An thế hoạt động là sự thay đổi trong thời gian ngắn của điện thế màng. Các tiềm năng hành động thường phát sinh ở sợi trục đồi của một tế bào thần kinh và là điều kiện tiên quyết để truyền kích thích.
Điện thế hoạt động là gì?
Các tiềm năng hành động thường phát sinh ở sợi trục đồi của một tế bào thần kinh và là tiền đề cho quá trình truyền kích thích. Các thế hoạt động là sự đảo ngược điện tích một cách tự phát trong tế bào thần kinh. Tiềm năng hành động nảy sinh ở sợi trục gò đồi. Đồi sợi trục là điểm xuất phát của các quá trình truyền của một tế bào thần kinh. Các thế hoạt động sau đó đi dọc theo sợi trục, hoặc hình chiếu thần kinh. Một tiềm năng có thể kéo dài từ một phần nghìn giây đến vài phút. Cường độ của mỗi điện thế hoạt động là như nhau. Theo đó, không có tiềm năng hoạt động yếu cũng không mạnh. Chúng là những phản ứng hoàn toàn hoặc không có gì, tức là hoặc một kích thích đủ mạnh để kích hoạt hoàn toàn điện thế hoạt động hoặc điện thế hoạt động hoàn toàn không được kích hoạt. Mỗi tiềm năng hoạt động tiến hành trong nhiều giai đoạn.
Chức năng và nhiệm vụ
Trước khi có điện thế hoạt động, tế bào ở trạng thái nghỉ. Các natri các kênh bị đóng phần lớn và kali các kênh được mở một phần. Bằng cách di chuyển kali ion, tế bào duy trì cái gọi là điện thế màng nghỉ trong giai đoạn này. Đây là khoảng -70 mV. Vì vậy, nếu bạn đo điện áp bên trong sợi trục, bạn sẽ nhận được điện thế âm là -70 mV. Điều này có thể là do sự mất cân bằng điện tích của các ion giữa không gian bên ngoài tế bào và chất lỏng tế bào. Quá trình tiếp nhận của các tế bào thần kinh, các đuôi gai, nhận các kích thích và truyền chúng qua thân tế bào đến đồi sợi trục. Mỗi kích thích đến làm thay đổi điện thế màng nghỉ. Tuy nhiên, để một điện thế hoạt động được kích hoạt, giá trị ngưỡng phải được vượt quá ở ngọn sợi trục. Chỉ khi điện thế màng tăng 20 mV đến -50 mV thì ngưỡng này mới đạt được. Ví dụ, nếu điện thế màng chỉ tăng lên -55 mV, thì không có gì xảy ra do phản ứng tất cả hoặc không có gì. Khi vượt quá ngưỡng, natri các kênh của ô mở. Tích cực tính phí natri các ion chảy vào, và điện thế nghỉ tiếp tục tăng. Các kali các kênh đóng. Kết quả là một sự tái phân cực. Không gian bên trong sợi trục bây giờ được tích điện dương trong một thời gian ngắn. Giai đoạn này còn được gọi là quá tải. Ngay cả trước khi đạt đến điện thế màng tối đa, các kênh natri đóng lại. Thay vào đó, các kênh kali mở ra và các ion kali chảy ra khỏi tế bào. Sự tái phân cực xảy ra, có nghĩa là điện thế màng lại tiếp cận với điện thế nghỉ. Trong một thời gian ngắn, thậm chí còn có cái gọi là siêu phân cực. Trong quá trình này, điện thế màng vẫn giảm xuống dưới -70 mV. Khoảng thời gian này, kéo dài khoảng hai phần nghìn giây, còn được gọi là thời kỳ chịu lửa. Trong thời gian chịu lửa, không thể kích hoạt điện thế hoạt động. Điều này là để ngăn chặn khả năng hoạt động quá mức của tế bào. Sau khi được điều chỉnh bởi bơm natri-kali, điện thế lại ở mức -70 mV và sợi trục có thể lại được kích thích bởi một kích thích. Điện thế hoạt động bây giờ được truyền từ một phần của sợi trục sang phần tiếp theo. Do phần trước vẫn đang trong thời kỳ trơ nên quá trình truyền kích thích chỉ có thể xảy ra theo một hướng tại một thời điểm. Tuy nhiên, quá trình truyền kích thích liên tục này khá chậm. Sự truyền kích thích tạo muối nhanh hơn. Ở đây, các sợi trục được bao quanh bởi cái gọi là vỏ myelin. Điều này hoạt động giống như một loại dải cách nhiệt. Ở giữa, vỏ myelin bị ngắt liên tục. Những gián đoạn này được gọi là dây buộc. Trong quá trình truyền kích thích muối hóa, điện thế hoạt động nhảy từ vòng dây này sang vòng dây tiếp theo. Điều này làm tăng đáng kể tốc độ lan truyền. Điện thế hoạt động là cơ sở của việc truyền thông tin kích thích. Tất cả các chức năng của cơ thể đều dựa trên sự dẫn truyền này.
