Le proprietà elettriche di neuroni

Il fisiologo dr. Doping racconta su proprietà neuronal, potenziali di azione e il citoplasma di cellule nervose.

Il segnale è trasmesso tra neuroni in strutture specifiche, chiamate sinapsi. La trasmissione delle informazioni alla sinapsi è dovuta a rilasciare prodotti chimici, cioè il principio chimico. Finchè le informazioni rimangono all'interno della trasmissione di cellula nervosa è elettricamente per il fatto che la membrana di cellula nervosa, sono soggetti a impulsi elettrici speciali - i potenziali di azione. Questa corrente elettrica i passi corti, sono brutalmente triangolari in forma e corrono sulla membrana di dendriti, il neurone axon al corpo e alla fine arrivano alle sinapsi.

Può confrontare i potenziali di azione con un codice di macchina binario. Nel computer, com'è conosciuto, tutte le informazioni sono codificate dalla successione di zeri e. I potenziali di azione - sono, in effetti, edinichki che codificano tutti i nostri pensieri, sentimenti, esperienze sensoriali, il movimento e così via. Una volta collegato al posto corretto di reti neurali e la nutrizione delle cellule nervose di questo genere di impulsi elettrici, possiamo fare una persona sentire, per esempio, emozioni positive o negative, o causare qualsiasi illusione sensoriale o dirigere il lavoro degli organi interni. Questo, certamente, è un ramo molto promettente di neurofisiologia moderna e neuro-medicina.

Per controllare i potenziali di azione, ha bisogno di capire dove vengono da. In linea di principio, i potenziali di azione possono essere rispetto alla situazione quando usa una torcia elettrica che applica segnali al suo amico d'altra parte del fiume. In altre parole, preme il pulsante, i lampi di lampada e su alcun codice segreto ha qualcosa per passare. Per fare la Sua torcia elettrica che lavora dentro la necessità di batteria, allora c'è un'energia certa. Le cellule nervose per generare un potenziale di azione, deve anche possedere un'accusa di energia, e questa accusa è chiamata il potenziale riposante. Esiste, è inerente a tutte le cellule nervose e è approssimativamente-70 mV, cioè-0.07 V.

Lo studio sulle proprietà elettriche di neuroni cominciò molto tempo fa. Quello che è presente in elettricità di organismi di modo di vivere, realizzata durante il Rinascimento, quando notarono che le gambe delle rane si contorcono da scossa elettrica quando si resero conto che il siluro emette flussi di energia. Poi è stato la ricerca di tecniche che sarebbero venute seriamente alle cellule nervose e vedono che i processi elettrici che hanno luogo là. Qui dobbiamo ringraziare il calamaro, perché il calamaro - è un tal animale meraviglioso, che ha axons molto grosso. Questo è a causa del suo stile di vita: ha un abito della piega che allunga e lancia l'acqua, c'è un impulso a reazione e il calamaro avanza. A molta energia diminuita di mantello di muscolo e nello stesso momento, abbiamo bisogno di axon forte, che immediatamente era tutto questo impulso di massa per i muscoli trasferirsi. Axon ha uno spessore di 1-1.5 mm. Nel mezzo dello XX secolo imparato per assegnare, la pasta in un filo elettrico sottile, misura e registra quei processi elettrici che succedono. Allora lo è diventato è chiaro che c'è il potenziale di azione e di un potenziale riposante.

La scoperta decisiva principale successe nel momento in cui i microelettrodi inventati di vetro, cioè imparò a fare tubi molto sottili di vetro, che sono ripieni in salamoia, per esempio KCl. Se un tubo molto accuratamente (deve essere, certamente, fa sotto il microscopio) portare alla cellula nervosa e forare la membrana di un neurone, il neurone è poca disputa, continua di funzionare normalmente, e vede quello che è all'interno dell'accusa e come questa accusa cambia quando la trasmissione delle informazioni ha luogo. I microelettrodi di vetro - sono la tecnologia sottostante che è usata oggi.

Verso la fine dello XX secolo ci fu altra strada, è chiamato il morsetto della toppa, quando un microelettrodo di vetro non fora la membrana, e molto accuratamente a lei alimentato, il pezzo di bastoni di membrana, con un'area di cella molto piccola della membrana è analizzato, e può aspettare come il lavoro Per esempio, le molecole di proteina individuali come i vari canali ionici.

