Czym jest depolaryzacja neuronów i jak to działa?

Funkcjonowanie naszego układu nerwowego, w którym znajduje się mózg, opiera się na przekazywaniu informacji. Ta transmisja jest elektrochemiczna i zależy od generowania impulsów elektrycznych znanych jako potencjały akcji, które są przesyłane przez neurony z pełną prędkością. Generowanie impulsów opiera się na wejściu i wyjściu różnych jonów i substancji w błonie neuronu.

Zatem ten sygnał wejściowy i wyjściowy powoduje, że warunki i ładunek elektryczny, który komórka normalnie musi się zmieniać, inicjują proces, który zakończy się emisją komunikatu. Jednym z kroków, na jaki pozwala ten proces przekazywania informacji, jest depolaryzacja. Ta depolaryzacja jest pierwszym krokiem w generowaniu potencjału działania, to znaczy emisji wiadomości.

Aby zrozumieć depolaryzację, konieczne jest uwzględnienie stanu neuronów w okolicznościach poprzedzających to, kiedy neuron znajduje się w stanie spoczynku. To właśnie w tej fazie zaczyna się mechanizm zdarzeń, który zakończy się pojawieniem się impulsu elektrycznego, który przemieści się do komórki nerwowej, aż dotrze do miejsca przeznaczenia, obszarów sąsiadujących z przestrzenią synaptyczną, aby ostatecznie wygenerować lub nie wywołać kolejnego impulsu nerwowego w innym neuronie przez kolejną depolaryzację.

Gdy neuron nie działa: stan spoczynku

Ludzki mózg funkcjonuje stale przez całe życie. Nawet podczas snu aktywność mózgu nie ustaje, po prostu aktywność niektórych lokalizacji mózgu jest znacznie zmniejszona. Jednak neurony nie zawsze emitują impulsy bioelektryczne, ale znajdują się w stanie spoczynku, który kończy się zmianą generowania komunikatu.

W normalnych warunkach, w stanie spoczynku błona neuronów ma specyficzny ładunek elektryczny -70 mV, ze względu na obecność anionów lub ujemnie naładowanych jonów, oprócz potasu (chociaż ma ładunek dodatni). Jednak, zewnętrzny ma bardziej dodatni ładunek dzięki większej obecności sodu, naładowany dodatnio, razem z ujemnym ładunkiem chloru. Ten stan jest utrzymywany dzięki przepuszczalności membrany, która w spoczynku jest łatwo przenoszona na potas.

Chociaż dzięki sile dyfuzyjnej (lub tendencji płynu do równomiernego rozłożenia przez zrównoważenie jego stężenia) oraz przez ciśnienie elektrostatyczne lub przyciąganie między jonami o przeciwnych ładunkach należy wyrównać wewnętrzne i zewnętrzne medium, ta przepuszczalność czyni to bardzo trudnym, wejście pozytywnych jonów bardzo stopniowe i ograniczone.

Ponadto, neurony mają mechanizm, który zapobiega zmianie równowagi elektrochemicznej, tak zwana pompa sodowa i potasowa, regularnie usuwa trzy jony sodu od wewnątrz, aby wpuścić dwa potas z zewnątrz. W ten sposób więcej dodatnich jonów jest wydalanych niż mogłoby wejść, utrzymując wewnętrzny ładunek elektryczny stabilny.

Jednakże okoliczności te zmienią się podczas przesyłania informacji do innych neuronów, co, jak wspomniano, zaczyna się od zjawiska znanego jako depolaryzacja..

Depolaryzacja

Depolaryzacja jest częścią procesu, która inicjuje potencjał działania. Innymi słowy, jest to część procesu, która powoduje uwolnienie sygnału elektrycznego, który skończy się podróżowaniem przez neuron, powodując transmisję informacji przez układ nerwowy. W rzeczywistości, gdybyśmy musieli zredukować całą aktywność umysłową do jednego zdarzenia, depolaryzacja byłaby dobrym kandydatem do wypełnienia tej pozycji, ponieważ bez niej nie byłoby aktywności neuronalnej, a zatem nie bylibyśmy w stanie utrzymać się przy życiu.

