XUNG THẦN KINH: ĐẶC ĐIỂM, GIAI ĐOẠN, CHỨC NĂNG - SINH HỌC - 2026

Các xung thần kinh là một loạt các hành động tiềm năng (AP) xảy ra dọc theo sợi trục và các tế bào dễ bị kích động bằng điện khác (cơ bắp và các tuyến nội tiết). Về nguyên tắc, nó xảy ra khi một thông điệp được truyền từ một tế bào thần kinh này sang một tế bào thần kinh khác, hoặc từ một tế bào thần kinh đến một cơ quan tác động do nhận được kích thích bên ngoài hoặc bên trong.

Thông điệp về bản chất là một tín hiệu điện được tạo ra trong các đuôi gai hoặc phần thân của tế bào thần kinh và truyền đến phần cuối của sợi trục, nơi tín hiệu được truyền đi. Điện thế hoạt động này là tín hiệu điện chính được tạo ra bởi các tế bào thần kinh, tế bào thần kinh, và được gây ra bởi sự thay đổi tính thấm của màng đối với các ion cụ thể.

Nguồn: pixabay.com

Động học và sự phụ thuộc điện áp của độ thấm đối với các ion nhất định cung cấp lời giải thích đầy đủ về việc tạo ra điện thế hoạt động.

nét đặc trưng

Điện thế hoạt động khi đó là một hiện tượng bùng nổ sẽ lan truyền không giảm dọc theo các sợi thần kinh. Sợi trục dẫn AP từ điểm gốc của nó, là vùng bắt đầu tăng đột biến (gần hình nón trục của nơ-ron), đến các đầu cuối trục.

Do đó, tế bào thần kinh là tế bào chuyên nhận kích thích và truyền xung động. Các phản ứng điện tích cực của tế bào thần kinh và các tế bào dễ bị kích thích khác phụ thuộc vào sự hiện diện của các protein chuyên biệt, được gọi là kênh ion định áp, trong màng tế bào.

Để tạo ra xung thần kinh, một sự thay đổi nhất thiết phải xảy ra trong màng của nơron, màng này kéo dài trong toàn bộ sợi trục. Sự khác biệt điện hóa giữa tế bào chất và môi trường ngoại bào cho phép sự chênh lệch điện thế xảy ra ở cả hai mặt của màng.

Nếu chúng ta đo sự khác biệt này về điện thế điện hóa bên trong và bên ngoài màng, chúng ta sẽ quan sát thấy sự chênh lệch khoảng -70mV. Theo nghĩa này, mặt trong của màng tế bào thần kinh là âm so với mặt ngoài khi không có kích thích.

Các kênh ion và tầm quan trọng của chúng

Các kênh ion định mức điện áp cho phép các ion di chuyển qua màng để đáp ứng với những thay đổi trong điện trường của màng. Có một số loại kênh ion tồn tại trong tế bào thần kinh, mỗi kênh sẽ cho phép một loại ion cụ thể đi qua.

Các kênh này không phân bố đều trên màng. Tuy nhiên, trong màng trục, chúng ta có thể tìm thấy các kênh tác dụng nhanh cho Na + và K +, trong khi ở màng trục chúng ta tìm thấy các kênh Ca +.

Các kênh K + có nhiệm vụ duy trì trạng thái nghỉ ngơi của các tế bào bị kích thích điện khi không có các kích thích để kích hoạt AP, một hiện tượng được gọi là thay đổi thụ động điện thế màng.

Trong khi các kênh Na + phản ứng nhanh chóng, can thiệp vào quá trình khử cực của màng khi tạo ra PA hoặc sự thay đổi tích cực trong điện thế màng.

Mặt khác, các kênh Ca +, mặc dù chúng mở chậm hơn trong quá trình khử cực, nhưng lại đóng vai trò cơ bản trong việc lan truyền các tín hiệu điện và kích hoạt việc giải phóng các tín hiệu dẫn truyền thần kinh tại các khớp thần kinh.

Các nguyên tố sinh học tham gia vào sự kích thích của tế bào thần kinh

Xung động xảy ra do sự bất đối xứng về nồng độ các nguyên tố sinh học và phân tử sinh học giữa tế bào chất và môi trường ngoại bào. Các ion quan trọng nhất tham gia vào quá trình kích thích của nơron là Na +, K +, Ca2 + và Cl-.

