العمل المحتمل رسالة من الخلايا العصبية

ال العمل المحتملة إنها ظاهرة كهربائية أو كيميائية قصيرة الأجل تحدث في الخلايا العصبية في الدماغ. يمكن القول أن هذه هي الرسالة التي سيتم نقلها إلى الخلايا العصبية الأخرى.

يتم إنتاجه في جسم الخلية (النواة) ، وتسمى أيضًا سوما. سافر عبر محور عصبي بالكامل (امتداد للخلية العصبية ، مشابهًا للكبل) حتى نهايته ، يسمى الزر الطرفي.

إمكانات العمل في محور عصبي معين لها دائمًا نفس المدة والشدة. إذا تفرع المحور العصبي إلى امتدادات أخرى ، يتم تقسيم احتمال الفعل ، ولكن لا يتم تقليل شدته.

عندما تصل إمكانات الحركة إلى الأزرار الطرفية للخلايا العصبية ، فإنها تفرز مواد كيميائية تسمى الناقلات العصبية. هذه المواد تثير أو تمنع الخلايا العصبية التي تستقبلها ، وتكون قادرة على توليد إمكانات الفعل في الخلايا العصبية المذكورة.

الكثير مما هو معروف عن إمكانات عمل الخلايا العصبية تأتي من التجارب التي أجريت مع محاور الحبار العملاقة. من السهل الدراسة بسبب حجمها ، لأنها تمتد من الرأس إلى الذيل. أنها تخدم بحيث الحيوان يمكن أن تتحرك.

إمكانات الغشاء العصبي

الخلايا العصبية لها شحنة كهربائية مختلفة بداخلها من الخارج. ويسمى هذا الاختلاف غشاء المحتملة.

عندما الخلايا العصبية في الراحة المحتملة, يعني أن شحنتها الكهربائية لا يتم تغييرها بواسطة إمكانات متشابك مثير أو مثبط.

في المقابل ، عندما تؤثر إمكانات أخرى عليه ، يمكن تقليل إمكانات الغشاء. هذا هو المعروف باسم إزالة الإستقطاب.

أو ، على العكس من ذلك ، عندما تزداد إمكانات الغشاء فيما يتعلق بإمكانياته الطبيعية ، تسمى هذه الظاهرة فرط الاستقطاب.

عندما يحدث انقلاب سريع للغاية في الغشاء المحتمل فجأة ، هناك العمل المحتملة. يتكون هذا من دفعة كهربائية موجزة ، والتي تُترجم إلى الرسالة التي تنتقل عبر محور عصبي. يبدأ في جسم الخلية ، ويصل إلى أزرار المحطة الطرفية.

من المهم التأكيد على أنه لإحداث تأثير ما ، يجب أن تصل التغيرات الكهربائية إلى عتبة تسمى عتبة الإثارة. إنها قيمة الغشاء المحتمل الذي يجب الوصول إليه بالضرورة لحدوث احتمال حدوث الفعل.

إمكانات العمل والتغيرات في مستويات أيون

في ظل الظروف العادية ، تكون الخلية العصبية مستعدة لاستقبال الصوديوم (Na +) بداخلها. ومع ذلك ، فإن غشاءها لا ينفذ للغاية لهذا الأيون.

بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يحتوي على "ناقلات الصوديوم والبوتاسيوم" المعروفة ، وهي بروتين موجود في غشاء الخلية مسؤول عن إزالة أيونات الصوديوم منه وإدخال أيونات البوتاسيوم فيه. على وجه الخصوص ، لكل 3 أيونات من الصوديوم المستخرج ، أدخل اثنين من البوتاسيوم.

هذه الناقلات الحفاظ على مستوى منخفض الصوديوم داخل الخلية. إذا زادت نفاذية الخلية ودخلت كمية أكبر من الصوديوم فجأة ، فإن احتمالية الغشاء تتغير بشكل جذري. على ما يبدو ، هذا هو ما يثير احتمال العمل.

على وجه الخصوص ، سيتم زيادة نفاذية الغشاء للصوديوم ، ودخولهم داخل الخلايا العصبية. بينما ، في الوقت نفسه ، سيسمح ذلك لأيونات البوتاسيوم بالخروج من الخلية.

كيف تحدث هذه التغييرات في النفاذية؟?

