Виникнення і поширення потенціалу дії в клітині

До сих пір ми обговорювали зміни натрієвої і калієвої проникності мембрани при розвитку потенціалу дії, не пояснюючи, що стимулює його виникнення. Перейдемо до пояснення.

Порочне коло позитивного зворотного зв`язку відкриває натрієві канали. По-перше, в спокої потенціали дії в мембрані нормального нервового волокна не виникають. Однак будь-який вплив, що викликає достатню зміщення мембранного потенціалу від -90 мВ до нуля, веде до відкриття багатьох електрокерованих натрієвих каналів. Це забезпечує швидкий вхід іонів натрію всередину волокна і веде до подальшого підйому мембранного потенціалу. В результаті число відкритих електрокерованих натрієвих каналів зростає, що супроводжується подальшим збільшенням потоку іонів натрію всередину. Цей процес являє собою так зване порочне коло з позитивним зворотним зв`язком, який, якщо зворотний зв`язок досить сильна, триває до тих пір, поки не активізуються всі електрокеровані натрієві канали. Потім протягом наступної частки мілісекунди збільшення мембранного потенціалу викликає закриття натрієвих та відкриття калієвих каналів, і потенціал дії незабаром завершується.

поріг для виникнення потенціалу дії. Потенціал дії не виникає до тих пір, поки початковий зсув мембранного потенціалу не стане достатнім для виникнення порочного кола. Це станеться, коли число іонів натрію, що входять всередину волокна, стане більше, ніж число іонів калію, що виходять з волокна. Зазвичай для цього потрібно підйом мембранного потенціалу на 15-30 мВ. Отже, в великих нервових волокнах раптовий підйом мембранного потенціалу від -90 мВ до приблизно -65 мВ зазвичай призводить до вибухового розвитку потенціалу дії. У цьому випадку рівень -65 мВ називають порогом стимуляції.

Відео: Як проводиться нервовий імпульс.wmv

Поширення потенціалу дії

У попередніх статтях ми обговорювали процес виникнення потенціалу дії в одній ділянці мембрани. Однак потенціал дії, що виник в будь-якій ділянці збудливою мембрани, зазвичай збуджує прилеглі частини мембрани, приводячи до поширення потенціалу дії по мембрані. На малюнку показано нервове волокно в спокої, а також - нервове волокно, порушену в середньої його частини, тобто в середині волокна різко збільшена проникність для натрію. Стрілками показані локальні кругові струми, що протікають від деполяризованого областей мембрани до прилеглих незбудженим її областям. Ці струми виникають у зв`язку з перенесенням через деполяризованого мембрану позитивних електричних зарядів у вигляді диффундирующих всередину волокна іонів натрію, які потім поширюються на протязі декількох міліметрів в обох напрямках уздовж осі аксона. У великих міелінізірованних нервових волокнах ці позитивні заряди на відстані 1-3 мм підвищують мембранний потенціал до значень вище порогових.

Відео: Потенціал дії кардіоміоцитів

В результаті в цих нових областях негайно відкриваються натрієві канали, що і лежить в основі поширення потенціалу дії. Ці знову деполяризованого області підсилюють локальні кругові струми, поточні далі вздовж мембрани, поступово деполярізуя все більш віддалені її ділянки. Таким чином, процес деполяризації поширюється по всій довжині волокна. Це проведення деполяризації вздовж нервового або м`язового волокна називають нервовим, або м`язовим, імпульсом, відповідно.

напрямок поширення. Потенціал дії поширюється по збудливою мембрані у всіх напрямках від місця дії стимулу, в тому числі уздовж всіх гілок нервового волокна до тих пір, поки не деполяризуется вся мембрана.

Відео: Будова і властивості нервової тканини (навчальний фільм)

принцип «все або нічого». Відразу після виникнення потенціалу дії в будь-якій ділянці мембрани нормального волокна процес деполяризації при відповідних умовах поширюється по всій мембрані, і зовсім не поширюється, якщо умови порушені. Це називають принципом «все або нічого», справедливим для всіх збудливих тканин. Іноді потенціал дії досягає ділянки мембрани, в якому він не генерує потенціал, достатній для стимуляції сусідньої області мембрани. В цьому випадку поширення деполяризації припиняється. Отже, для безперервного поширення імпульсу відношення амплітуди потенціалу дії до порогу збудження повинно бути завжди більше 1. Це необхідна умова для поширення збудження називають фактором надійності.