Was ist neuronale Depolarisation und wie funktioniert sie?

April 26, 2024

Das Funktionieren unseres Nervensystems, in dem sich das Gehirn befindet, basiert auf der Übertragung von Informationen . Diese Übertragung ist elektrochemisch und hängt von der Erzeugung elektrischer Impulse ab, die als Aktionspotential bezeichnet werden und mit voller Geschwindigkeit durch die Neuronen übertragen werden. Die Erzeugung von Impulsen basiert auf dem Eintritt und Austritt verschiedener Ionen und Substanzen in die Membran des Neurons.

Somit verursachen diese Eingabe und Ausgabe die Bedingungen und die elektrische Ladung, die die Zelle normalerweise ändern muss, wodurch ein Prozess initiiert wird, der in der Ausgabe der Nachricht endet. Dieser Schritt der Informationsübertragung ermöglicht die Depolarisation . Diese Depolarisation ist der erste Schritt bei der Erzeugung eines Aktionspotentials, dh der Aussendung einer Nachricht.

Um die Depolarisation zu verstehen, muss der Zustand der Neuronen unter Umständen berücksichtigt werden, d. H. Wenn sich das Neuron im Ruhezustand befindet. In dieser Phase, in der der Mechanismus der Ereignisse beginnt, endet das Auftreten eines elektrischen Impulses, der die Nervenzelle bis zu ihrem Ziel, den an einen synaptischen Raum angrenzenden Bereichen, durchwandert, um einen anderen Nervenimpuls in einem anderen Neuron zu erzeugen oder nicht durch eine andere Depolarisation.

Wenn das Neuron nicht wirkt: Ruhezustand

Das menschliche Gehirn arbeitet sein ganzes Leben lang konstant. Auch während des Schlafes hört die Gehirnaktivität nicht auf einfach die Aktivität bestimmter Hirnstandorte wird stark reduziert. Neuronen senden jedoch nicht immer bioelektrische Impulse aus, sondern befinden sich in einem Ruhezustand, der sich letztendlich ändert, um eine Nachricht zu erzeugen.

Unter normalen Umständen Im Ruhezustand hat die Membran der Neuronen eine spezifische elektrische Ladung von -70 mV aufgrund des Vorhandenseins von Anionen oder negativ geladenen Ionen im Inneren zusätzlich zu Kalium (obwohl dies eine positive Ladung hat). Jedoch Das Äußere hat eine positivere Ladung aufgrund der größeren Anwesenheit von Natrium positiv geladen, zusammen mit negativ geladenem Chlor. Dieser Zustand wird aufgrund der Permeabilität der Membran aufrechterhalten, die im Ruhezustand leicht auf Kalium übertragbar ist.

Obwohl durch die Diffusionskraft (oder die Tendenz eines Fluids, durch Ausgleich seiner Konzentration gleichmäßig verteilt zu werden) und durch den elektrostatischen Druck oder die Anziehung zwischen den Ionen entgegengesetzter Ladung das innere und das externe Medium ausgeglichen werden sollten, ist diese Permeabilität sehr schwierig. Der Eintritt positiver Ionen ist sehr graduell und begrenzt .

Auch Die Neuronen haben einen Mechanismus, der verhindert, dass sich das elektrochemische Gleichgewicht verändert, die sogenannte Natrium- und Kaliumpumpe , die regelmäßig drei Natriumionen aus dem Inneren ausgibt, um zwei Kalium von außen einzulassen. Auf diese Weise werden mehr positive Ionen ausgestoßen, als eintreten könnten, wodurch die interne elektrische Ladung stabil gehalten wird.

Diese Umstände ändern sich jedoch, wenn Informationen an andere Neuronen übertragen werden. Diese Änderung beginnt, wie erwähnt, mit dem Phänomen der Depolarisation.

