Nöron depolarizasyonu nedir ve nasıl çalışır?

Mart 30, 2024

Beynin dahil olduğu sinir sistemimizin işleyişi, bilgi aktarımına dayanır. . Bu iletim elektrokimyasaldır ve nöronlar boyunca tam hızda iletilen aksiyon potansiyelleri olarak bilinen elektrik darbelerinin üretilmesine bağlıdır. Nabızların oluşumu, nöronun membranı içindeki farklı iyonların ve maddelerin girişine ve çıkışına dayanır.

Bu nedenle, bu girdi ve çıktı, hücrenin normalde değişmesi gereken koşullara ve elektrik yüküne neden olur, bu da mesajın çıkmasıyla sonuçlanacak bir işlem başlatır. Bu bilgi aktarma sürecinin izin verdiği adımlardan biri depolarizasyon . Bu depolarizasyon, bir eylem potansiyelinin, yani bir mesajın yayılmasının ilk adımıdır.

Depolarizasyonu anlamak için, nöronların durumundan önce, yani nöronun dinlenme durumunda olduğu durumlarda, nöronların durumunu hesaba katmak gerekir. Bu aşamada, mekanizma, sinir hücresine, hedefine ulaşana kadar, sinaptik bir alana bitişik bölgelere, başka bir nöronda başka bir sinirsel dürtü yaratmaya ya da üretmeye son vermeyecek bir elektriksel dürtü ortaya çıkmasıyla başlayacaktır. başka bir depolarizasyon tarafından.

Nöron harekete geçmediğinde: dinlenme hali

İnsan beyni yaşamı boyunca sürekli çalışıyor. Uyku sırasında bile, beyin aktivitesi durmaz Sadece belirli beyin konumlarının aktivitesi büyük ölçüde azalır. Bununla birlikte, nöronlar her zaman biyoelektrik darbeler yaymazlar, ancak bir mesaj oluşturmak için değişime uğrayan bir dinlenme durumundadırlar.

Normal şartlar altında, istirahat durumunda nöronların membranı -70 mV spesifik elektrik yüküne sahiptir. potasyuma ek olarak anyonların veya negatif yüklü iyonların varlığından dolayı (bunun pozitif bir yükü olmasına rağmen). Ancak, daha fazla sodyum varlığı nedeniyle dış yüzey daha pozitif bir yüke sahiptir negatif yüklü klor ile birlikte pozitif yüklüdür. Membranın geçirgenliği nedeniyle bu durum muhafaza edilir, bu da istirahat halinde potasyuma kolayca aktarılabilir.

Her ne kadar yayılma kuvveti (ya da bir sıvının konsantrasyonunu dengeleyerek eşit olarak dağılma eğilimi) ve karşı yükün iyonları arasındaki elektrostatik basınç ya da çekim ile iç ve dış ortam eşitlense de, bu geçirgenlik onu çok zorlaştırır. Pozitif iyonların girişi çok kademeli ve sınırlı .

Buna ek olarak, nöronların elektrokimyasal dengesinin değişmesini engelleyen, sodyum ve potasyum pompası denilen bir mekanizma vardır. düzenli olarak üç sodyum iyonu içeriden dışarı çıkarır ve dışarıdan iki potasyum içerisine girer. Bu şekilde, dahili elektrik yükünü sabit tutarak daha pozitif iyonlar girebiliyor.

Ancak, diğer nöronlara bilgi iletilirken bu koşullar değişecektir, söz konusu, depolarizasyon olarak bilinen fenomenle başlar.

Depolarizasyon

Depolarizasyon, eylem potansiyelini başlatan sürecin bir parçasıdır . Başka bir deyişle, işlemin, elektriksel sinyalin serbest bırakılmasına neden olan, sinir sistemi tarafından enformasyonun iletilmesine neden olmak için nörondan geçecek olan kısmıdır. Aslında, tüm zihinsel aktiviteyi tek bir olaya indirgememiz gerekiyorsa, depolarizasyon bu pozisyonu doldurmak için iyi bir aday olacaktır, çünkü onsuz hiçbir nöronal aktivite yoktur ve bu yüzden hayatta kalamayacağız bile.

Bu kavramın ifade ettiği olgu, Nöronal membran içinde elektrik yükünde ani büyük artış . Bu artış, nöron membranının içindeki pozitif yüklü sodyum iyonlarının sabitliğinden kaynaklanır. Depolarizasyonun bu aşamasının gerçekleştiği andan itibaren, nöron boyunca hareket eden ve başlatıldığı yerden uzak bir alana doğru giden bir elektriksel dürtü görüldüğü için bir zincir reaksiyonu aşağıdaki gibidir; Sinaptik bir alanın yanında bulunan bir sinir terminalinde ve ölür.

Sodyum ve potasyum pompalarının rolü

Süreç, içinde bulunduğu nöronların aksonunda başlar. Voltaja duyarlı yüksek miktarda sodyum reseptörü . Normalde kapalı olmalarına rağmen, dinlenme durumunda, belirli bir uyarım eşiğini aşan bir elektriksel uyarım varsa (-70mV'den -65mV ile -40mV arasında olduğunda) söz konusu reseptörler açılmaya başlar.

Membranın içi çok negatif olduğu için, pozitif sodyum iyonları elektrostatik basınçtan dolayı çok miktarda çekilecek ve büyük miktarda girecektir. Aynı zamanda sodyum / potasyum pompası etkisiz hale gelir, böylece pozitif iyonlar çıkarılmaz .

Zamanla, hücrenin iç kısmı gittikçe artıyorsa, diğer kanallar açılır, bu da potasyumun pozitif bir yükü vardır. Aynı işaretin elektrik yükleri arasındaki itiş nedeniyle, potasyum dışarıya çıkıyor. Bu sayede pozitif yükteki artış yavaşladı, hücrenin içinde maksimum + 40mV'ye ulaşana kadar .

Bu noktada, bu süreci başlatan kanallar, sodyum olanlar, depolarizasyonun sona erdiği, kapanışa son veriyor. Ayrıca, bir süre için yeni depolarizasyonlardan kaçınarak aktif olmayacaklar. Üretilen kutuplardaki değişim, akson boyunca hareket potansiyeli şeklinde hareket edecektir. bilgileri bir sonraki nörona iletmek.

Ve sonra?

Depolarizasyon Sodyum iyonlarının girmeyi durdurduğu ve son olarak bu elementin kanallarının kapatıldığı an biter. . Bununla birlikte, pozitif gelen şarjın kaçışı nedeniyle açılan potasyum kanalları açık kalır ve potasyumun sürekli olarak dışarı atılmasına neden olur.

Böylece zamanla, orijinal duruma geri dönüş, bir repolarizasyona sahip olacak ve hatta hiperpolarizasyon olarak bilinen bir noktaya ulaşacak sürekli sodyum çıktısı nedeniyle, yükün, potasyum kanallarının kapanmasına ve sodyum / potasyum pompasının yeniden aktive olmasına neden olacak şekilde, istirahat durumundan daha düşük olması gerekir. Bu yapıldıktan sonra, membran tüm süreci tekrar başlatmaya hazır olacaktır.

Depolarizasyon süreci sırasında nöronun (ve dış ortamının) yaşadığı değişikliklere rağmen, ilk duruma geri dönmenizi sağlayan bir yeniden düzenleme sistemidir. Diğer yandan, sinir sisteminin işleyişine cevap vermek için bütün bunlar çok hızlı gerçekleşir.