Описание на акционен потенциал при неврона

В това видео искам да говоря за акционния потенциал на невроните. Тук имаме неврон с тяло в червено и по-голям от нормалното аксон в зелено. Нарисувах миелинова обвивка в жълто около аксона и два по-големи от нормалното дендрита в синьо. Ето я графиката ни с мембранния потенциал на оста у и времето на оста х. Казахме, че в отсъствието на стимули повечето неврони имат стабилен потенциал по цялата си мембрана, което показах тук, което често е около -60 миливолта. Без стимули потенциалът на покой просто ще остане тук. Но възбудителни или инхибиторни стимули обикновено ще навлязат пред дендритите, като по-рядко могат да навлязат през тялото или самия аксон, и ще причинят промени в потенциала на покой, които наричаме степенувани потенциали, които могат да са или деполяризация, която още се нарича възбудителен потенциал, или хиперполяризация, което още се нарича инхибиторен потенциал. Наричат се възбудителни или инхибиторни, понеже включват придвижване на мембранния потенциал по-близо до или по-далеч от този прагов потенциал, който често е около -50 миливолта. Разгледахме как тези степенувани потенциали отслабват с времето и разстоянието, така че докато поляризацията от възбудителен стимул се разпространява през мембраната, размерът на степенувания потенциал става по-малък – и същото нещо е вярно за хиперполяризацията, причинена от инхибиторен стимул. И говорихме как това намаляване с времето и разстоянието определя какъв ефект ще има всеки от тези степенувани потенциали тук в дендритите или в тялото върху тригерната област в началната част на аксона и че обикновено са необходими множество възбудителни стимули, причиняващи деполяризация, за да имаме времево и пространствено сборуване, така че размерът на тези възбудителни потенциали да бъде достатъчно голям, че когато стигнат до тригерната зона на аксона да придвижат потенциала на мембраната в тригерната зона до този прагов потенциал. Ако сборуването на възбудителните и инхибиторните потенциали във всеки момент от времето доведе мембранния потенциал на тригерната зона ето тук до тази прагова стойност, което често е около -50 миливолта, тогава обичайно тук в тригерната зона възниква акционен потенциал, който ще бъде проведен изцяло надолу по аксона. Акционният потенциал, проведен надолу по аксоните на невроните, е начинът, по който невроните могат да пренесат информация на голямо разстояние, което може да е един метър или повече. Акционните потенциали имат някои големи разлики от степенуваните потенциали, по това, че обикновено имат еднакъв размер и продължителност за всеки определен неврон и обикновено биват провеждани по цялата дължина на аксона непроменени, без значение от дължината на този аксон. Формата на акционния потенциал е доста характерна. Започва със сборуване на степенувани потенциали и достигане до праговата стойност. Но после вместо просто да спадне отново до потенциала на покой като степенуваните потенциали, той има голямо покачване до силно положителен мембранен потенциал, като вътрешната страна мембраната на неврона е по-положителна от външната, което е противоположно на нормалното – нормално е вътрешната част на мембраната да е по-отрицателна, отколкото от външната част. След тази част, която се нарича фаза на покачване на акционния потенциал, има кратко плато. После има фаза на бързо спадане обратно надолу до потенциала на покой. Но не спира дотук. Продължава да слиза до по-отрицателни стойности от потенциала на покой. После отново има плато и после има малко по-бавно връщане до потенциала на покой. Точните стойности може да са различни при различните неврони, но често срещани стойности са да премине от около -50, ако това е праговият потенциал за този неврон, чак нагоре до около +40. После може да слезе чак до -70, преди по-бавно да се върне до типичния потенциал на покой от около -60. Общата големина на акционния потенциал се различава при различните неврони, но за всеки конкретен неврон размерът обикновено е еднакъв, което се нарича свойство "всичко или нищо" на акционния потенциал. Или получаваш акционен потенциал, или не получаваш акционен потенциал, за разлика от степенуваните потенциали, при които размерът се различава в зависимост от размера на стимула, така че ако една деполяризация, водеща до акционен потенциал, е само малко над прага, получаваш същия по размер акционен потенциал като степенуван потенциал, който е доста над прага. Няма значение колко над прага стигаш, размерът на акционния потенциал обикновено ще е същият. Това е свойството "всичко или нищо" на акционните потенциали. Продължителността на акционния потенциал обикновено също е доста постоянна за всеки определен неврон. Обикновено е доста кратък, само няколко милисекунди. Степенуваните потенциали също могат да са доста кратки. Те също могат да са няколко милисекунди. Но те могат също да са много, много по-дълги от това. Продължителността на степенуваните потенциали е в широк интервал в зависимост от продължителността на входящите стимули. Друга голяма разлика е, че акционните потенциали обикновено не отслабват с разстоянието като степенуваните потенциали. Акционните потенциали обикновено биват проведени надолу по аксона непроменени, без значение колко дълъг е аксонът, така че ако погледнем тук в тригерната зона, където започва акционният потенциал, той ще има тази форма на дължината на вълната. После ако проверим наполовина надолу по аксона ще има точно същата форма. И ако проверим на края на аксона, дори ако е метър или повече, отново ще има точно същата форма. Не отслабва с разстоянието. Скоростта, с която акционните потенциали се провеждат надолу по аксоните, често е много голяма. Може да е от 1 метър в секунда чак до 100 метра в секунда. Две неща вървят заедно с по-големите скорости на провеждане на акционните потенциали. Аксоните с по-голям диаметър провеждат акционни потенциали по-бързо от аксони с по-малък диаметър. Аксоните, които имат миелинова обвивка, провеждат акционни потенциали по-бързо от аксони, които нямат миелинова обвивка. Тези неща често вървят заедно. Обикновено виждаме миелинови обвивки на по-големи по диаметър аксони. При аксоните с миелинова обвивка скоростта на акционния потенциал, който бива проведен надолу по аксона, не е постоянна. Обикновено виждаме, че акционният потенциал се провежда по-бързо през миелиновите сегменти, отколкото през процепите между миелиновите сегменти, наречени възли на Ранвие, така че ако погледнем тук в тригерната област, акционният потенциал се движи малко по-бавно ето тук и после малко по-бързо през тази миелинова част. И после се движи малко по-бавно през този възел на Ранвие, а после много по-бързо през следващата миелинова част. Този феномен се нарича скокообразно провеждане. И думата скокообразно произлиза от латинската дума за скачане, понеже акционният потенциал изглежда сякаш скача от възел на възел, вместо да има хубаво, гладко провеждане по аксона.