تحتوي الخلايا على العديد من البروتينات الموجودة في الغشاء قنوات ايون. هذه لها فتحات يمكن من خلالها للأيونات الدخول أو الخروج من الخلايا ، رغم أنها ليست مفتوحة دائمًا. القنوات مغلقة أو مفتوحة وفقًا لأحداث معينة.

هناك أنواع متعددة من القنوات الأيونية ، وكل قناة متخصصة عادةً في قيادة أنواع معينة من الأيونات على وجه الحصر.

على سبيل المثال ، يمكن أن تتجاوز قناة الصوديوم المفتوحة أكثر من 100 مليون أيون في الثانية.

كيف يتم إنتاج إمكانات العمل?

الخلايا العصبية تنقل المعلومات الكهروكيميائية. وهذا يعني أن المواد الكيميائية تنتج إشارات كهربائية.

هذه المواد الكيميائية لها شحنة كهربائية ، وهذا ما يسمى الأيونات. الأكثر أهمية في الجهاز العصبي هي الصوديوم والبوتاسيوم ، والتي لها شحنة إيجابية. بالإضافة إلى الكالسيوم (شحنتين موجبتين) والكلور (شحنة سالبة واحدة).

التغييرات في الغشاء المحتملة

تتمثل الخطوة الأولى لاحتمال حدوث أي تغيير في غشاء الخلية المحتمل. يجب أن يتجاوز هذا التغيير حد الإثارة.

على وجه الخصوص ، هناك انخفاض في غشاء المحتملة ، وهو ما يسمى الاستقطاب.

افتتاح قنوات الصوديوم

نتيجة لذلك ، تفتح قنوات الصوديوم الموجودة في الغشاء ، مما يسمح بدخول الصوديوم بشكل كبير داخل الخلايا العصبية. هذه هي التي تحركها قوات الضغط نشر والكهربائية.

نظرًا لأن أيونات الصوديوم مشحونة بشكل إيجابي ، فإنها تنتج تغيراً سريعًا في غشاء محتمل.

افتتاح قنوات البوتاسيوم

غشاء محوار لديه كل من قنوات الصوديوم والبوتاسيوم. ومع ذلك ، فإن هذا الأخير يفتح في وقت لاحق ، لأنها أقل حساسية. أي أنهم بحاجة إلى مستوى أعلى من إزالة الاستقطاب ، وهذا هو السبب وراء فتحهم لاحقًا.

إغلاق قنوات الصوديوم

ويأتي وقت تصل فيه إمكانات الإجراء إلى أقصى قيمة له. من هذه الفترة ، يتم إغلاق قنوات الصوديوم وإغلاقها.

لم يعد من الممكن فتحها مرة أخرى حتى يصل الغشاء إلى إمكانات الراحة مرة أخرى. ونتيجة لذلك ، لم يعد بإمكان الصوديوم الدخول إلى الخلايا العصبية.

إغلاق قنوات البوتاسيوم

ومع ذلك ، تظل قنوات البوتاسيوم مفتوحة. هذا يسمح لأيونات البوتاسيوم بالتدفق عبر الخلية.

بسبب الانتشار والضغط الإلكتروستاتيكي ، حيث يتم شحن موجبة الباطون من داخل المحور ، يتم دفع أيونات البوتاسيوم خارج الخلية.

وبالتالي ، فإن غشاء المحتملة يسترد قيمتها المعتادة. شيئا فشيئا ، تغلق قنوات البوتاسيوم.

يؤدي إخراج الكاتيون هذا إلى غشاء محتمل لاستعادة قيمته الطبيعية. عندما يحدث هذا ، تبدأ قنوات البوتاسيوم في الإغلاق مرة أخرى.

في اللحظة التي تصل فيها إمكانات الغشاء إلى قيمتها العادية ، تغلق قنوات البوتاسيوم تمامًا. في وقت لاحق إلى حد ما ، يتم إعادة تنشيط قنوات الصوديوم ، والاستعداد لإزالة الاستقطاب أخرى لفتحها.

أخيرًا ، تقوم ناقلات الصوديوم والبوتاسيوم بإفراز الصوديوم الذي دخل واسترد البوتاسيوم الذي غادر سابقًا.

