Wat is een actiepotentieel?

Elke keer dat u iets doet, van het nemen van een stap tot het oppakken van uw telefoon, zenden uw hersenen elektrische signalen naar de rest van uw lichaam. Deze signalen worden genoemd actiepotentialen. Actiepotentialen zorgen ervoor dat uw spieren nauwkeurig kunnen coördineren en bewegen. Ze worden overgedragen door cellen in de hersenen die neuronen worden genoemd.

Belangrijkste punten: actiepotentieel

Actiepotentialen worden overgedragen door cellen in de hersenen die worden genoemd neuronen. Neuronen zijn verantwoordelijk voor het coördineren en verwerken van informatie over de wereld die wordt doorgestuurd je zintuigen, commando's naar de spieren in je lichaam sturen en alle elektrische signalen doorgeven tussen.

Het neuron bestaat uit verschillende delen waarmee het informatie door het hele lichaam kan overdragen:

• Dendrieten zijn vertakte delen van een neuron die informatie ontvangen van nabijgelegen neuronen.
• De cellichaam van het neuron bevat zijn kern, die de erfelijke informatie van de cel bevat en de groei en reproductie van de cel regelt.
• De axon geleidt elektrische signalen weg van het cellichaam, zendt informatie naar andere neuronen aan de uiteinden ervan, of axon terminals.

Je kunt het neuron zien als een computer die input ontvangt (zoals het indrukken van een lettertoets op je toetsenbord) door de dendrieten, en geeft je vervolgens een uitvoer (zie die letter op je computerscherm verschijnen) door zijn axon. Tussendoor wordt de informatie verwerkt zodat de input resulteert in de gewenste output.

Actiepotentialen, ook wel "spikes" of "impulsen" genoemd, treden op wanneer het elektrische potentieel over een celmembraan snel stijgt en vervolgens daalt als reactie op een gebeurtenis. Het hele proces duurt doorgaans enkele milliseconden.

Een celmembraan is een dubbele laag eiwitten en lipiden die een cel omgeeft en de cel beschermt inhoud van de buitenomgeving en alleen bepaalde stoffen binnenlaten terwijl andere worden bewaard uit.

Een elektrisch potentiaal, gemeten in Volt (V), meet de hoeveelheid elektrische energie die de potentieel Te doen werk. Alle cellen behouden een elektrisch potentieel over hun celmembranen.

De elektrische potentiaal over een celmembraan, die wordt gemeten door de potentiaal binnenin een cel met de buitenkant te vergelijken, ontstaat omdat er verschillen in concentratie, of concentratiegradiënten, van geladen deeltjes genaamd ionen buiten versus binnen de cel. Deze concentratiegradiënten veroorzaken op hun beurt elektrische en chemische onevenwichtigheden die ionen ertoe aanzetten om de onevenwichtigheden te vereffenen, waarbij ongelijksoortige onevenwichtigheden een grotere motivator vormen, of drijvende kracht, om de onevenwichtigheden te verhelpen. Om dit te doen, beweegt een ion typisch van de kant met hoge concentratie van het membraan naar de kant met lage concentratie.

De twee ionen die van belang zijn voor actiepotentialen zijn het kaliumkation (K⁺) en het natriumkation (Na⁺), die zich binnen en buiten cellen bevindt.

• Er is een hogere concentratie K⁺ binnenkant van cellen ten opzichte van de buitenkant.
• Er is een hogere concentratie Na⁺ aan de buitenkant van cellen ten opzichte van de binnenkant, ongeveer 10 keer zo hoog.

Als er geen actiepotentiaal aan de gang is (d.w.z. de cel is "in rust"), is het elektrische potentieel van neuronen potentieel in rustmembraan, die doorgaans wordt gemeten als zijnde rond -70 mV. Dit betekent dat het potentieel van de binnenkant van de cel 70 mV lager is dan de buitenkant. Opgemerkt moet worden dat dit verwijst naar een evenwicht toestanden komen nog steeds in en uit de cel, maar op een manier die het potentieel van het rustmembraan op een redelijk constante waarde houdt.

Het rustende membraanpotentiaal kan worden gehandhaafd omdat het celmembraan eiwitten bevat die zich vormen ionkanalen - gaten waardoor ionen in en uit cellen kunnen stromen - en natrium / kalium pompen die ionen in en uit de cel kan pompen.

Ionenkanalen zijn niet altijd open; sommige soorten kanalen gaan alleen open onder specifieke omstandigheden. Deze kanalen worden dus "gated" kanalen genoemd.

