EYLEM POTANSIYELI: YAYILMA VE AŞAMALAR - COĞRAFYA - 2025

Aksiyon potansiyeli eden beyin nöronlarının oluşan bir kısa süreli elektrik ya da kimyasal bir olgudur. Bir nöronun diğer nöronlara ilettiği mesaj olduğu söylenebilir.

Aksiyon potansiyeli, soma olarak da adlandırılan hücre gövdesinde (çekirdek) üretilir. Tüm akson boyunca (nöronun tel benzeri bir uzantısı) terminal düğmesi adı verilen sonuna kadar ilerler.

Belirli bir aksondaki aksiyon potansiyelleri her zaman aynı süreye ve yoğunluğa sahiptir. Akson başka süreçlere dallanırsa, aksiyon potansiyeli bölünür, ancak yoğunluğu azalmaz.

Aksiyon potansiyeli nöronun uç düğmelerine ulaştığında, nörotransmiterler adı verilen kimyasallar salgılarlar. Bu maddeler, onları alan nöronu uyarır veya inhibe eder ve söz konusu nöronda bir aksiyon potansiyeli oluşturabilir.

Nöronların aksiyon potansiyelleri hakkında bilinenlerin çoğu, dev kalamar aksonları ile yapılan deneylerden gelir. Baştan sona uzandığı için boyutu nedeniyle çalışmak kolaydır. Hayvanın hareket edebilmesi için hizmet ederler.

Nöron zarı potansiyeli

A. İdeal aksiyon potansiyelinin şematik görünümü. B. Bir aksiyon potansiyelinin gerçek kaydı. Kaynak: en: Memenen / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

Nöronların içeride dışarıdan farklı bir elektrik yükü vardır. Bu farka zar potansiyeli denir .

Bir nöron dinlenme potansiyelinde olduğunda, elektrik yükünün uyarıcı veya inhibe edici sinaptik potansiyeller tarafından değiştirilmediği anlamına gelir.

Öte yandan, diğer potansiyeller onu etkilediğinde, zar potansiyeli azaltılabilir. Bu depolarizasyon olarak bilinir .

Aksine, zar potansiyeli normal potansiyeline göre arttığında hiperpolarizasyon adı verilen bir fenomen ortaya çıkar .

Membran potansiyelinin çok hızlı bir şekilde tersine çevrilmesi aniden meydana geldiğinde, bir aksiyon potansiyeli ortaya çıkar . Bu, nöronun aksonunda dolaşan mesaja çevrilen kısa bir elektriksel dürtüden oluşur. Hücre gövdesinde başlar ve terminal düğmelerine ulaşır.

Sinir impulsu aksondan aşağı doğru hareket eder

Önemli olarak, bir eylem potansiyelinin oluşması için, elektriksel değişikliklerin uyarma eşiği adı verilen bir eşiğe ulaşması gerekir . Aksiyon potansiyelinin gerçekleşmesi için mutlaka ulaşılması gereken zar potansiyelinin değeridir.

Kimyasal bir sinapsın şeması

Aksiyon potansiyelleri ve iyon seviyelerindeki değişiklikler

Bir aksiyon potansiyeli sırasında bir nöronun zar geçirgenliği. Dinlenme hali (1), sodyum ve potasyum iyonları membrandan geçemez ve nöronun içinde negatif bir yük vardır. Nöronun depolarizasyonu (2) sodyum kanalını aktive ederek sodyum iyonlarının nöronun zarından geçmesine izin verir. Sodyum kanallarının kapandığı ve potasyum kanallarının açıldığı repolarizasyon (3), potasyum iyonları zarı geçer. Refrakter dönemde (4) potasyum kanalları kapanırken membran potansiyeli dinlenme durumuna geri döner. Kaynak: Bir Eylem Potansiyeli Sırasında Bir Nöronun Membran Geçirgenliği.pdf ve Eylem potansiyeli, CThompson02

Normal koşullar altında, nöron içerisine sodyum (Na +) almaya hazırdır. Ancak, zarı bu iyona çok fazla geçirgen değildir.