L'uso di queste tecnologie ha permesso di cominciare a capire l'origine del potenziale riposante, dove fa l'accusa all'interno delle cellule nervose. Si ha constatato che il potenziale riposante è originalmente all'accumulazione di ioni di potassio. I processi elettrici in organismi di modo di vivere differiscono da quei processi elettrici che succedono nel computer, perché l'elettricità fisica - questo è principalmente il movimento di elettroni e in sistemi di modo di vivere - il movimento di ioni, cioè ha caricato particelle, particolarmente gli ioni di sodio, potassio, cloro, calcio. Questo fondamentalmente provvede quattro fenomeno elettrico diverso nel nostro corpo: e nel sistema nervoso e i muscoli e il cuore - è una parte molto importante di fisiologia moderna.

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Quando cominciarono ad analizzare la composizione del citoplasma di cellule nervose, si constatò questo nel citoplasma di neuroni rispetto a di un ambiente ricco di potassio e in basso di sodio. Questa differenza si alza dal lavoro di una molecola di proteina speciale - la pompa di potassio del sodio (o il potassio del sodio ATPase). Si deve dire che la pompa di potassio del sodio è situata sulle membrane di tutte le celle perché le celle vive sono organizzate in modo che richiedano un eccesso di potassio dentro il citoplasma, per esempio per lavorare in modo conveniente, molte proteine. Il sodio intracellulare di cambio di celle per potassio extracellular è il potassio pompato, il sodio è tolto dal citoplasma, ma questo non cambia fino all'accusa, perché lo scambio di più o meno equivalenti. In celle normali, non nervo, in un eccesso di potassio, ma gratuitamente non è quanti le particelle positivamente cariche, così tanti negativamente accusati; è, per esempio, il potassio, il cloro o i vari anioni acidi organici.

Per garantire che il sistema ha acquisito un'accusa negativa, il seguendo succede. In alcun punto la maturazione di neurone sulla sua membrana appaiono costantemente canali aperti per potassio. Questa proteina le molecole, e in modo che appariscano, devono guadagnare i geni corrispondenti è costantemente esposta a canali di potassio permettono il potassio del citoplasma, e va, perché all'interno di esso circa 30 volte più in alto che fuori. Lavora la legge ben nota di diffusione: le particelle (in questo caso, gli ioni di potassio) vengono da un posto dove molti di loro, dove sono poco e il potassio cominciano a «scappare» dal citoplasma attraverso i canali costantemente aperti chiaramente per questo dispositivo.

La risposta banale alla domanda «Per quanto tempo fuggirà», sembrerebbe, deve leggere: «Finchè la concentrazione è su parità», ma è piuttosto più complicato, perché il potassio - una particella carica. Quando uno corre il potassio all'interno del citoplasma rimane il suo paio solitario, e il citoplasma acquisisce un'accusa di-1. È fuggito il potassio secondo - già vanno alla carica-2,-3... Siccome la potassa funziona su diffusione, aumentando l'accusa interna del citoplasma e questa accusa negativa. Il pro e contro è tirato quindi come aumento l'accusa negativa del citoplasma, questa accusa ostacolava la diffusione di ioni di potassio, e vanno diventa più difficile e più difficile, e in alcun punto un equilibrio si alza: quanto potassio fugge da diffusione, la stessa parte all'attrazione all'accusa negativa del citoplasma. Questo punto di equilibrio e è approssimativamente-70 mV, lo stesso potenziale riposante. Una cellula nervosa stessa va alla carica e è adesso pronta a usare questa accusa, per generare potenziali di azione.

Quando cominciarono a studiare l'origine del potenziale di azione, allora notammo che le celle che risvegliano questo generò l'impulso avevano bisogno di stimolare la sua forza piuttosto certa. Lo stimolo tende ad alzare l'accusa dentro le cellule nervose ad approssimativamente-50 mV che riposa potenziale cioè-70 mV e un potenziale di azione di soglia più ordinato cosiddetto - da qualche parte-50 mV. Se l'accusa per alzare a un neurone di livello come risveglio: improvvisamente appare un'accusa positiva molto grande, che viene ad approssimativamente 30 mV e poi rapidamente cala sul livello di edificio della pace, cioè da 0 a 1, e del resto a 0. Qui è, il passo attuale, che è ulteriore capace di trasmettere informazioni.

