Điện thế ngưỡng mô tả sự chênh lệch điện tích cụ thể tại màng của các tế bào dễ bị kích thích. Khi điện thế màng suy giảm đến một giá trị nhất định trong quá trình khử cực, thế hoạt động được tạo ra thông qua việc mở các kênh ion phụ thuộc vào điện áp. Giá trị cần đạt được trong mỗi trường hợp, giá trị này cần thiết để tạo ra thế hoạt động, rất cần thiết cho sự dẫn truyền kích thích vì nguyên tắc tất cả hoặc không có gì.
Ngưỡng tiềm năng là gì?
Điện thế ngưỡng mô tả sự chênh lệch điện tích cụ thể tại màng của các tế bào dễ bị kích thích. Phần bên trong tế bào được ngăn cách với môi trường bên ngoài xung quanh bởi một màng chỉ thấm một phần đối với một số chất nhất định. Do đó, các ion, tức là các hạt mang điện, không thể đi qua nó một cách không kiểm soát. Không đồng đều phân phối của các ion giữa bên trong và bên ngoài tế bào gây ra một thế điện hóa có thể đo được, được gọi là điện thế ngưỡng. Miễn là tế bào không bị kích thích, điện thế màng nghỉ này là âm. Xung điện đến tế bào sẽ kích hoạt nó hoặc đưa nó vào trạng thái kích thích. Điện thế màng nghỉ tiêu cực bị khử cực bởi sự thay đổi tính thấm ion, tức là nó trở nên dương hơn. Đáp ứng tế bào thần kinh có xảy ra hay không phụ thuộc vào mức độ của quá trình tiền khử cực này. Chỉ khi đạt đến hoặc vượt quá một giá trị quan trọng nhất định, thế hoạt động được hình thành theo nguyên tắc tất cả hoặc không có gì. Nếu không, không có gì xảy ra. Giá trị cụ thể này, cần thiết cho sự dẫn truyền kích thích bởi các điện thế hoạt động, được gọi là điện thế ngưỡng.
Chức năng và nhiệm vụ
Điểm tiếp xúc cho tất cả các xung kích thích đến là sợi trục gò đồi. Điều này đánh dấu vị trí hình thành điện thế hoạt động vì điện thế ngưỡng ở đó thấp hơn so với các phần màng khác do đặc biệt cao mật độ của các kênh ion định mức điện áp. Ngay sau khi điện thế ngưỡng đạt đến hoặc vượt quá trong quá trình tiền khử cực, một loại phản ứng dây chuyền sẽ xảy ra. Một số lượng lớn phụ thuộc vào điện áp natri kênh ion mở đột ngột. Tạm thời, giống như tuyết lở natri dòng chảy dọc theo gradien điện thế tăng cường khử cực cho đến khi điện thế màng nghỉ sụp đổ hoàn toàn. Một điện thế hoạt động được thiết lập, tức là, trong khoảng một phần nghìn giây, sự đảo ngược phân cực xảy ra do sự dư thừa của các điện tích dương bên trong tế bào. Sau khi điện thế hoạt động đã được kích hoạt thành công, sẽ có sự phục hồi dần dần điện thế màng ban đầu. Như là natri dòng chảy chậm không thành công, bị trì hoãn kali các kênh mở. Sự gia tăng kali Dòng điện ra bên ngoài bù đắp cho dòng natri đi vào đang giảm và chống lại sự khử cực. Trong quá trình được gọi là tái cực này, điện thế màng lại trở nên âm và thậm chí giảm xuống dưới giá trị của điện thế nghỉ trong một thời gian ngắn. Natri-kali bơm sau đó khôi phục lại ion ban đầu phân phối. Sự kích thích lan truyền dưới dạng điện thế hoạt động trên sợi trục đến dây thần kinh hoặc tế bào cơ tiếp theo. Sự dẫn truyền kích thích tuân theo một cơ chế không đổi. Để bù đắp cho sự khử cực, các ion lân cận di chuyển đến vị trí hình thành điện thế hoạt động. Sự di chuyển này của các ion cũng dẫn đến sự khử cực ở vùng lân cận, tạo ra một điện thế hoạt động mới với thời gian trễ khi điện thế ngưỡng đạt đến. Trong các tế bào thần kinh không dấu, có thể quan sát thấy sự dẫn truyền kích thích liên tục dọc theo màng, trong khi ở các sợi thần kinh được bao bọc bởi vỏ myelin, kích thích nhảy từ vòng dây sang vòng dây. Phần đặc biệt của màng tại đó điện thế hoạt động được bắt đầu là không thể thích hợp cho đến khi điện thế màng nghỉ được phục hồi, phần này chỉ cho phép dẫn truyền kích thích theo một hướng.
