Potencjał błonowy – bez niego nie zrozumiesz przewodzenia impulsów nerwowych

Dzisiejszy wpis potraktuj jako wprowadzenie do tematu przewodzenia impulsów nerwowych. Temat ten jest dość zawiły, ale jak już pewnie wiesz – zależy mi na „odczarowaniu” skomplikowanych materii i przedstawienie ich tak, żeby każdy, nawet bez większej wiedzy w tym zakresie, mógł wszystko zrozumieć. Dziś pogadamy o tym, czym jest potencjał błonowy. Musimy to przyswoić, jeśli chcemy zrozumieć zjawisko przekaźnictwa sygnału między neuronami. Dzięki temu, że jest to możliwe, mogą odbywać się wszystkie procesy przekazywania informacji w mózgu i reszcie układu nerwowego.

Potencjały neuronalne

Neurony mają to do siebie, że są pobudliwe. Innymi słowy, dość łatwo je sprowokować do pobudzenia, które może być później przekazywane dalej. Bodźce działające na neuron mogą spowodować jeden z dwóch głównych typów pobudzenia.

Pobudzenie miejscowe

Ten rodzaj pobudzenia nie rozprzestrzenia się dalej. Może występować w różnych częściach układów neuronalnych. Na przykład gdy występuje w części postsynaptycznej w synapsie, to mówimy o potencjale postsynaptycznym. Z kolei gdy pobudzenie to występuje w receptorach, które są wolnymi zakończeniami dendrytów neuronów czuciowych, to mówimy o potencjale generatorowym.

Pobudzenie rozprzestrzeniające się

Ten rodzaj pobudzenia nie jest miejscowy, tylko ma zdolność przemieszczania się – rozprzestrzeniania się. Taki potencjał nazywamy potencjałem czynnościowym lub po prostu impulsem nerwowym. O potencjale czynnościowym będziemy mówić dużo we wpisie w niedalekiej przyszłości, gdyż naprawdę fajnie jest zrozumieć ten podstawowy mechanizm, dzięki któremu informacja może być przekazywana od jednego neuronu do kolejnych kilkuset.

Potencjał błonowy

No dobrze, to przyszedł teraz czas na podstawę podstaw neurofizjologii, czyli musimy odpowiedzieć sobie na pytanie – czym jest potencjał błonowy? Najpierw jednak wypada wyjaśnić samo słowo „potencjał”, gdyż w temacie przewodzenia impulsu nerwowego będzie się ono pojawiało co i rusz.

Potencjał to taki termin, który określa, jak w danym punkcie wygląda pole elektryczne. W przypadku rozważań na temat neuronów uprościmy to do konceptu napięcia elektrycznego między jednym punktem a drugim. Na poniższej ilustracji, tymi punktami są miejsce po wewnętrznej stronie błony komórkowej i punkt odniesienia, który znajduje się po jej zewnętrznej stronie. Błona komórkowa neuronu ma bardzo podobną budowę do błony w innych komórkach. Główną część tworzy dwuwarstwa fosfolipidowa (widoczna na ilustracji) oraz białka, których akurat tu nie widać. Białka te mogą pełnić różne funkcje – np. mogą tworzyć tunele (zwane kanałami) umożliwiające transport jonów w poprzek błony.

Zatem czym jest potencjał błonowy? Potencjał błonowy to po prostu różnica między ładunkami elektrycznymi po obu stronach błony komórkowej, która mierzona jest wewnątrz komórki.

Zwróć uwagę na te „plusy” na zewnętrznej stronie błony oraz „minusy” na wewnętrznej stronie. Te oznaczenia pokazują, że w stanie spoczynku wewnętrzna strona błony jest elektroujemna, a zewnętrzna jest elektrododatnia. Odzwierciedla to rozmieszczenie jonów w okolicy błony.

Dlaczego zewnętrzna strona błony jest elektrododatnia?

Przede wszystkim dlatego, że po tej stronie przeważają jony sodowe, które mają ładunek dodatni.

Dlaczego wewnętrzna strona błony jest elektroujemna?

Głównie z powodu tego, że po wewnętrznej stronie „uwięzione są” aniony organiczne, które w przeciwieństwie do jonów sodowych, chlorkowych, czy potasowych, nie posiadają kanałów (czyli białek, o których mówiłam wyżej), przez które mogłyby przemieścić się na drugą stronę błony. Dzięki temu są „skazane” na bycie w komórce i ich obecność ma bardzo duży wpływ na elektroujemność wewnętrznej strony błony.

W tym miejscu chciałabym zaznaczyć, że takie naładowanie elektryczne obu stron błony komórkowej neuronu nie jest stałe. Zdarza się zmiana polaryzacji błony, czyli chwilowo zewnętrzna strona jest elektroujemna, a wewnętrzna elektrododatnia. Będzie to grało pierwsze skrzypce w tłumaczeniu potencjału czynnościowego, ale na ten moment się tym nie przejmujmy. Po prostu zapamiętaj, że potencjał błonowy nie ma stałej wartości. W spoczynku wynosi około -70 mV i jest wtedy nazywany potencjałem spoczynkowym. Ale o nim porozmawiamy za jakiś czas : )