Dove viene da? Perché il neurone improvvisamente si è svegliato e ha dato questo impulso? Si è scoperto che altri canali d'ione lavorano qui - non sempre aperto, e i canali d'ione con ali. Al momento in cui l'accusa nella cellula nervosa arriva a-50 mV, queste imposte cominciano ad aprirsi, inizia il movimento di ioni. In primo luogo, il canale di sodio si apre, circa 0.0001 secondo in tempo per entrare nella porzione di neurone di ioni di sodio. Il sodio ha incluso perché, in primo luogo, nel suo citoplasma piccolo - circa 10 volte meno che l'esterno, e, in secondo luogo, è positivamente caricato, negativamente caricato e il citoplasma, che è attratto a più meno. Perciò, l'entrata è molto rapida, completamente, e vediamo una fase sempre crescente del potenziale di azione. Allora i canali di sodio (le migliaia di canali che funzionano contemporaneamente) si sono chiusi e i canali di potassio aperti, e anche da Electro-valvole. Non sono questi che sono sempre aperti, e i canali che hanno un cappio di proteina speciale (il canale - un cilindro, dentro che c'è un passaggio), che si apre come un cancelletto girevole, e gli ioni di potassio sono capaci di uscire dal citoplasma e tirare fuori una grande quantità di accusa positiva e generalmente andare alla carica nelle cadute del neurone al livello del potenziale riposante. Il potassio in questo punto potentemente esce, perché siamo su cima del potenziale di azione, ci sono no.-70 mV, molto potassio all'interno e all'esterno un po', esce, fa un'accusa positiva, e il sistema è ricaricato.

La membrana della cellula nervosa è organizzata in modo che se in un certo momento c'è stato un impulso - e principalmente succede nell'area di sinapsi, dove il mediatore di cellula nervosa ha registrato - che questo impulso può spargere attraverso la membrana di cellule nervose, e che c'è un trasferimento. Propagazione di polso attraverso la membrana del neurone - un processo separato. Purtroppo avviene abbastanza lentamente - fino a 100 m / s, e a questo livello siamo, certamente, i computer sono inferiori perché un segnale elettrico sul filo viaggia alla velocità di luce, e abbiamo un massimo di 100-120 m / s, è un po'. Quindi siamo organismi piuttosto lenti rispetto a sistemi di calcolo.

Per studiare canali d'ione, i fisiologi sono tossine speciali che bloccano questi canali. La più famosa di queste tossine - tetrodotoxin, il veleno puffer pesce. Tetrodotoxin da canale di electro-sodio, il sodio non è incluso, il potenziale di azione non si sviluppa, e i segnali di neuroni non si propagano. Perciò, puffer l'avvelenamento di pesce gradualmente coltiva la paralisi, perché il sistema nervoso cessa trasmettere informazioni. In un'azione simile, solo più morbida, hanno un anestetico locale come Novocain, che sono soliti in medicina di molto nelle vicinanze per fermare la trasmissione del polso e non dirigere segnali di dolore. Per studiare i neuroni, usando modelli di animale, registrare cellule nervose umane può essere occasioni solo molto speciali. Durante operazioni neurochirurgiche ci sono situazioni quando non è solo permissibile ma anche necessario. Per esempio, per esattamente entrare nella zona che deve esser distrutta, per esempio, in un po' di dolore cronico.

Ci sono modi di registrare l'attività elettrica del cervello umano più completamente. Questo è fatto durante la registrazione di ELETTROENCEFALOGRAMMA, là sono contemporaneamente registrati i potenziali di azione totali di milioni di celle. C'è altra tecnologia, ha telefonato la tecnologia ha evocato potenziali. Questo complemento di tecnologie quello che siamo dati studi di tomographic e permettiamo al quadro in modo imparziale completo dei processi elettrici presenti che ha luogo nel cervello umano.