Изменение мембранного потенциала. Глиальные клетки. Потенциал действия

Изменение мембранного потенциала

Характерно чертой нейрона является то, что он функционирует посредством измен мембранного потенциала. Потенциал покоя нейрона всегда отриц. Он колеблется от 55 до 100 милливольт

Поскольку в состоянии покоя большинство открытых каналов являются К то состояние потенциала покоя зависит в основе от внеклеточных концентрации К. После сдвига внеклеточной концентрации К и изменения натриевой проницательности мембраны, потенциал мембраны становится все мене отриц. При интенсивной электрической активности иона Натрия входят в клетку через открывшиеся поры, а ионы Калия выходят из неё. В этом случае внеклеточная концентрация возраст от нормального уровня (3-4 мВ) до 10. Соответственно высокая внеклеточная концентрация К вызывает сильную деполяризацию нейронов. После окончания интенсивной работы клеток процесс активного транспорт К может сдвинуть его внеклеточную концентрацию ниже нормального уровня, вызывая гиперполяризацию нервных клеток.

Кроме того во время активности нейронов может измен не только концентрация Натрия и К, но и внеклеточная концентрация ионов К.

Аналогичная картина может наблюдаться при активации синоптических окончаний. Когда К входит в клетку. При низкой концентрации К во внеклеточном пространстве повышается возбудимость нейронов, усиливается их способность генерировать в потенциал действия во время деполяризации.

Глиальные клетки и глиально-энцифалический барьер

В отличии от нейронов глиальные клетки не возбудимы, хотя глиальные клетки обладают натриевыми и кальциевыми каналами, однако их недостаточно для генерализации потенциала действия.

Глиальные клетки оказывают влияние на межклеточной среды:

Когда активность соседних с ними нейронов приводит к повышению внеклеточной концентрации калия, глиальные клетки деполяризуются. В случае снижения концентрации калия, во внеклеточном пространстве деполяризация глиальных клеток ослабляется. Благодаря высокой калиевой проницаемости, глиальные клетки действуют как буфер. Т.Е. в случае повышения внеклеточной концентрации калия, т.к. глиальные клетки располагаются между капиллярами и нейронами, то их задача - обеспечение нейронов питательными веществами. Большинство нейронов находится на расстоянии 50 никрон от ближайшего капилляра, однако многие вещества, которые содержатся в плазме крови не могут проникнуть в межклеточное пространство из-за того, что задерживаются ГЕМАТО-ИНЦИФАЛИТНЫМ БАРЬЕРОМ.

Гемато-инцифалитный барьер - это ограничение возможности многих клеточных веществ проникнуть к нейронам.

Наличие такого барьера обуславливается тем, что в капиллярах мозга крайне не многочисленны, характерные для капилляров и других тканей отверстия в эндотермии, которые могут пропускать крупные молекулы.

Исследования последнего времени доказали, что глия и нейроглия- не столько источники снабжения нейронов питательными веществами, сколько средство защиты и механическая опора.

Функции нервных клеток:

· получение информации

· передача информации в другие отделы

· сопоставление информации от разных источников

· регуляции деятельности других клеток

Сигналы поступающие от нервов, например, вызывают сокращение мышечных клеток, т.е. эти клетки активны, поэтому возникает быстрый сдвиг мембранного потенциала в положительном направлении. Такой сдвиг (комплекс изменений заряда мембраны) называется НЕРВНЫМ ИМПУЛЬСОМ или ПОТЕНЦИАЛОМ ДЕЙСТВИЯ.

Длительность потенциала действия 1мм\сек. в нервах 10мм\сек. в скелетной мышце 200мм\сек.. т.е. длительность открытия любого канала несколько мм\сек. Через это время через канал проходит несколько ионов. Например, за время одного открывания натриевого канала происходит смещение мембранного потенциала на 100мВ. Это обеспечивает фазу нарастания потенциала действия.

Для потенциала действия характерно несколько фаз.

1. ФАЗА. ФАЗА НАРАСТАНИЯ

происходит быстрый сдвиг потенциала в положительном направлении. Во время 1 фазы (продолжительностью 0.2-0.5милисек.) клеточная мембрана теряет свой нормальный заряд (поляризуется) поэтому 1 фаза называется фазой деполяризации.

Кривая деполяризации переходит в нулевую линию, а мембранный потенциал становится положительным.

2. ФАЗА. ОВЕРШУТ

заряд мембраны остается положительным

3. ФАЗА. ФАЗА РЕПОЛЯРИЗАЦИИ

процесс восстановления исходного потенциала покоя мембраны. Последний участок 3 фазы бывает замедленным (примерно 1милисек.), наблюдается определённый перегиб кривой реполяризации (фаза медленного изменения потенциала)

Продолжительна деполяризация может развиваться в результате метаболических нарушений. Длительная деполяризация может препятствовать возбуждению или предотвратить его.

Состояние полного не возбуждения клетки называется - абсолютным рефракторным периодом (длится 1милисек.)

Рефракторный период - это время не возбуждения нервной клетки после предыдущего возбуждения.

В отдельных случаях, в нейронах спинного мозга кривая деполяризации быстро пересекает уровень потенциала покоя. На некоторое время потенциал становится более отрицательным, чем потенциал покоя. Такое явление называется ГИПЕРПОЛЯРИЗАЦИОННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ (избыточная реполяризация). Потенциал действия деполяризируется от потенциала покоя примерно в 50мВт. Уровень потенциала при котором деполяризация приводит к потенциалу действия называется ПОРОГОМ. При пороговом потенциале заряд мембраны становится нестабильным и ведёт к изменению поляризации, т.е. быстрому нарастанию положительного заряда и выходу потенциала действия до пика. Это состояние называется ВОЗБУЖДЕНИЕ. А новое возбуждение в конце потенциала действия это РИТМИЧНОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ (обычно1милисек. и подобно взрыву). Такой "взрыв" протекает мощно, но быстро завершается. Возбуждение одного нейрона вызывает возбуждение другого нейрона. Раздражение которое вызывает возбуждение и другие центры нейронов называется ИРРАДИАЦИЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ.

После фазы деполяризации наступает процесс восстановления заряда мембраны т.е. состояния покоя.

ТОРМОЖЕНИЕ - процесс обратный возбуждению, в результате которого возбуждение прекращается или затрудняется. Клетки в которых можно вызвать потенциал действия называются ВОЗБУДИМЫМИ. ВОЗБУДИМОСТЬ - это свойство нервных и мышечных клеток.

Не смотря на постоянство формы потенциала действия, разные по типу клетки отличаются характерным для них ходом потенциала действия. Во время потенциала действия изменяется проницаемость клеточной мембраны для ионов. В состоянии покоя клеточная мембрана наиболее проницаема для ионов калия, а во время потенциала действия проводимость клеточной мембраны наиболее характерна для ионов натрия.

Таким образом, в основе возбуждения нервных клеток находится повышенная проницаемость мембраны для натрия, что и вызывает её деполяризацию до порогового уровня. Таким образом, потенциал действия вызван цикличным процессом поступления натрия в клетку и последовательного выхода калия из неё. Соответственно в нейроне возникают Натриево-Калиевые токи.