Co to jest depolaryzacja?
Komórki nerwowe mają ujemny ładunek elektryczny na błonach plazmatycznych, znany jako potencjał spoczynkowy. Błona plazmatyczna jest cienką warstwą graniczną, która otacza komórkę nerwową, a potencjał spoczynkowy istnieje, ponieważ wnętrze komórki jest naładowane ujemnie w porównaniu z powierzchnią zewnętrzną. Gdy neuroprzekaźnik, substancja chemiczna przenosząca sygnały między komórkami nerwowymi, dociera do błony lub błona jest zaburzona mechanicznie, ładunek na błonie zmienia się, stając się bardziej dodatni. Zmiana ta znana jest jako depolaryzacja, a jeśli osiągnie pewien poziom, powstaje tak zwany potencjał czynnościowy, w którym impuls elektryczny jest przenoszony wzdłuż nerwu. Po potencjale czynnościowym membrana jest repolaryzowana, ponownie ładując się ujemnie i przywracając potencjał spoczynkowy.
Potencjał spoczynkowy błon komórek nerwowych powstaje w wyniku nierównych stężeń dodatnio naładowanych jonów sodu i jonów potasu po każdej stronie błony. W komórce jest więcej potasu, a na zewnątrz sodu. Powodem tego jest pompa sodowo-potasowa umieszczona w błonie komórkowej, która aktywnie przenosi sód z komórki i potas do komórki.
W membranie znajdują się kanały, przez które mogą przemieszczać się jony sodu i potasu, ale gdy membrana jest w spoczynku, kanały sodu są zamknięte i tylko niektóre z kanałów potasu są otwarte. Jony sodu są zmuszone do pozostawania poza komórką, podczas gdy niektóre jony potasu uciekają z komórki, aby połączyć je przez otwarte kanały. Wynik netto jest taki, że więcej dodatnio naładowanych jonów kończy się na zewnątrz komórki niż wewnątrz, a to tworzy ujemny ładunek na błonie, znany jako potencjał spoczynkowy, który jest konieczny, jeśli ma nastąpić depolaryzacja neuronów.
Aby nastąpił potencjał czynnościowy, najpierw trzeba stymulować komórkę nerwową przez rozciągnięcie lub przybycie neuroprzekaźnika. Następuje wówczas efekt depolaryzacji, ponieważ kanały sodowe otwierają się i wpuszczają sód do komórki, zwiększając liczbę dodatnio naładowanych jonów wewnątrz i zwiększając potencjał elektryczny w błonie bardziej dodatni. Gdy depolaryzacja osiągnie poziom progowy, wiele kanałów sodowych otwiera się jednocześnie i pojawia się potencjał czynnościowy, w którym nagle dochodzi do całkowitej depolaryzacji błony, przy czym depolaryzacja przechodzi również wzdłuż komórki nerwowej falą.
Po depolaryzacji repolaryzacja następuje po krótkim odstępie czasu znanym jako okres refrakcji. W tym okresie żaden dalszy bodziec zastosowany do komórki nie ma wpływu. Okres refrakcji trwa tylko ułamek sekundy, pozwalając nerwowi strzelać wiele razy w ciągu jednej sekundy. Repolaryzacja polega na tym, że jony potasu wychodzą najpierw z komórki, zanim sód zostanie aktywnie wypompowany. Gdy potencjał błony osiągnie niezbędny ładunek ujemny, potencjał spoczynkowy zostaje osiągnięty i nerw jest gotowy do ponownego strzału.