활동 전위 : 전파 및 단계 - GEOGRAFÍA

활동 전위는 뇌의 신경 세포에서 발생하는 단명 전기 화학적 현상이다. 뉴런이 다른 뉴런에 전달하는 메시지라고 할 수 있습니다.

활동 전위는 소마라고도하는 세포체 (핵)에서 생성됩니다. 그것은 터미널 버튼이라고 불리는 끝에 도달 할 때까지 전체 축삭 (와이어와 유사한 뉴런의 연장)을 통해 이동합니다.

주어진 축삭의 활동 전위는 항상 동일한 기간과 강도를 갖습니다. 축삭이 다른 프로세스로 분기되면 활동 전위가 분할되지만 그 강도는 감소하지 않습니다.

활동 전위가 뉴런의 말단 버튼에 도달하면 신경 전달 물질이라고하는 화학 물질을 분비합니다. 이러한 물질은이를받는 뉴런을 자극하거나 억제하여 해당 뉴런에서 활동 전위를 생성 할 수 있습니다.

뉴런의 활동 전위에 대해 알려진 많은 것들은 거대 오징어 축삭을 사용한 실험에서 비롯됩니다. 머리에서 꼬리까지 뻗어있어 크기 때문에 공부하기 쉽습니다. 그들은 동물이 움직일 수 있도록 봉사합니다.

뉴런 막 잠재력

A. 이상적인 활동 전위의 개략도. B. 활동 전위의 실제 기록. 출처 : en : Memenen / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

뉴런은 내부와 외부의 전하가 다릅니다. 이 차이를 막 전위 라고합니다 .

뉴런이 휴지 전위 에있을 때 , 이는 전하가 흥분성 또는 억제 성 시냅스 전위에 의해 변경되지 않음을 의미합니다.

반면에 다른 전위가 영향을 받으면 막 전위가 감소 될 수 있습니다. 이것은 탈분극 으로 알려져 있습니다 .

반대로 막전위가 정상 전위에 비해 증가하면 과분극 현상이 발생한다 .

막 전위의 매우 빠른 역전이 갑자기 발생하면 활동 전위 가 발생합니다 . 이것은 짧은 전기 충격으로 구성되며, 이는 뉴런의 축색 돌기를 통과하는 메시지로 변환됩니다. 셀 본체에서 시작하여 터미널 버튼에 도달합니다.

신경 자극은 축삭을 따라 이동합니다.

중요한 것은 활동 전위가 발생하기 위해 전기적 변화가 여기 임계 값 이라고하는 임계 값에 도달해야한다는 것 입니다. 활동 전위가 발생하기 위해 반드시 도달해야하는 막 전위의 값입니다.

화학적 시냅스의 개략도

활동 전위 및 이온 수준의 변화

활동 전위 동안 뉴런의 막 투과성. 휴지 상태 (1), 나트륨 및 칼륨 이온은 막을 통과 할 수 없으며 뉴런 내부에는 음전하가 있습니다. 뉴런의 탈분극 (2)은 나트륨 채널을 활성화하여 나트륨 이온이 뉴런의 막을 통과하도록합니다. 재분극 (3), 나트륨 채널이 닫히고 칼륨 채널이 열리면 칼륨 이온이 막을 통과합니다. 불응 성 기간 (4)에는 칼륨 채널이 닫히면 막 전위가 휴지 상태로 돌아갑니다. 출처 : 활동 전위 중 신경 세포의 막 투과성 .pdf 및 활동 전위, CThompson02

정상적인 조건에서 뉴런은 내부에서 나트륨 (Na +)을받을 준비가되어 있습니다. 그러나 그 막은이 이온을 잘 투과하지 못합니다.

또한, 잘 알려진 "나트륨-칼륨 수송 체"는 세포막에서 나트륨 이온을 제거하고 칼륨 이온을 도입하는 역할을하는 단백질을 세포막에서 발견합니다. 특히, 추출되는 3 개의 나트륨 이온마다 2 개의 칼륨 이온을 도입합니다.

이 운반체는 세포 내 나트륨 수치를 낮게 유지합니다. 세포의 투과성이 증가하고 더 많은 나트륨이 갑자기 들어가면 막 전위가 급격히 변합니다. 분명히 이것이 활동 전위를 유발하는 것입니다.

특히, 나트륨에 대한 막의 투과성이 증가하여 뉴런에 들어갑니다. 동시에 이것은 칼륨 이온이 세포를 떠날 수 있도록합니다.

이러한 투과성 변화는 어떻게 발생합니까?

세포는 세포막에 이온 채널 이라고하는 수많은 단백질을 포함하고 있습니다. 이들은 이온이 항상 열려 있지는 않지만 세포에 들어가거나 나갈 수있는 구멍을 가지고 있습니다. 특정 이벤트에 따라 채널이 닫히거나 열립니다.

여러 유형의 이온 채널이 있으며 각각은 일반적으로 특정 유형의 이온을 독점적으로 수행하도록 특화되어 있습니다.

