eSanatos - sanatatea ta e preocuparea noastra!
    Cauta in site
Nutritie Boli
                 Home | Creeaza cont nou | Login membri

Neuronul

NAVIGARE RAPIDA: » Pagaina principala » ANATOMIE » creierul » neuronul

Excitatia si potentialul de actiune

Trimite pe messenger Versiune pentru tiparire

Notiunea de excitatie a fost utilizata de J. Brown (Elementa medicinae, 1778), pentru a designa o proprietate fundamentala a materiei vii. Fr. Broussais (17721838) dezvolta in Franta conceptia lui Brown despre excitatie, in opera sa clinica binecunoscuta Medecine physiologique. Desi isi propune sa reformeze intreaga medicina pe baze noi, debarasindu-se de spiritul de sistem, realizeaza de fapt o reinviere a acestui spirit: Dupa Broussais toate bolile pot fi explicate, fie prin cresterea (stenice), fie prin scaderea (astenice) excitatiei. Astfel, orice proces inflamator era considerat stenic si necesita lasare de singe.
Notiunea de excitatie, in sens fiziologic, reprezentind raspunsul unui sistem viu la stimuli de anumita intensitate, este utilizata de ultimul mare fiziolog idealist, Johannes Mul-ler (18011858), caruia i se datoreaza atit de mult discutata lege a energiilor specifice a aparatelor senzoriale: senzatia provocata de stimul depinde de natura aparatului exciil si nu de natura stimulului. Conceptul de excitatie celulara a fost inclus de Virchow (1858), ca un factor patogenetic esential, in teoria patologiei celulare.

In a doua jumatate a sec. al XlX-lea fratii Weber, CI. Bernard, I. M. Secenov au aratat efectele negative, intreruperea sau atenuarea unei manifestari functionale, in urma stimularii unor nervi (nervii parasimpatici, inhibitori ai ritmului si fortei de contractie a inimii) sau a unor zone ale sistemului nervos central, situate in trunchiul cerebral ( . 4). Alaturi de excitatie

contrar acesteia si interpretata, nu ca o simpla lipsa de activitate a unui sistem viu, ci ca un proces activ avind o anumita intensitate (P a v 1 o v)

