ศักยภาพในการดำเนินการ

คำพ้องความหมาย

กระแสประสาท, ศักยภาพในการกระตุ้น, ขัดขวาง, คลื่นกระตุ้น, ศักยภาพในการกระทำ, การกระตุ้นด้วยไฟฟ้า

คำนิยาม

ศักยภาพในการออกฤทธิ์คือการเปลี่ยนแปลงสั้น ๆ ในศักยภาพของเยื่อหุ้มเซลล์จากศักยภาพในการพักตัว มันทำหน้าที่ในการส่งสัญญาณกระตุ้นไฟฟ้าดังนั้นจึงเป็นพื้นฐานสำหรับการส่งผ่านสิ่งเร้า

สรีรวิทยา

เพื่อให้เข้าใจถึงศักยภาพในการดำเนินการก่อนอื่นต้องดูที่ไฟล์ ศักยภาพในการพักผ่อน ตระหนักถึงเซลล์ ทุกเซลล์ที่เคลื่อนไหวได้ในสถานะพักมีหนึ่งเซลล์ มันถูกสร้างขึ้นโดย ความแตกต่างในการรับผิดชอบ ระหว่างภายในและภายนอกของ เยื่อหุ้มเซลล์ และขึ้นอยู่กับเซลล์นั้น ๆ ว่าสูงแค่ไหน ตามกฎแล้วค่าจะผันผวนระหว่าง -50 mV ถึง -100 mV เซลล์ประสาทส่วนใหญ่มีศักยภาพในการพักอยู่ที่ -70mV ซึ่งหมายความว่าในสภาวะพักผ่อนภายในเยื่อหุ้มเซลล์จะมีประจุลบเมื่อเทียบกับด้านนอกของเยื่อหุ้มเซลล์ ตอนนี้เรามาดูการพัฒนาศักยภาพในการออกฤทธิ์โดยใช้เซลล์ประสาท ที่นี่ศักยภาพในการดำเนินการทำให้เกิดอย่างรวดเร็ว การนำสารกระตุ้น ในร่างกายในระยะทางไกล

ตำแหน่งเริ่มต้น

เซลล์มีศักยภาพของเยื่อหุ้มซึ่งได้รับการดูแลโดยปั๊มโซเดียม - โพแทสเซียม

ระยะเริ่มต้น

การกระตุ้นที่เกิดจากสิ่งกระตุ้นมาถึงเซลล์ ภายในเซลล์กลายเป็นบวกมากขึ้นเนื่องจากโซเดียมไอออนที่ไหลเข้ามา เมื่อเกินค่าเกณฑ์ที่กำหนด (ในกรณีของเซลล์ประสาทประมาณ 50mV) ศักยภาพในการออกฤทธิ์จะถูกกระตุ้น การทำงานนี้เป็นไปตาม "หลักการทั้งหมดหรือไม่มีอะไรเลย" นั่นหมายความว่าไม่มีสิ่งที่เรียกว่า“ ศักยภาพเพียงเล็กน้อยสำหรับการดำเนินการ” ไม่ว่าจะเกิดขึ้นหรือไม่มี รูปร่างของศักยภาพในการกระทำจะสม่ำเสมอเสมอหลังจากเกินค่าเกณฑ์โดยไม่คำนึงถึงความแรงของสิ่งกระตุ้น

สลับขั้ว

หากเกินค่าเกณฑ์ช่องโซเดียมจำนวนมากบนเยื่อหุ้มเซลล์จะเปิดออกในคราวเดียวและโซเดียมไอออนจำนวนมากจะไหลจากภายนอกเข้าสู่ภายในเซลล์ในคราวเดียว ภายในเซลล์จะกลายเป็นบวกโดยมีค่าสูงสุดประมาณ +20 ถึง + 30 mV เหตุการณ์นี้เรียกอีกอย่างว่า "กระจาย" หรือ "แหก"

