If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

თუ ვებფილტრს იყენებთ, დარწმუნდით, რომ *.kastatic.org და *.kasandbox.org დომენები არ არის დაბლოკილი.

ძირითადი მასალა

კურსი: ბიოლოგია > თემა 27

გაკვეთილი 2: ნეირონი და ნერვული სისტემა

კ & პ: ნეირონის დეპოლარიზაცია, ჰიპერპოლარიზაცია და მოქმედების პოტენციალები

პასუხი #AskKhanAcademy Fall Finals 2015-ის კითხვაზე.

კითხვა:

რა იწვევს მემბრანული პოტენციალის ჰიპერპოლარიზაციასა და დეპოლარიზაციას და როგორ უბიძგებს მემბრანული პოტენციალის ცვლილება საფეხუროვან და მოქმედების პოტენციალებს სიგნალების გადაცემისკენ?
– ვინსენტ ცე

პასუხი:

გამარჯობა, ვინსენტ,
შესანიშნავი შეკითხვაა! ქვემოთ მოცემულია განმარტება იმ ვიდეოების ბმულებით, რომლებიც ასევე გამოგადგებათ.

ჰიპერპოლარიზაცია და დეპოლარიზაცია

მოსვენებულ მდგომარეობაში ნეირონს აქვს 60-დან 70-მდე მილივოლტის ოდენობის მოსვენების პოტენციალი (მემბრანის გასწვრივ). ეს ნიშნავს, რომ უჯრედის ინტერიერი გარემოსთან შედარებით უარყოფითადაა დამუხტული.
ჰიპერპოლარიზაცია ნიშნავს, რომ მემბრანული პოტენციალი უფრო მეტად უარყოფითია ნეირონის მემბრანის განსაზღვრულ წერტილში, ხოლო დეპოლარიზაციაა, როდესაც მემბრანული პოტენციალი უფრო ნაკლებად უარყოფითი (უფრო მეტად დადებითი) ხდება. დეპოლარიზაცია და ჰიპერპოლარიზაცია მაშინ ხდება, როდესაც იონური არხები იხსნება ან იხურება, რაც ცვლის განსაზღვრული ტიპის იონების უნარს, შევიდნენ ან გამოვიდნენ უჯრედიდან. მაგალითად:
  • არხების გახსნას, რაც დადებით იონებს უჯრედიდან გამოსვლის შესაძლებლობას აძლევს (ან უარყოფით იონებს — უჯრედში შესვლის), შეუძლია ჰიპერპოლარიზაციის გამოწვევა. მაგალითად: გახსნა არხებისა, რომლებიც უჯრედიდან გარეთ უშვებს K+ იონებს ან შიგნით — Cl-ს.
  • არხების გახსნას, რაც დადებით იონებს უჯრედში შესვლის შესაძლებლობას აძლევს, შეუძლია დეპოლარიზაციის გამოწვევა. მაგალითად: გახსნას არხებისა, რომლებიც უჯრედში Na+-ს უშვებს.
ამ არხების გახსნა და დახურვა შესაძლოა, დამოკიდებული იყოს სასიგნალო მოლეკულების, მაგალითად, ნეიროტრანსმიტერების, მიბმაზე (ლიგანდების მიერ მართული იონური არხები), ან მემბრანის გაყოლებაზე არსებულ ძაბვაზე (ძაბვის მიერ მართული იონური არხები).

საფეხუროვანი პოტენციალები

ჰიპერპოლარიზაციასა თუ დეპოლარიზაციას შეუძლია საფეხუროვანი პოტენციალის გამოწვევა — მემბრანული პოტენციალის მცირე ცვლილებისა, რომელიც სტიმულის ზომის პროპორციულია. როგორც სახელიდან ჩანს, საფეხუროვანი პოტენციალი მხოლოდ ერთი ზომის არ არის — ნაცვლად ამისა, მას მრავალი, ერთმანეთისგან მცირედით განსხვავებულა ზომა თუ გრადაცია აქვს. ამგვარად, თუკი მხოლოდ ერთი ან ორი არხი გაიღო (პატარა სტიმულის გამო, მაგალითად, ნეიროტრანსმიტერების რამდენიმე მოლეკულის მიბმით), საფეხუროვანი პოტენციალი პატარა იქნება, ხოლო უფრო მეტი არხის გახსნის შემთხვევაში (დიდი სტიმულის გამო), ის უფრო დიდი იქნება. საფეხუროვანი პოტენციალები დიდ მანძილს არ გადის მემბრანის გაყოლებაზე, მხოლოდ მცირეს და გავრცელების პარალელურად მცირდება, საბოლოოდ კი ქრება.

