Impuls saraf, transformasi dan mekanisme transmisinya. Jalur transmisi impuls saraf Yang mempelajari proses transmisi impuls saraf


Terletak di membran sel Na + , K + –ATPase, saluran natrium dan kalium.

Na + , K + –ATPase Karena energi, ATP secara konstan memompa Na+ keluar dan K+ masuk, menciptakan gradien transmembran dari konsentrasi ion-ion ini. Pompa natrium dihambat oleh ouabain.

Saluran natrium dan kalium dapat melewatkan Na+ dan K+ sepanjang gradien konsentrasinya. Saluran natrium diblokir oleh novokain, tetrodotoxin, dan saluran kalium oleh tetraetilammonium.

Kerja saluran Na + , K + –ATPase, natrium dan kalium dapat menimbulkan potensial istirahat dan potensial aksi pada membran. .

Potensi istirahat adalah perbedaan potensial antara membran luar dan dalam pada kondisi istirahat, ketika saluran natrium dan kalium ditutup. Nilainya -70 mV, terutama disebabkan oleh konsentrasi K+ dan bergantung pada Na+ dan Cl -. Konsentrasi K+ di dalam sel adalah 150 mmol/l, di luar 4-5 mmol/l. Konsentrasi Na+ di dalam sel adalah 14 mmol/l, di luar 140 mmol/l. Muatan negatif di dalam sel dibuat oleh anion (glutamat, aspartat, fosfat), yang membran selnya kedap air. Potensi istirahat sama di seluruh serat dan bukan merupakan ciri spesifik sel saraf.

Stimulasi saraf dapat menghasilkan potensial aksi.

Potensi tindakan- ini adalah perubahan jangka pendek dalam perbedaan potensial antara membran luar dan dalam pada saat eksitasi. Potensial aksi bergantung pada konsentrasi Na+ dan terjadi dengan kondisi semua atau tidak sama sekali.

Potensi aksi terdiri dari tahapan sebagai berikut:

1. Respon lokal . Jika, selama aksi suatu stimulus, potensial istirahat berubah ke nilai ambang batas -50 mV, maka saluran natrium terbuka, yang memiliki kapasitas lebih tinggi daripada saluran kalium.

2.Tahap depolarisasi. Aliran Na+ ke dalam sel pertama-tama menyebabkan depolarisasi membran hingga 0 mV, dan kemudian inversi polaritas hingga +50 mV.

3.Tahap repolarisasi. Saluran natrium menutup dan saluran kalium terbuka. Pelepasan K+ dari sel mengembalikan potensial membran ke tingkat potensial istirahat.

Saluran ion terbuka untuk waktu yang singkat dan setelah ditutup, pompa natrium mengembalikan distribusi ion asli di sepanjang sisi membran.

Impuls syaraf

Berbeda dengan potensial istirahat, potensial aksi hanya mencakup area akson yang sangat kecil (dalam serabut mielin - dari satu simpul Ranvier ke simpul tetangga). Muncul di satu bagian akson, potensial aksi akibat difusi ion dari bagian ini sepanjang serat mengurangi potensial istirahat di bagian yang berdekatan dan menyebabkan perkembangan potensial aksi yang sama di sini. Berkat mekanisme ini, potensial aksi merambat sepanjang serabut saraf dan disebut impuls syaraf .

Pada serabut saraf bermielin, saluran ion natrium dan kalium terletak di tempat nodus Ranvier yang tidak bermielin, tempat membran akson berkontak dengan cairan antar sel. Akibatnya, impuls saraf bergerak “dalam lompatan”: ion Na + memasuki akson ketika saluran terbuka dalam satu intersepsi berdifusi sepanjang akson sepanjang gradien potensial hingga intersepsi berikutnya, kurangi potensi di sini hingga nilai ambang batas dan dengan demikian menginduksi suatu potensi aksi. Berkat perangkat ini, kecepatan perilaku impuls pada serat bermielin adalah 5-6 kali lebih besar dibandingkan serat tidak bermielin, di mana saluran ion terletak merata di sepanjang serat dan potensial aksi bergerak dengan lancar, bukan tiba-tiba.

