Khử cực tế bào thần kinh là gì và nó hoạt động như thế nào?

Tháng 31, 2024

Hoạt động của hệ thống thần kinh của chúng ta, trong đó bao gồm bộ não, dựa trên việc truyền thông tin . Sự truyền này là điện hóa, và phụ thuộc vào việc tạo ra các xung điện được gọi là điện thế hoạt động, được truyền qua các tế bào thần kinh ở tốc độ tối đa. Việc tạo ra các xung dựa trên sự ra vào của các ion và các chất khác nhau trong màng tế bào thần kinh.

Do đó, đầu vào và đầu ra này gây ra các điều kiện và điện tích mà tế bào thường phải thay đổi, bắt đầu một quá trình sẽ lên đến đỉnh điểm trong việc phát hành thông điệp. Một trong những bước mà quá trình truyền thông tin này cho phép là khử cực . Sự khử cực này là bước đầu tiên trong việc tạo ra một tiềm năng hành động, nghĩa là sự phát ra của một thông điệp.

Để hiểu được quá trình khử cực, cần phải tính đến trạng thái của các nơ-ron trong các trường hợp trước đó, nghĩa là khi nơ-ron ở trạng thái nghỉ. Chính trong giai đoạn này khi cơ chế của các sự kiện bắt đầu, nó sẽ kết thúc với sự xuất hiện của một xung điện sẽ di chuyển tế bào thần kinh cho đến khi đến đích, các khu vực tiếp giáp với không gian synap, cuối cùng sẽ tạo ra hoặc không phải một xung thần kinh khác trong một tế bào thần kinh khác bằng cách khử cực khác.

Khi tế bào thần kinh không hoạt động: trạng thái nghỉ

Bộ não con người hoạt động liên tục trong suốt cuộc đời của nó. Ngay cả trong khi ngủ, hoạt động của não không dừng lại , chỉ đơn giản là hoạt động của các vị trí não nhất định được giảm đáng kể. Tuy nhiên, các nơ-ron không phải lúc nào cũng phát ra các xung điện sinh học, mà ở trạng thái nghỉ, kết thúc thay đổi để tạo ra một thông điệp.

Trong hoàn cảnh bình thường, ở trạng thái nghỉ, màng tế bào thần kinh có điện tích riêng -70 mV , do sự hiện diện của anion hoặc các ion tích điện âm bên trong nó, ngoài kali (mặc dù điều này có điện tích dương). Tuy nhiên, bên ngoài có điện tích dương hơn do sự hiện diện của natri lớn hơn , tích điện dương, cùng với clo tích điện âm. Trạng thái này được duy trì do tính thấm của màng, khi nghỉ có thể dễ dàng chuyển sang kali.

Mặc dù bằng lực khuếch tán (hoặc xu hướng của chất lỏng được phân bố đều bằng cách cân bằng nồng độ của nó) và bằng áp suất tĩnh điện hoặc lực hút giữa các ion của điện tích trái dấu nên môi trường bên trong và bên ngoài phải được cân bằng, nhưng tính thấm này làm cho nó rất khó khăn, là lối vào của các ion dương rất từ từ và hạn chế .

Ngoài ra, các tế bào thần kinh có một cơ chế ngăn sự cân bằng điện hóa thay đổi, cái gọi là bơm natri và kali , thường xuyên trục xuất ba ion natri từ bên trong để cho vào hai kali từ bên ngoài. Theo cách này, nhiều ion dương bị trục xuất hơn mức có thể đi vào, giữ cho điện tích bên trong ổn định.

Tuy nhiên, những trường hợp này sẽ thay đổi khi truyền thông tin đến các tế bào thần kinh khác, một sự thay đổi, như đã đề cập, bắt đầu bằng hiện tượng được gọi là khử cực.