Bệnh tật và rối loạn
Khi vỏ myelin của tế bào thần kinh bị tấn công và phá hủy, sẽ gây ra những rối loạn nghiêm trọng trong việc truyền các kích thích. Sự mất mát của vỏ myelin làm mất điện tích trong quá trình dẫn điện. Điều này có nghĩa là cần nhiều điện tích hơn để kích thích sợi trục ở lần đứt tiếp theo của vỏ myelin. Trong trường hợp lớp myelin bị tổn thương nhẹ, điện thế hoạt động bị trì hoãn. Nếu có thiệt hại nghiêm trọng, sự dẫn truyền kích thích có thể bị gián đoạn hoàn toàn, vì không thể kích hoạt điện thế hoạt động nữa. Vỏ myelin có thể bị ảnh hưởng bởi các khuyết tật di truyền như bệnh Krabbe hoặc bệnh Charcot-Marie-Tooth. Tuy nhiên, bệnh khử men được biết đến nhiều nhất có lẽ là đa xơ cứng. Tại đây, các vỏ myelin bị chính các tế bào miễn dịch của cơ thể tấn công và phá hủy. Tùy thuộc vào cái nào dây thần kinh bị ảnh hưởng, rối loạn thị giác, suy nhược chung, co cứng, tê liệt, nhạy cảm hoặc rối loạn ngôn ngữ có thể xảy ra. Một căn bệnh khá hiếm gặp là chứng paramyotonia bẩm sinh. Trung bình, chỉ có một người bị ảnh hưởng trong số 250,000 người. Căn bệnh này là một rối loạn của kênh natri. Kết quả là, các ion natri có thể xâm nhập vào tế bào ngay cả trong các pha mà kênh natri thực sự nên đóng lại, do đó kích hoạt điện thế hoạt động ngay cả khi thực sự không có kích thích nào cả. Do đó, có thể có một căng thẳng vĩnh viễn trong dây thần kinh. Điều này biểu hiện bằng sự gia tăng căng cơ (myotonia). Sau một chuyển động tự nguyện, các cơ sẽ chùng lại với độ trễ đáng kể. Điều ngược lại cũng có thể hình dung được ở chứng paramyotonia bẩm sinh. Có thể là kênh natri không cho phép các ion natri vào tế bào ngay cả khi bị kích thích. Do đó, điện thế hoạt động có thể chỉ được kích hoạt khi có sự chậm trễ hoặc hoàn toàn không mặc dù có kích thích đến. Do đó phản ứng với kích thích không xảy ra. Hậu quả là rối loạn cảm giác, yếu cơ hoặc tê liệt. Sự xuất hiện của các triệu chứng đặc biệt ưa thích bởi nhiệt độ thấp, đó là lý do tại sao những người bị ảnh hưởng nên tránh bất kỳ việc làm mát cơ nào.