Sinaps: jenis, struktur dan fungsi

Waldaer pada tahun 1891 dirumuskan teori saraf , yang menurutnya sistem saraf terdiri dari banyak sel individu - neuron. Pertanyaannya masih belum jelas: bagaimana mekanisme komunikasi antar neuron tunggal? C.Sherrington pada tahun 1887 untuk menjelaskan mekanisme interaksi antar neuron, ia memperkenalkan istilah “sinaps” dan “transmisi sinaptik”.

Mekanisme interaksi antar sel saraf

Sel-sel saraf berfungsi dalam kerjasama yang erat satu sama lain.

Arti impuls saraf. Segala interaksi antar sel saraf terjadi karena dua mekanisme: 1) pengaruh medan listrik sel saraf (pengaruh elektrotonik) dan 2) pengaruh impuls saraf.

Yang pertama menyebar ke area yang sangat kecil di otak.Muatan listrik sel saraf menciptakan medan listrik di sekitarnya, osilasi yang menyebabkan perubahan medan listrik neuron di dekatnya, yang menyebabkan perubahan rangsangan, labilitas, dan konduksi. . Medan listrik suatu neuron memiliki luas yang relatif kecil - sekitar 100 mikron; ia dengan cepat meluruh saat ia menjauh dari sel dan hanya dapat mempengaruhi neuron di sekitarnya.

Mekanisme kedua tidak hanya memberikan interaksi langsung, tetapi juga transmisi pengaruh saraf dalam jarak jauh. Dengan bantuan impuls saraf, area otak yang terpencil dan terisolasi digabungkan menjadi sistem kerja yang umum dan sinkron, yang diperlukan untuk bentuk aktivitas tubuh yang kompleks. Oleh karena itu impuls saraf merupakan sarana komunikasi utama antar neuron. Kecepatan penyebaran impuls yang tinggi dan dampak lokalnya pada titik tertentu di otak berkontribusi pada transmisi informasi yang cepat dan akurat dalam sistem saraf. Dalam interaksi interneuron digunakan kode frekuensi, yaitu perubahan keadaan fungsional dan sifat respon suatu sel saraf dikodekan oleh perubahan frekuensi impuls (potensial aksi) yang dikirimkan ke sel saraf lain. Jumlah total impuls yang dikirim oleh sel saraf per satuan waktu, atau total aktivitas impulsnya, merupakan indikator fisiologis penting dari aktivitas neuron.

Unsur utama sinapsis kimia: celah sinaptik, vesikel (vesikel sinaptik), neurotransmiter, reseptor.

Sinaps(Yunani σύναψις, dari συνάπτειν - pelukan, genggam, jabat tangan) - tempat kontak antara dua neuron atau antara neuron dan sel efektor yang menerima sinyal. Ini berfungsi untuk mengirimkan impuls saraf antara dua sel, dan selama transmisi sinaptik, amplitudo dan frekuensi sinyal dapat disesuaikan. Transmisi impuls dilakukan secara kimia dengan bantuan mediator atau secara elektrik melalui aliran ion dari satu sel ke sel lainnya.

Istilah ini diperkenalkan pada tahun 1897 oleh ahli fisiologi Inggris Charles Sherrington. Namun, Sherrington sendiri mengaku mendapat ide istilah tersebut dalam perbincangan dari ahli fisiologi Michael Foster.

Klasifikasi sinapsis

Elemen utama sinapsis listrik (ephaps): a - hubungan dalam keadaan tertutup; b - koneksi dalam keadaan terbuka; c - koneksi tertanam di membran; d - monomer koneksin, e - membran plasma; f - ruang antar sel; g - celah 2-4 nanometer di sinapsis listrik; h - saluran koneksi hidrofilik.

Menurut mekanisme transmisi impuls saraf

    kimia adalah tempat kontak erat antara dua sel saraf, untuk transmisi impuls saraf yang melaluinya sel sumber melepaskan zat khusus ke ruang antar sel, neurotransmitter, yang keberadaannya di celah sinaptik menggairahkan atau menghambat sel penerima. .

    listrik (ephaps) - tempat kontak yang lebih dekat antara sepasang sel, di mana membrannya dihubungkan menggunakan formasi protein khusus - koneksi (setiap koneksi terdiri dari enam subunit protein). Jarak antar membran sel pada sinapsis listrik adalah 3,5 nm (jarak antar sel biasa adalah 20 nm). Karena resistensi cairan ekstraseluler rendah (dalam hal ini), impuls melewati sinapsis tanpa penundaan. Sinapsis listrik biasanya bersifat rangsang.

    sinapsis campuran - Potensial aksi prasinaps menghasilkan arus yang mendepolarisasi membran pascasinaps dari sinapsis kimia yang khas di mana membran pra dan pascasinaps tidak berdekatan satu sama lain. Jadi, pada sinapsis ini, transmisi kimiawi berfungsi sebagai mekanisme penguatan yang diperlukan.

