Propagação e fases Potencial de ação

Ele Potencial de acção É um fenômeno elétrico ou químico de curto prazo que acontece nos neurônios do nosso cérebro. Pode -se dizer que é a mensagem que um neurônio transmite para outros neurônios.

O potencial de ação ocorre no corpo da célula (núcleo), também chamado de soma. Viaje por todo o axônio (prolongamento do neurônio, semelhante a um cabo) até chegar ao seu fim, chamado de botão do terminal.

Os potenciais de ação em um determinado axônio sempre têm a mesma duração e intensidade. Se o axônio se ramificar em outras extensões, o potencial de ação é dividido, mas sua intensidade não é reduzida.

Quando o potencial de ação atinge os botões do terminal de neurônios, eles secretam substâncias químicas chamadas neurotransmissores. Essas substâncias excitam ou inibem o neurônio que as recebe, sendo capaz de gerar um potencial de ação nesse neurônio.

Muito do que se sabe sobre os potenciais de ação dos neurônios vêm de experimentos realizados com axônios de lula gigantes. É fácil estudar de tamanho, uma vez que se estende da cabeça até a cauda. Eles servem para o animal se mover.

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Potencial da membrana dos neurônios

PARA. Visão esquemática de um potencial de ação ideal. B. Registro real de um potencial de ação. Fonte: In: MEMENEN/CC BY-SA (http: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0/)

Os neurônios têm uma carga elétrica diferente por dentro do que fora. Esta diferença é chamada Potencial de membrana.

Quando um neurônio está em Potencial de descanso, Isso significa que sua carga elétrica não é alterada por potenciais sinápticos excitatórios ou inibitórios.

Por outro lado, quando outros potenciais o influenciam, o potencial da membrana pode ser reduzido. Isso é conhecido como despolarização.

Pelo contrário, quando o potencial da membrana aumenta em relação ao seu potencial normal, um fenômeno é chamado Hiperpolarização.

Quando um investimento muito rápido de potencial de membrana é repentinamente produzido, há um Potencial de acção. Isso consiste em um breve impulso elétrico, que se traduz na mensagem que viaja pelo axônio do neurônio. Comece no corpo celular, atingindo os botões do terminal.

O impulso nervoso viaja pelo axônio

É importante observar que, para que um potencial de ação ocorra, as mudanças elétricas devem atingir um limiar, chamado limiar de excitação. Este é o valor do potencial da membrana ao qual ocorre o potencial de ação.

Esquema de uma sinapse química

Potenciais de ação e mudanças nos níveis de íons

Uma permeabilidade à membrana de neurônios durante um potencial de ação. Status de descanso (1), íons de sódio e potássio não podem passar pela membrana, e o neurônio tem uma carga negativa dentro. A despolarização (2) do neurônio ativa o canal de sódio, permitindo que os íons de sódio passem pela membrana do neurônio. Repolarização (3), onde os canais de sódio fecham e os canais de potássio se abrem, os íons de potássio cruzam a membrana. O período refratário (4), o potencial de membrana retorna ao estado de repouso à medida que os canais de potássio fecham. Fonte: Permeabilidade da membrana de um neurônio durante um potencial de ação.PDF e potencial de ação, Cthompson02

Em condições normais, o neurônio está preparado para receber sódio (Na+) dentro. No entanto, sua membrana não é muito permeável a este íon.

Além disso, possui os conhecidos “transportadores de sódio-potasia” uma proteína encontrada na membrana celular responsável por remover íons de sódio e introduzir íons de potássio nele. Especificamente, para cada 3 íons de sódio que ele extrai, apresenta dois potássio.

Esses transportadores mantêm um baixo nível de sódio dentro da célula. Se a permeabilidade da célula aumentar e entrar em uma quantidade maior de sódio nela repentinamente, o potencial da membrana mudaria radicalmente. Aparentemente, é isso que causa um potencial de ação.

Especificamente, a permeabilidade da membrana para o sódio aumentaria, inserindo -os no neurônio. Enquanto, ao mesmo tempo, isso permitiria que os íons de potássio deixassem a célula.

Como essas mudanças de permeabilidade são?

As células incorporaram em sua membrana numerosas proteínas chamadas canais iônicos. Elas têm aberturas através das quais os íons podem entrar ou deixar as células, embora nem sempre estejam abertas. Os canais fecham ou abrem de acordo com certos eventos.

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Existem vários tipos de canais iônicos, e cada um geralmente é especializado para levar a certos tipos de íons exclusivamente.

Por exemplo, um canal de sódio aberto pode perder mais de 100 milhões de íons por segundo.