მოქმედების პოტენციალი

გარდა ამისა, ძლიერ დეპოლარიზაციას, მაგალითად, ერთდროულად მომხდარი რამდენიმე დეპოლარიზაციის შედეგს, შეუძლია მოქმედების პოტენციალის გამოწვევა. მოქმედების პოტენციალი, საფეხუროვანი პოტენციალისგან განსხვავებით, „ყველაფერი ან არაფერი“ ტიპის მოვლენაა: ის ხდება ან არ ხდება, მაგრამ როდესაც ხდება, ყოველთვის ერთისა და იმავე ზომისაა (და არ არის სტიმულის ზომის პროპორციული).
სახეცვლილი სურათის წყაროა „როგორ უკავშირდებიან ერთმანეთს ნეირონები: სურათი 3“, ოპენსაქსის კოლეჯი, ბიოლოგია (CC BY 3,0).
  • მოქმედების პოტენციალი მაშინ იწყება, როდესაც დეპოლარიზაცია ზრდის მემბრანის ძაგვას იმდენად, რომ ის სცდება ზღვრულ მაჩვენებელს (დაახლოებით 55 mV-ს).
  • ამ ზღვარზე მემბრანაში არსებული, ძაბვის მიერ მართული Na+ არხები იღება და ნატრიუმის იონებს უჯრედში შემოვარდნის საშუალებას აძლევს. ნატრიუმის იონების ეს შედინება მემბრანულ პოტენციალს ძალიან სწრაფად ზრდის და დაახლოებით +40 mV-მდე აყავს.
  • დროის მცირე მონაკვეთის შემდეგ ნატრიუმის არხები ავტომატურად ინაქტივირდება (იხურება და რეაქცია აღარ აქვს ძაბვაზე), რაც ნატრიუმის შედინებას წყვეტს. იხსნება ძაბვის მიერ მართული კალიუმის არხები, რისი მეშვეობითაც ელექტროქიმიური გრადიენტით მიმართული კალიუმი უჯრედიდან „გარბის“. ეს მოვლენები სწრაფად ამცირებს მემბრანულ პოტენციალს და მას ნორმალურ, მოსვენებულ მდგომარეობაში აბრუნებს.
  • ძაბვის მიერ მართული კალიუმის არხები იმაზე ოდნავ უფრო დიდი ხნით რჩება ღია, ვიდრე მემბრანის მოსვენების პოტენციალის დასაბრუნებლადაა საჭირო. ეს იწვევს ფენომენს, რომელსაც „მიუწვდნელობა“ (ინგლ. undershoot) ეწოდება და რომლის დროსაც მემბრანული პოტენციალი სწრაფად ეშვება იმაზე ქვემოთ (ხდება უფრო უარყოფითი), ვიდრე მისი მოსვენების პოტენციალია.
  • საბოლოოდ ძაბვის მიერ მართული კალიუმის არხები იხურება და მემბრანული პოტენციალი მოსვენების პოტენციალის დონეზე სტაბილიზდება. ნატრიუმის არხები ნორმალურ მდგომარეობას უბრუნდება (რჩება დახურული, თუმცა ისევ უჩნდება ძაბვისადმი რეაგირების უნარი). ამის შემდეგ შესაძლებელია მოქმედების პოტენციალის წრებრუნვის ხელახლა დაწყება.