Yang paling umum adalah sinapsis kimia. Sinapsis listrik lebih jarang terjadi pada sistem saraf mamalia dibandingkan sinapsis kimia.

Berdasarkan lokasi dan afiliasi dengan struktur[sunting | edit teks wiki]

    periferal

    • neuromuskular

      neurosekretori (axo-vasal)

      reseptor-neuronal

    pusat

    • axo-dendritik- dengan dendrit, termasuk

      • axo-spinous- dengan duri dendritik, pertumbuhan pada dendrit;

    • axo-somatik- dengan badan neuron;

      axo-axonal- antar akson;

      dendro-dendritik- antar dendrit;

Berbagai lokasi sinapsis kimia

Oleh neurotransmitter

    aminergik, mengandung amina biogenik (misalnya serotonin, dopamin);

    • termasuk adrenergik yang mengandung adrenalin atau norepinefrin;

    kolinergik, mengandung asetilkolin;

    purinergik, mengandung purin;

    peptida, mengandung peptida.

Pada saat yang sama, hanya satu pemancar yang tidak selalu diproduksi di sinapsis. Biasanya pick utama dilepas bersamaan dengan pick lainnya yang berperan sebagai modulator.

Dengan tanda tindakan

    merangsang

    rem.

Jika yang pertama berkontribusi pada terjadinya eksitasi pada sel pascasinaps (di dalamnya, sebagai akibat dari kedatangan impuls, terjadi depolarisasi membran, yang dapat menyebabkan potensial aksi dalam kondisi tertentu), maka yang terakhir, pada sebaliknya, hentikan atau cegah terjadinya dan cegah penyebaran impuls lebih lanjut. Biasanya penghambatan adalah sinapsis glisinergik (mediator - glisin) dan GABAergik (mediator - asam gamma-aminobutirat).

Sinapsis penghambatan terdiri dari dua jenis: 1) sinapsis, di ujung prasinaps di mana pemancar dilepaskan, menyebabkan hiperpolarisasi membran pascasinaps dan menyebabkan munculnya potensi penghambatan pascasinaptik; 2) sinapsis axo-axonal, memberikan penghambatan prasinaps. Sinapsis kolinergik (s.cholinergica) - sinapsis di mana asetilkolin adalah mediatornya.

Hadir di beberapa sinapsis kondensasi pascasinaps- zona padat elektron yang terdiri dari protein. Berdasarkan ada tidaknya, sinapsis dibedakan asimetris Dan simetris. Diketahui bahwa semua sinapsis glutamatergik bersifat asimetris, dan sinapsis GABAergik bersifat simetris.

Dalam kasus di mana beberapa ekstensi sinaptik bersentuhan dengan membran postsinaptik, beberapa sinapsis.

Bentuk sinapsis khusus meliputi peralatan spinosus, di mana tonjolan pendek tunggal atau ganda dari membran postsinaptik dendrit menghubungi ekstensi sinaptik. Peralatan tulang belakang secara signifikan meningkatkan jumlah kontak sinaptik pada neuron dan, akibatnya, jumlah informasi yang diproses. Sinapsis non-tulang belakang disebut sinapsis sessile. Misalnya, semua sinapsis GABAergic bersifat sessile.

Sebagai hasil dari evolusi sistem saraf manusia dan hewan lain, jaringan informasi yang kompleks muncul, yang prosesnya didasarkan pada reaksi kimia. Elemen terpenting dari sistem saraf adalah sel-sel khusus neuron. Neuron terdiri dari badan sel kompak yang mengandung nukleus dan organel lainnya. Beberapa proses bercabang memanjang dari badan ini. Sebagian besar proses ini disebut dendrit, berfungsi sebagai titik kontak untuk menerima sinyal dari neuron lain. Satu proses, biasanya yang paling lama, disebut akson dan mengirimkan sinyal ke neuron lain. Ujung akson dapat bercabang berkali-kali, dan masing-masing cabang yang lebih kecil ini mampu terhubung ke neuron berikutnya.

