Нервные клетки в состоянии покоя имеют электрический заряд на их мембраны: внешняя часть ячейки заряжена положительно, а внутренняя часть - отрицательно. Деполяризация происходит, когда нервная клетка меняет эти заряды; чтобы вернуть их в состояние покоя, нейрон посылает другой электрический сигнал. Весь процесс происходит, когда ячейка позволяет определенным ионам проникать в ячейку и выходить из нее.
Как работает поляризация
Поляризация - это наличие противоположных электрических зарядов по обе стороны от клеточной мембраны. В клетках мозга внутренняя часть заряжена отрицательно, а внешняя - положительно. Для этого необходимы как минимум три элемента. Во-первых, клетке нужны молекулы, такие как соли и кислоты, которые имеют электрические заряды. Во-вторых, клетке нужна мембрана, которая не позволит электрически заряженным молекулам свободно проходить через нее. Такая мембрана служит для разделения зарядов. В-третьих, в клетках должны быть протеиновые насосы в мембране, которые могут перемещать электрически заряженные молекулы в одну сторону, накапливая молекулы одного типа с этой стороны, а молекулы другого типа - с другой.
Становясь поляризованным
Клетка становится поляризованной, перемещаясь и накапливая различные типы электрически заряженных молекул на разных сторонах своей мембраны. Электрически заряженная молекула называется ион. Нейроны выкачивают из себя ионы натрия, в то же время неся ионы калия. В состоянии покоя - когда клетка не посылает электрический сигнал другим клеткам - снаружи нейрон примерно в 30 раз больше ионов натрия, чем внутри; противоположное относится к ионам калия. Внутри клетки также находятся молекулы, называемые органическими кислотами. Эти кислоты имеют отрицательный заряд, поэтому они добавляют к отрицательному заряду внутри клетки.
Деполяризация и потенциал действия
Нейрон взаимодействует с другим нейроном, посылая электрический сигнал кончикам пальцев, который заставляет кончики пальцев выделять химические вещества, которые стимулируют соседнюю клетку. Этот электрический сигнал и тип потенциала, известный как постсинаптический потенциал, определяют постепенную деполяризацию мембраны. Если он достаточно большой, это вызовет потенциал действия. Потенциалы действия возникают, когда нейрон открывает белковые каналы в своей мембране. Эти каналы позволяют ионам натрия поступать извне в ячейку. Внезапный выброс натрия в клетку изменяет электрический заряд внутри клетки с отрицательного на положительный, что также изменяет внешний вид с положительного на отрицательный. Весь процесс деполяризации-реполяризации происходит примерно за 2 миллисекунды, позволяя нейронам активировать потенциал действия быстрыми импульсами, обеспечивая нейронную связь.
Процесс реполяризации
Новый потенциал действия не может возникнуть до тех пор, пока не будет восстановлен надлежащий электрический заряд на мембране нейрона. Это означает, что внутренняя часть ячейки должна быть отрицательной, а внешняя - положительной. Клетка восстанавливает это состояние или реполяризует себя путем включения протеинового насоса в своей мембране. Этот насос называется натриево-калиевым. На каждые три иона натрия, которые он выкачивает из клетки, он закачивает два калиевых. Насосы делают это до тех пор, пока не будет достигнут надлежащий заряд внутри ячейки.
