ALGEMENE FYSIOLOGIE: H7
ELECTRICAL EXCITABILITY AND ACTION POTENTIALS
TRANSMISSIE VAN ELEKTRISCHE SIGNALEN
Passive flow (graded potentials): uitdoving en verstoring (elektrotonische potentiaal)
Active flow (action potentials): geen verstoring
- Actie potentialen, niet onderhevig aan verstoring, over lange afstanden
STROOMGELEIDING OVER EEN AXON
Voltage over een bepaalde afstand x van het startpunt meten:
- V0 = startvoltage
- 𝜆 = lengteconstante/kabelconstante
➔ afstand tot waar de beginpotentiaal tot 37% (1/e) van zijn originele waarde valt
- Hoe groter cte ➔ hoe minder snel voltage uitsterft
𝑟𝑚 = weerstand over membraan (=afh van ionkanalen in membraan ➔ geen ionkanalen open =
hoge weerstand; wel ionkanalen open = lage weerstand)
𝑟𝑖 = interne weerstand (weerstand die zich in neuron/axon bevindt)
π * r2 = opp. neuron
2 * π * r = omtrek neuron
Kabelconstante is vooral afhankelijk van interne weerstand door r2 ipv r ➔ hoe hoger
diameter axon ➔ hoe groter lengteconstante ➔ AP kan zich beter voortplanten
Resistiviteit➔ (A=opp; l=lengte) (in ohm)
,Engelse tekst:
De kabeltheorie verschaft ons de middelen om het passieve elektrische gedrag van cellen in reactie op een bepaalde input te
voorspellen:
- Naarmate de interne weerstand afneemt, neemt de lengteconstante toe.
- Hoe hangt 𝜆 af van de fysische kenmerken van het neuron?
o Geïnjecteerde stroom kan ofwel in de lengterichting door de interne weerstand van het axon stromen ➔ 𝑟𝑖
o Ofwel over het membraan door de lekweerstand (meestal K+ kanalen) ➔𝑟𝑚
o Als 𝑟𝑚 hoog is ten opzichte van 𝑟𝑖 , dan zal de stroom zich verder langs het axon verspreiden (𝑟𝑚 /𝑟𝑖 )½
- Wat is de belangrijkste determinant van potentiaalverspreiding?
o De kabelparameters 𝑟𝑖 , 𝑟𝑚 en 𝜆 bepalen de grootte van het signaal en de afstand waarover het signaal zich
zal verspreiden
o Straal van het axon = belangrijkste determinant is van de potentiële spreiding:
▪ 𝑟𝑖 varieert als functie van 1/r2
▪ 𝑟𝑚 varieert als functie van 1/r
o Interne weerstand is meer doorslaggevend voor de grootte van 𝜆 dan de membraanweerstand ➔ omwille van
kwadraatsfunctie
LANGWERPIGE CELLEN HEBBEN KABELEIGENSCHAPPEN (axonen)
- Lokale circuits: hebben capaciteit en weerstand (membraan en intra-neuron weerstand)
- Veronderstelling: 𝑟𝑜 (=buiten neuron) is verwaarloosbaar
- De axiale stroom vermindert wanneer men zich verwijdert van het stroom injectiepunt (uitdoving omwille van
weerstand)
- Potentiaal daalt exponentieel
- Lichaam probeert zoveel mogelijk elektrotone potentialen te gebruiken
- Algemeen: axonen zijn zenuwcellen die in hun membraan veel ionkanalen en receptoren hebben
➔ axonen zijn lek ➔ weerstand is vrij laag ➔ zeer kleine lengte constante
- We duwen lengte constante omhoog door axon te myeliniseren ➔ axonen isoleren waardoor Rm (=𝑟𝑚 ) toeneemt
(myelin, glia/schwann cel wikkelt zich rond neuronen tot wel 300 keer = extra membraan lagen = serieschakeling)
o Rm in serie ➔ Rtotaal = 300 Rm
o Cm in serie ➔ Ctotaal = Cm/300
, - Gevolg: Rm waar myeline rond gedraaid wordt, wordt veel hoger
o ➔ Lengteconstante gaat omhoog
o ➔ Signaal propageert verder
- Knopen van Ranvier (funtioneert als versterker):
=Saltatory conduction (=beschrijft hoe elektrische impuls vn node naar node springen)
signaal wordt elektrotoon doorgestuurd (passief) ➔ wordt geleid tot volgende knoop waar myeline wegvalt ➔ signaal
wordt ververst en terug doorgestuurd door het opwekken van AP (actief signaal hernieuwen)
- Membraan tussen knopen (nodes) van Ranvier depolarizeert ook maar bijna geen ionen stromen overheen membraan
- Snelheid van AP-propagatie hangt af van tijd die nodig is om
membraan op te laden (RC-circuit) dus van 𝜏𝑀 (τ = RC)
- Nadeel van C: duurt een tijdje voor signaal wordt doorgestuurd (opladen)
o Met myeline: C daalt ➔ curve gaat sneller omhoog
Twee gevolgen van myelinisatie !!!
