Порушення нейрона. Концентрація іонів по сторонам нейрона

електричні явища, що відбуваються при порушенні нейрона, були вивчені в основному на великих мотонейронах передніх рогів спинного мозку, тому події, викладені в наступних розділах, мають відношення головним чином до цих нейронів. За винятком кількісних відмінностей, то ж саме відбувається і в інших нейронах.

Мембранний потенціал спокою соми нейрона. На малюнку зображена сома спинального мотонейрона, мембранний потенціал спокою якої дорівнює приблизно -65 мВ. Цей потенціал менше, ніж -90 мВ, характерний для великих волокон периферичних нервів і волокон скелетних м`язів. Більш низький рівень потенціалу спокою важливий, оскільки дозволяє регулювати збудливість нейрона шляхом зсуву мембранного потенціалу як в бік більш позитивних, так і більш негативних значень. Так, зменшення спокою, тобто зсув його в напрямку менше негативних значень, підвищує збудливість мембрани нейрона, тоді як зрушення мембранного потенціалу в область більш негативних значень веде до зниження збудливості нейрона. Це обумовлює два можливих функціональних стану нейрона: збудження або гальмування, що докладно пояснюється в наступних статтях.

Різниці концентрацій іонів по обидві сторони мембрани соми нейрона. На малюнку вказані різниці концентрацій для трьох іонів (натрію, калію і хлору), найбільш важливих для функції нейрона. Видно висока концентрація іонів Na в позаклітинному просторі (142 мекв / л), але низька - всередині нейрона (14 мекв / л). Цей градієнт концентрації іонів Na + пов`язаний з наявністю потужного натрієвого насоса, який постійно викачує іони Na + з нейрона.

На малюнку видно також висока концентрація іонів К + всередині соми нейрона (120 мекв / л), але низька - в позаклітинній рідині (4,5 мекв / л). Видно, що є калієвий насос, який закачує калій всередину.

Згідно малюнку, концентрація іонів Сl- в позаклітинній рідині висока, але низька - всередині нейрона. Показано також, що мембрана досить проникна для іонів Сl- і що, можливо, існує слабкий хлорний насос. Досі основною причиною низької концентрації іонів СГ всередині нейрона вважається негативний заряд (-65 мВ) в нейроні. Цей негативний заряд відштовхує негативно заряджені іони Сl-, змушуючи їх виходити через пори клітини до тих пір, поки концентрація цих іонів не стане всередині набагато нижче, ніж зовні.

трансмембранний потенціал може протистояти руху іона через мембрану, якщо потенціал має відповідну полярність і величину. Потенціал, який повністю врівноважує рух іона по різниці концентрацій, називають потенціалом Нернста для цього іона- рівняння для його обчислення наступне:

ЕРС (мВ) = ± 61 х log (Концентрація всередині / Концентрація зовні), де ЕРС - потенціал Нернста на внутрішній стороні мембрани. Потенціал буде негативним (-) для позитивних іонів і позитивним (+) для негативних іонів.
тепер розрахуємо потенціал Нернста для кожного з трьох іонів: натрію, калію і хлору.

для різниці концентрацій іонів Na +, показаної на рис. 45-8 (142 мекв / л зовні і 14 мекв / л всередині), мембранний потенціал, який припиняє спрямований рух цих іонів через натрієві канали, має дорівнювати +61 мВ. Однак справжній мембранний потенціал дорівнює -65 мВ, а не +61 мВ. Отже, ті іони Na +, які просочуються всередину клітини, негайно викачуються натрієвим насосом назад, тобто назовні, завдяки чому всередині нейрона підтримується негативний потенціал, рівний -65 мВ.

Для іонів К + градієнт концентрації становить 120 мекв / л всередині нейрона і 4,5 мекв / л зовні. Згідно з розрахунком, потенціал Нерста в цьому випадку дорівнює -86 мВ всередині нейрона, тобто він більш негативний, ніж реальний мембранний потенціал, рівний -65 мВ. Отже, в зв`язку з високою внутрішньоклітинної концентрацією калію існує загальна тенденція до дифузії іонів К + з нейрона назовні, але цьому протистоїть безперервне зворотне закачування іонів К + назад всередину клітини.

нарешті, градієнт концентрації іонів Сl-(107 мекв / л зовні і 8 мекв / л всередині) дає потенціал Нернста, рівний -70 мВ всередині нейрона, який лише трохи отрицательнее, ніж справжнє виміряне значення мембранного потенціалу -65 мВ. Отже, існує дуже невелика тенденція руху іонів Сl- всередину нейрона, але ті деякі іони Сl-, які дійсно просочуються всередину, виходять назовні, ймовірно, за допомогою активного транспорту, тобто хлорного насоса.

Запам`ятайте ці три потенціалу Нернста і напрямок, в якому різні іони прагнуть дифундувати, оскільки ця інформація важлива для розуміння процесів збудження і гальмування нейрона при синаптичної активації або інактивації іонних каналів.

однорідний розподіл електричного потенціалу всередині соми. Сома (тіло) нейрона містить внутрішньоклітинну рідину, що представляє собою розчин електролітів з високою провідністю. Крім того, сома нейрона має великий діаметр (10-80 мкм), завдяки чому практично відсутня опір при проведенні електричного струму від однієї внутрішньої частини соми до іншої. Отже, будь-яка зміна потенціалу в якій-небудь ділянці всередині соми нейрона відразу викликає майже така ж зміна потенціалу в усіх інших його частинах. Ця важлива особливість відіграє головну роль в сумації сигналів, що приходять до нейрона від безлічі джерел.