Potencjał czynnościowy, czyli na czym polega impuls nerwowy

Dzisiejszym wpisem chciałabym w końcu dotrzeć do punktu kulminacyjnego cyklu wpisów na temat neuronów. Zaczęłam od wprowadzenia na temat neuronów, potem omawiałam kolejno budowę ciała neuronu, czyli somy, dendrytów, aksonu, a następnie przeszłam do tematów, na których bazować będzie wpis dzisiejszy. Zatem jeśli jakimś trafem ominąłeś wpisy na temat potencjału błonowego oraz potencjału spoczynkowego, to koniecznie nadrób zaległości (: Nadrobiłeś? No to jedziemy z wytłumaczeniem, na czym polega potencjał czynnościowy, czyli inaczej impuls nerwowy.

Gwoli przypomnienia

Dla tych, którzy czytali, przytaczam fragment podsumowania: „czym jest potencjał spoczynkowy? Jest to taka konkretna wartość potencjału błonowego, czyli takie konkretne napięcie błony, przy którym równoważą się siły dyfuzji, siły elektrostatyczne i siły aktywnego transportu działające na te jony, które mogą przemieszczać się w poprzek błony. Czyli to taka różnica między naładowaniem wewnętrznej i zewnętrznej strony aksolemy, przy której wszystkie omawiane siły (działające na jony sodowe, potasowe i chlorkowe) się równoważą.”

Impuls nerwowy a potencjał czynnościowy

Różnica między impulsem nerwowym a potencjałem czynnościowym (PC) jest subtelna. Po prostu impulsem nazywamy potencjał czynnościowy w ruchu. Sam PC najczęściej rozważamy na wycinku błony komórkowej, podobnie jak w przypadku potencjału spoczynkowego. Natomiast to, co jest charakterystyczne dla potencjału czynnościowego to to, że ulega on propagacji, czyli rozprzestrzenianiu się wzdłuż aksolemy, czyli błony komórkowej aksonu. I taki przemieszczający się PC nazywamy właśnie impulsem.

Potencjał czynnościowy: ogólne fazy

Tłumaczenie, na czym polega PC i dlaczego właśnie w taki sposób wygląda jego przebieg, chciałabym zacząć od ogółu. Zatem najpierw zajmiemy się nazwaniem poszczególnych faz potencjału czynnościowego, a dopiero w kolejnym wpisie dojdziemy do >DLACZEGO<, czyli do mechanizmów jonowych, które za tym stoją.

Spoczynek

Pierwszą fazą jest spoczynek, czyli czas, gdy jest zachowana równowaga pomiędzy siłami dyfuzji, elektrostatycznymi i aktywnymi działającymi na jony, które mogą przemieszczać się w poprzek błony. W czasie spoczynku błona komórkowa aksonu ma swoją polaryzację. Przypomnę, że oznacza to, że jedna strona błony ma naładowanie ujemne, a druga dodatnie (jak widać powyżej na pierwszej z ilustracji, którą to zaczerpnęłam z wpisu nt. potencjału spoczynkowego). Tak jak np. kondensator, jeśli pamiętasz z fizyki z liceum. Jeśli nie pamiętasz kondensatora, to w uproszczeniu wyobraź sobie magnes z dwoma biegunami, jednym dodatnim i jednym ujemnym. Wracając do neuronu – w spoczynku błona spolaryzowana jest ujemnie (potencjał błonowy jest ujemny i wynosi ok. -70 mV). Dlaczego tak podkreślam całą tę polaryzację? Przekonasz się w kolejnych punktach.

Bodziec – zaburzenie spoczynku

Faza kolejna potencjału czynnościowego to po prostu zadziałanie bodźca. Na ten moment możemy sobie wyobrazić bodziec jako po prostu taką paczkę dodatniego naładowania, która sprawia, że potencjał błonowy robi się coraz mniej ujemny (czyli coraz bardziej dodatni). Na rysunku powyżej widzimy, że potencjał rośnie sobie powoli do linii przerywanej. Obrazuje ona taką wartość potencjału błonowego, przy której osiągnięty zostanie próg pobudliwości. Potencjał ten nazywamy potencjałem progowym.

Depolaryzacja

Gdy w błonie osiągniemy próg pobudliwości, czas na kolejną fazę, jaką jest depolaryzacja. I tutaj przyda nam się właśnie zrozumienie polaryzacji z kilku akapitów wyżej. Otóż tę fazę nazywamy depolaryzacją, bo poniekąd „odwraca nam się” naładowanie błony. Widzimy, że w szczytowych wartościach potencjał błonowy osiąga wartości dodatnie (zerknij na ilustrację powyżej). Co to znaczy? Przypomnę, że w stanie spoczynku wewnętrzna strona komórki naładowana jest ujemnie, a zewnętrzna strona błony dodatnio. Zatem depolaryzacja będzie odwracała tę sytuację – chwilowo, w czasie trwania tego nadstrzału, czyli gdy potencjał błonowy jest powyżej 0 mV, wewnątrz błony mamy przewagę ładunków dodatnich, a po zewnętrznej jej stronie przewagę ujemnych. Dlatego właśnie nazywamy to de-polaryzacją.

Repolaryzacja

Następną fazą, która na rysunku oznaczona jest liczbą 4, jest repolaryzacja. Innymi słowy – powrót do polaryzacji o charakterze podobnym do tej spoczynkowej. Czyli wracamy do sytuacji, w której wewnętrzna strona błony jest elektroujemna, a zewnętrzna – elektrododatnia. Jednak widzimy, że wartość potencjału błonowego nie stopuje na wartości potencjału spoczynkowego. Leci szybko w dół i staje się coraz bardziej ujemny.

Hiperpolaryzacja

Zatem kolejną fazą, która następuje po repolaryzacji jest hiperpolaryzacja, którą możemy sobie wyobrazić jako nadmierną polaryzację. Z „rozpędu” potencjał obniża się za bardzo i dopiero po jakimś czasie wraca z powrotem do spoczynkowej normy.

Mam nadzieję, że wszystkie te fazy będą dla Ciebie zrozumiałe. Jeśli nie – daj znać w komentarzu, chętnie to wyjaśnię. A już TUTAJ możesz zobaczyć wpis, w którym opowiadam DLACZEGO właśnie w ten, a nie inny sposób wygląda przebieg potencjału czynnościowego. Pogadamy o mechanizmach jonowych, które za tym wszystkim stoją!