Potentiel d'action de propagation et de phases

Il Potentiel d'action Il s'agit d'un phénomène électrique ou chimique à court terme qui se produit dans les neurones de notre cerveau. On peut dire que c'est le message qu'un neurone transmet à d'autres neurones.

Le potentiel d'action se produit dans le corps de la cellule (noyau), également appelé soma. Voyager dans tout l'axone (prolongation des neurones, similaire à un câble) jusqu'à ce qu'il atteigne son extrémité, appelé bouton terminal.

Les potentiels d'action dans un certain axone ont toujours la même durée et l'intensité. Si l'axone se ramifie vers d'autres extensions, le potentiel d'action est divisé, mais son intensité n'est pas réduite.

Lorsque le potentiel d'action atteint les boutons terminaux des neurones, ils sécrètent des substances chimiques appelées neurotransmetteurs. Ces substances excitent ou inhibent le neurone qui les reçoit, pouvoir générer un potentiel d'action dans ce neurone.

Une grande partie de ce que l'on sait sur les potentiels d'action des neurones proviennent d'expériences réalisées avec des axones de calmar géants. Il est facile à étudier par sa taille, car il s'étend de la tête à la queue. Ils servent à l'animal pour bouger.

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Potentiel de la membrane des neurones

POUR. Vue schématique d'un potentiel d'action idéal. B. Véritable enregistrement d'un potentiel d'action. Source: Dans: Memmenen / CC By-SA (http: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0 /)

Les neurones ont une charge électrique différente à l'intérieur de l'extérieur. Cette différence est appelée Potentiel membranaire.

Lorsqu'un neurone est en Potentiel de repos, Cela signifie que sa charge électrique n'est pas modifiée par des potentiels synaptiques excitateurs ou inhibiteurs.

D'un autre côté, lorsque d'autres potentiels l'influencent, le potentiel de la membrane peut être réduit. Ceci est connu comme dépolarisation.

Au contraire, lorsque le potentiel de la membrane augmente par rapport à son potentiel normal, un phénomène est appelé Hyperpolarisation.

Lorsqu'un investissement très rapide de potentiel membranaire est soudainement produit, il y a un Potentiel d'action. Cela consiste en une brève impulsion électrique, qui se traduit par le message voyageant à travers l'axone des neurones. Commencez dans le corps cellulaire, en atteignant les boutons terminaux.

L'impulsion nerveuse se déplace à travers l'axone

Il est important de noter que pour un potentiel d'action, les modifications électriques doivent atteindre un seuil, appelé seuil d'excitation. C'est la valeur du potentiel de la membrane auquel le potentiel d'action se produit.

Schéma d'une synapse chimique

Potentiels d'action et changements dans les niveaux d'ions

Une perméabilité de la membrane neurone lors d'un potentiel d'action. Le statut de repos (1), les ions de sodium et de potassium ne peuvent pas traverser la membrane, et le neurone a une charge négative à l'intérieur. La dépolarisation (2) du neurone active le canal de sodium, permettant aux ions sodium de passer à travers la membrane des neurones. Repolarisation (3), où les canaux de sodium se ferment et les canaux potassiques s'ouvrent, les ions potassiques traversent la membrane. La période réfractaire (4), le potentiel membranaire revient à l'état de repos à mesure que les canaux potassiques se ferment. Source: perméabilité de la membrane d'un neurone lors d'un potentiel d'action.PDF et potentiel d'action, Cthompson02

Dans des conditions normales, le neurone est prêt à recevoir du sodium (Na +) à l'intérieur. Cependant, sa membrane n'est pas très perméable à cet ion.

De plus, il a les «transporteurs de sodium-potasy» bien connus une protéine trouvée dans la membrane cellulaire qui est responsable de l'enlèvement d'ions sodium et d'introduire des ions de potassium. Plus précisément, pour tous les 3 ions sodium qu'il extrait, introduit deux potassium.

Ces transporteurs maintiennent un faible niveau de sodium à l'intérieur de la cellule. Si la perméabilité de la cellule augmente et pénètre dans une plus grande quantité de sodium soudainement, le potentiel de la membrane changerait radicalement. Apparemment, c'est ce qui cause un potentiel d'action.

Plus précisément, la perméabilité de la membrane au sodium augmenterait, les entrant dans le neurone. Tandis que, en même temps, cela permettrait aux ions de potassium de quitter la cellule.

Comment ces changements de perméabilité sont-ils?

Les cellules ont intégré à leur membrane de nombreuses protéines appelées canaux ioniques. Ceux-ci ont des ouvertures à travers lesquelles les ions peuvent entrer ou quitter les cellules, bien qu'elles ne soient pas toujours ouvertes. Les canaux se ferment ou s'ouvrent en fonction de certains événements.

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Il existe plusieurs types de canaux ioniques, et chacun est généralement spécialisé pour conduire à certains types d'ions exclusivement.

Par exemple, un canal de sodium ouvert peut manquer plus de 100 millions d'ions par seconde.

