POTENSI TINDAKAN: PENYEBARAN DAN FASA - GEOGRAFÍA - 2026

Yang berpotensi tindakan adalah satu fenomena elektrik atau kimia singkat yang berlaku dalam neuron otak kita. Boleh dikatakan bahawa itu adalah mesej yang dihantar oleh neuron ke neuron lain.

Potensi tindakan dihasilkan dalam badan sel (inti), juga disebut soma. Ia bergerak melalui seluruh akson (pemanjangan neuron, serupa dengan wayar) sehingga mencapai hujungnya, yang disebut butang terminal.

Potensi aksi pada akson tertentu mempunyai jangka masa dan intensiti yang sama. Sekiranya akson bercabang ke dalam proses lain, potensi tindakan akan terbelah, tetapi intensitasnya tidak berkurang.

Apabila potensi tindakan mencapai butang terminal neuron, mereka mengeluarkan bahan kimia yang disebut neurotransmitter. Bahan ini membangkitkan atau menghambat neuron yang menerimanya, mampu menghasilkan potensi tindakan pada neuron tersebut.

Sebilangan besar yang diketahui mengenai potensi tindakan neuron berasal dari eksperimen dengan akson sotong gergasi. Sangat mudah untuk dipelajari kerana ukurannya, kerana memanjang dari kepala ke ekor. Mereka berfungsi sehingga haiwan itu dapat bergerak.

Potensi membran neuron

A. Pandangan skematik mengenai potensi tindakan yang ideal. B. Rekod sebenar potensi aksi. Sumber: en: Memenen / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

Neuron mempunyai cas elektrik yang berbeza di dalam daripada di luar. Perbezaan ini disebut potensi membran .

Apabila neuron berada dalam keadaan rehat , ini bermaksud bahawa cas elektriknya tidak diubah oleh potensi sinaptik yang merangsang atau menghambat.

Sebaliknya, apabila potensi lain mempengaruhinya, potensi membran dapat dikurangkan. Ini dikenali sebagai depolarisasi .

Sebaliknya, apabila potensi membran meningkat sehubungan dengan potensi normalnya, fenomena yang disebut hiperpolarisasi berlaku .

Apabila pembalikan potensi membran yang sangat cepat berlaku secara tiba-tiba, potensi tindakan berlaku . Ini terdiri daripada dorongan elektrik ringkas, yang diterjemahkan ke dalam mesej yang bergerak melalui akson neuron. Ia bermula di badan sel, mencapai butang terminal.

Dorongan saraf bergerak ke bawah akson

Yang penting, agar potensi tindakan berlaku, perubahan elektrik mesti mencapai ambang, yang disebut ambang pengujaan . Ini adalah nilai potensi membran yang mesti dicapai agar potensi tindakan itu berlaku.

Skematik sinaps kimia

Potensi tindakan dan perubahan tahap ion

Kebolehtelapan membran neuron semasa potensi tindakan. Keadaan rehat (1), ion natrium dan kalium tidak dapat melewati membran, dan neuron mempunyai muatan negatif di dalamnya. Depolarisasi (2) neuron mengaktifkan saluran natrium, yang memungkinkan ion natrium melewati membran neuron. Repolarisasi (3), di mana saluran natrium ditutup dan saluran kalium terbuka, ion kalium melintasi membran. Dalam tempoh tahan api (4), potensi membran kembali ke keadaan rehat ketika saluran kalium ditutup. Sumber: Kebolehtelapan Membran Neuron Semasa Potensi Tindakan.pdf dan potensi Tindakan, CThompson02

Dalam keadaan normal, neuron siap menerima natrium (Na +) di dalamnya. Walau bagaimanapun, membrannya tidak begitu telap terhadap ion ini.

Sebagai tambahan, "pengangkut natrium-kalium" yang terkenal mempunyai protein yang terdapat dalam membran sel yang bertanggungjawab untuk mengeluarkan ion natrium dari dalamnya dan memasukkan ion kalium ke dalamnya. Khususnya, untuk setiap 3 ion natrium yang diekstraknya, ia memperkenalkan dua ion kalium.

