Konduksi Impuls Saraf – Potensi Aksi dan Potensi Istirahat

Konduksi impuls saraf adalah salah satu sub kelompok teknik biomedis. Saat ini, impuls saraf dan konduksinya memainkan peran penting dalam rekayasa bio medis. Dalam konduksi saraf, baik listrik dan molekul kimia bersama-sama terlibat sebagai proses elektro kimia. Sinyal listrik dibawa oleh sel saraf untuk mentransfer sinyal dari satu sel saraf ke sel saraf lainnya. Selama waktu ini antara bagian dalam akson dan sekitarnya, perbedaan listrik kecil terjadi seperti baterai kecil. Jika saraf diaktifkan pada saat itu, ada perubahan mendadak dalam tegangan di dinding akson. Ini terjadi karena pergerakan ion masuk dan keluar dari neuron. Itu membuat untuk menginduksi gelombang aktivitas listrik yang melewati dari tubuh sel sepanjang akson ke sinaps.

Ini adalah salah satu aspek bioelektrik. Efek listrik diciptakan oleh sistem biologis tubuh manusia seperti di otak. Listrik tidak dihasilkan oleh elektron yang mengalir seperti yang mereka lakukan melalui kabel listrik rumah tangga. Sebaliknya, listrik otak disebabkan oleh pergerakan molekul bermuatan listrik melalui membran neuron. Kecepatan gerakan sangat bervariasi di berbagai jenis neuron. Kecepatan perjalanan tercepat adalah sekitar 250 mph. Mereka dihasilkan dari perbedaan muatan listrik melintasi membran plasma neuron.

Konsep konduksi impuls saraf dapat dengan mudah dipahami oleh dua sub divisi, yaitu potensial istirahat dan potensial aksi. Waktu di mana neuron tidak melakukan impuls saraf dikatakan dalam keadaan istirahat. Waktu di mana neuron melakukan impuls saraf dikatakan aktif.

Potensi istirahat adalah keadaan istirahat neuron, selama waktu neuron memiliki muatan negatif secara keseluruhan. Selama keadaan istirahat sel, kombinasi kimia natrium-kalium mempertahankan perbedaan muatan melintasi membran sel. Itu membuat sisi dalam neuron menjadi bermuatan negatif dibandingkan dengan cairan ekstraseluler yang mengelilingi neuron. Hal ini disebabkan ketersediaan ion bermuatan lebih positif di luar sel dibandingkan dengan di dalam sel. Perbedaan muatan listrik semacam ini dikenal sebagai potensial istirahat. Potensi istirahat di neuron adalah sekitar -70 miliVolts (mV). Dalam tanda negatif menunjukkan adanya muatan negatif di dalam sel relatif terhadap sisi luar sel.

Poin-poin Berikut adalah Alasan untuk Muatan Negatif Keseluruhan Sel:

  • Beberapa sel memiliki protein saluran ion selektif kalium yang tetap terbuka sepanjang waktu. Ion kalium bergerak ke bawah partikel konsentrasi (secara pasif) baik oleh saluran kalium dan sisi luar sel, yang menghasilkan penumpukan muatan positif berlebih di luar sel. Ada sejumlah besar, molekul bermuatan terbalik, seperti protein, di dalam sel yang tersedia.
  • Kombinasi natrium-kalium menyebabkan penghilangan ion Na+ dari sel melalui transpor aktif. Sekarang, muatan negatif bersih di dalam sel disebabkan oleh konsentrasi ion natrium yang lebih tinggi di luar sel daripada di dalam sel.

Di sini, satu konsep lagi sekarang dimulai yang dikenal sebagai Potensial aksi, yang juga disebut impuls saraf ketika muatan listrik berjalan di samping membran neuron. Pada saat potensial aksi, energi membran sel berubah dengan cepat dari negatif ke positif seperti ion natrium mengalir ke dalam sel melalui saluran ion. Sementara itu, ion kalium mengalir keluar dari sel. Proses ini akan dimulai sekali ketika neuron menerima sinyal kimia dari sel lain. Sinyal tersebut menjadi alasan untuk membuka gerbang saluran ion natrium sehingga memungkinkan ion natrium positif mengalir kembali ke dalam sel. Akhirnya bagian dalam sel menjadi bermuatan positif jika dibandingkan dengan bagian luar sel. Pembalikan muatan ini beriak ke bawah akson dengan sangat cepat sebagai arus listrik. Potensi melibatkan dengan arus itu dan disebut sebagai potensial aksi.

