Az emberi agy valószínűleg a legbonyolultabb és egyben a legimpozánsabb dolog, amit a természet a mögöttünk álló röpke 3-4 milliárd év alatt létrehozott. Rendkívüli bonyolultsága ellenére azonban a működése egyszerű elemi folyamatokon alapszik. A blog felvezetéseként egy néhány részes videó tutorial formájában ezeket az alapfolyamatokat fogjuk bemutatni, hogy később aztán fejest ugorhassunk a mélyebb témákba is.
Az agyat felépítő idegsejtek működésének és kommunikációjának alapja az akciós potenciál néven emlegetett elektromos hullám, amely lehetővé teszi, hogy az információ az idegsejt mentén A pontból B pontba juthasson. Valahogy így:
Mi is történt itt voltaképp?
Az akciós potenciál kialakulása annak köszönhető, hogy a sejten belül és azon kívül, az extracelluláris térben eltérő a sejtek működésének szempontjából legfontosabb három ion, a Na
+ (a videón a kék gömbök), a K
+ (a rózsaszín gömbök) és a Cl
- koncentrációja. A sejt belsejében az extracelluláris térhez képest jóval alacsonyabb Na
+ és Cl
-, illetve magasabb K
+ koncentráció alakul ki. Ennek következtében a sejtmembrán belső fele a külsőnél negatívabbá válik. A membrán két oldala között kialakuló feszültségkülönbséget nevezzük nyugalmi membránpotenciálnak. Ennek értéke idegsejtekben -70 mV körül van. Ezt fogja kibillenteni az akciós potenciál, aminek lefutása az alábbi képen látható.

Az idegsejtet érő stimulus hatására a membránpotenciál értéke lokálisan növekedni kezd. Ha csak egy keveset növekszik, akkor nem történik semmi, a stimulus nem tudja kiváltani az akciós potenciált. Amennyiben azonban a feszültség elér egy adott küszöbértéket, akkor megnyílnak a membránban található feszültségfüggő
Na+-csatornák (a kék csatornák a videón), és a Na
+ ionok megindulnak a sejt belseje felé. Ennek hatására a membránpotenciál még tovább emelkedik, aminek következtében újabb Na
+-csatornák nyílnak, és ez az öngerjesztő folyamat rendkívül gyorsan, körülbelül 1 ms alatt +40 mV közelébe emeli a membránpotenciált. Ez a feszültség azután elektromosan továbbterjed a sejt felszínén és a közelben újabb Na
+-csatornákat késztet nyitásra, megteremtve ezzel az információtovábbítást a sejtben.

Közben azonban vissza kell állítani az eredeti állapotot, a nyugalmi membránpotenciált, hogy egy következő stimulust újra fogadni tudjon a rendszer.
Amellett, hogy a Na+-csatornák bizonyos idő után automatikusan bezárulnak, ezt a célt szolgálják a
K+-csatornák is, melyek szintén a feszültségtől függően nyílnak meg, körülbelül -30 mV környékén. Mivel káliumból a sejt belsejében van több, ezért a nyitott K
+-csatornákon keresztül a K
+ kifelé fog áramlani. Ezáltal a membránpotenciál újra esésnek indul, kicsit még túl is lövi magát és -70 mV alá esik, de a K
+-csatornák bezáródását követően visszaáll a nyugalmi állapot. Ezután már csak arra van szükség, hogy Na
+ és K
+ ionok újra a helyükre kerüljenek. Ezt a feladatot a
Na+/K+ pumpa látja el, amely az
ATP molekulákban tárolt energiát felhasználva kicseréli a kijutott K
+ ionokat a sejt belsejébe került Na
+-ra.
Az információ ezzel sikeresen eljutott a sejt egyik pontjából a másikba. A videó tutorial sorozat következő részében azt mutatjuk majd be, mi történik akkor, amikor az információ a végállomásához ér, hogyan adódik ott át egy másik idegsejtre.
Utolsó kommentek