FIZIOLOGIJA ŽIVČANOG SUSTAVA

NEUROFIZIOLOGIJA ŽIVČANIH IMPULSA(računalna simulacija)

Ciljevi:

- definirati sljedeće pojmove: podražljivost provodljivost potencijal membrane u mirovanju polariziran natrij-kalijeva crpka prag podražljivosti depolarizacija akcijski potencijal repolarizacija hiperpolarizacija

- nabrojiti najmanje četiri različita podražaja koji mogu generirati akcijski potencijal

- nabrojiti najmanje dva različita spoja koji mogu generirati akcijski potencijal

- opisati vezu između veličine živca i brzine provodljivosti

razdoblje potpune nepodražljivosti razdoblje relativne nepodražljivosti živčani podražaj složeni akcijski potencijal živca brzina provodljivosti

dendrit

tijelo stanice

završetak aksona

jezgra

akson

mijelinska ovojnica

ŽIVČANE STANICE- glavne fiziološke osobine:

PODRAŽLJIVOST (sposobnost reagiranja na podražaj i prevođenja podražaja u živčani impuls)

PROVODLJIVOST (sposobnost prenošenja impulsa)

POTENCIJAL MEMBRANE U MIROVANJU - izvan stanice oko membrane je pozitivan naboj, a unutrašnjost neurona je negativno nabijena

- membrana je POLARIZIRANA

vanstanična tekućina

natrij-kalijeva crpka

citoplazma membrana

Na-K crpka u membrani održava razlike u električnom naboju nastale difuzijom iona

- unutrašnja površina stranične membrane negativnija je od vanjske površine, uglavnom zbog staničnih bjelančevina koje su, pri pH koji je u stanici, negativno nabijene

- potencijal membrane u mirovanju može se mjeriti s voltmetrom stavljajući elektrodu koja mjeri napon u stanicu uz unutrašnju površinu membrane i drugu elektrodu izvan stanice

- u velikom neuronu lignje ili u aksonu žabe potencijal membrane u mirovanju iznosi –70 mV

- u ljudi potencijal membrane u mirovanju je od -40 mV do -90mV

- kada su neuroni aktivirani podražajem, membrana na mjestu okidanja brzo postane jače propusna za natrijeve ione

- ioni NATRIJA brzo ulaze u stanicu povečavajući broj pozitivno nabijenih čestica unutar stanice i mjenjajući polaritet membrane

- unutrašnja površina stanične membrane postaje manje negativno nabijena i vanjska površina postaje manje pozitivno nabijena – DEPOLARIZACIJA

akson

potencijal membrane u mirovanju

akcijski potencijal

- kada depolarizacija dosegne određenu točku zvanu prag podražljivosti, stvara se AKCIJSKI POTENCIJAL (unutrašnja površina stranične membrane pozitivnija je nego vanjska površina)

- membrana se depolarizira, potencijal membrane u mirovanju od -70 mV postaje manje negativan

- kada dosegne 0 mV, nema razlike u naboju na vanjskoj i unutrašnjoj površini membrane stanice, kanali za natrij se zatvaraju, a otvaraju se kanali za kalij

- kanali za natrij se zatvore, membranski potencijal doseže +35 mV

- otvaranje kanala za kalij omogućuje K+ izlazak iz stanice niz elektrokemijski gradijent (promjena potencijala u negativnom smjeru) – REPOLARIZACIJA

- repolarizacija se zbiva u milisekundi od početnog ulaska natrijevih iona u stanicu i uspostavlja se potencijal membrane u mirovanju, točnije, kada se zatvore kanali za kalij, membrana stanice je hiperpolarizirana, membranski potencijal "pobjegne" na -75 mV

- zatvaranjem kanala i djelovanjem Na-K crpke potencijal membrane u mirovanju se vrlo brzo vraća na -70 mV

K+ kanal ovisan o naponu

Na+ kanal ovisan o naponu

depolarizacija

repolarizacija

K+ kanal ovisan o naponu

Na+ kanal ovisan o naponu

napon

prag podražaj

podražaj razdoblje nepodražljivosti

akcijski potencijal

depola

riza

cija re

pola

rizacija

neuspješni podražaji

vrijeme

potencijal membrane u mirovanju

- akcijski potencijal kada je stvoren fenomenom samoširenja, širi se uzduž membrane neurona

- slijedi zakon "sve ili ništa", prilikom kojega se membrana neurona depolarizira 100% ili se uopće ne depolarizira

- u živčanim stanicama, akcijski potencijal se naziva ŽIVČANI IMPULS

- kada dosegne završetak aksona, pokreće oslobađanje neurotransmitera u sinaptičku pukotinu

- neurotransmiter će podražiti ili inhibirati postsinaptički neuron

- aksoni mnogih živčanih stanica su omotani u masni omotač nazvan mijelinski omotač koji je proširenje membrane Schwannove stanice

- Schwannove stanice su poredane duž aksona jedna do druge, ali između njih postoji mali nezaštičeni dio aksona

- natrijevi kanali ovisni o naponu ograničeni su na ova područja koja se zovu Ranvierova suženja                      

                                            

kanali za natrij

Ranvierova suženja

- nagli ulazak natrijevih iona na jednom suženju stvara dovoljnu depolarizaciju za dostizanje praga podražaja sljedećeg suženja

- akcijski potencijal SKOKOVITO se širi od jednog suženja do drugog što rezultira bržim širenjem živčanog impulsa nego što je u nemijeliniziranim živčanim stanicama

Vrste podražaja koji uzrokuju stvarnje akcijskog potencijala:

ELEKTRIČNI PODRAŽAJ

MEHANIČKO PODRAŽIVANJE

PODRAŽIVANJE ŽIVCA TOPLINOM

KEMIJSKO PODRAŽIVANJE ŽIVACA

INHIBICIJA ŽIVČANIH IMPULSA

- fizikalni čimbenici: jaki pritisak i niska temperatura sprječavajući lokalno dotok krvi do živčanih vlakana

- kemijske tvari: lokalni anestetici, alkohol, i dr.

- KURARE (alfatoksin)veže na receptore acetilkolina na postsinaptičkoj membrani stanice i blokira sinaptički prijenos s jednog neurona na drugi

- LIDOKAIN blokira brze natrijeve kanale u membrani stanice

i onemogućuje depolarizaciju membrane.

Vrsta živca

Gujavica(mali, tanki živac)

Žaba (živac srednje veličine, mijeliniziran)

Živac štakora I (živac srednje veličine, nemijeliniziran)

Živac štakora II (veliki živac, mijeliniziran)

Prag podražljivosti

5 V 3 V 2,5 V 3 V

Vrijeme od podraživanja do stvaranja akc. potenc.

4,92 1,58 2,53 0,94

Brzina provodljivosti

8,74 m/s 27,22 m/s 17,00 m/s 45,74 m/s