depolarizare

depolarizare este anularea diferențelor de încărcare pe cele două laturi ale membranei unei celule nervoase sau musculare. Potențialul membranei se schimbă la unul mai puțin negativ. În boli precum epilepsia, se modifică comportamentul de depolarizare a celulelor nervoase.

Ce este depolarizarea?

Polarizarea există între cele două părți ale unei membrane de celule nervoase intacte în stare de repaus, care este denumită și potențial de membrană. Separarea sarcinilor creează poli electrici în membrana celulei. Depolarizarea este pierderea acestor proprietăți, deoarece apare la începutul excitației. În timpul depolarizării, diferența de sarcină între cele două părți ale unei membrane biologice se anulează pentru o perioadă scurtă de timp.

În neurologie, prin depolarizare se înțelege schimbarea potențialului membranei în valori pozitive sau mai puțin negative, așa cum apare atunci când trece un potențial de acțiune. Reconstruirea polarizării inițiale are loc spre sfârșitul acestui proces și este cunoscută și sub denumirea de repolarizare.

Opusul depolarizării este ceea ce este cunoscut sub numele de hiperpolarizare, în care tensiunea dintre interiorul și exteriorul unei membrane biologice devine și mai puternică și crește astfel peste tensiunea potențialului de repaus.

Funcție și sarcină

Membranele celulelor sănătoase sunt întotdeauna polarizate și, prin urmare, au un potențial de membrană. Acest potențial de membrană rezultă din concentrația de ioni diferită de pe ambele părți ale membranei. De exemplu, pompele cu ioni sunt localizate în membrana celulară a neuronilor. Aceste pompe creează permanent o distribuție neuniformă pe suprafața membranei, care diferă de sarcina din interiorul membranei. Există un exces de ioni negativi intracelular și membrana celulară este încărcată mai pozitiv la exterior decât la interior. Aceasta duce la o diferență de potențial negativă.

Membrana celulară a neuronilor are permeabilitate selectivă și, prin urmare, este permeabilă diferit la sarcini diferite. Datorită acestor proprietăți, un neuron are potențial de membrană electrică. În stare de repaus, potențialul de membrană se numește potențial de repaus și este în jur de -70 mV.

Celulele conductoare electric se depolarizează imediat ce ating un potențial de acțiune. Încărcarea membranei este slăbită în timpul depolarizării, pe măsură ce canalele ionice se deschid. Ionii curg în membrană prin canalele deschise prin difuzie și reduc astfel potențialul existent. Ionii de sodiu, de exemplu, curg în celula nervoasă.

Această schimbare de încărcare echilibrează potențialul membranei și inversează astfel sarcina. În sensul cel mai larg, membrana este încă polarizată în timpul unui potențial de acțiune, dar în sens invers.

În celulele nervoase, depolarizarea este subliminală sau supra-prag. Pragul corespunde potențialului de prag pentru deschiderea canalelor ionice. De obicei, potențialul de prag este în jur de -50 mV. Valori mai mari mută canalele ionice spre deschidere și declanșează un potențial de acțiune. Depolarizarea subliminală face ca potențialul membranei să revină la potențialul membranei în repaus și nu declanșează niciun potențial de acțiune.

Pe lângă celulele nervoase, celulele musculare pot fi depolarizate și atunci când ating un potențial de acțiune. Excitația este transmisă de la fibrele nervului central la fibrele musculare prin placa motorie. Placa de capăt are canale de cationi care pot conduce ioni de sodiu, potasiu și calciu. Mai presus de toate, curenții de ioni de sodiu și calciu curg prin canale datorită forțelor lor motrice speciale și astfel depolarizează celula musculară.

În celula musculară, potențialul placă finală crește de la potențialul membranei în repaus la așa-numitul potențial generator. Acesta este un potențial electroton care, spre deosebire de potențialul de acțiune, se răspândește pasiv pe membrana fibrelor musculare. Dacă potențialul generator este peste prag, deschiderea canalelor de sodiu creează un potențial de acțiune și ioni de calciu curg în. Așa se produce contracția musculară.

Boli și afecțiuni

În bolile sistemului nervos, cum ar fi epilepsia, se schimbă comportamentul natural de depolarizare a celulelor nervoase. Rezultatul este excesiv de excitabilitate. Crizele epileptice se caracterizează printr-o descărcare anormală de asociații neuronale care perturbă activitatea normală a zonelor creierului. Aceasta provoacă percepții și tulburări neobișnuite ale abilităților motorii, gândirii și conștiinței.

Epilepsia focală afectează sistemul limbic sau neocortexul. O transmisie glutamatergică declanșează un potențial postsinaptic excitator cu amplitudine ridicată în aceste zone. Canalele de calciu ale membranei sunt activate și suferă o depolarizare deosebit de lungă. În acest fel, explozii de potențial de acțiune de înaltă frecvență sunt declanșate, deoarece sunt caracteristice epilepsiei.

Activitatea anormală se răspândește într-un agregat de câteva mii de celule nervoase. O conectivitate sinaptică crescută a neuronilor contribuie, de asemenea, la generarea convulsiilor. Același lucru este valabil și pentru proprietățile anormale ale membranei intrinseci, care afectează în principal canalele ionice. Mecanismele de transmitere sinaptică sunt adesea schimbate în ceea ce privește modificările receptorilor. Crizele persistente sunt probabil rezultatul sistemelor de bucle sinaptice care pot cuprinde zone mai mari ale creierului.

Proprietățile depolarizării celulelor nervoase se modifică nu numai în epilepsie. Numeroase medicamente au, de asemenea, efecte asupra depolarizării și se manifestă fie în exces, fie sub-excitabilitate. Aceste medicamente includ, de exemplu, relaxanți musculari, care provoacă relaxarea completă a mușchilor scheletici prin intervenția în sistemul nervos central.

Administrarea este frecventă pentru spasticitatea coloanei vertebrale, de exemplu. Relaxanții musculari care depolarizează în special au un efect stimulant asupra receptorului mușchilor și inițiază astfel o depolarizare de lungă durată. La început, mușchii se contractă după medicație și declanșează tremururi musculare necoordonate, dar la scurt timp după aceea, acestea provoacă paralizia flăcată a mușchilor respectivi. Deoarece depolarizarea mușchilor persistă, mușchiul este momentan inexact.