Lapisan luar akson mengandung struktur kompleks yang dibentuk oleh banyak molekul yang bertindak sebagai saluran melalui mana ion dapat mengalir masuk dan keluar sel. Salah satu ujung molekul ini, membelok, menempel pada atom target. Energi dari bagian lain sel kemudian digunakan untuk mendorong atom tersebut keluar sel, sedangkan proses berlawanan arah membawa molekul lain ke dalam sel. Yang paling penting adalah pompa molekuler, yang mengeluarkan ion natrium dari sel dan memasukkan ion kalium ke dalamnya (pompa natrium-kalium).

Ketika sel dalam keadaan istirahat dan tidak menghantarkan impuls saraf, pompa natrium-kalium menggerakkan ion kalium ke dalam sel dan mengeluarkan ion natrium keluar (bayangkan sel berisi air tawar dan dikelilingi air asin). Karena ketidakseimbangan ini, beda potensial melintasi membran akson mencapai 70 milivolt (kira-kira 5% tegangan baterai AA biasa).

Namun, ketika keadaan sel berubah dan akson dirangsang oleh impuls listrik, keseimbangan membran terganggu, dan pompa natrium-kalium mulai bekerja berlawanan arah untuk waktu yang singkat. Ion natrium bermuatan positif memasuki akson, dan ion kalium dipompa keluar. Untuk sesaat, lingkungan internal akson memperoleh muatan positif. Dalam hal ini, saluran pompa natrium-kalium berubah bentuk, menghalangi masuknya natrium lebih lanjut, dan ion kalium terus mengalir keluar, dan perbedaan potensial awal dipulihkan. Sementara itu, ion natrium menyebar di dalam akson, mengubah membran di bagian bawah akson. Pada saat yang sama, keadaan pompa yang terletak di bawah berubah, mendorong penyebaran impuls lebih lanjut. Perubahan tegangan yang tajam yang disebabkan oleh pergerakan cepat ion natrium dan kalium disebut potensi tindakan. Ketika potensial aksi melewati titik tertentu pada akson, pompa akan menyala dan mengembalikan keadaan istirahat.

Potensial aksi bergerak cukup lambat—tidak lebih dari sepersekian inci per detik. Untuk meningkatkan kecepatan transmisi impuls (karena, bagaimanapun juga, tidak baik jika sinyal yang dikirim dari otak membutuhkan waktu satu menit untuk sampai ke tangan), akson dikelilingi oleh selubung mielin, yang mencegah masuknya impuls. dan keluarnya kalium dan natrium. Selubung mielin tidak kontinu - pada interval tertentu ada jeda di dalamnya, dan impuls saraf melompat dari satu "jendela" ke "jendela" lainnya, sehingga kecepatan transmisi impuls meningkat.

Ketika impuls mencapai ujung bagian utama badan akson, impuls tersebut harus disalurkan ke neuron berikutnya yang mendasarinya, atau, dalam kasus neuron di otak, melalui banyak cabang ke banyak neuron lainnya. Untuk transmisi seperti itu, proses yang sama sekali berbeda digunakan dibandingkan dengan transmisi impuls sepanjang akson. Setiap neuron dipisahkan dari tetangganya oleh sebuah celah kecil yang disebut sinapsis. Potensial aksi tidak dapat melewati celah ini, sehingga harus ditemukan cara lain untuk mengirimkan impuls ke neuron berikutnya. Pada akhir setiap proses ada kantung kecil yang disebut ( prasinaptik) gelembung, yang masing-masing mengandung senyawa khusus - neurotransmiter. Ketika potensial aksi terjadi, vesikel ini melepaskan molekul neurotransmitter yang melintasi sinaps dan berikatan dengan reseptor molekuler spesifik pada membran neuron yang mendasarinya. Ketika neurotransmitter menempel, keseimbangan pada membran neuron terganggu. Sekarang kita akan mempertimbangkan apakah potensi aksi baru muncul dengan ketidakseimbangan seperti itu (ahli saraf terus mencari jawaban atas pertanyaan penting ini hingga hari ini).

