전자음전위

Electrotonic potential
전자음 전위의 예

생리학에서 전기토너스는 뉴런 내부와 심장 근육 세포 사이 또는 부드러운 근육 세포 사이에 전하가 수동적으로 퍼지는 것을 말한다.패시브란 막 전도성의 전압 의존적 변화가 기여하지 않는 것을 의미한다.뉴런과 다른 흥분성 세포는 두 가지 유형의 전위를 생성한다.

  • 이온 전도성의 국소적 변화(예: 국소 전류를 발생시키는 시냅스 또는 감각)로 인해 발생하는 비발현적 국소적 전위(또는 등급화된 전위)이다.막이 늘어나면서 퍼지면 기하급수적으로 작아진다(감소).
  • 행동전위, 전파된 충동.

전자음 전위는 작용 전위에 의해 새로운 전류의 생성을 이끌지 않는 뉴런의 막 전위에 대한 변화를 나타낸다.[1]그러나 모든 작용 전위는 전기 음전위가 임계 전위보다 높게 막막을 탈극화하여 전기 음전위를 작용 전위로 변환시킴으로써 시작된다.[2]뇌의 일부 뉴런과 같이 길이와 관련하여 작은 뉴런은 전기음전위만 가지고 있다. 더 긴 뉴런은 전기음전위를 이용하여 작용전위를 유발한다.

전자음 전위는 보통 5-20mV의 진폭을 가지며 1ms에서 수 초까지 지속될 수 있다.[3]전자음전위의 동작을 정량화하기 위해 일반적으로 사용되는 두 개의 상수가 있는데, 막 시간 상수인 τ과 막 길이 상수인 λ이다.멤브레인 시간 상수는 전자음전위가 수동적으로 최대치의 1/e 또는 37%로 떨어지는 시간을 측정한다.뉴런의 일반적인 값은 1 ~ 20 ms일 수 있다.멤브레인 길이 상수는 전자음 전위가 시작된 위치에서 진폭의 1/e 또는 37%까지 떨어지기까지 걸리는 거리를 측정한다.덴드라이트의 길이 상수에 대한 공통 값은 .1 ~ 1 mm이다.[2]전자음전위는 작용전위보다 더 빨리 수행되지만 빠르게 감쇠되므로 장거리 신호에는 적합하지 않다.이 현상은 에두아르 프뤼거에 의해 처음 발견되었다.

합계

전자음전위는 전기음향 스프레드를 통해 이동하는데, 이는 반대편의 끌어당김과 세포 내 유사충전 이온의 반발에 해당한다.전자음전위는 공간적으로 또는 일시적으로 합칠 수 있다.공간적 총합은 이온 유입의 다중 소스(덴드라이트 내의 다중 채널 또는 다중 덴드라이트 내의 채널)의 조합인 반면, 시간 총합은 동일한 위치에서 반복적인 유입으로 인해 전체 전하량이 점진적으로 증가하는 것이다.이온전하가 한 곳에 들어가 다른 곳으로 흩어지기 때문에 확산될수록 강도가 떨어지기 때문에 전자음 전파는 등급이 매겨진 반응이다.이것을 뉴런의 액손 아래로 작용 전위의 전체 또는 단 하나의 법칙 전파와 대조하는 것이 중요하다.[2]

EPSP

전자음전위는 양전하를 통해 멤브레인 전위를 증가시키거나 음전하를 통해 막을 감소시킬 수 있다.막 전위를 증가시키는 전자음전위를 흥분성 시냅스 후 전위(EPSP)라고 한다.이것은 그들이 막을 탈극화하여 작용 전위의 가능성을 증가시키기 때문이다.그들이 종합하면 그들은 막을 임계 전위 이상으로 밀어낼 수 있을 정도로 충분히 탈극화시킬 수 있고, 이것은 작용 전위를 발생시킬 것이다.EPSP는 종종 Na나+ Ca가2+ 세포 안으로 들어오면서 발생한다.[2]

IPSP

막 전위를 감소시키는 전자음전위를 억제 후 시냅스 전위(IPSP)라고 한다.그들은 세포막을 극지방화시키고 세포가 작용 잠재력을 갖기 어렵게 만든다.IPSP는 Cl이− 셀로 들어가거나 K가+ 셀을 나가는 것과 관련이 있다.IPSP는 EPSP와 상호 작용하여 효과를 "취소"할 수 있다.[2]

정보 전송

전자음 전위 대 작용 전위의 이항 반응의 특성이 지속적으로 변화하기 때문에, 이것은 각각의 잠재력에 의해 얼마나 많은 정보가 암호화될 수 있는지에 대한 함의를 만든다.전자음전위는 작용전위보다 주어진 시간 내에 더 많은 정보를 전송할 수 있다.정보 속도의 차이는 전자음전위의 경우 거의 더 큰 정도까지 될 수 있다.[4][5]

케이블 이론

A diagram showing the resistance and capacitance across the cell membrane of an axon. The cell membrane is divided into adjacent regions, each having its own resistance and capacitance between the cytosol and extracellular fluid across the membrane. Each of these regions is in turn connected by an intracellular circuit with a resistance.
단순한 케이블 이론을 가정하여 구성된 뉴런의 등가 회로.

