Hvilepotentiale

Det Hvilepotentiale er spændingsforskellen på -70 mV, der findes i den ikke-ophidsede tilstand mellem det indre og miljøet af neuroner. Potentialet er relevant for dannelsen af ​​handlingspotentialer. Cyanidforgiftning forhindrer gendannelse af hvilepotentialet og fører til neuronalt sammenbrud.

Hvad er hvilepotentialet?

Hvilepotentialet er den spændingsforskel, der findes mellem det indre af en ikke-ophidset neuron og dens omgivelser. Denne spændingsforskel skal opretholdes aktivt og skyldes en ujævn fordeling af natrium- og kaliumioner.

To elementer i nervecellemembranen beskæftiger sig med at bevare hvilepotentialet: på den ene side natrium-kaliumpumperne og på den anden side ionkanalerne på Ranviers snorringe.

Hvilepotentialet for exciterbare nerveceller danner grundlaget for saltdannende ledning af de menneskelige nervesmåder. Når cellen ophidses af et handlingspotentiale, depolariseres cellen ud over dens tærskelpotentiale, og de spændingsafhængige ionkanaler åbnes, så når visse ioner strømmer ind, ændrer hvilepotentialet sig. Handlingspotentialet overføres langs nervebanerne gennem omfordeling af afgifter.

Det menneskelige neurons hvilepotentiale har en forskel på -70 til -80 mV. Indersiden af ​​cellemembranen er negativ, og ydersiden er positivt ladet.

Funktion & opgave

Forskellige processer finder sted på cellemembranen i en exciterbar celle i hvilefasen. På Ranvier-ledningerne isoleres aksoner ikke med myelin. Ved disse knudepunkter er Na + / K + -pumper placeret, som transporterer kaliumioner ind i det indre af aksonen i hvilefasen, mens ATP forbruges. Natriumioner pumpes ud af cellen på samme tid. Der er således en højere kaliumkoncentration inde i aksonerne end udenfor.

På grund af de proteinholdige ionkanaler har membranerne i cellerne forskellige niveauer af permeabilitet for disse ioner. Natriumkanalerne lukkes normalt ved hvile. Kanalerne til kalium er derimod åbne, så kaliumionerne diffunderer. Iionerne diffunderer således udad. Dette sker, indtil der er balance mellem de elektriske kræfter og de osmotiske trykstyrker. Dette opretholder en ladningsforskel mellem ydersiden og indersiden af ​​cellemembranen, som også er kendt som hvilepotentialet.

Når en stimulus rammer en nervefiber og krydser tærsklen, åbnes de spændingsafhængige natrium- og kaliumkanaler. Dette skaber en depolarisering af cellen, som igen udløser et handlingspotentiale. Den bioelektriske impuls bæres langs nervefibrene.

Enkelt sagt, i tilfælde af handlingspotentiale, overføres et signal gennem ændringerne i membranpotentialet.

En værdi på -50 mV gælder som tærskelværdien for udvikling af et handlingspotentiale. Excitationer under +20 mV giver ikke anledning til noget handlingspotentiale, og der er ingen reaktioner.

Efter oprettelse og transmission af et handlingspotentiale lukkes N + -kanalerne først igen. På den anden side åbnes K + -kanalerne, så kaliumioner kan diffundere ud af aksonen. Den elektriske spænding inden i cellen falder igen. Denne proces kaldes også repolarisering. Derefter lukker K + -kanalerne også, og cellens potentiale falder under hvilepotentialet. Denne hyperpolarisering ændres til hvilepotentialet, som natrium-kaliumpumperne har gendannet efter ca. to millisekunder. Axon er således klar til nye handlingspotentialer.

Du kan finde din medicin her

Sygdomme og lidelser

Fænomener såsom cyanidforgiftning har livstruende konsekvenser, hvoraf nogle skyldes tabet af hvilepotentiale. Neuronerne har brug for energi for at gendanne deres hvilepotentiale. Cyanidforgiftning blokerer forsyningen af ​​energi, så der ikke kan tilføres energi til at genoprette hvilepotentialet. Nervecellerne forbliver permanent depolariserede og mister deres funktionalitet.

Afhængig af hvor mange neuroner der påvirkes af et underforsyning af energi, kan den neuronale regulering af hele organismen kollapse på denne måde. En sådan fordeling af neuronal regulering fører uundgåeligt til død.

I en bredere forstand kan klager med en neurons hvilepotentiale også udtrykke sig i ionkanalsygdomme. Disse arvelige sygdomme udløser ophidselsessygdomme i musklerne og nervesystemet. Ionkanalsygdomme påvirker ionkanalernes skifteadfærd. Ændringer i kanalernes skifteadfærd kan igen påvirke evnen til at gendanne hvilepotentialet. Sygdommene har således indflydelse på vævets excitabilitet. Ionkanalsygdomme er i den snævrere forstand mutationer af ionkanalerne.

Ifølge videnskabelige resultater siges det, at tre former for arvelig epilepsi er relateret til dette fænomen. Hæmiplegisk migræne og idiopatisk ventrikelflimmer forklares også på denne måde ifølge moderne forskning.

Natrium-kaliumpumperne kan også blive påvirket af sygdomme, der påvirker hvilepotentialet i en nervecelle. Ifølge mange forskere forårsager den moderne vestlige diæt et unaturligt natrium-kaliumforhold i kroppen. Overskuddet af bordsalt og en mangel på kalium på grund af for lidt vegetabilsk mad siges at påvirke natrium-kaliumpumperne, da dette kan ændre det intracellulære ionforhold.

Genetisk bestemte forstyrrelser i natrium-kaliumudvekslingen på cellemembranen er derimod til stede i nogle mutationer og er af forskere knyttet til former for epilepsi såvel som ionkanalsygdomme. Forstyrrelser i gendannelsen af ​​hvilepotentialet er derfor sandsynligvis relevante for forskellige sygdomme i centralnervesystemet.