Comment les potentiels d'action sont-ils produits?

Les neurones transmettent des informations électrochimiquement. Cela signifie que les substances chimiques produisent des signaux électriques.

Ces produits chimiques ont une charge électrique, donc ils sont appelés ions. Le plus important dans le système nerveux est le sodium et le potassium, qui ont une charge positive. En plus du calcium (2 charges positives) et du chlore (une charge négative).

Changements dans le potentiel de la membrane

La première étape pour le potentiel d'action est un changement dans le potentiel de la membrane cellulaire. Ce changement doit surmonter le seuil d'excitation.

Plus précisément, il y a une réduction du potentiel de la membrane, qui est appelée dépolarisation.

Ouverture des canaux sodiques

En conséquence, les canaux de sodium incorporés dans la membrane ouverte, permettant à du sodium d'être massivement à l'intérieur du neurone. Ceux-ci sont entraînés par la diffusion électrostatique et les forces de pression.

Comme les ions sodium sont chargés positivement, ils produisent un changement rapide du potentiel membranaire.

Ouverture du canal de potassium

La membrane des axones a à la fois des canaux de sodium et de potassium. Cependant, ces derniers s'ouvrent plus tard, car ils sont moins sensibles. C'est-à-dire qu'ils ont besoin d'un niveau de dépolarisation plus élevé pour s'ouvrir et c'est pourquoi ils s'ouvrent plus tard.

Fermeture des canaux de sodium

Il arrive un moment où le potentiel d'action atteint sa valeur maximale. De cette période, les canaux sodiques sont bloqués et fermés.

Ils ne peuvent plus s'ouvrir jusqu'à ce que la membrane atteigne à nouveau le potentiel de repos. En conséquence, plus de sodium ne peut entrer dans le neurone.

Fermeture du canal de potassium

Cependant, les canaux potassiques restent ouverts. Cela permet aux ions de potassium de circuler à travers la cellule.

En raison de la diffusion et de la pression électrostatiques, car l'intérieur de l'axone est chargé positivement, les ions de potassium sont poussés dans la cellule. Ainsi, le potentiel de la membrane récupère sa valeur habituelle. Little à petit, les canaux de potassium se ferment.

Cette sortie de cations fait que le potentiel de la membrane récupéra sa valeur normale. Lorsque cela se produit, les canaux de potassium recommencent à fermer.

Au moment où le potentiel de la membrane atteint sa valeur normale, les canaux de potassium sont complètement fermés. Quelque chose plus tard, les canaux sodiques sont réactivés en préparation d'une autre dépolarisation pour les ouvrir.

Enfin, les transporteurs de sodium-potassium sécrètent le sodium qui était entré et récupéré le potassium qui était auparavant sorti.

Comment les informations se propagent-elles à travers l'axone?

Parties d'un neurone. Source: Aucun auteur lisible par machine fourni. Tickgorton ~ Commonswiki supposé (sur la base des réclamations du droit d'auteur)

L'axone se compose d'une partie du neurone, une extension de celui-ci similaire à un câble. Ils peuvent être très longs pour permettre aux neurones physiquement éloignés de se connecter et d'envoyer des informations.

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Le potentiel d'action se propage le long de l'axone et atteint les boutons du terminal pour envoyer des messages à la cellule suivante. Si nous mesurons l'intensité du potentiel d'action à partir de différentes zones de l'axone, nous constaterions que son intensité reste la même dans tous les domaines.

Loi de tous ou rien

Cela se produit parce que la conduction axonale suit une loi fondamentale: la loi de tous ou rien. C'est-à-dire qu'un potentiel d'action se produit ou ne se produit pas. Une fois qu'il commence, voyager dans tout l'axone à l'extrême conservant toujours la même taille, il n'augmente ni ne diminue. De plus, si un axone se branche, le potentiel d'action est divisé, mais maintient sa taille.

Les potentiels d'action commencent à la fin de l'axone qui est attaché au soma du neurone. Normalement, ils voyagent généralement dans une direction.

Potentiels d'action et de comportement

Il est possible que, à ce stade, vous vous demandez: si le potentiel d'action est un processus de tout ou rien, comment certains comportements tels que la contraction musculaire peuvent varier entre différents niveaux d'intensité se produisent? Cela se produit par la loi de la fréquence.

Droit en fréquence

Ce qui se passe, c'est qu'un potentiel d'action unique ne fournit pas d'informations directement. En revanche, les informations sont déterminées par la fréquence de décharge ou le taux de prise de vue d'un axone. C'est-à-dire la fréquence à laquelle se produisent les potentiels d'action. Qui est connu comme la "loi sur la fréquence".

Ainsi, une fréquence élevée de potentiels d'action entraînerait une contraction musculaire très intense.

Il en va de même pour la perception. Par exemple, un stimulus visuel très brillant, à capturer, doit produire un «taux de tir» dans les yeux liés aux yeux. De cette façon, la fréquence des potentiels d'action reflète l'intensité d'un stimulus physique.

