สุดในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมถึงร้อยเท่า
นักวิจัยได้ใส่แอกซอนยักษ์ไว้ในภาชนะบรรจุน้ำทะเลดังนั้นมันจึงสามารถอยู่รอดได้สองสามวัน
ในการวัดประจุไฟฟ้าที่เกิดจากแอกซอนและลักษณะของมันจะใช้ขั้วไฟฟ้าสองขั้ว หนึ่งในนั้นสามารถให้กระแสไฟฟ้าในขณะที่อีกอันทำหน้าที่บันทึกข้อความจากแอกซอน อิเล็กโทรดชนิดละเอียดมากใช้เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายใด ๆ กับแอกซอนที่เรียกว่าไมโครอิเล็กโทรด
ถ้าอิเล็กโทรดหนึ่งวางอยู่ในน้ำทะเลและอีกขั้วหนึ่งเสียบอยู่ภายในแอกซอนจะสังเกตได้ว่าขั้วหลังมีประจุลบเมื่อเทียบกับของเหลวภายนอก ในกรณีนี้ความแตกต่างของประจุไฟฟ้าคือ 70 mV
ความแตกต่างนี้เรียกว่าศักยภาพของเมมเบรน นั่นคือเหตุผลที่กล่าวกันว่าศักยภาพเมมเบรนพักของซอนปลาหมึกคือ -70 mV
ศักยภาพของเมมเบรนที่พักผลิตได้อย่างไร?
เซลล์ประสาทแลกเปลี่ยนข้อความด้วยไฟฟ้า ซึ่งหมายความว่ามีสารเคมีหลายชนิดทั้งภายในและภายนอกเซลล์ประสาทซึ่งเมื่อการเข้าสู่เซลล์ประสาทเพิ่มขึ้นหรือลดลงจะทำให้เกิดสัญญาณไฟฟ้าที่แตกต่างกัน
สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากสารเคมีเหล่านี้มีประจุไฟฟ้าซึ่งเป็นสาเหตุที่เรียกว่า "ไอออน"
ไอออนหลักในระบบประสาทของเรา ได้แก่ โซเดียมโพแทสเซียมแคลเซียมและคลอรีน สองตัวแรกมีประจุบวกแคลเซียมมีประจุบวกสองตัวและคลอรีนมีประจุลบ อย่างไรก็ตามยังมีโปรตีนที่มีประจุลบในระบบประสาทของเรา
ในทางกลับกันสิ่งสำคัญคือต้องรู้ว่าเซลล์ประสาทถูก จำกัด ด้วยพังผืด สิ่งนี้ช่วยให้ไอออนบางชนิดเข้าถึงภายในเซลล์และปิดกั้นทางเดินของผู้อื่น นั่นคือเหตุผลที่กล่าวว่าเป็นเยื่อกึ่งซึมผ่านได้
แม้ว่าความเข้มข้นของไอออนที่แตกต่างกันจะพยายามทำให้สมดุลทั้งสองด้านของเมมเบรน แต่ก็อนุญาตให้บางส่วนผ่านช่องไอออนของมันได้เท่านั้น
เมื่อมีเยื่อหุ้มที่มีศักยภาพโพแทสเซียมไอออนสามารถผ่านเยื่อหุ้มได้ง่าย อย่างไรก็ตามไอออนของโซเดียมและคลอรีนมีช่วงเวลาที่ยากลำบากมากขึ้นในเวลานี้ ในขณะเดียวกันเมมเบรนจะป้องกันไม่ให้โมเลกุลของโปรตีนที่มีประจุลบออกจากภายในเซลล์ประสาท