Setelah neurotransmitter mengirimkan impuls saraf dari satu neuron ke neuron berikutnya, mereka dapat berdifusi, atau mengalami kerusakan kimia, atau kembali ke vesikelnya (proses ini disebut dengan janggal). menangkap kembali). Pada akhir abad ke-20, sebuah penemuan ilmiah yang menakjubkan ditemukan - ternyata obat-obatan yang mempengaruhi pelepasan dan pengambilan kembali neurotransmiter dapat mengubah kondisi mental seseorang secara radikal. Prozac* dan antidepresan serupa memblokir pengambilan kembali neurotransmitter serotonin. Tampaknya penyakit Parkinson berhubungan dengan kekurangan neurotransmitter dopamin di otak. Para peneliti yang mempelajari keadaan ambang batas dalam psikiatri mencoba memahami bagaimana senyawa ini mempengaruhi penalaran manusia.

Masih belum ada jawaban atas pertanyaan mendasar tentang apa yang menyebabkan neuron memulai potensial aksi - dalam bahasa profesional ahli neurofisiologi, mekanisme “penembakan” neuron tidak jelas. Yang sangat menarik dalam hal ini adalah neuron di otak, yang dapat menerima neurotransmiter yang dikirim oleh ribuan tetangga. Hampir tidak ada yang diketahui tentang pemrosesan dan integrasi impuls-impuls ini, meskipun banyak kelompok penelitian yang menangani masalah ini. Kita hanya mengetahui bahwa neuron melakukan proses pengintegrasian impuls yang masuk dan mengambil keputusan apakah akan menginisiasi potensial aksi atau tidak dan meneruskan impuls tersebut lebih jauh. Proses mendasar ini mengontrol fungsi seluruh otak. Tidak mengherankan jika misteri terbesar alam ini, setidaknya hingga saat ini, tetap menjadi misteri bagi sains!

Tak seorang pun akan membantah bahwa pencapaian terbesar alam adalah otak manusia. Impuls saraf yang berjalan di sepanjang serabut saraf adalah intisari dari esensi kita. Pekerjaan jantung, perut, otot dan dunia spiritual - semua ini ada di tangan impuls saraf. Apa itu impuls saraf, bagaimana timbul dan kemana hilang, akan kita bahas di artikel ini.

Neuron sebagai unit struktural sistem

Evolusi sistem saraf vertebrata dan manusia mengikuti jalur munculnya jaringan informasi yang kompleks, yang prosesnya didasarkan pada reaksi kimia. Komponen terpenting dari sistem ini adalah sel-sel khusus yang disebut neuron. Mereka terdiri dari tubuh dengan nukleus dan organel penting. Dua jenis proses memanjang dari neuron: beberapa dendrit pendek dan bercabang serta satu akson panjang. Dendrit adalah penerima sinyal dari reseptor sensorik atau neuron lain, dan akson mengirimkan sinyal dalam jaringan saraf. Untuk memahami transmisi impuls saraf, penting untuk mengetahui tentang selubung mielin di sekitar akson. Ini adalah sel-sel spesifik; mereka membentuk selubung akson, tetapi tidak kontinu, tetapi dengan interupsi (penyempitan Ranvier).

Gradien transmembran

Semua sel hidup, termasuk neuron, memiliki polaritas listrik, yang timbul sebagai akibat kerja pompa kalium-natrium di dalam membran. Permukaan dalamnya mempunyai muatan negatif relatif terhadap permukaan luarnya. Gradien elektrokimia sama dengan nol muncul dan kesetimbangan dinamis terbentuk. Potensi istirahat (beda potensial di dalam dan di luar membran) adalah 70 mV.

Bagaimana impuls saraf terjadi?

Ketika serabut saraf terkena rangsangan, potensi membran di tempat ini sangat terganggu. Pada awal eksitasi, permeabilitas membran terhadap ion kalium meningkat, dan ion tersebut masuk ke dalam sel. Dalam 0,001 detik, permukaan bagian dalam membran saraf menjadi bermuatan positif. Inilah yang dimaksud dengan impuls saraf - pengisian ulang neuron dalam jangka pendek atau potensial aksi sebesar 50-170 mV. Terjadi apa yang disebut gelombang potensial aksi, yang merambat di sepanjang akson seperti aliran ion kalium. Gelombang mendepolarisasi bagian akson, dan potensial aksi ikut bergerak.