Ek olarak, iyi bilinen "sodyum-potasyum taşıyıcıları", hücre zarında bulunan ve sodyum iyonlarını ondan uzaklaştırmaktan ve potasyum iyonlarını buna sokmaktan sorumlu olan bir proteine ​​sahiptir. Spesifik olarak, çıkardığı her 3 sodyum iyonu için iki potasyum iyonu verir.

Bu taşıyıcılar, hücre içindeki sodyum seviyelerini düşük tutar. Hücrenin geçirgenliği artarsa ​​ve aniden daha fazla sodyum girerse, zar potansiyeli kökten değişir. Görünüşe göre, aksiyon potansiyelini tetikleyen şey bu.

Spesifik olarak, zarın sodyuma geçirgenliği artacaktır, bunlar nörona girer. Aynı zamanda bu, potasyum iyonlarının hücreden ayrılmasına izin verir.

Geçirgenlikte bu değişiklikler nasıl gerçekleşir?

Hücreler, zarlarına iyon kanalları adı verilen çok sayıda protein yerleştirmiştir . Bunlar her zaman açık olmasalar da iyonların hücrelere girip çıkabilecekleri açıklıklara sahiptir. Kanallar belirli olaylara göre kapatılır veya açılır.

Çok sayıda iyon kanalı vardır ve her biri genellikle yalnızca belirli iyon türlerini yürütmek için özelleşmiştir.

Örneğin, açık bir sodyum kanalı saniyede 100 milyondan fazla iyonu geçebilir.

Aksiyon potansiyelleri nasıl üretilir?

Nöronlar bilgiyi elektrokimyasal olarak iletirler. Bu, kimyasalların elektrik sinyalleri ürettiği anlamına gelir.

Bu kimyasalların elektrik yükü vardır, bu yüzden iyonlar olarak adlandırılırlar. Sinir sisteminde en önemlileri, pozitif yüklü sodyum ve potasyumdur. Kalsiyum (2 pozitif yük) ve klora (bir negatif yük) ek olarak.

Membran potansiyelindeki değişiklikler

Bir aksiyon potansiyelinin oluşması için ilk adım, hücrenin zar potansiyelindeki bir değişikliktir. Bu değişiklik uyarma eşiğini aşmalıdır.

Spesifik olarak, depolarizasyon adı verilen zar potansiyelinde bir azalma vardır.

Sodyum kanallarının açılması

Sonuç olarak, zara gömülü sodyum kanalları açılarak sodyumun nörona büyük ölçüde girmesine izin verir. Bunlar difüzyon kuvvetleri ve elektrostatik basınçla tahrik edilir.

Sodyum iyonları pozitif yüklü olduklarından membran potansiyelinde hızlı bir değişikliğe neden olurlar.

Potasyum kanalı açılması

Akson zarı hem sodyum hem de potasyum kanallarına sahiptir. Ancak ikincisi daha az hassas oldukları için daha sonra açılır. Yani, açılmaları için daha yüksek seviyede depolarizasyona ihtiyaçları var ve bu yüzden daha sonra açılıyorlar.

Sodyum kanallarının kapatılması

Aksiyon potansiyelinin maksimum değerine ulaştığı bir zaman gelir. Bu dönemden itibaren sodyum kanalları tıkanır ve kapatılır.

Membran tekrar dinlenme potansiyeline ulaşana kadar artık tekrar açılamazlar. Sonuç olarak, nörona daha fazla sodyum giremez.

Potasyum kanalı kapanması

Ancak potasyum kanalları açık kalır. Bu, potasyum iyonlarının hücreden akmasına izin verir.

Difüzyon ve elektrostatik basınç nedeniyle aksonun içi pozitif yüklü olduğundan potasyum iyonları hücre dışına itilir. Böylelikle, zar potansiyeli normal değerini geri kazanır. Yavaş yavaş potasyum kanalları kapanıyor.

Bu katyon çıkışı, zar potansiyelinin normal değerine dönmesine neden olur. Bu olduğunda potasyum kanalları tekrar kapanmaya başlar.

Membran potansiyeli normal değerine ulaşır ulaşmaz potasyum kanalları tamamen kapanır. Bir süre sonra, sodyum kanalları, onları açmak için başka bir depolarizasyona hazırlık olarak yeniden etkinleştirilir.