Pengangkut ini menjaga tahap natrium rendah di dalam sel. Sekiranya kebolehtelapan sel meningkat dan lebih banyak natrium memasukinya secara tiba-tiba, potensi membran akan berubah secara radikal. Nampaknya, inilah yang mencetuskan potensi tindakan.

Secara khusus, kebolehtelapan membran terhadap natrium akan meningkat, yang memasuki neuron. Walaupun pada masa yang sama, ion ion kalium akan keluar dari sel.

Bagaimana perubahan kebolehtelapan ini berlaku?

Sel telah tertanam di membrannya banyak protein yang disebut saluran ion . Ini mempunyai bukaan di mana ion boleh masuk atau meninggalkan sel, walaupun tidak selalu terbuka. Saluran ditutup atau dibuka mengikut peristiwa tertentu.

Terdapat pelbagai jenis saluran ion, dan masing-masing biasanya khusus untuk menjalankan jenis ion tertentu.

Contohnya, saluran natrium terbuka boleh melepasi lebih dari 100 juta ion sesaat.

Bagaimana potensi tindakan dihasilkan?

Neuron menghantar maklumat secara elektrokimia. Ini bermaksud bahawa bahan kimia menghasilkan isyarat elektrik.

Bahan kimia ini mempunyai muatan elektrik, sebab itulah ia dipanggil ion. Yang paling penting dalam sistem saraf adalah natrium dan kalium, yang mempunyai muatan positif. Selain kalsium (2 cas positif) dan klorin (satu cas negatif).

Perubahan potensi membran

Langkah pertama untuk potensi tindakan berlaku adalah perubahan potensi membran sel. Perubahan ini mesti melebihi ambang pengujaan.

Secara khusus, terdapat penurunan potensi membran, yang disebut depolarisasi.

Pembukaan saluran natrium

Akibatnya, saluran natrium yang tertanam di membran terbuka, membolehkan natrium memasuki neuron secara besar-besaran. Ini didorong oleh daya penyebaran dan tekanan elektrostatik.

Oleh kerana ion natrium bermuatan positif, ia menyebabkan perubahan potensi membran yang cepat.

Pembukaan saluran kalium

Membran akson mempunyai saluran natrium dan kalium. Walau bagaimanapun, yang terakhir dibuka kemudian, kerana mereka kurang sensitif. Maksudnya, mereka memerlukan tahap depolarisasi yang lebih tinggi untuk dibuka dan oleh itu dibuka kemudian.

Penutupan saluran natrium

Ada masanya potensi aksi mencapai nilai maksimum. Mulai tempoh ini, saluran natrium disekat dan ditutup.

Mereka tidak dapat dibuka lagi sehingga membran mencapai potensi rehatnya lagi. Akibatnya, tidak ada lagi natrium yang dapat memasuki neuron.

Penutupan saluran kalium

Walau bagaimanapun, saluran kalium tetap terbuka. Ini membolehkan ion kalium mengalir melalui sel.

Oleh kerana tekanan penyebaran dan elektrostatik, kerana bahagian dalam akson dicas positif, ion kalium didorong keluar dari sel. Oleh itu, potensi membran pulih nilai biasa. Sedikit demi sedikit, saluran kalium ditutup.

Keluar kation ini menyebabkan potensi membran pulih semula nilai normalnya. Apabila ini berlaku, saluran kalium mula ditutup semula.

Sebaik sahaja potensi membran mencapai nilai normalnya, saluran kalium ditutup sepenuhnya. Beberapa saat kemudian, saluran natrium diaktifkan semula sebagai persediaan untuk depolarisasi lain untuk membukanya.

Akhirnya, pengangkut natrium-kalium mengeluarkan natrium yang telah masuk dan memulihkan kalium yang sebelumnya telah tersisa.