isi face loc in fiziologie notiunea de inhibitie.
Azi, prin exciilitate se intelege proprietatea tuturor celulelor vii de a raspunde, prin excitatie, la modificari ambiante de anumita intensitate si durata. Aceste modificari de energie poarta denumirea de stimul (electric, mecanic, chimic etc), iar actiunea lor asupra celulei vii este numita stimulare sau excitare. Excitatia (a nu se confunda cu excitarea) reprezinta totalitatea modificarilor fizico-chimice din celula vie, consecutive stimularii. Primar, reprezentind de fapt procesul de excitatie, aceste modificari au loc la nivelul membranei celulare, in mod secundar, ele determina procese citoplasmatice: contractia, secretia. Excitatiei ii urmeaza restitutia.
In terminologia fiziologica, pentru a face locul cuvenit inhibitiei, inactivitate relati, repausul fiziologic al unui sistem exciil este denumit stare de repaus, iar modificarile produse de stimuli stare acti, care include excitatia, raspunsul pozitiv, si inhibitia, raspunsul negativ. Inhibitia, proces mai nou filogenetic, este caracteristica activitatii anumitor sinapse din sistemul nervos central. La excitare directa neuronii, celulele musculare si cele glandulare raspund la stimuli ce se incadreaza in limitele fiziologice, prin excitatie. In sens cibernetic excitatia reprezinta un transfer de informatie.
Potentialul de actiune apare consecutiv stimularii. Potentialul de membrana, recoltat cu microelectrod intracelular dintr-o fibra nervoasa giganta, mentinuta in conditii fiziologice, si inscris prin filmare de pe ecranul oscilografului catodic, ramine neschimbat atit timp cit tesutul viu este in repaus.
Daca se stimuleaza celula nervoasa cu un stimul electric, mecanic sau chimic, peste o anumita intensitate, apar o serie de modificari rapide ale potentialului de membrana, care dureaza cite zeci de miimi de secunda. Ele sint expresia fenomenelor electrice ce au loc in zona membranei celulare excitate. Secventa riatiilor potentialului de membrana in cursul excitatiei reprezinta potentialul de actiune (. 18).
Perioada latenta. Aplicarea stimulului determina, pe traseul inregistrarii, asa-numitul artefact de stimulare, un mic accident, datorat scurgerii de curent de la electrodul de stimulare, care este urmat de o perioada de latenta. Dupa distanta intre electrodul de stimulare (catod intern) si cel de recoltare (anod extracelular) si durata perioadei de latenta se poate calcula viteza impulsului nervos in fibra. Daca perioada de latenta
este de 1,5 ms si distanta de 3 cm, atunci v =----------= 20 m/s.
1,5 ins
Depolarizarea reprezinta disparitia diferentei de potential electric a membranei, proces similar descarcarii unui condensator, cu care membrana poate fi ata sub raport fizic. Procesul de depolarizare decurge in nerv foarte rapid, in 0,2 0,5 ms, in fibra miocardica depaseste 200 ras. Daca in urma stimularii, depolarizarea, realizata local, depaseste 15 mV, adica potentialul de membrana scade cu mai mult de 15 mV (de la loarea sa de 7090 mV), ceea ce reprezinta nivelul sau loarea de prag, depolarizarea continua sa creasca si se proa in intreaga membrana: este procesul de excitatie, care survine exploziv si dureaza 1 ms. Sub acest nivel critic de prag se realizeaza potentiale locale, neproate.
Depolarizarea nu reprezinta o reducere a potentialului de membrana la 0, ci trece intr-o inversare a incarcarii electrice a membranei, interiorul devenind pozitiv fata de exterior, depasind astfel loarea 0 cu +35 mV (inversare de potential). Valoarea virfului (spike) potentialului de actiune atinge astfel 120 mV.
Repolarizarea urmeaza foarte rapid depolarizarii. Cind ea ajunge la 2/3 din loarea potentialului de virf, traseul osci-lografic prezinta o scadere mai lenta. Este postpotentialul negativ, cu o durata de 4 ms. Repolarizarea nu se opreste la loarea initiala a potentialului de repaus, ci este urmata de o hiperpolarizare, cu loare de 12 mV, in amplitudine, si cu o durata de 3540 ms, care poarta denumirea de postpotential pozitiv. El reprezinta faza de restitutie si se prelungeste cind neuronul functioneaza indelungat.
Toate modificarile de potential in urma stimularii poarta denumirea de potential de actiune. Altfel spus, potentialul de actiune este o succesiune a proceselor de depolarizare si re polarizare a membranei, care se produc ori de cite ori membrana, aflata in repaus, este depolarizata peste nivelul critic de prag sub actiunea unui stimul. Potentialul de actiune este una din formele fizice caracteristice prin care se manifesta procesul de excitatie. Exciilitatea poate fi definita in acest sens ca proprietatea celulelor nervoase si musculare de a genera potentiale de actiune. Este incorect spus curent de actiune, dat fiindca, la dimensiunile extrem de mici ale celulei, aparatura electrofiziologica nu inregistreaza o curgere de curent, ci exclusiv diferenta de potential.
Cinetica excitatiei. Teoria ionica a excitatiei explica fenomenele electrice ale acestui proces ca rezultat al unui schimb de ioni in membrana. Cu microelectrode din sticla cu compozitie adecta se poate masura azi diferenta de potential electric realizata intra si extracelular, prin repartitia ionilor de K+ si Na+. Asemenea inregistrari, efectuate simultan cu inscrierea potentialelor de actiune, au aratat ca traseul ascendent al potentialului de actiune coincide cu cresterea brusca de cite sute de ori a conductantei membranei celulare pentru sodiu, proces ce dureaza in neuron 0,5 ms. Se produce o aderata lavina de sodiu, ce patrunde intracelular, cu o loare maxima ce coincide cu a potentialului de virf. Ionii de K+ sufera o miscare inversa, ca urmare a cresterii de 3040 ori a conductantei pentru acesti ioni. Procesul este mai lent; loarea sa maxima este atinsa mai tirziu, spre sfirsitul fazei de repolarizare, la inceputul postpotentialului negativ. Fluxul de potasiu are o durata peste 1 ms. Dupa teoria ionica a excitatiei, potentialul de actiune este rezultanta raporturilor de conductanta Na+/K+ la nivelul membranei excitate.
