Toimintapotentiaali

Kuten Toimintapotentiaali tämä on lyhytaikainen muutos membraanipotentiaalissa. Toimintapotentiaalit syntyvät tyypillisesti hermosolun aksonimäkillä ja ovat ennakkoedellytys ärsykkeen siirtymiselle.

Mikä on toimintapotentiaali?

Toimintapotentiaali on spontaani varauksen kääntyminen hermosoluissa. Toimintapotentiaalit syntyvät aksonimäkillä. Aksonimäki on hermosolun eteenpäin suuntautuvien prosessien lähtökohta. Sitten toimintapotentiaali siirtyy aksonia pitkin, eli hermoprosessia.

Potentiaali voi kestää millisekunnista muutamaan minuuttiin. Jokainen toimintapotentiaali on yhtä voimakas voimakkuudeltaan. Siksi ei ole heikkoa eikä vahvaa toimintapotentiaalia. Kyse on enemmän kaikista tai ei-mitään reaktioista, toisin sanoen joko ärsyke on riittävän vahva, että se voi laukaista toimintapotentiaalin kokonaan, tai toimintapotentiaalia ei laukaista ollenkaan. Jokainen toimintapotentiaali kulkee useassa vaiheessa.

Toiminto ja tehtävä

Ennen toimintapotentiaalia solu on lepotilassa. Natriumkanavat ovat suurelta osin suljettuja, kaliumkanavat ovat osittain avoimia. Kaliumionien liikkumisen kautta solu ylläpitää ns. Lepokalvopotentiaalia tässä vaiheessa. Tämä on noin -70 mV. Joten jos mittaat aksonin sisäistä jännitystä, saat negatiivisen potentiaalin -70 mV. Tämä voidaan jäljittää ionien varaustilan epätasapainoon solun ulkopuolella olevan tilan ja solunesteen välillä.

Hermosolujen, dendriittien, vastaanottavat lisäosat poimivat ärsykkeet ja siirtävät ne solukappaleen kautta aksonimelkkaan. Lepokalvon potentiaali muuttuu jokaisen tulevan ärsykkeen mukana. Toimintapotentiaalin laukaisemiseksi kynnysarvo on kuitenkin ylitettävä aksonimädellä. Tämä kynnysarvo saavutetaan vain, kun membraanipotentiaali nousee 20 mV - -50 mV. Jos esimerkiksi membraanipotentiaali nousee vain -55 mV: iin, mitään ei tapahdu kaiken vai ei-reaktion takia.

Jos kynnysarvo ylitetään, solun natriumkanavat avautuvat. Positiivisesti varautuneet natriumionit virtaavat sisään, lepopotentiaali kasvaa edelleen. Kaliumkanavat sulkeutuvat. Tuloksena on polarisaation kääntö. Aksonin sisällä oleva tila on nyt positiivisesti varautunut lyhyen aikaa. Tätä vaihetta kutsutaan myös ylitykseksi.

Natriumkanavat sulkeutuvat uudelleen ennen kuin suurin kalvopotentiaali saavutetaan. Tätä varten kaliumkanavat avautuvat ja kaliumionit virtaavat solusta. Repolarisaatio tapahtuu, mikä tarkoittaa, että membraanipotentiaali lähestyy jälleen lepopotentiaalia. Ns. Hyperpolarisaatio tapahtuu jopa lyhyen aikaa. Kalvopotentiaali laskee alle -70 mV. Tätä noin kahden millisekunnin jaksoa kutsutaan myös tulenkestäväksi ajanjaksoksi. Tulenkestävässä vaiheessa toimintapotentiaalia ei voida laukaista. Tämän on tarkoitus estää solun liiallinen kiihtyvyys.

Natrium-kaliumpumpun säätämisen jälkeen jännite on jälleen -70 mV ja aksoni voidaan herättää jälleen ärsykkeellä. Toimintapotentiaali siirretään nyt aksonin yhdestä osasta toiseen. Koska edellinen osa on edelleen tulenkestävän jakson aikana, ärsykkö voidaan lähettää vain yhteen suuntaan.

Tämä jatkuva ärsykkeen siirto on kuitenkin melko hidasta. Suolakylläisen ärsykkeen siirto on nopeampaa. Aksoneja ympäröi ns myeliinivaippa. Tämä toimii kuin eräänlainen eristenauha. Välillä myeliinivaippa on toistuvasti keskeytetty. Nämä tauot tunnetaan sitomisrenkaina. Suolakylläisen ärsykkeen siirrossa toimintapotentiaalit siirtyvät nyt melkein yhdestä renkaasta toiseen. Tämä lisää kuljetusnopeutta merkittävästi.

Toimintapotentiaali on perustana ärsytystietojen välittämiselle. Kaikki kehon toiminnot perustuvat tähän välitykseen.

Löydät lääkkeesi täältä

Sairaudet ja vaivat

Jos hermosolujen myeliinikotelot hyökkäävät ja tuhoutuvat, esiintyy vakavia häiriöitä ärsykkeiden siirtymisessä. Myeliinivaipan menetyksen myötä varaus menetetään kuljetuksen aikana. Tämä tarkoittaa, että tarvitaan enemmän varausta aksonin herättämiseksi seuraavassa katkossa myeliinikuoressa. Jos myeliinikerros on vaurioitunut hieman, toimintapotentiaali tapahtuu viiveellä. Jos siellä on vakavia vaurioita, virityksen siirto voidaan keskeyttää kokonaan, koska enää toimintapotentiaalia ei voida laukaista.

Myeliinitupeihin voivat vaikuttaa geneettiset viat, kuten Krabben tauti tai Charcot-Marie-Tooth-tauti. Tunnetuin demyelinoiva sairaus on todennäköisesti multippeliskleroosi. Täällä kehon omat puolustussolut hyökkäävät ja tuhoavat myeliinivaippoja. Riippuen siitä, mihin hermoihin vaikuttaa, näköhäiriöitä, yleistä heikkoutta, spastisuutta, halvaus, herkkyys- tai kielen häiriöitä voi esiintyä.

Paramyotonia congenita on melko harvinainen sairaus. Keskimäärin vain yksi henkilö 250 000: sta vaikuttaa. Tila on natriumkanavan häiriö. Seurauksena on, että natriumionit voivat tunkeutua soluun jopa vaiheissa, joissa natriumkanavan pitäisi tosiasiallisesti olla suljettu, ja siten laukaista toimintapotentiaali, vaikka ärsykkeitä ei todellisuudessa olekaan ollenkaan. Seurauksena hermoissa voi olla pysyviä jännitteitä. Tätä ilmaisee lisääntynyt lihasjännitys (myotonia). Vapaaehtoisen liikkeen jälkeen lihakset rentoutuvat merkittävästi viiveen jälkeen.

Päinvastainen reitti on myös mahdollinen Paramyotonia congenitan kanssa. On mahdollista, että natriumkanava ei päästä natriumioneja soluun, jopa kiihtyneenä. Toimintapotentiaali voidaan laukaista vain viiveellä tai ei lainkaan, saapuvasta ärsykkeestä huolimatta. Ärsykseen ei reagoida. Seurauksena on herkkyyshäiriöt, lihasheikkous tai halvaus. Matalat lämpötilat suosivat erityisen hyvin oireiden esiintymistä, minkä vuoksi kärsivien tulee välttää lihaksen jäähtymistä.