Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

18.9: Actiepotentiaal
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Actiepotentiaal
 
Deze voice-over is door de computer gegenereerd
TRANSCRIPT
* De tekstvertaling is door de computer gegenereerd

18.9: Actiepotentiaal

Overzicht

Neuronen communiceren door actiepotentialen af te vuren - het elektrochemische signaal dat langs het axon wordt voortgeplant. Het signaal resulteert in het vrijkomen van neurotransmitters op axon-terminals, waardoor informatie in het zenuwstelsel wordt overgedragen. Een actiepotentiaal is een specifieke "alles-of-geen" verandering in membraanpotentiaal die resulteert in een snelle spanningspiek.

Membraanpotentieel in neuronen

Neuronen hebben doorgaans een rustmembraanpotentiaal van ongeveer -70 millivolt (mV). Wanneer ze signalen ontvangen - bijvoorbeeld van neurotransmitters of sensorische stimuli - kan hun membraanpotentieel hyperpolariseren (negatiever worden) of depolariseren (positiever worden), afhankelijk van de aard van de stimulus.

Als het membraan wordt gedepolariseerd tot een specifieke drempelpotentiaal, openen spanningsafhankelijke natriumkanalen (Na + ) als reactie daarop. Na + heeft een hogere concentratie buiten de cel in vergelijking met de binnenkant,dus het snelt naar binnen wanneer de kanalen opengaan en beweegt zich langs zijn elektrochemische gradiënt. Naarmate er positieve lading binnenstroomt, wordt de membraanpotentiaal nog meer gedepolariseerd, waardoor er meer kanalen worden geopend. Het resultaat is dat de membraanpotentiaal snel stijgt tot een piek van rond de +40 mV.

Op het hoogtepunt van het actiepotentieel drijven verschillende factoren het potentieel terug naar beneden. De instroom van Na + vertraagt omdat de Na + -kanalen inactief worden. Naarmate de binnenkant van de cel positiever wordt, is er minder elektrische aantrekkingskracht die Na + naar binnen drijft. De initiële depolarisatie triggert ook het openen van spanningsafhankelijke kaliumkanalen (K + ), maar ze openen langzamer dan de Na + -kanalen. Zodra deze K + -kanalen zich openen - rond de piek van het actiepotentiaal - stroomt K + naar buiten, langs zijn elektrochemische gradiënt. De verminderde instroom van positieve lading van Na + gecombineerd met uitstroom van positieve lading van K

Voor een korte periode na een actiepotentiaal wordt het membraan gehyperpolariseerd vergeleken met het rustpotentieel. Dit wordt de refractaire periode genoemd omdat de cel gedurende deze tijd niet in staat is om een nieuw actiepotentiaal te produceren, waardoor wordt voorkomen dat het actiepotentiaal achteruit beweegt in een cel.

Myelineschede verhoogt de geleidbaarheid

Gespecialiseerde gliacellen - oligodendrocyten in het CZS en Schwann-cellen in het PNS - verlengen lange processen die zich om neuronale axonen wikkelen. Deze omwikkeling zorgt voor isolatie en voorkomt lekkage van de stroom terwijl deze langs het axon reist. Bovendien worden elektrische signalen door gemyeliniseerde axonen gepropageerd door passieve, positieve stroom in de gemyeliniseerde gebieden. Voltage-gated Na + en K + kanalen zijn alleen te vinden in de openingen tussen de myeline, op de knooppunten van Ranvier, die regeneratie van het actiepotentiaal op elk knooppunt triggeren. Op deze manier kan hetactiepotentiaal lijkt langs het axon bij de knooppunten te "springen" - een proces dat saltatorische geleiding wordt genoemd.

De gigantische zenuwen van de inktvis

John Z. Young, een zoöloog en neurofysioloog, ontdekte dat de inktvis zenuwcellen heeft met axonen die veel breder zijn dan zoogdierneuronen. Deze zenuwen regelen een snelle ontsnappingsmanoeuvre die wordt vergemakkelijkt door de snellere actiepotentialen die alleen mogelijk zijn in de grotere axonen. De grotere diameter van de axonen maakte de eerste studies en beschrijvingen mogelijk van de ionische mechanismen die betrokken zijn bij een actiepotentiaal. Dit werk werd in de jaren vijftig ontwikkeld door Alan Hodgkin en Andrew Huxley terwijl ze aan de gigantische zenuw van de Atlantische inktvis werkten. Samen beschreven ze de permeabiliteit van axonale membranen voor natrium- en kaliumionen en waren ze in staat om het actiepotentiaal kwantitatief te reconstrueren op basis van hun elektrode-opnames.


Aanbevolen Lectuur

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter