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