Що таке мембранний потенціал у стані спокою?

The мембранний потенціал у спокої або потенціал спокою виникає, коли мембрана нейрона не змінюється збудливими або інгібуючими потенціалами дії.

Це відбувається, коли нейрон не посилає ніякого сигналу, перебуваючи в момент спокою. Коли мембрана в стані спокою, внутрішня частина комірки має негативний електричний заряд відносно зовнішньої.

Потенціал мембрани в спокої становить приблизно -70 мкВ. Це означає, що внутрішня частина нейрона на 70 мВ менше, ніж зовні. Крім того, в цей час більше іонів натрію за межами нейрона і більше іонів калію в його інтер'єрі.

Що означає мембранний потенціал??

Для обміну інформацією у двох нейронів необхідно, щоб були вказані потенціали дії. Потенціал дії складається з серії змін в мембрані аксона (пролонгація або «кабель» нейрона)..

Ці зміни призводять до того, що різні хімічні речовини переміщуються зсередини аксона до рідини навколо нього, яка називається позаклітинною рідиною. Обмін цих речовин виробляє електричні струми.

Мембранний потенціал визначається як електричний заряд на мембрані нервових клітин. Зокрема, це відноситься до різниці електричного потенціалу між внутрішнім і зовнішнім нейроном.

Мембранний потенціал у стані спокою означає, що мембрана є відносно неактивним, спочиває. У цей момент немає потенційних дій, які б впливали на вас.

Для вивчення цього неврологи використовували аксони кальмарів через їх великі розміри. Щоб дати вам уявлення, аксон цього істоти в сто разів перевершує найбільший аксон ссавця.

Дослідники розміщують гігантський аксон у контейнері з морською водою, так що він може вижити пару днів.

Для вимірювання електричних зарядів, що виробляються аксоном та його характеристиками, використовують два електроди. Один з них може забезпечувати електричні струми, а інший служить для запису повідомлення аксона. Для уникнення пошкодження аксона, що називається мікроелектродом, використовується дуже тонкий тип електрода.

Якщо один електрод поміщений в морську воду, а інший вставлений в аксон, то спостерігається, що останній має негативний заряд відносно зовнішньої рідини. У цьому випадку різниця в електричному навантаженні становить 70 мВ.

Ця різниця називається мембранним потенціалом. Ось чому він говорить, що спокійний мембранний потенціал аксона кальмара становить -70 мВ.

Як мембранний потенціал відбувається в спокої?

Нейрони обмінюються повідомленнями за допомогою електрохімії. Це означає, що всередині і поза нейронів існують різні хімічні речовини, які, коли їх вхід в нервові клітини збільшується або зменшується, призводять до різних електричних сигналів..

Це відбувається тому, що ці хімічні речовини мають електричний заряд, тому вони відомі як "іони".

Основними іонами нашої нервової системи є натрій, калій, кальцій і хлор. Перші два містять позитивний заряд, кальцій має два позитивних заряду і хлор, негативний. Проте в нашій нервовій системі є і деякі білки, негативно заряджені.

З іншого боку, важливо знати, що нейрони обмежені мембраною. Це дозволяє певним іонам досягати внутрішньої частини клітини і блокувати проходження інших. Ось чому це називається напівпроникною мембраною.

Хоча концентрації різних іонів намагаються врівноважити по обидві сторони мембрани, вона дозволяє лише деяким з них пройти через її іонні канали..

Коли мембранний потенціал в стані спокою, іони калію легко перетинають мембрану. Однак у цей час іони натрію і хлору важче проходити. У той же час мембрана перешкоджає негативно зарядженим молекулам білка виходити з внутрішнього простору нейрона.

Крім того, починається також натрієво-калієвий насос. Це структура, яка переміщує три іони натрію поза нейрона на кожні два іони калію, що входять до нього. Таким чином, у мембранному потенціалі спокою спостерігається більше іонів натрію зовні і більше калію всередині клітини.

Зміна мембранного потенціалу в спокої

Однак для того, щоб повідомлення надсилалися між нейронами, повинні відбуватися зміни в мембранному потенціалі. Тобто потенціал спокою повинен бути змінений.

Це може відбуватися двома способами шляхом деполяризації або гіперполяризації. Далі ми побачимо, що означає кожен з них:

Деполяризація

Припустимо, що в попередньому випадку дослідники розміщують в аксоні електростимулятор, який змінює потенціал мембрани в певному місці.

Оскільки внутрішня частина аксона має негативний електричний заряд, якщо в цьому місці застосовується позитивний заряд, відбудеться деполяризація. Таким чином, різниця між електричним зарядом ззовні і внутрішньою частиною аксона буде знижена, що означає, що потенціал мембрани зменшиться.

При деполяризації мембранний потенціал спочиває, зменшуючись до нуля.

Гіперполяризація

Хоча при гіперполяризації спостерігається збільшення мембранного потенціалу клітини.

Коли дано кілька деполяризуючих стимулів, кожен з них змінює потенціал мембрани трохи більше. Коли вона досягає певної точки, її можна різко змінити. Тобто внутрішня частина аксона досягає позитивного електричного заряду і зовні стає негативним.

У цьому випадку мембранний потенціал у спокої перевищений, що означає, що мембрана гиперполяризована (більш поляризована, ніж зазвичай).

Весь процес може тривати близько 2 мілісекунд, а потім мембранний потенціал повертається до свого нормального значення.

Це явище швидкої інверсії мембранного потенціалу відомо як потенціал дії, і передбачає передачу повідомлень через аксон до кінцевої кнопки. Значення напруги, що виробляє потенціал дії, називається "порогом збудження".

Список літератури

1. Карлсон, Н.Р. (2006). Фізіологія поведінки 8 р. Мадрид: Пірсон.
2. Chudler, E. (s.f.). Фари, камера, потенціал дії. Отримано 25 квітня 2017 р. З факультету Вашингтона: faculty.washington.edu/,
3. Потенціал відпочинку. (s.f.). Отримано 25 квітня 2017 року з Вікіпедії: en.wikipedia.org.
4. Мембранний потенціал. (s.f.). Отримано 25 квітня 2017 року, з Khan Academy: khanacademy.org.