Modificarile primare in cursul excitatiei nu sint ionice^ si electrice, ci cele care survin in structura membranei insasi. Cunostintele in acest domeniu sint inca azi lacunare si adeptii teoriei ionice cauta sa le interpreteze pe baza unor experiente efectuate cu membrane artificiale. in cursul potentialului de actiune, membrana sufera o serie de modificari de necontestat, care fac sa se modifice exciilitatea sa. Astfel, exciilitatea membranei in cursul potentialului de virf scade progresiv cu cresterea lorii acestuia. Ea devine absolut refractara la loarea maxima a virfului si se mentine in cursul repolarizarii pina ce potentialul este mai negativ decit 50 mV. Faza de inexciilitate absoluta dureaza 2 ms, de la inceperea potentialului de actiune, si coincide cu conductanta maxima a membranei (. 19). Adeptii teoriei ionice o explica prin stergerea diferentei de concentratie a ionilor de K+ de o parte si alta a membranei. Daca faza refractara absoluta dureaza 2 ms inseamna ca stimularea nervului cu o frecventa de peste 500 c/s este ineficienta. Din acest motiv curentii de inalta frecventa nu au efecte excitante.
Dupa faza refractara absoluta urmeaza o faza refractara relati, si apoi una de exaltare a exciilitatii in perioada postpotentialului negativ, cu lori usor inferioare limitei de prag. In etapa de hiperpolarizare, din timpul postpotentialului pozitiv, exciilitatea scade din nou. Anestezicele locale, cele generale si alcoolul scad exciilitatea, fiind silizatori ai membranei celulare.
Natura excitatiei. Procesele biochimice si biofizice din zona membranelor exciile, in cursul excitatiei, nu sint total elucidate; explicatiile formulate pina in prezent au, din acest motiv, mai mult caracter ipotetic.
Prima incercare de interpretare a mecanismului excitatiei a formulat-o Bernstein (1902), sub numele de teoria membranei. Rolul membranei in procesul de excitatie a fost precizat mult mai tirziu, prin cercetarile pe axoni de neuroni giganti de sepia (Huxley, Hodgkin), care au consolidat si au adus unele precizari la teoria membranei.
Toti cercetatorii sint azi de acord ca potentialul de repaus este datorit unei repartitii inegale a ionilor la suprafata membranei celulare, care apare astfel polarizata. In cursul excitatiei, intr-un mod misterios, permeabilitatea se schimba brusc pentru fractiuni de milisecunda, intii pentru sodiu, apoi pentru potasiu, generind modificarile electrice, care au fost analizate.
Unii din adeptii teoriei membranei incearca totusi sa explice aceste fenomene pe baze ionice. Ionul bilent de calciu, caracteristic extracelular, avind mare afinitate de fixare pe proteine, s-ar gasi sub forma de combinatii proteice in zona porilor membranei in repaus, respingind, datorita sarcinilor sale, ionii de sodiu, ce tind sa patrunda in interior. Alansa ionilor de sodiu in cursul excitatiei ar putea disloca ionii de calciu din combinatiile proteice. Drept consecinta tot mai multi ioni de sodiu ar patrunde in interiorul celulei.
Patrunderea in mare cantitate a Na+ intracelular, simultan cu potentialul invers, ar determina pozitirea interiorului celulei fata de exterior si oprirea, prin aceasta inversare de potential, a fluxului de sodiu. Aceasta ar permite Ca++ sa se recombine cu receptorii sai din zona porilor membranei celulare. Ca urmare, permeabilitatea pentru sodiu descreste brusc. Oprirea fluxului de Na+ ar permite deplasarea K+, difuzibil in aceste conditii, in sens invers, spre interiorul celulei si reechilibrarea electrica.
Teoriei membranei i s-a adus obiectia ca, desi explica in mod satisfacator schimbul transmembranal al ionilor si geneza potentialelor de repaus si de actiune, interpreteaza procesul de excitatie exclusiv pe baze fizico-chimice, cu toate ca el este caracteristic materiei vii. Adeptii teoriei membranei admit interventia mecanismelor biologice, prin transport activ dar numai in perioada de restitutie.
Cercetarile facute in ultimele decenii (Nasonov, 1943, Ungar, 1957, T a s a k i, 1966, Benetato, 1960) aduc tot mai multe argumente ca, in procesul de excitatie, la nivelul membranei, se produce o denaturare reversibila a proteinelor, un proces de transconformare a moleculelor polipepti-dice. Modificarea structurii secundare, tertiare si cuaternare a proteinelor din membrana celulara ar fi factorul primar, care, prin rolul de schimbator de ioni ai functiilor chimice deblocate, prin gradul diferit de hidratare si modificarile structurii membranei, cu dilatarea porilor etc, ar conditiona si declansa schimbul de ioni. Modificarile primare ale structurii proteice a membranei declanseaza astfel instantaneu schimbul de ioni intre cele doua suprafete polarizate, intre exteriorul si interiorul celulei, schimb secundar transconformarii proteinelor (. 13).
Procesul de denaturare reversibila, sau de transformare a proteinelor in cursul excitatiei, poate fi evidentiat prin cresterea capacitatii celulelor excitate de a fixa colorantii vitali

