สลับขั้ว

สลับขั้ว เป็นการยกเลิกความแตกต่างของประจุที่เยื่อหุ้มทั้งสองข้างของเซลล์ประสาทหรือกล้ามเนื้อ ศักยภาพของเมมเบรนเปลี่ยนไปเป็นลบน้อยลง ในโรคต่างๆเช่นโรคลมบ้าหมูพฤติกรรมการลดขั้วของเซลล์ประสาทจะเปลี่ยนไป

Depolarization คืออะไร?

โพลาไรเซชันมีอยู่ระหว่างทั้งสองด้านของเยื่อหุ้มเซลล์ประสาทที่ยังไม่บุบสลายในสถานะพักซึ่งเรียกอีกอย่างว่าศักยภาพของเยื่อหุ้มเซลล์ การแยกประจุจะสร้างขั้วไฟฟ้าในเยื่อหุ้มเซลล์ Depolarization คือการสูญเสียคุณสมบัติเหล่านี้เมื่อเกิดขึ้นในช่วงเริ่มต้นของการกระตุ้น ในระหว่างการลดขั้วความแตกต่างของประจุไฟฟ้าทั้งสองด้านของเยื่อชีวภาพจะถูกยกเลิกในช่วงเวลาสั้น ๆ

ในระบบประสาทวิทยาเข้าใจว่าดีโพลาไรเซชันหมายถึงการเปลี่ยนแปลงศักยภาพของเมมเบรนเป็นค่าบวกหรือค่าลบน้อยกว่าซึ่งเกิดขึ้นเมื่อมีการส่งผ่านศักยภาพในการกระทำ การสร้างโพลาไรซ์เดิมขึ้นมาใหม่จะเกิดขึ้นในตอนท้ายของกระบวนการนี้และเรียกอีกอย่างว่า repolarization

สิ่งที่ตรงกันข้ามกับดีโพลาไรเซชันคือสิ่งที่เรียกว่าไฮโพลาไรเซชันซึ่งความตึงเครียดระหว่างภายในและภายนอกของเมมเบรนทางชีวภาพจะแข็งแกร่งยิ่งขึ้นและสูงขึ้นเหนือความตึงเครียดของศักยภาพในการพัก

ฟังก์ชันและงาน

เยื่อหุ้มเซลล์ที่มีสุขภาพดีจะมีขั้วอยู่เสมอดังนั้นจึงมีโอกาสเกิดพังผืด ศักยภาพของเมมเบรนนี้เป็นผลมาจากความเข้มข้นของอิออนที่แตกต่างกันที่ทั้งสองด้านของเมมเบรน ตัวอย่างเช่นปั๊มไอออนตั้งอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ของเซลล์ประสาท ปั๊มเหล่านี้สร้างการกระจายที่ไม่สม่ำเสมออย่างถาวรบนพื้นผิวเมมเบรนซึ่งแตกต่างจากประจุที่อยู่ด้านในของเมมเบรน มีไอออนลบอยู่ภายในเซลล์มากเกินไปและเยื่อหุ้มเซลล์มีประจุบวกที่อยู่ด้านนอกมากกว่าด้านใน ส่งผลให้เกิดความต่างศักย์เป็นลบ

เยื่อหุ้มเซลล์ของเซลล์ประสาทมีความสามารถในการซึมผ่านที่เลือกได้ดังนั้นจึงสามารถซึมผ่านได้แตกต่างกันไปตามประจุที่แตกต่างกัน เนื่องจากคุณสมบัติเหล่านี้เซลล์ประสาทจึงมีศักย์ไฟฟ้าที่เป็นเยื่อหุ้มเซลล์ ในสภาวะพักตัวศักยภาพของเมมเบรนเรียกว่าศักยภาพการพักและอยู่ที่ประมาณ −70 mV

เซลล์ที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าจะเปลี่ยนขั้วทันทีที่ถึงศักยภาพในการดำเนินการ ประจุเมมเบรนจะอ่อนลงในระหว่างการดีโพลาไรเซชันเมื่อช่องไอออนเปิด ไอออนไหลเข้าสู่เมมเบรนผ่านช่องทางที่เปิดโดยการแพร่กระจายจึงลดศักยภาพที่มีอยู่ ตัวอย่างเช่นโซเดียมไอออนไหลเข้าสู่เซลล์ประสาท

การเปลี่ยนประจุนี้จะทำให้สมดุลของศักย์ของเมมเบรนและทำให้ประจุกลับกัน ในความหมายที่กว้างที่สุดเมมเบรนยังคงมีโพลาไรซ์ในระหว่างที่มีโอกาสเกิดการกระทำ แต่ในทิศทางตรงกันข้าม

ในเซลล์ประสาทการลดทอนโพลาไรเซชันเป็นสิ่งที่อ่อนเกินไปหรือเกินขีด จำกัด ขีด จำกัด สอดคล้องกับขีด จำกัด ศักย์สำหรับการเปิดช่องไอออน โดยปกติขีด จำกัด ศักย์จะอยู่ที่ประมาณ −50 mV ค่าที่มากขึ้นจะย้ายช่องไอออนไปที่ช่องเปิดและกระตุ้นให้เกิดการกระทำ Subliminal Depolarization ทำให้ศักยภาพของเมมเบรนกลับไปที่ศักยภาพของเมมเบรนที่เหลือและไม่ทำให้เกิดการกระทำใด ๆ