Die Depolarisation

Die Depolarisation ist der Teil des Prozesses, der das Handlungspotenzial auslöst . Mit anderen Worten, es ist der Teil des Prozesses, der bewirkt, dass ein elektrisches Signal ausgelöst wird, das sich am Ende durch das Neuron bewegt und die Übertragung von Informationen durch das Nervensystem bewirkt. Wenn wir alle geistigen Aktivitäten auf ein einziges Ereignis reduzieren müssten, wäre die Depolarisation ein guter Kandidat, um diese Position zu besetzen, da ohne diese keine neuronale Aktivität besteht und wir deshalb nicht einmal am Leben bleiben können.

Das Phänomen selbst, auf das sich dieses Konzept bezieht, ist das plötzlicher starker Anstieg der elektrischen Ladung in der neuronalen Membran . Dieser Anstieg ist auf die Konstante positiv geladener Natriumionen in der Neuronenmembran zurückzuführen. Von dem Moment an, in dem diese Phase der Depolarisation auftritt, folgt eine Kettenreaktion, durch die ein elektrischer Impuls erscheint, der durch das Neuron wandert und sich in einen Bereich bewegt, der weit von dem Ort entfernt ist, an dem er initiiert wurde, und seine Wirkung ausdrückt in einem Nerventerminal neben einem synaptischen Raum und er stirbt aus.

Die Rolle von Natrium- und Kaliumpumpen

Der Prozess beginnt im Axon der Neuronen, einem Bereich, in dem er sich befindet eine hohe Menge an Natrium-Rezeptoren, die spannungsempfindlich sind . Obwohl sie normalerweise geschlossen sind, befinden sich die Rezeptoren in einem Ruhezustand, wenn eine elektrische Stimulation eine bestimmte Erregungsschwelle überschreitet (wenn sie von -70 mV auf zwischen -65 mV und -40 mV geht).

Da das Innere der Membran sehr negativ ist, werden die positiven Natriumionen aufgrund des elektrostatischen Drucks sehr stark angezogen und dringen in großer Menge ein. Zur gleichen Zeit Die Natrium- / Kaliumpumpe ist deaktiviert, so dass keine positiven Ionen entfernt werden .

Mit der Zeit, wenn das Innere der Zelle zunehmend positiver wird, werden andere Kanäle geöffnet, diesmal von Kalium, das ebenfalls eine positive Ladung hat. Aufgrund der Abstoßung zwischen elektrischen Ladungen desselben Zeichens geht das Kalium nach draußen. Auf diese Weise wird der Anstieg der positiven Ladung verlangsamt. bis zu einem Maximum von + 40mV in der Zelle .

An diesem Punkt schließen die Kanäle, die diesen Prozess initiiert haben, die Natriumkanäle, mit denen die Depolarisation endet. Darüber hinaus bleiben sie eine Zeitlang inaktiv, um neue Depolarisationen zu vermeiden. Die Veränderung der erzeugten Polarität bewegt sich entlang des Axons in Form eines Aktionspotentials , um die Informationen an das nächste Neuron zu übermitteln.

Und danach?

Die Depolarisation es endet in dem Moment, in dem keine Natriumionen mehr eindringen und schließlich die Kanäle dieses Elements geschlossen werden . Die Kaliumkanäle, die sich durch das Entweichen der positiven ankommenden Ladung geöffnet haben, bleiben jedoch offen und stoßen das Kalium ständig aus.

Daher wird es mit der Zeit eine Rückkehr in den ursprünglichen Zustand erzeugen, eine Repolarisation aufweisen und sogar es wird einen Punkt erreichen, der als Hyperpolarisierung bezeichnet wird dadurch, dass aufgrund des kontinuierlichen Natriumausstoßes die Last niedriger als der Ruhezustand ist, was das Schließen der Kaliumkanäle und die Reaktivierung der Natrium- / Kaliumpumpe verursacht. Sobald dies geschehen ist, ist die Membran bereit, den gesamten Prozess erneut zu starten.

Es ist ein System der Nachjustierung, das es Ihnen ermöglicht, trotz der Veränderungen, die das Neuron (und seine äußere Umgebung) während des Depolarisationsprozesses erfahren, zur Ausgangssituation zurückzukehren. Andererseits geschieht dies alles sehr schnell, um auf die Notwendigkeit des Funktionierens des Nervensystems zu reagieren.