Pada topik ini: Zen Korea. Patriark abad ini

Transmisi antara akson dan neuron lain

Setelah mencapai ujung akson, impuls saraf perlu ditransmisikan ke satu atau lebih akson. Dan di sini kita memerlukan mekanisme lain, selain gelombang potensial aksi. Ujung akson adalah sinapsis, titik kontak dengan celah sinaptik dan kantung prasinaps akson. Potensi aksi dalam hal ini mengaktifkan pelepasan neurotransmiter dari kantung prasinaps ke celah sinaptik. Neurotransmiter berinteraksi dengan membran neuron di bawahnya, menyebabkan ketidakseimbangan ion di dalamnya. Dan cerita dengan pompa natrium-kalium terulang di neuron lain. Setelah menyelesaikan fungsinya, neurotransmiter berdifusi atau ditangkap kembali ke dalam kantung prasinaps. Dalam situasi ini, ketika ditanya apa itu impuls saraf, jawabannya adalah: transmisi eksitasi melalui bahan kimia (neurotransmiter).

Mielin dan kecepatan impuls

Dalam penyempitan selubung mielin, yang membungkus akson seperti kopling, arus ionik dengan mudah mengalir ke medium dan sebaliknya. Dalam hal ini, membran teriritasi dan potensial aksi terbentuk. Dengan demikian, impuls saraf bergerak sepanjang akson secara melompat-lompat sehingga menyebabkan terbentuknya potensial aksi hanya pada simpul Ranvier. Aliran potensial aksi yang spasmodik inilah yang sangat meningkatkan kecepatan impuls saraf. Misalnya pada serabut saraf bermielin tebal kecepatan impuls mencapai 70-120 m/detik, sedangkan pada serabut saraf tipis tanpa selubung mielin kecepatan impuls kurang dari 2 m/detik.

Galvanisasi dan impuls saraf

Dalam protoplasma koloid semi-cair, arusnya adalah galvanik - dibawa oleh atom dengan muatan listrik (ion). Tapi arus galvanik tidak bisa merambat dalam jarak yang cukup jauh, tapi impuls saraf bisa. Mengapa? Jawabannya sederhana. Ketika gelombang potensial aksi merambat sepanjang akson, ia membentuk elemen galvanik di dalam neuron. Dalam saraf, seperti pada elemen galvanik lainnya, terdapat kutub positif (sisi luar membran) dan kutub negatif (sisi dalam membran). Setiap pengaruh eksternal mengganggu keseimbangan kutub-kutub ini, permeabilitas bagian tertentu dari membran berubah, dan perubahan permeabilitas dimulai di bagian tetangganya. Itu saja, impulsnya berjalan lebih jauh di sepanjang akson. Dan bagian awal dari mana eksitasi dimulai telah memulihkan integritasnya, menemukan gradien nolnya dan siap meluncurkan potensial aksi lagi di neuron.

Pada topik ini: Pencucian tanpa kontak: penerapan teknologi masa depan

Neuron bukan hanya sekedar konduktor

Neuron adalah sel hidup, dan protoplasmanya bahkan lebih kompleks dibandingkan sel jaringan lain. Selain proses fisik yang berhubungan dengan inisiasi dan konduksi impuls saraf, proses metabolisme kompleks terjadi di neuron. Telah ditetapkan secara eksperimental bahwa ketika impuls saraf melewati sebuah neuron, suhu di dalamnya meningkat (bahkan sepersejuta derajat). Dan ini hanya berarti satu hal - semua proses metabolisme di dalamnya dipercepat dan berlangsung lebih intensif.

Impuls saraf memiliki tipe yang sama

Sifat utama neuron adalah kemampuannya untuk menghasilkan impuls saraf dan menghantarkannya dengan cepat. Informasi tentang kualitas dan kekuatan rangsangan dikodekan dalam perubahan frekuensi transmisi impuls saraf ke dan dari neuron. Frekuensi ini bervariasi dari 1 hingga 200 per detik. Kode frekuensi ini mengasumsikan periode pengulangan pulsa yang berbeda, menggabungkannya ke dalam kelompok dengan jumlah dan pola pergerakan yang berbeda. Inilah yang dicatat oleh ensefalogram - jumlah impuls saraf spasial dan temporal yang kompleks di otak, aktivitas listrik ritmisnya.