Ngoài ra còn có một số anion hữu cơ và protein chỉ nằm trong dịch nội bào và không thể rời khỏi nó vì màng sinh chất không thấm các thành phần này.

Bên ngoài tế bào có nồng độ cao hơn các ion như Na + (gấp 10 lần) và Cl- và bên trong nhiều hơn tới 30 lần K + và một lượng lớn các anion hữu cơ (protein) tạo ra điện tích âm trong tế bào chất.

Khi các kênh Na + và K + nhạy cảm với điện áp bị hở, sự thay đổi điện áp sẽ được truyền đến các khu vực tiếp giáp với màng và gây ra sự mở các thành phần nhạy cảm với điện áp ở các khu vực đó và truyền điện áp sang các khu vực khác. các ngành xa nhất.

Sau khi đóng kênh Na + và K +, các cổng không hoạt động trong một thời gian ngắn, có nghĩa là động lượng không thể quay trở lại.

Hành động phụ thuộc tiềm năng

Khi đó, việc sản xuất điện thế hoạt động phụ thuộc vào ba yếu tố thiết yếu:

Đầu tiên, sự vận chuyển tích cực của các ion bởi các protein màng cụ thể. Điều này tạo ra nồng độ không bằng nhau của một hoặc một số loại ion ở cả hai mặt của nó.

Thứ hai, sự phân bố không đồng đều của các ion tạo ra một gradient điện hóa trên màng tạo ra một nguồn năng lượng tiềm tàng.

Cuối cùng, các kênh ion gated chọn lọc các loài ion cho phép các dòng ion chạy theo các gradient điện hóa qua các kênh bao trùm màng này.

Các giai đoạn

Tiềm năng nghỉ ngơi

Khi điện thế hoạt động không được truyền đi, màng tế bào thần kinh ở trạng thái nghỉ. Trong trường hợp này, dịch nội bào (tế bào chất) và dịch ngoại bào chứa các nồng độ ion vô cơ khác nhau.

Điều này dẫn đến lớp ngoài của màng mang điện tích dương trong khi lớp bên trong mang điện tích âm, nghĩa là màng ở trạng thái nghỉ là "phân cực". Điện thế nghỉ này có giá trị -70mv, tức là điện thế bên trong tế bào âm hơn điện thế ngoại bào 70 mV.

Na + vào và K + ra bình thường tồn tại trong tế bào do ảnh hưởng của gradient nồng độ (vận chuyển tích cực). Khi có nhiều Na + bên ngoài tế bào, nó có xu hướng đi vào và khi có nhiều K + trong tế bào, nó có xu hướng thoát ra để cân bằng nồng độ của nó ở cả hai bên của màng.

Nồng độ ion khác nhau được duy trì nhờ hoạt động của protein màng được gọi là "bơm natri và kali". Để duy trì sự chênh lệch điện thế, bơm Na + và K + loại bỏ 3 ion Na + khỏi tế bào cứ hai K + mà nó đưa vào.

Hình thành xung thần kinh

Khi một kích thích xuất hiện trong vùng thụ cảm của màng tế bào thần kinh, một điện thế sinh ra sẽ làm tăng tính thấm Na + trong màng.

Nếu điện thế này vượt quá ngưỡng kích thích là -65 đến -55 mV, một xung thần kinh sẽ được tạo ra và Na + được đưa vào nhanh đến mức thậm chí cả bơm Na + và K + cũng bị bất hoạt.

Dòng Na + tích điện dương ồ ạt làm cho các điện tích nói trên đổi chiều. Hiện tượng này được gọi là sự khử cực màng. Sau đó, dừng ở khoảng + 40mv.

Khi đạt đến ngưỡng, HA tiêu chuẩn luôn được tạo ra, vì không có xung thần kinh lớn hay nhỏ, do đó tất cả các điện thế hoạt động đều bằng nhau. Nếu không đạt đến ngưỡng, không có gì xảy ra, được gọi là nguyên tắc "tất cả hoặc không có gì".

PA rất ngắn kéo dài từ 2 đến 5 mili giây. Sự gia tăng tính thấm của màng đối với Na + chấm dứt nhanh chóng vì các kênh Na + bị bất hoạt và tính thấm đối với các ion K chảy từ tế bào chất tăng lên, tái lập điện thế nghỉ.

Sự thay đổi xung lực

Xung động không duy trì trong màng tế bào thần kinh, nơi nó được tạo ra như một hệ quả của điện thế máy phát, mà thay vào đó nó truyền qua màng dọc theo nơron cho đến khi nó đi đến phần cuối của sợi trục.

