- Centrum Fizyki Teoretycznej PAN
Transkrypt
- Centrum Fizyki Teoretycznej PAN
XI Festiwal Nauki w Centrum Fizyki Teoretycznej PAN Podróże w czasie i przestrzeni Jak układ nerwowy przesyła informację, czyli co ma wspólnego neuron ze świecą Szymon Łęski Układ nerwowy * przetwarzanie informacji zmysłowej * koordynacja aktywności mięśni * monitorowanie pracy organów Wszystkie zadania układu nerwowego wymagają sprawnego, szybkiego przesyłania informacji. Od szybkości może zależeć przeżycie organizmu. Skala czasu: milisekundy, w układzie hormonalnym: sekundy Neuron Błona komórkowa Częściowo przepuszczalna błona, oddzielająca wnętrze komórki od zewnętrza Stężenia jonów są różne po obu stronach: wewnątrz jest dużo jonów potasu, na zewnątrz dużo jonów sodu. Różnica stężeń powoduje powstanie napięcia elektrycznego. Neuron – obwód elektryczny Błona komórkowa Kanały jonowe Różnica stężeń Pasywne przesyłanie sygnałów O pasywnym przesyłaniu mówimy, gdy przewodności kanałów jonowych są stałe. Tę sytuację opisuje równanie kabla. ... ... Potencjał czynnościowy Pasywne przesyłanie sygnałów sprawdza się tylko na małych odległościach (np. w dendrytach): * wypływ ładunków przez błonę * dyspersja Przesyłanie informacji na większe odległości odbywa się za pomocą potencjałów czynnościowych. Po przekroczeniu progowej wartości napięcia dochodzi do generacji sygnału, który przemieszcza się wzdłuż aksonu bez zmiany kształtu i amplitudy. Potencjał czynnościowy (2) Generowanie potencjałów czynnościowych jest możliwe dzięki aktywnym własnościom błony komórkowej: przewodność kanałów jonowych zależy od napięcia. Nie jest to już zwykłe ładowanie kondensatora przez opornik! Ważną rolę odgrywa dynamiczne otwieranie się i zamykanie kanałów jonowych. W czym pomaga izolacja? Do szybszego przewodzenia sygnałów potrzebny jest grubszy akson dla aksonów bez osłonki mielinowej d ~ v2 dla aksonów zmielinizowanych d~v Zwiększenie oporu i zmniejszenie pojemności błony Fot. Electron Microscopy Facility, Trinity College Neuron i świeca ? Co się stanie przy zderzeniu potencjałów czynnościowych? 2 rodzaje podróżujących fal: * solitony – ze zderzeń wychodzą niezmienione * „palący się lont” Fot. Matthew Bowden www.digitallyrefreshing.com Potencjały czynnościowe należą do drugiej z tych kategorii, a zatem przy zderzeniu oba sygnały ulegną wygaszeniu!