Neuron memilih

Apa yang menyebabkan neuron “menembak” dan memulai potensial aksi masih menjadi pertanyaan terbuka saat ini. Misalnya, neuron di otak menerima pemancar yang dikirim oleh ribuan tetangganya dan mengirimkan ribuan impuls ke serabut saraf. Di dalam neuron terjadi proses pengolahan impuls dan pengambilan keputusan apakah akan memulai suatu potensial aksi atau tidak. Impuls saraf akan memudar atau dikirim lebih jauh. Apa yang menyebabkan neuron mengambil pilihan tersebut dan bagaimana cara neuron mengambil keputusan tersebut? Kita hampir tidak tahu apa-apa tentang pilihan mendasar ini, meskipun pilihan inilah yang mengontrol aktivitas otak kita.

Sinapsis adalah struktur komunikasi yang dibentuk oleh ujung serabut saraf dan membran serabut otot yang berdekatan (saraf prasinaps dan membran otot pascasinaps).

Transmisi neuromuskular terjadi dalam dua tahap: yang pertama pada tingkat akson, yang kedua pada tingkat membran sinaptik (Gbr. 6).

Di lokasi ujung akson, terjadi tiga proses berurutan.

  • 1. Sintesis asetilkolin dari asetat dengan pembentukan asetil koenzim A sebelum transfer gugus asetat ke kolin di bawah aksi kolin asetilase.
  • 2. Akumulasi asetilkolin dalam vesikel sinaptik mungkin terjadi dalam tiga cara berbeda. Vesikel yang terletak lebih dekat ke membran sinaptik ternyata mengandung kuanta yang dapat segera digunakan atau membentuk cadangan fungsional. Dalam vesikel sinaptik yang tersisa, akumulasi kuanta dimobilisasi, mungkin setelah cadangan fungsional habis. Akhirnya, kelebihan asetilkolin yang tidak digunakan oleh rangsangan saraf memastikan pasokan kembali vesikel sinaptik.
  • 3. Pelepasan asetilkolin terjadi akibat pecahnya beberapa vesikel sinaptik di bawah pengaruh impuls saraf motorik. Asetilkolin menembus dalam beberapa milidetik melalui ruang sinaptik dan berikatan dengan protein reseptor yang terletak di vesikel membran postsnaptik.

Tahap kedua terjadi pada tingkat membran postsinaptik. Membran ini, dalam keadaan diam, terpolarisasi karena adanya ion Na+ di permukaan dan ion K+ di kedalaman. Pengaturan ini memberikan keseimbangan yang disebut potensial istirahat. Beda potensial antara permukaan luar dan dalam membran dalam keadaan diam adalah 90 mV. Masuknya asetilkolin ke dalam reseptor mengubah permeabilitas membran terhadap ion, sehingga menyebabkan perubahan distribusi ion pada kedua sisi membran. Dalam hal ini, Na+ secara intensif menembus jauh ke dalam, dan K, sebaliknya, bergerak ke permukaan. Kesetimbangan listrik terganggu, membran terdepolarisasi, dan potensial istirahat menjadi potensial endplate saraf motorik. Jika potensial saraf motorik mencapai ambang batas 30 mV, maka potensial merambat dan menyebabkan relaksasi otot akibat depolarisasi.