Son olarak, sodyum-potasyum taşıyıcıları, içeri giren sodyumu salgılar ve daha önce kalan potasyumu geri kazanır.

Bilgi akson aracılığıyla nasıl yayılır?

Bir nöronun parçaları. Kaynak: Makine tarafından okunabilen yazar sağlanmadı. NickGorton ~ commonswiki varsayılır (telif hakkı iddialarına dayanarak)

Akson, nöronun kablo benzeri bir uzantısı olan nöronun bir parçasından oluşur. Fiziksel olarak birbirinden uzak olan nöronların birbirine bağlanmasına ve bilgi göndermesine izin vermek için çok uzun olabilirler.

Aksiyon potansiyeli akson boyunca yayılır ve bir sonraki hücreye mesaj göndermek için terminal düğmelerine ulaşır. Hareket potansiyelinin yoğunluğunu aksonun farklı alanlarından ölçersek, yoğunluğunun tüm alanlarda aynı kaldığını görürdük.

Ya hep ya hiç yasası

Bu, aksonal iletimin temel bir yasayı takip etmesinden kaynaklanır: ya hep ya hiç yasası. Yani, bir aksiyon potansiyeli verilir ya da verilmez. Başladıktan sonra, her zaman aynı boyutu koruyarak, tüm akson boyunca sonuna kadar dolaşır, artmaz veya azalmaz. Dahası, bir akson dallanırsa, aksiyon potansiyeli bölünür, ancak boyutunu korur.

Aksiyon potansiyelleri, nöronun soma'sına bağlı olan aksonun sonunda başlar. Genellikle tek yönde hareket ederler.

Eylem ve davranış potansiyelleri

Bu noktada merak ediyor olabilirsiniz: Eğer aksiyon potansiyeli bir ya hep ya hiç süreci ise, kas kasılması gibi farklı yoğunluk seviyeleri arasında değişebilen belirli davranışlar nasıl gerçekleşir? Bu, frekans kanununa göre olur.

Frekans kanunu

Olan, tek bir eylem potansiyelinin doğrudan bilgi sağlamamasıdır. Bunun yerine bilgi, bir aksonun boşaltma sıklığı veya ateşleme hızı ile belirlenir. Yani, aksiyon potansiyellerinin ortaya çıkma sıklığı. Bu, "frekans yasası" olarak bilinir.

Bu nedenle, yüksek aksiyon potansiyeli sıklığı, çok yoğun bir kas kasılmasına yol açacaktır.

Aynı şey algı için de geçerlidir. Örneğin, yakalanacak çok parlak bir görsel uyaran, göze bağlı aksonlarda yüksek bir "ateşleme hızı" üretmelidir. Bu şekilde, aksiyon potansiyellerinin sıklığı, fiziksel bir uyaranın yoğunluğunu yansıtır.

Bu nedenle, ya hep ya hiç yasası, frekans yasası ile tamamlanır.

Diğer bilgi alışverişi türleri

Aksiyon potansiyelleri, nöronlarda meydana gelen tek elektrik sinyali sınıfı değildir. Örneğin, bir sinaps boyunca bilgi göndermek, verileri alan nöronun zarında küçük bir elektriksel dürtü verir.

Bir sinaps şeması. Kaynak: Thomas Splettstoesser (www.scistyle.com)

Bazen bir aksiyon potansiyeli üretmek için çok zayıf olan hafif bir depolarizasyon, zar potansiyelini biraz değiştirebilir.

Bununla birlikte, bu değişiklik akson boyunca ilerledikçe giderek azalır. Bu tür bilgi aktarımında ne sodyum ne de potasyum kanalları açılıp kapanmaz.

Böylece akson bir denizaltı kablosu gibi davranır. Sinyal içinden iletildikçe genliği azalır. Bu, aşağı doğru iletim olarak bilinir ve aksonun özelliklerinden dolayı oluşur.

