IMPULSUL NERVOS: CARACTERISTICI, ETAPE, FUNCȚII - BIOLOGIE - 2025

Impulsului nervos este o serie de potențiale de acțiune (AP) , care apar de-a lungul axonului si alte celule excitabile electric (mușchi și glandulare). În principiu, apare atunci când un mesaj este transmis de la un neuron la altul sau de la un neuron la un organ efector din cauza unui stimul extern sau intern primit.

Mesajul este în esență un semnal electric care este generat în dendritele sau corpul neuronului și se deplasează până la capătul axonului unde este transmis semnalul. Acest potențial de acțiune este semnalul electric primar generat de celulele nervoase, neuroni și este cauzat de modificări ale permeabilității membranei la ioni specifici.

Sursa: pixabay.com

Cinetica și dependența de tensiune a permeabilităților de anumiți ioni oferă o explicație completă a generarii potențialului de acțiune.

caracteristici

Potențialul de acțiune este apoi un fenomen exploziv care se va propaga fără a scădea de-a lungul fibrelor nervoase. Axonul conduce AP de la punctul său de origine, care este zona de inițiere a vârfului (în apropierea conului axonal al neuronului), până la terminalele axonale.

Prin urmare, neuronele sunt celule specializate în primirea stimulilor și transmiterea impulsurilor. Răspunsurile electrice active ale neuronilor și ale altor celule excitabile depind de prezența proteinelor specializate, cunoscute sub numele de canale ionice cu tensiune, în membrana celulară.

Pentru ca impulsul nervos să fie generat, trebuie să se producă în mod necesar o schimbare în membrana neuronului, care se extinde pe întregul axon. Diferența electrochimică dintre citoplasma celulară și mediul extracelular permite o diferență de potențial pe ambele părți ale membranei.

Dacă măsurăm această diferență de potențial electrochimic în interiorul și în afara membranei, am observa o diferență de aproximativ -70mV. În acest sens, partea interioară a membranei neuronului este negativă în ceea ce privește partea exterioară atunci când nu există stimul.

Canalele ionice și importanța lor

Canalele ionice cu tensiune permit ionilor să se deplaseze pe membrană ca răspuns la modificările câmpului electric al membranei. Există mai multe tipuri de canale ionice existente în neuron, fiecare dintre acestea care va permite trecerea unei specii ionice specifice.

Aceste canale nu sunt distribuite uniform pe membrană. Cu toate acestea, în membrana axonală putem găsi canale cu acțiune rapidă pentru Na + și K +, în timp ce în terminalul axonal găsim canale Ca +.

Canalele K + sunt responsabile de menținerea stării de repaus a celulelor excitabile electric atunci când nu există stimuli care să declanșeze AP, un fenomen numit modificări pasive în potențialul membranei.

În timp ce canalele Na + reacționează rapid, intervenind în depolarizarea membranei atunci când este generată o PA sau o modificare activă a potențialului membranei.

Pe de altă parte, canalele Ca +, deși se deschid mai lent în timpul depolarizării, joacă rolul fundamental al propagării semnalelor electrice și declanșării eliberării semnalelor de neurotransmițător la sinapsele.

Bioelemente care participă la excitabilitatea neuronului

Impulsul apare datorită asimetriei în concentrația de bioelemente și biomolecule între citoplasmă și mediul extracelular. Cele mai importante ioni care participă la excitabilitatea neuronului sunt Na +, K +, Ca2 + și Cl-.

Există, de asemenea, unii anioni și proteine ​​organice care sunt localizați doar în fluidul intracelular și nu îl pot părăsi, deoarece membrana plasmatică este impermeabilă pentru aceste componente.

În afara celulei există o concentrație mai mare de ioni precum Na + (de 10 ori mai mult) și Cl- și în interior de până la 30 de ori mai mult K + și o cantitate mare de anioni organici (proteine) care generează o încărcare negativă în citoplasmă.

Când canalele Na + și K + sensibile la tensiune sunt deschise, modificările de tensiune vor fi transmise în zonele adiacente membranei și vor induce deschiderea componentelor sensibile la tensiune în zonele respective și transmiterea schimbării de tensiune către altele. cele mai îndepărtate sectoare.

După închiderea canalelor Na + și K +, porțile sunt inactive pentru o perioadă scurtă, ceea ce înseamnă că impulsul nu poate reveni.

Acțiuni dependențe potențiale

Producția potențialului de acțiune depinde apoi de trei elemente esențiale:

În primul rând, transportul activ al ionilor de proteine ​​specifice membranei. Aceasta generează concentrații inegale ale unei specii ionice sau a mai multor părți ale acesteia.

În al doilea rând, distribuția inegală a ionilor generează un gradient electrochimic pe întreaga membrană care generează o sursă de energie potențială.

În cele din urmă, canalele ionice de poartă, selective pentru specii ionice specifice, permit curgerilor curenți ionici conduși de gradienți electrochimici prin aceste canale care se întind pe membrană.

etape

Potențial de odihnă

Când un potențial de acțiune nu este transmis, membrana neuronului este în repaus. În acest caz, fluidul intracelular (citoplasmă) și fluidul extracelular conțin concentrații diferite de ioni anorganici.

Rezultă ca stratul exterior al membranei să aibă o sarcină pozitivă, în timp ce stratul interior să aibă o sarcină negativă, ceea ce înseamnă că membrana în repaus este „polarizată”. Acest potențial de repaus are o valoare de -70mv, adică potențialul din interiorul celulei este cu 70 mV mai negativ decât potențialul extracelular.