➔
➔
ELECTRICAL EXCITABILITY AND ACTION POTENTIALS
TRANSMISSIE VAN ELEKTRISCHE SIGNALEN
Passive flow (graded potentials): uitdoving en verstoring (elektrotonische potentiaal)
Active flow (action potentials): geen verstoring
- Actie potentialen, niet onderhevig aan verstoring, over lange afstanden
STROOMGELEIDING OVER EEN AXON
Voltage over een bepaalde afstand x van het startpunt meten:
- V0 = startvoltage
- 𝜆 = lengteconstante/kabelconstante
➔ afstand tot waar de beginpotentiaal tot 37% (1/e) van zijn originele waarde valt
- Hoe groter cte ➔ hoe minder snel voltage uitsterft
𝑟𝑚 = weerstand over membraan (=afh van ionkanalen in membraan ➔ geen ionkanalen open =
hoge weerstand; wel ionkanalen open = lage weerstand)
𝑟𝑖 = interne weerstand (weerstand die zich in neuron/axon bevindt)
π * r2 = opp. neuron
2 * π * r = omtrek neuron
Kabelconstante is vooral afhankelijk van interne weerstand door r2 ipv r ➔ hoe hoger
diameter axon ➔ hoe groter lengteconstante ➔ AP kan zich beter voortplanten
Resistiviteit➔ (A=opp; l=lengte) (in ohm)
,Engelse tekst:
De kabeltheorie verschaft ons de middelen om het passieve elektrische gedrag van cellen in reactie op een bepaalde input te
voorspellen:
- Naarmate de interne weerstand afneemt, neemt de lengteconstante toe.
- Hoe hangt 𝜆 af van de fysische kenmerken van het neuron?
o Geïnjecteerde stroom kan ofwel in de lengterichting door de interne weerstand van het axon stromen ➔ 𝑟𝑖
o Ofwel over het membraan door de lekweerstand (meestal K+ kanalen) ➔𝑟𝑚
o Als 𝑟𝑚 hoog is ten opzichte van 𝑟𝑖 , dan zal de stroom zich verder langs het axon verspreiden (𝑟𝑚 /𝑟𝑖 )½
- Wat is de belangrijkste determinant van potentiaalverspreiding?
o De kabelparameters 𝑟𝑖 , 𝑟𝑚 en 𝜆 bepalen de grootte van het signaal en de afstand waarover het signaal zich
zal verspreiden
o Straal van het axon = belangrijkste determinant is van de potentiële spreiding:
▪ 𝑟𝑖 varieert als functie van 1/r2
▪ 𝑟𝑚 varieert als functie van 1/r
o Interne weerstand is meer doorslaggevend voor de grootte van 𝜆 dan de membraanweerstand ➔ omwille van
kwadraatsfunctie
LANGWERPIGE CELLEN HEBBEN KABELEIGENSCHAPPEN (axonen)
- Lokale circuits: hebben capaciteit en weerstand (membraan en intra-neuron weerstand)
- Veronderstelling: 𝑟𝑜 (=buiten neuron) is verwaarloosbaar
- De axiale stroom vermindert wanneer men zich verwijdert van het stroom injectiepunt (uitdoving omwille van
weerstand)
- Potentiaal daalt exponentieel
- Lichaam probeert zoveel mogelijk elektrotone potentialen te gebruiken
- Algemeen: axonen zijn zenuwcellen die in hun membraan veel ionkanalen en receptoren hebben
➔ axonen zijn lek ➔ weerstand is vrij laag ➔ zeer kleine lengte constante
- We duwen lengte constante omhoog door axon te myeliniseren ➔ axonen isoleren waardoor Rm (=𝑟𝑚 ) toeneemt
(myelin, glia/schwann cel wikkelt zich rond neuronen tot wel 300 keer = extra membraan lagen = serieschakeling)
o Rm in serie ➔ Rtotaal = 300 Rm
o Cm in serie ➔ Ctotaal = Cm/300
, - Gevolg: Rm waar myeline rond gedraaid wordt, wordt veel hoger
o ➔ Lengteconstante gaat omhoog
o ➔ Signaal propageert verder
- Knopen van Ranvier (funtioneert als versterker):
=Saltatory conduction (=beschrijft hoe elektrische impuls vn node naar node springen)
signaal wordt elektrotoon doorgestuurd (passief) ➔ wordt geleid tot volgende knoop waar myeline wegvalt ➔ signaal
wordt ververst en terug doorgestuurd door het opwekken van AP (actief signaal hernieuwen)
- Membraan tussen knopen (nodes) van Ranvier depolarizeert ook maar bijna geen ionen stromen overheen membraan
- Snelheid van AP-propagatie hangt af van tijd die nodig is om
membraan op te laden (RC-circuit) dus van 𝜏𝑀 (τ = RC)
- Nadeel van C: duurt een tijdje voor signaal wordt doorgestuurd (opladen)
o Met myeline: C daalt ➔ curve gaat sneller omhoog
Twee gevolgen van myelinisatie !!!
➔
➔