in urma deplierii moleculelor proteice. Fluorescenta proteinelor, spectrul de absorbtie al proteinelor in ultraviolet sufera modificari in nervii excitati, asa cum a demonstrat Ungar.
Sugestive sint in aceasta privinta lucrarile recente ale lui Tasaki, care a inregistrat in nervul excitat simultan potentialul de actiune si fluorescenta proteinelor in ultraviolet. Coincidenta celor doua procese este o doda categorica a participarii macromoleculelor membranei in procesul de excitatie.
Dupa Tasaki procesul de excitatie necesita un schimb rapid reversibil de cationi, bazat pe procesul de tranzitie intre cele doua stari conformationale sile ale macromoleculelor membranei. In stare de repaus sarcinile libere ale macromoleculelor sint ocupate de ioni bilenti (Ca++, Mg"' +) din mediul celulei. Fixarea acestora impiedica patrunderea de Na+. in stare acti, sau excitata, ele sint ocupate exploziv de cationii monolenti care patrund in membrana. Deci conformatia macromoleculelor membranei confera acestora proprietati de schimbator de cationi. in raport de proportia catio-
., monolenti .
mior------------------, in membrana, conformatia sa este acti
bilenti
sau de repaus. Mai sint inca necesare cercetari pentru fundamentarea acestei explicatii, bazata pe experiente pe axoni giganti de crab.



Alte materiale medicale despre: neuronul

Acesta este un concept nou in medicina occidentala, desi este cunoscut in medicina traditionala cum este cea chineza. O plant [...]
Analgezie inseamna suprimarea durerii. Acest efect se obtine utilizand plante medicinale diferite pentru diferite zone din organism, in fun [...]
Aceste plante reduc inflamatia, senzatia de caldura si roseata din zona tumefiata, precum si durerea care insoteste procesele inflamatorii [...]

Despre neuronul

    Advertisements


    Alte sectiuni

    Ai o problema medicala?
    Daca vrei raspunsuri scrie intrebarea mai jos:

    Intrebarea in cateva cuvinte
    Intrebarea cu toate detaliile
    Unde se incadreaza problema medicala?
    Scrie codul din imaginea alaturata
    Scrie codul din imaginea alaturat

    Vezi toate intrebarile
    Copyright © 2010 - 2014 : eSanatos.com - Reproducerea, chiar si partiala, a materialelor de pe acest site este interzisa!
    Informatiile medicale au scop informativ si educational. Ele nu pot inlocui consultul medicului si nici diagnosticul stabilit in urma investigatiilor si analizelor medicale la un medic specialist.
    Termeni si conditii -
    Confidentialitatea datelor - Contact