Bagaimana maklumat disebarkan melalui akson?

Bahagian neuron. Sumber: Tidak ada pengarang yang boleh dibaca mesin. NickGorton ~ commonswiki dianggap (berdasarkan tuntutan hak cipta)

Akson terdiri daripada bahagian neuron, sambungan seperti neuron. Mereka boleh terlalu lama untuk membolehkan neuron yang terpisah secara fizikal untuk berhubung dan menghantar maklumat antara satu sama lain.

Potensi aksi merambat di sepanjang akson dan mencapai butang terminal untuk menghantar mesej ke sel seterusnya. Sekiranya kita mengukur intensiti potensi tindakan dari berbagai kawasan akson, kita akan dapati bahawa intensitasnya tetap sama di semua kawasan.

Semua atau tidak ada undang-undang

Ini berlaku kerana konduksi aksonal mengikuti undang-undang asas: undang-undang semua atau tidak. Iaitu, potensi tindakan diberikan atau tidak. Sebaik sahaja ia bermula, ia bergerak ke seluruh akson hingga ke hujungnya, sentiasa mengekalkan ukuran yang sama, ia tidak bertambah atau menurun. Selanjutnya, jika akson bercabang, potensi tindakan akan terbelah, tetapi ia mengekalkan ukurannya.

Potensi tindakan bermula di hujung akson yang melekat pada soma neuron. Mereka biasanya bergerak dalam satu arah sahaja.

Potensi tindakan dan tingkah laku

Anda mungkin tertanya-tanya pada ketika ini: jika potensi tindakan adalah proses semua-atau-apa-apa, bagaimana tingkah laku tertentu seperti pengecutan otot berlaku yang boleh berbeza antara tahap intensiti yang berbeza? Ini berlaku oleh undang-undang kekerapan.

Undang-undang kekerapan

Apa yang berlaku ialah potensi tindakan tunggal tidak memberikan maklumat secara langsung. Sebaliknya, maklumat ditentukan oleh frekuensi pelepasan atau kadar tembakan akson. Iaitu, kekerapan berlakunya potensi tindakan. Ini dikenali sebagai "hukum kekerapan."

Oleh itu, kekerapan berpotensi tindakan yang tinggi akan menyebabkan pengecutan otot yang sangat kuat.

Begitu juga dengan persepsi. Sebagai contoh, rangsangan visual yang sangat terang, yang akan ditangkap, mesti menghasilkan "kadar tembakan" yang tinggi pada akson yang melekat pada mata. Dengan cara ini, kekerapan potensi tindakan mencerminkan intensiti rangsangan fizikal.

Oleh itu, undang-undang semua atau tidak ada yang dilengkapi dengan undang-undang kekerapan.

Bentuk pertukaran maklumat lain

Potensi tindakan bukan satu-satunya kelas isyarat elektrik yang berlaku pada neuron. Sebagai contoh, menghantar maklumat melalui sinaps memberikan dorongan elektrik kecil pada membran neuron yang menerima data.

Skema sinaps. Sumber: Thomas Splettstoesser (www.scistyle.com)

Kadang-kadang sedikit depolarisasi yang terlalu lemah untuk menghasilkan potensi tindakan sedikit sebanyak dapat mengubah potensi membran.

Walau bagaimanapun, perubahan ini secara beransur-ansur berkurang ketika bergerak melalui akson. Dalam jenis penghantaran maklumat ini, saluran natrium atau kalium tidak dapat dibuka atau ditutup.

Oleh itu, akson bertindak seperti kabel dasar laut. Semasa isyarat dihantar melaluinya, amplitudnya menurun. Ini dikenali sebagai pengaliran ke bawah, dan ia berlaku kerana ciri akson.

