פוטנציאלים מדורגים ופוטנציאל פעולה¶
שלושה סוגי פוטנציאלים¶
בנוירון קיימים שלושה סוגי שינויים במתח הממברנה:
| סוג | שם באנגלית | תיאור |
|---|---|---|
| פוטנציאל מנוחה | Resting potential | \(V_m \approx -70\,\text{mV}\) |
| פוטנציאל מדורג | Graded potential | שינוי מקומי וזמני |
| פוטנציאל פעולה | Action Potential (AP) | שינוי חד ומהיר, "הכול או כלום" |
פוטנציאל מדורג (Graded potential)¶
פוטנציאל מדורג הוא שינוי מקומי וזמני ב-\(V_m\), הנגרם ע"י פתיחה של תעלות תלויות-ליגנד (לרוב בעקבות נוירוטרנסמיטר).
מאפיינים מרכזיים:¶
- מדורג – עוצמת השינוי תלויה בעוצמת הגירוי
- דועך עם מרחק – אינו מתפשט לאורך כל האקסון
- יכול להיות:
- דה-פולריזציה – פחות שלילי (מעורר)
- היפר-פולריזציה – יותר שלילי (מעכב)
חשוב למבחן
פוטנציאל מדורג לא עומד בחוק "הכול או כלום".
EPSP ו-IPSP¶
סוגי פוטנציאלים פוסט-סינפטיים¶
| סוג | שם מלא | השפעה | מה קורה? |
|---|---|---|---|
| EPSP | Excitatory Postsynaptic Potential | מעוררת | דה-פולריזציה, מקרבת לסף |
| IPSP | Inhibitory Postsynaptic Potential | מעכבת | היפר-פולריזציה, מרחיקה מסף |
דוגמאות יוניות נפוצות:¶
- EPSP: פתיחת תעלות Na⁺ (לרוב דרך רצפטורים לגלוטמט)
- IPSP: פתיחת תעלות Cl⁻ (GABA_A) או K⁺ (GABA_B)
GABA – עיכוב סינפטי¶
GABA (Gamma-Aminobutyric Acid) הוא הנוירוטרנסמיטר המעכב הראשי במערכת העצבים המרכזית.
השוואה בין רצפטורי GABA¶
| רצפטור | סוג רצפטור | תעלה | מהירות | מנגנון עיכוב |
|---|---|---|---|---|
| GABA_A | יונוטרופי | Cl⁻ | מהיר | Shunting / היפר-פולריזציה |
| GABA_B | מטבוטרופי (GPCR) | K⁺ (בעקיפין) | איטי | היפר-פולריזציה |
GABA_A – תעלות כלור (Cl⁻)¶
קשירת GABA ל-GABA_A פותחת תעלות Cl⁻ ויוצרת IPSP מהיר.
Shunting Inhibition
גם אם \(E_{Cl} \approx V_m\), פתיחת תעלות Cl⁻ עדיין מעכבת.
הסיבה: עלייה במוליכות הממברנה ש"מנקזת" EPSP-ים נכנסים.
GABA_B – תעלות אשלגן (K⁺)¶
GABA_B הוא רצפטור מטבוטרופי הפועל דרך שליחים שניוניים:
- פתיחה עקיפה של תעלות K⁺
- יציאת K⁺ מהתא
- היפר-פולריזציה ברורה של הממברנה
מאפיינים: איטי יותר, ממושך יותר, מרחיק את התא מסף העירור.
שורה למבחן
- GABA_A – עיכוב מהיר דרך Cl⁻ (Shunting)
- GABA_B – עיכוב איטי דרך K⁺
- שניהם יוצרים IPSP ומקטינים את הסיכוי לפוטנציאל פעולה
סכימה עצבית (Summation)¶
פוטנציאלים מדורגים יכולים להצטבר:
| סוג סכימה | שם באנגלית | הסבר |
|---|---|---|
| סכימה בזמן | Temporal summation | גירויים חוזרים מאותה סינפסה |
| סכימה במרחב | Spatial summation | גירויים מכמה סינפסות שונות |
נקודת ההחלטה
ההחלטה האם ייווצר פוטנציאל פעולה מתקבלת ב-axon hillock.
פוטנציאל פעולה (Action Potential)¶
פוטנציאל פעולה הוא שינוי חד ומהיר ב-\(V_m\), המתפשט לאורך האקסון.
מאפיינים מרכזיים:¶
- עומד בחוק "הכול או כלום"
- גודל קבוע – אינו תלוי בעוצמת הגירוי
- מתפשט ללא דעיכה
סף העירור (Threshold)¶
- סף עירור טיפוסי: -55 mV
- חציית הסף גורמת לפתיחה מאסיבית של תעלות Na⁺ תלויות-מתח
- נוצר משוב חיובי → דה-פולריזציה מהירה
שלבי פוטנציאל הפעולה¶
| שלב | שם | מה קורה? |
|---|---|---|
| 1 | דה-פולריזציה | פתיחת תעלות Na⁺ תלויות-מתח → כניסת Na⁺ |
| 2 | רפולריזציה | אינאקטיבציה של Na⁺ + פתיחת תעלות K⁺ → יציאת K⁺ |
| 3 | היפר-פולריזציה | יציאה עודפת של K⁺ → מתח שלילי מהרגיל |
התקופה הרפרקטורית¶
לאחר פוטנציאל פעולה קיימת תקופה שבה קשה או בלתי אפשרי לייצר פוטנציאל נוסף:
| תקופה | מתי? | מה קורה? |
|---|---|---|
| רפרקטורית מוחלטת | דה-פולריזציה ורפולריזציה | תעלות Na⁺ באינאקטיבציה → לא ניתן לייצר AP |
| רפרקטורית יחסית | היפר-פולריזציה | אפשרי AP, אך נדרש גירוי חזק במיוחד |
למה נוירוטרנסמיטר לא יוצר פוטנציאל פעולה ישירות?¶
- נוירוטרנסמיטר פותח תעלות תלויות-ליגנד
- פתיחה זו יוצרת פוטנציאל מדורג בלבד
- פוטנציאל פעולה דורש פתיחה של תעלות Na⁺ תלויות-מתח
- רק כאשר סכימת ה-EPSP מביאה את \(V_m\) לסף – נוצר AP
שורת מבחן
נוירוטרנסמיטר מתחיל את האות – תעלות תלויות-מתח יוצרות את פוטנציאל הפעולה.
קידוד עוצמה (Rate Coding)¶
- עוצמת הגירוי לא מקודדת בגודל ה-AP
- העוצמה מקודדת בתדירות פוטנציאלי הפעולה
דוגמה
גירוי חזק יותר → יותר פוטנציאלי פעולה בשנייה, לא פוטנציאל פעולה גדול יותר!