Handlingspotensial

Synonymer

Nerveimpuls, eksitasjonspotensial, pigg, eksitasjonsbølge, handlingspotensial, elektrisk eksitasjon

definisjon

Handlingspotensialet er en kort endring i cellens membranpotensial fra hvilepotensialet. Den brukes til å overføre elektrisk eksitasjon og er derfor grunnleggende for overføring av stimuli.

fysiologi

For å forstå handlingspotensialet, må man først se på Hvilepotensial bli klar over en celle. Hver opphissende celle i hviletilstand har en. Det er skapt av Forskjell som er ansvarlig mellom innsiden og utsiden av Cellemembran og det avhenger av den respektive cellen hvor høy den er. Som regel svinger verdiene mellom -50 mV og -100 mV. De fleste nerveceller har et hvilepotensial på -70mV, noe som betyr at i hviletilstand er innsiden av cellemembranen negativt ladet sammenlignet med utsiden av cellemembranen. Vi vil nå se på utviklingen av et handlingspotensial ved hjelp av en nervecelle. Her gir handlingspotensialet et raskt Spenningsledning i kroppen over lange avstander.

Startposisjon

Cellen har et hvilemembranpotensial som opprettholdes av natrium-kaliumpumpen.

Initieringsfase

En eksitasjon, utløst av en stimulus, når cellen. Innsiden av cellen blir mer positiv på grunn av innstrømmende natriumioner. Hvis en viss terskelverdi overskrides (i tilfelle nerveceller ca. - 50mV), utløses et handlingspotensial. Dette fungerer i henhold til “alt eller ingenting-prinsippet”. Det betyr at det ikke er noe som heter "et lite potensial for handling", enten det oppstår eller ikke. Handlingspotensialets form er alltid jevn etter at terskelverdien er overskredet, uavhengig av stimulansen.

Depolarisering

Hvis terskelverdien overskrides, åpner mange natriumkanaler på cellemembranen på en gang, og mange natriumioner strømmer inn i det indre av cellen utenfra samtidig. Cellen blir positiv innvendig med opptil ca. +20 til + 30 mV. Denne hendelsen er også kjent som "spread" eller "overshoot".

Repolarisering

Etter at spredningen er nådd, begynner natriumkanalene å lukkes igjen. For dette åpnes kaliumkanaler, som positivt ladede kaliumioner strømmer ut av cellen og innsiden av cellen blir mer negativ igjen.

Hyperpolarisering

Som et resultat av repolarisasjonen, oppnås vanligvis ikke hvilepotensialet først og kan nå verdier på opptil - 90 mV, for eksempel i tilfelle av en nervecelle med et hvilepotensial på -70 mV. Dette kalles også hyperpolariserende postpotensial. Det oppstår fra det faktum at kaliumkanalene lukkes saktere og dermed strømmer mer positivt ladede kaliumioner ut av cellen.

Det opprinnelige forholdet gjenopprettes deretter av natrium-kaliumpumpen, som bruker energi til å transportere tre natriumioner ut av cellen og til gjengjeld to kaliumioner inn i cellen.

Den såkalte ildfaste fasen er også viktig for handlingspotensialet. Det oppstår fra det faktum at natriumkanalene er inaktive en kort stund etter at handlingspotensialet er utløst. Dermed kan ikke noe ytterligere handlingspotensial utløses i løpet av den "absolutte ildfaste perioden", og et ytterligere handlingspotensial kan bare utløses i begrenset grad i løpet av den "relative ildfaste perioden".

Et handlingspotensial varer i 1-2 celler i nerveceller. I en hjertemuskulaturcelle kan det til og med være flere hundre millisekunder.

Handlingspotensial i hjertet

Grunnlaget for elektrisk stimulering i hjertet er det såkalte handlingspotensialet.Det representerer den biologisk tidsbegrensede endringen i en elektrisk spenning over cellemembranen, som ender i en muskelhandling, i dette tilfellet hjerteslag. Med en varighet på rundt 200 til 400 millisekunder, avhengig av pulsen, dvs. antall hjerteslag per minutt, det vil si Handlingspotensial på hjertet lenger enn en skjelettmuskulatur eller nervecelle. Dette beskytter hjertet mot overspenning.

Med utgangspunkt i et visst hvilepotensial, en basisspenning på rundt minus 90 millivolt, som påføres cellens membraner, går handlingspotensialet gjennom hjertet fire faser av opphisselsesdannelse. Ulike ionekanaler jobber sammen for å endre den elektriske spenningen på utsiden av cellene. Dette er for det meste transportproteiner som er plassert i huden på cellene og transporterer forskjellige veldig små ladede partikler over membranen. Dette vil gjøre elektrisk spenning på cellen endres og dermed dannet handlingspotensialet på hjertet.

I første fase, den såkalte Avpolarisasjonsfaseøker evnen til å transportere positivt ladede natriumpartikler. Disse strømmer nå inn i det indre av cellene og fører til en Økning i spenning fra omtrent minus 90 millivolt til pluss 30 millivolt.

Ved å flytte den elektriske ladningen til det positive området, blir de spesifikke Kalsiumkanaler på hjertet åpen. Så det kommer til en Tilstrømning av kalsiumpartikler til hjertecellene. Disse andre fase representerer den langvarige som er typisk for hjertet Platåfase Det er her spenningen bæres og forhindrer blant annet innføring av ekstra overflødige handlingspotensialer. Det sikrer kontrollert pumpekapasitet i hjertet og beskytter mot hjertearytmier.

I tredje fase, den Repolarisasjonsfase, returnerer den elektriske spenningen sakte i retning av hvilepotensialet på minus 90 millivolt. På grunn av en energiforbrukende prosess, i motsetning til konsentrasjonsgradienten over cellen, blir tilstrømningen aktiv Natriumpartikler utenfor og utgikk Kaliumdeler tilbake i cellen transportert. Og dette til det opprinnelige hvilepotensialet har flatet ut igjen. Cellen er nå klar for et nytt handlingspotensial.

Handlingspotensial ved sinusknutepunktet

Opphisselsesopprinnelsen til handlingspotensialet i hjertet ligger i det såkalte Sinus node. Dette er lokalisert i høyre auricle nær sammenløpet av den overlegne vena cava, som transporterer blodet fra den øvre systemiske sirkulasjonen til hjertet.

Sinusknuten består av modifiserte muskelcellersom skaper handlingspotensialene som er nødvendige for opphisselse. De danner dermed den naturlige Pacemaker av vårt hjerte. Dette er raskt spennende celler med en naturlig frekvens på rundt 60 til 80 slag per minutt. Denne naturlige frekvensen kan registreres i form av pulsen.

Derfra tar det resulterende handlingspotensialet sin gang via visse anatomiske strukturer for å føre til en sammentrekning, et hjerterytme, i hjertets arbeidsmuskler. Antall slag per minutt kan tilpasses belastningen på personen. De Medfølende, et autonomt nervesystem som er spesielt viktig når det øker byrde aktiveres, fører til en økning i innkommende handlingspotensialer.
Vil det motsatte, den såkalte Parasympatisk nervesystem aktivert, spesielt i Hvileperioder av kroppen spiller en rolle, blir antall handlingspotensialer mot hjertet strupet. Hjerteslaget bremser. Også Medisiner og kroppens egne Hormoner, som adrenalin, påvirker dette systemet.