Par conséquent, la loi du tout ou rien est complétée par la loi sur la fréquence.

Autres formes d'échange d'informations

Les potentiels d'action ne sont pas le seul type de signaux électriques qui se produisent dans les neurones. Par exemple, en envoyant des informations via une synapse, il y a une petite impulsion électrique dans la membrane des neurones qui reçoit les données.

Schéma de synapse. Source: Thomas Splettstoesser (www.Scistyle.com)

À certaines occasions, une légère dépolarisation trop faible pour produire un potentiel d'action, il peut légèrement modifier le potentiel de la membrane.

Cependant, cette altération réduit progressivement lorsqu'elle se déplace à travers l'axone. Dans ce type de transmission d'informations, ni les canaux de sodium ni de potassium ne s'ouvrent ni ne ferment.

Ainsi, l'axone agit comme un câble sous-marin. Comme le signal est transmis par lui, sa largeur diminue. Ceci est connu comme une conduction décroissante et se produit en raison des caractéristiques de l'axone.

Action et potentiels de myéline

Les axones de presque tous les mammifères sont recouverts de myéline. C'est-à-dire qu'ils ont des segments entourés d'une substance qui permet la conduite nerveuse, ce qui le rend plus rapide. La myéline est roulée autour de l'axone sans laisser le liquide extracellulaire l'atteindre.

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La myéline se produit dans le système nerveux central par des cellules appelées oligodendrocytes. Tandis que, dans le système nerveux périphérique, les cellules de Schwann la produisent.

Les segments de myéline, appelés gaines de myéline, sont divisés les uns avec les autres par les zones axonales découvertes. Ces zones sont appelées nodules Ranvier et sont en contact avec du liquide extracellulaire.

Le potentiel d'action est transmis différemment dans un axone amiélinique (qui n'est pas recouvert de myéline) que dans une myélinique.

Le potentiel d'action peut voyager à travers la membrane axonale recouverte de myéline à travers les propriétés du câble. L'axone de cette manière, mène le changement électrique par rapport à l'endroit où le potentiel d'action se produit au nodule Ranvier suivant.

Ce changement est légèrement réduit, mais il est suffisamment intense pour provoquer un potentiel d'action dans le nodule suivant. Ensuite, ce potentiel est à nouveau déclenché ou répété dans chaque nodule Ranvier, transportant dans toute la zone honeyinisée jusqu'à ce que le prochain nodule.

Ce type de conduite de potentiels d'action est appelé la conduite salissante. Son nom vient du latin "Jump", qui signifie "danse". Le concept est parce que l'impulsion semble sauter d'un nodule en nodule.

Avantages de la conduite de salage pour transmettre des potentiels d'action

Ce type de conduite a ses avantages. Tout d'abord, pour économiser de l'énergie. Les transporteurs de sodium-pootassium dépensent beaucoup d'énergie en extraitant un excès de sodium à l'intérieur de l'axone pendant les potentiels d'action.

Ces transporteurs de sodium-potassium sont situés dans les zones axonales qui ne sont pas en nid d'abeille. Cependant, dans un axone myélinisé, le sodium ne peut entrer que les nodules Ranvier. Par conséquent, beaucoup moins de sodium entre, et à cause de cela, moins de sodium doit être pompé, de sorte que les transporteurs de sodium-potassium doivent fonctionner moins.

Un autre avantage de la myéline est la vitesse. Un potentiel d'action roule plus vite dans un axone myélinisé, car l'impulsion "saute" d'un nodule à un autre, sans avoir à passer à travers tout l'axone.

Cette augmentation de la vitesse fait réfléchir et réagir les animaux. D'autres êtres vivants, comme les calmars, ont des axones sans myéline qui atteignent une vitesse en raison d'une augmentation de taille. Les axones de calmar ont un grand diamètre (environ 500 µm), ce qui leur permet de voyager plus rapidement (environ 35 mètres par seconde).

Cependant, à cette même vitesse, les potentiels d'action se déplacent dans les axones de chat, bien qu'ils aient un diamètre de seulement 6 µm. Ce qui se passe, c'est que ces axones contiennent de la myéline.

Un axone myélinisé peut entraîner des potentiels d'action à une vitesse d'environ 432 kilomètres par heure, avec un diamètre de 20 µm.

Les références

1. Potentiels d'action. (s.F.). Récupéré le 5 mars 2017 de Hyperphysics, Georgia State University: Hyperphysics.Phy-asch.GSU.Édu.
2. Carlson, n.R. (2006). Physiologie de la conduite 8e Ed. Madrid: Pearson.
3. Chudler, E. (s.F.). Lightts, caméra, action potentielle. Récupéré le 5 mars 2017 de l'Université de Washington: Faculté.Washington.Édu.
4. Étapes du potentiel d'action. (s.F.). Récupéré le 5 mars 2017 de Boundless: Boundless.com.