FIZIOLOGIJA ŽIVČANOG SUSTAVA

NEUROFIZIOLOGIJA ŽIVČANIH IMPULSA

(računalna simulacija)

Ciljevi: - definirati sljedeće pojmove:  podražljivost   provodljivost potencijal membrane u mirovanju        polariziran natrij-kalijeva crpka prag podražljivosti depolarizacija akcijski potencijal repolarizacija hiperpolarizacija

     razdoblje potpune nepodražljivosti razdoblje relativne nepodražljivosti živčani podražaj složeni akcijski potencijal živca brzina provodljivosti - nabrojiti najmanje četiri različita podražaja koji mogu generirati akcijski potencijal - nabrojiti najmanje dva različita spoja koji mogu generirati akcijski potencijal - opisati vezu između veličine živca i brzine provodljivosti

dendrit završetak aksona tijelo stanice jezgra akson mijelinska ovojnica

ŽIVČANE STANICE

glavne fiziološke osobine : PODRAŽLJIVOST (sposobnost reagiranja na podražaj i prevođenja podražaja u živčani impuls) PROVODLJIVOST (sposobnost prenošenja impulsa) POTENCIJAL MEMBRANE U MIROVANJU - izvan stanice oko membrane je pozitivan naboj, a unutrašnjost neurona je negativno nabijena - membrana je POLARIZIRANA

Na-K crpka u membrani održava razlike u električnom naboju nastale difuzijom iona vanstanična tekućina natrij-kalijeva crpka citoplazma membrana

- unutrašnja površina stranične membrane negativnija je od vanjske površine, uglavnom zbog staničnih bjelančevina koje su, pri pH koji je u stanici, negativno nabijene - potencijal membrane u mirovanju može se mjeriti s voltmetrom stavljajući elektrodu koja mjeri napon u stanicu uz unutrašnju površinu membrane i drugu elektrodu izvan stanice

- u velikom neuronu lignje ili u aksonu žabe potencijal membrane u mirovanju iznosi –70 mV - u ljudi potencijal membrane u mirovanju je od -40 mV do -90mV

- kada su neuroni aktivirani podražajem, membrana na mjestu okidanja brzo postane jače propusna za natrijeve ione - ioni

NATRIJA

brzo ulaze u stanicu povečavajući broj pozitivno nabijenih čestica unutar stanice i mjenjajući polaritet membrane - unutrašnja površina stanične membrane postaje manje negativno nabijena i vanjska površina postaje manje pozitivno nabijena – DEPOLARIZACIJA

potencijal membrane u mirovanju akcijski potencijal akson

- kada depolarizacija dosegne određenu točku zvanu prag podražljivosti, stvara se AKCIJSKI POTENCIJAL (unutrašnja površina stranične membrane pozitivnija je nego vanjska površina) - membrana se depolarizira, potencijal membrane u mirovanju od -70 mV postaje manje negativan - kada dosegne 0 mV, nema razlike u naboju na vanjskoj i unutrašnjoj površini membrane stanice, kanali za natrij se zatvaraju, a otvaraju se kanali za kalij

- kanali za natrij se zatvore, membranski potencijal doseže +35 mV - otvaranje kanala za kalij omogućuje K + izlazak iz stanice niz elektrokemijski gradijent (promjena potencijala u negativnom smjeru) – REPOLARIZACIJA - repolarizacija se zbiva u milisekundi od početnog ulaska natrijevih iona u stanicu i uspostavlja se potencijal membrane u mirovanju, točnije, kada se zatvore kanali za kalij, membrana stanice je hiperpolarizirana, membranski potencijal "pobjegne" na -75 mV - zatvaranjem kanala i djelovanjem Na-K crpke potencijal membrane u mirovanju se vrlo brzo vraća na -70 mV

depolarizacija K + kanal ovisan o naponu Na + kanal ovisan o naponu repolarizacija K + kanal ovisan o naponu Na + kanal ovisan o naponu

akcijski potencijal prag podražaj podražaj neuspješn i podražaji potencijal membrane u mirovanju razdoblje nepodražljivosti vrijeme

- akcijski potencijal kada je stvoren fenomenom samoširenja, širi se uzduž membrane neurona - slijedi zakon "sve ili ništa", prilikom kojega se membrana neurona depolarizira 100% ili se uopće ne depolarizira - u živčanim stanicama, akcijski potencijal se naziva ŽIVČANI IMPULS - kada dosegne završetak aksona, pokreće oslobađanje neurotransmitera u sinaptičku pukotinu - neurotransmiter će podražiti ili inhibirati postsinaptički neuron

aksoni mnogih živčanih stanica su omotani u masni omotač nazvan mijelinski omotač koji je proširenje membrane Schwannove stanice - Schwannove stanice su poredane duž aksona jedna do druge, ali između njih postoji mali nezaštičeni dio aksona - natrijevi kanali ovisni o naponu ograničeni su na ova područja koja se zovu Ranvierova suženja kanali za natrij Ranvierova suženja

- nagli ulazak natrijevih iona na jednom suženju stvara dovoljnu depolarizaciju za dostizanje praga podražaja sljedećeg suženja - akcijski potencijal SKOKOVITO se širi od jednog suženja do drugog što rezultira bržim širenjem živčanog impulsa nego što je u nemijeliniziranim živčanim stanicama

Vrste podražaja koji uzrokuju stvarnje akcijskog potencijala: ELEKTRIČNI PODRAŽAJ MEHANIČKO PODRAŽIVANJE PODRAŽIVANJE ŽIVCA TOPLINOM KEMIJSKO PODRAŽIVANJE ŽIVACA

INHIBICIJA ŽIVČANIH IMPULSA

fizikalni čimbenici: jaki pritisak i niska temperatura sprječavajući lokalno dotok krvi do živčanih vlakana - kemijske tvari: lokalni anestetici, alkohol, i dr. - KURARE (alfatoksin) veže na receptore acetilkolina na postsinaptičkoj membrani stanice i blokira sinaptički prijenos s jednog neurona na drugi - LIDOKAIN blokira brze natrijeve kanale u membrani stanice i onemogućuje depolarizaciju membrane.

Vrsta živca

Gujavica

(mali, tanki živac)

Žaba

(živac srednje veličine, mijeliniziran)

Živac štakora I

(živac srednje veličine, nemijeliniziran)

Živac štakora II

(veliki živac, mijeliniziran) Prag podražljivosti Vrijeme od podraživanja do stvaranja akc. potenc.

Brzina provodljivosti 5 V 4,92 8,74 m/s 3 V 1,58 27,22 m/s 2,5 V 2,53 17,00 m/s 3 V 0,94 45,74 m/s