นอกจากเซลล์ประสาทแล้วเซลล์กล้ามเนื้อยังสามารถแบ่งขั้วได้เมื่อถึงศักยภาพในการออกฤทธิ์ การกระตุ้นจะถูกส่งจากเส้นใยประสาทส่วนกลางไปยังเส้นใยกล้ามเนื้อผ่าน endplate ของมอเตอร์ แผ่นปิดท้ายมีช่องไอออนบวกที่สามารถนำโซเดียมโพแทสเซียมและแคลเซียมไอออน เหนือสิ่งอื่นใดกระแสโซเดียมและแคลเซียมไอออนไหลผ่านช่องทางเนื่องจากแรงขับเคลื่อนพิเศษและทำให้เซลล์กล้ามเนื้อเสื่อมสภาพ

ในเซลล์กล้ามเนื้อศักยภาพของเอนด์เพลตจะเพิ่มขึ้นจากศักยภาพของเมมเบรนพักไปจนถึงศักยภาพของเครื่องกำเนิด นี่คือศักย์ไฟฟ้าที่แตกต่างจากศักยภาพในการออกฤทธิ์กระจายไปทั่วเยื่อหุ้มของเส้นใยกล้ามเนื้อ หากศักยภาพของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสูงกว่าเกณฑ์การเปิดช่องโซเดียมจะสร้างศักยภาพในการดำเนินการและแคลเซียมไอออนไหลเข้า นี่คือการหดตัวของกล้ามเนื้อ

ความเจ็บป่วยและความเจ็บป่วย

ในโรคทางระบบประสาทเช่นโรคลมบ้าหมูพฤติกรรมการเปลี่ยนขั้วตามธรรมชาติของเซลล์ประสาทจะเปลี่ยนแปลงไป ผลที่ตามมาคือความตื่นเต้นเกินเหตุ อาการชักจากโรคลมชักมีลักษณะโดยการปลดปล่อยความสัมพันธ์ของระบบประสาทที่ผิดปกติซึ่งขัดขวางการทำงานปกติของบริเวณต่างๆของสมอง สิ่งนี้นำไปสู่การรับรู้ที่ผิดปกติและความผิดปกติของทักษะยนต์การคิดและการมีสติ

โรคลมชักโฟกัสมีผลต่อระบบลิมบิกหรือนีโอคอร์เท็กซ์ การส่งผ่านกลูตามาเทอร์จิกจะกระตุ้นให้เกิดโพสซินแนปติกที่มีศักยภาพที่มีความกว้างสูงในพื้นที่เหล่านี้ ช่องแคลเซียมของเมมเบรนเองจะเปิดใช้งานและได้รับการผลัดขั้วที่ยาวนานเป็นพิเศษ ด้วยวิธีนี้การระเบิดที่มีศักยภาพสูงจะถูกกระตุ้นเนื่องจากเป็นลักษณะของโรคลมบ้าหมู

กิจกรรมที่ผิดปกติแพร่กระจายไปตามเซลล์ประสาทหลายพันเซลล์ การเชื่อมต่อแบบซินแนปติกที่เพิ่มขึ้นของเซลล์ประสาทยังก่อให้เกิดอาการชัก เช่นเดียวกับคุณสมบัติของเยื่อหุ้มภายในที่ผิดปกติซึ่งส่วนใหญ่มีผลต่อช่องไอออน กลไกการส่งผ่าน synaptic มักจะเปลี่ยนไปในแง่ของการปรับเปลี่ยนตัวรับ อาการชักแบบต่อเนื่องอาจเป็นผลมาจากระบบซินแนปติกลูปที่สามารถครอบคลุมพื้นที่ส่วนใหญ่ของสมองได้

คุณสมบัติการลดขั้วของเซลล์ประสาทไม่เพียง แต่เปลี่ยนแปลงในโรคลมบ้าหมูเท่านั้น ยาหลายชนิดยังมีผลต่อการลดขั้วและแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการปลุกปั่นมากเกินไปหรือน้อยเกินไป ยาเหล่านี้ ได้แก่ ยาคลายกล้ามเนื้อซึ่งทำให้กล้ามเนื้อโครงร่างคลายตัวโดยการเข้าไปแทรกแซงระบบประสาทส่วนกลาง

การบริหารเป็นเรื่องปกติสำหรับอาการเกร็งของกระดูกสันหลังเช่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งยาคลายกล้ามเนื้อดีโพลาไรซ์มีผลกระตุ้นการรับของกล้ามเนื้อและทำให้เกิดการลดขั้วที่ยาวนาน ในช่วงเริ่มต้นกล้ามเนื้อจะหดตัวหลังจากรับประทานยาและกระตุ้นให้เกิดการสั่นสะเทือนของกล้ามเนื้อโดยไม่ประสานกัน แต่หลังจากนั้นไม่นานก็ทำให้เกิดอัมพาตของกล้ามเนื้อตามลำดับ เนื่องจากการลดขั้วของกล้ามเนื้อยังคงมีอยู่กล้ามเนื้อจึงไม่สามารถเคลื่อนไหวได้ชั่วขณะ