Vad är ett handlingspotential?

Varje gång du gör något, från att ta ett steg till att plocka upp din telefon, överför din hjärna elektriska signaler till resten av kroppen. Dessa signaler kallas handlingspotentialer. Åtgärdspotentialer låter dina muskler koordinera och röra sig med precision. De överförs av celler i hjärnan som kallas neuroner.

Key Takeaways: Action Potential

• Åtgärdspotentialer visualiseras när snabba stigningar och efterföljande fall i den elektriska potentialen över en neurons cellmembran.
• Handlingspotentialen sprider sig längs längden på en neurons axon, som är ansvarig för att överföra information till andra neuroner.
• Åtgärdspotentialer är "allt-eller-ingenting" -händelser som inträffar när en viss potential uppnås.

Handlingspotentialer överförs av neuroner

Åtgärdspotentialer överförs av celler i hjärnan som kallas neuroner. Neuroner ansvarar för att samordna och bearbeta information om världen som skickas in genom dina sinnen, skicka kommandon till musklerna i kroppen och vidarebefordra alla elektriska signaler däremellan.

Neuronet består av flera delar som gör det möjligt att överföra information i hela kroppen:

• dendriter är grenade delar av en neuron som får information från närliggande nervceller.
• De cellkropp av neuronet innehåller dess kärna, som innehåller cellens ärftliga information och styr cellens tillväxt och reproduktion.
• De axon leder elektriska signaler bort från cellkroppen, överför information till andra nervceller vid dess ändar, eller axonterminaler.

Du kan tänka på neuronet som en dator, som får inmatning (som att trycka på en bokstavsknapp på tangentbordet) genom dess dendritter, och sedan ger dig en utgång (ser den bokstaven dyker upp på din datorskärm) genom sin axon. Däremellan behandlas informationen så att ingången resulterar i önskad utgång.

Definition av åtgärdspotential

Åtgärdspotentialer, även kallade "spikar" eller "impulser", uppstår när den elektriska potentialen över ett cellmembran snabbt stiger och sedan faller som svar på en händelse. Hela processen tar vanligtvis flera millisekunder.

Ett cellulärt membran är ett dubbelt lager av proteiner och lipider som omger en cell, som skyddar dess innehåll från den yttre miljön och endast tillåter vissa ämnen samtidigt som andra hålls borta.

En elektrisk potential, mätt i volt (V), mäter mängden elektrisk energi som har potential att göra arbete. Alla celler har en elektrisk potential över sina cellmembran.

Rollen för koncentrationsgradienter i handlingspotentialer

Den elektriska potentialen över ett cellmembran, som mäts genom att jämföra potentialen inuti en cell till utsidan, uppstår eftersom det finns skillnader i koncentration, eller koncentrationsgradienter, av laddade partiklar som kallas joner utanför kontra inuti cellen. Dessa koncentrationsgradienter orsakar i sin tur elektriska och kemiska obalanser som driver joner för att jämna ut obalansen, med mer olika obalanser som ger en större motivator, eller drivkraft, för att obalanser ska åtgärdas. För att göra detta flyttas en jon vanligtvis från membranets högkoncentrationssida till lågkoncentrationssidan.

De två jonerna av intresse för handlingspotentialer är kaliumkatjon (K⁺) och natriumkatjonen (Na⁺), som finns inom och utanför celler.

• Det finns en högre koncentration av K⁺ insidan av celler relativt utsidan.
• Det finns en högre koncentration av Na⁺ på utsidan av celler relativt insidan, cirka tio gånger så hög.

Restmembranpotentialen

När det inte finns någon handlingspotential pågår (dvs cellen är "i vila") är neurons elektriska potential vid vilande membranpotential, vilket typiskt mäts till cirka -70 mV. Detta innebär att potentialen för cellens insida är 70 mV lägre än utsidan. Det bör noteras att detta avser ett jämviktstillstånd - joner rör sig fortfarande in och ut ur cellen, men på ett sätt som håller vilande membranpotentialen på ett ganska konstant värde.

Den vilande membranpotentialen kan bibehållas eftersom det cellulära membranet innehåller proteiner som bildas jonkanaler - hål som gör att joner flyter in och ut ur celler - och natrium / kalium pumps som kan pumpa joner in och ut ur cellen.

Ionkanaler är inte alltid öppna; vissa typer av kanaler öppnas bara som svar på specifika förhållanden. Dessa kanaler kallas alltså ”gated” -kanaler.