Budowa i zróżnicowanie neuronów - elektrofizjologia neuronu

Transkrypt

1 Budowa i zróżnicowanie neuronów - elektrofizjologia neuronu

2 Neuron jest podstawową jednostką przetwarzania informacji w mózgu. Sygnał biegnie w nim w kierunku od dendrytów, poprzez akson, do synaps. Neuron może działać jako integrator lub jako rezonator. W przypadku układu integrującego, układ ma dobrze zdefiniowany próg działania. Jeśli próg zostanie przekroczony, generowany jest tzw. potencjał czynnościowy, propagujący się wzdłuż aksonu. Neuron działa więc na zasadzie wszystko albo nic.

3

4

5

6 NEURONY są komórkami wyspecjalizowanymi w odbiorze, przewodzeniu oraz przekazywania impulsów elektrochemicznych. Błona komórkowa neuronu: Błona komórkowa neuronu zbudowana jest z podwójnej warstwy LIPIDÓW. W warstwie tej obecne są białka. Białka te są podstawą wielu własności funkcjonalnych błony komórkowej: - niektóre z tych protein należą do BIAŁEK KANAŁOWYCH, przez które przeniknąć mogą różnego typu cząsteczki; - inne należą do BIAŁEK SYGNAŁOWYCH, których zadaniem jest przekazywanie informacji do wnętrza komórki.

7 Klasyfikacja neuronów ze względu na liczbę wypustek: NEURONY JEDNOBIEGUNOWE, mające tylko jedną wypustkę; NEURONY DWUBIEGUNOWE, mające dwie wypustki; NEURONY WIELOBIEGUNOWE, mające wiele wypustek odchodzących od ciała neuronu (dominujące); Neurony posiadające bardzo krótkie aksony lub w ogóle ich nie posiadające zwane są INTERNEURONAMI (neuronami wstawkowymi). Integrują one aktywność nerwową w danej strukturze mózgowej.

8

9 Potencjał błonowy jest podstawową własnością wszystkich żywych komórek Potencjał błonowy bierze się z rozdzielenia dodatnich i ujemnych ładunków przez błonę komórkową. W neuronach na zewnątrz występuje przewaga jonów dodatnich, a wewnątrz ujemnych.

10

11

12 Neuron i jego otocznie wypełnione jest płynem zawierającym jony: potasu (K+), sodu (Na+), wapnia (Ca+2) i chloru (Cl ). Pompy jonowe, wypompowują z komórki (kosztem energii z cząsteczek ATP) jony sodu, a wpompowują jony potasu. W ośrodku zewnętrznym mamy wysoką koncentrację Na+, Cl i Ca+2. Ośrodek wewnątrzkomórkowy ma wysokie stężenie K+ oraz ujemnie naładowanych molekuł. Membrana komórkowa, oprócz pomp jonowych, zawiera również kanały jonowe. W stanie spoczynku, przepływ jonów Na+ i Ca+2 jest niewielki, podczas gdy przepływ K+ oraz Cl jest znaczący. Ujemnie naładowane molekuły nie przedostają się przez kanały. Wypływ jonów K+ z komórki obniża potencjał w jej wnętrzu. To zaś wpływa na ograniczenie swobody wypływu tych jonów. To prowadzi do ustalenia się stanu równowagi i powstania tzw. potencjału spoczynkowego. Przewodzenie impulsu we włóknach nerwowych (bezosłonkowych) (wg Delaney, 1976) W stanie równowagi, zewnętrzna część błony komórkowej naładowana jest dodatnio, a wewnętrzna ujemnie. Różnice potencjałów pomiędzy wewnętrzną, a zewnętrzną stroną nazywamy potencjałem spoczynkowym. Typowo waha się on pomiędzy 90 mv a 65 mv.

13

14 Potencjał czynnościowy Jeśli sygnał pobudzający neuron przekroczy wartość progową, w neuronie nastąpi generacja tzw. potencjału czynnościowego (potencjału iglicowego). Potencjał ten osiąga maksymalnie wartość około +40 mv. Sytuacja ta odpowiada rozchodzeniu się w aksonie fali depolaryzacji i następującej po niej repolaryzacji o stałej czasowej nie przekraczającej 1 ms. Przewodzenie impulsu we włóknach nerwowych (bezosłonkowych) (wg Delaney, 1976)

15 Skąd się bierze próg? Depolaryzacja podprogowa jest kompensowana pasywnym wypływem jonów potasu i nie wywołuje potencjału czynnościowego. Jeśli wypływ jonów potasu nie może zrównoważyć wpływu jonów sodu, błona osiąga próg na generację impulsu i generowany jest potencjał czynnościowy [4]

16 Okresy refrakcji Po wystąpieniu potencjału czynnościowego występuje okres refrakcji. W fazie refrakcji absolutnej komórka nie może wygenerować kolejnego impulsu bez względu na pobudzenie. W fazie refrakcji względnej, komórka może wygenerować impuls ale wymaga to silniejszego pobudzenia niż w stanie spoczynku [4].

17

18 Literatura: 1. Stanisław Konturek Fizjologia człowieka Podręcznik dla studentów medycyny, Elsevier Urban & Partner, 2007, 2. Stanisław Konturek Fizjologia człowieka Podręcznik dla studentów medycyny, Elsevier Urban & Partner, 2013, 3. Stanisław Konturek Fizjologia człowieka tom IV. Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellońskiego, 2003, 4.