Potensial aksi bergerak menuju membran sel saraf dari satu simpul ke simpul lain, bukannya menyebar dengan lancar ke seluruh membran. Ini meningkatkan kecepatan perjalanannya di dalam sistem saraf tubuh. Konduksi impuls yang tiba-tiba adalah persyaratan luas untuk memungkinkan sistem saraf untuk memoderasi durasi pendek dan komunikasi dan kontrol yang sangat cepat antara seluruh sistem tubuh. Akson (neuron) terspesialisasi sehingga pada salah satu ujungnya terdapat struktur pecah yang disebut dendrit. Di dendrit, akson dapat memproses sinyal kimia dari saraf lain dan hormon endokrin.

Jika sinyal yang diterima di ujung akhir dendrit neuron memiliki kekuatan yang diperlukan, dan waktunya tepat, mereka diubah menjadi potensial aksi yang menyapu badan sel saraf (akson) dari ujung dendrit ke ujung lain dari saraf. saraf. Bagian pra-sinaptik akson berakhir pada sinaps berikutnya (celah ekstra seluler antara neuron) di jalur saraf.

Kedatangan potensial aksi di ujung prasinaps menyebabkan pelepasan ion dan bahan kimia (neurotransmitter) yang berjalan melintasi sinaps, celah atau ruang antar sel antar neuron, untuk bertindak sebagai stimulus untuk menciptakan potensial aksi lain di neuron berikutnya, dan sehingga melanggengkan impuls saraf.

Potensial aksi dibuat ketika neuron menerima sinyal kimia dari sel lain. Itu juga dapat dibuat dengan menerapkan tegangan ambang eksternal yang disebut sebagai stimulus. Nilai potensial ambang ini terus menerus bervariasi, tetapi umumnya sekitar 15 milivolt (mV) lebih positif daripada potensial membran istirahat sel.

Jika depolarisasi membran tidak mencapai tingkat minimum, potensial aksi tidak akan terjadi. Potensial aksi akan terjadi melalui dua saluran. Salah satu salurannya adalah saluran ion natrium dan saluran lainnya adalah saluran ion kalium. Saluran pertama yang terbuka adalah saluran Na+, yang memungkinkan ion natrium masuk ke dalam sel. Hal ini menyebabkan peningkatan tingkat muatan positif di dalam sel (sampai sekitar +40 mV) yang memulai potensial aksi. Saluran K+ kemudian terbuka, memungkinkan ion kalium mengalir keluar dari sel yang mengakhiri potensial aksi.

Potensial aksi dapat bergerak sepanjang saraf dengan kecepatan 0,1-100 m/s. Ini berarti bahwa impuls saraf dapat berpindah dari satu bagian tubuh ke bagian tubuh lainnya dalam beberapa milidetik, yang memungkinkan respons yang sangat cepat terhadap rangsangan.

Kecepatan Dipengaruhi oleh Dua Faktor. Faktor-Faktor tersebut adalah sebagai Berikut:

  • Diameter Saraf – Semakin besar diameternya, semakin cepat kecepatannya. Jadi, invertebrata laut, yang hidup pada suhu sekitar 0 °C, telah mengembangkan saraf yang tebal untuk mempercepat respons mereka. Inilah alasan di balik cumi-cumi memiliki ukuran saraf yang sangat besar.
  • Suhu – Semakin cepat kecepatannya, semakin tinggi suhunya. Jadi, hewan homoeothermic (berdarah panas) memiliki respons yang sangat cepat daripada hewan poikilothermic (berdarah dingin).

Perkembangan besar dalam bio-medis akan berkembang lebih jauh dalam beberapa dekade mendatang dengan evaluasi konduksi impuls saraf.

Related Posts