Войти
Примеры электротонических потенциалов В физиологии, электротонус относится к пассивному распространению ча rge внутри нейрона и между клетками сердечной мышцы или клетками гладких мышц. Пассивный означает, что изменения проводимости мембраны, зависящие от напряжения, не влияют. Нейроны и другие возбудимые клетки производят два типа электрического потенциала:
Электротонические потенциалы представляют собой изменения мембранного потенциала нейрона, которые не приводит к генерации нового тока потенциалами действия. Однако все потенциалы действия начинаются с электротонических потенциалов деполяризации мембраны выше порогового потенциала, который преобразует электротонический потенциал в потенциал действия. Нейроны, которые малы по сравнению с их длиной, такие как некоторые нейроны в головном мозге, обладают только электротоническими потенциалами (считается, что этими свойствами обладают амакриновые клетки со вспышкой звездообразования в сетчатке ); более длинные нейроны используют электротонические потенциалы для запуска потенциала действия.
. Электротонические потенциалы имеют амплитуду, которая обычно составляет 5-20 мВ, и они могут длиться от 1 мс до нескольких секунд. Для количественной оценки поведения электротонических потенциалов обычно используются две константы: постоянная времени мембраны τ и постоянная длины мембраны λ. Постоянная времени мембраны измеряет количество времени, в течение которого электротонический потенциал пассивно падает до 1 / e или 37% от его максимума. Типичное значение для нейронов может составлять от 1 до 20 мс. Константа длины мембраны измеряет, насколько далеко электротонический потенциал упадет до 1 / e или 37% от его амплитуды в том месте, где он возник. Обычные значения постоянной длины дендритов составляют от 0,1 до 1 мм.
Электротонические потенциалы проводятся быстрее, чем потенциалы действия, но быстро затухают, поэтому они не подходят для передачи сигналов на большие расстояния. Явление было впервые обнаружено Эдуардом Пфлюгером.
Электротонический потенциал распространяется через электротонное распространение, что составляет притяжение противоположно заряженных ионов и отталкивание одноименно заряженных ионов внутри ячейка. Электротонические потенциалы могут суммироваться в пространстве или во времени. Пространственное суммирование - это комбинация нескольких источников притока ионов (несколько каналов в дендрите или каналы в нескольких дендритах), тогда как временное суммирование - это постепенное увеличение общего заряда из-за повторяющихся притоков в одном и том же месте. Поскольку ионный заряд входит в одно место и рассеивается в других, теряя интенсивность по мере распространения, электротонное распространение является постепенным ответом. Важно сопоставить это с законом «все или ничего» распространением потенциала действия по аксону нейрона.
Электротонный потенциал может увеличивать мембранный потенциал при положительном заряде или уменьшать его при отрицательном заряде. Электротонические потенциалы, повышающие мембранный потенциал, называются возбуждающими постсинаптическими потенциалами (ВПСП). Это потому, что они деполяризуют мембрану, увеличивая вероятность возникновения потенциала действия. Когда они суммируются, они могут деполяризовать мембрану в достаточной степени, чтобы толкнуть ее выше порогового потенциала, что затем вызовет потенциал действия. ВПСП часто вызываются попаданием в клетку либо Na, либо Ca.
Электротонические потенциалы, уменьшающие мембранный потенциал, называются тормозные постсинаптические потенциалы (IPSP). Они гиперполяризуют мембрану и усложняют клетке наличие потенциала действия. IPSP связаны с входом Cl в ячейку или K выходом из ячейки. IPSP могут взаимодействовать с EPSP, чтобы «нейтрализовать» их эффект.
Из-за непрерывно меняющейся природы электротонического потенциала по сравнению с бинарным откликом потенциала действия это создает последствия для сколько информации может быть закодировано каждым соответствующим потенциалом. Электротонические потенциалы способны передавать больше информации за определенный период времени, чем потенциалы действия. Эта разница в скорости передачи информации может быть почти на порядок больше для электротонных потенциалов.
Эквивалентная схема нейрона, построенная на основе предположений простой теории кабеля. Теория кабеля может быть полезна для понимания того, как токи проходят через аксоны нейрона. В 1855 г. лорд Кельвин разработал эту теорию как способ описания электрических свойств трансатлантических телеграфных кабелей. Почти столетие спустя, в 1946 году, Ходжкин и Раштон обнаружили, что кабельная теория может быть применена и к нейронам. Эта теория аппроксимирует нейрон как кабель, радиус которого не изменяется, и позволяет представить его с помощью уравнения в частных производных
где V (x, t) - напряжение на мембране в момент времени t и положение x по длине нейрона, и где λ и τ - характерная длина и временные масштабы, на которых эти напряжения спадают в ответ на стимул. Ссылаясь на принципиальную схему справа, эти масштабы можно определить по сопротивлению и емкости на единицу длины.
Из этих уравнений можно понять, как свойства нейрона влияют на прохождение тока через это. Константа длины λ увеличивается по мере увеличения сопротивления мембраны и уменьшения внутреннего сопротивления, позволяя току проходить дальше по нейрону. Постоянная времени τ увеличивается по мере увеличения сопротивления и емкости мембраны, что приводит к более медленному прохождению тока через нейрон.
Ленточные синапсы - это часто встречающийся тип синапсов. в сенсорных нейронах и имеют уникальную структуру, которая позволяет им динамически реагировать на сигналы электротонических потенциалов. Они названы так в честь содержащейся в них органеллы - синаптической ленты. Эта органелла может удерживать тысячи синаптических везикул рядом с пресинаптической мембраной, обеспечивая высвобождение нейромедиатора, который может быстро реагировать на широкий диапазон изменений мембранного потенциала.