Sự khử cực

Khử cực là một phần của quá trình khởi xướng tiềm năng hành động . Nói cách khác, nó là một phần của quá trình khiến tín hiệu điện được giải phóng, cuối cùng sẽ đi qua tế bào thần kinh để gây ra sự truyền thông tin của hệ thống thần kinh. Trên thực tế, nếu chúng ta phải giảm tất cả hoạt động tinh thần thành một sự kiện duy nhất, khử cực sẽ là một ứng cử viên tốt để đảm nhận vị trí đó, vì nếu không có nó, không có hoạt động thần kinh và do đó chúng ta thậm chí không thể sống sót.

Hiện tượng mà khái niệm này đề cập đến là Tăng đột ngột điện tích bên trong màng tế bào thần kinh . Sự gia tăng này là do hằng số các ion natri tích điện dương bên trong màng tế bào thần kinh. Từ thời điểm xảy ra giai đoạn khử cực này, phản ứng dây chuyền xảy ra nhờ đó một xung điện xuất hiện đi qua tế bào thần kinh và đi đến một khu vực cách xa nơi nó được bắt đầu, thể hiện tác dụng của nó trong một thiết bị đầu cuối thần kinh nằm bên cạnh một không gian synap và nó chết.

Vai trò của bơm natri và kali

Quá trình bắt đầu trong sợi trục của các tế bào thần kinh, một khu vực nằm trong đó một lượng lớn thụ thể natri nhạy cảm với điện áp . Mặc dù bình thường chúng bị đóng, trong trạng thái nghỉ, nếu có một kích thích điện vượt quá ngưỡng kích thích nhất định (khi đi từ -70mV đến giữa -65mV và -40mV) cho biết các thụ thể bắt đầu mở.

Vì bên trong màng rất âm nên các ion natri dương sẽ bị thu hút rất nhiều do áp suất tĩnh điện, nhập vào với số lượng lớn. Đồng thời, bơm natri / kali bị bất hoạt, vì vậy không có ion dương nào bị loại bỏ .

Theo thời gian, khi bên trong tế bào ngày càng tích cực, các kênh khác được mở ra, lần này là kali, cũng có điện tích dương. Do lực đẩy giữa các điện tích của cùng một dấu hiệu, kali cuối cùng sẽ đi ra ngoài. Theo cách này, sự gia tăng điện tích dương bị chậm lại, cho đến khi đạt tối đa + 40mV bên trong tế bào .

Tại thời điểm này, các kênh bắt đầu quá trình này, các kênh natri, cuối cùng sẽ đóng lại, quá trình khử cực kết thúc. Ngoài ra, trong một thời gian họ sẽ vẫn không hoạt động, tránh khử cực mới. Sự thay đổi về cực được tạo ra sẽ di chuyển dọc theo sợi trục, dưới dạng tiềm năng hành động , để truyền thông tin đến tế bào thần kinh tiếp theo.

Và sau?

Sự khử cực nó kết thúc tại thời điểm các ion natri ngừng xâm nhập và cuối cùng các kênh của nguyên tố này được đóng lại . Tuy nhiên, các kênh kali đã mở do thoát khỏi điện tích dương đến vẫn mở, liên tục thải kali.

Do đó, theo thời gian, nó sẽ tạo ra sự trở lại trạng thái ban đầu, có sự tái cực và thậm chí nó sẽ đạt đến một điểm được gọi là siêu phân cực trong đó do sản lượng natri liên tục, tải sẽ thấp hơn trạng thái nghỉ, điều này sẽ gây ra việc đóng các kênh kali và kích hoạt lại bơm natri / kali. Một khi điều này được thực hiện, màng sẽ sẵn sàng để bắt đầu lại toàn bộ quá trình.

Đó là một hệ thống điều chỉnh cho phép bạn quay trở lại tình huống ban đầu bất chấp những thay đổi của nơ-ron (và môi trường bên ngoài của nó) trong quá trình khử cực. Mặt khác, tất cả điều này xảy ra rất nhanh, để đáp ứng nhu cầu hoạt động của hệ thần kinh.