活動電位

同義語

神経インパルス、興奮電位、スパイク、興奮波、活動電位、電気的興奮

定義

活動電位は、細胞の膜電位が静止電位から短時間変化することです。これは、電気的励起を伝達するために使用されるため、刺激の伝達の基本です。

生理

活動電位を理解するために、人は最初にを見る必要があります 静止電位 細胞に気付く。休止状態にあるすべての興奮性細胞には1つあります。それはによって作成されます 担当の違い 内側と外側の間 細胞膜 そしてそれはそれがどれくらい高いかそれぞれのセルに依存します。原則として、値は-50mVから-100mVの間で変動します。ほとんどの神経細胞の静止電位は-70mVです。これは、静止状態では、細胞膜の外側と比較して、細胞膜の内側が負に帯電していることを意味します。次に、神経細胞を用いた活動電位の発達について見ていきます。ここで活動電位は迅速なものを引き起こします 励起伝導 体内で長距離にわたって。

開始位置

セルには静止膜電位があり、ナトリウム-カリウムポンプによって維持されます。

開始フェーズ

刺激によって引き起こされる興奮が細胞に到達します。ナトリウムイオンの流入により、セル内部がよりポジティブになります。特定のしきい値を超えると(神経細胞の場合は約-50mV)、活動電位がトリガーされます。これは、「全か無かの法則」に従って機能します。つまり、「行動の可能性が少しある」というようなことは、発生するかしないかにかかわらず、存在しないということです。活動電位の形状は、刺激の強さに関係なく、しきい値を超えた後は常に均一です。

脱分極

閾値を超えると、細胞膜の多くのナトリウムチャネルが一気に開き、多くのナトリウムイオンが外部から細胞の内部に一度に流れ込みます。セルは、最大約+ 20〜 + 30mVで内部が正になります。このイベントは、「スプレッド」または「オーバーシュート」とも呼ばれます。

再分極

広がりの最大値に達した後、ナトリウムチャネルは再び閉じ始めます。このため、カリウムチャネルが開き、正に帯電したカリウムイオンがセルから流出し、セルの内部が再び負になります。

過分極

再分極の結果として、通常、静止電位は最初は到達せず、最大-90 mVの値に達する可能性があります。たとえば、静止電位が-70mVの神経細胞の場合です。これは、過分極後電位とも呼ばれます。これは、カリウムチャネルがよりゆっくりと閉じ、したがってより正に帯電したカリウムイオンが細胞から流出するという事実から生じます。

次に、元の比率がナトリウム-カリウムポンプによって復元されます。ナトリウム-カリウムポンプは、エネルギーを使用して3つのナトリウムイオンをセルから輸送し、代わりに2つのカリウムイオンをセルに輸送します。

いわゆる不応期も活動電位にとって重要です。これは、活動電位が誘発された後、ナトリウムチャネルが短時間非アクティブであるという事実から生じます。したがって、「絶対不応期」の間にそれ以上の活動電位を誘発することはできず、「相対的不応期」の間に限られた範囲でのみさらなる活動電位を誘発することができる。

活動電位は神経細胞で約1〜2ミリ秒続きます。心筋細胞では、数百ミリ秒になることもあります。

心の活動電位

心臓の電気刺激の基礎は、いわゆる活動電位です。これは、細胞膜を横切る電圧の生物学的に時間制限された変化を表しており、筋肉の作用、この場合は心拍で終わります。それぞれの心拍数、つまり1分あたりの心拍数に応じて、約200〜400ミリ秒の持続時間で、 心臓の活動電位が長くなる 骨格筋や神経細胞よりも。これは、心臓を過度の興奮から保護します。

細胞膜に印加される約マイナス90ミリボルトの基本電圧である特定の静止電位から始まり、活動電位は心臓を通過します 覚醒形成の4つの段階。異なるイオンチャネルが連携して、セルの外側の電圧を変化させます。これらは主に細胞の皮膚にある輸送タンパク質であり、さまざまな非常に小さな荷電粒子を膜を越えて輸送します。これにより、 セルの電圧が変化します したがって、心臓に活動電位を形成しました。

の中に 第1段階、いわゆる 脱分極段階、正に帯電したナトリウム粒子を輸送する能力が向上します。これらは今や細胞の内部に流れ込み、細胞につながります 緊張の増加 約マイナス90ミリボルトからプラス30ミリボルトまで。

電荷を正の範囲にシフトすることにより、それらは特異的になります カルシウムチャネル 中心に 開いた。だからそれは1つになります 心臓細胞へのカルシウム粒子の流入。これら 第2フェーズ 心臓の典型的な長持ちするものを表します プラトーフェーズ これは興奮が運ばれる場所であり、とりわけ、追加の余分な活動電位の侵入を防ぎます。心臓のポンプ能力を制御し、心不整脈から保護します。

の中に 第3フェーズ再分極段階、電圧はマイナス90ミリボルトの静止電位の方向にゆっくりと戻ります。エネルギーを消費するプロセスにより、セルの上の濃度勾配とは逆に、流入がアクティブになります 外に戻るナトリウム粒子 そして発せられた カリウム部分がセルに戻る 輸送された。そして、これは元の静止電位が再び横ばいになるまでです。これで、細胞は新しい活動電位の準備ができました。

洞房結節での活動電位

心臓の活動電位の興奮の起源は、いわゆる 洞房結節。これはにあります 右心房に 上大静脈の合流点の近くで、血液を上部の体循環から心臓に輸送します。

洞房結節は 変更された筋肉細胞覚醒に必要な活動電位を生み出す。したがって、それらは自然なものを形成します 私たちの心のペースメーカー。これらは、毎分約60〜80ビートの固有振動数を持つ急速に興奮する細胞です。この固有振動数は、パルスの形で登録できます。

そこから、結果として生じる活動電位は、心臓の動作中の筋肉の収縮、心拍につながるために、特定の解剖学的構造を介してそのコースを取ります。 1分あたりの拍数は、人の負荷に合わせて調整できます。ザ・ 交感神経、増加するときに特に重要な自律神経系 重荷 が活性化されると、入ってくる活動電位の増加につながります。
反対に、いわゆる 副交感神経系 特にでアクティブ化 休憩時間 体の役割を果たし、心臓への活動電位の数が抑制されます。心拍が遅くなります。また 投薬 そして体自身 ホルモン、アドレナリンのように、このシステムに影響を与えます。