예를 들어 열린 나트륨 채널은 초당 1 억 개 이상의 이온을 통과 할 수 있습니다.

활동 전위는 어떻게 생성됩니까?

뉴런은 정보를 전기 화학적으로 전달합니다. 이것은 화학 물질이 전기 신호를 생성한다는 것을 의미합니다.

이러한 화학 물질에는 전하가 있으므로 이온이라고합니다. 신경계에서 가장 중요한 것은 양전하를 띠는 나트륨과 칼륨입니다. 칼슘 (양전하 2 개) 및 염소 (음전하 1 개)에 추가합니다.

막 전위의 변화

활동 전위가 발생하기위한 첫 번째 단계는 세포막 전위의 변화입니다. 이 변경은 여기 임계 값을 초과해야합니다.

특히 탈분극이라고하는 막 전위의 감소가 있습니다.

나트륨 채널 개방

결과적으로 막에 박힌 나트륨 채널이 열리고 나트륨이 뉴런에 대량으로 들어갈 수 있습니다. 이는 확산력과 정전기 압력에 의해 구동됩니다.

나트륨 이온은 양전하를 띠기 때문에 막 전위의 급격한 변화를 일으 킵니다.

칼륨 채널 개방

축 삭막에는 나트륨 및 칼륨 채널이 있습니다. 그러나 후자는 덜 민감하기 때문에 나중에 열립니다. 즉, 개방하려면 더 높은 수준의 탈분극이 필요하며 이것이 나중에 열리는 이유입니다.

나트륨 채널 폐쇄

활동 전위가 최대 값에 도달 할 때가 있습니다. 이 기간부터 나트륨 채널이 차단되고 닫힙니다.

막이 다시 휴지 잠재력에 도달 할 때까지 더 이상 열 수 없습니다. 결과적으로 더 이상 나트륨이 뉴런에 들어갈 수 없습니다.

칼륨 채널 폐쇄

그러나 칼륨 채널은 열려 있습니다. 이것은 칼륨 이온이 세포를 통해 흐르도록합니다.

확산 및 정전기 압력으로 인해 축삭 내부가 양전하를 띠면 칼륨 이온이 세포 밖으로 밀려납니다. 따라서 막 전위는 일반적인 값을 회복합니다. 조금씩 칼륨 채널이 닫힙니다.

이러한 양이온의 배출은 막 전위가 정상 값을 회복하도록합니다. 이런 일이 발생하면 칼륨 채널이 다시 닫히기 시작합니다.

막 전위가 정상 값에 도달하면 칼륨 채널이 완전히 닫힙니다. 얼마 후 나트륨 채널은 다시 활성화되어 다시 탈분극되어 열리게됩니다.

마지막으로 나트륨-칼륨 수송 체는 들어온 나트륨을 분비하여 이전에 남은 칼륨을 회수합니다.

정보는 축삭을 통해 어떻게 전파됩니까?

뉴런의 일부. 출처 : 기계 판독 가능 작성자가 제공되지 않았습니다. NickGorton ~ commonswiki 가정 (저작권 주장 기반)

축색 돌기는 뉴런의 일부로 구성되며, 뉴런의 케이블 모양의 확장입니다. 물리적으로 멀리 떨어져있는 뉴런이 서로 연결하고 정보를 전송하기에는 너무 길 수 있습니다.

활동 전위는 축색 돌기를 따라 전파되고 터미널 버튼에 도달하여 메시지를 다음 셀로 보냅니다. 축삭의 다른 영역에서 활동 전위의 강도를 측정하면 강도가 모든 영역에서 동일하게 유지된다는 것을 알 수 있습니다.

전부 아니면 무법

이것은 축삭 전도가 기본 법칙을 따르기 때문에 발생합니다. 즉, 활동 전위가 주어 졌는지 여부입니다. 일단 시작되면 전체 축삭을 통해 끝까지 이동하며 항상 동일한 크기를 유지하며 증가하거나 감소하지 않습니다. 또한 축색 돌기가 분기되면 활동 전위가 분할되지만 크기는 유지됩니다.

활동 전위는 뉴런의 소마에 부착 된 축삭의 끝에서 시작됩니다. 그들은 보통 한 방향으로 만 이동합니다.

행동 및 행동 잠재력

이 시점에서 궁금 할 것입니다. 활동 전위가 전부 또는 전무 과정 인 경우 근육 수축과 같은 특정 행동이 어떻게 강도 수준에 따라 달라질 수 있습니까? 이것은 주파수의 법칙에 의해 발생합니다.

주파수의 법칙

일어나는 일은 단일 활동 전위가 정보를 직접 제공하지 않는다는 것입니다. 대신, 정보는 축삭의 방출 빈도 또는 발사 속도에 의해 결정됩니다. 즉, 활동 전위가 발생하는 빈도입니다. 이것은 "빈도의 법칙"으로 알려져 있습니다.

