Celule nervoase în repaus au o încărcare electrică peste membrane: exteriorul celulei este încărcat pozitiv, iar interiorul celulei este încărcat negativ. Depolarizarea are loc atunci când celula nervoasă inversează aceste sarcini; pentru a le schimba înapoi la o stare de repaus, neuron trimite un alt semnal electric. Întregul proces are loc atunci când celula permite ionilor specifici să curgă în și din celulă.
Cum funcționează polarizarea
Polarizarea este existența unor sarcini electrice opuse de ambele părți ale membranei celulare. În celulele creierului, interiorul este încărcat negativ, iar exteriorul este încărcat pozitiv. Sunt necesare cel puțin trei elemente pentru a face acest lucru posibil. În primul rând, celula are nevoie de molecule precum săruri și acizi, care au încărcături electrice pe ele. În al doilea rând, celula are nevoie de o membrană care să nu lase moleculele încărcate electric să treacă liber prin ea. O astfel de membrană servește la separarea sarcinilor. În al treilea rând, celulele trebuie să aibă pompe proteice în membrană care să poată deplasa moleculele încărcate electric într-o parte, stocând un tip de moleculă pe această parte și un alt tip pe cealaltă parte.
Polarizarea
O celulă se polarizează prin mișcarea și stocarea diferitelor tipuri de molecule încărcate electric pe diferite părți ale membranei sale. O moleculă încărcată electric se numește ion. Neuronii pompează ioni de sodiu din ei înșiși, aducând în același timp ioni de potasiu. În repaus - când celula nu trimite un semnal electric către alte celule - un neuron are de 30 de ori mai mulți ioni de sodiu în exterior decât în interior; opusul se aplică ionilor de potasiu. Interiorul celulei conține și molecule numite acizi organici. Acești acizi au sarcini negative asupra lor, așa că se adaugă la sarcina negativă din interiorul celulei.
Depolarizare și potențial de acțiune
Un neuron comunică cu un alt neuron prin trimiterea unui semnal electric la vârful degetelor, ceea ce determină vârful degetelor să elibereze substanțe chimice care stimulează o celulă vecină. Cunoscut ca potențial postsinaptic, acest semnal electric și acest tip de potențial definește o depolarizare gradată a membranei. Dacă este suficient de mare, va declanșa un potențial de acțiune. Potențialele de acțiune se întâmplă atunci când neuronul deschide canale proteice în membrana sa. Aceste canale permit ionilor de sodiu să curgă din afara celulei în celulă. Apariția bruscă de sodiu în celulă schimbă încărcătura electrică din interiorul celulei de la negativ la pozitiv, care schimbă și exteriorul de la pozitiv la negativ. Întregul eveniment de depolarizare până la repolarizare se întâmplă în aproximativ 2 milisecunde, permițând neuronilor să declanșeze potențialul de acțiune în explozii rapide care să permită comunicarea neuronală.
Procesul de repolarizare
Un nou potențial de acțiune nu poate avea loc până când nu se restabilește încărcătura electrică adecvată din membrana neuronului. Aceasta înseamnă că interiorul celulei trebuie să fie negativ, în timp ce exteriorul trebuie să fie pozitiv. O celulă restabilește această stare sau se repolarizează, pornind o pompă de proteine în membrana sa. Această pompă se numește pompă de sodiu-potasiu. Pentru fiecare trei ioni de sodiu pe care îi pompează dintr-o celulă, pompează în doi de potasiu. Pompele fac acest lucru până când se atinge încărcătura corespunzătoare în interiorul unei celule.