นอกจากนี้ยังเริ่มปั๊มโซเดียม - โพแทสเซียม เป็นโครงสร้างที่เคลื่อนย้ายโซเดียมอิออนสามตัวออกจากเซลล์ประสาทสำหรับทุก ๆ สองโพแทสเซียมไอออนที่นำเข้าสู่มัน ดังนั้นที่เยื่อหุ้มที่มีศักยภาพจะสังเกตเห็นไอออนโซเดียมมากขึ้นภายนอกและมีโพแทสเซียมมากขึ้นภายในเซลล์
การเปลี่ยนแปลงศักยภาพของเมมเบรนพักผ่อน
อย่างไรก็ตามสำหรับข้อความที่จะส่งระหว่างเซลล์ประสาทการเปลี่ยนแปลงศักยภาพของเยื่อหุ้มจะต้องเกิดขึ้น นั่นคือศักยภาพในการพักผ่อนจะต้องเปลี่ยนแปลงไป
สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้สองวิธี: ดีโพลาไรเซชันหรือไฮโพลาไรเซชัน ต่อไปเราจะดูความหมายของแต่ละคน:
Depolarization
สมมติว่าในกรณีก่อนหน้านี้นักวิจัยวางเครื่องกระตุ้นไฟฟ้าไว้ที่แอกซอนซึ่งจะเปลี่ยนศักยภาพของเมมเบรนในสถานที่เฉพาะ
เนื่องจากภายในของแอกซอนมีประจุไฟฟ้าลบหากมีการใช้ประจุบวกในสถานที่นี้จะเกิดการแยกขั้ว ดังนั้นความแตกต่างระหว่างประจุไฟฟ้าด้านนอกและด้านในแอกซอนจะลดลงซึ่งหมายความว่าศักยภาพของเมมเบรนจะลดลง
ในการดีโพลาไรเซชันศักยภาพของเมมเบรนจะหยุดนิ่งเพื่อลดลงเป็นศูนย์
Hyperpolarization
ในขณะที่ hyperpolarization มีการเพิ่มขึ้นของศักยภาพเมมเบรนของเซลล์
เมื่อได้รับสิ่งกระตุ้นที่ทำให้เกิดการลดขั้วหลายอย่างแต่ละสิ่งจะเปลี่ยนศักยภาพของเมมเบรนมากขึ้นเล็กน้อย เมื่อถึงจุดหนึ่งก็สามารถย้อนกลับได้ทันที นั่นคือภายในแอกซอนถึงประจุไฟฟ้าบวกและภายนอกกลายเป็นลบ
ในกรณีนี้จะเกินศักยภาพของเมมเบรนที่พักซึ่งหมายความว่าเมมเบรนนั้นมีโพลาไรซ์มากเกินไป (โพลาไรซ์มากกว่าปกติ)
กระบวนการทั้งหมดอาจใช้เวลาประมาณ 2 มิลลิวินาทีจากนั้นศักยภาพของเมมเบรนจะกลับสู่ค่าปกติ
ปรากฏการณ์ของการย้อนกลับอย่างรวดเร็วของศักยภาพเมมเบรนนี้เรียกว่าศักยภาพในการดำเนินการและเกี่ยวข้องกับการส่งข้อความผ่านแอกซอนไปยังปุ่มเทอร์มินัล ค่าของแรงดันไฟฟ้าที่ทำให้เกิดการกระทำเรียกว่า "เกณฑ์การกระตุ้น"
อ้างอิง
- คาร์ลสัน, NR (2549). สรีรวิทยาของพฤติกรรม 8th Ed. Madrid: Pearson.
- Chudler, E. (nd). ไฟกล้องศักยภาพในการดำเนินการ สืบค้นเมื่อวันที่ 25 เมษายน 2017 จากคณะวอชิงตัน: Faculty.washington.edu/,
- ศักยภาพในการพักผ่อน (เอสเอฟ) สืบค้นเมื่อวันที่ 25 เมษายน 2017 จาก Wikipedia: en.wikipedia.org.
- ศักยภาพของเมมเบรน (เอสเอฟ) สืบค้นเมื่อวันที่ 25 เมษายน 2017 จาก Khan Academy: khanacademy.org.