Repolarization

หลังจากถึงจุดสูงสุดของการแพร่กระจายช่องโซเดียมจะเริ่มปิดอีกครั้ง ด้วยเหตุนี้ช่องโพแทสเซียมจะเปิดออกซึ่งโพแทสเซียมไอออนที่มีประจุบวกจะไหลออกจากเซลล์และภายในเซลล์จะกลายเป็นลบอีกครั้ง

hyperpolarization

อันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนขั้วมักจะไม่ถึงศักยภาพในการพักผ่อนในตอนแรกและสามารถเข้าถึงค่าได้ถึง -90 mV ตัวอย่างเช่นในเซลล์ประสาทที่มีศักยภาพในการพักที่ -70 mV เรียกอีกอย่างว่า hyperpolarizing postpotential เกิดขึ้นจากการที่ช่องโพแทสเซียมปิดช้ากว่าและทำให้โพแทสเซียมไอออนที่มีประจุบวกไหลออกจากเซลล์มากขึ้น

จากนั้นอัตราส่วนเดิมจะถูกเรียกคืนโดยปั๊มโซเดียม - โพแทสเซียมซึ่งใช้พลังงานในการขนส่งโซเดียมไอออนสามตัวออกจากเซลล์และในทางกลับกันจะลำเลียงโพแทสเซียมไอออนสองตัวเข้าสู่เซลล์

ระยะวัสดุทนไฟยังมีความสำคัญต่อศักยภาพในการออกฤทธิ์ เกิดขึ้นจากการที่ช่องโซเดียมไม่ได้ใช้งานเป็นเวลาสั้น ๆ หลังจากที่มีการกระตุ้นให้เกิดการกระทำ ดังนั้นจึงไม่สามารถกระตุ้นให้เกิดการกระทำใด ๆ ได้อีกในช่วง“ ช่วงเวลาการทนไฟสัมบูรณ์” และศักยภาพในการดำเนินการเพิ่มเติมสามารถถูกกระตุ้นได้ในขอบเขตที่ จำกัด ในช่วง“ ระยะเวลาการทนไฟสัมพัทธ์”

ศักยภาพในการออกฤทธิ์คงอยู่ประมาณ 1-2 มิลลิวินาทีในเซลล์ประสาท ในเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจอาจมีขนาดหลายร้อยมิลลิวินาที

ศักยภาพในการดำเนินการเป็นหัวใจสำคัญ

พื้นฐานของการกระตุ้นด้วยไฟฟ้าในหัวใจคือศักยภาพในการออกฤทธิ์ที่เรียกว่า แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงที่ จำกัด เวลาทางชีวภาพของแรงดันไฟฟ้าทั่วเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งจะสิ้นสุดลงด้วยการกระทำของกล้ามเนื้อในกรณีนี้คือการเต้นของหัวใจ โดยมีระยะเวลาประมาณ 200 ถึง 400 มิลลิวินาทีขึ้นอยู่กับอัตราการเต้นของหัวใจที่เกี่ยวข้องนั่นคือจำนวนการเต้นของหัวใจต่อนาทีนั่นคือ ออกฤทธิ์ต่อหัวใจได้นานขึ้น มากกว่ากล้ามเนื้อโครงร่างหรือเซลล์ประสาท สิ่งนี้ช่วยปกป้องหัวใจจากความวิตกกังวลมากเกินไป

เริ่มจากศักยภาพในการพักตัวแรงดันไฟฟ้าพื้นฐานประมาณลบ 90 มิลลิโวลต์ซึ่งนำไปใช้กับเยื่อหุ้มเซลล์ศักยภาพการกระทำจะไหลผ่านหัวใจ สี่ขั้นตอนของการสร้างความเร้าอารมณ์. ช่องไอออนที่แตกต่างกันทำงานร่วมกันเพื่อเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าที่ด้านนอกของเซลล์ เหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นโปรตีนขนส่งที่อยู่ในผิวหนังของเซลล์และขนส่งอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าขนาดเล็กจำนวนมากผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งจะทำให้ไฟล์ แรงดันไฟฟ้าในเซลล์เปลี่ยนแปลง และทำให้เกิดการกระทำที่มีศักยภาพในหัวใจ

ใน ระยะแรกที่เรียกว่า ระยะ Depolarizationความสามารถในการขนส่งอนุภาคโซเดียมที่มีประจุบวกเพิ่มขึ้น สิ่งเหล่านี้ไหลเข้าไปภายในเซลล์และนำไปสู่เซลล์เดียว เพิ่มความตึงเครียด จากประมาณลบ 90 มิลลิโวลต์ถึงบวก 30 มิลลิโวลต์

