Potenziale d'azione

Sinonimi

Impulso nervoso, potenziale di eccitazione, picco, onda di eccitazione, potenziale d'azione, eccitazione elettrica

definizione

Il potenziale d'azione è un breve cambiamento nel potenziale di membrana di una cellula dal suo potenziale di riposo. Serve a trasmettere l'eccitazione elettrica ed è quindi elementare per la trasmissione degli stimoli.

fisiologia

Per comprendere il potenziale d'azione, è necessario prima guardare il file Potenziale di riposo prendere coscienza di una cellula. Ogni cellula eccitabile nello stato di riposo ne ha una. È creato da Differenza di carica tra l'interno e l'esterno di Membrana cellulare e dipende dalla rispettiva cella quanto è alto. Di regola, i valori oscillano tra -50 mV e -100 mV. La maggior parte delle cellule nervose ha un potenziale di riposo di -70mV, il che significa che nello stato di riposo l'interno della membrana cellulare è caricato negativamente rispetto all'esterno della membrana cellulare. Vediamo ora lo sviluppo di un potenziale d'azione utilizzando una cellula nervosa. Qui i potenziali d'azione ne provocano uno veloce Conduzione dell'eccitazione nel corpo su lunghe distanze.

Posizione di partenza

La cellula ha un potenziale di membrana a riposo, che viene mantenuto dalla pompa sodio-potassio.

Fase di iniziazione

Un'eccitazione, innescata da uno stimolo, raggiunge la cellula. L'interno della cellula diventa più positivo a causa dell'afflusso di ioni sodio. Quando viene superato un determinato valore di soglia (nel caso di cellule nervose circa - 50 mV) viene attivato un potenziale d'azione. Funziona secondo il "principio tutto o niente". Ciò significa che non esiste una cosa come "un piccolo potenziale di azione", o si presenta o no. La forma del potenziale d'azione è sempre uniforme dopo il superamento del valore di soglia, indipendentemente dalla forza dello stimolo.

Depolarizzazione

Se il valore di soglia viene superato, molti canali del sodio sulla membrana cellulare si aprono in un colpo solo e molti ioni di sodio fluiscono dall'esterno all'interno della cellula contemporaneamente. La cellula diventa positiva all'interno fino a circa +20 a + 30 mV. Questo evento è noto anche come "diffusione" o "sovraelongazione".

Ripolarizzazione

Dopo aver raggiunto il massimo della diffusione, i canali del sodio iniziano di nuovo a chiudersi. Per questo, i canali del potassio si aprono, con i quali gli ioni di potassio caricati positivamente fluiscono fuori dalla cellula e l'interno della cellula diventa di nuovo più negativo.

iperpolarizzazione

Come risultato della ripolarizzazione, il potenziale di riposo di solito non viene inizialmente raggiunto e può raggiungere valori fino a -90 mV, ad esempio in una cellula nervosa con un potenziale di riposo di -70 mV. Questo è anche chiamato postpotenziale iperpolarizzante. Nasce dal fatto che i canali del potassio si chiudono più lentamente e quindi gli ioni di potassio caricati più positivamente escono dalla cellula.

Il rapporto originale viene quindi ripristinato dalla pompa sodio-potassio, che utilizza l'energia per trasportare tre ioni sodio fuori dalla cellula e, in cambio, trasporta due ioni di potassio nella cellula.

Anche la cosiddetta fase refrattaria è importante per il potenziale d'azione. Nasce dal fatto che i canali del sodio sono inattivi per un breve periodo dopo che il potenziale d'azione è stato attivato. Pertanto, nessun ulteriore potenziale d'azione può essere attivato durante il "periodo refrattario assoluto" e un ulteriore potenziale d'azione può essere attivato solo in misura limitata durante il "periodo refrattario relativo".

Un potenziale d'azione dura circa 1-2 millisecondi nelle cellule nervose. In una cellula del muscolo cardiaco può essere anche di diverse centinaia di millisecondi.

