Праговият потенциал описва специфична разлика в заряда в мембраната на възбудимите клетки. Когато мембранният потенциал отслабне до определена стойност в хода на деполяризацията, an потенциал за действие се индуцира чрез отваряне на зависими от напрежението йонни канали. Стойността, която трябва да бъде достигната във всеки случай, която е необходима за генерирането на потенциал за действие, е от съществено значение за проводимостта на възбуждането поради принципа на всичко или нищо.
Какъв е праговият потенциал?
Праговият потенциал описва специфична разлика в заряда в мембраната на възбудимите клетки. Клетъчната вътрешност е отделена от околната външна среда с мембрана, която е само частично пропусклива за определени вещества. По този начин йони, т.е. заредени частици, не могат да преминават неконтролирано през него. Неравномерното разпределение на йони между вътрешната и външната страна на клетката предизвиква натрупване на измерим електрохимичен потенциал, който е известен като прагов потенциал. Докато клетката не се възбужда, този мембранен потенциал в покой е отрицателен. Електрическият импулс, пристигащ в клетката, я активира или въвежда във възбудено състояние. Отрицателният потенциал на мембраната в покой се деполяризира от промяна в йонната пропускливост, т.е. той става по-положителен. Дали ще възникне невронна реакция зависи от степента на тази предварителна деполяризация. Само ако е достигната или превишена определена критична стойност, a потенциал за действие се формира съгласно принципа на всичко или нищо. В противен случай нищо не се случва. Тази специфична стойност, необходима за провеждане на възбуждане чрез потенциали за действие, се нарича прагов потенциал.
Функция и задача
Точката на контакт за всички входящи възбуждащи импулси е аксон хълм. Това маркира мястото на образуване на потенциала за действие, тъй като праговият потенциал е по-нисък там, отколкото при други мембранни секции поради особено висок плътност на захранвани с напрежение йонни канали. Веднага щом праговият потенциал бъде достигнат или надвишен в хода на предварителната деполяризация, възниква един вид верижна реакция. Голям брой зависими от напрежението натрий йонните канали се отварят рязко. Временното, подобно на лавина натрий притокът по градиента на напрежението засилва деполяризацията, докато мембранният потенциал в покой се срине напълно. Установява се потенциал за действие, т.е. за около една милисекунда настъпва обръщане на полярността поради излишъка на положителни заряди вътре в клетката. След успешното задействане на потенциал за действие има постепенно възстановяване на първоначалния мембранен потенциал. Като натрий притокът бавно се проваля, забавя се калий каналите се отварят. Нарастващото калий външният ток компенсира намаляващия приток на натрий и противодейства на деполяризацията. В хода на тази така наречена реполяризация, мембранният потенциал отново става отрицателен и дори за кратко пада под стойността на потенциала на покой. Натриевияткалий след това помпата възстановява първоначалния йон разпределение. Възбуждането се разпространява под формата на потенциал за действие в целия аксон към следващата нервна или мускулна клетка. Проводимостта на възбуждането следва постоянен механизъм. За да компенсират деполяризацията, съседните йони мигрират към мястото на образуване на потенциала за действие. Тази миграция на йони също води до деполяризация в съседния регион, което предизвиква нов потенциал на действие със забавяне във времето при достигане на праговия потенциал. В немаркираните нервни клетки може да се наблюдава непрекъснато провеждане на възбуждане по мембраната, докато в нервните влакна, обвити с a миелинова обвивка, възбуждането скача от кабелен пръстен към кабелен пръстен. Конкретният участък от мембраната, при който се инициира потенциалът за действие, е невъзбудим, докато мембранният потенциал в покой не се възстанови, което осигурява провеждането на възбуждане само в една посока.
Болести и разстройства
Праговият потенциал е предпоставката за генериране на потенциали за действие, на които в крайна сметка се основава цялото предаване на нервни импулси или възбуждане. Тъй като проводимостта на възбуждането е от съществено значение за всички физиологични функции, всяко нарушение на тази чувствителна електрофизиология може олово до физически ограничения.Хипокалемия, т.е. дефицит на калий, има забавящ ефект върху деполяризацията и ускоряващ ефект върху реполяризацията чрез отслабване на мембранния потенциал в покой, което е свързано със забавена проводимост и риск от мускулна слабост или парализа. При заболявания, които увреждат миелинова обвивка на нервните влакна (напр. множествена склероза), основните калиеви канали са изложени, което води до неконтролирано изтичане на калиеви йони от вътрешността на клетката и, следователно, пълно отсъствие или отслабване на потенциала за действие. В допълнение, генетично обусловени мутации на канала протеини за натрий и калий може да причини различна степен на функционално увреждане, в зависимост от локализацията на засегнатите канали. Например, дефектите на калиевите канали във вътрешното ухо са свързани със сензорно-нервни загуба на слуха. Патологично променените натриеви канали в скелетните мускули причиняват така наречената миотония, която се характеризира с повишено или продължително напрежение и забавяне отдих на мускулите. Това се причинява от недостатъчно затваряне или запушване на натриевите канали, което води до генериране на прекомерни потенциали за действие. Нарушение на натриевите или калиевите канали в сърце мускулите могат да предизвикат аритмии, т.е. сърдечни аритмии като увеличен сърце ставка (тахикардия), тъй като само правилното провеждане на възбуждането в сърцето гарантира стабилен, независим сърдечен ритъм. В случай че тахикардия, могат да бъдат нарушени различни елементи в проводимата верига: например ритъмът на автоматичната деполяризация или временното свързване на деполяризацията на мускулните клетки или честотата на възбуждане поради липса на фази на почивка. Като правило, притежава се провежда с блокери на натриеви канали, които инхибират притока на натрий и по този начин стабилизират мембранния потенциал, от една страна и забавят повторната възбудимост на клетката, от друга. По принцип всички видове йонни канали могат да бъдат блокирани избирателно. В случай на зависими от напрежението натриеви канали, това става чрез т.нар локални анестетици. Въпреки това, невротоксините като отровата на мамба (дендротоксин) или отровата на рибата пуфтер (тетродотоксин) също могат да намалят или премахнат възбудимостта на клетката, като инхибират притока на натрий и предотвратяват генерирането на потенциал за действие.
