Elektrofysiologie
Neuronen (zenuwcellen) communiceren met elkaar via elektrische
signalen.
Die signalen ontstaan doordat geladen deeltjes (ionen) bewegen in en rond
de cel.
Er zijn 2 krachten die die beweging veroorzaken
1: Chemische drijvende kracht
(concentratiekracht)
Deze kracht ontstaat door een concentratieverschil.
Deeltjes willen zich altijd verspreiden van hoge
concentratie → lage concentratie
Dit noemen we diffusie.
Voorbeeld:
Als er veel natrium (Na⁺) buiten de cel zit en weinig
binnen, dan wil natrium naar binnen bewegen.
2: Elektrische drijvende kracht
Dit heeft te maken met lading.
Positieve deeltjes worden aangetrokken door
negatieve lading.
Negatieve deeltjes worden aangetrokken door
positieve lading.
Omdat de binnenkant van een neuron meestal negatief
geladen is, worden positieve ionen naar binnen
aangetrokken.
Wat bestuderen elektrofysiologen?
Elektrofysiologen onderzoeken de elektrische activiteit van zenuwcellen.
Belangrijke wetenschappers:
Alan Hodgkin
Andrew Huxley
Erwin Neher
Bert Sakmann
1
,Zij ontwikkelden technieken om elektrische stromen in zenuwcellen te meten.
Patch-clamp techniek
Met een superdunne
glazen pipet wordt een
klein stukje celmembraan
vastgezogen.
Zo kan men zelfs de
stroom meten door één
enkel ionenkanaal.
Dit was een enorme
doorbraak in de
wetenschap.
Rustmembraanpotentiaal
Elke cel heeft in rust een elektrische spanning over het membraan.
Bij neuronen is dat ongeveer:
–70 millivolt (mV)
De binnenkant is negatief ten opzichte van de buitenkant
Dit noemen we het rustmembraanpotentiaal.
Waarom is de binnenkant
negatief?
1: Ongelijke verdeling van ionen
Veel Na⁺ buiten de cel
Veel K⁺ binnen de cel
Veel negatieve eiwitten (A⁻) binnen
de cel
2: De natrium-kaliumpomp (Na⁺/K⁺-pomp)
Deze pomp:
Pompt 3 Na⁺ naar buiten
Pompt 2 K⁺ naar binnen
Gebruikt energie (ATP)
Hierdoor blijft de binnenkant negatief.
Zonder deze pomp:
2
, Verdwijnt het spanningsverschil
Depolariseert de cel
Sterft de cel uiteindelijk
Ionkanalen
In het membraan zitten speciale
kanaaltjes:
Kaliumkanalen (K⁺)
Natriumkanalen (Na⁺)
Kalium
Er zit veel K⁺ binnen de cel.
De chemische en elektrische
krachten heffen elkaar ongeveer op bij rust → weinig netto beweging.
Natrium
Veel Na⁺ zit buiten de cel.
Beide krachten (chemisch én elektrisch) duwen Na⁺ naar binnen.
Daarom moeten natriumkanalen goed gereguleerd worden (gating).
Depolarisatie en hyperpolarisatie
Depolarisatie (EPSP)
Wanneer de membraanpotentiaal minder negatief wordt.
Bijvoorbeeld:
Van –70 mV naar –50 mV
Dit gebeurt vaak doordat Na⁺ naar binnen
stroomt.
Dit noemen we een EPSP (Excitatory
PostSynaptic Potential).
➡ Maakt de cel actiever.
Hyperpolarisatie (IPSP)
Wanneer de membraanpotentiaal méér negatief
wordt.
Bijvoorbeeld:
Van –70 mV naar –80 mV
Dit kan gebeuren door:
3