따라서 높은 빈도의 활동 전위는 매우 강렬한 근육 수축으로 이어질 것입니다.

지각도 마찬가지입니다. 예를 들어, 매우 밝은 시각적 자극을 포착하려면 눈에 부착 된 축삭에 높은 "발사 속도"를 생성해야합니다. 이런 식으로 활동 전위의 빈도는 물리적 자극의 강도를 반영합니다.

따라서 전부 또는 무의 법칙은 주파수 법칙으로 보완됩니다.

다른 형태의 정보 교환

활동 전위는 뉴런에서 발생하는 전기 신호의 유일한 부류가 아닙니다. 예를 들어, 시냅스를 통해 정보를 전송하면 데이터를 수신하는 뉴런의 막에 작은 전기 충격이 생성됩니다.

시냅스의 계획. 출처 : Thomas Splettstoesser (www.scistyle.com)

때로는 활동 전위를 생성하기에는 너무 약한 약간의 탈분극이 막전위를 약간 변경할 수 있습니다.

그러나이 변화는 축삭을 통해 이동함에 따라 점차 감소합니다. 이러한 유형의 정보 전송에서는 나트륨이나 칼륨 채널이 열리거나 닫히지 않습니다.

따라서 축삭은 해저 케이블처럼 작동합니다. 신호가 전송되면 진폭이 감소합니다. 이것은 하향 전도로 알려져 있으며 축삭의 특성으로 인해 발생합니다.

활동 전위와 수초

거의 모든 포유류의 축삭은 수초로 덮여 있습니다. 즉, 신경 전도를 허용하는 물질로 둘러싸인 세그먼트가있어 더 빠르게 만듭니다. 수초는 세포 외액이 축삭에 도달하지 않고 축삭 주위를 감습니다.

미엘린은 oligodendrocytes라고 불리는 세포에 의해 중추 신경계에서 생성됩니다. 말초 신경계에서는 Schwann 세포에 의해 생성됩니다.

myelin sheaths로 알려진 myelin 세그먼트는 축색 돌기의 맨 부분에 의해 서로 분리됩니다. 이 부위를 Ranvier 결절이라고하며 세포 외액과 접촉합니다.

활동 전위는 수초화되지 않은 축삭 (수초로 덮이지 않은)에서 수초화되지 않은 축삭에서 다르게 전달됩니다.

활동 전위는 와이어의 특성으로 인해 수초로 덮인 축삭 막을 통해 이동할 수 있습니다. 이런 식으로 축삭은 활동 전위가 발생하는 곳에서 Ranvier의 다음 절점으로 전기적 변화를 일으 킵니다.

이 변화는 약간 가늘어 지지만 다음 노드에서 활동 전위를 유발할만큼 충분히 강합니다. 이 잠재력은 Ranvier의 각 노드에서 촉발되거나 반복되어 수초 영역을 통해 다음 노드로 이동합니다.

이러한 종류의 활동 전위 전도를 염성 전도라고합니다. 그 이름은 "춤추다"를 의미하는 라틴어 "saltare"에서 유래되었습니다. 개념은 임펄스가 노드에서 노드로 점프하는 것처럼 보이기 때문입니다.

활동 전위를 전달하기위한 염전도의 장점

이러한 유형의 운전에는 장점이 있습니다. 우선 에너지 절약입니다. 나트륨-칼륨 운반체는 활동 전위 동안 축삭 내부에서 과도한 나트륨을 끌어 당기는 많은 에너지를 소비합니다.

이 나트륨 칼륨 수송 체는 수초로 덮이지 않는 축삭 부위에 위치합니다. 그러나 myelinated axon에서 나트륨은 Ranvier의 마디에만 들어갈 수 있습니다. 이로 인해 훨씬 적은 양의 나트륨이 유입되고, 이로 인해 더 적은 양의 나트륨이 배출되어야하므로 나트륨-칼륨 수송 체가 덜 일해야합니다.

미엘린의 또 다른 이점은 속도입니다. 활동 전위는 전체 축삭을 통과 할 필요없이 충동이 한 노드에서 다른 노드로 "점프"하기 때문에 수초 축삭에서 더 빠르게 수행됩니다.

이러한 속도 증가로 인해 동물은 더 빨리 생각하고 반응하게됩니다. 오징어와 같은 다른 생명체는 수초가없는 축삭을 가지고있어 크기가 증가하여 속도가 빨라집니다. 오징어 축삭은 직경이 커서 (약 500µm) 더 빠르게 이동할 수 있습니다 (초당 약 35 미터).

그러나 동일한 속도로 활동 전위는 고양이의 축삭 돌기에서 이동하지만 지름은 6µm에 불과합니다. 무슨 일이 일어나는가는이 축삭이 수초를 포함하고 있다는 것입니다.

수초화 된 축삭 돌기는 시간당 약 432km의 속도, 직경 20µm의 활동 전위를 수행 할 수 있습니다.

참고 문헌

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활동 전위 : 전파 및 단계 - GEOGRAFÍA - 2025