Minčių lietaus veiklos klasėje

Visus išorinius signalus dendritai priima ir perduoda į branduolį. Jei į neurono branduolį atkeliauja dirgiklis, galintis pakeisti ramybės potencialą iki slenkstinės vertės (apie -50 mV), generuojamas veikimo potencialas arba nervinis impulsas, kuris plinta išilgai aksono.

Veikimo potencialo atsiradimas susijęs su jonų mainais per tam tikrus įtampos valdomus natrio Na+ ir kalio K+ kanalus. Pirmiausia atsidaro natrio kanalai, kai potencialas pasiekia slenkstinę vertę, į ląstelę patenka jonai, kuri yra neigiama, ir greitai depoliarizuoja membraną. Natrio jonų srautas į membraną sukelia poliariškumo pasikeitimą: membranos viduje dabar yra teigiamų krūvių perteklius, o išorėje jų trūksta. Taip membrana depoliarizuojasi, kol pasiekia +50 mV potencialą – maksimalų veikimo potencialo dydį.

Depoliarizacijos būsena trunka tik 1–2 milisekundes.

Po to laikui bėgant įtampos valdomi natrio kanalai užsidaro, o įtampos valdomi kalio kanalai atsidaro. Pastarieji atsidaro lėčiau ir lieka atviri ilgiau: K+ jonai teka į membranos išorę, kuri pradeda repoliarizuotis, potencialas vėl tampa neigiamas. K+ srautas tęsiasi, sukeldamas hiperpoliarizacijos fazę, ir potencialas tampa neigiamas už ramybės potencialą. Galiausiai visi įtampos valdomi kanalai užsidaro, o natrio-kalio siurblio veikla atsinaujina, atkurdama plazminės membranos ramybės potencialą. Veikimo potencialo amplitudė (apie +50 mV) ir trukmė (apie 2 milisekundes) yra pastovūs, t. y. nepriklauso nuo dirginimo stiprumo.

Elektrinis signalas, kuris plinta per neuroną ir vėliau perduodamas kitiems neuronams, vyksta pagal šią ypač greitą įvykių seką:

• elektrinis dirgiklis, apdorotas branduolio, sukelia įtampos valdomų natrio kanalų atidarymą segmente šalia branduolio; pasiekus slenkstinę vertę, generuojamas pirmasis veikimo potencialas.
• depoliarizacija plinta aksonu, sukeldama įtampos valdomų natrio kanalų atidarymą gretimose membranos zonose; taip generuojamas antrasis veikimo potencialas, kuris savo ruožtu generuos trečiąjį ir t. t.
• Tuo pačiu metu, zonoje, kuri pirmoji depoliarizavosi, atsidaro įtampos valdomi kalio kanalai, grąžindami membraną į ramybės potencialą.
• potencialai plinta tik viena kryptimi, nes užsidarius įtampos valdomiems natrio kanalams, jie patenka į refrakterinį periodą, kurio metu negali vėl atsidaryti.

Veikimo potencialo plitimas nemielinuotu aksonu: vaizdo įrašas: Veikimo potencialo plitimas nemielinuotu aksonu – animuota medicininė fiziologija – YouTube

Nervinės skaidulos, padengtos mielino apvalkalu, yra atsparesnės, nes apvalkalas veikia kaip elektrinis izoliatorius: todėl depoliarizacija ir veikimo potencialo plitimas vyksta tik tose vietose, kur jo nėra, vadinamose Ranvjė mazgais. Nervinis signalas „šokinėja“ nuo vieno mazgo prie kito daug greičiau nei nemielinuotose skaidulose.

Pagalvokime kartu: Elektrinio signalo perdavimas neurone pirmiausia ir vėliau kitiems neuronams yra greitas ir tikslus. Perdavimo greitis ir informacijos tikslumas yra lemiami veiksniai, kad visos žmogaus veiklos būtų atliekamos teisingai. Kai šiame nuostabiame mechanizme kažkas užstringa ar sustoja, sukeldamas neurologinę ligą, poveikis paveiktų asmenų gyvenimo kokybei yra pražūtingas. Tyrimai apie signalų perdavimo neuronų stimuliacijos veikimo principus yra pažangiausių neurotechnologijų pagrindas, kurios naudoja elektrinę stimuliaciją kaip terapiją. Ar kada nors girdėjote apie elektrodus, taikomus paralyžiuotiems pacientams, kurie vėl pradėjo vaikščioti?