פוטנציאל מנוחה

ה פוטנציאל מנוחה הוא הפרש המתח של -70 מגה-וולט הקיים במצב הלא-נרגש בין פנים הסביבה של תאי עצב. הפוטנציאל רלוונטי ליצירת פוטנציאל פעולה. הרעלת ציאניד מונעת שחזור של פוטנציאל המנוחה ומביאה לקריסה עצבית.

מה פוטנציאל המנוחה?

פוטנציאל המנוחה הוא הפרש המתח הקיים בין פנים נוירון לא נרגש לסביבתו. יש לשמור על הבדל מתח זה באופן פעיל ונובע מפיזור לא אחיד של יוני נתרן ואשלגן.

שני אלמנטים של קרום תאי העצב עוסקים בשמירה על פוטנציאל המנוחה: מצד אחד משאבות נתרן-אשלגן ומצד שני תעלות היונים על טבעות הכבל של Ranvier.

פוטנציאל המנוחה של תאי עצב נרגשים מהווה את הבסיס להולכה המלית של מסלולי העצב האנושיים. כאשר הוא מתרגש מפוטנציאל פעולה, התא מפולחן מעבר לפוטנציאל הסף שלו ותעלות היון התלויות במתח נפתחות, כך שכאשר יונים מסוימים זורמים פנימה, פוטנציאל המנוחה משתנה. פוטנציאל הפעולה מועבר לאורך מסלולי העצבים דרך חלוקה מחדש של מטענים.

לפוטנציאל המנוחה של נוירון אנושי יש הפרש של -70 עד -80 mV. החלק הפנימי של קרום התא שלילי והחיצוני טעון באופן חיובי.

פונקציה ומשימה

תהליכים שונים מתרחשים על קרום התא של תא נרגש בשלב המנוחה. על כבלי Ranvier, האקסונים אינם מבודדים עם המיאלין. בצמתים אלה נמצאות משאבות Na + / K +, המעבירות יוני אשלגן אל פנים האקסון בשלב המנוחה תוך צריכת ATP. יוני נתרן נשאבים מהתא באותו זמן. לפיכך יש ריכוז אשלגן גבוה יותר בתוך האקסונים מאשר בחוץ.

בגלל תעלות היונים המכילות חלבון, לקרומי התאים יש רמות שונות של חדירות ליונים אלה. תעלות הנתרן בדרך כלל נסגרות במנוחה. הערוצים לאשלגן לעומת זאת פתוחים כך שיוני האשלגן מתפזרים. היונים מתפזרים אפוא כלפי חוץ. זה קורה עד שקיים איזון בין כוחות החשמל לכוחות הלחץ האוסמוטי. זה שומר על הפרש מטען בין החלק החיצוני והפנימי של קרום התא, המכונה גם פוטנציאל המנוחה.

כאשר גירוי פוגע בסיבי עצב וחוצה את הסף, תעלות הנתרן ואשלגן התלויות במתח נפתחות. זה יוצר קיטוב של התא, שבתורו מעורר פוטנציאל פעולה. הדחף הביואלקטרי נישא לאורך סיבי העצבים.

במילים פשוטות, במקרה של פוטנציאל הפעולה, מועבר איתות דרך השינויים בפוטנציאל הממברנה.

ערך של -50 mV חל כערך הסף להתפתחות פוטנציאל פעולה. ריגושים מתחת ל- 20 mV אינם מולידים פוטנציאל פעולה כלשהו ואין תגובות.

לאחר היצירה וההעברה של פוטנציאל פעולה, ערוצי ה- N + נסגרים תחילה. לעומת זאת, תעלות K + נפתחות כך שיוני אשלגן יכולים להתפזר מהאקסון. המתח החשמלי בחלקו הפנימי של התא שוב צונח. תהליך זה ידוע גם בשם קיטוב מחדש. ואז גם ערוצי K + נסגרים והפוטנציאל של התא נופל מתחת לפוטנציאל המנוחה. היפר קוטביות זו משתנה לפוטנציאל המנוחה, אשר משאבות הנתרן אשלגן החזירו לאחר כשתי אלפיות השנייה. בכך האקסון מוכן לפוטנציאלי פעולה חדשים.

אתה יכול למצוא את התרופות שלך כאן

מחלות ומחלות

לתופעות כמו הרעלת ציאניד יש סכנות חיים, שחלקן נובעות מאובדן פוטנציאל המנוחה. הנוירונים זקוקים לאנרגיה כדי להחזיר את פוטנציאל המנוחה שלהם. הרעלת ציאניד חוסמת את אספקת האנרגיה, כך שלא ניתן לספק אנרגיה להחזרת פוטנציאל המנוחה. תאי העצב נשארים במצב קוטבי לצמיתות ומאבדים את הפונקציונליות שלהם.

תלוי בכמה תאי עצב מושפעים מצריכת אנרגיה נמוכה, הוויסות העצבים של האורגניזם כולו יכולים לקרוס בדרך זו. קלקול כזה ברגולציה עצבית מוביל בהכרח למוות.

במובן הרחב יותר, תלונות עם פוטנציאל המנוחה של נוירון יכולות להתבטא גם במחלות תעלת יונים. מחלות תורשתיות אלו מעוררות הפרעות עוררות בשרירים ובמערכת העצבים. מחלות תעלות יון משפיעות על התנהגות המיתוג של תעלות היונים. שינויים בהתנהגות המיתוג של הערוצים יכולים, בתורם, להשפיע על היכולת להחזיר את פוטנציאל המנוחה. כך למחלות יש השפעה על רגישות הרקמה. מחלות תעלות יון הן במובן הצר יותר מוטציות של תעלות היון.

על פי ממצאים מדעיים, נאמר כי שלוש צורות של אפילפסיה תורשתית קשורות לתופעה זו. על פי המחקר המודרני, מוסברים גם מיגרנות המוליגות ופרפור חדרי אידיופטי.

משאבות הנתרן אשלגן יכולות להיות מושפעות גם ממחלות המשפיעות על פוטנציאל המנוחה של תא עצב. על פי מדענים רבים, התזונה המערבית המודרנית גורמת ליחס נתרן-אשלגן לא טבעי בגוף. עודף מלח שולחנות ומחסור באשלגן כתוצאה ממעט מדי מזון על בסיס צמחי יכולים להשפיע על משאבות נתרן אשלגן, מכיוון שזה יכול לשנות את היון התוך תאיים.

לעומת זאת, הפרעות שנקבעו גנטית בהחלפת נתרן אשלגן בקרום התא, קיימות במוטציות מסוימות וקושרו על ידי החוקרים לצורות של אפילפסיה כמו גם מחלות בתעלות יון. לכן הפרעות בשיקום פוטנציאל המנוחה רלוונטיות אפוא למחלות שונות במערכת העצבים המרכזית.