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 den saltdannende ledning af excitation i de menneskelige nervesystemer. 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 nervestierne 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. Na + / K + -pumper er placeret ved disse knudepunkter, der transporterer kaliumioner ind i det indre af aksonen i hvilefasen, mens de forbruger ATP. Natriumioner pumpes ud af cellen på samme tid. Dette betyder, at der er en højere kaliumkoncentration inde i aksonerne end udenfor.

På grund af de proteinholdige ionkanaler har cellernes membraner forskellige niveauer af permeabilitet for disse ioner. Natriumkanalerne lukkes normalt ved hvile. Kanalerne for kalium er derimod åbne, så diffusion af kaliumionerne forekommer. 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.

For at sige det enkelt, i tilfælde af handlingspotentialet, overføres et signal gennem ændringerne i membranpotentialet.

En værdi på -50 mV gælder som tærskelværdien for oprettelse 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. I modsætning hertil 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, undertiden på grund af tabet af hvilepotentiale. Neuronerne har brug for energi for at gendanne deres hvilepotentiale. Cyanidforgiftning blokerer forsyningen af ​​energi, så der ikke kan leveres nogen til at gendanne hvilepotentialet. Nervecellerne forbliver permanent depolariserede og mister deres funktionalitet.

Afhængig af hvor mange neuroner der er påvirket 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 udtrykkes 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 fund 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 mangel på kalium på grund af for lidt vegetabilske fødevarer siges at forringe 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 formodentlig relevante for forskellige sygdomme i centralnervesystemet.