Como os potenciais de ação são produzidos?

Os neurônios transmitem informações eletroquimicamente. Isso significa que as substâncias químicas produzem sinais elétricos.

Esses produtos químicos têm carga elétrica, portanto são chamados de íons. O mais importante no sistema nervoso é o sódio e o potássio, que têm uma carga positiva. Além de cálcio (2 cargas positivas) e cloro (uma carga negativa).

Mudanças no potencial da membrana

O primeiro passo para o potencial de ação ocorrer é uma mudança no potencial da membrana celular. Esta mudança deve superar o limiar de excitação.

Especificamente, há uma redução no potencial da membrana, que é chamado de despolarização.

Abertura de canais de sódio

Como conseqüência, os canais de sódio incorporados na membrana aberta, permitindo que o sódio esteja massivamente dentro do neurônio. Estes são impulsionados por forças de difusão e pressão eletrostática.

Como os íons de sódio são carregados positivamente, eles produzem uma rápida mudança no potencial da membrana.

Abertura do canal de potássio

A membrana dos axônios possui canais de sódio e potássio. No entanto, o último aberto mais tarde, porque eles são menos sensíveis. Ou seja, eles precisam de um nível mais alto de despolarização para abrir e é por isso que eles abrem mais tarde.

Fechamento do canal de sódio

Chega um momento em que o potencial de ação atinge seu valor máximo. A partir desse período, os canais de sódio estão bloqueados e fechados.

Eles não podem mais abrir até a membrana atingir o potencial de repouso novamente. Como conseqüência, nenhum sódio pode entrar no neurônio.

Fechamento do canal de potássio

No entanto, os canais de potássio permanecem abertos. Isso permite que os íons potássio fluam através da célula.

Devido à difusão e pressão eletrostática, à medida que o interior do axônio é carregado positivamente, os íons de potássio são empurrados para a célula. Assim, o potencial da membrana está recuperando seu valor usual. Pouco a pouco, os canais de potássio estão fechando.

Esta saída de cátions faz com que o potencial da membrana recupere seu valor normal. Quando isso ocorre, os canais de potássio começam a fechar novamente.

No momento em que o potencial da membrana atinge seu valor normal, os canais de potássio estão completamente fechados. Algo depois, os canais de sódio são reativados preparando -se para outra despolarização para abri -los.

Finalmente, os transportadores de sódio-potássio secretam o sódio que havia entrado e recuperado o potássio que havia saído anteriormente.

Como a informação está se espalhada pelo axônio?

Partes de um neurônio. Fonte: nenhum autor legível por máquina fornecido. Nickgorton ~ Commonswiki assumiu (com base em reivindicações de direitos autorais)

O axônio consiste em uma parte do neurônio, uma extensão semelhante a um cabo. Eles podem demorar muito para permitir que os neurônios fisicamente remotos possam conectar e enviar informações.

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O potencial de ação se espalha ao longo do axônio e atinge os botões do terminal para enviar mensagens para a próxima célula. Se medirmos a intensidade do potencial de ação de diferentes áreas do axônio, descobriríamos que sua intensidade permanece a mesma em todas as áreas.

Lei de tudo ou nada

Isso ocorre porque a condução axonal segue uma lei fundamental: a lei de todos ou nada. Isto é, um potencial de ação ocorre ou não ocorre. Quando começa, viaje por todo o axônio ao seu extremo sempre mantendo o mesmo tamanho, não aumenta ou diminui. Além disso, se um axônio ramos, o potencial de ação é dividido, mas mantém seu tamanho.

Os potenciais de ação começam no final do axônio que estão ligados ao soma do neurônio. Normalmente, eles geralmente viajam em uma direção.

Potenciais de ação e comportamento

É possível que, neste momento, você se pergunta: se o potencial de ação é um processo de tudo ou nada, como certos comportamentos, como a contração muscular que podem variar entre diferentes níveis de intensidade? Isso acontece pela lei da frequência.

Lei de frequência

O que acontece é que um único potencial de ação não fornece informações diretamente. Por outro lado, as informações são determinadas pela frequência de descarga ou taxa de tiro de um axônio. Isto é, a frequência em que os potenciais de ação ocorrem. Isso é conhecido como "Lei de Frequência".

Assim, uma alta frequência de potenciais de ação levaria a uma contração muscular muito intensa.

O mesmo vale para a percepção. Por exemplo, um estímulo visual muito brilhante, a ser capturado, deve produzir uma "taxa de tiro" aos olhos ligados aos olhos. Dessa maneira, a frequência dos potenciais de ação reflete a intensidade de um estímulo físico.