Intrarea Na + și ieșirea K + există în mod normal în celulă datorită efectului gradientului de concentrație (transport activ). Deoarece există mai mult Na + în afara celulei, acesta tinde să intre și, deoarece există mai mult K + în interiorul celulei, are tendința de a ieși pentru a egaliza concentrația sa pe ambele părți ale membranei.

Concentrația ionică diferită este menținută prin acțiunea unei proteine ​​de membrană numită „pompa de sodiu și potasiu”. Pentru a păstra diferența de potențial, pompa Na + și K + îndepărtează 3 ioni Na + din celulă pentru fiecare doi K + pe care îi introduce.

Formarea impulsului nervos

Când este prezentat un stimul în zona receptorului membranei neuronale, se produce un potențial generator care crește permeabilitatea la Na + în membrană.

Dacă acest potențial depășește pragul de excitabilitate care este de la 65 până la -55 mV, se generează un impuls nervos și Na + este introdus atât de rapid încât chiar și pompa Na + și K + este inactivată.

Fluxul masiv de Na + încărcat pozitiv determină inversarea sarcinilor electrice menționate anterior. Acest fenomen este cunoscut sub numele de depolarizarea membranei. Acesta din urmă, se oprește la aproximativ + 40mv.

La atingerea pragului, un BP standard este întotdeauna generat, deoarece nu există impulsuri nervoase mari sau mici, în consecință, toate potențialele de acțiune sunt egale. Dacă nu este atins pragul, nu se întâmplă nimic, care este cunoscut drept principiul „totul sau nimic”.

PA este foarte scurtă, durează de 2 până la 5 milisecunde. Creșterea permeabilității membranei la Na + încetează rapid deoarece canalele Na + sunt inactivate și permeabilitatea la ionii K care curg din citoplasmă crește, restabilind potențialul de repaus.

Schimbarea impulsului

Impulsul nu rămâne în membrana neuronală unde este generat ca o consecință a unui potențial generator, ci în schimb călătorește prin membrana de-a lungul neuronului până ajunge la sfârșitul axonului.

Transmisia impulsului constă în mișcarea sa sub formă de unde electrice de-a lungul fibrei nervoase. Odată ce ajunge la picioarele terminale ale axonului, acesta trebuie să traverseze o sinapsă, care se realizează cu ajutorul unor neurotransmițători chimici.

AP-ul călătorește de-a lungul fibrei nervoase în mod continuu, dacă nu are mielină, însă, dacă o face, straturile de mielină izolează membrana fibrei nervoase pe întreaga suprafață, cu excepția nodulilor din Ranvier. PA în această situație avansează în salturi de la un nod la altul, care este cunoscut sub numele de conducție salată.

Acest tip de transmisie economisește multă energie și crește viteza impulsului și a transmiterii informațiilor, deoarece depolarizarea are loc numai în nodurile Ranvier. Au fost înregistrate viteze de până la 120 m / sec, în timp ce pentru fibrele care nu sunt acoperite de mielină viteza aproximativă este de 0,5 m / sec.

Transmiterea sinaptică

Fluxul impulsului nervos merge de la capătul aferent al neuronului care cuprinde corpul și dendritele până la capătul eferent format de axon și ramurile sale colaterale. Termenele axonale la capetele cărora sunt picioarele terminale sau butoanele sinaptice sunt incluse aici.

Zona de contact dintre un neuron și altul sau între un neuron și o mușchi sau celulă glandulară se numește sinapsă. Pentru apariția sinapsei, neurotransmițătorii joacă un rol fundamental, astfel încât mesajul transmis să aibă continuitate asupra fibrelor nervoase.

Comportamentul ciclic al impulsului

În esență, un potențial de acțiune este o schimbare a polarității membranei de la negativ la pozitiv și înapoi la negativ într-un ciclu care durează de la 2 la 5 milisecunde.

Fiecare ciclu cuprinde o fază ascendentă de depolarizare, o fază descendentă de repolarizare și o fază sub-descendentă numită hiperpolarizare la cifre sub -70 mv.

Caracteristici

Impulsul nervos este un mesaj electrochimic. Este un mesaj deoarece există un destinatar și un expeditor și este electrochimic, deoarece există o componentă electrică și o componentă chimică.

Prin impulsul nervos (potențial de acțiune), neuronii transportă informații rapid și precis pentru a coordona acțiunile întregului corp al unui organism.

AP-urile sunt responsabile pentru fiecare memorie, senzație, gând și răspuns motor. Acest lucru se întâmplă, în majoritatea cazurilor, la distanțe mari pentru a controla răspunsurile efectoare care includ deschiderea canalului ionic, contracția musculară și exocitoza.

Referințe

1. Alcaraz, VM (2000). Structura și funcția sistemului nervos: recepția senzorială și stările organismului. UNAM.
2. Bacq, ZM (2013). Transmiterea chimică a impulsurilor nervoase: o schiță istorică. Elsevier.
3. Brown, AG (2012). Celulele nervoase și sistemele nervoase: o introducere în neuroștiință. Springer Media științifică și de afaceri.
4. Kolb, B., & Whishaw, IQ (2006). Neuropsihologie umană. Editura Medicală Panamericană.
5. McComas, A. (2011). Scânteia lui Galvani: povestea impulsului nervos. Presa Universitatii Oxford.
6. Morris, CG, & Maisto, AA (2005). Introducere în psihologie . Pearson Education.
7. Randall, D., Burggren, W., și French, K. (2002). Eckert. Fiziologia animalelor: mecanisme și adaptări. A patra editie. McGraw-Hill Interamericana, Spania.
8. Toole, G., & Toole, S. (2004). Biologie esențială AS pentru OCR. Nelson Thornes.