케이블 이론은 전류가 뉴런의 축을 통해 흐르는 방법을 이해하는 데 유용할 수 있다.[6]1855년 켈빈 경은 대서양 횡단 전신 케이블의 전기적 특성을 설명하는 방법으로 이 이론을 고안했다.[7]거의 1세기 후인 1946년에 호지킨과 러시튼은 케이블 이론이 뉴런에도 적용될 수 있다는 것을 발견했다.[8]이 이론은 반경이 변하지 않는 케이블과 비슷한 뉴런을 가지고 있으며, 이를 부분 미분방정식으로 나타낼 수 있게[6][9] 한다.

여기서 V(x, t)는 뉴런의 길이를 따라 한 번에 t와 위치 x에서 멤브레인을 가로지르는 전압이며, 여기서 λ과 τ은 자극에 반응하여 전압이 붕괴하는 특성 길이와 시간 척도다.이 눈금은 오른쪽의 회로도를 참조하여 단위 길이당 저항과 캐패시턴스를 통해 결정할 수 있다.[10]

이러한 방정식을 통해 뉴런의 특성이 뉴런을 통과하는 전류에 어떤 영향을 미치는지 이해할 수 있다.길이 상수 λ은 막 저항성이 커지고 내부 저항성이 작아질수록 증가하여 전류가 뉴런 아래로 더 멀리 흐를 수 있다.시간 상수 τ은 막의 저항과 정전 용량이 증가함에 따라 증가하며, 이로 인해 전류가 뉴런을 통해 더 느리게 이동하게 된다.[2]

리본 시냅스

리본 시냅스는 감각 신경세포에서 흔히 발견되는 시냅스의 한 종류로, 특별히 전자음 전위로부터의 입력에 동적으로 반응하도록 장착하는 독특한 구조를 가지고 있다.그들은 시냅스 리본을 포함하고 있는 오르가넬의 이름을 따서 그렇게 이름 지어졌다.이 오르가넬은 수천 개의 시냅스 음낭을 전 시냅스 막 가까이에 저장할 수 있어, 막 전위의 광범위한 변화에 빠르게 반응할 수 있는 신경전달물질 방출이 가능하다.[11][12]

참고 항목

참조

  1. ^ 전자음 - 의학 사전의 전자음 정의 - 무료 온라인 의학 사전, Thesaurus 및 백과사전
  2. ^ a b c d e f Sperelakis, Nicholas (2011). Cell Physiology Source Book. Academic Press. pp. 563–578. ISBN 978-0-12-387738-3.
  3. ^ Pauls, John (2014). Clinical Neuroscience. Churchill Livingstone. pp. 71–80. ISBN 978-0-443-10321-6.
  4. ^ Juusola, Mikko (July 1996). "Information processing by graded-potential transmission through tonically active synapses". Trends in Neurosciences. 19 (7): 292–7. doi:10.1016/S0166-2236(96)10028-X. PMID 8799975. S2CID 13180990.
  5. ^ Niven, Jeremy Edward (January 2014). "Consequences of Converting Graded to Action Potentials upon Neural Information Coding and Energy Efficiency". PLOS Computational Biology. 10 (1): e1003439. Bibcode:2014PLSCB..10E3439S. doi:10.1371/journal.pcbi.1003439. PMC 3900385. S2CID 15385561.
  6. ^ a b 랄, W in Koch & Segev 1989, 케이블 이론 for Dendritic Nerrons, 페이지 9–62.
  7. ^ 켈빈 WT(1855년)."전신론에 대하여"왕립 협회의 절차.7: 382–99.
  8. ^ Hodgkin, AL (1946). "The electrical constants of a crustacean nerve fibre". Proceedings of the Royal Society B. 133 (873): 444–79. Bibcode:1946RSPSB.133..444H. doi:10.1098/rspb.1946.0024. PMID 20281590.
  9. ^ Gabbiani, Fabrizio (2017). Mathematics for Neuroscientists. Academic Press. pp. 73–91. ISBN 978-0-12-801895-8.
  10. ^ 퍼브스 외 2008, 페이지 52-53.
  11. ^ Matthews, Gary (January 2005). "Structure and function of ribbon synapses". Trends in Neurosciences. 28 (1): 20–29. doi:10.1016/j.tins.2004.11.009. PMID 15626493. S2CID 16576501.
  12. ^ Lagnado, Leon (August 2013). "Spikes and ribbon synapses in early vision". Trends in Neurosciences. 36 (8): 480–488. doi:10.1016/j.tins.2013.04.006. PMID 23706152. S2CID 28383128.

외부 링크