Khử cực

Các Khử cực là sự hủy bỏ sự chênh lệch điện tích ở hai mặt màng của tế bào thần kinh hoặc tế bào cơ. Điện thế màng thay đổi thành điện thế ít âm hơn. Trong các bệnh như động kinh, hành vi khử cực của các tế bào thần kinh thay đổi.

Sự khử cực là gì?

Ở trạng thái nghỉ, sự phân cực tồn tại giữa hai mặt của màng tế bào thần kinh còn nguyên vẹn, còn được gọi là điện thế màng. Sự phân tách các điện tích tạo ra các cực điện trong màng tế bào. Sự khử cực là sự mất đi các đặc tính này khi nó xảy ra khi bắt đầu kích thích. Trong quá trình khử cực, sự khác biệt về điện tích giữa hai mặt của màng sinh học sẽ loại bỏ trong một thời gian ngắn.

Trong thần kinh học, khử cực được hiểu là sự thay đổi điện thế màng tế bào thành giá trị âm hoặc dương, xảy ra khi điện thế hoạt động đi qua. Sự tái tạo lại phân cực ban đầu diễn ra vào cuối quá trình này và còn được gọi là tái phân cực.

Ngược lại với sự khử cực là cái được gọi là siêu phân cực, trong đó sức căng giữa bên trong và bên ngoài của màng sinh học thậm chí còn mạnh hơn và do đó tăng cao hơn sức căng của điện thế nghỉ.

Chức năng & nhiệm vụ

Màng của các tế bào khỏe mạnh luôn phân cực và do đó có điện thế màng. Điện thế màng này là kết quả của nồng độ ion khác nhau trên hai mặt của màng. Ví dụ, các máy bơm ion nằm trong màng tế bào của tế bào thần kinh. Các máy bơm này vĩnh viễn tạo ra sự phân bố không đồng đều trên bề mặt màng, khác với điện tích ở bên trong màng. Nội bào có dư thừa các ion âm và màng tế bào tích điện dương ở bên ngoài nhiều hơn bên trong. Điều này dẫn đến sự khác biệt tiềm năng âm.

Màng tế bào của tế bào thần kinh có tính thấm chọn lọc và do đó có tính thấm khác nhau đối với các điện tích khác nhau. Do những đặc tính này, một tế bào thần kinh có một điện thế màng điện. Ở trạng thái nghỉ, điện thế màng được gọi là điện thế nghỉ và vào khoảng −70 mV.

Tế bào dẫn điện khử cực ngay khi chúng đạt đến điện thế hoạt động. Điện tích màng bị suy yếu trong quá trình khử cực, khi các kênh ion mở ra. Các ion chảy vào màng qua các kênh đã mở bằng cách khuếch tán và do đó làm giảm điện thế hiện có. Ví dụ, các ion natri chảy vào tế bào thần kinh.

Sự dịch chuyển điện tích này cân bằng điện thế màng và do đó điện tích đảo ngược. Theo nghĩa rộng nhất, màng vẫn phân cực trong quá trình điện thế hoạt động, nhưng theo hướng ngược lại.

Trong các tế bào thần kinh, sự khử cực là dưới ngưỡng hoặc trên ngưỡng. Ngưỡng tương ứng với điện thế ngưỡng để mở các kênh ion. Thông thường, ngưỡng tiềm năng là khoảng -50 mV. Các giá trị lớn hơn di chuyển các kênh ion đến chỗ mở và kích hoạt điện thế hoạt động. Sự khử cực dưới tinh thể làm cho điện thế màng trở lại điện thế màng nghỉ và không kích hoạt bất kỳ điện thế hoạt động nào.

Ngoài các tế bào thần kinh, các tế bào cơ cũng có thể bị khử cực khi chúng đạt đến điện thế hoạt động. Kích thích được truyền từ các sợi thần kinh trung ương đến các sợi cơ qua nội mô vận động. Tấm cuối có các kênh cation có thể dẫn các ion natri, kali và canxi. Trên hết, các dòng ion natri và canxi chảy qua các kênh do động lực đặc biệt của chúng và do đó khử cực tế bào cơ.

Trong tế bào cơ, điện thế nội mô tăng từ điện thế màng nghỉ đến thế gọi là điện thế máy phát. Đây là một thế điện âm, không giống như điện thế hoạt động, nó lan truyền thụ động qua màng sợi cơ. Nếu điện thế của máy phát cao hơn ngưỡng, điện thế hoạt động được tạo ra thông qua việc mở các kênh natri và các ion canxi chảy vào. Đây là cách co cơ xảy ra.

Bệnh tật & ốm đau

Trong các bệnh hệ thần kinh như động kinh, hành vi khử cực tự nhiên của các tế bào thần kinh thay đổi. Kết quả là quá kích thích. Co giật động kinh được đặc trưng bởi sự phóng điện bất thường của các liên kết thần kinh làm gián đoạn hoạt động bình thường của các vùng não. Điều này dẫn đến nhận thức bất thường và rối loạn các kỹ năng vận động, tư duy và ý thức.

Động kinh khu trú ảnh hưởng đến hệ limbic hoặc tân vỏ não. Sự dẫn truyền glutamatergic gây kích thích điện thế sau synap với biên độ cao ở những vùng này. Bằng cách này, các kênh canxi của màng tế bào được kích hoạt và trải qua quá trình khử cực đặc biệt kéo dài. Bằng cách này, các đợt bùng phát điện thế hoạt động tần số cao được kích hoạt, vì chúng là đặc điểm của chứng động kinh.

Hoạt động bất thường lan rộng trong một tập hợp của vài nghìn tế bào thần kinh. Sự gia tăng kết nối synap của các tế bào thần kinh cũng góp phần tạo ra các cơn co giật. Điều này cũng đúng đối với các tính chất bất thường của màng nội tại, chủ yếu ảnh hưởng đến các kênh ion. Các cơ chế dẫn truyền qua synap cũng thường bị thay đổi theo kiểu sửa đổi thụ thể. Các cơn co giật dai dẳng có lẽ là kết quả của hệ thống vòng tiếp hợp có thể bao trùm các vùng não lớn hơn.

Đặc tính khử cực của tế bào thần kinh không chỉ thay đổi trong bệnh động kinh. Nhiều loại thuốc cũng có tác dụng lên quá trình khử cực và được thể hiện dưới dạng kích thích quá mức hoặc quá mức. Ví dụ, những loại thuốc này bao gồm thuốc giãn cơ giúp thư giãn hoàn toàn các cơ xương bằng cách can thiệp vào hệ thần kinh trung ương.

Ví dụ, việc điều trị phổ biến đối với chứng co cứng cột sống. Đặc biệt thuốc giãn cơ khử cực có tác dụng kích thích cơ quan thụ cảm và do đó bắt đầu quá trình khử cực kéo dài. Lúc đầu, các cơ co lại sau khi dùng thuốc và gây ra các cơn run cơ không phối hợp, nhưng ngay sau đó chúng gây ra tê liệt các cơ tương ứng. Vì quá trình khử cực của cơ vẫn tồn tại, cơ tạm thời không thích nghi được.