სიგნალების გადაცემა მოქმედების პოტენციალით

ზემოთ აღწერილი წრებრუნვა მემბრანის მხოლოდ ერთი ნაწილისთვისაა აღწერილი. მიუხედავად ამისა, მოქმედების პოტენციალს შეუძლია, მთელ სიგრძეზე ჩაუყვეს ნეირონს, დაწყებული აქსონის ბორცვით (აქსონის საძირკველი, სადაც ის უჯრედის სხეულს უერთდება), დამთავრებული აქსონის „კენწეროთი“, სადაც ის მიმღებ ნეირონთან წარმოქმნის სინაფსს.
იხილეთ ვიდეო: ნეირონის ანატომია
სიგნალის მიმართული გადაცემა ორი მიზეზის გამო ხდება:
  • პირველი: როდესაც მემბრანის ერთი უბანი (მაგალითად, აქსონის ბორცვთან) მოქმედების პოტენციალის ქვეშაა, უჯრედში მემბრანის ამ ნაწილიდან მრავალი Na+ შემოდის. ეს იონები უჯრედში გვერდულად ვრცელდება და მათ შეუძლია მემბრანის მეზობელი უბნის დეპოლარიზება, რაც ასტიმულირებს ძაბვის მიერ მართული კალიუმის არხების გახსნას და მემბრანის მეზობელ უბანსაც საკუთარ მოქმედების პოტენციალს აღუძრავს.
  • მეორე: მოქმედების პოტენციალი მხოლოდ ერთი მიმართულებით გადაიცემა — უჯრედის სხეულიდან აქსონის ტერმინალისკენ — რადგან მემბრანის ის უბანი, რომელშიც აღიძრა მოქმედების ერთი პოტენციალი, „რეფრაქტერულ პერიოდშია“ და არ შეუძლია მოქმედების მეორე პოტენციალის აღძვრა.
    რეფრაქტერულ პერიოდს უშუალოდ იწვევს ძაბვის მიერ მართული ნატრიუმის არხების ინაქტივაცია (გამორთვა), რომელიც მოქმედების პოტენციალის პიკის დროს ხდება და „მიუწვდენლობის“ პერიოდის დიდი ნაწილის განმავლობაში ნარჩუნდება. ნატრიუმის ამ ინაქტივირებულ არხებს არ შეუძლია გახსნა მაშინაც კი, როცა მემბრანული პოტენციალი ზღვრულ მაჩვენებელს სცდება. ძაბვის მიერ მართული კალიუმის არხების ნელა დახურვას, რომელიც „მიუწვდენლობის“ ფენომენს იწვევს, გარკვეული წვლილი შეაქვს რეფრაქტერულ პერიოდშიც, რადგან ის ართულებს მემბრანის დეპოლარიზაციას (მაშინაც კი, როდესაც ძაბვის მიერ მართული ნატრიუმის არხები აქტიურ მდგომარეობას უბრუნდება).
    რეფრაქტერული პერიოდი უზრუნველყოფს იმას, რომ მოქმედების პოტენციალი მხოლოდ ქვემოთ, აქსონისკენ გადაიცეს და არა — უკან, აქსონის იმ ნაწილისკენ, რომელშიც მოქმედების პოტენციალი აღიძრა.
სურათს წყარო: „როგორ უკავშირდებიან ერთმანეთს ნეირონები: სურათი 4“, ოპენსტაქსის კოლეჯი, ბიოლოგია (CC BY 3,0).
როდესაც მოქმედების პოტენციალი აქსონის ბოლოს (აქსონის ტერმინალს) აღწევს, ის იწვევს ნეიროტრანსმიტერების შემცველი ვეზიკულების შერწყმას მემბრანასთან, რაც ნეიროტრანსმიტერის მოლეკულებს სინაფსურ ნაპრალში (ნეირონებს შორის არსებულ სივრცეში) ათავისუფლებს. როდესაც ნეიროტრანსმიტერის მოლეკულები ებმის მიმღები უჯრედის ლიგანდის მიერ მართულ იონურ არხებს, ისინი ამ უჯრედის დეპოლარიზაციას იწვევს და მის საკუთარ მოქმედების პოტენციალს აღუძრავს (ზოგიერთი ნეიროტრანსმიტერი აგრეთვე ჰიპერპოლარიზაციასაც იწვევს და ერთ უჯრედს ორივე ტიპის შემომავალი მონაცემის მიღება შეუძლია).
იმედია, დაგეხმარებათ! წარმატებები ფინალურებზე!
Best wishes,
ემილი (ხანის აკადემია — ბიოლოგია)

გსურთ, შეუერთდეთ დისკუსიას?

პოსტები ჯერ არ არის.
გესმით ინგლისური? დააწკაპუნეთ აქ და გაეცანით განხილვას ხანის აკადემიის ინგლისურენოვან გვერდზე.