Kích thích: quá trình khởi đầu cho điện thế màng tế bào hoạt động

Về cơ bản, bất kỳ yếu tố gây ra các ion natri để bắt đầu khuếch tán vào bên trong qua màng tế bào với số lượng đủ có thể thiết lập tắt mở tự động các kênh natri. Việc hình thành mở tự động này có thể do rối loạn cơ học của màng tế bào, tác dụng hóa học trên màng, hoặc thông qua điện tích qua màng. Tất cả các phương pháp này được sử dụng tại các điểm khác nhau trong cơ thể để gợi ra điện thế hoạt động của những dây thần kinh hoặc cơ. áp lực hóa học để kích thích các tận cùng thần kinh cảm giác ở da, chất dẫn truyền thần kinh để truyền tín hiệu từ một tế bào thần kinh lên não, và dòng điện để truyền tín hiệu giữa các tế bào cơ tim và ruột. Đối với mục đích tìm hiểu quá trình kích thích, chúng ta hãy bắt đầu bằng việc thảo luận các nguyên tắc của kích thích điện.

Hình. Ảnh hưởng của kích thích tăng điện thế để khơi gợi điện thế hoạt động. Lưu ý phát triển các điện thế dưới ngưỡng cấp tính khi các kích thích nằm dưới giá trị ngưỡng cần thiết để khơi gợi điện thế hoạt động.

Kích thích của một sợi dây thần kinh bởi một điện cực kim loại tích điện âm

Các phương tiện thường dùng để kích thích cho một dây thần kinh hay cơ trong phòng thí nghiệm là để gắn sát dòng điện lên bề mặt dây thần kinh hay cơ thông qua hai điện cực nhỏ, một tích điện âm và điện cực còn lại tích điện dương. Khi dòng điện được gắn vào theo cách này, các màng dễ bị kích động bị kích thích ở các điện cực âm.

Hiệu ứng này xảy ra vì các lý do sau: Hãy nhớ rằng điện thế hoạt động được khởi đầu bởi việc mở cánh cổng điện thế kênh na. Hơn nữa, các kênh được mở ra bởi việc giảm điện thế nghỉ bình thường qua màng-đó là, dòng điện âm từ các điện cực làm giảm điện áp trên bên ngoài của màng đến một gần hơn giá trị tiêu cực với điện áp của các tiềm năng tiêu cực bên trong chất xơ. Hiệu ứng này làm giảm điện thế qua màng và cho phép các kênh natri để mở, tạo ra một điện thế hoạt động. Ngược lại, ở các điện cực dương, việc tiêm điện tích dương ở bên ngoài của các dây thần kinh làm tăng sự chênh lệch điện áp trên màng hơn là giảm bớt nó. Hiệu ứng này gây ra tình trạng phân cực quá mức, thực sự làm giảm kích thích của sợi thay vì gây ra một điện thế hoạt động.

Ngưỡng kích thích và “điện thế tại chỗ cấp”

Kích thích điện âm yếu có thể không có khả năng kích thích một sợi. Tuy nhiên, khi điện áp của sự kích thích được tăng lên, tới một điểm mà tại đó sự kích thích không diễn ra. Hình cho thấy những tác động của các kích thích liên tục với cường độ tăng dần. Một kích thích yếu tại điểm A gây ra điện thế màng thay đổi từ -90 đến -85 mV, nhưng sự thay đổi này là không đủ cho quá trình tái sinh tự động của điện thế hoạt động để phát triển. Tại điểm B, kích thích lớn hơn, nhưng cường độ vẫn là chưa đủ. Tuy nhiên, Có kích thích làm rối loạn điện thế màng tại chỗ cho đến khi 1 mili giây hoặc hơn. sau khi cả hai kích thích yếu, chúng được gọi là điện thế dưới ngưỡng cấp tính.

Tại điểm C trong hình, các kích thích thậm chí còn mạnh hơn. Bây giờ các điện thế tại chỗ đã hầu như không đạt đến mức cần thiết để tạo ra một điện thế hoạt động, được gọi là các mức ngưỡng, nhưng điều này chỉ xảy ra sau một thời gian ngắn “thời gian tiềm ẩn.” Tại thời điểm D, các gói kích thích vẫn mạnh hơn, điện thế tại chỗ cấp tính mạnh mẽ hơn và điện thế hoạt động xuất hiện một ít sau một giai đoạn tiềm ẩn.

Như vậy, con số này chỉ ra rằng ngay cả một kích thích yếu gây ra một sự thay đổi điện thế tại chỗ ở màng, nhưng cường độ của điện thế tại chỗ phải tăng lên một ngưỡng trước khi điện thế hoạt động được thiết lập.