Gambar.6. Mekanisme transmisi neuromuskular

Ketika impuls saraf mencapai terminal akson, saluran Ca2+ dengan gerbang tegangan terbuka pada membran prasinaps yang terdepolarisasi. Masuknya Ca2+ ke dalam ekstensi aksonal (membran prasinaps) mendorong pelepasan neurotransmiter kimia dalam bentuk vesikel (vesikel) dari terminal akson. Mediator (dalam sinapsis neuromuskular selalu berupa asetilkolin) disintesis di soma sel saraf dan diangkut melalui transpor aksonal ke ujung akson, di mana mereka menjalankan perannya. Pemancar berdifusi melintasi celah sinaptik dan berikatan dengan reseptor spesifik pada membran pascasinaps. Karena asetilkolin adalah mediator pada sinapsis neuromuskular, reseptor pada membran pascasinaps disebut reseptor kolinergik. Akibat proses ini, saluran Na+ kemosensitif terbuka pada membran pascasinaps, terjadi depolarisasi yang besarnya berbeda-beda dan bergantung pada jumlah mediator yang dilepaskan. Paling sering terjadi proses lokal yang disebut potensial pelat ujung (EPP). Dengan peningkatan frekuensi stimulasi serabut saraf, depolarisasi membran prasinaps meningkat, dan akibatnya, jumlah mediator yang dilepaskan dan jumlah saluran Na+ kemosensitif yang teraktivasi pada membran pascasinaps meningkat. Dengan demikian, timbul EPP, yang dijumlahkan dalam amplitudo depolarisasi ke tingkat ambang batas, setelah itu, pada membran serat otot yang mengelilingi sinaps, muncul AP, yang memiliki kemampuan untuk menyebar di sepanjang membran serat otot. Sensitivitas membran postsinaptik diatur oleh aktivitas enzim asetilkolinesterase (ACCh-E), yang menghidrolisis pemancar ACh menjadi komponen penyusunnya (asetil dan kolin) dan mengembalikannya ke plak prasinaptik untuk resintesis. Tanpa menghilangkan pemancar, depolarisasi jangka panjang berkembang pada membran postsinaptik, yang menyebabkan terganggunya konduksi eksitasi di sinapsis - depresi sinaptik. Dengan demikian, koneksi sinaptik memastikan transmisi eksitasi unilateral dari saraf ke otot, tetapi semua proses ini membutuhkan waktu (penundaan sinaptik), yang menyebabkan rendahnya labilitas sinapsis dibandingkan dengan serabut saraf.

Dengan demikian, sinapsis neuromuskular adalah tempat yang “menguntungkan” di mana obat farmakologis dapat diterapkan, mengubah sensitivitas reseptor dan aktivitas enzim. Fenomena ini sering terjadi dalam praktek dokter: misalnya pada kasus keracunan toksin botulisme, pelepasan mediator ACH terhambat (menghaluskan kerutan pada obat kosmetik), blokade kolinoreseptor (obat mirip curare, bungarotoxin) mengganggu fungsi. pembukaan saluran Na+ pada membran postsinaptik. Senyawa organofosfat (banyak insektisida) mengganggu efektivitas ACh-E dan menyebabkan depolarisasi jangka panjang pada membran postsinaptik. Di klinik, penghambat neuromuskular spesifik digunakan: blokade reseptor kolinergik dengan obat mirip curare, suksinilkolin dan inhibitor kompetitif lainnya yang menggantikan ACh dari reseptor kolinergik. Pada miastenia gravis, karena defisiensi reseptor kolinergik pada membran postsinaptik (karena penghancuran autolitiknya), terjadi kelemahan otot yang progresif, hingga kontraksi otot berhenti total (henti pernapasan). Dalam hal ini, penghambat ACh-E digunakan, yang menyebabkan peningkatan durasi pengikatan mediator ke lebih sedikit reseptor kolinergik dan sedikit meningkatkan amplitudo depolarisasi membran postsinaptik.

Pilihan Editor
Kue Tafsir Mimpi Saat kita hendak tidur, kita sering bermimpi bahwa alur mimpi itu akan menyenangkan dan tentunya kita ingin mimpi itu menjadi pertanda...

Helikopter merupakan simbol menarik kehidupan modern. Pada awalnya, banyak yang berpikir bahwa teknologi ini pada akhirnya akan menggantikan mobil. Namun...

Tafsir Mimpi Abad 21 Mengapa anda bermimpi tentang Helikopter dan apa artinya : Helikopter – Melihat helikopter dalam mimpi berarti anda akan segera mempunyai sebuah...

“Buku mimpi universal yang besar untuk seluruh keluarga oleh O. Smurov” Simbol kuda (kuda) dalam mimpi adalah kehormatan, keberanian dan kerja keras. Terkadang seekor kuda...
Saat ini banyak orang yang mengasosiasikan simbol Matahari dengan penyampaian media anti-Rusia, entah siapa...
Kaya akan mitos warna-warni dan makhluk ilahi. Ketertarikan modern terhadap kepercayaan Slavia kuno terus berkembang. Orang-orang tertarik...
Ramalan di telapak tangan menggunakan garis cinta Jika menurut Anda garis cinta adalah garis panjang yang dimulai dari bawah jari kelingking dan berlanjut ke...
Kotoran selalu dan tetap menjijikkan bagi kebanyakan orang. Bahkan secara simbolis, kotoran melambangkan kotoran...
Bagi Virgo, ramalan bintang tahun 2017 menjanjikan peluang besar untuk mengubah hidup Anda sepenuhnya, memulai kembali, dan menemukan hal-hal baru.