Portanto, a lei ou nada é complementada pela lei de frequência.

Outras formas de troca de informações

Os potenciais de ação não são o único tipo de sinais elétricos que ocorrem nos neurônios. Por exemplo, enviando informações através de uma sinapse, há um pequeno impulso elétrico na membrana de neurônios que recebe os dados.

Esquema de sinapse. Fonte: Thomas Splettstoer (www.Scistyle.com)

Em certas ocasiões, uma leve despolarização que é fraca demais para produzir um potencial de ação, pode alterar levemente o potencial da membrana.

No entanto, essa alteração está gradualmente reduzindo à medida que viaja pelo axônio. Nesse tipo de transmissão de informações, nem os canais de sódio nem potássio se abrem ou fecham.

Assim, o axônio atua como um cabo subaquático. À medida que o sinal é transmitido por ele, sua amplitude está diminuindo. Isso é conhecido como condução decrescente e ocorre devido às características do axônio.

Potenciais de ação e mielina

Axônios de quase todos os mamíferos são cobertos com mielina. Isto é, eles têm segmentos cercados por uma substância que permite dirigir nervoso, tornando -o mais rápido. A mielina está rolada ao redor do axônio sem deixar o líquido extracelular alcançá -lo.

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A mielina ocorre no sistema nervoso central por células chamadas oligodendrócitos. Enquanto, no sistema nervoso periférico, as células de Schwann o produzem.

Os segmentos de mielina, conhecidos como bainhas de mielina, são divididos entre si por áreas de axônios descobertas. Essas áreas são chamadas nódulos de Ranvier e estão em contato com o fluido extracelular.

O potencial de ação é transmitido de maneira diferente em um axônio amielínico (que não é coberto com mielina) do que em um mielínico.

O potencial de ação pode viajar pela membrana axonal coberta de mielina através das propriedades do cabo. O axônio dessa maneira conduz a mudança elétrica em relação ao local onde o potencial de ação ocorre até o seguinte nódulo Ranvier.

Essa mudança é reduzida um pouco, mas é intensa o suficiente para causar potencial de ação no seguinte nódulo. Então, esse potencial é acionado novamente ou repetido em cada nódulo Ranvier, transportando por toda a área melinizada até o próximo nódulo.

Esse tipo de direção dos potenciais de ação é chamado de direção salgada. Seu nome vem do latim "Jump", que significa "dança". O conceito é porque o impulso parece pular de nódulo para nódulo.

Vantagens de salgar dirigindo para transmitir potenciais de ação

Este tipo de direção tem suas vantagens. Primeiro, para economizar energia. Os transportadores de sódio-potássio gastam muita energia extraindo excesso de sódio dentro do axônio durante os potenciais de ação.

Esses transportadores de sódio-potássio estão localizados nas áreas de axônios que não são favos de mel. No entanto, em um axônio mielinizado, o sódio só pode entrar nos nódulos de Ranvier. Portanto, muito menos o sódio entra e, por causa disso, menos sódio deve ser bombeado, de modo que os transportadores de sódio-potássio precisam trabalhar menos.

Outro benefício da mielina é a velocidade. Um potencial de ação está dirigindo mais rápido em um axônio mielinizado, já que o impulso "salta" de um nódulo para outro, sem ter que passar por todo o axônio.

Esse aumento de velocidade faz com que os animais pensem e reagam mais rapidamente. Outros seres vivos, como a lula, têm axônios sem mielina que alcançam velocidade devido a um aumento de tamanho. Os axônios da lula têm um grande diâmetro (cerca de 500 µm), o que lhes permite viajar mais rápido (cerca de 35 metros por segundo).

No entanto, na mesma velocidade, os potenciais de ação viajam em axônios de gatos, embora tenham um diâmetro de apenas 6 µm. O que acontece é que esses axônios contêm mielina.

Um axônio mielinizado pode conduzir potenciais de ação a uma velocidade de cerca de 432 quilômetros por hora, com um diâmetro de 20 µm.

Referências

1. Potenciais de ação. (s.F.). Recuperado em 5 de março de 2017, da Hyperphysics, Georgia State University: Hyperphysics.Phy-Atr.GSU.Edu.
2. Carlson, n.R. (2006). Fisiologia da conduta 8ª ed. Madri: Pearson.
3. Chudler, e. (s.F.). Lights, câmera, ação potencial. Recuperado em 5 de março de 2017, da Universidade de Washington: Faculdade.Washington.Edu.
4. Estágios do potencial de ação. (s.F.). Recuperado em 5 de março de 2017, de Boundless: Boundless.com.