Potensi tindakan dan myelin

Akson hampir semua mamalia ditutupi myelin. Artinya, mereka mempunyai segmen yang dikelilingi oleh zat yang memungkinkan pengaliran saraf, menjadikannya lebih cepat. Myelin melilit di sekitar akson tanpa membiarkan cecair ekstraselular mencapainya.

Myelin dihasilkan di sistem saraf pusat oleh sel yang disebut oligodendrocytes. Sementara, dalam sistem saraf periferi, ia dihasilkan oleh sel Schwann.

Segmen myelin, yang dikenali sebagai selubung myelin, dibahagikan antara satu sama lain dengan kawasan akson yang kosong. Kawasan ini disebut nodul Ranvier dan mereka bersentuhan dengan cecair ekstraselular.

Potensi tindakan disebarkan secara berbeza dalam akson unmyelinated (yang tidak dilindungi dalam myelin) daripada yang berlainan mielin.

Potensi tindakan boleh bergerak melalui membran akson yang ditutupi myelin kerana sifat wayar. Akson dengan cara ini, melakukan perubahan elektrik dari tempat di mana potensi tindakan berlaku ke simpul Ranvier seterusnya.

Perubahan ini mereda sedikit, tetapi cukup kuat untuk menyebabkan potensi tindakan di simpul seterusnya. Potensi ini kemudian dicetuskan atau diulang di setiap simpul Ranvier, mengangkut dirinya ke seluruh kawasan mielin ke simpul seterusnya.

Jenis potensi tindakan konduksi ini disebut konduksi garam. Namanya berasal dari bahasa Latin "saltare", yang bermaksud "menari". Konsepnya adalah kerana dorongan seolah-olah melompat dari nod ke nod.

Kelebihan pengaliran garam untuk menyebarkan potensi tindakan

Jenis pemanduan ini mempunyai kelebihannya. Pertama sekali, untuk menjimatkan tenaga. Pengangkut natrium-kalium menghabiskan banyak tenaga untuk menarik natrium berlebihan dari dalam akson semasa potensi tindakan.

Pengangkut natrium-kalium ini terletak di kawasan akson yang tidak dilindungi oleh myelin. Walau bagaimanapun, dalam akson myelinated, natrium hanya dapat memasuki nod Ranvier. Oleh kerana itu, lebih sedikit natrium yang masuk, dan karenanya, lebih sedikit natrium mesti dipam keluar, jadi pengangkut natrium-kalium harus bekerja lebih sedikit.

Manfaat lain dari myelin adalah kepantasan. Potensi tindakan dilakukan lebih cepat dalam akson myelinated, kerana dorongan "melompat" dari satu simpul ke simpul yang lain, tanpa harus melalui seluruh akson.

Peningkatan kelajuan ini menyebabkan haiwan berfikir dan bertindak balas dengan lebih pantas. Makhluk hidup lain, seperti cumi-cumi, mempunyai akson tanpa myelin yang mendapat kelajuan kerana peningkatan ukurannya. Akson sotong mempunyai diameter besar (kira-kira 500 µm), yang membolehkan mereka bergerak lebih cepat (sekitar 35 meter sesaat).

Walau bagaimanapun, pada kelajuan yang sama, potensi aksi bergerak di akson kucing, walaupun ini hanya berdiameter 6 µm. Apa yang berlaku ialah akson ini mengandungi myelin.

Sebuah akson myelinated dapat melakukan potensi tindakan pada kecepatan sekitar 432 kilometer per jam, dengan diameter 20 µm.

Rujukan

1. Potensi Tindakan. (sf). Diakses pada 5 Mac 2017, dari Hyperphysics, Georgia State University: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.
2. Carlson, NR (2006). Fisiologi tingkah laku Edisi ke 8 Madrid: Pearson.
3. Chudler, E. (nd). Lampu, Kamera, Potensi Tindakan. Diakses pada 5 Mac 2017, dari University of Washington: fakulti.washington.edu.
4. Tahap Potensi Tindakan. (sf). Diakses pada 5 Mac 2017, dari Boundless: bindless.com.