كيف يتم نشر المعلومات من قبل محور عصبي?

يتكون المحور العصبي من جزء من العصبون ، وهو امتداد للأخر يشبه الكبل. يمكن أن تكون طويلة جدًا للسماح للخلايا العصبية البعيدة جسديًا بالاتصال وإرسال المعلومات.

تنتشر إمكانية الفعل على طول المحور وتصل إلى أزرار المحطة الطرفية لإرسال رسائل إلى الخلية التالية.

إذا قمنا بقياس شدة الحركة المحتملة من مناطق مختلفة من المحور ، فسنجد أن شدتها تظل كما هي في جميع المناطق.

قانون الكل أو لا شيء

يحدث هذا لأن التوصيل المحوري يتبع قانونًا أساسيًا: قانون الكل أو لا شيء. وهذا هو ، يتم إعطاء إمكانات العمل أو لا تعطى. بمجرد أن يبدأ ، ينتقل في جميع أنحاء محور عصبي إلى أقصى الحدود ، والحفاظ دائمًا على نفس الحجم ، لا يزيد أو ينقص. ما هو أكثر من ذلك ، إذا تم تقسيم محور عصبي للخارج ، فإن احتمال الفعل مقسم ، لكنه يحتفظ بحجمه.

تبدأ إمكانات العمل في نهاية المحور العصبي المتصل بسوما الخلايا العصبية. عادة ، يسافرون عادة في اتجاه واحد فقط.

إمكانات العمل والسلوك

من الممكن ، في هذه المرحلة ، أن تسأل نفسك: إذا كانت إمكانات الإجراء هي عملية كاملة أو لا شيء ، فكيف يمكن أن تحدث سلوكيات معينة مثل تقلص العضلات يمكن أن تختلف بين مستويات مختلفة من الشدة؟ يحدث هذا عن طريق قانون التردد.

قانون التردد

ما يحدث هو أن احتمال إجراء واحد لا يوفر معلومات مباشرة. بدلاً من ذلك ، يتم تحديد المعلومات حسب معدل التفريغ أو إطلاق النار من محور عصبي. وهذا هو ، وتيرة حدوث إمكانات العمل. هذا هو المعروف باسم "قانون التردد".

وبالتالي ، فإن ارتفاع وتيرة إمكانات العمل يؤدي إلى تقلص العضلات الشديد.

يحدث الشيء نفسه مع الإدراك. على سبيل المثال ، يجب أن ينتج عن الحافز البصري اللامع للغاية ، الذي يتم التقاطه ، "معدل إطلاق عالي" في المحاور الملحقة بالعيون. بهذه الطريقة ، يعكس تواتر إمكانات العمل شدة الحافز البدني.

لذلك ، فإن قانون الكل أو لا شيء يكمله قانون التردد.

أشكال أخرى لتبادل المعلومات

إمكانات العمل ليست هي النوع الوحيد من الإشارات الكهربائية التي تحدث في الخلايا العصبية. على سبيل المثال ، عند إرسال المعلومات من خلال المشبك ، توجد دفعة كهربائية صغيرة في غشاء الخلية العصبية التي تستقبل البيانات.

في مناسبات معينة ، يمكن أن يؤدي تغيير الاستقطاب البسيط الذي يكون ضعيفًا جدًا إلى عدم وجود إمكانية فعلية ، إلى تغيير بسيط في إمكانات الغشاء.

ومع ذلك ، يتم تقليل هذا التغيير شيئًا فشيئًا أثناء انتقاله عبر المحور. في هذا النوع من نقل المعلومات ، لا يتم فتح أو إغلاق قنوات الصوديوم ولا البوتاسيوم.

وبالتالي ، فإن محور عصبي بمثابة كابل تحت الماء. عندما تنتقل الإشارة بواسطتها ، تقل السعة. هذا هو المعروف باسم انخفاض التوصيل ، ويحدث بسبب خصائص محور عصبي.

إمكانات العمل والميلين

تتم تغطية محاور جميع الثدييات تقريبا مع المايلين. أي أن لديهم شرائح محاطة بمادة تسمح بالتوصيل العصبي ، مما يجعله أسرع. يلتف المايلين حول المحور دون السماح للسائل خارج الخلية بالوصول إليه.