Bệnh tật và rối loạn
Điện thế ngưỡng là điều kiện tiên quyết để tạo ra các điện thế hoạt động, dựa trên cơ sở của tất cả sự truyền các xung thần kinh hoặc kích thích. Vì dẫn truyền kích thích là cần thiết cho tất cả các chức năng sinh lý, bất kỳ rối loạn nào của điện sinh lý nhạy cảm này có thể dẫn giới hạn về thể chất.Hạ kali máu, Tức là, thiếu kali, có tác dụng trì hoãn quá trình khử cực và tăng tốc độ tái phân cực bằng cách làm suy yếu điện thế màng nghỉ, có liên quan đến dẫn truyền chậm và nguy cơ yếu hoặc liệt cơ. Trong các bệnh làm hỏng vỏ myelin sợi thần kinh (ví dụ, đa xơ cứng), các kênh kali bên dưới được tiếp xúc, dẫn đến dòng chảy không kiểm soát được của các ion kali từ bên trong tế bào và do đó, hoàn toàn không có hoặc suy yếu điện thế hoạt động. Ngoài ra, các đột biến được xác định về mặt di truyền của kênh protein đối với natri và kali có thể gây ra các mức độ suy giảm chức năng khác nhau, tùy thuộc vào vị trí của các kênh bị ảnh hưởng. Ví dụ, khiếm khuyết của các kênh kali ở tai trong có liên quan đến thần kinh cảm giác mất thính lực. Các kênh natri bị thay đổi bệnh lý trong cơ xương gây ra cái gọi là chứng giảm cơ, được đặc trưng bởi sự căng thẳng tăng lên hoặc kéo dài và trì hoãn thư giãn của các cơ. Điều này là do không đủ đóng hoặc tắc nghẽn các kênh natri, dẫn đến việc tạo ra điện thế hoạt động quá mức. Sự xáo trộn của các kênh natri hoặc kali trong tim cơ bắp có thể gây ra loạn nhịp tim, tức là rối loạn nhịp tim chẳng hạn như tăng tim tỷ lệ (nhịp tim nhanh), vì chỉ có sự dẫn truyền kích thích thích hợp trong tim mới đảm bảo nhịp tim ổn định, độc lập. Trong trường hợp nhịp tim nhanh, các yếu tố khác nhau trong chuỗi dẫn truyền có thể bị xáo trộn: ví dụ, nhịp điệu của quá trình khử cực tự động hoặc sự kết hợp thời gian của quá trình khử cực của tế bào cơ hoặc tần số kích thích do thiếu các pha nghỉ. Như một quy luật, điều trị được thực hiện với thuốc chẹn kênh natri, ức chế dòng natri và do đó ổn định điện thế màng một mặt và làm chậm khả năng tái kích thích của tế bào. Về nguyên tắc, tất cả các loại kênh ion đều có thể bị chặn một cách chọn lọc. Trong trường hợp các kênh natri phụ thuộc vào điện áp, điều này được thực hiện bởi cái gọi là thuốc gây tê cục bộ. Tuy nhiên, các chất độc thần kinh như nọc độc của mamba (dendrotoxin) hoặc nọc độc của cá nóc (tetrodotoxin) cũng có thể làm giảm hoặc loại bỏ tính dễ bị kích thích của tế bào bằng cách ức chế dòng natri và ngăn chặn việc tạo ra điện thế hoạt động.