Aksiyon potansiyelleri ve miyelin

Hemen hemen tüm memelilerin aksonları miyelinle kaplıdır. Yani, sinir iletimine izin veren ve onu daha hızlı hale getiren bir maddeyle çevrili bölümleri vardır. Miyelin, hücre dışı sıvının kendisine ulaşmasına izin vermeden akson etrafında dolanır.

Miyelin, merkezi sinir sisteminde oligodendrositler adı verilen hücreler tarafından üretilir. Periferik sinir sisteminde Schwann hücreleri tarafından üretilir.

Miyelin kılıfları olarak bilinen miyelin segmentleri, aksonun çıplak bölgeleri ile birbirinden ayrılır. Bu alanlara Ranvier nodülleri denir ve hücre dışı sıvı ile temas halindedirler.

Aksiyon potansiyeli, miyelinsiz bir aksonda (miyelinle kaplı olmayan) miyelinli bir aksonda olduğundan farklı şekilde iletilir.

Aksiyon potansiyeli, telin özelliklerine göre miyelin kaplı aksonal membrandan geçebilir. Bu şekilde akson, elektriksel değişimi aksiyon potansiyelinin oluştuğu yerden Ranvier'in bir sonraki düğümüne iletir.

Bu değişiklik biraz azalır, ancak sonraki düğümde bir eylem potansiyeline neden olacak kadar güçlüdür. Bu potansiyel daha sonra Ranvier'in her bir düğümünde tetiklenir veya tekrarlanır ve kendini miyelinli alan boyunca bir sonraki düğüme taşır.

Bu tür eylem potansiyellerinin iletilmesine tuzlu iletim denir. Adı, "dans etmek" anlamına gelen Latince "saltare" den gelmektedir. Kavram, dürtü düğümden düğüme atlıyor gibi görünmesidir.

Eylem potansiyellerini iletmek için tuzlu iletimin avantajları

Bu tür bir sürüşün avantajları vardır. Her şeyden önce enerji tasarrufu için. Sodyum-potasyum taşıyıcıları, aksiyon potansiyelleri sırasında aksonun içinden fazla sodyumu çekmek için çok fazla enerji harcarlar.

Bu sodyum-potasyum taşıyıcıları, aksonun miyelin tarafından kapsanmayan bölgelerinde bulunur. Bununla birlikte, miyelinli bir aksonda, sodyum yalnızca Ranvier düğümlerine girebilir. Bu nedenle, çok daha az sodyum girer ve bu nedenle daha az sodyum pompalanmalıdır, bu nedenle sodyum-potasyum taşıyıcılarının daha az çalışması gerekir.

Miyelinin bir başka yararı da hızdır. Bir hareket potansiyeli, miyelinli bir aksonda daha hızlı gerçekleştirilir, çünkü dürtü bir düğümden diğerine, tüm aksonu geçmek zorunda kalmadan "sıçrar".

Hızdaki bu artış, hayvanların daha hızlı düşünmesine ve tepki vermesine neden olur. Kalamar gibi diğer canlılar, boyutlarındaki artış nedeniyle hızlanan miyelinsiz aksonlara sahiptir. Kalamar aksonları, daha hızlı hareket etmelerine (saniyede yaklaşık 35 metre) izin veren geniş bir çapa (yaklaşık 500 µm) sahiptir.

Ancak, kedilerin aksonlarında hareket potansiyelleri aynı hızda hareket eder, ancak bunların çapı sadece 6 µm'dir. Olan şey, bu aksonların miyelin içermesidir.

Miyelinli bir akson, 20 um çapında ve saatte yaklaşık 432 kilometre hızla aksiyon potansiyelleri gerçekleştirebilir.

Referanslar

1. Aksiyon potansiyalleri. (Sf). Georgia State University, Hyperphysics'ten 5 Mart 2017'de alındı: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.
2. Carlson, NR (2006). Davranış fizyolojisi 8. Baskı Madrid: Pearson.
3. Chudler, E. (nd). Işıklar, Kamera, Hareket Potansiyeli. Washington Üniversitesi'nden 5 Mart 2017'de alındı: faculty.washington.edu.
4. Eylem Potansiyelinin Aşamaları. (Sf). 5 Mart 2017'de Boundless'tan alındı: boundless.com.