โดยการเปลี่ยนประจุไฟฟ้าเป็นช่วงบวกจะมีความเฉพาะเจาะจง ช่องแคลเซียม ที่หัวใจ เปิด. ดังนั้นมันมาถึงหนึ่ง การไหลเข้าของอนุภาคแคลเซียมเข้าสู่เซลล์หัวใจ. นี้ ระยะที่สอง แสดงถึงความยาวนานตามแบบฉบับของหัวใจ ระยะที่ราบสูง นี่คือที่ที่ความตื่นเต้นถูกนำพาและป้องกันเหนือสิ่งอื่นใดการเข้ามาของศักยภาพในการดำเนินการที่ไม่จำเป็นเพิ่มเติม ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความสามารถในการสูบฉีดที่ควบคุมได้ของหัวใจและป้องกันภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะ

ใน ระยะที่สาม, ของ เฟส Repolarizationแรงดันไฟฟ้าจะค่อยๆกลับสู่ศักย์ที่เหลือที่ลบ 90 มิลลิโวลต์ ผ่านกระบวนการที่ใช้พลังงานมากตรงกันข้ามกับการไล่ระดับความเข้มข้นเหนือเซลล์การไหลเข้าจะทำงาน อนุภาคโซเดียมกลับออกไปข้างนอก และเล็ดลอดออกมา ส่วนโพแทสเซียมกลับเข้าสู่เซลล์ การขนส่ง และสิ่งนี้จนกว่าศักยภาพในการพักผ่อนเดิมจะลดระดับลงอีกครั้ง ขณะนี้เซลล์พร้อมแล้วสำหรับศักยภาพในการดำเนินการใหม่

ศักยภาพในการดำเนินการที่โหนดไซนัส

จุดเริ่มต้นของการกระตุ้นของศักยภาพในการกระทำที่เป็นหัวใจสำคัญอยู่ที่สิ่งที่เรียกว่า โหนดไซนัส. นี้ตั้งอยู่ ในใบหูด้านขวา ใกล้จุดบรรจบของ vena cava ที่เหนือกว่าซึ่งลำเลียงเลือดจากร่างกายส่วนบนไปยังหัวใจ

โหนดไซนัสประกอบด้วย เซลล์กล้ามเนื้อดัดแปลงที่สร้างศักยภาพในการดำเนินการที่จำเป็นสำหรับการปลุกเร้าอารมณ์ ดังนั้นพวกเขาจึงก่อตัวเป็นธรรมชาติ เครื่องกระตุ้นหัวใจของเรา. เซลล์เหล่านี้เป็นเซลล์ที่เคลื่อนไหวได้อย่างรวดเร็วโดยมีความถี่ธรรมชาติประมาณ 60 ถึง 80 ครั้งต่อนาที ความถี่ธรรมชาตินี้สามารถลงทะเบียนในรูปแบบของชีพจร

จากนั้นศักยภาพของการกระทำที่เกิดขึ้นจะเกิดขึ้นผ่านโครงสร้างทางกายวิภาคบางอย่างเพื่อที่จะไหลเข้าสู่กล้ามเนื้อทำงานของหัวใจในลักษณะที่หดตัวซึ่งเป็นการเต้นของหัวใจ จำนวนครั้งต่อนาทีสามารถปรับให้เข้ากับภาระของบุคคลได้ ของ สงสารระบบประสาทอัตโนมัติที่มีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อเพิ่มขึ้น ภาระ เปิดใช้งานนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของศักยภาพในการดำเนินการที่เข้ามา
จะตรงกันข้ามที่เรียกว่า ระบบประสาทพาราซิมพาเทติก เปิดใช้งานโดยเฉพาะใน ช่วงเวลาพัก ของร่างกายมีบทบาทจำนวนของการกระทำที่มีต่อหัวใจจะถูกควบคุม การเต้นของหัวใจจะช้าลง ด้วย ยา และร่างกายของตัวเอง ฮอร์โมนเช่นอะดรีนาลีนส่งผลต่อระบบนี้