EEN lekkage kanaal opent en sluit willekeurig en helpt het rustende membraanpotentieel van de cel te behouden. Natriumlekkagekanalen maken Na⁺ om langzaam de cel in te gaan (omdat de concentratie van Na⁺ is hoger aan de buitenkant ten opzichte van de binnenkant), terwijl kaliumkanalen K toestaan⁺ om uit de cel te gaan (omdat de concentratie van K⁺ is aan de binnenkant hoger dan aan de buitenkant). Er zijn echter veel meer lekkanalen voor kalium dan voor natrium, en dus beweegt kalium veel sneller de cel uit dan natrium dat de cel binnenkomt. Er is dus een positievere lading op de buiten van de cel, waardoor de rustmembraanpotentiaal negatief is.

Een natrium / kalium pomp handhaaft het rustende membraanpotentiaal door natrium terug uit de cel of kalium in de cel te verplaatsen. Deze pomp levert echter twee K op⁺ ionen voor elke drie Na⁺ ionen verwijderd, met behoud van het negatieve potentieel.

Spanningsafhankelijke ionenkanalen zijn belangrijk voor actiepotentialen. De meeste van deze kanalen blijven gesloten wanneer het celmembraan dicht bij het potentieel van het rustmembraan is. Wanneer het potentieel van de cel echter positiever (minder negatief) wordt, gaan deze ionenkanalen open.

Een actiepotentiaal is een tijdelijk omkering van het rustmembraanpotentiaal, van negatief naar positief. De actiepotentiaal "piek" is gewoonlijk onderverdeeld in verschillende fasen:

1. Als reactie op een signaal (of stimulus) zoals een neurotransmitter die aan zijn receptor bindt of met uw vinger op een toets drukt, wat Na⁺ kanalen open, waardoor Na⁺ om door de concentratiegradiënt in de cel te stromen. Het membraanpotentieel depolariseert, of wordt positiever.
2. Zodra het membraanpotentiaal een bereikt drempel waarde - meestal rond -55 mV - het actiepotentiaal zet zich voort. Als het potentieel niet wordt bereikt, gebeurt het actiepotentiaal niet en keert de cel terug naar zijn rustende membraanpotentiaal. Deze vereiste om een ​​drempel te bereiken is de reden waarom het actiepotentieel een wordt genoemd alles of niets evenement.
3. Na het bereiken van de drempelwaarde, spanningsafhankelijke Na⁺ kanalen open, en Na⁺ ionen stromen de cel in. De membraanpotentiaal draait van negatief naar positief omdat de binnenkant van de cel nu positiever is ten opzichte van de buitenkant.
4. Als het membraanpotentiaal +30 mV bereikt - de piek van het actiepotentiaal - spanningsafhankelijk kalium kanalen open, en K⁺ verlaat de cel vanwege de concentratiegradiënt. Het membraanpotentieel herpolariseertof beweegt terug naar het negatieve rustende membraanpotentiaal.
5. Het neuron wordt tijdelijk hypergepolariseerd als de K⁺ ionen zorgen ervoor dat het membraanpotentiaal iets negatiever wordt dan het rustpotentiaal.
6. Het neuron komt een hardnekkigperiode, waarbij de natrium- / kaliumpomp het neuron terugbrengt naar zijn rustende membraanpotentiaal.

Het actiepotentiaal reist langs de lengte van het axon naar de axonterminals, die de informatie naar andere neuronen verzenden. De voortplantingssnelheid hangt af van de diameter van het axon - waar een grotere diameter een snellere voortplanting betekent - en of een deel van een axon al dan niet bedekt is met myeline, een vetachtige substantie die vergelijkbaar is met de bedekking van een kabeldraad: het omhult het axon en voorkomt dat elektrische stroom weglekt, waardoor het actiepotentiaal sneller kan optreden.

• "12.4 Het actiepotentieel." Anatomie en fysiologie, Pressbooks, opentextbc.ca/anatomyandphysiology/chapter/12-4-the-action-potential/.
• Charad, Ka Xiong. "Actiepotentialen." HyperPhysics, hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Biology/actpot.html.
• Egri, Csilla en Peter Ruben. "Actiepotentialen: generatie en vermeerdering." ELS, John Wiley & Sons, Inc., 16 april. 2012, onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/9780470015902.a0000278.pub2.
• 'Hoe neuronen communiceren.' Lumen - Grenzeloze biologie, Lumen Learning, courses.lumenlearning.com/boundless-biology/chapter/how-neurons-communicate/.