פוטנציאל ממברנה – תקשורת בין נוירונים

פוטנציאל ממברנה – תקשורת בין נוירונים (פוטנציאל פעולה)

תקשורת בתוך הנוירון:

פוטנציאל ממברנה משתנה באמצעות היפר פולריזציה (יותר שלילי) או דה פולריזציה (יותר חיובי/פחות שלילי ביחס

לחוץ התא.)

פוטנציאל מנוחה – מצב בו תעלות תלויות השער אינן פתוחות.

פוטנציאל מדורג –דה-פולריזציה (פוטנציאל יותר חיובי) או היפר-פולריזציה (פוטנציאל יותר שלילי) מתחת לסף. הפוטנציאל המדורג נגרם באמצעות פתיחת התעלות (שמטרתן להגיע לסף העירור) ויכול להשתנות בהתאם למספר

התעלות שנפתחו ולמשך הפתיחה שלהן.

• (EPSP) Potential Postsynaptic Excitatory – דה פולריזציה מקרב לסף עירור פוטנציאל פעולה (מגביר

סיכוי לפוטנציאל פעולה.)

• (IPSP) Potential Postsynaptic Inhibitory – היפר פולריזציה מרחיק מסף עירור פוטנציאל פעולה (מפחית

סיכוי לפוטנציאל פעולה.)

 

סף פוטנציאל פעולה  – פוטנציאל הממברנה בו נפתחות תעלות תלויות מתח (בערך .)-60mv מתחיל באקסון הילוק דרך

האקסון אל הטרמינל.

פוטנציאל פעולה – דה-פולריזציה מעבר לסף.

תקופה רפרקטורית – פרק זמן בו לא יתפתח פוטנציאל פעולה עד להתאוששות פוטנציאל הממברנה.

• תקופה רפרקטורית מוחלטת – ממברנת האקסון אינה מגיבה לשום גירוי, גם לא לגירוי חזק מכיוון שתעלות

הנתרן נמצאות באין-אקטיבציה מוחלטת.

• תקופה רפרקטורית יחסית – קשורה לתקופה בה מתח התא נמצא בהיפר-פולריזציה בדרכו לחזרה לפוטנציאל

המנוחה. אם יינתן גירוי חזק מספיק שיביא את פוטנציאל הממברנה לסף עירור, יוכל להיווצר פוטנציאל

פעולה.

תעלות נתרן תלויות שער כימי נמצאות בדנדריטים ובגוף התא. תעלות אלו יכולות להיפתח עקב פעולה של נוירוטרנסמיטר הנקשר לקולטן שגורם לפתיחת התעלות channel( gated .)ligand כאשר הנתרן נכנס לתא הוא מתפשט באופן פסיבי בציטופלזמה וגורם לדה פולריזציה(הפחתת הקיטוב.) הפוטנציאל שנוצר הינו EPSP (מעורר פוטנציאל

פעולה – פוטנציאל מדורג.)

← ניתן לראות כי גרף השינוי בפוטנציאל הממברנה בנקודת ההתחלה (היכן שהתעלות נפתחו) הוא עלייה ולאחר מכן

ירידה – לכן נקרא פוטנציאל מדורג.

בהגעתו אל האקסון הילוק hillock) (axon אם הפוטנציאל המדורג שנוצר )EPSP( הוא מעבר לסף מסוים (סף העירור)

הוא יגרום לפתיחת תעלות נתרן תלויות מתח חשמלי channels( sodium .)voltage-gated קטיוני נתרן יזרמו פנימה

אל תוך הנוירון בהתאם למפל הריכוזים ולכוח החשמלי וייצור דה פולריזציה גדולה (עד בערך .)+40mv

 

היווצרות פוטנציאל הפעולה:

.1  חציית סף העירור של פוטנציאל הממברנה (סף פוטנציאל הפעולה) באקסון הילוק הגורם לפתיחת תעלות Na+

תלויות מתח באקסון הילוק (וככל שמתקדמים, המשך פתיחת תעלות נוספות לאורך האקסון.) נוצרת

דה-פולריזציה הגורמת לכניסת Na+ אל תוך התא ופוטנציאל הממברנה הופך להיות חיובי יותר. .2  פתיחת תעלות תלויות מתח עבור K+ אשר רגישות למתח פחות מתעלות Na+ (כלומר דרושה דה-פולריזציה

גדולה יותר על מנת שיפתחו.) פתיחת התעלות גורמת ליציאת K+ אל מחוץ לתא (משום שפוטנציאל שיווי המשקל של K+ הוא שלילי יותר מפוטנציאל המנוחה.) בשלב זה זרימת הנתרן משמעותית יותר מזרימת האשלגן ופוטנציאל הממברנה נמצא בדה-פולריזציה, עם זאת, פתיחת תעלות האשלגן תבלום בהמשך התהליך

את המשך הדה פולריזציה במתח התא. .3 בהתקרב לפוטנציאל שיווי המשקל של Na+ (שיא פוטנציאל הפעולה) תעלות הNa+ עוברות אינאקטיבציה ,)inactivation( מפסיקות להיות פעילות (תקופה רפרקטורית) הNa+ מפסיק לזרום אל תוך התא. בתקופה

הרפרקטורית, התעלות אינן יכולות להיפתח לתקופה קצרה אפילו אם יהיה גירוי נוסף.

.4 תעלות K+ פתוחות וקיימת זרימת קטיוני אשלגן החוצה. בשלב זה פוטנציאל הממברנה הוא חיובי, לכן יוני האשלגן זורמים החוצה בשל הכוח הדיפוזי והכוח החשמלי. זרימת היונים תמשיך עד להגעת פוטנציאל הממברנה חזרה למצבו השלילי. (רה פולריזציה – (קיטוב מחדש) תהליך החזרה של פוטנציאל הממברנה

לפוטנציאל המנוחה.) תעלות האשלגן הולכות ונסגרות ככל שמתקרבים לנקודת שיווי המשקל של K+ בתהליך סגירה איטי ולכן גם בהגעה לפוטנציאל המנוחה עדיין ימשיך לצאת K+ ולקרב את פוטנציאל הממברנה

לנקודת שיווי המשקל שלו (היפר-פולריזציה.) .5   תעלות האשלגן נסגרות ותעלות הנתרן יכולות להיפתח כי הן כבר לא נמצאות במצב אינאקטיבציה

.)inactivation( בשלב זה פוטנציאל הממברנה עדיין יהיה במצב היפר-פולריזציה אך התעלות לא יפתחו (תקופה רפרקטורית יחסית) משום שהפוטנציאל רחוק מסף עירור פוטנציאל הפעולה (סף פתיחת תעלות נתרן

תלויות מתח.) *רק דה-פולריזציה חזקה מהרגיל תאפשר פתיחת תעלות נתרן. .6 מתח הממברנה יורד מתחת למתח המנוחה עד להתקרבות לפוטנציאל שיווי המשקל של K+ (מה שגורם להיפוך כיוון הפעולה) וחוזר בהדרגה למתח המנוחה כאשר תעלות הK+ נסגרות באופן סופי וקטיוני האשלגן שהצטברו

ליד הממברנה בנוזל החוץ תאי מתפזרים. בנוסף, משאבות הנתרן – אשלגן מאזנות את ריכוזי שני היונים

מעבר לשני צדי הממברנה.