Samo zjawisko, do którego odnosi się ta koncepcja, to nagły duży wzrost ładunku elektrycznego wewnątrz błony neuronalnej. Ten wzrost jest spowodowany stałą dodatnio naładowanych jonów sodu wewnątrz błony neuronowej. Od momentu, w którym następuje ta faza depolaryzacji, następuje reakcja łańcuchowa, dzięki której pojawia się impuls elektryczny, który przemieszcza się przez neuron i podróżuje do obszaru daleko od miejsca, w którym został zainicjowany, wyraża swój efekt w terminalu nerwowym znajdującym się obok przestrzeni synaptycznej i umiera.

Rola pomp sodowych i potasowych

Proces rozpoczyna się w aksonie neuronów, strefie, w której się znajduje duża ilość receptorów sodu wrażliwych na napięcie. Chociaż normalnie są zamknięte, w stanie spoczynku, jeśli istnieje stymulacja elektryczna, która przekracza pewien próg wzbudzenia (przy przechodzeniu z -70 mV do -65 mV i -40 mV), wspomniane receptory zaczynają się otwierać.

Ponieważ wnętrze membrany jest bardzo negatywne, dodatnie jony sodu będą bardzo przyciągane z powodu ciśnienia elektrostatycznego, wchodząc w dużej ilości. W tym samym czasie, pompa sodowa / potasowa jest inaktywowana, więc żadne jony dodatnie nie są usuwane.

Z czasem, gdy wnętrze celi staje się coraz bardziej pozytywne, otwierają się inne kanały, tym razem potasu, który również ma ładunek dodatni. Z powodu odpychania ładunków elektrycznych tego samego znaku potas kończy się na zewnątrz. W ten sposób wzrost ładunku dodatniego jest spowolniony, aż do osiągnięcia maksimum + 40mV wewnątrz komórki.

W tym momencie kanały, które rozpoczęły ten proces, kanały sodowe, kończą się, więc depolaryzacja dobiega końca. Ponadto przez pewien czas pozostaną nieaktywni, unikając nowych depolaryzacji. Zmiana wytworzonej polaryzacji będzie poruszać się wzdłuż aksonu w postaci potencjału działania, przesłać informację do następnego neuronu.

I po?

Depolaryzacja kończy się w momencie, gdy jony sodu przestają wchodzić i ostatecznie kanały tego elementu są zamknięte. Jednak kanały potasowe, które otworzyły się z powodu ucieczki tego z nadchodzącego ładunku dodatniego, są nadal otwarte, wydalając potas w sposób ciągły..

Tak więc z czasem spowoduje to powrót do stanu pierwotnego, z repolaryzacją, a nawet osiągnie punkt znany jako hiperpolaryzacja w którym, z powodu ciągłej produkcji sodu, obciążenie będzie niższe niż w stanie spoczynku, co doprowadzi do zamknięcia kanałów potasowych i reaktywacji pompy sodowej / potasowej. Po zakończeniu membrana będzie gotowa do ponownego rozpoczęcia całego procesu.

Jest to system dostosowania, który pozwala na powrót do sytuacji początkowej pomimo zmian, jakich doświadcza neuron (i jego środowisko zewnętrzne) podczas procesu depolaryzacji. Z drugiej strony wszystko to dzieje się bardzo szybko, aby odpowiedzieć na potrzebę funkcjonowania układu nerwowego.

Odnośniki bibliograficzne:

• Gil, R. (2002). Neuropsychologia Barcelona, ​​Masson.

• Gómez, M. (2012). Psychobiologia Podręcznik przygotowania CEDE PIR.12. CEDE: Madryt.

• Guyton, C.A. & Hall, J.E. (2012) Traktat o fizjologii medycznej. 12. edycja. McGraw Hill.

• Kandel, E.R.; Schwartz, J.H. & Jessell, T.M. (2001). Zasady neuronauki. Madryt McGraw Hill.