Spela med glödande nervceller? En ny ram för interaktiva neuron simulering i hårdvara. (2 / 11 steg)
Steg 2: Ion rörelse i nervceller
Så låt oss se vad som händer i ett neuron. Hur det spike? Sätta något annat. Hur förändras laddningen skillnaden mellan i och utanför neuron? Enligt den Hodgkin Huxley modell, Jon (dvs laddningsbärare) rörelse om membranet är resultatet av statligt av ion gates (dvs tunnlar för viss ion typer som kan vara stängd eller öppnade) samt två krafter som verkar på jonerna.
Först tar vi en titt på de två krafterna inblandade; koncentrationsgradient och spänning lutning. Det kallas lutning eftersom den särskilda kraften tenderar att "push" joner gryningen övertoningen, som en boll skulle roll nedför en backe. Koncentration gradient är den kraft som tenderar att distribuera jonerna till båda sidor av membranet lika (Fig. 1). Således, om vi skulle ha 30 joner på ena sidan och 70 joner på de andra (100 totala jonerna), öppnade ion grindar och inga andra krafter inblandade, än koncentrationsgradient skulle driva jonerna i riktning mot lösningen med mindre joner. Vi avslutar med en 50: 50 fördelning av joner. Spänning lutning, å andra sidan, tar hänsyn laddningen av joner, vilket kan vara positivt eller negativt laddat. Som ni säkert minns från skolan, mittemot avgifter locka medan lika avgifter upphävs. Kan säga att vi har ett negativt laddade neuron med avseende på utsidan och joner som är positivt laddade (Fig. 2). Vet du vad som händer? Höger, jonerna tenderar att flytta inne i cellen, i riktning mot den motsatta laddningen.
En kort resumé: två styrkor lag om jonerna (dvs. kostnad bär) i nervceller; koncentrationsgradient, som tenderar att distribuera jonerna lika för båda sidor, och spänning lutning, som l5At jonerna flytta i riktning mot den motsatta kraften. Ion rörelse om membranet kan endast ske om ion portarna är öppna. Om du får det tills här kan du gå till nästa sida som detta är tillräckligt för att förstå den modellen som jag kommer att beskriva. Om du vill veta hur de krafterna leda till bränning av en neuron, Läs vidare.
Som redan sagt är bränning av nervceller en funktion av ion portarna och de två gradient krafterna. De viktiga ion arterna i modellen är natrium (NA +), kalium (K +) och klor (Cl-). På vila potential, vilket innebär att neuron är i en slags grundlinjen stat och är redo att avfyras, NA + är koncentrerad utanför neuron och kalium i insidan (Fig. 3). Ion grindarna stängs nästan, så mycket några joner passerar membranet. Observera också att insidan av neuron är negativt laddade på grund av proteiner. Du hur lutningen tvingar effekt jonerna? Titta bara på bild 3. NA + tenderar att få skjuts inuti neuron, som mer NA + joner är koncentrerade utanför och neuron inuti är negativt laddade. När det gäller K + tvingar de två lagen i motsatt riktning. Toningen som spänning igen skjuter K + joner inuti neuron, men negationladdningen skjuter de K + jonerna av neuron.
Magiska händer om insidan av neuron blir mer positiv, på grund av synaptic input (dvs input från en ansluten neuron). Tricket ligger i ion gates; de är spänning gated. Således beror deras öppen/stängd tillstånd på membranet potential. Om de neuron blir mer positiv ut börja utfärda utegångsförbud för NA + öppna (Fig. 4). NA + är nu tillåtet att flöda in i neuron och göra neuron mer positivt laddade. På runt 30mv, vilket är toppen av bränning, NA + grindar Stäng och K + grindar öppna; den positiva laddningen nu läcker ur neuron och gör neuron mer negativ igen (Fig. 5). Detta är den grundläggande beskrivningen av potentiell handling.
Som alltid finns det mycket mer att säga om detta. Det finns en hel del bra förklaringar av denna modell i läroböcker men också i Internet, hittar du dem säkert.
Nu när du har den nödvändiga förkunskaper som jag ska berätta något om teorin om detta projekt, är det där det blir intressant så fortsätt!