Нейронауки - Объяснительные Пробелы В Формировании И Распространении Потенциалов Действия

Насколько я понимаю, этапы потенциала действия следующие:

1. Нейрон находится в состоянии покоя — внутри клетки имеется отрицательный заряд (ионы К), а снаружи — положительный заряд (ионы Na). Насосы работают усердно, закачивая K и откачивая Na, чтобы поддерживать эту поляризацию.

2. Возбуждающие НТ связываются с дендритами. Как только он превышает определенный порог, активируется потенциал действия.

3. Внутренняя часть клетки деполяризуется, и деполяризованный «кусок» распространяется по аксону.

Теперь вот мое замешательство:

А. Как нейромедиаторам удается деполяризовать внутреннюю часть клетки? Заставляют ли они клетку прекратить выкачивать ионы Na? Содержат ли сами нейромедиаторы положительно заряженные ионы, к которым не чувствительны ионные насосы?

Б. Когда клетка деполяризуется, электрический импульс распространяется по аксону. Когда это происходит, ионы Na+ и K+ быстро проходят через мембрану, когда срабатывает сигнал. (Как эта картинка) http://en.wikipedia.org/wiki/Action_potential#mediaviewer/File:Action_Potential.gif

Почему ионы закачиваются в аксон и из него таким образом, что способствуют распространению потенциала действия? Почему это не просто положительно заряженный сигнал, проходящий через аксон, независимо от внешней среды? (пожалуйста, дайте мне знать, если это неясно!)

#нейронаука #нейрофизиология

Ниже я постараюсь структурно ответить на все ваши основные и дополнительные вопросы:

Как нейромедиаторам удается деполяризовать внутреннюю часть клетки?

1. Заставляют ли они клетку прекратить выкачивать ионы Na?
   Нет, Na,K-АТФаза (натрий-калиевый насос) сохраняет активность даже во время потенциала действия (ПД).
2. Содержат ли сами нейротрансмиттеры положительно заряженные ионы, к которым не чувствительны ионные насосы?
   Могут, но заряд нейромедиатора не имеет значения.
3. Отвечать: Нейротрансмиттеры связываются с соответствующими рецепторами. Примером возбуждающего нейромедиатора является глутамат (Glu). Глю имеет множество рецепторов, один из них — рецептор NMDA. Рецептор NMDA связан с катионным каналом, который открывается при связывании Glu (и других соответствующих условиях). В свою очередь На⁺ и другие деполяризующие катионы могут проникать в клетку через открытый канал. Существуют и другие нейротрансмиттеры и рецепторные механизмы, но связь с катионным каналом является часто встречающейся темой.

Когда клетка деполяризуется, электрический импульс распространяется по аксону. Когда это происходит, ионы Na+ и K+ быстро проходят через мембрану, когда срабатывает сигнал. [...]

1. Почему ионы закачиваются в аксон и из него таким образом, что распространяют потенциал действия?
   Во время потенциала действия изменения напряжения не является результатом закачки ионов в клетку или из клетки. Вместо этого ионы текут по градиентам своей концентрации и заряда наружу или внутрь клетки во время потенциала действия. Например, На⁺, ключевой ион любого потенциала действия, течет пассивно проникает в клетку во время потенциала действия. Происходит пассивный приток, поскольку Na⁺ постоянно и активно выкачивается из клетки во внеклеточную жидкость с помощью Na,K-АТФазы. Более того, внутренняя часть клетки заряжена сильно отрицательно. Оба градиент концентрации и градиент заряда (т.е. разность потенциалов) вызовет Na⁺ ворваться в клетку однажды Na⁺ каналы открываются. Как же тогда он движется по аксону? Хитрость в том, что На⁺ деполяризует клеточная мембрана. Когда, например, Glu связывается со своим NMDA-рецептором, Na⁺ поступает в клетку в дендрит. Затем, потенциалзависимые ионные каналы перенимать. Потенциал-управляемые ионные каналы открываются или закрываются в зависимости от локального мембранного потенциала. В частности, потенциалзависимые натриевые каналы (VGSC) открываются, когда клеточная мембрана деполяризуется. Следовательно, после активации NMDA-рецепторов в дендрите Na⁺ входит. Это, в свою очередь, деполяризует дендрит и открывает VGSC. Это вызывает дальнейшую деполяризацию и соседний VGSC открываются и т. д. и т. п. Потенциал-управляемые калиевые каналы открываются после VGSC и реполяризуют мембрану. Обзор представлен на следующем изображении с сайта Antranik.org:

1. Почему это не просто положительно заряженный сигнал, проходящий через аксон, независимо от внешней среды?
   Заряды перемещаются только к противоположному заряду. Нейрон не имеет дифференциального заряда от дендрита к окончанию аксона. Следовательно, необходим другой способ передачи потенциала действия. Поэтапное открытие VGSC — это хитрый трюк, позволяющий использовать постоянный потенциал клеточной мембраны для создания потенциала направленного действия.

Чтобы ответить на ваш вопрос №5:

«Почему ионы вкачиваются в аксон и выводятся из него таким образом,

распространять потенциал действия? Как следует из ответа AliceD, ионы во время потенциала действия не накачиваются и даже не

нуждаться

перекачиваться, а просто пассивно втекать в аксон или выходить из него за счет сил электричества и диффузии. В качестве примера представьте себе воздушный шарик с водой, наполненный краской, и вы прокалываете его булавкой под водой: из шарика не нужно выкачивать краску, она просто растечется. Почему это не просто положительно заряженный

сигнал, проходящий через аксон,

Там