Sinir Sisteminin Hücresel Temelleri

Dinlenim Membran Potansiyeli

Tipik bir sinir lifinde  membran potansiyeli, sinir sinyallerinin iletilmediği istirahat durumunda  yaklaşık -70 milivolttur. Normal membran dinlenim potansiyelini -70 milivolt olarak belirleyen önemli faktörler;

•  Potasyum difuzyon potansiyelinin katkısı,
• Sinir membranından sodyum difuzyonunun katkısı,
• NA⁺-K⁺ ATPaz pompasının katkısı.

 

Sinir Aksiyon Potansiyeli

Sinir sinyalleri membran potansiyellerindeki hızlı değişimlerden oluşan aksiyon potansiyelleri  ile  iletilir. Her aksiyon potansiyeli, normal sükun negatif potansiyelden pozitif membran potansiyeline ani bir değişme ile başlar ve hemen hemen aynı hızla tekrar negatif potansiyele döner.

Aksiyon potansiyelinin birbirini izleyen dönemleri:

1. Sükun Donemi: Bu dönem aksiyon potansiyeli oluşmadan  önceki membran sükun potansiyelini belirtir.

2. Depolarizasyon Dönemi: Bu sırada membran aniden sodyuma karşı gecirgen hale gelerek, büyük miktarda pozitif yüklü sodyum iyonunun aksonun içine alınmasına yol açar.

3. Repolarizasyon Donemi: Membranın sodyuma gecirgenliği çok arttıktan sonra,  kısa bir surede sodyum kanalları kapanmaya başlar ve potasyum kanalları normaldeki haline göre daha da acılır. Potasyum iyonlarının dışa doğru hızlı difüzyonu normal negatif membran dinlenim potansiyelinin yeniden oluşmasını sağlar.

Voltaj kapılı sodyum kanalları aksiyon potansiyeli sırasında, sinir membranın depolarizasyonu ve repolarizasyonunda önemli rol oynar. Voltaj kapılı potasyum kanalları ise repolarizasynun hızla yükselmesinde önemli rol oynar. İstirahat durumunda, aksiyon potansiyeli başlamadan önce, membranın potasyum iyonlarına iletkenliği sodyum iyonları iletkenliğine göre buyuk bilinmektedir. Bu sızma kanallarından, potasyum iyonlarının sızıntısının sodyum iyonlarına göre daha fazla olmasından dolayıdır. Aksiyon potansiyeli başladığında, sodyum kanalları ani olarak aktif olup, sodyum geçirgenliğini artırır. Aksiyon potansiyelinin sonunda, membran potansiyelinin tekrar negatif duruma dönmesi, potasyum kanallarının başlangıç durumlarına dönmelerine neden olur.

 

Aksiyon Potansiyelinin Yayılması

Uyarılabilen bir membranın herhangi bir noktasında oluşan bir aksiyon potansiyeli, genellikle membranın komşu bölgelerini uyardığı için aksiyon potansiyeli yayılır. Uyarılan bölgede sodyuma gecirgenliği artmıştır. Membranın depolarize olmuş bölgeleri ile sükun halindeki bölgeleri arasında voltajı eşik değer üstüne yükselterek aksiyon potansiyelini başlatır. Yeni depolarize alanlar membran boyunca daha uzak bölgeler arasında yerel daireler oluşturarak depolarizasyonun gittikçe daha da yayılmasına neden olur. Uyarılan membranda tek bir yönde yayılma yoktur.

Aksiyon potansiyeli uyarıdan uzaklaşarak her iki yönde, hatta sinir lifinin bütün uzantılarına, membran bütünüyle depolarize oluncaya kadar yayılır. İyonlar miyelinli liflerde kalın miyelin kılıfından hemen yeterince geçemedikleri halde, ranvier  boğumlarından (nod)  kolayca geçerler. Aksiyon potansiyeli boğumdan boğuma  iletilir, buna sıçrayıcı ileti denir. Sıcrayıcı ileti iki nedenle değerlidir:

-Depolarizasyon olayının sinir lifi ekseni boyunca , uzun aralarla sıçraması, miyelinli sinirlerde ileti hızını  artırır.
-Aksonda enerjinin korunmasını sağlar çünkü sadece boğumları depolarize ederek iyon kaybını azaltır.

 

Hep-Hiç Yasası

Normal bir lif membranının herhangi bir noktasında, bir kere aksiyon potansiyeli başlayınca; koşullar normal ise depolarizasyon tüm membranda yayılabilir; tersine koşullar uygun değilse yayılmaz.

 

Absolüt Refrakter Periyod

Aksiyon potansiyelinde depolarizasyonun tamamı ve repolarizasyonun ilk 1/3 lük dönemi olarak tanımlanır. Hücre bu dönemde hiçbir şekilde uyarılamaz. Repolarizasyonun ilk 1/3 lük kısmından sonraki kısımlarda hücre tekrar uyarılabilir çünkü voltaj kapılı sodyum kapılarının bir kısmı inaktif durumdan kapalı duruma geçmiştir ve tekrar açılabilirler. Akson tepeciğinden başlayan bir aksiyon potansiyeli, ilerlerken bir önceki bölge refrakter periyoda girdiği için akson terminaline doğru ilerlemek durumundadır.