Wat is neuronale depolarisatie en hoe werkt het?

Mei 1, 2024

De werking van ons zenuwstelsel, waarin de hersenen zijn opgenomen, is gebaseerd op de overdracht van informatie . Deze transmissie is elektrochemisch en hangt af van het genereren van elektrische pulsen die bekend staan als actiepotentialen, die op volle snelheid door de neuronen worden overgedragen. Het genereren van pulsen is gebaseerd op het binnengaan en verlaten van verschillende ionen en substanties binnen het membraan van het neuron.

Deze invoer en uitvoer veroorzaakt dus de omstandigheden en de elektrische lading die de cel normaal gesproken moet variëren, waardoor een proces wordt gestart dat zal uitmonden in de uitgifte van het bericht. Een van de stappen die dit proces van het verzenden van informatie mogelijk maakt, is depolarisatie . Deze depolarisatie is de eerste stap in het genereren van een actiepotentiaal, dat wil zeggen het uitzenden van een bericht.

Om de depolarisatie te begrijpen, is het noodzakelijk om rekening te houden met de staat van de neuronen in omstandigheden voorafgaand aan dit, dat wil zeggen, wanneer het neuron zich in een rusttoestand bevindt. Het is in deze fase waarin het mechanisme van gebeurtenissen begint dat het zal eindigen in het verschijnen van een elektrische impuls die de zenuwcel zal reizen totdat hij zijn bestemming bereikt, de gebieden die grenzen aan een synaptische ruimte, om uiteindelijk een andere zenuwimpuls in een ander neuron te genereren door een andere depolarisatie.

Wanneer het neuron niet reageert: rusttoestand

Het menselijk brein functioneert constant gedurende zijn hele leven. Zelfs tijdens de slaap stopt de hersenactiviteit niet , simpelweg de activiteit van bepaalde hersenlocaties is sterk verminderd. Echter, neuronen zenden niet altijd bio-elektrische pulsen uit, maar bevinden zich in een rusttoestand die uiteindelijk verandert om een bericht te genereren.

Onder normale omstandigheden in rustende toestand heeft het membraan van de neuronen een specifieke elektrische lading van -70 mV , vanwege de aanwezigheid van anionen of negatief geladen ionen erin, naast kalium (hoewel dit een positieve lading heeft). echter, de buitenkant heeft een meer positieve lading vanwege de grotere aanwezigheid van natrium , positief geladen, samen met negatief geladen chloor. Deze toestand wordt gehandhaafd vanwege de permeabiliteit van het membraan, dat in rust gemakkelijk overdraagbaar is naar kalium.

Hoewel door de diffusiekracht (of de neiging van een vloeistof om gelijkmatig te worden verdeeld door zijn concentratie in balans te brengen) en door de elektrostatische druk of aantrekking tussen de ionen van tegengestelde lading, het interne en externe medium moeten worden geëgaliseerd, maakt deze permeabiliteit het zeer moeilijk, de toegang van positieve ionen zeer geleidelijk en beperkt zijn .

Bovendien, de neuronen hebben een mechanisme dat verhindert dat de elektrochemische balans verandert, de zogenaamde natrium- en kaliumpomp , die regelmatig drie natriumionen van de binnenkant verdrijft om twee kalium vanaf de buitenkant binnen te laten. Op deze manier worden meer positieve ionen uitgedreven dan kunnen binnenkomen, waardoor de interne elektrische lading stabiel blijft.

Deze omstandigheden zullen echter veranderen bij het verzenden van informatie naar andere neuronen, een verandering die, zoals vermeld, begint met het fenomeen dat bekend staat als depolarisatie.

De depolarisatie

Depolarisatie is het deel van het proces dat het potentieel voor actie initieert . Met andere woorden, het is het deel van het proces dat ervoor zorgt dat een elektrisch signaal vrijkomt, waardoor het door het neuron gaat om de transmissie van informatie door het zenuwstelsel te veroorzaken. Als we alle mentale activiteit tot een enkele gebeurtenis zouden moeten terugdringen, zou depolarisatie een goede kandidaat zijn om die positie te vullen, omdat zonder dat er geen neuronale activiteit is en we daarom zelfs niet in leven zouden kunnen blijven.

Het fenomeen zelf waarnaar dit concept verwijst is het plotselinge grote toename van elektrische lading binnen het neuronale membraan . Deze toename is te wijten aan de constante van positief geladen natriumionen in het neuronenmembraan. Vanaf het moment waarop deze fase van depolarisatie plaatsvindt, volgt een kettingreactie waardoor een elektrische impuls verschijnt die door het neuron gaat en zich verplaatst naar een gebied ver van waar het is geïnitieerd, drukt zijn effect uit in een zenuwuiteinde naast een synaptische ruimte en sterft uit.

De rol van natrium- en kaliumpompen

Het proces begint in het axon van de neuronen, een gebied waarin het zich bevindt een hoge hoeveelheid natriumreceptoren die gevoelig zijn voor spanning . Hoewel ze normaal gesproken gesloten zijn, in rusttoestand, als er een elektrische stimulatie is die een bepaalde stimulatiedrempel overschrijdt (wanneer ze van -70mV naar tussen -65mV en -40mV gaan), beginnen de receptoren te openen.

Aangezien de binnenzijde van het membraan zeer negatief is, zullen de positieve natriumionen zeer aangetrokken worden vanwege de elektrostatische druk, die in grote hoeveelheden binnentreedt. Tegelijkertijd de natrium / kaliumpomp is geïnactiveerd, dus er zijn geen positieve ionen verwijderd .

In de loop van de tijd, naarmate het inwendige van de cel steeds positiever wordt, worden andere kanalen geopend, dit keer van kalium, dat ook een positieve lading heeft. Vanwege de afstoting tussen elektrische ladingen van hetzelfde teken, komt het kalium naar buiten. Op deze manier wordt de toename van de positieve lading vertraagd, tot een maximum van +40mV in de cel .

Op dit punt eindigen de kanalen die dit proces initiëren, de natriumsoorten, uiteindelijk, waarmee de depolarisatie tot een einde komt. Daarnaast zullen ze een tijdje inactief blijven, waardoor nieuwe depolarisaties worden vermeden. De verandering in de geproduceerde polariteit beweegt langs het axon, in de vorm van actiepotentiaal , om de informatie naar het volgende neuron te verzenden.

En daarna?

De depolarisatie het eindigt op het moment dat de natriumionen stoppen en uiteindelijk zijn de kanalen van dit element gesloten . De kaliumkanalen die opengingen vanwege het ontsnappen van de positieve binnenkomende lading blijven echter open, waardoor kalium constant wordt verdreven.

Dus met de tijd zal het een terugkeer naar de oorspronkelijke staat voortbrengen, met een repolarisatie en zelfs het zal een punt bereiken dat bekend staat als hyperpolarisatie omdat door de continue natriumuitgang de belasting lager zal zijn dan de rusttoestand, wat de sluiting van de kaliumkanalen en de reactivering van de natrium / kaliumpomp zal veroorzaken. Zodra dit is gebeurd, is het membraan klaar om het hele proces opnieuw te starten.

Het is een systeem van aanpassing waarmee je terug kunt keren naar de beginsituatie, ondanks de veranderingen die het neuron (en zijn externe omgeving) tijdens het proces van depolarisatie heeft ondergaan. Aan de andere kant gebeurt dit heel snel, om te reageren op de behoefte aan het functioneren van het zenuwstelsel.