يتم إنتاج المايلين في الجهاز العصبي المركزي بواسطة خلايا تسمى oligodendrocytes. بينما ، في الجهاز العصبي المحيطي ، يتم إنتاجه بواسطة خلايا شوان.

يتم تقسيم قطاعات المايلين ، والمعروفة باسم أغماء المايلين ، بواسطة مناطق غير محصورة من المحور العصبي. وتسمى هذه المناطق العقيدات Ranvier وأنها على اتصال مع السائل خارج الخلية.

ينتقل احتمال الفعل بشكل مختلف في محور عصبي غير مملح (لا يغطيه المايلين) عنه في المايلين.

يمكن أن تنتقل إمكانية التحرك عبر الغشاء المحوري المغطى بالميلين بواسطة خصائص الكابل. يقوم المحور العصبي بهذه الطريقة بإجراء التغيير الكهربائي من المكان الذي تحدث فيه إمكانية الفعل حتى العقدة التالية من Ranvier.

يتم تقليل هذا التغيير قليلاً ، لكنه مكثف بدرجة كافية لإثارة إمكانية إجراء في العقدة التالية. ثم ، يتم تشغيل هذه الإمكانات مرة أخرى أو تكرارها في كل عقيدات من Ranvier ، ويتم نقلها في جميع أنحاء منطقة المايلين إلى العقيدات التالية..

هذا النوع من توصيل إمكانات العمل يسمى توصيل الملح. اسمها يأتي من اللاتينية "الملح" ، وهو ما يعني "الرقص". المفهوم هو أن الدافع يبدو أنه يقفز من العقيدات إلى العقيدات.

مزايا التوصيل المملح لنقل إمكانات العمل

هذا النوع من القيادة له مزاياه. أولا ، لتوفير الطاقة. تنفق ناقلات الصوديوم والبوتاسيوم الكثير من الطاقة في استخراج الصوديوم الزائد من داخل محور عصبي أثناء إمكانات الحركة.

تقع هذه الناقلات الصوديوم والبوتاسيوم في مناطق من محور عصبي ليست مغطاة بالميلين. ومع ذلك ، في محور عصبي نقي ، لا يمكن للصوديوم أن يدخل إلا عقيدات رانفير. لذلك ، يدخل الكثير من الصوديوم ، وبسبب هذا ، يجب ضخ كمية أقل من الصوديوم. لذلك يتعين على ناقلي البوتاسيوم الصوديوم العمل بشكل أقل.

فائدة أخرى من المايلين هي مدى السرعة. يتم تشغيل إمكانات الفعل بسرعة أكبر في محور عصبي النخاع ، حيث أن "الدافع" يقفز من عقدة إلى أخرى ، دون الاضطرار إلى المرور عبر المحور بالكامل..

هذه الزيادة في السرعة تجعل الحيوانات تفكر وتتفاعل بسرعة أكبر. للكائنات الحية الأخرى ، مثل الحبار ، محاور عصبية بدون المايلين تحصل على السرعة بسبب زيادة حجمها. محاور الحبار لها قطر كبير (حوالي 500 ميكرون) ، مما يسمح لهم بالسفر بشكل أسرع (حوالي 35 متر في الثانية).

ومع ذلك ، في نفس السرعة ، تتحرك إمكانات الحركة في محاور القطط ، على الرغم من أن قطرها 6 ميكرون فقط. ما يحدث هو أن هذه المحاور لا تحتوي على المايلين.

يمكن أن يؤدي محور عصبي نقي إلى إمكانات الحركة بسرعة حوالي 432 كيلومترًا في الساعة ، وقطرها 20 ميكرون.

مراجع

1. إمكانات العمل. (بدون تاريخ). تم الاسترجاع في 5 مارس 2017 ، من Hyperphysics ، جامعة ولاية جورجيا: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.
2. كارلسون (2006). فسيولوجيا السلوك ، الطبعة الثامنة: مدريد: بيرسون.
3. تشودلر ، إي. الأضواء ، الكاميرا ، العمل المحتملة. تم الاسترجاع في 5 مارس 2017 ، من جامعة واشنطن: faculty.washington.edu.
4. مراحل العمل المحتملة. (بدون تاريخ). تم الاسترجاع في 5 مارس 2017 ، من Boundless: boundless.com.