Sự truyền xung động bao gồm chuyển động của nó dưới dạng sóng điện dọc theo sợi thần kinh. Một khi nó đến chân tận cùng của sợi trục, nó phải vượt qua một khớp thần kinh, được thực hiện bằng các chất dẫn truyền thần kinh hóa học.

AP di chuyển liên tục dọc theo sợi thần kinh, nếu nó không có myelin, tuy nhiên, nếu có, các lớp myelin sẽ cô lập màng sợi thần kinh trên toàn bộ bề mặt của nó trừ các nốt Ranvier. PA trong tình huống này tiến bộ trong các bước nhảy từ nút này sang nút tiếp theo, được gọi là dẫn truyền muối.

Kiểu truyền này tiết kiệm rất nhiều năng lượng và tăng tốc độ của xung và truyền thông tin vì quá trình khử cực chỉ xảy ra ở các nút của Ranvier. Tốc độ lên đến 120 m / giây đã được ghi lại, trong khi đối với sợi không được bao phủ bởi myelin, tốc độ gần đúng là 0,5 m / giây.

Dẫn truyền qua synap

Luồng xung thần kinh đi từ đầu hướng tâm của tế bào thần kinh bao gồm thân và các đuôi gai đến đầu hướng tâm được tạo thành bởi sợi trục và các nhánh phụ của nó. Các đầu cuối trục có đầu cuối là chân đầu cuối hoặc các nút tiếp hợp được bao gồm ở đây.

Vùng tiếp xúc giữa tế bào thần kinh này với tế bào thần kinh khác hoặc giữa tế bào thần kinh và tế bào cơ hoặc tế bào tuyến được gọi là khớp thần kinh. Đối với sự xuất hiện của khớp thần kinh, chất dẫn truyền thần kinh đóng một vai trò cơ bản để thông điệp được truyền đi có tính liên tục trên các sợi thần kinh.

Hành vi theo chu kỳ của xung động

Về bản chất, điện thế hoạt động là sự thay đổi phân cực của màng từ âm sang dương và trở lại âm trong một chu kỳ kéo dài từ 2 đến 5 phần nghìn giây.

Mỗi chu kỳ bao gồm giai đoạn khử cực tăng dần, giai đoạn tái phân cực giảm dần và giai đoạn giảm dần được gọi là siêu phân cực ở các hình dưới -70 mv.

Đặc trưng

Xung thần kinh là một thông điệp điện hóa. Đó là một thông điệp vì có người nhận và người gửi và nó là điện hóa vì có thành phần điện và thành phần hóa học.

Thông qua xung thần kinh (điện thế hoạt động), các tế bào thần kinh vận chuyển thông tin nhanh chóng và chính xác để phối hợp các hoạt động của toàn bộ cơ thể của một sinh vật.

PA chịu trách nhiệm cho mọi ký ức, cảm giác, suy nghĩ và phản ứng vận động. Điều này trong hầu hết các trường hợp xảy ra ở khoảng cách xa để kiểm soát các phản ứng của tác nhân bao gồm mở kênh ion, co cơ và xuất bào.

Người giới thiệu

1. Alcaraz, VM (2000). Cấu tạo và chức năng của hệ thần kinh: tiếp nhận cảm giác và các trạng thái của sinh vật. UNAM.
2. Bacq, ZM (2013). Truyền dẫn hóa học của các xung thần kinh: một bản phác thảo lịch sử. Elsevier.
3. Brown, AG (2012). Tế bào thần kinh và hệ thần kinh: giới thiệu về khoa học thần kinh. Springer Science & Business Media.
4. Kolb, B., & Whishaw, IQ (2006). Tâm thần kinh người. Panamerican Medical Ed.
5. McComas, A. (2011). Tia lửa của Galvani: câu chuyện về xung thần kinh. Nhà xuất bản Đại học Oxford.
6. Morris, CG, & Maisto, AA (2005). Giới thiệu về Tâm lý học . Giáo dục Pearson.
7. Randall, D., Burggren, W., & French, K. (2002). Eckert. Sinh lý động vật: Cơ chế và Thích nghi. Ấn bản thứ tư. McGraw-Hill Interamericana, Tây Ban Nha.
8. Toole, G., & Toole, S. (2004). Sinh học AS cần thiết cho OCR. Nelson Thornes.