神經資訊傳遞

2021-06-22 23:10:12 字數 1358 閱讀 5304

第乙個感覺神經元直接連線感受器,就拿觸覺感受器來舉例吧,觸覺感受器在解除到東西的時候發生微弱的形變,驅動上面的機械門控通道開啟,導致鈣、鈉離子內流同時鉀離子外流,導致膜電位發生改變,於是周圍的電壓門控通道會因此開啟導致更多的電壓門控通道開啟,最後顯著改變膜電位,於是神經元上面的電壓門控通道會感受到周圍電壓的變化而開放,於是訊號來到了神經元上。

然後呢,神經元上有一類稱為髓鞘的結構,神經元每隔一定距離就會有一小段區域是沒有髓鞘的,這種結構稱為郎飛節,乙個郎飛節上膜電位變化會導致相鄰兩個郎飛節之間產生乙個迴路,從而神經訊號可以從乙個郎飛節跳躍到下乙個郎飛節,但是每跳躍一次,就需要新的郎飛節上面的電壓門控通道開啟,膜內外離子交換積累膜電位變化後才能完成下一次跳躍。

當訊號終於傳到第乙個神經元末端(軸突末端突觸)的時候,突觸上面的電壓敏感蛋白會觸發一些二級訊號分子導致內部細胞骨架發生一系列的變化,從而將乙個含有很多化學物質的小泡狀結構(突觸小體)推動到突觸的膜上,從而釋放出突觸小體中包含的化學物質(神經遞質),這些物質會自由擴散到與這個突觸靠的很近的第二級神經元的突觸上,並且會和這個突觸膜上的配體結合,從而啟用一系列二級訊號分子,繼而開啟第二級神經元上的一些專門的離子通道,實現膜內外離子交換,從而將訊號傳遞到二級神經元上。

任何時候,鈉離子是細胞膜外的濃度高於細胞膜內,鉀離子是細胞膜外的濃度低於細胞膜內。

靜息狀態下鉀離子是順著濃度梯度不斷離開神經細胞的。

細胞膜的離子通透性很差,只能通過離子通道(實際上是在細胞膜內側和外側來來回回的蛋白質)運輸。從高濃度往低濃度方向運輸離子是「協助擴散」,不消耗atp,反過來的運輸是「主動運輸」,消耗atp。

具體過程是這樣:

靜止狀態的神經細胞,帶一丁點負電。膜電位,或者說內外電勢差,大概是-70mv。

當刺激從神經元四周的樹突傳過來時,神經細胞會先開啟一些從外向內的鈉離子通道,鈉離子帶正電,所以細胞內外電壓差開始縮小(細胞內部的負電被逐漸中和)。由於外部的鈉離子濃度本來就比較高,所以這個過程不消耗atp,屬於「協助擴散」進來的。

當電勢差變成-55mv時(閥值,不同神經細胞這個電位略有不同),大量的鈉離子通道被開啟,於是大量鈉離子開始快速進入神經細胞。注意這個時候還是外面的鈉離子濃度比內部高。只不過濃度差比原來低了些。所以這個過程還是不消耗atp。

此時,由於該神經細胞鈉離子濃度相對靜止狀態的神經細胞高一些,就開始往四周神經細胞擴散(當然是沿著軸突,因為細胞膜離子通透性很差,而且外部的鈉離子濃度比內部高,擴散不出去……),於是開始對下乙個神經細胞進行刺激。

由於鉀離子濃度是細胞膜內比細胞膜外高,隨著帶正電的鉀離子離開神經細胞,當前這個神經細胞的電勢差逐漸恢復到-70mv。此時下乙個神經細胞的電勢差差不多也該到-55mv了……

由於離子濃度變化是蛋白質運輸離子導致的,耗費時間電勢差才能到達閥值,所以神經細胞之間的電訊號傳播比自由電子慢一點,大概在100公尺/秒。

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