Forståelse af neurale impulser: Hvordan neuroner fyrer

Neuroner – hjernens kommunikationsenheder

Neuroner er nerveceller, der kommunikerer med hinanden, hvilket tillader dig at opleve og interagere med verden. Den voksne hjerne indeholder 10 milliarder neuroner, hver forbundet til tusindvis flere ved forbindelser kaldet synapser. Specialiserede celler i dine sansorganer omdanner sanser til elektriske signaler kaldet handlingspotentialer. Handlingspotentialet får neuroner til at frigive neurotrasmittører, kemikalier, der stimulerer elektriske signaler i celler forbundet ved synapsen.

Membranpotentiale

Neuroner besidder en elektrisk spænding over deres cellemembran. Når neuroner ikke afyrer et handlingspotentiale, hviler de på et niveau af -70 til -60 mV. Membranspændingen opstår, fordi neuronen kontrollerer koncentrationen af elektrolyter inde og uden for cellen. Positivt ladet natrium og negativt ladet chlorid er meget høje uden for cellen. Positivt ladet kalium og negativt ladete proteiner er koncentreret inde i cellen. Positivt ladet calcium er relativt lavt uden for cellen og ekstremt lavt inde i cellen.

Handlingspotentiale (Action Potential)

Hvis en neurons membranpotentiale stiger til et tærskelværdi, åbner spændingsstyrede natriumkanaler, så natrium strømmer ind i cellen. Dette får neuronens membranpotentiale til at skyde opad til +40 mV. Ved den positive top lukkes natriumkanalerne, og kaliumkanaler åbnes, hvilket returnerer membranpotentialet til lige under hvilemembranpotentialet. Denne proces sker initially på et lille område af membranen, men spreder sig hurtigt gennem hele neuronen. Efter handlingspotentialet følger en refraktær periode, hvor neuronen ikke kan afyre igen, indtil natrium- og kaliumkanalerne er nulstillet.

Neurotransmittere

Når handlingspotentialet når synapsen, tillader spændingsstyrede calciumkanaler calcium at indgå i det synaptiske terminal, hvilket forårsager frigivelse af neurotransmitter i synapsen. Neurotransmittere binder til receptorer på cellen på den anden side af synapsen, kaldet den post-synaptiske celle. Disse receptorer er normalt natriumkanaler, der direkte forårsager et handlingspotentiale i den post-synaptiske celle.

Specielle sansceller

I øjne, ører, hud, tunge og næse omdanner specielle receptorer energi i dit miljø til handlingspotentialer, der kan sprede sig til din hjerne. Fotoreceptorer i øjnene omdanner lys til handlingspotentialer. Hårceller i øret afyrer handlingspotentialer som svar på vibrationer. Receptorer i din hud oversætter forskellige slags tryk og vibration til handlingspotentialer. Din tunge og næse registrerer niveauer og kombinationer af kemikalier i din mund og luften.