Potenziale d'azione in fondo

La base della stimolazione elettrica nel cuore è il cosiddetto potenziale d'azione. Rappresenta la variazione biologicamente limitata nel tempo di una tensione elettrica attraverso la membrana cellulare, che termina con un'azione muscolare, in questo caso il battito cardiaco. Con una durata di circa 200-400 millisecondi a seconda della rispettiva frequenza cardiaca, ovvero il numero di battiti cardiaci al minuto, ovvero Potenziale d'azione sul cuore più a lungo rispetto a quello di un muscolo scheletrico o di una cellula nervosa. Questo protegge il cuore dalla sovraeccitazione.

Partendo da un certo potenziale di riposo, una tensione di base di circa meno 90 millivolt, che viene applicata alle membrane delle cellule, il potenziale d'azione attraversa il cuore quattro fasi della formazione dell'eccitazione. Diversi canali ionici lavorano insieme per modificare la tensione elettrica all'esterno delle celle. Si tratta principalmente di proteine ​​di trasporto che si trovano nella pelle delle cellule e trasportano varie particelle caricate molto piccole attraverso la loro membrana. Questo renderà il file la tensione elettrica sulla cella cambia e così ha formato il potenziale d'azione sul cuore.

Nel prima fase, il cosidetto Fase di depolarizzazione, la capacità di trasportare particelle di sodio caricate positivamente aumenta. Questi ora fluiscono all'interno delle cellule e conducono a una Aumento della tensione da circa meno 90 millivolt a più 30 millivolt.

Spostando la carica elettrica nell'intervallo positivo, diventano specifici Canali del calcio al cuore Aperto. Quindi arriva a uno Afflusso di particelle di calcio nelle cellule del cuore. Questo seconda fase rappresenta la lunga durata, tipica del cuore Fase di plateau È qui che si trasmette l'eccitazione e impedisce, tra le altre cose, l'ingresso di potenziali d'azione superflui aggiuntivi. Assicura la capacità di pompaggio controllata del cuore e protegge dalle aritmie cardiache.

Nel terza fase, del Fase di ripolarizzazione, la tensione elettrica ritorna lentamente verso il potenziale di riposo di meno 90 millivolt. Attraverso un processo che consuma energia, contrariamente al gradiente di concentrazione sopra la cellula, l'afflusso diventa attivo Particelle di sodio di nuovo fuori ed emanato Le parti di potassio tornano nella cella trasportato. E questo fino a quando il potenziale di riposo originale non si sarà nuovamente stabilizzato. La cellula è ora pronta per un nuovo potenziale d'azione.

Potenziale d'azione al nodo del seno

L'origine dell'eccitazione del potenziale d'azione nel cuore risiede nel cosiddetto Nodo del seno. Questo si trova nel padiglione auricolare destro vicino alla confluenza della vena cava superiore, che trasporta il sangue dalla parte superiore del corpo al cuore.

Il nodo del seno è costituito da cellule muscolari modificateche creano i potenziali d'azione necessari per l'eccitazione. Formano così quello naturale Pacemaker del nostro cuore. Si tratta di cellule rapidamente eccitabili con una frequenza naturale di circa 60-80 battiti al minuto. Questa frequenza naturale può essere registrata sotto forma di impulso.

Da lì, il potenziale d'azione risultante prende il suo corso attraverso alcune strutture anatomiche al fine di portare a una contrazione, un battito cardiaco, nei muscoli del cuore che lavorano. Il numero di battiti al minuto può essere adattato al carico della persona. Del Comprensivo, un sistema nervoso autonomo che è particolarmente importante quando aumenta fardello è attivato, porta ad un aumento dei potenziali d'azione in arrivo.
Sarà il contrario, il cosiddetto Sistema nervoso parasimpatico attivato, soprattutto in Periodi di riposo del corpo gioca un ruolo, il numero di potenziali d'azione verso il cuore è limitato. Il battito cardiaco rallenta. Anche Farmaco e del corpo ormoni, come l'adrenalina, influenzano questo sistema.